螺纹连接(一)
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
螺纹连接(公开课)
围和性能得到了极大的提升。
发展
随着新材料和新工艺的不断涌现，螺纹连接技术也在不断发展和改进。例如，高强度螺 栓的应用提高了设备的承载能力；自锁螺纹的研究提高了螺纹连接的防松性能；新型涂 层和密封材料的应用提高了螺纹连接的防腐蚀和密封性能。未来，随着智能化和自动化
维护保养
定期检查
更换损坏的部件
定期检查螺纹连接，查看是否有松动、 锈蚀或损坏的现象。
如果发现有损坏的螺丝、螺母或其他 部件，应及时更换。
清洁和润滑
如果发现有锈迹或污垢，应及时清理， 并涂抹适量的润滑剂以保持其良好的 工作状态。
常见问题与解决方案
螺丝松动
如果发现螺丝松动，可以尝试增加螺丝的预紧力或更换更长或更 粗的螺丝。
根据需要承受的外力和其他因素选择合适的 螺纹规格。
旋合长度
确定螺纹旋合的长度，以满足使用要求。
螺距和牙高
根据强度和稳定性要求，选择合适的螺距和 牙高。
配合精度
根据使用场合和性能要求，选择合适的配合 精度。
03
螺纹连接的制造与检验
制造工艺
切削加工
通过切削加工将金属材料 制成螺纹形状，包括车削、 铣削和钻孔等工艺。
螺纹损坏
如果发现螺纹损坏，可以尝试修复或更换损坏的螺纹部分，或者使 用不同的螺纹连接方式。
安装困难
如果发现安装困难，可以检查工具和材料是否合适，或者查看是否 有对齐和固定的障碍。
05
螺纹连接的未来发展与挑战
新材料的应用
高强度材料
随着新材料技术的发展，高强度、轻 质材料如碳纤维复合材料和钛合金等 在螺纹连接中的应用越来越广泛，能 够提高连接的强度和耐久性。
机械设计螺纹连接
其中：d1、p 分别为螺纹小径和螺距。
[σ ] —— 许用应力，N / mm2 ，[σ ] ＝ σs /[ Ss ] ，
见表6.3（P110）。
第28页/共57页
机械设计
螺纹连接 28
dc
4F
[ ]
(mm) —— 设计式
∵ 螺栓为标准件 ∴ 查标准，选螺栓
第29页/共57页
机械设计
螺纹连接 29
克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T第1 8页F/共5d272页
d2 2
Q
tan
机械设计
螺纹连接
8
旋转螺母一周，输入的驱动功W1 = 2πT1 ，有效功W2 = Q S ， 故螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
d2 Q tan
tan
tan
2
由上式知：λ↑，ρ↑ —→ η↑；当：λ= 45°-ρ/2 时 —→ ηmax
其相对运动相当于楔形滑块沿楔形槽斜
面移动。故非矩形螺纹的受力分析与矩形螺
纹的受力分析过程一样。由图知：
F = Q tan（λ +ρv ） 克服螺纹中阻力所需的转矩为：
T1
F
d2 2
d2 2
Q tan v
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机械设计
螺纹连接 10
螺旋副的效率为：
W2 W1
QS
2 T1
2
Q d2 tan
1）直径 大径 d 、小径 d1 、中径 d2 大径 d ： 公称直径。 小径 d1 ：螺纹的最小直径。 中径 d2 ：齿厚 = 齿槽宽处直径，几何计算用。 d2 ≈ (d + d1 )/2 M 20 —→ d = 20 mm
螺纹连接习题及答案
螺纹连接习题及答案螺纹连接习题及答案螺纹连接是机械工程中常见的一种连接方式，它通过螺纹的互相咬合来实现零件之间的紧固。
在实际工程中，对于螺纹连接的设计和计算十分重要。
本文将介绍一些螺纹连接的习题，并给出相应的答案，以帮助读者更好地理解和应用螺纹连接。
习题一：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹长度。
解答：螺纹连接的最小螺纹长度可以通过以下公式计算：L = K * d其中，L为最小螺纹长度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据经验值，螺纹长度系数K一般为1.5~2。
在本题中，我们取K=1.8。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹长度L = 1.8 * 10 = 18mm。
因此，螺纹连接的最小螺纹长度为18mm。
习题二：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹材料截面面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹材料截面面积可以通过以下公式计算：A = F / (σ * K * d)其中，A为最小螺纹材料截面面积，F为拉力，σ为螺纹材料的抗拉强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
根据材料性质表，碳钢的抗拉强度σ一般为400MPa。
将已知数据代入公式，可得最小螺纹材料截面面积A = 1000 / (400 * 1.8 * 10)≈ 0.14mm²。
因此，螺纹连接的最小螺纹材料截面面积为0.14mm²。
习题三：某机械零件需要使用螺纹连接，要求能够承受1000N的拉力。
已知螺纹的材料为碳钢，螺纹直径为10mm，螺距为1.5mm。
