第五章 螺纹的测量
第5章 螺纹A

tg ψ =
nP πd 2
S
n,p↓→ ψ ↓
牙斜角β /2) 牙斜角β (β=α/2) 接触高度h 接触高度h
螺旋副中的力, 二,螺旋副中的力,效率和自锁
螺旋副(螺母与螺杆) 螺旋副(螺母与螺杆)的相对运动 滑块 假设: 沿斜面运动 假设:1)载荷分布在中线上 2)单面产生摩擦力
矩形螺纹 1,力分析 1)滑块等速上行
FR
ρ ψ
V12
FQ
F + FQ + FR = 0
F
ψ
FQ
F = FQ tg (ψ + ρ )
FR
F ψ+ρ FQ
2)滑块等速下行
F ′ + FQ + FR = 0
ψ
FR
F`
V12
F ′ = FR tg (ψ ρ )
2,效率
输入功 A1 = Fπd 2 = FQ tg (ψ + ρ )πd 2 有效功
FQ
N FQ
f = f ′ → F f = FQ f ′ cos β
当量摩擦系数 f ′ = tg ρ ′ 思考题1 思考题1:
ρ′—当量摩擦角 ρ′ 当量摩擦角
f′> f
ρ′ > ρ
N β
梯形螺纹与三角形螺纹比较,梯形螺纹效率( ),用于 梯形螺纹与三角形螺纹比较,梯形螺纹效率(较高),用于 ( );三角形螺纹摩擦力( 大),自锁性能( 好 );三角形螺纹摩擦力( ),自锁性能( ).用于 ).用于 三角形螺纹摩擦力 自锁性能 传动 (联接 ).
A2 = FQ S = F Q π d 2 tg ψ
ρ
FR
ψ-ρ FQ
F`
ψ
第5章 螺纹连接

单个螺栓—地基受力变形图
螺栓与地基对底板的共同作用(左、右侧)下
力矩平衡:M Fi Li
i 1
z
F2 m
F1m引起
受力最大螺栓: Fmax
M Lmax
L
i 1
z
2 i
Fmax 最大工作载荷
F1引起
验算接合面的强度计算
左侧不出现间隙: p min p pmax 0
7.掌握平键的类型、结构特点、尺寸选择及强度计算。
第五章 螺纹连接 §5 –1 螺 纹
单 线 螺 纹
用于连接 用于传动
一. 螺纹的形成
d2
多 线 螺 纹
d2
S
二. 螺纹的基本参数: 大径d:(公称直径) 小径d1:(强度计算用) 中径d2:(分析效率时用) 螺距P:相邻两牙在中径线上 对应点间的轴向距离。 导程S:同一螺旋线上相邻两 牙在中径线上对应点间的轴向 距离。S=nP
4.控制预紧力的方法: 1)控制拧紧力矩;
定力矩扳手
a.测力矩板手; b.定力矩板手; 2)测量螺栓的伸长量; 3)螺母转角法。
测力矩扳手
§5-4 螺纹连接的防松
一般的单线三角形螺纹=1º42‘~3º2’,而v=6.5º ~10.5º , 满足自锁条件 v。加之螺栓头、螺母和支撑面间的摩擦力 起到防松作用。 因此,在静载与常温下,螺纹连接不会松脱。
工作力
总拉力
F F z
F0
F F0
4.受倾覆力矩的螺栓组连接 假定底板为刚体,倾覆 力矩作用在螺栓组连接的形 心,受载后绕O-O转动仍保持 平面 在M的作用下,左侧螺栓 拉力增大;右侧螺栓拉力减 小而地面压力增大 失效分析: Fmax 1.螺栓拉断; 2.底板左侧出现间隙; 3.底板右侧压溃。 螺栓所受的工作拉力
螺纹的测量方法

(c)将目镜米字线中两条相交60度的斜线分别与牙型影象边缘相压:记录下横向千分尺读数,得到第一个横向数值a1、a2;
(d)将立柱反射旋转到离中心位置一个螺纹升角ψ,依照上述方法测量另一边影象,得到第二个横向读数a3、a4;
