机械设计螺纹连接..
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）。
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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
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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
机械设计ch21螺纹连接
• 当量摩擦系数
f f tg cos
矩形螺纹与非矩形螺纹旳法向力
第一章 多媒体CAI课件设计基础
1）滑块沿斜面等速上升
• 驱动力
F Fa tg( )
• 驱动力矩
T
F
d2 2
Fa
d2 2
tg(
)
2）滑块沿非矩形螺纹等速下滑
• 平衡力
F Fa tg( )
• 平衡力矩
T
Fa
d2 2
第一章 多媒体CAI课件设计基础
螺旋线旳形成
2．螺纹旳分类
不同线数旳右旋螺纹
1）按照螺旋线方向分：左旋螺纹和右旋螺纹。
2）按位置分：外螺纹，如螺栓；内螺纹，如螺母。
3）按照螺旋线旳数目分：单线螺纹和等距排列旳多 线螺纹。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
4）按照制式分：米制螺纹和英制螺纹。 5）按照母体形状分：圆柱螺纹和圆锥螺纹。 6）按照功能分：
1．矩形螺纹 1）滑块沿斜面等速上升，Fa为阻力，F 为驱动力。
F Fa tg( )
第一章 多媒体CAI课件设计基础
作用在螺旋副上旳相应驱动力矩
T Fd 2 2 Fa d 2 tg( ) 2
2）滑块沿斜面等速下滑，轴向力Fa变为驱动力，而F 变为维持滑块等速运动所需旳平衡力
F Fa tg( ) 作用在螺旋副上旳相应驱动力矩
传动旳螺纹，一般角也不不小于25°。
2.3 机械制造常用螺纹
• 三角螺纹 ——其牙形为等腰三角
形，主要有一般螺纹和管螺纹，其
当量摩擦角´大，自锁性好，且强
度高，主要用于联接。一般螺纹多 用于紧固联接，管螺纹则用于紧密 联接。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
机械设计基础10联接(螺纹联接)
基本原理
螺纹联接的基本原理是通过螺纹的咬合来实现连接 和紧固。
设计要求
螺纹联接的设计要考虑螺纹的类型、尺寸、加工精 度、连接长度等因素。
螺纹联接的计算和选取方法
计算方法
螺纹联接的计算方法需要考虑载荷情况、材料性能、 螺纹类型等因素。
选取方法
螺纹联接的选取应考虑加载情况、工作环境、连接 性能要求等因素。
螺纹联接的制造和装术包括螺纹加工、表面处理等环节。
2
装配技术
螺纹联接的装配技术要注意正确的装配顺序、力矩控制等。
3
检测技术
螺纹联接的检测技术包括外观检查、力矩测试等方法。
螺纹联接的常见问题和解决方法
常见问题
螺纹联接中常见的问题包括松动、脱螺纹、过紧等。
解决方法
解决螺纹联接问题的方法包括增加紧固力、正确选择螺纹类型、使用螺纹锁紧剂等。
机械设计基础10联接(螺 纹联接)
欢迎来到机械设计基础系列第十讲！本讲将介绍螺纹联接，包括定义、分类、 特点、优点、应用领域、基本原理、设计要求等内容。
螺纹联接的定义和概念
螺纹联接是一种常用的紧固连接方式，通过螺纹的互相嵌合实现连接和紧固。 它由一个内螺纹和一个外螺纹构成，通过旋转使螺纹互相咬合达到紧固的效 果。
螺纹联接的分类和特点
分类
螺纹联接可以分为内螺纹联接和外螺纹联接两种 类型。
特点
螺纹联接具有承载能力强、可重复使用、连接牢 固等特点。
螺纹联接的优点和应用领域
1 优点
2 应用领域
提供均匀的紧固力、承载能力高、便于拆卸、 可重复使用等。
广泛应用于机械制造、汽车工程、航空航天、 建筑等领域。
螺纹联接的基本原理和设计要求
机械设计-螺纹连接
确定连接力矩
4
尺寸和参数。
根据连接件的材料和负载确定合适的 连接力矩。
螺纹连接的优缺点
• 优点：简便快捷、拆卸方便、承载能力高。 • 缺点：可能出现螺纹磨损、连接失效、腐蚀等问题。
应用案例
汽车制造
螺纹连接广泛应用于汽车底 盘、引擎和车身结构等部件 的装配与固定。
机械设备
螺纹连接被用于机械设备零 件的固定，如电机、减速器 等重要部件。
机械设计-螺纹连接
螺纹连接是一种常用的机械连接方式，通过螺纹的互相咬合来实现紧固与连 接。本演示将介绍螺纹连接的分类、构成、力学原理、设计方法，以及优缺 点和应用案例。
