第三章螺纹连接
第三章连接成形介绍
电弧产生的原理
一般情况下，气体是不导电的，要使两极间能够连 续地放电，必须使两极间的气体电离，连续不断地产 生带电粒子（电子、正负离子），同时，在两极间应 有足够的电压，带电粒子在电场的作用下向两极做定 向运动，即形成导电体并通过很大的电流，产生强烈 的电弧放电。 这也是产生电弧的条件。
焊接电弧所使用的电源称为弧焊电源。
酸性焊条：药皮熔渣中酸性氧化物（如SiO2、TiO2、Fe2O3）比碱
3．焊条的牌号与型号
（1）型号：国家标准中规定的焊条代号。
（2）牌号： 焊条牌号是焊条行业标准中规定的焊条代号。 其表示方法为：以大写拼音字母或汉字表示焊条的类别，后面跟三位数字，前两位表 示焊缝金属的性能，如强度、化学成分、工作温度等；第三位数字表示焊条药皮的类 型和焊接电源。
第三章 连接成形
第三章 连接成形
（三）改善焊接接头组织和性能的措施
(1)选材：尽量选择低碳且硫、磷含量低的钢材作为焊接结构材料。 (2)适当控制冷却速度：使热影响区尽量缩小。对于低碳钢，采用细焊丝
、小电流、高焊速，可提高接头韧度，减轻接头脆化；对于易淬硬钢，在
不出现硬脆马氏体的前提下适当提高冷却速度，可以细化晶粒，有利于改 善接头性能。
第三章 连接成形
扬州大学机械工程学院
杨树和
第三章 连接成形
一、基本内容
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5
电弧焊 其它连接方法 常用金属材料的焊接 焊接件的结构工艺性 胶接
二、重点 1、焊接接头及热影响区的组织与性能的变化；焊接应力与变形产生的原因、规 律和预防方法； 2、常用金属的焊接性能及其应采用的； 3、焊接结构设计的工艺性。 三、难点 1、接头组织形成的机理； 2、焊接应力、变形的客观规律及防止措施，焊接方法的选用 。
第三章 螺纹连接和螺旋传动
注；而左旋螺纹需在尺寸代号之后加注LH，并用“－”
隔开。
第三章 螺纹连接和螺旋传动
2.管螺纹标记 （1）55°密封管螺纹标记
密封管螺纹的特征代号细分为： R1—表示与圆柱内管螺纹相配合的圆锥外螺纹； R2—表示与圆锥内管螺纹相配合的圆锥外螺纹；
Rc—表示圆锥内螺纹；
Rp—表示圆柱内螺纹。
三章 螺纹连接和螺旋传动
第三章 螺纹连接和螺旋传动
一、普通螺旋传动
普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。
实物图
示意图
第三章 螺纹连接和螺旋传动
1. 普通螺旋传动的应用形式。
第三章 螺纹连接和螺旋传动
第三章 螺纹连接和螺旋传动
2. 移动方向的判定
普通螺旋传动时，从动件作直线运动的方向不仅与主动 件的回转方向有关，还与螺纹的旋向有关。可用左、右手螺 旋法则来判定，即右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手，并半 握拳，四指顺着螺杆（或螺母）的回转方向，大拇指竖起， 分两种情况：
第三章 螺纹连接和螺旋传动
螺纹在实际生活和生产中有着各种各样的用途，想一想，螺纹连接
的用途有哪些？日常用到的红酒开瓶器是如何打开红酒瓶塞的？管子台 虎钳又是通过什么使台虎钳的活动钳口垂直移动的？
螺旋传动应用举例
第三章 螺纹连接和螺旋传动
§ 3－ 1
§ 3－ 2
螺纹连接
螺旋传动
第三章 螺纹连接和螺旋传动
一个导程的距离。因此，移动距离等于回转周数与导程的乘
积，即 L=NPh 式中，L———螺杆（或螺母）的移动距离，mm； N———回转周数，r；
Ph———螺纹导程，mm。
第三章 螺纹连接和螺旋传动
二、差动螺旋传动
1. 组成
第三章金属结构的连接
强度计算式：τmax=rmax·M/IP ≤〔τh〕 极惯性矩法
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r2 i
x2
y2
IP
A ri2 • dA
(x2 y2 ) • dA
A
x2dA
A
A
y 2 dA
Iy
Ix
τmax=rmax·M/(Ix+Iy)≤〔τh〕轴惯性矩法（常用）
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（2）承受N，Q，M的搭接接头
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①将外力向形心转化得：N，Q=P，M=P·e 假设：在N，Q作用下，应力由全部焊缝均担 任一点处：τN=N/Af(→) τQ=Q/Af(↓) 在M作用下，离O点最远的点为A，B点.