(e)两次横向数值之差,即为螺纹单一中径:d2左=a4-a2,d2右=a3-a1,最后取两者平均值作为所测螺纹单一中径。
2.牙型半角误差对互换性的影响;
3.中径误差对互换性影响。
四、螺纹合格性判断
1.作用中径
当内外螺纹旋合时,实际起作用的中径。
(1)外螺纹螺距和牙型半角有误差时,须将外螺纹的中径减少一个值,才能旋合。所以,外螺纹的实际作用中径增大了。
d2m=d2单一+(f2/α+fp)
(2)内螺纹螺距和牙型半角有误差时,须将外螺纹的中径增大一个值,才能旋合。所以,外螺纹的实际作用中径变小了。
图6-2
①根据图纸中梯形螺纹的M值选择合适规格的公法线千分尺;
②擦净零件的被测表面和量具的测量面,按图将三针放入螺旋槽中,用公法线千分尺测量值记录读数;
③重复步骤②,在螺纹的不同截面、不同方向多次测量,逐次记录数据;
④判断零件的合格性。
(2)使用螺纹千分尺测量普通外螺纹中径的测量步骤
图6-3
①根据图纸上普通螺纹基本尺寸,选择合适规格的螺纹千分尺;
3.螺纹标记
(1)普通螺纹标记
举例:M10×1—5g6g—L、M12×1—6H—LH、M20×2—6H/5g6g—LH
(2)梯形螺纹标记
举例:Tr18×4LH—7h、T55×12—6
六、螺纹的检测
1.测量方法
第五章-5.1-3-螺纹的公差与配合

米制普通螺纹牙型角=60°。
牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角称为牙型半角,/2=30°,
如图5.1所示。
在测量时应测螺纹的牙型半角,这是因为牙型角虽然正确但牙型 半角仍可能有误差,如左右半角分别为29°40′和30°20′。
7.旋合长度(Le)
旋合长度是指相配合的内外螺纹沿其轴线方向相互旋合部分的有 效长度,如图5.3所示。
560
710
400
500
630
800
450
560
710
900
475
600
750
950
外螺纹大径公差Td/m
4
6
8
112
180
280
132
212
335
150
236
375
170
265
425
180
280
450
212
335
530
236
375
600
265
425
670
300
475
750
表5.3
普通内、外螺纹中径公差TD2、Td2
d2单一不能小于最小极限中径d2min。
用关系式表示为
d2作用≤d2max ;d2单一≥d2min
同理,对于内螺纹:
D2作用≥D2min;D2单一≤D2max
(5.3)
【例5.1】 有一外螺纹M24-6h,螺距为3,测得其单一中径d2单一=
21.95mm,△P∑=−50m,△ / 2(左)=−80´,△ / 2(右)=
公称直径 D、d /mm
螺距 P/
mm
11、第五章、螺纹联接和键联接(基本知识、预紧与防松)

~3 15 0 ° ° ~3 15 0 ° °
30 ° 30 ° 30 ° 30 ° 15 ° 15 °
30 ° 30 °
a.六角螺母:标准,扁,厚
30 ° 30 °
dd D 1 D 1
D D bb
D D b Hb
DD 1 1
bb
tt
30 ° 30 °
Hs
s
m 30 ° m 30 °
H H
b.圆螺母+止退垫圈 ——带 30 ° 30 ° 有缺口,应用时带翅垫圈内 15 ° dd 15 ° D D 舌嵌入轴槽中,外舌嵌入圆 30 ° bb 30 ° 螺母的槽内,螺母即被锁紧 .