螺纹连接的分类
内螺纹连接
常见于螺母与螺杆的连接，通过内螺纹互相咬合实现固定。
外螺纹连接
常见于螺纹孔与螺纹螺栓的连接，通过外螺纹互相咬合实现固定。
螺纹连接可通过螺纹的剪切形变，实现力的传 递与承载。
由于螺纹的咬合，螺纹连接具有较高的阻拆力， 能够提高连接的稳定性。
如何设计一个螺纹连接
1
确定连接类型
根据连接件的形状和要求选择内螺纹
选择螺纹规格
2
连接或外螺纹连接。
根据连接件的负载和使用环境选择合
适的螺纹规格。
3
计算螺纹尺寸
根据连接件的要求和标准计算螺纹的
精密螺纹连接
采用更高精度的制造工艺，用于对连接要求更严格的领域。
螺纹连接的构成
螺母
用于咬合螺杆的螺纹连接件。
Hale Waihona Puke 螺杆用于与螺母互相咬合的螺纹连 接件。
螺纹
螺纹是螺母与螺杆的互相咬合 结构，实现紧固与连接。
螺纹连接的力学原理
张力力学原理 剪切力学原理 阻拆力学原理
机械设计9_联接及螺纹联接概述
机械设计9_联接及螺纹联接概述联接是指将机械零件或构件通过一定的方式连接起来，使其具有一定的运动功能或固定功能的过程。
机械联接主要包括常规联接和特殊联接两大类。
常规联接是指在机械设计中最基本的、最常用的联接方式，包括以下几种：键联接、轴承联接、销钉联接、螺栓联接、销轴联接和轴套联接等。
螺纹联接是常见的具有固定和分解的功能的联接形式，它通过单螺纹或多螺纹的沟槽即螺纹的互相嵌入和相互协作，实现部件或构件的紧固或拆卸。
螺纹联接具有以下几个特点：1.螺纹联接是一种传递力矩的联接方式，可以承受较大的轴向力和扭矩。
2.螺纹联接可以通过加大或减小螺纹的尺寸、改变螺纹的材料来实现不同力矩的传递要求。
3.螺纹联接具有自锁性，即连接好后，可以自动防止松动，保证联接的可靠性。
根据螺纹的设计原理和形式，螺纹联接可以分为内螺纹联接和外螺纹联接。
内螺纹联接是将一个具有螺纹的零件插入另一个具有相匹配螺纹孔的零件中，形成联接的过程。
内螺纹联接常见的形式有：螺纹螺栓、螺母联接和内螺纹套等。
螺纹螺栓是在连接件上开设有一根或多根外螺纹的连接元件，通过螺纹与内螺纹套或预制孔配合，利用螺母或其它连接件来实现联接。
螺纹螺栓分为内六角螺栓、盲孔（底孔）螺栓、沉头（法兰面）螺栓等不同的类型。
螺母联接是将一个具有螺纹孔的联接件与螺纹螺栓配合，形成联接的过程。
螺母联接主要有螺帽联接、螺钉联接和螺栓联接三种类型。
内螺纹套是将一种带有内螺纹的连接元件，嵌入在另一种材料的连接孔中，形成联接的过程。
内螺纹套常常用于金属材料内插入性能较差的材质中，以增加螺纹连接的可靠性和耐用性。
外螺纹联接是将一个具有螺纹表面的零件转入一个具有相匹配的内螺纹孔中，形成联接的过程。
常见的外螺纹联接方式有：圆柱拉削螺纹、锥面拉削螺纹、圆柱切割螺纹和锥面切割螺纹等。
不同的螺纹联接形式在实际应用中有不同的优缺点，在机械设计中需要根据具体的要求和条件来选择合适的螺纹联接方式。
特定的螺纹连接还需要考虑螺纹尺寸的设计、导纳和输出力矩的设计、螺纹的切割和创造等因素，使得螺纹联接具有良好的可靠性和实用性。
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。
机械设计基础10+螺纹连接与键连接
螺钉无头，无螺母，直接拧入被连接 件中，通过拧紧使螺钉产生预紧力。
螺柱连接
由一端带孔的螺柱和两个螺母组成， 一个螺母固定在被连接件上，另一个 螺母拧紧使螺柱伸出端产生预紧力。
螺纹连接的预紧与防松
预紧
在装配时，通过拧紧螺母或螺钉 ，使螺栓、螺柱或螺钉产生预拉 力，以提高连接的刚性和紧密性 。
防松
为防止螺纹连接在承受外载荷时 松动，采取各种措施来阻止松动 。常用的防松方法有弹簧垫圈、 自锁螺母、开口销等。
坏或磨损现象。
润滑
定期对键连接进行润滑 ，以减少摩擦和磨损，
延长使用寿命。
紧固
对于松动的键连接，应 及时进行紧固，防止出
现意外事故。
更换
对于磨损严重的键连接 ，应及时进行更换，防
止出现安全事故。
05
螺纹连接与键连接的发展趋势
新型螺纹连接的开发与应用
自锁螺纹连接
这种新型螺纹连接具有自锁功能，能 够在无外力的情况下保持紧密，防止 松动。广泛应用于需要高稳定性的机 械装置。
02
键连接
键连接的类型与特点
平键连接
平键连接是最常见的键连接类型，主要用于传递扭矩和旋 转运动。它具有结构简单、工作可靠、装拆方便等优点， 但承受的载荷较小。
楔键连接
楔键连接主要用于固定轴的位置，并传递扭矩。楔键连接 具有较高的承载能力和定位精度，但装拆不太方便。
花键连接
