第六章螺纹联接详解

第二章螺纹联接

机器中的所有零部件都不能孤立地存在，它们必须以某种方式与其他零部件联接在一起，这就引出了机械联接。

机械联接可分为两大类：一类是机器工作时，被联接件间可以有相对运动的联接，称为机械动联接，如在机械原理中学过的各种运动副；另一类则是在机器工作时，被联接件间不允许出现相对运动的联接，称为机械静联接。

机械静联接也可分成两大类：可拆联接和不可拆联接。可拆联接是不需毁坏联接中的任一零件就可拆开的联接。常见的有螺纹联接、键联接、花键联接和销联接。

不可拆联接是至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，常见的有铆接、焊接和胶接等。

另外，还有一种可做成可拆或不可拆的过盈配合联接，在机器中也常使用。

螺纹联接是利用螺纹零件构成的一种可拆联接。它具有结构简单、工作可靠、型式多样、装卸方便、成本低廉等优点，广泛应用于各类机械结构之中。各类螺纹及联接件多数均已形成系列并制定了国家标准，而且由专门化生产的标准件厂制造，所以产品质量高、生产率高、大量生产供各部门使用。

第一节螺纹

一、螺纹的类型和应用

螺纹有内螺纹和外螺纹，二者共同组成螺旋副。

分类:

(1)按作用分为联接螺纹和传动螺纹。

(2)按采用标准分为米制（公制）α＝60°、英制α＝55°（我国只有管

螺纹采用英制）。

(3)按照母体的形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。

(4)按牙型分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。

(5)根据螺纹螺旋线方向,分为左旋和右旋螺纹。

此外螺纹还有单线和多线之分。三角形螺纹主要用于联接，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动，其中除矩形外均已标准化。标准螺纹的基本尺寸可查阅有关标准。常用螺纹有多种，按其用途可分为以下两大类：

1．联接螺纹

联接螺纹的牙形为三角形如图2-1，其特点是当量摩擦角大、自锁性较好、强度高，常用的种类有普通螺纹、管螺纹等。

图2－1 联接螺纹

（1）普通螺纹(图4-1a)的牙型角α＝60°，用途最多。

内、外螺纹旋合后留有径向间隙。对同一公称直径的普通螺纹，按螺距大小的不同分为粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹。后者螺距小、升角小、自锁性更好、强度高，但不耐磨，容易滑扣。一般联接多用粗牙普通螺纹。细牙普通螺纹常用于切制粗牙螺纹对强度影响较大的零件（如轴、管状零件）或受冲击振动和变载荷的联接中，也可用作微调机构的调节螺纹。

（2）管螺纹的牙型角α＝55°。

牙顶有较大的圆角，内、外螺纹旋合后无径向间隙，以保证旋合的紧密性。管螺纹可分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹（图2-1b,c），最常用的是圆柱管螺纹，但圆锥管螺纹可制成自密封管螺纹，不用任何填料而靠牙的变形来保证螺纹副的密封性。管螺纹一般用于管道联接。

2．传动螺纹

与联接螺纹相比，传动螺纹的牙型角α较小，因此其传动效率较高。按牙型的不同，传动螺纹的种类有矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。（图4－2）

图2－2 传动螺纹

（1）矩形螺纹的牙型为方形（图4－2a），牙型角α＝0°。其传动效率较其他螺纹都高，但牙根强度弱、螺纹磨损后间隙难以补偿，使传动精度降低，目前已逐渐被梯形螺纹所代替。矩形螺纹尚未标准化。

（2）梯形螺纹的牙型为等腰梯形（图4－2b），牙型角α＝30°。与矩形螺纹相比，梯形螺纹的传动效率略低，但其工艺性好、牙根强度高、对中性好。如用剖分螺母，磨损后还可以调整间隙，它是最常用的传动螺纹。

（3） 锯齿形螺纹的牙型为不等腰梯形（图4－2c ），其工作面牙型半角β＝3°，非工作面牙型半角为30°。外螺纹根部有较大的圆角以减小应力集中。内、外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点，但只能用于单向受力的传动螺旋中。

二、螺纹的主要参数

下面以广泛应用的圆柱普通螺纹为例来说明螺纹的主要参数。

（1）大径d 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，亦称为公称直径（管螺纹除外）。即螺纹的最大直径。

（2）小径d 1 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径，在强

度计算中常用作危险剖面的计算直径。

（3）中径d 2 螺纹的牙厚与牙间宽相等处的圆柱直径。近似d 2≈（ d+ d 1）/2，中径是确定几何参数和配合性质的直径。

图 3－3 螺纹的主要参数

（4）线数n 螺纹的螺旋线数。为了便于制造，一般n ≤4。单线 具有自锁性，用于联接。多线 传动效率高，用于传动 。

（5）螺矩P 螺纹相邻两牙型上对应点间的轴向距离。

（6）导程S 在同一条螺旋线上相邻两牙型上所对应两点间的轴向距离，S ＝nP 。

（7）螺纹升角φ 在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，将其展开如图4－3b ，

计算式为 2

d nP arctan π=ϕ （8）牙型角α 轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型半角β。对于三角形、梯形等对称牙型，β＝

α/2。

（9）螺纹接触高度h两个相互配合螺纹的牙型上，牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离。

（10）旋向（左旋，右旋）。

第二节螺纹联接的类型和标准联接件

一、螺纹联接的类型

1、螺栓联接

螺栓联接是用螺栓和螺母将被联接件联接起来。这种联接通常用于被联接件不太厚和两边有足够的装配空间的场合。

常用的普通螺栓联接。其特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间有间隙，故通孔的加工精度要求较低，其结构简单，装拆方便，因此应用广泛。

铰制孔用螺栓联接，孔和螺栓之间采用基孔制过渡配合（H7/m6，H7/n6）。这种联接一般用于利用螺栓杆承受横向载荷或精确固定被联接件相对位置的场合，但孔的加工精度要求较高。

2、螺钉联接

螺钉联接是用螺栓（或联接用螺钉）直接拧入被联接件之一的螺纹孔内而实现联接，不用螺母。但如经常拆装，易使螺纹也磨损，导致报废。适用于不能采用螺栓联接（例如被联接件太厚或不宜制成通孔）及受力不大、不需经常拆卸的场合。

3、双头螺柱联接

双头螺柱的两端均有螺纹，其一端紧固地旋入被联接件的螺纹孔内，另一端与螺母旋合而将两被联接件联接。它用于不能用螺栓联接且又经常拆卸的场合。

4、紧定螺钉联接

紧定螺钉联接是利用拧入一零件螺纹孔中的紧定螺钉的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，并可传递不大的转矩。

5、其他螺纹联接

除上述四种基本螺纹联接形式外，还有一些特殊结构的联接。例如专门用于将机座或机架固定在地基上的地脚螺栓联接；装在机器或大型零、部件的顶盖或外壳上便于起吊用的吊环螺栓联接）；用于工装设备中的T型槽螺栓联接等。