武汉理工考研课件 第5章螺纹联接[1]
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机械基础第五章螺纹连接与螺旋传动的课件
4）紧定螺钉
1
与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
3）螺钉
2
自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
螺母 六角螺母：标准，扁，厚 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内，螺母即被锁紧
练习： 1、对被联接的零件之一较厚，又需多次装拆的场合，宜采用（ ） A、螺栓联接 B螺钉联接 C、双头螺柱联接 D、不能确定
普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。其螺杆（或螺母）的移动方向不仅与螺杆(或螺母)的回转方向有关，还和螺旋方向有关。螺杆或螺母的移动方向可用左、右手螺旋法则来判定：左旋螺杆（或螺母）伸左手，右旋螺杆（或螺母）伸右手，并半握拳，四指顺着螺杆（或螺母）的旋转方向，大拇指的指向即为螺杆（或螺母）的移动方向。若螺杆原地转动，螺母移动时，与大拇指指向相反方向，即为螺母移动方向。
作业3：
1、 螺纹连接为什么要防松？防松的方法有哪几种? 2 、常用的螺纹连接件有哪些？
螺旋传动
教学目标
3、掌握直线移动方向的判定，
2、掌握普通螺旋传动的应用形式
重点
难点
4、普通螺旋传动直线移动距离计算
1、了解螺旋传动的类型和特点
重点
你或许见过或用过普通车床、台虎钳、千分尺和活络扳手，其中就应用了螺旋传动。
掌握螺纹的基本知识
四、螺纹的标记
1、普通螺纹的标记方法： 螺纹代号 大径 螺纹公差带代号（中径、顶径公差） 例如：M10 –5g6g (粗 牙) M10x1- 7H (细 牙) 2、圆柱管螺纹的标记方法：（1英尺=12英寸） 1英寸= 25.4毫米（1英寸= 8 英分） 例如： G 1/2 （表示管的通径是1/2英寸 ） 3、梯形螺纹的标记方法： Tr40x7-7e 7e---外螺纹精度等级
1
与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
3）螺钉
2
自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
螺母 六角螺母：标准，扁，厚 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内，螺母即被锁紧
练习： 1、对被联接的零件之一较厚，又需多次装拆的场合，宜采用（ ） A、螺栓联接 B螺钉联接 C、双头螺柱联接 D、不能确定
普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。其螺杆（或螺母）的移动方向不仅与螺杆(或螺母)的回转方向有关，还和螺旋方向有关。螺杆或螺母的移动方向可用左、右手螺旋法则来判定：左旋螺杆（或螺母）伸左手，右旋螺杆（或螺母）伸右手，并半握拳，四指顺着螺杆（或螺母）的旋转方向，大拇指的指向即为螺杆（或螺母）的移动方向。若螺杆原地转动，螺母移动时，与大拇指指向相反方向，即为螺母移动方向。
作业3：
1、 螺纹连接为什么要防松？防松的方法有哪几种? 2 、常用的螺纹连接件有哪些？
螺旋传动
教学目标
3、掌握直线移动方向的判定，
2、掌握普通螺旋传动的应用形式
重点
难点
4、普通螺旋传动直线移动距离计算
1、了解螺旋传动的类型和特点
重点
你或许见过或用过普通车床、台虎钳、千分尺和活络扳手，其中就应用了螺旋传动。
掌握螺纹的基本知识
四、螺纹的标记
1、普通螺纹的标记方法： 螺纹代号 大径 螺纹公差带代号（中径、顶径公差） 例如：M10 –5g6g (粗 牙) M10x1- 7H (细 牙) 2、圆柱管螺纹的标记方法：（1英尺=12英寸） 1英寸= 25.4毫米（1英寸= 8 英分） 例如： G 1/2 （表示管的通径是1/2英寸 ） 3、梯形螺纹的标记方法： Tr40x7-7e 7e---外螺纹精度等级
第五章-螺纹连接和螺旋传动
一般螺栓联接
58
一般螺栓联接
主要错误
A、 螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装； B、 一般螺栓联接旳被联接件孔要不小于螺栓大径，而下部被联接件孔与 螺栓杆间无间隙； C、 被联接件表面没加工，应做出沉头座孔并刮平，以确保螺栓头及螺母 支承面平整且垂直于螺栓轴线，防止拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力； D、 一般联接，不应采用扁螺母； E、 弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对； F、 螺栓长度不原则，应取原则长度L=60mm； G、螺栓中螺纹部分长度短了，应取长30mm。
右旋
左旋
电线杆钢索拉紧装置
49
镗刀差动螺旋微调构造
50
正、反螺旋迅速调整构造
左螺旋
右螺旋
51
滚珠螺旋传动
52
复习思索题
1．在常用旳螺旋传动中，传动效率最高旳螺纹是 ( )。
A .三角形螺纹 B. 梯形螺纹 C .锯齿形螺纹 D . 矩形螺纹 2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且 联接不需要经常拆卸时，往往采用( )。 A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧定 螺钉联接 3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。 A.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接
螺杆与螺母直接 接触，彼此间为 滑动摩擦状态.
