螺纹联接及螺旋传动讲解
机械设计第五章 螺纹连接与螺旋传动

用于传动
多 线 螺 纹
二. 螺纹的分类
1、按牙形分:
三角形: 剃 形: 锯齿形:
矩 形:
2、按螺旋的线数分:单线、多 线(一般不超过4线),线 数越多,导程越大。单线用 于连接,多线用于传动。
3、按旋向分:右旋、左旋。一般用右旋。 4、内、外螺纹之分:二者旋合组成螺旋副(螺纹副)
5、按母体的形状分:圆柱螺纹、圆锥螺纹
二.螺栓组连接的受力分析
为了简化计算,假设: 1)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同; 2)螺栓组的几何中心与连接结合面的形心重合; 3)受载后连接结合面仍保持为平面。
1. 承受横向载荷作用的螺栓组连接 普通螺栓连接 铰制孔用螺栓连接
两种情况的工作原理不同!
1)普通螺栓组连接 螺栓组受力
0
0
4.控制预紧力的方法: 1)控制拧紧力矩; a.测力矩板手;
b.定力矩板手;
定力矩扳手
测力矩扳手
2)测量螺栓的伸长量; 3)螺母转角法。
§5-4 螺纹连接的防松
1.防松的根本原理:防止螺旋副的相对转动。 2.防松的原因:
1)在冲击、振动、变载荷作用下,螺旋副间的摩擦阻力极不稳定, 在某一瞬间会急剧减少以致消失,失去自锁能力,连接就可能松脱; 2)螺栓在高温、温度变化较大的情况下工作,材料发生蠕变和应力 松弛,也会使预紧力和摩擦力逐渐减少,最终导致连接失效。
ψ
§5-2 螺纹连接的类型及螺纹标准件
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 ) 普 通 螺 栓 连 接
(完整版)螺纹连接和螺纹转动

λ
上升:
FQ F
若不考虑摩擦时:F= FQ tg (λ) 若考虑摩擦时: F= FQ tg (λ +')
Fr
λ+ρ
FQ F
在同样的载荷Fa,同样的牵引速度V,走过同样 的距离S情况下:
没有摩擦时,需要的输入功 =FS= FQ S tg (λ) 理论上
考虑摩擦时,需要的输入功
=FS= FQ Stg (λ +') 实际上
二、非矩形螺纹(=0)
三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹 1、螺纹受力分析: 唯一差别是: 法向力比矩形螺纹大。
(忽略升角λ的影响)
在Fa的作用下,法向反力比矩形螺纹大为:
Fn
FQ
cos
这时螺纹的摩擦阻力为:
Ff
f Fn FQ
cos
f
f
cos
FQ
f
' FQ
这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。
三角形螺纹,主要有普通螺纹和管螺纹,前者多
用于紧固联接和后者用于紧密联接。 1、普通螺纹
螺 纹内螺 纹内螺 纹内 66060°0°°
在我国的国家标准中,把牙 型角α=60º的三角形米制螺纹称 为普通螺纹,以大径d为公称直径。
Fr Fnλ
vρຫໍສະໝຸດ 升,滑块所受三力平衡:Ft +FQ +Fr=0
Ft f Fn
λ
FQ
可得: Ft= FQ tg (λ +)
Fr
λ+ρ
FQ Ft
松开时:
λ
相当于使滑块等速沿斜 面下滑,轴向载荷 FQ变
Fr
Fn
v
ρ
f Fn
为驱动力, Ft变为维
第五章_螺纹连接和螺旋传动讲解

滑动螺旋 传动
按照螺纹 副的摩擦 性质分类
滚动螺 旋传动
优点:结构 简单、制造方便、 传动平稳、噪声 小,可获得很大 的减速比,从而 能够承受较大的 轴向载荷,并可 实现自锁。 缺点:磨损大、 效率低。
静压螺 旋传动
螺旋面间注 入静压油, 为液体摩擦
状态。
优点:传动摩 擦损失和磨损都很 小,效率很高;
螺纹连接和螺旋传动
1
变速箱装配图
观察变速箱座和变速 箱盖用什么联接方式?