11 22
11 22 33 44
图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手
二、螺纹防松
1、防松目的 实际工作中,外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成 摩擦力减少,螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零, 从而使螺纹联接松动,如经反复作用,螺纹联接就会松驰而失 效。因此,必须进行防松,否则会影响正常工作而造成事故。
T2——螺母环形支撑面上的摩擦阻力矩。
TT 2 2
代入得: 式中: F‘—预紧力;fC—支撑面的摩擦系数; D1—螺母环形支撑面外径;d0—螺母环形支撑面内径。
由于直径过小的螺栓,容易在拧紧时过载拉断,所以对于 重要的联接不宜小于M10~M14。
预紧力QP的控制: 图 44 -12 图 12 测力矩扳手 测力矩扳手 测力矩板手——测出预紧力矩,如左图; 定力矩板手——达到固定的拧紧力矩T时,弹簧受压将自 动打滑,如右图; 测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高。
预紧力过紧 —— 拧紧力 F‘ 过大,螺杆静载荷增大、降低本身强度; 过松——拧紧力F‘过小,工作不可靠。
螺纹标准手册第三版

螺纹标准手册第三版螺纹是机械制造中常见的连接方式,其质量直接影响着机械产品的性能和使用寿命。
为了规范螺纹的设计和加工,制定了一系列的螺纹标准,其中包括了螺纹的尺寸、螺距、公差等内容。
螺纹标准手册第三版是对螺纹标准的全面整理和归纳,对于机械制造行业的从业人员来说,具有非常重要的参考价值。
第一章,螺纹的基本知识。
螺纹是一种连续的螺旋凸起和凹槽,它是一种很重要的机械连接方式。
螺纹标准手册第三版首先介绍了螺纹的基本知识,包括螺纹的分类、螺纹的参数表示方法、螺纹的基本概念等内容。
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第二章,螺纹的设计原则。
螺纹的设计是非常重要的,它直接影响着螺纹的使用效果。
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通过对螺纹设计原则的介绍,读者可以了解到如何进行合理的螺纹设计,避免在实际应用中出现问题。
第三章,螺纹的加工工艺。
螺纹的加工是螺纹制造的重要环节,它直接关系到螺纹的质量和精度。
螺纹标准手册第三版在这一章节详细介绍了螺纹的加工工艺,包括螺纹加工的方法、加工中需要注意的问题、加工中的常见缺陷及解决方法等内容。
通过对螺纹加工工艺的介绍,读者可以了解到如何进行高质量的螺纹加工,提高螺纹的精度和质量。
第四章,螺纹的检测与评定。
螺纹的检测是保证螺纹质量的重要手段,它可以有效地发现螺纹存在的问题,保证螺纹的使用效果。
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第五章,螺纹的应用与发展趋势。
螺纹作为一种重要的连接方式,其应用范围非常广泛。
螺纹标准手册第三版在这一章节详细介绍了螺纹的应用领域和发展趋势,包括螺纹在机械制造中的应用、螺纹在其他行业中的应用、螺纹发展的趋势等内容。
机械设计第五章-螺纹连接与螺旋传动 (1)精选全文

一、螺纹连接的基本类型
螺栓连接、螺钉连接、双头螺柱连接、紧定螺钉连接。
1. 螺栓连接 1)被连接件的孔不用加工螺纹,装拆方便,用于经常
拆装的场合。
2)只适用于被连接件都较薄的情况。
(
(
1 )
2 )
普
铰
通
制
螺
孔
栓
螺
连
栓
接
连
接
2. 双头螺柱连接 特点及应用:
被连接件之一需加工螺纹孔。用于被 连接件之一比较厚,需经常拆装的情况。
普通螺栓连接
两种情况的工作原理不同!
铰制孔用螺栓连接
1)普通螺栓组连接
螺栓组受力 F 单个螺栓受力 F 0
受力平衡条件: fF0 zi K s F
或
F0
K s F fzi
f ___ 接合面间的摩擦系数,P76表 5 5; i ____ 接合面数目; Ks ___ 可靠性系数(防滑系数),取 1.1~1.3。
松螺栓连接
预紧,称为紧螺栓连接
紧螺栓连接
受横向工作载荷F的紧螺栓连接 受轴向工作拉力F的紧螺栓连接
铰制孔用螺栓连接
一. 螺栓连接的失效形式:
螺纹连接的失效往往是由于螺栓的失效而引起。 对单个螺栓来说受力的形式不外乎是轴向力或横向力。 1.在轴向载荷作用下,螺栓杆或螺纹部分发生塑性变形或拉断;
2.在横向载荷作用下,铰制孔螺栓连接的失效形式是:螺拴杆 和孔壁的贴合面上可能的压溃或螺栓杆被剪断;
§5-3 螺纹连接的预紧
