螺纹连接的类型和标准件
第六章螺纹连接
一、 螺纹连接是利用螺纹零件构成的可拆连接，结构简单，拆装方便，适用范围广。
二、 螺纹的种类及主要参数：根据螺纹线绕行方向的不同，螺纹分为右旋和左旋，一般用右旋；根据螺纹在螺杆轴向剖面上的形状的不同，分为三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和管螺纹；螺纹又分为内螺纹和外螺纹，二者旋合组成螺纹副或称螺旋副；根据母体的形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。
圆柱螺纹的主要参数d （D ）螺纹大径，是螺纹的公称直径如M8表示d=8mm ；d 1（D 1）螺纹小径，常用于计算螺纹强度；d 2（D 2）螺纹中径，用于计算效率、升角、自锁的基准。
（外螺纹各直径用小写字母表示，内螺纹各直径用大写字母表示）；p 螺距，螺纹上相邻两牙对应点轴向距离；n 线数，沿一条螺纹线形成的螺纹，成为单线螺纹，沿两条、三条或多条螺纹线形成的螺纹，成文双线、三线或多线螺纹；s 导程，任一点沿同一条螺纹线转一周的轴向位移，s=np ；ψ螺纹的螺旋升角，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，即22tan s np d d ψππ==；α牙形角，β牙形斜角，在对称牙形中2αβ=；h 工作高度，三、1. 三角螺纹的牙形角260αβ==o ，因牙形斜角β大，所以当量摩擦因素大，自锁性好，主要用于连接，这种螺纹分为粗牙和细牙，一般多用粗牙螺纹。
公称直径相同时细牙螺纹的螺距较小、牙细，内经和中径较大，升角较小，因为自锁性好，对螺纹零件的强度削弱小，但磨损后易滑扣。
细牙螺纹常用于薄壁和细小零件上或承受变载、冲击振动的连接及微调装置中。
2.举行螺纹牙形为正方形，牙形斜角0β=o。
所以当量摩擦角小，效率高，用于传动；但由于制造困难，螺母和螺杆同心度差，牙根强度弱，常被梯形螺纹代替。
3.梯形螺纹的牙形角230αβ==o，与矩形螺纹相比，效率略低，但牙根强度较高，易于制造，在螺旋传动中应用较为普遍。
4.锯齿形螺纹工作边的牙形斜角3β=o，传动效率高，便于加工，非工作边的牙形斜角30β=o。
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
螺钉的性能与等级划分国际标准
螺钉的性能与等级划分国际标准管理提醒：本帖被chenmiaooo 执行锁定操作(2008-09-23)1）.钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级。
2）.8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火+回火），通称为高强度螺栓，其余为普通螺栓。
3）.螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。
螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的。
螺栓是用"X.Y"的格式表示其强度，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa，8.8的公称抗拉强度800N/MM^2 公称屈服强度640N/MM^2例：1）.性能等级4.6级的螺栓，其含义是：该螺栓的材质公称抗拉强度达400MPa级别，螺栓材质的屈强比值为0.6，该螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa2）.性能等级10.9级高强度螺栓，其含义是：该螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级别；螺栓材质的屈强比值为0.9，该螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，涵义另有解释，见后文，螺钉的材料。
尺寸度量当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、中国，日本及东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），在美国、英国及其原殖民地国家使用较多。
1）.公制计量：（10进制）1m =100 cm=1000 mm2）.英制计量：（8进制）1英寸=8英分1英寸=25.4 mm 3/8¢¢×25.4 =9.523）.1/4¢¢以下的产品用番号来表示其称呼径，如：4#，5#，6#，7#，8#，10#，12#螺栓表面的螺纹及其分类螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。
机械设计第05章螺栓
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一、螺栓组连接的结构设计
目的：确定螺栓数目及布置形式。