2
工程应用
桑 塔 纳 轿 车
3
工程应用
机 床
4
工程应用
摩 托 车
5
工程应用
飞 机 机 翼
6
工程应用
发 动 机 气 缸
7
工程应用
化 工 管 道
8
工程应用
自 行 车
9
工程应用
锁 紧 螺 母
10
工程应用
汽 车 轮 胎
的宽度相等 • 螺距P:相邻两牙轴向距离 • 导程S:同一条螺纹线的相邻两牙间的轴
向距离,S = nP
d1 α
D, d
• 升角 :螺纹与其轴线的垂直平面所成的 夹角
• 牙型角a :螺纹两侧边的夹角
• 牙侧角β:螺纹一侧边与螺纹轴线垂线间 S P
的夹角
17
d2
P/2 P/2
PS
h d d2 d1
• 双头螺栓连接 • 螺钉连接
– 螺钉连接 – 紧定螺钉、自攻螺钉连接 • 其它连接:地脚螺栓、吊环螺钉
20
1.螺栓连接
普通螺栓连接
• 特点:孔与杆间有间隙、被连接件 上无需切制螺纹、装拆方便
• 适用场合:连接件不厚且经常装拆 的一般场合,承受轴向载荷
螺纹连接与螺旋传动

预紧的目的在于增加螺钉头、螺母、垫片和连接件之间
的摩擦力,使连接牢固可靠
第五章
机械零件
防松的目的:一般的螺纹连接都有自锁性能,在受静载荷
和工作温度变化不大时,不会自行脱落。但在受冲击、振动
和变载荷作用下,以及工作温度变化很大时,这种连接有可 能自松,影响正常工作,甚至发生事故。 常用的防松措施有:增大摩擦力和机械防松 增大摩擦力防松措施:弹簧垫圈、双螺母 机械防松措施:槽型螺母和开口销、止动垫片、圆螺母和 止动垫圈、串金属丝
机械零件
【例1】 普通螺旋传动中,已知左旋双线螺杆的螺距为 8mm,若螺杆按图示方向回转两周,螺母移动了多少距离? 方向如何?
解题过程
第五章
2.差动螺旋传动
机械零件
差动螺旋传动——由两个螺旋副组成的使活动的螺 母与螺杆产生差动(即不一致)的螺旋传动。 1)差动螺旋传动原理
第五章
机械零件
2)差动螺旋传动活动螺母移动距离的计算及方向的确定 a.差动螺旋传动:螺杆上两螺纹(固定螺母与活动螺母)旋 向相同。
L = N(Ph1-Ph2)
• 结果为正,活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同 • 结果为负,活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反 • 螺杆移动方向按普通螺旋传动螺杆移动方向确定
第五章
机械零件
b.复式螺旋传动:螺杆上两螺纹(固定螺母与活动螺母) 旋向相反。
L = N(Ph1+Ph2)
活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同
第五章
机械零件
2)普通螺旋传动直线移动方向的判定
螺母(螺杆)不动,螺杆(螺母)回转并移动
第五章
机械零件
Hale Waihona Puke 螺杆(螺母)回转,螺母(螺杆)移动
螺纹联接及螺旋传动讲解

管螺纹(英制) 55°非密封管螺纹
55°
牙型角为55 ,牙顶呈圆弧形。其公称 直径(平均外径)近似为管子的孔径,以英 寸为单位。如果要求连接具有密封性时,需 添加密封物。
55°非密封管螺纹
管螺纹(英制) 55°密封管螺纹(R)
55°
牙型角为55 ,牙顶呈圆弧形。螺纹 分布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合 时没有间隙,不用填料也可以保证不渗漏 ,拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的 间隙。
也要注意,由于摩擦系数不稳定和加在扳手上的 力有时难以准确控制,也可能使螺栓拧得过紧,甚 至拧断。因此,对于重要的连接通常不宜用小于 M12-M16的螺栓。
螺纹连接的防松
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,造成事故。
垫片(垫圈)
作业:P162 第1、4题
第二节 螺纹连接的预紧与防松
螺纹连接的预紧
大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧(松螺栓 除外),称之为预紧。
预紧可夹紧被连接件,使连接接合面产生压紧力 ,这个力即为预紧力。
装配时预紧的螺栓联接称为紧螺栓连接
防止联接松脱,增强可靠性
预紧的目的 被联接件接合面具有足够的紧密性