螺旋面间装有滚动 体旳螺旋传动，为 滚动摩擦状态.
主要用来传 递动力旳螺 旋传动.
主要用来传 递运动旳螺 旋传动.
滑动螺旋 传动
按照螺纹 副旳摩擦 性质分类
滚动螺 旋传动
优点：构造 简朴、制造以便、 传动平稳、噪声 小，可取得很大 旳减速比，从而 能够承受较大旳 轴向载荷，并可 实现自锁。 缺陷：磨损大、 效率低。
静压螺 旋传动
第5章螺纹联接和螺旋传动05363
螺栓 螺 双头螺柱 纹 螺钉、紧定螺钉 紧 专用螺纹连接 固 件
地脚螺栓
起吊螺钉
T 型螺栓
二、螺纹紧固件
螺栓
螺 双头螺柱
纹 螺钉、紧定螺钉
紧 专用螺纹连接
固
螺母 国标罗列有六十余种不同结构的螺母
件
用于经常拆装
易磨损之处。
六角螺母
六角扁螺母 六角厚螺母
用于尺寸受限制之处。
圆螺母
其它螺母：
潘存云教授研制
具体内容见表 5 - 3 Question：
表5-3中串连钢丝防松方法图 b）不正确的原因何在？
§5-4 螺纹连接的防松
防松----防止螺旋副相对转动 防松的方法： 1. 利用附加摩擦力防松
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
2. 采用专门防松元件防松
潘存云教授研制
开口销与六 角开槽螺母
止动垫圈
圆螺母用止动垫圈
Question：在横向载荷的作用下被连接件之间有何运动趋势？
F∑
F∑
F∑
F∑ 铰制孔用螺栓连接
普通螺栓连接
载荷的特点：
载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的对称 中心。
1．受横向载荷的螺栓组连接 A 若采用铰制孔用螺栓连接
每个螺栓所受工作剪力为：
F∑
F∑
F F 螺栓数目
z
工作原理: 依靠螺栓杆受剪切和受挤压来抵抗横向载荷FΣ
第二篇 连 接
连接对于机器的制造、安装、维修必不可少。
机械设计人员必须熟悉常用的连接方法及连 接件的结构、类型、性能、适用场合，掌握它 们的设计理论或选用方法。
机械连接的分类：
1.动连接 ---被连接的零件间可以有相对运动的连接 如:各种运动副
地脚螺栓
起吊螺钉
T 型螺栓
二、螺纹紧固件
螺栓
螺 双头螺柱
纹 螺钉、紧定螺钉
紧 专用螺纹连接
固
螺母 国标罗列有六十余种不同结构的螺母
件
用于经常拆装
易磨损之处。
六角螺母
六角扁螺母 六角厚螺母
用于尺寸受限制之处。
圆螺母
其它螺母：
潘存云教授研制
具体内容见表 5 - 3 Question：
表5-3中串连钢丝防松方法图 b）不正确的原因何在？
§5-4 螺纹连接的防松
防松----防止螺旋副相对转动 防松的方法： 1. 利用附加摩擦力防松
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
2. 采用专门防松元件防松
潘存云教授研制
开口销与六 角开槽螺母
止动垫圈
圆螺母用止动垫圈
Question：在横向载荷的作用下被连接件之间有何运动趋势？
F∑
F∑
F∑
F∑ 铰制孔用螺栓连接
普通螺栓连接
载荷的特点：
载荷作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的对称 中心。
1．受横向载荷的螺栓组连接 A 若采用铰制孔用螺栓连接
每个螺栓所受工作剪力为：
F∑
F∑
F F 螺栓数目
z
工作原理: 依靠螺栓杆受剪切和受挤压来抵抗横向载荷FΣ
第二篇 连 接
连接对于机器的制造、安装、维修必不可少。
机械设计人员必须熟悉常用的连接方法及连 接件的结构、类型、性能、适用场合，掌握它 们的设计理论或选用方法。
机械连接的分类：
1.动连接 ---被连接的零件间可以有相对运动的连接 如:各种运动副
机械设计第五版课件第五章 螺纹联接与螺旋传动
拧紧力矩系数
3 3 d2 1 2 f D1 d 0 kt tan( ) y 2 2 2d 3d D1 d 0
