第四章 螺纹连接与螺纹传动

中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角 螺纹升角增大 效率会提高


S nP 升角的计算式为： arctan arctan πd 2 πd 2
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一、螺纹连接的基本知识
2 螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例
螺纹的类型与特点1
牙型

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一、螺纹连接的基本知识
2 螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例
2 螺纹连接的防松 永久防松：铆冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等
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本次课主要内容
一、螺纹连接的基本知识
1.螺纹的类型与应用 2.螺纹的主要参数
二.螺纹连接及标准件 三.螺纹连接的预紧和防松
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扩展内容--螺纹紧固件的标注方法——非常实用
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（1）螺栓 标记:
螺栓 标准号 螺纹规格 × 有效长度
例:螺纹规格d=M12，公称长度L=80，的六角头螺栓： 螺栓
双头螺柱连接
螺纹的类型与特点1
螺钉连接
被连接件不太厚， 能制成通孔的场合 被连接件之一较厚或 较软，需经常拆装 被连接件之一较厚， 无需经常拆装
单线螺纹（n=1）
单线(常用)
多线螺纹（n ≤ 4） 导程S=nP
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一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类 （5）按母体形状分：圆柱螺纹、圆锥螺纹
圆柱螺纹
圆锥螺纹
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一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类 （6）按尺寸单位制分：米制螺纹、英制螺纹
螺纹的类型与特点1
（7）按螺纹牙型分：三角形螺纹、管螺纹、梯形螺纹、 矩形螺纹、锯齿形螺纹
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三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松 摩擦防松：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母、尼龙圈锁紧螺母等
对顶螺母 结构简单，可用于低速重载。但需 加长螺栓和螺纹部分，不够经济
弹簧垫圈 使用方便，但垫圈弹力不均（不太 可靠），用于不重要的连接。
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三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松 摩擦防松：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母、尼龙圈锁紧螺母等
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螺纹的类型与特点1

二、螺纹连接及标准件
1 螺纹连接基本类型
螺栓连接
双头螺柱连接
螺纹的类型与特点1
螺钉连接
被连接件不太厚， 能制成通孔的场合 被连接件之一较厚或 较软，需经常拆装 被连接件之一较厚， 无需经常拆装
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二、螺纹连接及标准件
1 螺纹连接基本类型
螺纹的类型与特点1
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二、螺纹连接及标准件
螺纹的类型与特点1
(2)螺母
六角螺母 (3)垫片
六角开槽螺母
圆螺母
平垫圈
弹簧垫圈
圆螺母用止动垫圈
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三、螺纹连接的预紧和防松
1 螺纹连接预紧
螺纹的类型与特点1
大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之 前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。 预紧的目的：
增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝 隙或发生相对移动。
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一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类 （1）按回转体内外表面分：内螺纹、外螺纹
内螺纹
外螺纹
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一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类
（2）按螺纹旋向分：左旋螺纹（反扣）、右旋螺纹（正扣） 顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹，反之，逆时针旋转 时旋入的螺纹称为左旋螺纹
注意：只有上述各要素完全相同的内、外 螺纹才能旋合在一起。 左旋 右旋(常用)
大径d－即螺纹的公称直径。 小径d1－常用于连接的强度计算。 中径d2－常用于连接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的 轴向距离。 牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两 侧边的夹角。 牙型斜角β--在轴向截面内，螺纹牙型一侧 边与螺纹轴线的垂线之间的夹角 线数n－螺纹的螺旋线数目。 导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动的轴向距离，S=nP。 升角－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。
