机械基础 课件 第十二章-螺纹联接与螺旋传动

L/O/G/O第二部分(第十二章)螺纹联接与螺旋传动《机械基础》第十二章螺纹联接与螺旋传动§12-5螺旋传动§12-1螺纹§12-2螺纹联接的基本类型和螺纹连接件§12-3螺旋副的效率和自锁§12-4螺纹联接的预紧与防松螺纹连接：螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆式联接。螺旋传动：用于把回转运动变为直线运动的传动场合。特点：构造简单，拆装方便，工作可靠，标准件，应用广。§12-1螺纹（Thread）一、螺纹的形成、种类和应用螺纹是根据螺旋线原理加工而成的。如下图。外螺纹：在圆柱或圆锥外表面上形成的螺纹。内螺纹：在圆柱或圆锥内孔表面上所形成的螺纹。螺纹切削攻螺纹对螺纹的要求：足够的强度和良好的工艺性联接螺纹：自锁管螺纹：紧密性、气密性传动螺纹：效率高调整螺纹：精度高起重螺纹：效率高、自锁性好1、牙型：在通过螺纹轴线的剖切面上，螺纹的轮廓形状。其内螺纹牙型两侧之间的夹角称为牙型角；其牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角。a)普通螺纹b)圆柱管螺纹c)梯形螺纹d)锯齿形螺纹螺纹的要素与分类：①、普通螺纹（代号：MGB192-81）特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙型斜角大，所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要用于联接。②、圆柱管螺纹特点：用于管件联接的三角螺纹，=55螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在1.6MPa以下的联接。管螺纹③、矩形螺纹特点：牙形为正方形，=0，所以效率高，用于传动，牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替。④、梯形螺纹（代号：TrGB192-81）特点：230。比矩形螺纹效率略低。牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。⑤、锯齿形螺纹（代号：SJB923-66）特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。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。2、直径：螺纹直径有大径（外螺纹用d表示，内螺纹用D表示）、中径和小径之分。外螺纹的大径d和内螺纹D的小径均称为顶径；外螺纹的小径d1和内螺纹的D1大径均称为底径。螺纹的公称直径为大径（管螺纹用尺寸代号表示）。3、线数n：单线螺纹：沿一条螺旋线所形成的螺纹；多线螺纹：沿二条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹。单线螺纹多线螺纹4、螺距（S）和导程（L）螺距S：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程L：是指在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。螺距、导程、线数的关系是：导程L＝线数n×螺距S单线螺纹：导程L＝螺距S单线螺纹多线螺纹SSL细牙螺纹与粗牙螺纹的比较粗牙：常用于联接。细牙的缺点：牙小，螺距小，螺纹深度浅，小径较大，相同载荷下磨损快，易脱扣。细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置中。螺距和螺纹深度不同螺纹按旋向分类：左旋螺纹和右旋螺纹（常见）5、旋向左旋螺纹右旋螺纹一、螺纹联接的基本类型普通螺栓联接绞制孔螺栓联接§12-2螺纹联接的基本类型与螺纹连接件（basictypesofscrewlinkandthreadconnector）1、螺栓联接普通螺栓联接绞制孔螺栓联接绞制孔螺栓联接：靠螺栓杆受剪切和挤压来承受横向载荷的。螺杆与孔用过渡配合，孔需精制。可起定位作用。普通螺栓联接：螺栓和孔壁有间隙，孔的加工精度低。横向载荷由接触面之间的摩擦力来承受。2、双头螺柱联接特点：被联接件不宜做成通孔，用于需要经常拆卸或用螺钉无法安装的场合。3、螺钉联接特点：被联接件不宜做成通孔。不需螺母连接。不宜经常拆卸。4、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。用于固定两个零件或传递不大的力或力矩。联接主要类型(type)二、标准螺纹联接件各种螺栓螺钉紧定螺钉的头部和末端常见螺纹连接件的规定标记§12-3螺旋副的效率和自锁（Efficiencyandself-lockingofscrewpair）1、平面移动副的摩擦一、摩擦角和当量摩擦角R21N21F212V12FPQ1212121FNRfNfNNF21212121tg力分析其中：R21—总反力—摩擦角总反力与法线方向所夹的锐角不变。