危险点：A（见右上图分析）
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3）承受M的搭接接头
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计算假设： （1）构件为绝对刚性，焊缝为弹性； （2）在M作用下，构件焊缝计算截面型心作相对转动
由上面假设有：在一点处，τi大小于其到O的距离成正比，方 向垂直于连线
当点距O为单位长度r=1时，焊缝计算应力为：τ1 当点距O为单位长度r=i时，焊缝计算应力为：τi
金属结构是由型材、铸锻件间用 一定的连接方式组成的能承载的工程 结构，常见的连接方式有以下几种。
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§3—1连接方法及特点
❖ 一、方法：
焊 接：（广泛应用） 螺栓连接：（用于常装拆的结构）分为：
普通螺栓和高强度螺栓 铆钉连接：（国外仅用于特重型桥吊主梁） 胶合连接：（国内未采用） 销轴连接：（用于两构件间的连接）
3-3 滚动螺旋机构简介
2）外循环方式分为螺 旋槽式和插管式 螺旋槽式是在螺母外圆 柱表面有螺旋形回球槽， 柱表面有螺旋形回球槽，槽 的两端有通孔与螺 母的螺 纹滚道相切， 纹滚道相切，形成钢球循环 通道； 通道； 插管式和螺旋槽式原 理相同，是采用外接套管作 理相同， 为钢球的循环通道， 为钢球的循环通道，但无论 是哪能种结构，为引导钢球 是哪能种结构， 在通孔内顺利出入，在孔口 在通孔内顺利出入， 都置有挡球器。 都置有挡球器。外循环方式 结构简单，但螺母的结构尺 结构简单， 寸较大，特别是插管式，同 寸较大，特别是插管式， 时挡球器端部易磨损。 时挡球器端部易磨损。
16-4
本节结束
按滚珠பைடு நூலகம்回时是否脱离螺旋表面，分为 外循环和内循环。
钢球的循环方式有外循环和内循环两种
1）内循环方式 在螺母上开有侧孔， 在螺母上开有侧孔，孔内镶有 返向器， 返向器，将相邻两螺纹滚道联接 起来， 起来，钢球从螺纹滚道进入返向 器，越过螺杆牙顶进入相邻螺纹 形成循环回路。 滚 道，形成循环回路。该种循 环方式，螺母径向尺寸较小， 环方式，螺母径向尺寸较小，和 滑动螺旋副大致相同。 滑动螺旋副大致相同。钢球循环 通道短，有利于减少钢球数量， 通道短，有利于减少钢球数量， 减小摩擦损失，提高传动效率， 减小摩擦损失，提高传动效率， 但返向器回行槽加工要求高， 但返向器回行槽加工要求高，不 适宜重载传动。 适宜重载传动。
第三章 螺纹连接与 螺旋机构
3-3 滚动螺旋机构简介
根据螺旋传动中螺旋副的摩擦性质， 根据螺旋传动中螺旋副的摩擦性质， 可分为： 可分为： 滑动螺旋和滚动螺旋。 滑动螺旋和滚动螺旋。
一、滚动螺旋机构的工作原理 分为滚子螺旋机构和滚珠螺旋机构。 滚珠螺旋机构工作原理：
二、滚动螺旋机构的分类 按用途可分为定位滚动螺旋传动（P 类）、传动滚珠螺旋传动（T类）。前者控 制轴向位移、后者传递动力。
《机械基础》第三章轴系零部件[最终定稿][修改版]
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第一篇：《机械基础》第三章轴系零部件《机械基础》教案第三章轴系零部件一、教案【教学要求】1、了解轴的分类、结构和用途；2、掌握轴上零件轴向固定与周向固定的目的及常用方法；3、了解转轴上常见的工艺结构；4、了解键连接的功用和分类；5、熟悉键连接、销连接的结构与分类；6、了解各种键与销的类型、特点及应用；7、了解轴承的结构、类型、特点、代号及应用，轴承的安装、密封和润滑；8、了解联轴器、离合器的功用、类型、特点及应用。
