7-第七章螺纹连接和螺旋传动.

第7章螺纹连接Screwjoints§7-1螺纹连接的基本知识§7-2螺纹联接的预紧与防松§7-3单个螺栓联接的强度计算§7-4螺栓组联接的强度计算§7-5螺纹连接件的材料和许用应力§7-6提高螺纹连接强度的措施§7-7螺旋传动内容提要教学目标与教学重点1）螺纹连接的基本类型及之间的区别；2）防松的必要性、基本原理和具体措施。3）既受预紧力又受工作载荷的受拉紧螺栓连接强度计算。4）螺栓组连接的设计。1）熟悉螺纹连接的基本类型及其之间的区别；2）了解螺纹连接拧紧的目的拧紧力矩的计算方法；3）掌握螺纹连接防松的必要性以及防松的基本原理和措施；4）掌握受剪螺栓连接强度计算方法；5）掌握受拉螺栓连接强度计算方法。6）掌握螺栓组受力分析的方法；7）掌握提高螺栓连接强度的几项措施。教学目标教学重点§7-1螺纹连接的基本知识连接类型螺纹的类型和主要参数螺纹连接的类型和应用联接分类1、按运动关系分（1）静联接：机器工作时，被联接件间不允许产生相对运动的联接。如螺纹联接、普通平键联接。（2）动联接：机器工作时，被联接的零件间可以有相对运动的联接。如花键、螺旋传动等。—运动副.2、静联接按拆开时是否损坏零件分可拆联接：不需毁坏联接中的任一零件就可拆开的联接.如螺纹联接。不可拆联接:至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接。如焊接、粘接、铆接等。一、连接类型TypesofthejointsJointsSeparablejointsPermanentjointsScrewjointsKey,splineandpinjointsShapedjointsInterferencefitjointsRivetedjointsWeldedjointsAdhesivejointsElasticringjointsShaft－hubjoints一、螺纹形成螺旋线——一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹——一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。§1螺纹连接的基本知识牙型角三角形梯形锯齿形加工方法：车制内外螺纹；直径小用碾压法；内螺纹先用钻头钻出光孔，然后丝锥攻螺纹螺纹d2螺纹分类螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹。螺纹的分类1按照螺纹的旋向按螺旋线的旋向：左旋螺纹、右旋螺纹；常用右旋螺纹。右旋左旋右旋※轴线垂直放置，螺旋线向左上升——左旋螺旋线向右上升——右旋2按螺旋线的数目：（1）单线螺纹、（2）等距排列的多线螺纹。单线螺纹自锁性能好；多线螺纹传递效率高。螺纹的分类单线双线三线3按螺纹的牙齿形状三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和管螺纹螺纹的分类螺纹加工东华大学专用作者：孙志宏潘存云教授研制潘存云教授研制螺纹的牙型矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º常用螺纹的特点和应用特点：螺纹的牙型角=2=60,螺纹牙根部的强度较高，当量摩擦角大，自锁性能好，用于联接。按螺距的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。1、三角形螺纹(代号：MGB192-81)细牙螺纹与粗牙螺纹的比较粗牙：常用连接牙形细牙：用于薄壁零件的连接、受动载荷零件的连接及微调装置的调节螺纹优点：升角小，小径大，自锁性能更好，强度高缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣。细牙细牙粗牙特点：α=0°，其传动效率高，多用于传动。但对中性差，牙根强度低，螺纹牙磨损后间隙难以补偿。使传动精度降低，故已被梯形螺纹所代替。2、矩形螺纹3梯形螺纹(代号：TGB192-81)特点：=2=30。比矩形螺纹效率略低，但工艺性好、牙根强度高、对中性好。在螺旋传动中有广泛应用4、锯齿形螺纹(代号：SJB923-66)特点：工作边牙侧角=3，非工作边牙侧角=30它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点,能承受较大的载荷,但只能用于单向传动。