sinFPtgcossin自锁条件——若PF21，则静止的滑块仍然静止tgcos2121FfNFtgtg结论：当时，不论F多大，也无法使滑块移动自锁。自锁N21F212V12FPQ1R212V121自锁条件——R212V12R212V12FF自锁自锁(边界情况)不自锁F2、槽面移动副的摩擦力分析：fNF21212N211Q2sinffvffv槽面接触的摩擦力大于平面接触的摩擦力cossin221FNsincos221FNsincos22121fFfNF令vvftgQ12FnN21N2121QFV12Ft槽侧面总摩擦力——槽面接触的当量摩擦系数Q12FnN21N21自锁条件——若FtF21，则静止的滑块仍然静止自锁21QFV12FtvfFFcos21sinFFtvfcossinvvfarctan二、螺纹机构的效率和自锁螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动滑块沿斜面运动假设：1）载荷分布在中线上2）单面产生摩擦力PQR21+QPR21V121）滑块沿斜面等速上行力分析驱动力021RQP)tg(QPtg0QP效率)tg(tg0PP滑块沿斜面等速上行，相当于拧紧螺母（工作行程），不要求自锁。由0得20当摩擦角不变时，效率是升角的函数。见下图42°0dd得=45–/2时，效率最高。由2）滑块沿斜面等速下行QP´R21´V12P´QR21´–力分析维持力021RQP)tg(QPtgQP0'效率tg)tg(0PP自锁条件0tg)tg(矩形螺纹效率高，用于传动；三角形螺纹摩擦大，效率低，自锁性好，用于联接。结论：机械对能源的利用程度越高，即效率越高。机械效率是衡量机械工作质量的重要指标。)tg(tg0PP矩形螺纹：三角形螺纹：)tg(tg0vPP§12-4螺纹联接的预紧与防松（Pretighteningthreadconnectedwiththeanti-song）一、螺纹连接的预紧预紧的作用：•为了防止螺栓连接的松动；•对于受拉螺栓连接，可使联接在承载后出现间隙或横向滑移。•对于受剪螺栓连接，则可提高传递载荷的能力。控制预紧力(preload)的目的：•预紧力过大，会使联接超载；•预紧力不足，可能导致联接失效；注意事项：预紧时应避免螺栓联接承受偏心载荷；还应保证足够的扳手空间。装配时控制预紧力的方法装配时控制预紧力的方法二、螺纹联接的防松1、摩擦防松⑴、双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。防松的本质：就是防止螺纹副的相对转动，也就是螺栓与螺母间的相对转动（内螺纹与外螺纹之间）。⑵、弹簧垫圈弹力保持一定压力切口尖端逆向弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力，从而实现防松。椭圆口螺母⑶、锁紧螺母⑷、螺纹处镶嵌弹性环或尼龙圈，增加摩擦力，并防止液体漏出。2、机械防松⑴、开口销与六角开槽螺母⑵、圆螺母与带翅止动垫圈螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，实现防松。如果两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫片。⑶、串联钢丝3、永久防松（不可拆卸防松）焊接冲点涂胶三、螺栓组联接的结构设计1、联接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状2、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理当螺栓联接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减小螺栓的受力。3、螺栓的排列应有合理的间距、边距布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。4、分布在同一圆周上的螺栓数目，应取4，6，8等偶数，以便钻孔时在圆周上分度和画线。5、避免螺栓承受偏心载荷产生偏心载荷的原因凸面和沉头座的应用斜垫圈的应用一、螺旋传动的类型和应用螺旋传动是利用螺杆和螺母（内、外螺纹）组成的螺旋副（helicalpair）来实现传动的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递动力。螺旋传动常见的运动形式有：①螺杆转动，螺母移动；②螺母固定，螺杆转动并移动。螺旋传动按其类型可分为：调整螺旋：如机床进给的微调螺旋，或螺旋测微器传动螺旋：如机床丝杠传力螺旋：如千斤顶§12-6螺旋传动（Pretighteningthreadconnectedwiththeanti-song）传力螺旋调整螺旋螺旋测微器（千分尺）螺旋传动按其螺纹间摩擦性质的不同,可分为:滑动螺旋：滑动摩擦，结构简单，加工方便，应用最广。滚动螺旋：滚动摩擦静压螺旋：液体摩擦滑动螺旋牙形：多用梯形螺纹，重载起重螺旋也有用锯齿形螺纹,对效率要求高时可用矩形螺纹。滚动螺旋传动特点：滚动摩擦、效率高克服爬行现象原理：外循环：径向尺寸大内循环：本圈内循环