【教学目的】使学生知道什么是轴向和周向固定，掌握其目的和常用的方法，了解轴的分类、结构和用途；了解轴承的结构、类型、特点、代号及应用，轴承的安装、密封和润滑；熟悉键连接的结构与分类。
【学习概要】1、轴的用途和分类。
2、转轴的结构。
3、轴上零件的轴向固定与周向固定。
4、熟悉键连接、销连接的结构与分类。
5、了解轴承的结构、类型、特点、代号及应用，轴承的安装、密封和润滑。
6、了解联轴器、离合器的功用、类型、特点及应用。
第一节轴【教学重难点】1、掌握轴上零件轴向固定与周向固定的目的及常用方法。
2、了解轴的分类、结构和用途- 1《机械基础》教案4、结构工艺性——轴的结构形式应便于加工、便于轴上零件的装配和便于使用维修，并且能提高生产率，降低成本。
有关轴的工艺结构应注意问题：轴的结构和形状应便于加工、装配和维修。
阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，以便于轴上零件的装拆。
轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过渡圆角，并应尽可能使倒角大小一致和圆角半径相同，以便于加工。
轴上需要切制螺纹或进行磨削时，应有螺纹退刀槽或砂轮越程槽。
当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能统一，并布置在同一直线上，以利加工。
【小结】1．轴的用途和分类。
2．转轴的结构要求。
3．轴上零件的轴向固定与周向固定。
4．轴的结构工艺性。
- 3《机械基础》教案键长L根据轮毂长度按标准查取（比轮毂长度短5～10mm）C、普通平键的标记：键型键宽×键长标准号例：键16100 GB/T 1096－2003 表示键宽为16mm，键长为100mm的A型普通平键。
龙振宇机械设计 第三章 螺纹联接
螺纹联接讨论题3-1 解：由螺纹副受力分析可得其效率公式及自锁条件：由η=tanψ/tan(ψ+ρv)，ψ≤ρv可知当螺纹升角一定时，螺纹工作面的牙型斜角愈大，则f v（或ρv）愈大，效率愈低，但自锁性愈好。
在几种牙型的螺纹中，三角形螺纹牙型斜角最大（β=30°），故当量摩檫因素f v大，自锁性最好，但效率低。
故多用于紧固联接。
梯形、锯齿形、矩形螺纹则与之相反，自锁性差，但效率高，故主要用于传动。
当ρv一定时，升角ψ愈小，螺纹效率愈低，愈易自锁，故单线螺纹多用于联接，多线螺纹则常用于传动。
3-2 解：1）由式（3-21）可得：F″=F′-(1-K c)F，工作中被联接件接合面不出现缝隙，要求F″>0，而K c=c1/(c1+c2)=c1/(c1+3c1)=1/4，即须F′-(1-K c)F≥0得：F′≥(1-K c)F=(1-1/4)×10=7.5KN2）由式（3-21）得：F″=F′-(1-K c)F=10-(1-1/4)×10=2.5KN3）由式（3-23）得：F0=F′+K c F=10+1/4×10=12.5KN拉力变幅：(F0-F′)/2=∆F/2=1.25KN拉力平均值：(F0+F′)/2=(10+12.5)/2=11.25KN思考题及习题3-1 解：1）工作台稳定上升时的效率ψ=arctan(np/πd2)= arctan(4×10)/(π×65)=11.08°ρv= arctan f v= arctan0.10=5.71°η=tanψ/tan(ψ+ρv)=tan11.08°/tan(11.08°+5.71°)=64.9%2）此时加于螺杆的力矩T1=F tan(ψ+ρv)d2/2=100×103×65×10-3tan(11.08°+5.71°)/2=980N·m3）转速与功率导程：S=nP=4×10=40mm螺杆每分钟的转数：n杆=v/S=800/40=20r/min螺杆所需的功率：P=T12πn杆/60=980×2π×20/60=2.05kW也可用以下求法：P=Fv/η=100×103×800/(60×103)/0.649=2.05kW4）因ψ>ρv ，该升降机构不能自锁，欲使工作台在载荷F 作用下等速下降，需另设制动装置，其制动力矩为：T 制=Fd 2tan(ψ-ρv )/2=100×103×65×10-3tan(11.08°-5.71°)/2=305 N·m3-2 解：该螺栓连接为松螺栓连接：故 d 1≥][/4σπF （式3-18）式中：[σ]=σs /(1.2~1.7)（查表3-6）查表3-7，Q235钢的强度级别为4.6，故σs =240MPa ，得[σ]=240/(1.2~1.7)=200~141MPa取中值[σ]=170MPa则 d 1≥170/103154⨯⨯⨯π=10.6mm查螺纹标准（GB196-81）可选用M12的螺栓（d 1 =10.674mm ）。
《机械常识》课件-第三章 螺纹连接和螺旋传动
常见螺纹的种类、特征代号和牙型
1．大径
螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想 圆柱的直径。
2．小径
螺纹的小径是 指与外螺纹牙底或 内螺纹牙顶相切的 假想圆柱的直径。
3．中径
螺纹的中径是指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。
4．公称直径
公称直径是 指代表螺纹规格大 小的直径。除管螺 纹外，公称直径是 指螺纹的大径。
（1）单动螺旋传动
单动螺旋传动是指螺杆或螺母有一件不动，另一件既旋 转又移动的普通螺旋传动。
1）螺母固定不动，螺 杆旋转并做直线运动
2）螺杆固定不动，螺 母旋转并做直线运动
（2）双动螺旋传动
双动螺旋传动是指螺杆和螺母都做运动的普通螺
旋传动。
1）螺杆原位旋转， 螺母做直线运动
2）螺母原位旋转， 螺杆做直线运动
5．线数
螺纹的线数是指螺纹的螺旋线数量。沿一 条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿两条或 两条以上螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹。
6．螺距
螺距是指相邻两牙体上的对应牙侧与中径线（中径圆柱 的母线）相交两点间的轴向距离。
7．导程
导程是指最邻近 的两同名牙侧（处在 同一螺旋面上的牙侧） 与中径线相交两点间 的轴向距离。
1）焊接防松
2）铆接防松
3）冲点防松
4）粘接防松
螺旋传动
螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的 螺旋副来实现传动。螺旋传动具有结构简单，工作 连续、平稳，承载能力强，传动精度高等优点，广 泛应用于各种机械和仪器中。
由一个螺杆和一个螺母组成的简单螺旋副实现的传动称 为普通螺旋传动。
1．普通螺旋传动的形式
第三章 螺纹连接和螺旋传动
机械设计基础第三版课后习题答案
机械设计基础第三版课后习题答案
《机械设计基础第三版课后习题答案》
机械设计是机械工程的基础，是机械工程师必须掌握的重要知识之一。
而《机
械设计基础第三版》是一本经典的教材，其中的课后习题更是对学生们进行知
识巩固和实践能力培养的重要手段。
下面我们就来看一下这本教材的课后习题
答案。
第一章：机械设计基础
1.1 什么是机械设计？
答案：机械设计是指按照一定的要求和条件，通过对机械结构、零部件和工艺
过程的设计，使得机械产品能够满足使用要求，并具有良好的经济性和可靠性。
1.2 机械设计的基本原则有哪些？
答案：机械设计的基本原则包括：合理性、经济性、可靠性、安全性和先进性。
第二章：材料力学基础
2.1 什么是材料的弹性模量？