联接：效率低、自锁性好。传动：效率高、自锁性差。30°3°30°60°三角形梯形锯齿形矩形单线，用于联接双线或多线，常用于传动粗牙：一般情况下使用。细牙：d相同，p小，ψ小，牙浅，自锁性好，但不耐磨，易滑扣。∴用于变载荷场合。∴联接螺纹：一般为单线、粗牙、右旋的三角螺纹。按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹连接螺纹传动螺纹螺旋传动螺纹联接基本参数(1)大径d（外径）：与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。螺纹的最大直径，标准中定为公称直径。(2)小径d1（内径）：与外螺纹牙底(或内螺纹牙项)相重合的假想圆柱体的直径。螺纹的最小直径，在强度计算中作为螺栓危险剖面的计算直径。(3)中径d2：假想圆，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。确定螺纹几何参数和配合性质的直径。几何计算用。一般取：d2=(d+d1)/2（4）线数n：螺纹的螺旋线数目。n=1时用于联接；n＞1时用于传动；n↑→η↑，但为便于制造n≤4（5）螺距p：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。（6）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。s=np（7）螺纹升角ψ：中圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。（8）牙型角α：轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。2dnPtg双线螺纹的螺距和导程螺纹的精度等级:A级B级C级公差小，精度最高，用于配合精确，防振动等场合受载较大且经常拆卸，调整或承受变载荷的连接用于一般连接，最常用螺纹紧固件按机械性能分为十级：3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9点前数字为，点后数字为100/Bmin)/(10BminSmin例如3.6表示抗拉强度屈服极限300MPaBmin180MPaSmin根据螺栓、螺柱和螺钉的材料：3.6——低碳钢4.6~6.8——低碳钢或中碳钢8.8、9.8——中碳钢或低碳合金钢10.9——中碳钢、低碳或中碳合金钢12.9——合金钢螺母性能等级：m≥0.8D456891012螺纹联接的材料和精度螺纹联接的基本类型和标准螺纹联接件螺纹链接的类型1螺栓联接（1）普通螺栓联接（受拉）（2）铰制孔螺栓联接（受剪）2双头螺柱联接3螺钉联接4紧定螺钉联接螺栓联接：用于被联接件不太厚、装拆方便的场合。普通螺栓联接（受拉螺栓联接）螺栓和孔壁有间隙孔的加工精度低铰制孔螺栓联接（受剪螺栓联接）螺杆与孔用过渡配合，承受轴向载荷孔需精制。螺栓受剪切、挤压；用于横向载荷大的连接可起定位作用1、螺栓联接eaal1l1铰制孔用螺栓dd孔与螺杆之间留有间隙普通螺栓联接双头螺柱联接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于被联接件之一较厚、不便加工通孔，但需经常拆卸的场合或用螺钉无法安装。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。2、双头螺柱联接拧入深度：铜或青铜：H=d铸铁：H=1.25~1.5d铝合金：H=1.5~2.5d螺钉联接：多用于受力不太大，被联接件不宜做成通孔，又不需要经常拆装的场合。3、螺钉联接拧入深度：铜或青铜：H=d铸铁：H=1.25~1.5d铝合金：H=1.5~2.5daeel1l1HHH1H1H2H2d紧定螺钉联接旋入被联接件的螺纹孔中，顶住另一被联接件的表面或凹坑。固定两个零件或传递不大的力矩。4、紧定螺钉联接潘存云教授研制紧定螺钉连接紧定螺钉其它：地脚螺栓吊环螺栓T形槽螺栓双头螺柱联接螺栓联接比例画法螺钉画法画法改错螺钉错误画法标准螺纹联接件标准螺纹联接件-双头螺柱A型----有退刀槽B型----没有退刀槽两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆，也可制成全螺纹。