花键连接是一种多齿的键连接，能够承受较大的载荷。花 键连接具有较高的承载能力和较高的效率，但制造较复杂 ，成本较高。
键连接在机械中的应用
固定轴与轮毂
键连接主要用于固定轴与轮毂之 间的连接，如汽车变速箱中的轴
和齿轮等。
传递扭矩
机械设计-螺纹联接
2.1 螺纹联接的基本类型
2. 螺纹联接
普通螺栓 联接
铰制孔用 螺栓联接
螺栓联接
双头螺柱联接
螺钉联接
紧定螺钉联接
2.2 常用的螺纹联接件
2. 螺纹联接
② 板牙加工 ➢ 内螺纹：① 车削加工
② 丝锥加工
1. 螺纹
车削外螺纹
车削内螺纹
1.2 螺纹的分类 按分布位置分
1. 螺纹
按螺纹旋向分
按螺纹线数分
按母体形状分
外螺纹/内螺纹
左旋/右旋
单线/双线/多线
圆柱螺纹/圆锥螺纹
1.2 螺纹的分类 按螺纹牙型分
1. 螺纹
按作用分
联接螺纹
传动螺纹
1. 螺纹
1.3 螺纹的主要参数
一个假想圆柱面的直径，其母线通过牙型上牙厚和牙间宽相等的圆柱面的直径，也称作配 合直径
螺纹相邻两个牙在中径圆柱面上对应两点的轴向距离
同一条螺旋线上的相邻两牙在中径圆柱面上对应两点的轴向距离 若螺旋线数为n，则Ph＝nP 在中径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 tanΦ＝Ph/πd2＝nP/πd2 轴向剖面内螺纹牙型两侧面的夹角
测力矩扳手
力矩扳手 定力矩扳手
3. 螺纹联接的预紧和防松
3.2 螺纹联接的防松 螺纹联接防松的本质就是要防止螺旋副的相对运动。 3.2.1 摩擦防松
对顶螺母防松
弹簧垫圈防松
尼龙圈锁紧螺母防松
3. 螺纹联接的预紧和防松
3.2 螺纹联接的防松 螺纹联接防松的本质就是要防止螺旋副的相对运动。 3.2.2 机械防松
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平垫圈
斜垫圈 斜垫圈
D D
120° C 1 C 1
DD 1 1
d
8）垫圈
(2)标准螺纹连接件 bb H H
1
螺纹副的自锁条件
克服轴向力F匀速上升所需的圆周力： d2 d2 Ft F tan( v ) T Ft F tan( v ) 2 2
§2 螺纹连接的基本类型及 螺纹紧固件
(1)螺纹连接的基本类型
（表、演示）
螺栓连接
a) 普通螺栓连接——被连接件不
太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹， 螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配 后孔与杆间有间隙，并在工作中不许 消失，结构简单，装拆方便，可多个 装拆，应用较广。
30 ° 30 °
ee
tt
凸缘螺母 槽螺母、槽顶螺母
D D bb
12 00 ° 12 ° C 1 C 1
dd D 1 D 1
D D b H H b
1
dd D 1 D 1
bb
ss
m m
30 ° 30 ° 30 ° 30 ° 15 ° 15 °
30 ° 30 °
H H
30 3
平垫圈 平垫圈
tt
斜垫圈 斜垫圈 平垫圈
螺栓连接
b) 精密螺栓连接
（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，采用基孔制 过渡配合（H7/m6、 H7/n6）。
双头螺柱连接
——螺杆两端无钉头，但 均有螺纹，装配时一端旋 入被连接件，另一端配以 螺母。适于常拆卸而被连 接件之一较厚时。折装时 只需拆螺母，而不将双头 螺栓从被连接件中拧出。
d d
(2)标准螺纹连接件
7）螺母 六角螺母：标准，厚，扁
~3 15 00 ° ° ~3 15 ° °
dd
圆螺母+止退垫圈——带有缺口， 应用时带翅垫圈内舌嵌入轴 槽中，外舌嵌入圆螺母的槽 30 ° 30 内，螺母即被锁紧 °
30 ° 30 ° C × 45 ° C × 45 °
C × 45 ° C × 45 ° 12 00 ° 12 ° dd C 1 0 C 1 0 DD 1
锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合
一字头、内六角头
平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶 紧硬度较大的平面，适于经常拆卸 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
(2)标准螺纹连接件
5）自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