在装配时,螺纹连接都必须预紧。对于重要的螺纹连接,还应 控制其预紧力的大小。
1.预紧力: 使连接在承受工作载荷之前预先受到力的作用, 这个力称为预紧力。
机械设计第五章

由表5-5查得接合面间的摩擦系数 f=0.16,并取
Cb 0.2 Cb Cm Cm 0.8 Cb Cm
(P84)
取防滑系数Ks=1.2,则各螺栓所需要的预紧力为
5)上面每个螺栓所受的总拉力F2按式(5-34)求得:
3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓,由表5-8 查得材料屈服极限=240MPa,由表5-10查得安全系数S=1.5 故螺栓材料的许用应力
螺栓预紧力F0后,在工作 拉力F 的作用下,螺栓总拉力 式中F1为残余预紧力,为保证联 接的紧密性,应使 F1>0
未拧紧
已拧紧
加载
当螺栓承受工作载荷F后: (1)被联接件的压缩力由预紧力F0,减至残余预紧力F1 (2)螺栓所受的拉力由预紧力F0增加到F2= F+ F1; 消去F1,得到 消去 螺栓相对刚度 (越小越好)
悬臵螺母和环槽螺母都是全部或局部改变螺母旋合部 分的变形性质,使之变为拉伸变形,使螺纹牙上载荷分布 趋于均匀;
内斜螺母可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形,使 载荷上移而改善载荷分布不均。
(三)减小应力集中的影响 在螺栓上的螺纹、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓 横截面突变处等应力集中较大处卸荷结构。
5-5螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计
螺纹联接组的设计1
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2
M0 = M
d2 = M
p α d 2 = M 0 d0 (1 + ) + ctg α 2 2 sin 2 2 P 1 p α d 0 (1 + ) + ctg α 8( M d 0 ) 2 2 sin 2 1
P 8( M d 0 )
3、单线法
M0 d M 2 2
M0 =M 2
1
d 2
p α d 2 = M 0 d0 (1 + ) + ctg α 2 2 sin 2
法向截面牙型角:
a a a 2左 2右 = 2 2
a ; 2右 a a + = 22 23 2
a a + a = 21 2 4 2左 2
(轴向)牙型角:
an a tg = tg cosy 2 2
三、圆柱内螺纹测量
1、中径 2、螺距 3、牙型半角
1、中径测量
(1)测钩法 (2)用万能量具测量 (3)在三座标万能显微镜上测量
(1)测钩法
p a E = d 2 + ctg - (a + b) 2 2
(2)用万能量具测量
①以内孔为基准
M d1 2h
d2 = M + 2( H1 + H2 - H3 )
p M+ d0 (1 )— ctg 2 2 sin 2 1
d2 = d1 - 2h + d0 (1 + 1 a sin 2 )p a ctg 2 2
二、圆柱外螺纹测量
1、中径d2的测量 2、螺距P的测量
3、牙型半角α/2的测量
1、中径d2的测量 ——三线测量
M = d2 + 2( AO AB) + d0
AO = d0 α 2sin 2 P α AB = ctg 4 2
d2 = M
p α d0 (1 + ) + ctg α 2 2 sin 2 1
M0 d M 2 2
d 2 = 2M
p α d0 (1 + ) + ctg d α 2 2 sin 2 1
4、在工具显微镜上测量
中径:
d 2左 + d 2右 d2 = 2
将显微镜立柱倾斜一个被测螺纹的螺旋升角
4、在工具显微镜上测量
螺距:
P P2 P3 P4 1 P 4
4、在工具显微镜上测量
第五章 螺纹测量 基本内容
螺纹零件及其尺寸 圆柱外螺纹测量
圆柱内螺纹测量
常用仪器
思考题
1、举例说明螺纹传动机构的工作原理。 2、螺纹零件的主要参数有哪些?分析各误差对螺纹传动 精度的影响 3、设计螺纹主要参数的测量方法,包括方案、仪器、步 骤、注意事项。分析其四大元素。
一、螺纹零件及其尺寸
(4)用不同直径的钢球测量内螺纹的牙型半角
1 (d 02 d 01) 2 sin 2 (1 X K ) (1 X K ) 1 1 2 2 2 2
万能测长仪 JDY-2
大型工具显微镜JX-6
数字式万能工具显微镜(19JC )
万能工具显微镜(投影式)19JA
高精密三坐标测量机
最佳三线
P α BC P 4 cos = = = 2 AC d 0 2d 0 2