双头螺柱标准螺纹联接件--螺钉螺钉头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。标准螺纹联接件--紧定螺钉紧定螺钉锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于坚定空心轴上的零件位置。标准螺纹联接件自攻螺钉头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。标准螺纹联接件六角螺母根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种。制造精度分为A、B、C三级，分别与相同级别的螺柱配合使用。标准螺纹联接件圆螺母与止动垫圈圆螺母常与止动垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。二、标准螺纹联接件垫圈斜垫圈只用于倾斜的支承面上。螺纹联接的预紧和防松三、螺纹联接的预紧和防松螺栓连接按装配时是否预先拧紧（预紧），可分为松螺栓联接和紧螺栓联接。松螺栓联接装配时不拧紧，螺栓只有在承受工作载荷时才受到力的作用；绝大多数螺纹连接在安装时都必须拧紧，称为预紧。其目的是为了增强连接的刚性，增加紧密性和提高防松能力。对于受轴向拉力的螺栓连接，还可以提高螺栓的疲劳强度；对于受横向载荷的普通螺栓连接，有利于增大连接中接合面间的摩擦力。紧螺栓联接在承受工作载荷之前就受到了拧紧力的作用，称其为预紧力。三、螺纹联接的预紧和防松1．螺纹联接的预紧拧紧的目的1.提高联接的紧密性2.防止联接松动3.提高联接件强度预紧力的控制：测力矩扳手定力矩扳手测力矩扳手应变片螺纹联接的预紧定力矩扳手螺旋副的拧紧力矩注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小(＜M12)的螺栓。预紧力和预紧力矩之间的关系：dFT02.0螺纹联接的防松——防止螺旋副相对转动摩擦防松机械防松粘合冲点弹簧垫圈对顶螺母开口销止动垫圈破坏螺纹副的运动关系防松1、为什么要防松？2、防松的根本原理？3、防松的方法有哪些？螺纹联接件一般采用：单线粗牙的普通螺纹：螺纹升角ψ=1°42′～3°2′螺旋副的当量摩擦角ρ′=6.5°～10.5°问：能否自锁？——显然能但为什么还要防松？①能保证自锁的条件是：静载荷和工作温度变化不大的场合。②在冲击、振动或变载荷作用下，螺纹副间的摩擦力可能在瞬间减小或消失。③这种现象多次重复后，会使联接松脱。一、利用摩擦防松（保证螺纹副间有足够的轴向压力和摩擦力矩）1、对顶螺母在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。结构简单、使用方便可靠性不高用于平稳、低速、重载2、弹簧垫圈弹力保持一定压力切口尖端逆向3、锁紧螺母镶嵌弹性环或尼龙圈挤入螺纹中椭圆口螺母2、机械防松开口销与开槽六角螺母止动垫圈串联钢丝（在联接中加入其它机械元件)开口销、止动垫圈，串联铁丝等。适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。机械防松止动垫片防松机械防松止动垫片防松机械防松串联钢丝防松机械防松焊接铆冲不可拆卸防松3、永久防松粘、铆、焊等。东华大学专用作者：孙志宏冲点防松法永久防松1~1.5P用冲头冲2至3点粘合法防松涂粘合剂四、螺纹副的受力分析、效率和自锁四、螺纹副的受力分析、效率和自锁拧紧螺母时，可看作推动重物沿螺纹表面运动。将螺纹沿中径处展开，滑块代表螺母，螺母和螺杆间的运动可视为滑块在斜面上运动。根据力的平衡条件可得：旋紧螺母时作用在螺纹中径上的水平推力(圆周力)：转动螺纹需要的转矩为：)tan(QFF若λ≤，说明此时无论轴向载荷有多大，滑块（即螺母）都不能沿斜面运动，这种现象称为自锁滑块沿斜面等速下降时，摩擦力向上)tan(QFF)tan(tan)tan(22tan222112dFdFTsFWWQQQ螺旋副的效率若为三角螺纹，则F=(f/cosß)Q,为当量摩擦角，为实际摩擦系数，为螺旋副所受的轴向力。1.当f相同,三角形螺纹升角小、当量摩擦系数大，自锁性好，主要用于联接；螺纹牙型角度多为60，55度三角形2.要提高传动效率，应适当提高降低①拧紧螺母时的受力分析)tan(QF2)tan(2221dQdFT