请计算螺纹连接的最小螺纹剪切面积。
解答：螺纹连接的最小螺纹剪切面积可以通过以下公式计算：A_s = F / (τ * K * d)其中，A_s为最小螺纹剪切面积，F为拉力，τ为螺纹材料的抗剪强度，K为螺纹长度系数，d为螺纹直径。
说明螺纹连接的基本类型及应用(一)
说明螺纹连接的基本类型及应用(一)说明螺纹连接的基本类型及应用什么是螺纹连接？螺纹连接是一种利用螺旋形结构来固定两个物体的连接方法。
螺纹连接常见于各种机械设备、建筑桥梁等领域中，具有可靠性高、重量轻等优点。
螺纹连接的基本类型螺纹连接根据螺纹的性质和应用场合，分为以下几种类型：•螺纹紧固连接：用于将两个或多个固定或可动的零件通过螺纹连接在一起，如机械设备中的螺栓和螺母。
•螺纹转动连接：将具有螺纹的轴与套筒或钢板螺纹相配合，实现转动运动，如各类蜗杆、传动轴等。
•螺纹密封连接：通过螺纹连接的两部分之间配有密封件或填料以实现密封的一种连接方式，如水管连接。
螺纹的大小通常按照“直径×螺距”的方式来表示，直径为螺纹的中心直径，螺距为相邻两个螺纹之间的距离。
螺纹连接的应用螺纹连接广泛应用于机械设备、建筑桥梁等领域中，其中螺栓、螺母是常见的螺纹连接件之一。
除此之外，螺纹连接也用于管道、水管、气管等连接中。
螺纹连接的应用要求其具有良好的耐腐蚀、耐高温或耐低温等性能，以适应不同的使用环境。
例如在海洋船舶领域中，螺纹连接的材料常采用耐海水腐蚀的不锈钢。
总结螺纹连接是一种固定物体的重要方法，具有可靠性高、重量轻等优点。
根据不同的应用场合，螺纹连接可分为螺纹紧固连接、螺纹转动连接和螺纹密封连接等几种类型。
螺纹连接广泛应用于机械设备、建筑桥梁、管道、水管、气管等领域中，要求其具有良好的耐腐蚀、耐高温或耐低温等性能。
•螺纹的分类螺纹可分为以下几种分类：1.一般螺纹：通用于各类机械、电子、电气设备中的连接或紧固。
2.瘦螺纹：同样也是一种常用的螺纹，但其在长度上较短，通常用于不需要太多长螺纹的场合。
3.粗螺纹：它的牙距相对较宽，可以承受较大负荷和高级别的螺纹材料。
4.细螺纹：与其相反，细螺纹的牙距比较窄，部分应用与精密仪器、精密机械等领域。
5.英制螺纹：以英寸为单位，英制螺纹比国际制螺纹应用广泛。
6.公制螺纹：以毫米为单位，是欧洲国际标准的螺纹形式，比英制螺纹应用更为广泛。
螺纹连接和螺旋传动(1)
§5-0 引 言
由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器 中很多零件需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为：
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。
本课程介绍的联接主要是静联接。
联接的类型：
可拆
联 联接 接 过盈联接
连接螺纹
潘存云教授研制
传动螺纹
机械设计
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
分 类
按回转体的内外表面分
外螺纹 内螺纹
按螺旋的作用分
连接螺纹 传动螺纹
按母体形状分
圆柱螺纹 圆锥螺纹
机械设计
潘存云教授研制
圆柱螺纹
分 按回转体的内外表面分 类
SP
SP P
按螺旋的作用分
S=P
S=2P
按母体形状分
单线螺纹
多线螺纹
机械设计
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
分 类
按回转体的内外表面分
外螺纹 内螺纹
按螺旋的作用分
按母体形状分
螺纹副
的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。
牙侧角 β
α ββ
(8)接触高度 h 内外螺纹旋合后，接触面
的径向高度。
螺纹的精度等级:
S ψ
螺纹连接
S S
单线螺纹
多线螺纹
细牙螺纹与粗牙螺纹的比较
螺距和螺纹深度不同
粗牙：常用于联接。
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。
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。
5、旋向
螺纹按旋向分类：左旋螺纹和右旋螺纹 （常见）
弹簧垫圈
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。
2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用 带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等
开槽螺母 与开口销
螺母与 止动垫圈
串联钢丝
(a)正确 (b)不正确
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：Tr GB 192-81）
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：S JB 923-66）
左
右
旋
旋
螺
螺
纹
纹
二 、螺纹联接的基本类型
1、 螺栓联接
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。
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。
2、双头螺柱联接