当钢制螺纹M10~M68时，由螺纹几何关系和 摩擦系数可得： k 0.2
t
故：
T 0.2F d
T F 0.2d
4、装配时控制预紧力的方法
校核公式：
4 1.3F0
d1
2
[ ]
MPa
设计公式：
d1
4 1.3F0 [ ]
mm
式中
[ ] —紧螺栓连接的许用拉应力
（3）疲劳强度计算
对于受变载荷的 螺栓连接，按静 强度设计尺寸后， 还需进行疲劳强 度校核。
疲劳强度条件为
CB 2F a [ ]a 2 CB Cm d1
2 2 2
Trmax
r
i 1
z
2
i
4、 受倾覆力矩M的螺栓组连接
F1 L1 F2 L2 ...Fz Lz M F1 F2 Fz ... L1 L2 Lz F1 F10 Fmax ML1 L1 L ... L
2 2 2 2 2 z
MLmax
L
MPa
[ ]a
式中
k m 1
K S a
MPa
1 —螺栓材料的对称拉压疲劳极限
K —有效应力集中系数 k m —螺纹制造工艺系数
—尺寸系数
S a —安全系数
三、 螺栓连接的许用应力
螺栓许用剪应力及许用挤压应力
5.6 螺栓组连接设计 一、螺栓组连接的结构设计
1 、连接结合面的几何形状常设计成轴对称的简单 几何形状
第5章 螺纹联接和螺旋传动
0
P 8485N
450 FR '
50
120 150
3 4 1 2
倾覆力矩
习题课
螺栓4受力最大，最大工作载荷： FQ M L max 6000 3 105 60 Fmax 4000 N 2 2 Z 4 2 60 Li 二.求预紧力F0和总拉力F2 首先保证底板不滑移 K s FR F0 讨论： 1.若仅受FR作用：f F0 z K s FR f z K s FR 2.若同时受FR+FQ作用： f F1 z K s FR F1 f z FQ 且： F F c m 1 0 cb cm z
习题课
4 1.3 14125 4 1.3F2 12.088mm 取M16 d1 160 d1 13.835mm S 240 式中： 160MPa S 1.5 选螺栓材料为Q235，4.6级
习题课
四.校核螺栓组安全工作条件 1.底板与基座不分离 c m FQ z F0 c c Z M b m p min F M A W 6000 4 (13125 0.75 ) 5 F （F0+FQ引起） 3 10 4 150 2 1503 M （M引起） 4 32 2.716 0.905 1.811MPa 0 2.底板与基座不压溃 p min p max F M 3.621MPa [ p ] 0.45 B 0.45 200 90MPa (接合面[σp]见表5-6)
习题课
3.若同时受FR+FQ+M作用：M对摩擦力无影响，此时，支 架对底板总压力仍为： c m FQ
z(F0
P 8485N
450 FR '
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120 150
3 4 1 2
倾覆力矩
习题课
螺栓4受力最大，最大工作载荷： FQ M L max 6000 3 105 60 Fmax 4000 N 2 2 Z 4 2 60 Li 二.求预紧力F0和总拉力F2 首先保证底板不滑移 K s FR F0 讨论： 1.若仅受FR作用：f F0 z K s FR f z K s FR 2.若同时受FR+FQ作用： f F1 z K s FR F1 f z FQ 且： F F c m 1 0 cb cm z
习题课
4 1.3 14125 4 1.3F2 12.088mm 取M16 d1 160 d1 13.835mm S 240 式中： 160MPa S 1.5 选螺栓材料为Q235，4.6级
习题课