f c F0
r23 r22
r13 r12
对于常用的M10-M64钢制普通粗牙螺纹,拧紧力 矩T与轴向拉力F0可取:
T≈0.2 F0 d 对于一定公称直径的螺栓,当要求的预紧力已知 时,可按照上式确定扳手的拧紧力矩。 控制预紧力的方法很多,如借助测力矩扳手或定 力矩扳手通过拧紧力矩控制预紧力,但精确性较差, 且不适合大型螺栓连接;通过控制拧紧圈数或螺母 转角控制预紧力,精度略高于前者但仍不能高精度 控制预紧力;通过测量预紧前后螺栓的伸长量或测 量应变控制预紧力,适合精确控制预紧力的连接或 大型螺栓连接。
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
螺纹连接与螺纹传动讲解

22
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
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螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
按摩擦副性质分类: 1.滑动螺旋:简单、平稳、可靠、易自锁、传动比大、 承载力高、易加工。 缺点:磨损快、寿命短、低速时有爬行现象(滑移)、摩 擦损耗大、传动效率低(30~40%)、传动精度低。 2.静压螺旋:液体摩擦,靠外部液压系统提供压力油,压力油进 入螺杆与螺母之间,促使螺杆与螺母的螺纹牙间产 生压力油膜而分隔开。 特点:f小,效率高(可达99%)、工作稳定、无爬行现象、 定位精度高、磨损小、寿命长。
H
b
p
26
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
(一)教学要求
掌握螺纹联接的类型、预紧和防松、螺栓组联接的 设计计算,并能根据已知条件合理地选用螺栓联接。 (二)教学的重点与难点 重点:单个螺栓联接的设计计算
难点:螺栓组联接的设计计算
(三)教学内容
1
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
§19-1 §19-2 §19-3 §19-4 §19-5 §19-6 螺纹 螺纹联接的类型和预紧、防松 螺栓组联接的设计 单个螺栓联接的强度计算 提高螺栓联接强度的措施 螺旋传动
19
提高螺栓联接强度的措施
一、改善螺纹牙间载荷分布不均状况 a) 悬置螺母 b)环槽螺母 c) 内斜螺母 d)(b)(c)结合螺母 e) 不同材料匹配 二、减小应力集中的影响 三、降低螺栓应力幅 四、减小应力集中的影响 1)加大过渡处圆角 2)改用退刀槽 3)卸载槽 4)卸载过渡结构。 五、(工艺方法)采用合理的制造工艺 1)用挤压法(滚压法)制造螺栓。 2)冷作硬化、氰化、氮化、喷丸等,可提高疲劳强度。 3)热处理后再进行滚压螺纹,效果更佳。 4)控制单个螺距误差和螺距累积误差。
05 机械设计作业_螺纹连接和螺旋传动

05机械设计作业_螺纹连接和螺旋传动一、螺纹连接1.螺纹连接的概念螺纹连接是一种常用的机械连接方式,通过螺纹的相互螺合实现零件的固定和连接。
螺纹连接的主要特点是具有较强的可拆卸性,方便零件的拆卸和装配。
同时,螺纹连接还具有较高的连接强度和刚度,使得连接的零件能够承受一定的拉力和扭矩。
2.螺纹连接的类型螺纹连接主要分为内螺纹和外螺纹两种类型。
内螺纹一般为鞘形结构,用于接收外螺纹的螺纹连接。
外螺纹一般为柱形结构,用于与内螺纹相互螺合,实现连接和固定。
3.螺纹连接的应用螺纹连接广泛应用于机械设计中,特别是需要拆卸和装配的部件。
常见的应用包括螺纹连接螺杆和螺母、螺纹连接法兰和轴等。
4.螺纹连接的设计考虑因素螺纹连接的设计需要考虑以下因素:•强度和刚度:螺纹连接需要能够承受一定的拉力和扭矩,因此需要根据实际应用情况选择适当的螺纹尺寸和材料。
•可靠性:螺纹连接应设计为可靠的连接方式,即使在受到外部力的作用下也不易松动或脱落。
•拆卸性:螺纹连接需要方便零件的拆卸和装配,因此需要选择适当的螺纹类型和松紧方式。
•密封性:螺纹连接需要具有一定的密封性能,特别是在液压和气动系统中应用时,需要防止泄漏。
•耐磨性:螺纹连接需要具有一定的耐磨性能,特别是在高频率的拧紧和松开过程中。
二.螺旋传动1螺旋传动的概念螺旋传动是一种常用的动力传递方式,通过螺旋副的互相啮合传递动力。