答案：材料的弹性模量是材料在弹性阶段的应力和应变之比，通常用E表示。
2.2 什么是材料的屈服强度？
答案：材料的屈服强度是材料在拉伸试验中，开始出现塑性变形的应力值。
第三章：零件的连接
3.1 什么是螺纹连接？
答案：螺纹连接是利用螺纹副的螺旋运动和摩擦力，将两个零件连接在一起的
一种连接方式。
3.2 螺纹连接的优点有哪些？
答案：螺纹连接的优点包括：拆卸方便、连接牢固、适用范围广等。
通过学习这些课后习题答案，我们不仅可以巩固所学的知识，还可以加深对机械设计的理解和掌握。
希望大家能够认真对待每一道习题，不断提高自己的机械设计能力。
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1.螺栓连接
(a) 普通螺栓连接—被连接件上 开有通孔，通孔不带螺纹，装配后 孔与杆间有间隙。结构简单，装拆 方便，应用较广。
(b) 铰制孔用螺栓连接—装配后 无间隙，主要承受横向载荷，也可作 定位用。孔和螺栓杆间采用基孔制过 渡配合(H7／m6、H7／n6)。
第三章螺纹连接
2.双头螺柱连接
5.锯齿形螺纹 牙型为不等腰梯形，工作面的牙型半 角为3°,非工作面的牙型半角为30°, 它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹 牙根强度高的特点。用于单向受力的 传力螺旋中，如螺旋压力机。
第三章螺纹连接
三、螺纹副的受力分析、自锁和效率 1.螺纹副中轴向力与圆周力的关系
第三章螺纹连接
拧紧螺母
拧紧螺母受力图和力的封闭三角形
2.螺纹传动的效率
旋转螺母一周所作的功为 W1 2T
有效功为 W2 FS
螺纹传动的效率为
W W 2 1 2 F T S F d F 2 td 2 a ta n v n ) ( ta ta n v n ) (
3.螺纹的自锁
Fsin fNfvFcosFcostanv
第三章螺纹连接
v
第二节 螺纹连接的类型与结构
Ft Ftan()
T12第F 三章t螺纹a连n接()d2
松退螺母
松退螺母受力图和 力的封闭三角形
Ft Ftan()
第三章螺纹连接
对于牙型角不等于零的三角形螺纹和梯形螺纹等
f
f v cos
v arctafnv
拧紧螺母时
松退螺母时
F t Ftan(v)
T12Ftan(v)d2第三章螺纹连接
F t Ftan (v)
3.矩形螺纹
牙型为正方形，牙型角为0°，所以当 量摩擦角小，效率高。但牙根强度差， 磨损后无法补偿间隙，定心性能差。矩 形螺纹尚未标准化，很少采用，目前已 逐渐被梯形螺纹所代替。
第三章螺纹连接
4.梯形螺纹
牙型为等腰梯形，牙型角 30o,
与 矩形螺纹相比，传动效率略低，但 工 艺 性好，牙根强度高，对中性好， 是 应用 较广的传动螺纹 。
圆柱端: 压入轴上 凹抗中，适于 紧定空心轴上 零件的位置轻 材料和金属薄 板。
第三章螺纹连接
5.自攻螺钉 (由螺钉攻出螺纹) 7.圆螺母+止动垫圈
6.螺母
8.垫 圈
第三章螺纹连接
三、螺纹连接零件常用材料和机械性能
1.常用材料
一般工况：为中低碳钢，如Q215、 Q235、10、 15、35和45钢等。
一、螺纹连接的预紧
预紧：在装配时拧紧，即在承载时，已预先受预 紧力 F 。
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滑移；增加 联接刚度，提高防松能力；适当选用较大的 预紧力可提高螺纹连接件的疲劳强度。
预紧力控制： 通常通过控制拧紧力矩等方法来控制 预紧力的大小。用测力矩扳手或定力矩扳手 可控制拧紧力矩。
机械设计
第一节 概述 第二节 螺纹连接的类型与结构 第三节 螺纹连接的预紧和防松 第四节 单个螺栓的强度计算 第五节 螺栓组连接受力分析 第六节 提高螺栓强度的措施
第三章
