机械设计课件濮良贵版本

须满足自锁条件。
结论： 当轴向载荷为阻力，阻止螺旋副相对运动时，相当于滑块沿斜面
等速上升，应使用式(10-2b)或式(10-5b)。
当轴向载荷为驱动力，与螺旋副相对运动方向一致时，相当于滑 块沿斜面等速下滑，应使用式(10-3b)或式(10-6b)。
螺旋副的效率是有效功与输入功之比。着按螺旋转动一圈计算，
一、螺纹联接的基本类型 1. 螺栓联接 螺栓联接的结构特点是被联接件的孔 中不切制螺纹，装拆方便。螺栓联接 分普通螺栓联接(螺栓与孔之间有间隙) 和铰制孔用螺栓联接(螺杆外径与螺栓 孔的内径具有同一基本尺寸，并常采 用过渡配合)。
(10-2a)
作用在螺旋副上的相应驱动力矩(拧紧力矩)
T
F d2 2
Fa
d2 2
tg( )
(10 2b)
当滑块沿斜面等速下滑(松开螺母)时，轴向载荷Fa变为驱动力， 而F变为维持滑块等速运动所需的平衡力(图10-4c)。
F=Fatg(ψ-ρ) 作用在螺旋副上的相应力矩
(10-3a)
T
f f tg cos
(10 4)
式中ρ′为当量摩擦角， β为牙侧角。
当滑块沿非矩形螺纹等速上升(拧紧螺母)时，可得水平推力：
F=Fatg(ψ+ρ′) 相应的驱动力矩
(10-5a)
T
F d2 2
Fa
d2 2
tg( )
当滑块沿非矩形螺纹等速下滑时，可得：
F=Fatg(ψ-ρ′) 相应的力矩为
管螺纹的公称直径是管 子的公称通径。圆锥管 螺纹不用填料即能保证 紧密性而且旋合迅速， 适用于密封要求较高的 管路联接中。
梯形螺纹和锯齿形螺 纹用于传动。
为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角都比三角形螺 纹的小得多，而且有较大的间隙以便贮存润滑油。
§10-4 螺纹联接的基本类型及螺纹 紧固件
输入功为2πT，此时升举滑块所作的有效功为FaS，故螺旋副的 效率为
Fa S tg 2T tg( )
(10 8)
由上式可知，当量摩擦角ρ′一 定时，效率只是螺纹升角ψ的 函数。效率曲线如图10-6所示。 令dη/dψ=0，可得当ψ=45°－ ρ′/2时效率最高。
§10-3 机械制造常用螺纹
§10-1 螺纹参数
将一倾斜角为ψ的直线 绕在圆住体上便形咸一 条螺旋线。取一平面图 形(图b)，使它沿着螺旋 线运动，运动时保持此 图形通过圆柱体的轴 线．就得到螺纹。
按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿 形螺纹等。
按照螺旋线的旋向，螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。一般采 用右旋螺纹。
F d2 2
Fa
d2 2
tg( )
(10 3b)
当斜面倾角ψ大于摩擦角ρ时，滑块在重力作用下有向下加速的趋 势。这时由式(10-3a) 求出的平衡力F为正，方向如图10-4c所示。 它阻止滑块加速以便保持等速下滑，故F是阻力。
当斜面倾角ψ小于摩擦角ρ(斜面自锁条件)时，滑块不能在重力作 用下自行下滑，即处于自锁状态，由式(10-3a) 求出的平衡力F为 负， 即F与运动方向成锐角，F为驱动力。它说明在自锁条件下，
螺旋副在力矩和轴向载荷作用下的相对运动，可看成作用在中 径的水平力推动滑块沿螺纹运动，如图10-4a所示。将矩形螺 纹沿中径d2展开可得一斜面(图10-4b) 。
当滑块沿斜面等速上升(拧紧螺母)时，Fa为阻力，F为驱动力。 因摩擦力向下，故总反力FR与Fa的夹角为ψ+ρ。由力的平衡条 件可得：
F=Fatg(ψ+ρ)
第10章 联 接
§10-1 §10-2 §10-3 §10-4 §10-5 §10-6 §10-7 §10-8 §10-9 §10-10
螺纹参数 螺旋副的受力分析、效率和自锁 机械制造常用螺纹 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 螺纹联接的预紧和防松 螺栓联接的强度计算 螺栓的材料和许用应力 提高螺栓联接强度的措施 键联接和花键联接 销联接
必须施加驱动力F才能使滑块等速下滑。
二、非矩形螺纹(β≠0°)
对比图10-5a和b可知，若略去螺纹升角的影响，在轴向载荷Fa 作用下，非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹的大。若把法向力的增 加看作摩擦系数的增加，则非矩形螺纹的摩擦阻力可写为
Fa cos
f
f cos Fa
f F a
式中f′为当量摩擦系数， 即
2) 小径d1——与外螺纹牙底(或内 螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体 的直径。
3) 中径d2——一个假想圆柱体的 直径，该圆柱的母线上牙型沟 槽和凸起宽度相等。
4) 螺距P——相邻两牙在中径 线上对应两点间的轴向距离。
5) 导程S——同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的 轴向距离。(如图10-3)设螺旋线数为n，则S=nP。
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6) 螺纹升角ψ——中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面的夹角(图10-1)。
tg nP d 2
(10 1)
7) 牙型角α——轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。
8) 牙侧角β——牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。
§10-2 螺旋副的受力分析、 效率和自锁
一、矩形螺纹(β=0°)
按照螺旋线的数目，螺纹还分为单线螺纹和等距排列的多线 螺纹，(如下图)。
螺纹有内螺纹和外螺纹之 分，两者旋合组成螺旋副 或称螺纹副。用于联接的 螺纹称为联接螺纹；用于 传动的螺纹称为传动螺纹， 相应的传动称为螺旋传动。
按照母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。
螺纹的主要几何参数有：
1) 大径d——与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的 直径。
三角形螺纹主要有普通螺纹和管螺纹。前者多用于紧固联接， 后者用于紧密联接。
我国国家标准中，把牙型角α=60°的三角形米制螺纹称为普通 螺纹，以大径d为公称直径。同一公称直径可以有多种螺距的螺 纹．其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹(图 10-7)。粗牙螺纹应用最广。
管联接螺纹一般有四种，除了用普通细牙螺纹外，还有三种： 非螺纹密封的管螺纹、用螺纹密封的管螺纹和60°圆锥管螺纹。
T
F d2 2
Fa
d2 2
tg( )
(10 5b) (10-6a)
(10 6b)
若螺纹升角ψ小于当量摩擦角ρ′，则螺旋具有自锁特性，如不施
加驱动力矩，无论轴向驱动力Fa多大，都不能使螺旋副相对运 动．考虑到极限情况，非矩形螺纹的自锁条件可表示为
ψ≤ρ′
(10-7)
为了防止螺母在轴向力作用下自动松开，用于联接的紧固螺纹必