2 螺纹连接的防松 机械防松：开口销、带翅垫片、止动垫片、串连钢丝等
止动垫片
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三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松 机械防松：开口销、带翅垫片、止动垫片、串连钢丝等
钢丝拉紧，螺栓拧紧方向一致 钢丝穿接方向的使得螺栓的拧 紧与钢丝拉紧方向相一致，使 其连接不能松动。
串联钢丝
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三、螺纹连接的预紧和防松
GB/T 5780-2000
M12×80
扩展内容--螺纹紧固件的标注方法——非常实用
（2）螺母 标记: 螺母 标准号 螺纹规格 例:螺纹规格D=M12，六角螺母。 螺母 GB/T 6170-2000 M12
扩展内容--螺纹紧固件的标注方法——非常实用
（3）垫圈 标记:垫圈
标准号 公称直径
例: 标准系列，公称尺寸d=8，性能等级为 140HV，不经表面处理的平垫圈
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9. 铸造铝合金 ZL104 的箱体与箱盖用螺纹联接，箱体被联接处厚 度较大，要求联接结构紧凑，且需要经常拆装箱盖进行修理，一 般采用哪一种联接？ （A）螺钉联接 （B）螺栓联接 （C）双头螺柱联接（D）紧定螺 钉联接 10.试按1）螺栓联接 2）螺钉联接 3）双头螺柱联接 4）紧定螺 钉联接 的顺序，排列图示a、b、c、d四种螺纹联接？ （A）a、b、c、d （B）b、c、d、a (C) c、a、d、b (D) d、a、b、c
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三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松
防松的目的：防止螺旋副的相对转动 螺纹连接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振 动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情况下，螺纹连 接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致连接失 效。 防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。按工作原理的不同， 防松方法分为摩擦防松、机械防松、永久防松等。
T 0.2 F0 d
注意：对于重要的连接，不宜采用直径过小(＜M12)的螺栓。
T T1 + T 2
d 1 2 F0 tg (y + v ) + f c F 2 3 0 .2 F 0 d
T1为螺旋副间的摩擦力矩 T2为螺母与支承面间的摩擦力矩
0
3 D d0 2 D - d0 3 0 2 0
螺距P：螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距 离P称为螺距。 导程S：同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的 轴向距离S称为导程 螺距 =导程 导程
螺距
单线螺纹：S=P
多线螺纹：S=P*n
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一、螺纹连接的基本知识
2 螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例 （4）螺旋升角（导程角）
螺纹的类型与特点1
弹性自锁螺母
结构简单，放松可靠，多次拆装不 降低防松性能
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三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松 机械防松：开口销、带翅垫片、止动垫片、串连钢丝等
弹性自锁螺母
开口销与开槽螺母
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三、螺纹连接的预紧和防松
2 螺纹连接的防松 机械防松：开口销、带翅垫片、止动垫片、串连钢丝等
带翅垫片
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三、螺纹连接的预紧和防松
垫圈 GB/T 97.1-2000 8
内六角螺栓
六角螺栓
紧定螺钉
自攻螺钉
十字螺钉
一字螺钉
翼形螺钉
圆头螺钉
六角螺母
盖形螺母
开槽六角螺母
翼形螺母
1.常见的联接螺纹的螺旋线线数和绕行方向是哪一种？（ ） （A）单线右旋 （B）双线右旋（C）三线右旋 （D）单线左旋 2.试说明图示螺纹的线数和旋绕方向 （A）单线右旋 （B）双线左旋 （C）三线右旋 （D）双线右旋 3.普通米制螺纹的牙形角为多少？ （A）30°（B）45° （C）55° （D） 60° 4.管螺纹的牙形角为多少？ （A）60° （B）55° （C）50° （D）30°
用于细小的精密或薄壁零件 用于水管、油管、气管等 薄壁管子上，用于管路的 连接。 用于各种机床的丝杠，做 传动用。 只能传递单方向的动力。
传 动 螺 纹
梯形螺纹 锯 齿 形 螺 纹
Tr
B
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一、螺纹连接的基本知识
粗牙：常用于连接牙型 细牙：细牙螺纹螺距小，在相同的螺纹长度上，旋入的牙数更多， 即可以起到降低流体泄露的作用，因此用在需要密封的场合
2 螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例 （2）螺纹线数n（n≤4）
螺纹的类型与特点1
沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹； 沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫 做多线螺纹。
单线螺纹
双线螺纹
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一、螺纹连接的基本知识