螺 纹 连 接 第三章螺纹连接
返回章目录
第一节 概 述
一、螺纹的基本参数
（1）大径 d（D）
与外螺纹牙顶或内螺 纹牙底相重合的假想圆柱 面直径，在标准中定为公 称直径。
1.普通螺纹
应用最广，是米制三角形螺纹，牙型角
60o，当量摩擦角大，自锁
性能好，主要用于连接。
公称直径相同时，按螺距P的大 小分为粗牙和细牙两种。细牙螺纹的螺距小，自锁性 好，适于薄壁细小零件和冲击变载等。
第三章螺纹连接
2.圆柱管螺纹 英制细牙三角形螺纹，牙型角 55o，
牙顶有较大圆角，内外螺纹旋合后无径 向间隙。公称直径近似为管子内径，紧 密性好。多用于压力为1.568MPa以下 的水、煤气管道、润滑和电线管路系统。
第三章螺纹连接
5.特殊连接
地脚螺栓连接
吊环螺钉连接
第三章螺纹连接
T型槽螺栓连接
二、标准螺纹连接件 1.六角头螺栓
2.双头螺柱
3.
螺 钉
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
第三章螺纹连接
4.紧定螺钉 锥 端: 适于零件表面硬度较低不常拆卸的场合。
平 端: 接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度 较大的螺纹，装配时其一 端旋入被连接件的螺纹孔中，另 一端与螺母旋合。适用于常拆卸 而被连接件之一较厚或不宜制成 通孔、材料又比较软的场合。
3.螺钉连接 螺钉直接拧人被连接件之一的螺 纹孔内，不用螺母。用途和双头 螺柱连接相似，但不适合经常装 拆，否则易使螺纹孔磨损。
第三章螺纹连接
4.紧定螺钉连接 拧入后，利用末端顶住另一零件表面或旋入零件相 应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的 轴向力或转矩。
（2）小径 d1(D1) 与外螺纹牙底或内
螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径。 （3）中径(D2) d2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处
的假想圆柱面的直径。 第三章螺纹连接
（4）螺 距 p 螺纹相邻两牙在中径上对应两点间的轴 向距离。
（5）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。
变载荷或有冲击、振动的重要连接中：合金钢，如
40Gr、15MnVB和30CrMnSi等。
2.机械性能等级
国家标准规定螺纹连接件按材料的机械性能分级。 螺栓、螺柱、螺钉的机械性能等级分为十级，自3.6 至12.9 ；螺母的性能等级分为七级，从4到12。
B ／100
10 S B
第三章螺纹连接
F
第三节 螺纹连接的预紧和防松
（10）工作高度 h 内、外螺纹的径向接触高度。
（11）螺纹升角 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。
tan S nP
。πd2 πd2
第三章螺纹连接
二、螺纹的种类、特点及应用
按牙型可将螺纹分为普通螺纹、管螺纹、 矩形 螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角形螺纹、管螺 纹用于连接，其他用于传动。
（6）线 数 n 螺纹的螺旋线数目。连接用螺纹要求有 自锁性，故多用 单线螺纹。
（7）旋向
螺纹有右旋和左旋之分。工程上常用右 旋螺纹。
（8）牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。
（9）牙型斜角 轴向剖面内，螺纹牙型的侧边与螺纹
轴线的垂线间的夹角。
对三角形、梯形等对称牙型 /2
第三章螺纹连接