螺旋传动的主要特点是具有较高的传递效率和承载能力,适用于大功率传动和重载工作。
2.螺旋传动的类型螺旋传动主要分为螺旋圆柱齿轮传动和螺旋锥齿轮传动两种类型。
螺旋圆柱齿轮传动适用于轴平行的传动,螺旋锥齿轮传动适用于轴倾斜或交叉的传动。
3.螺旋传动的优点螺旋传动相比其他传动方式具有以下优点:•传递效率高:螺旋传动具有较高的传递效率,一般可达到90%以上,适用于大功率传动。
•承载能力大:螺旋传动的螺旋副结构紧凑,齿轮之间的啮合面积大,能够承受较大的载荷。
•平稳运行:螺旋传动的齿轮啮合面积大,传动过程中啮合点多,运转平稳,减少振动和噪声。
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矩形螺纹
螺纹牙型为正方形,牙厚是螺距的一半。 传动效率高,精加工困难,牙根强度低,螺旋 副磨损后的间隙难以补偿,使传动精度变低。 常用于传力或传导螺旋。矩形螺纹不是标准螺 纹,没有代号。标注时应注出大径、小径和螺 距。已逐渐被梯形螺纹代替。
梯形螺纹
30°
牙型为等腰梯型,牙型角为30。梯 形螺纹的效率比矩形螺纹低,但牙根的强 度较高,易于加工,对中性好,可调节间 隙,当采用剖分式螺纹时,还可以消除因 磨损而产生的间隙。广泛用于传力或传导 螺旋
内螺纹制作 首先用钻头在工件上钻孔,再用丝锥攻
丝得到内螺纹。
常用螺纹的特点和应用
普通螺纹
即米制三角形螺纹。螺纹牙型为三角形,牙型 角为60°,螺纹大径为公称直径,单位为mm。 同一公称直径下有多种螺距,其中螺距最大的 称为粗牙螺纹,其余的称为细牙螺纹。
普通螺纹的当量摩擦系数较大,自锁性能 好,螺纹压根强度高,广泛应用于各种紧 固连接。一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺 纹螺距小,升角小,自锁性能好,但螺牙 强度低、耐磨性差、易滑脱,常用于细小 零件、薄壁零件或受冲击、震动和变载荷 的连接,还可用于微调机构的调整。
螺纹联接和螺旋传动
螺纹连接
一字螺钉
六角螺栓
紧定螺钉
自攻螺钉
十字螺钉
内六角螺栓 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
螺纹的形成
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(三角形、梯形等)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。 d2
只能传递单方向的动力。
螺纹的旋向
左旋
右旋(常用)
螺纹的线数
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。(一般用于传动)
单线螺纹
双线螺纹
螺纹的大径、小径和中径
大径:与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的 假想圆柱面的直径。D、d
小径:与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的
管螺纹(英制) 55°非密封管螺纹
55°
牙型角为55 ,牙顶呈圆弧形。其公称 直径(平均外径)近似为管子的孔径,以英 寸为单位。如果要求连接具有密封性时,需 添加密封物。
55°非密封管螺纹
管螺纹(英制) 55°密封管螺纹(R)
55°
牙型角为55 ,牙顶呈圆弧形。螺纹 分布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合 时没有间隙,不用填料也可以保证不渗漏 ,拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的 间隙。
螺距 =导程
导程 螺距
单线螺纹:P=S 多线螺纹:P=S/n
螺旋升角
螺纹升角y--在
中径d2的圆柱面上, 螺旋线的切线与垂 直于螺纹轴线的平 面间的夹角。
tany S nP
πd2 πd2
牙型角和牙型斜角
牙型角α--在螺纹轴向
剖面内,螺纹牙型相邻
两侧边的夹角称为牙型
角。
牙型斜角β --牙型侧边
铰制孔螺栓
铰制孔用螺栓l1≈ 0;
螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;
双头螺柱联接
不能采用螺栓的场合,例如: 连接件之一太厚不宜采用 通孔,材料又比较软.