2 螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例 （3）螺距P和导程S
螺纹的类型与特点1
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11.图示螺钉联接有几处错误？
此平面应该为加工表面
孔壁与杆之间有间隙
螺钉螺纹部分过短 此处为螺纹孔
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12.图示螺纹联接防松装置中，哪一种是靠摩擦力防松的？
开口销与开槽螺母 对顶螺母 --机械式 --摩擦力
带翅垫片 --机械式
冲点 --不可拆卸
二、螺纹连接及标准件
1 螺纹连接基本类型
螺栓连接
普通螺纹:牙形角为 60°三角形米制圆柱 查看教材中P34页表4-1
螺纹
牙型、大径、螺距等符 合国家标准的螺纹称为 标准螺纹，矩形螺纹未 标准化
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常用的几种螺纹的特征代号及用途
特征 螺 纹 种 类 代号 普 通 粗牙 M 联 接 螺 纹 细牙 螺 纹 管 螺 纹 G 外 形 图 用 途
是最常用的连接螺纹
预紧力的确定原则：
拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss 的80%。
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三、螺纹连接的预紧和防松
1 螺纹连接预紧
螺纹的类型与特点1
对于一般连接用的钢制螺栓连接的预紧力F0，推荐按下列关系 确定： 碳素钢螺栓：F0≈(0.6~0.7)σsA1 合金钢螺栓：F0≈(0.5~0.6)σsA1 式中： σs—螺栓材料的屈服极限，单位MPa； A1—螺栓危险截面的面积，单位mm2， A1 ≈πd12/4。
2 螺纹连接标准件
螺纹的类型与特点1
螺纹连接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接件的结构 型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。
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二、螺纹连接及标准件
2 螺纹连接标准件
螺纹的类型与特点1
(1)螺栓 多种头部、杆部形式
六角螺栓
内六角螺栓
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二、螺纹连接及标准件
2 螺纹连接标准件
5.双线螺纹的螺距P和导程S的比值为多少？ （A）2 （B）1/2 （C）2/3 （D）3/2
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6.用于薄壁零件联接的螺纹，应采用哪一种螺纹？（ ） （A ）三角形细螺纹 （ B）三角形粗螺纹 （C ）梯形螺纹 （ D ） 锯齿形螺纹 7.螺钉联接一般应用在什么场合？（ ） （A）用于经常拆装的联接 （B）用于被联接件不太厚并能从被联接件两边进行装配的场合 （C）用于被联接件之一太厚且不经常拆装场合 （D）用于受结构限制或希望结构紧凑且要经常拆装的场合 8.普通螺栓联接的主要特点是什么？（ ） （A）按结构需要在较厚的联接件上制出盲孔，多次装拆不损坏 被联接件 （B）需要在被联接件上钻出比螺纹直径略大的孔，装拆不受被 联接件材料的限制 （C）适用于被联接件较厚且不需要经常拆装的场合 （D）用于轴与轴上零件的联接
第四章 螺纹连接与螺纹传动
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第四章主要内容
一、螺纹连接的基本知识
1.螺纹的类型与应用 2.螺纹的主要参数
二.螺纹连接及标准件 三.螺纹连接的预紧和防松 四、单个螺栓连接的强度计算
五、螺栓组连接设计及强度计算
六、提高螺栓连接强度的措施
七、螺旋传动性能及设计计算方法
一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类 （1）按回转体内外表面分 （2）按螺纹旋向分 （3）按螺纹用途分 (4）按螺旋线线数分 （5）按母体形状分 （6）按尺寸单位制分 （7）按螺纹牙型分
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三、螺纹连接的预紧和防松
预紧力的控制：
利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测 力矩扳手或定力矩扳手。
定力矩扳手
测力矩扳手
预紧力和预紧力矩之间的关系：
T 0.2 F0 d
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注意：对于重要的连接，不宜采用直径过小(＜M12)的螺栓。
三、螺纹连接的预紧和防松
预紧力和预紧力矩之间的关系：
粗牙
细牙
细牙
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一、螺纹连接的基本知识
2 螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例 （1）螺纹的大径、小径和中径
螺纹的类型与特点1
大径d：螺纹最大直径。 小径d1：螺纹最小直径。 中径d2：一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽 和凸起宽度相等的地方。
牙顶
牙底 小径 牙顶 大径 牙底
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一、螺纹连接的基本知识
一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类 （3）按螺纹用途分：连接螺纹、传动螺纹
连接螺纹
传动螺纹
连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接； 传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。
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一、螺纹连接的基本知识
1 螺纹的分类 （4）按螺旋线线数分：单线螺纹、多线螺纹
P S
S
P P
S =P
S = 2P