d0 = p α 2cos 2
测量精度分析
(1)螺距、牙型角和三线直径误差对测量结果的影响;
(2)螺纹升角对中径测量的影响;
(3)测量力对中径测量的影响;
2、双线法
M 0 = (M d0 )
2
p 2 ( ) + d0 2
根据接触表面的摩擦性质分
滑动螺旋传动:最常用。
滚动螺旋传动:适用于传动精度、灵敏度要求高的场合。
新型螺旋传动:如静压螺旋传动,谐波螺旋传动等。
2、螺纹的形成
Ph tgγ = πd 2
在直径为d2的圆柱面上, 绕以底边长为d2的直角 三角形ABC,三角形的斜 边AB在圆柱表面上形成一 条螺旋线。若将三角形、 矩形和梯形的平面图沿螺 旋线移动,就形成各种类 型的螺纹。
(2)用万能量具测量
d2 = D - 2E + 2AB
AB = d0 + OC - BC
p a d2 = D - 2E + d0 (1 + ) - ctg a 2 2 sin 2 1
②以外圆为基准
(3)在三坐标万能显微镜上测量
d2 = D - H
D = M1 + (a + b)
P a H = ctg 2 2
2
3、螺纹的种类
1. 三角形螺纹 2. 梯形螺纹 3. 矩形螺纹 •左旋、右旋螺纹 •单头、多头螺纹
若将三角形、矩形和梯形的平面图沿螺旋线移动,就形 成各种类型的螺纹。 1、三角形螺纹-牙型角2=60。牙根厚,强度高,对 中性能好。当量摩擦角大,易自锁。同一公称直径分粗 牙和细牙,粗牙用于一般联接,细牙螺纹螺距小,升角 小,自锁性能好,多用于薄壁零件联接和测微装置; 2、梯形螺纹-牙型角2=30,牙根强度高,对中性好, 用剖分螺母可调整间隙,多用于传动和传力螺旋; 3、锯齿型螺纹:两侧牙型角分别为3º和30º,3º的一侧 用来承受载荷,可得到较高效率;30º一侧用来增加牙根 强度,适用于单向受载的传动螺纹。 4、矩形螺纹-牙型为正方形,牙型角为0。传动效率 高,牙根强度低,加工困难,对中性差。常用于力传动。
中径d2:通过螺纹轴向截面内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱面的直径。 它是用来确定螺纹几何量参数和配合性质的直径。
螺距P :相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。 导程s :在同一条螺旋线上相邻两螺纹牙之间的距离。螺旋线数为n , s= n×p。
牙型角α :在轴向剖面内螺纹牙两侧边的夹角。
相互配合的内外螺纹的牙型相同,即有相同的p/s 、α。 用于传动的内螺纹的大径和小径要大于或等于外螺纹的大径和小径。 影响螺旋传动精度的参数是螺距误差和牙型角误差,中径误差产生的螺纹间隙。
1、螺旋传动的分类
根据作用分:
•传力螺旋:用于传递动力,其特点是需要承受较大的载荷,传动精度要 求较低,有的甚至对相对位移无精度要求。主要要求具有足够的强度,如 仪器底座的调节螺旋或起重螺旋等。 •测量螺旋(又称示数螺旋):用于精确地传递相对运动或相对位移的螺 旋传动,其特点是传动时只须克服摩擦力力矩和较小的附加阻力矩,其传 动误差直接影响仪器的工作精度,因此对测量螺旋传动的主要要求是传动 精度高,回差小,运动灵活。如千分尺的螺旋、大工显X、Y工作台的螺旋。 •一般传动螺旋:用于精密仪器中某些构件的传动或精确定位。当用于定 位时,要求定位后螺旋不松动,故其螺旋角必须很小,以保证自锁。
螺纹的标注
——螺纹副
例:M20 X 2 左-6H/5g6g-S 旋合长度 外螺纹顶径公差带 外螺纹中径公差带
内螺纹中径和顶径公差带 左旋 螺距 公称直径 M 50 10 □-3-P 3 精度等级 类型(P或T) 负荷钢珠圈数 旋向,右旋省略 公称导程 公称直径 结构特征 预紧方式 循环方式
三头螺纹(图中仅画出两条)
4、滚动螺旋传动
外循环滚珠丝杠螺母副 1-螺杆(丝杠) 2-滚珠 3-返回装置 4-螺母
4、滚动螺旋传动
1-螺杆(丝杠) 2-滚珠 3-返回装置 4-螺母
4、滚动螺旋传动
5、主要参数
大径d:螺纹的最大直径,即与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。 小径d1:螺纹的最小直径,与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。 在强度计算中作为螺杆危险截面的计算直径。
P d 2 = M 1 + (a + b) - ctg a 2 2
2、螺距和牙型半角的测量
(1) 印模法 (2) 在卧式测长仪上用专用测量杆测量螺距 (3) 在工具显微镜上测量螺距 (4) 用不同直径的钢球测量内螺纹的牙型半角
(2)在卧式测长仪上用专用测量杆测量螺距
(3) 在工具显微镜上测量螺距