双头螺柱联接
参数l1 、e、a与螺栓相同 座端拧入深度H,当螺孔材料为:
钢或青铜 H≈d; 铸铁 H=(1.25~1.5)d 铝合金 H=(1.5~2.5)d 螺纹孔深度 H1=H+(2~2.5)P; 钻孔深度 H2=H1+(0.5~1)d;
有些螺纹,必须画出牙型才能加 工,例如矩形及用途
特征 螺 纹 种 类 代号
外形图
用
途
联 普 通 粗牙 接 螺 纹 细牙
M
螺
纹 管螺纹 G
传 梯形螺纹 Tr 动
螺
纹
锯齿形 螺纹
B
是最常用的联接螺纹
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 联接。 用于各种机床的丝杠,做 传动用。
第十三章 螺纹联接
联接的分类和意义
静联接 动联接
可拆联接(螺纹联接、键联接) 不可拆联接(铆接、焊接、胶接)
静联接:被联接件之间相互完全固定。(形锁合、摩擦锁合、材料锁合) 动联接:被联接件之间能产生一定的相对运动。例如:运动副。
联接的选择(根据使用要求与经济要求来选择、
根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和 尺寸等)
★★普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担 横向载荷,但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。
螺纹紧固件连接的基本形式有:
普通螺栓联接
(受拉螺栓联接)
铰制孔用螺栓联接
(受剪螺栓联接)
螺栓联接 L1
L1
螺纹余留长度l1 静载荷l1>=(0.3~0.5)d;
变载荷l1>=0.75d; 冲击载荷或弯曲载荷l1≥ d; d
与螺纹轴线的垂线间的
夹角。对于对称牙型,
有:
2
螺纹的加工方法:
工件
卡盘
车刀
车外螺纹
车内螺纹
螺尾
螺纹收尾 退刀纹
退刀槽
外退刀槽
退出车刀
车刀 开始退刀
内退刀槽
车 刀
外螺纹制作:
把工件车到一定 的尺寸,用板牙绞 出外螺纹;
工程上大量制 造的尺寸较小的外 螺纹件用搓丝机制 作。
搓丝机搓板
板牙 工件
锯齿形螺纹
3° 30°
牙型为锯齿型,工作面的牙型边倾斜角 为3,非工作面的牙型边倾斜角为30。比梯 形螺纹牙根强度高。仅用于单向受力的传力 螺旋。
螺纹连接的基本类型
基本类型(请掌握各联接的特点及适用场合)
普通螺栓联接(受拉螺栓联接) 1.螺栓联接
铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)
2.双头螺柱联接(常拆场合) 3.螺钉联接(不常拆场合) 4.紧定螺钉联接
假想圆柱面的直径。 D1、d1
牙底
牙顶
小径 大径
牙顶
牙底
螺纹的中径:
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。
牙底
牙顶
小径D1、d1 中径D2、d2 大径 D、d
牙顶 内螺纹
牙底 外螺纹
螺距和导程
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。
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
螺纹
外螺纹
在圆柱体外表面上的螺纹
内螺纹
在圆柱体内表面上的螺纹
内螺纹 外螺纹
螺纹的牙型
30º
15º
30º
3º
矩形螺纹
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
三角形螺纹主要用于联接,梯形、锯齿形和矩 形螺纹主要用于传动。
螺纹
标准螺纹与非标准螺纹
有的螺纹有些只要标注牙型代号, 就能分辨出螺纹种类,称为标准螺纹 。(三角形、梯形、锯齿形)