四.校核螺栓组安全工作条件 1.底板与基座不分离 c m FQ z F0 c c Z M b m p min F M A W 6000 4 (13125 0.75 ) 5 F （F0+FQ引起） 3 10 4 150 2 1503 M （M引起） 4 32 2.716 0.905 1.811MPa 0 2.底板与基座不压溃 p min p max F M 3.621MPa [ p ] 0.45 B 0.45 200 90MPa (接合面[σp]见表5-6)
习题课
3.若同时受FR+FQ+M作用：M对摩擦力无影响，此时，支 架对底板总压力仍为： c m FQ
z(F0
4第五章螺纹联接与螺旋传动
5-1 6. 圆锥螺纹
5-2 螺纹联接的基本类型与标准件联接 一、 螺纹联接的基本类型 1 .螺栓联接
5-2
5-2 2 .螺钉联接
5-2 3.双头螺柱联接
5-2 4. 紧定螺钉联接
5-2二 、标准螺纹联接件
5-2
5-2
5-2
5-2
5-2 三 螺纹联接零件常用材料和机械性能等级
5-8 式中:d1 --螺杆螺纹小径,mm []--螺杆材料许用应力 F--螺杆所受轴向力, N T--螺杆所受转矩, N.mm
T F tan( ) d2
2
3 .螺纹牙强度计算
5-8
螺纹牙根部的剪切 强度计算:
F
d bZ
[ ]
MPa
螺纹牙根部的弯
曲强度校核计算
式为:
Fh
b
Z2
d b2
3Fh
d Zb2
[ ]b
6
5-8 式中: d′--螺母螺纹大径，mm
h --螺纹牙的工作高度，mm
b --螺纹牙根部厚，mm
[]b、[]--螺母材料的许用剪切应力
和许用弯曲应力，MPa
4 螺纹副自锁条件校核
arctan f
5-8 5 .螺杆的稳定性计算
受压螺杆的稳定性条件式为:
Fc 2.5 ~ 4 F
5-6
式中: r1 、r2、... rz—— 各螺栓中心至螺栓 组形 心O的距离；
Kf —可靠性系数； f —接合面间摩擦系数。
5-6 （2）采用绞制孔用螺栓联接时，忽略接 合面上的摩擦力，外加力矩T靠螺栓所受 剪力对底板旋转中心的力矩之和来平衡
5-6
5-6 四 、受倾覆力矩M的螺栓组联接
5-6
第5章螺纹联接和螺旋传动
思考：这两种连接适用在什么场合？各有何特点？
双头螺柱是如何拧入、拧出的？
d
§5-2 螺纹连接的类型及标准连接件
（二）螺纹连接的基本类型
1. 螺栓连接 2. 螺钉连接 3. 双头螺柱连接 4. 紧定螺钉连接
紧定螺钉
潘存云教授研制
§5-2 螺纹连接的类型及标准连接件
二、螺纹紧固件
螺栓的结构形式
螺栓 螺 纹 紧 固 件
连接的强度计算。
假设： 1）所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； 2）螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合； 3）受载后连接接合面仍保持为平面。
典型的螺栓组受载情况：
F∑
F∑
受横向载荷
F∑
OT
潘存云教授研制
受转矩
M
p D
受轴向载荷
受倾覆力矩
(二) 螺栓组连接的受力分析
1．受横向载荷的螺栓组连接
L L0
d
六角头 L L0
d
小六角头
§5-2 螺纹连接的类型及标准连接件
二、螺纹紧固件
螺栓 螺 双头螺柱 纹 紧 固 件
L
L1
L0
d L1 -----座端长度 L0 -----螺母端长度
二、螺纹紧固件
螺栓 螺 双头螺柱 纹 螺钉、紧定螺钉 紧 固 件
头部 结构
末端 结构
二、螺纹紧固件
螺栓 螺 双头螺柱 纹 螺钉、紧定螺钉 紧 专用螺纹连接 固 件
本章主要内容有：
1 螺纹连接的基本知识：
螺纹和螺纹连接件的类型、结构、特点，应用场合及 选用原则，要特别注意普通螺栓连接与铰制孔用螺栓连接 在传力、失效形式、结构及强度计算准则上的不同；
2 螺纹连接的强度计算，主要是紧螺栓连接的强度计算。要 求掌握紧螺栓连接力与变形之间的关系、提高螺栓连接强 度的措施；