要求：设计时综合考虑以下六个方面问题 1、连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何 形状，如圆形、环形、矩形、三角形等。便于对称布置螺栓， 使螺栓组的对称中心和连接接合面的形心重合，从而保证连接 接合面受力比较均匀。
为保证连接的需要，且又要防止螺纹超载而破坏，一般要
控制预紧力F0；螺栓拧紧后，预紧应力不得超过其材料的屈
服限σs的80%。
预紧力的限制
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控制预紧力的方法： 利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采
用测力矩扳手或定力矩扳手，对于重要的螺栓连接，也可以 采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。
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二、螺纹主要参数 螺纹可分左旋和右旋。
1、大径d：公称直径。
32、、中小径径dd21：：最d 2小 直12 (径d1，强d 2度) 算动用力。、运动、几何分析中用。
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4、线数n：螺纹的螺旋线数目。n≤4。 n↑→效率↑→自锁性↓，n↓→自锁性越好。 因此，常用联接的螺纹要求自锁性，一般为单线。
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2）工作载荷为变载荷(螺栓的疲劳强度进行精确校核)
工作载荷在0～F变化时螺栓总拉力在F0～ F2
F0
Cb
Cb Cm
F
之间变化。
如果不考虑螺纹摩擦力矩的扭转作用
螺栓的最大拉应力为： max
F2
1 4
d12
螺栓的最小拉应力为： min
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
高职机械设计基础-螺纹连接与螺旋传动
R max
Tr max
z
ri2
i 1
圆形接合面，单个螺栓所受的横向载荷R=T/Zr
T—扭矩（N.mm），
r—分布圆半径。
罗定职业技术学院 4.受倾覆（纵向）力矩螺栓组连接 特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺 栓。 受力最大单个螺栓的工作载荷Fmax （N）
Fmax
ML max
机电工程系 模具教研室
②绞制孔用螺栓，螺杆与绞制孔间是过渡配合，工作时靠螺 杆受剪，杆壁与孔相互挤压传递横向载荷，此时杆件受剪 切力作用，故称受剪螺栓。
2.螺纹连接的主要失效形式有三类： （1）拉断； （ 2）剪断； （3）对于铰制孔连接出现孔或螺栓挤压变形。
一、普通螺栓的强度计算 （1）受拉螺栓常见的失效形式多为螺纹的塑性
承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作 用力称为预紧力。
一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，以增强连 接的可靠性、紧密性和防松能力。
对于一般连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但 对于重要的连接就要严格控制其预紧力。
机电工程系 模具教研室
罗定职业技术学院 二、螺纹连接的防松
连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、振动、变载 荷下或温度变化过大时容易产生松脱现象。
变形和断裂。实践表明，螺栓断裂多发生 在开始传力的第一、第二圈旋合螺纹的牙 根处，因应力集中较大。 （2）一般选用标准螺纹零件，其主要尺寸已作 出规定，故螺栓的强度计算主要是求出或 校核螺纹危险剖面的尺寸，即螺纹小径d1。
罗定职业技术学院 1.松螺栓连接的强度计算
工作时不需要将螺母拧紧。如吊钩 螺栓。
螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。
常用的防松方法: （1）摩擦防松
管螺纹国标
管螺纹国标螺纹国标是螺纹连接的标准规范，用于工业和机械设备中的螺纹连接。
螺纹连接是一种常用的连接方式，可以实现紧密的连接和分离，具有良好的密封性和强度。
以下是一些关于螺纹国标的参考内容。
1. 国际标准：ISO 965-1:1998 《螺纹连接-一般用途螺纹和锥管螺纹-第一部分：度量螺纹》是国际上应用最广泛的螺纹标准之一。
该标准规定了度量螺纹和锥管螺纹的基本尺寸、公差、标记等要求。
2. 中国标准：GB/T 3464-2007 《螺纹连接》是中国国家标准中关于螺纹连接的技术规范。
该标准参照了ISO标准，并做了部分修订和调整，用于指导国内的螺纹连接工作。
3. 螺纹类型：螺纹国标中规定了多种类型的螺纹，如轴向力螺纹、连接管螺纹、圆柱内螺纹等。