6）吊环螺钉
~3 15 0 ° ° ~3 15 0 ° °
(1)螺纹拧紧时能产生很大的轴向力； (2)它能方便地实现自锁； (3)外形尺寸小； (4)制造简单，能保持较高的精度。
螺纹连接
主要内容
1、螺纹及螺纹连接的基本知识。 2、螺栓组连接的设计，包括单个螺栓连接的 预紧、强度计算、螺栓组结构设计、受力分析 及提高连接强度的措施等。
螺纹及螺纹连接的基本知识
(a) 滑块等速上升时的受力分析 (b) 滑块等速下降时的受力分析
由《机械原理》可知，拧紧螺母时，可看作推动重物沿 螺纹表面运动。将螺纹沿中径处展开，滑块代表螺母， 螺母和螺杆间的运动可视为滑块在斜面上运动。
螺纹副的效率
tan tan( v )
f v tan arc tan f r cos
Ph=nP
1）外径（大径）d ——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 面直径，亦称公称直径 2）内径（小径）d1 ——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径 3）中径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，d2≈0.5(d+d1)
(3)螺纹的主要参数
Ph=nP
4）螺 距 P ——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间 的轴向距离 5）导 程 Ph ——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线 上的对应两点间的轴向距离 6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4 螺距、导程、线数之间关系：Ph=nP
据GB/T 3103.1-2002，螺纹连接 件分为A、B、C三个精度等级， A级精度最高，通常选用C级。
1）螺栓 普通螺栓 —— 六角头，小六角头， 标准六角头，大六角头, 内六角 铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小螺母 2）双头螺柱——两端带螺纹
(2)标准螺纹连接件 3）螺钉 十字螺钉、一字螺钉 与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹 4）紧定螺钉
三角形螺纹：粗牙螺纹——用于紧固件 细牙螺纹——同样的公称直径下， 螺距最小，自锁性好，适于薄壁细 小零件和冲击变载等
(2)螺纹的类型
螺旋线绕行方向： 左旋——如图 右旋——常用 螺旋线头数： 单头螺纹（n=1） ——用于联接 双头螺纹（n=2） ——如图 多线螺纹（n≥2） ——用于传动
(3)螺纹的主要参数
§1 螺纹 (1)螺纹的形成
(2)螺纹的类型
按牙型: 三角形螺纹、 管螺纹 ——连接螺纹 矩形、梯形、 锯齿形螺纹 ——传动螺纹
标准螺纹 GB/T 193-2003
(2)螺纹的类型
按位置： 内螺纹——在 圆柱孔的内表面 形成的螺纹 外螺纹——在 圆柱孔的外表面 形成的螺纹
(2)螺纹的类型
(3)螺纹的主要参数
Ph=nP
7）螺旋升角 ——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
8）牙型角 ——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角 9）接触高度h——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度
Ph nP arc tan arc tan d 2 d 2
(4) 螺纹副的受力关系、效率和自锁 螺纹副受力分析
螺钉连接
——适于被连接件之一 较厚（上带螺纹孔）， 不需经常装拆，一端有 螺钉头，不需螺母，适 于受载较小情况
紧定螺钉连接
——拧入后，利用杆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 不大的轴向力或扭矩。
特殊连接：地脚螺栓连接 ,
吊环螺钉连接
பைடு நூலகம்
(2)标准螺纹连接件
连 接
在机械制造中，连接是指被连接件与连接件的 组合。动连接——运动副；静连接——连接。 连接件又称紧固件，如螺栓、螺母，销、铆钉 等。有些连接没有专门的紧固件，如过盈连接、 焊接和粘接等。 连接区分为可拆连接和不可拆连接。 连接还区分为形锁合连接、摩擦锁合连接和材 料锁合连接。
螺纹连接
螺纹连接的特点