第四章-螺纹连接与螺纹传动

第四章螺纹连接与螺纹传动1一、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第四章主要内容1螺纹的分类一、螺纹连接的基本知识（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31螺纹的分类一、螺纹连接的基本知识（1）按回转体内外表面分：内螺纹、外螺纹外螺纹内螺纹41螺纹的分类一、螺纹连接的基本知识（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右旋(常用)左旋注意：只有上述各要素完全相同的内、外螺纹才能旋合在一起。1螺纹的分类一、螺纹连接的基本知识（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。61螺纹的分类一、螺纹连接的基本知识（4）按螺旋线线数分：单线螺纹、多线螺纹单线螺纹（n=1）多线螺纹（n≤4）导程S=nPS=2PPSPS=PSP7单线(常用)1螺纹的分类一、螺纹连接的基本知识（5）按母体形状分：圆柱螺纹、圆锥螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹81螺纹的分类一、螺纹连接的基本知识（6）按尺寸单位制分：米制螺纹、英制螺纹（7）按螺纹牙型分：三角形螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹螺纹的类型与特点19牙型、大径、螺距等符合国家标准的螺纹称为标准螺纹，矩形螺纹未标准化查看教材中P34页表4-1普通螺纹:牙形角为60°三角形米制圆柱螺纹联接螺纹传动螺纹MGTrB粗牙细牙螺纹管螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹普通是最常用的连接螺纹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。螺纹种类特征代号外形图用途常用的几种螺纹的特征代号及用途10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一、螺纹连接的基本知识粗牙细牙细牙112螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例一、螺纹连接的基本知识（1）螺纹的大径、小径和中径大径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。螺纹的类型与特点1牙底牙底牙顶牙顶小径大径122螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例一、螺纹连接的基本知识（2）螺纹线数n（n≤4）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。螺纹的类型与特点1单线螺纹双线螺纹132螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例一、螺纹连接的基本知识（3）螺距P和导程S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称为导程螺纹的类型与特点1单线螺纹：S=P多线螺纹：S=P*n=导程螺距螺距导程142螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例一、螺纹连接的基本知识（4）螺旋升角（导程角）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的类型与特点1升角的计算式为：22arctanarctanππSnPdd螺纹升角增大效率会提高152螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例一、螺纹连接的基本知识螺纹的类型与特点1牙型162螺纹的主要参数—以圆柱普通外螺纹为例一、螺纹连接的基本知识螺纹的类型与特点1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。171螺纹连接基本类型二、螺纹连接及标准件螺纹的类型与特点1螺栓连接双头螺柱连接螺钉连接18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1螺纹连接基本类型二、螺纹连接及标准件螺纹的类型与特点1192螺纹连接标准件二、螺纹连接及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。202螺纹连接标准件二、螺纹连接及标准件螺纹的类型与特点1(1)螺栓六角螺栓内六角螺栓多种头部、杆部形式21222螺纹连接标准件二、螺纹连接及标准件螺纹的类型与特点1(2)螺母六角螺母六角开槽螺母圆螺母平垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈(3)垫片231螺纹连接预紧三、螺纹连接的预紧和防松螺纹的类型与特点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。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%。241螺纹连接预紧三、螺纹连接的预紧和防松螺纹的类型与特点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。25三、螺纹连接的预紧和防松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。预紧力的控制：测力矩扳手定力矩扳手注意：对于重要的连接，不宜采用直径过小(＜M12)的螺栓。预紧力和预紧力矩之间的关系：00.2TFd26三、螺纹连接的预紧和防松注意：对于重要的连接，不宜采用直径过小(＜M12)的螺栓。预紧力和预紧力矩之间的关系：00.2TFddF2.0dDdDFf31)(tg2dFTTT0202030300cv2021--+++y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272螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松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。282螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松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，不够经济使用方便，但垫圈弹力不均（不太可靠），用于不重要的连接。对顶螺母弹簧垫圈292螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松摩擦防松：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母、尼龙圈锁紧螺母等结构简单，放松可靠，多次拆装不降低防松性能弹性自锁螺母302螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松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312螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松机械防松：开口销、带翅垫片、止动垫片、串连钢丝等带翅垫片322螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松机械防松：开口销、带翅垫片、止动垫片、串连钢丝等止动垫片332螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松机械防松：开口销、带翅垫片、止动垫片、串连钢丝等串联钢丝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。34钢丝拉紧，螺栓拧紧方向一致2螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松永久防松：铆冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等35一、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本次课主要内容36扩展内容--螺纹紧固件的标注方法——非常实用（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GB/T5780-2000M12×80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/T6170-2000M12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垫圈GB/T97.1-20008一字螺钉六角螺栓十字螺钉内六角螺栓紧定螺钉自攻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411.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°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）3/2426.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439.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、c4411.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12.图示螺纹联接防松装置中，哪一种是靠摩擦力防松的？带翅垫片--机械式开口销与开槽螺母--机械式对顶螺母--摩擦力冲点--不可拆卸1螺纹连接基本类型二、螺纹连接及标准件螺纹的类型与特点1螺栓连接双头螺柱连接螺钉连接46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，无需经常拆装四、单个螺栓连接强度计算普通螺栓连接铰制孔螺栓连接FFFF1螺栓连接失效形式和计算准则失效形式：螺栓杆或螺纹拉断、塑性变形设计准则：保证拉伸强度失效形式：螺栓杆剪断设计准则：保证剪切、挤压强度两种连接用途不一样！！！47四、单个螺栓连接强度计算2受拉螺栓连接的强度计算（1）松螺栓连接强度计算（F0=0）d1—危险截面直径（小径）48四、单个螺栓连接强度计算2受拉螺栓连接的强度计算（2）紧螺栓连接强度计算（F0≠0）a)仅受预紧力F0b)受预紧力F0和轴向工作拉力F0F0FpFFD仅受预紧力受预紧力和轴向工作拉力49四、单个螺栓连接强度计算0F0Fstss3.1322ca+由第四强度理论得到0.5ts切应力：sss0121043.143.13.1FddFca螺栓只受预紧力，螺栓连接受横向载荷，预紧力如何确定？5