二、螺栓连接应有合理的结构
螺纹连接件画法1
1、螺纹的形成
工件
卡盘
车刀
车外螺纹
车内螺纹
2、螺纹的要素 （1）牙型
通过螺纹轴线的剖面上的螺纹的轮廓形状。
牙型
常用的有：
三角形
梯形
锯齿形
（2）直径
大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的
假想圆柱或圆锥的直径。 D、d
小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的
假想圆柱或圆锥的直径。 牙底
D1、d牙1 顶
点间的轴向距离 Ph
螺距 =导程
导程 螺距
单线螺纹：P=Ph 多线螺纹：P=Ph/n
（5）旋向 左旋 右旋（常用）
3、螺纹的分类
• 紧固用螺纹 • 传动用螺纹 • 管用螺纹 • 专门用途螺纹
连接零件 传递动力和运动 管螺纹 专用螺纹
二、螺纹的规定画法
1、外螺纹的画法： • 牙顶和终止线用粗实线表示，牙底用细实
小径 大径
牙顶
牙底
中径：母线通过牙形上沟槽和凸起宽度相等处
假想圆柱或圆锥的直径 D2、d2
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
（3）线数 n
单线螺纹
双线螺纹
（4）螺距和导程
螺距：螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点间的
轴向距离 P
导程：同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两
l≥1 ＋ 2＋h ＋m＋a
取最短标准长度
l
2
1
简化画法
l
bm
2、螺柱连接
螺柱公称长度: l= ＋ s＋ m ＋a bm由被联接件的材料决定
l
bm
0.5d
3、螺钉连接 （1）连接螺钉
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课题名称螺纹连接（一）批准人授课班级教案序号学生出勤授课时数授课时间授课教师备课时间2016年5月25号授课形式
教学目标1、了解螺纹的基本知识，螺纹的种类，特点和应用。
2、掌握螺纹联接的基本类型和常用的螺纹连接件。
3、了解螺纹的形成过程，掌握螺纹的主要参数：旋向，大径，线数，螺矩和自锁性。
教学重点1、熟记螺纹的几个主要参数。
2、分清粗细牙的标注方法及管螺纹与普通螺纹牙型角的区别。
3、区别传动螺纹与连接螺纹的特点。
教学难点1、自锁性与牙型角的关系，多头螺纹线的形成。
2、管螺纹圆弧过渡角的作用。
教学方法举例、多媒体、讲练法、实物展示
课后作业
教学反思
教学内容学生活动
导入新课
展示一组不同封口的饮料瓶图片。
设问：塑料瓶饮料打开以后还可以拧回去且不会漏出来，但易拉罐和玻璃瓶盖别撬开以后
就不能再回去了，为什么？观察图片，对比思考瓶口的不同。
（可能得出的答案：饮料瓶盖是螺旋拧进去，所以拧的可以重复使用。
而玻璃瓶盖是压紧式的，所以被撬开后就不能再压紧了。
）
唤起螺纹印象，并引入对螺纹能起密封作用认识
ψ
α
d 2
d d 1
P ψ
πd
πd 2
πd 1L =n P (n =
2)L
h
αψd 2d d 1P ψπd πd 2πd 1L =n P (n =2)L h ψαd 2d d 1
ψπd πd 2
πd 1
h P L =n P (n =2)L ψψπd πd 2
πd 1αd 2d
d 1P L =n P (n =2)L h
ψαd 2d d 1P ψπd πd 2πd 1
L =n P (n =2)L h 一、螺纹基本知识
设问1：那么大家是否能举例说出自己看到有螺纹使用的物品呢？
（教师可提示在课室内的教学用具中寻找）
设问2：用在座位凳子上的螺钉跟使用在投影机架上的螺栓有什么不同？能不能互相替换使用呢？如果不能又是为什么？
总结：大小、长度、形状都是螺纹的要素，所以不同要素的螺纹使用是不同的。
1、带领学生制作螺纹形成原理。
教师示范将将一张斜边涂黑、锐角为30°的直角三角形绕到铅笔上，其斜边在铅笔表面就形成了一条螺旋线。
（教师要求学生互相比较各自制作的螺纹，并找出区分的方法。
）
2、螺纹的主要参数和类型
前面内容已经知道不同要素的螺纹是不能实现替换使用的，提出问题：
那么要怎样才能替换使用呢？ （引入对螺纹参数的学习）
螺纹线向右倾斜的为右旋，螺纹线向左倾斜的为左旋螺纹。
1、观察螺栓、螺母、
螺钉在周围的座椅、头顶的风扇底座、教室前面的电视机架、投影机底座以及PVC 排水管道检查口和管卡的使用。
2、思考，可能答案： 大小，长度和形状都不一样。
不能替换使用。
螺栓与螺母的大小不一样。
3、观察示范、并参与动手实验。
要求：两个座位的学生在绕纸时方向相反
学生根据课本的内容和教师的提示展开螺纹参数的学习。
明白螺纹配对必须
要基本参数相同的要求。
3、按牙型分类：
三角形螺纹：用于传递小动力和运动为主。
梯形螺纹：用于传递运动为主。
锯齿形螺纹：用于单向受力的传力螺旋。
矩形螺纹：用于传递大动力为主。
4、按用途分：①紧固螺纹②管螺纹③传动螺纹④专用螺纹。
二、基本类型和常用螺纹连接件图片展示不同牙型的螺纹分类，联系起使用场合，分析其结构的差异。
图片展示，注意联系实际
教学内容学生活动
三、课堂小结
1、螺纹的基本知识
2、螺纹的主要参数，左、右旋，大径，小径，中径，导程，螺距
3、螺纹连接的种类
4、常用螺纹连接件思考生活中接触到的螺纹连接件
回顾本节重点内容，记录作业。