不同类型的螺纹适用于不同的连接要求和工作条件。
4. 螺纹尺寸和公差：螺纹国标规定了螺纹的基本尺寸和公差。
螺纹的尺寸包括螺纹直径、螺距、螺纹长度等。
公差是指螺纹尺寸允许的差异范围，包括内螺纹和外螺纹的公差等级。
5. 标记和标准件：螺纹国标要求在螺纹件上标明螺纹类型、尺寸和公差等信息，以便于识别和配对。
同时，国标还规定了一些常用的标准螺纹件，如螺纹插销、螺纹塞等，用于满足工程施工和产品制造的标准化要求。
6. 螺纹连接的应用范围：螺纹国标适用于各种机械设备和工艺管道中的螺纹连接。
无论是工业机械、汽车、航空航天还是供水、供气、石化等领域，螺纹连接都是常用的一种连接方式。
7. 螺纹连接的优缺点：螺纹连接具有连接紧密、易拆卸、可靠密封和较高强度等优点，适用于对连接质量和安全性要求较高的场合。
然而，螺纹连接需要一定的安装和拆卸力，并且对螺纹表面质量和加工精度要求较高。
8. 螺纹连接的标准化和检测：螺纹国标的制定和实施，促进了螺纹连接的标准化，为各个行业和企业提供了统一的规范和要求。
同时，螺纹连接还需要进行质量检测，例如螺纹尺寸的测量、螺纹表面形态和粗糙度的检验等，以确保连接的质量和可靠性。
机械设计基础第10章
预紧力Fa →产生拉伸应力σ
Fa
0.5
∴ 强度条件为： 1.3Fa [ ] e 2 d1 4
d1
按第四强度理论，当量应 力： e 2 3 2 1.3
1、承受横向工作载荷的普通螺栓强度
工作原理：依靠预紧力作用下 在被连接件之间产生的摩擦力 承受横向工作载荷。 摩擦力： F f F0 fm 保证连接可靠，要求：
§10-4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
一、螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接： 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 便于从两边装配。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。 2.双头螺栓连接：被连接件之一较厚，常拆卸。 3.螺钉连接：被连接件之一较厚,不常拆卸，且不易 做成通孔的场合。
4.紧定螺钉连接：用于固定两零件的相对位置，并可 传递不大的力和转矩。
—设计公式
d1—螺纹小径（mm） [σ]—许用拉应力 N/mm2 (MPa) Fa
二、紧螺栓连接
紧螺栓连接——承受横向工作载荷和承受轴向工作载荷两种情况
承受工作载荷前拧紧，在拧紧力矩T和轴向载荷Fa（预紧力F0 ） 作用下，螺栓发生拉扭变形，螺栓工作在复合应力状态。
1 2 d1 4 d2 Fa tan(ψ ' ) 螺纹摩擦力 Fa 2d 2 T1 2 tan(ψ ' ) 矩T1→产生 1 2 d1 WT d13 d1 剪应力τ 16 4
θ
一、受力分析
1、矩形螺纹
三点假设：
1.螺纹拧紧过程相当于滑块沿斜面上升的过程；
2.拧紧过程中螺纹各圈的变形量相等；
F Fa
3.力作用在螺纹中径上。
拧紧过程：
FR Fn
ρ
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根据GB/T 3103.1-1982的规定，螺纹连接件分为三个 精度等级，其代号为A、B、C级。
（1）A级精度的公差小，精度最高，用于要求配合精度、 防止振动等重要零件的连接
（2）B级精度多用于受力较大，且经常装拆、调整或承 受变载荷的连接；
（3）C级精度多用于一般的螺纹连接。 Nhomakorabea 螺栓连接
• 普通螺栓连接
紧定螺钉连接
• 利用拧入螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入 相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不 大的力或转矩。
• 螺钉的作用除作为连接和紧定用外，可用于调整零件位置。
特殊结构的连接
（1）地脚螺栓连接 （2）吊环螺栓连接
特殊结构的连接
（3）T型槽螺栓连接
六角头螺栓和内六角螺栓
5-2 螺纹连接的类型和标准连接件
螺纹连接的基本类型： （1）螺栓连接… （2）双头螺柱连接… （3）螺钉连接… （4）紧定螺钉连接… （5）特殊结构的连接…
5-2 螺纹连接的类型和标准连接件
（1）六角头螺栓… （2）双头螺柱… （3）螺钉… （4）紧定螺钉…
（5）自攻螺钉… （6）六角螺母… （7）圆螺母… （8）垫圈…
• 螺纹可用粗牙(A、B、C级)或 细牙（A、B级）
六角头螺栓和内六角螺栓
双头螺柱
螺钉
紧定螺钉
自攻螺钉
六角螺母
圆螺母
垫圈
• 铰制孔用螺栓连接
• 受拉螺栓
F
H7/m6 H7/n6
F
加工简单 成本低 应用广
• 受剪螺栓
精确固定 相对位置
螺栓连接
双头螺柱连接
• 连接在结构上不能采 用螺栓连接的场合； • 材料比较软； • 需要经常拆装的连接。
螺钉连接
• 简单、紧凑 • 螺纹孔磨损 • 场合:受力不大，或不需
要经常拆装