机械设计基础 第二章2

2-4螺纹连接及螺旋传动

螺纹连接和螺旋传动都是利用螺纹零件工作的。螺纹连接结构简单、装拆方便、类型多样，是机械和结构中应用最广泛的紧固件连接。螺旋传动将回转运动变成直线运动，是一种常用的机械传动。一、螺纹的类型和应用1、螺纹及其主要参数沿一条螺旋线形成的为单线螺纹，其自锁性好，常用于连接。沿两条或两条以上等距螺旋线形成的为多线螺纹，其效率高常用于传动。1、大径d—公称直径2、小径d1—（经常作为危险截面）3、中径d2—确定螺纹几何参数和配合性质4、线数n—螺纹的螺旋线数目5、螺距P—螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离6、导程S—螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离7、螺纹升角λ—螺旋线的切线与垂直于螺纹轴心线的平面之间的夹角

λ=arctan（s/πd2）=arctan（nP/πd2）8、牙型角α——螺纹牙两侧面夹角牙型角β——螺纹牙侧边与轴线的夹角2、螺纹的类型、特点及应用普通螺纹：α=60度粗牙螺纹常用于一般连接；细牙螺纹自锁性好，强度高，但不耐磨，常用于细小零件、薄壁管件，或用于受冲击、振动和变载荷的连接，有时也作为调整螺纹用于微调机构。管螺纹：α=55度用于有紧密性要求的管件连接。矩形螺纹：α=0度梯形螺纹：α=30度牙根强度高，工艺性和对中性好，可补偿磨损后的间隙。锯齿形螺纹：工作面β1=3度，非工作面β2=30度兼用矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点，用于单向受力的传动中。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺纹的牙型潘存云教授研制矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º潘存云教授研制潘存云教授研制长江大学专用作者：潘存云教授二、

螺纹连接的基本类型及应用螺栓连接基本类型eaal1l1可承受横向载荷。螺纹余留长度l1铰制孔用螺栓静载荷l1>=(0.3~0.5)d;变载荷l1>=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷l1≥d;铰制孔用螺栓l1≈d;螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;螺栓轴线到被连接件边缘的距离e=d+(3~6)mm用于经常拆装易磨损之处。潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制d孔与螺杆之间留有间隙潘存云教授研制潘存云教授研制长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制螺栓连接基本类型螺钉连接座端拧入深度H，当螺孔材料为：aee双头螺柱连接

连接件厚，允许拆装。钢或青铜H=d;铸铁H=(1.25~1.5)d铝合金H=(1.5~2.5)d螺纹孔深度H1=H+(2~2.5)P;钻孔深度H2=H1+(0.5~1)d;参数l1

、e、a与螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。d长江大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制螺栓连接基本类型螺钉连接双头螺柱连接紧定螺钉连接紧定螺钉潘存云教授研制长江大学专用作者：潘存云教授三、螺纹连接的拧紧和防松1、螺纹连接的拧紧及控制分为紧连接和松连接。拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。预紧力过大，螺栓可能被拧断，螺纹牙可能被剪断而划扣，被连接件可能被压溃；预紧力过小，紧固件可能松脱，螺栓疲劳寿命下降，被连接件可能出现滑移或分离。采用指针式测力矩扳手或预置式定力矩扳手控制拧紧力矩的方法精度较高。2、螺纹连接的防松措施（1）摩擦防松（2）锁住防松（3）不可拆防松四、螺旋传动的类型、特点和应用调整螺旋静压螺旋类型运动形式有螺母固定，螺杆转动并移动作用：回转运动直线运动，同时传递动力。螺杆转动，螺母移动

刀架

按用途分传力螺旋传导螺旋滑动螺旋滚动螺旋按摩擦性质分

传递动力

传递运动,要求精度高

调整相对位置长江大学专用作者：潘存云教授滑动螺旋：结构简单，制造方便，工作平稳，易于自锁，但摩擦阻力大，传动效率低，定位精度差，磨损较快，广泛用于对传动精度和效率要求不高的场合。滚动螺旋：在螺旋副中填充滚珠。静压螺旋：在螺旋副中注入高压油，它们克服了滑动螺旋的上述缺点，传动效率高，但结构复杂，无自锁功能，成本较高，用于要求高效率、高精度的重要传动中。五、滑动螺旋副的结构和材料

滑动螺旋传动采用梯形螺纹居多。为补偿螺旋副的磨损，消除轴向间隙，避免反转时的空程，可采用补偿机构。螺旋副的材料应具有足够的强度、较好的耐磨性、较小的摩擦因数及良好的工艺性。一般传动螺杆：45钢重要传动螺杆：40Cr精密传动螺杆：CrWMn一般传动螺母：ZCuSn10Pl低速重载传动螺母：ZCuAl10Fe3低速轻载传动螺母：耐磨铸铁和灰铸铁。2-6联轴器和离合器作用：▲

联轴器----▲

离合器----

用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可将两轴分离。

在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离

的一种装置。它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向。主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩，也可用作安全装置。两轴线的相对位移:

轴向、径向、角度、综合。由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。yα

α

xy轴向x径向角度综合制造误差安装误差受载变形被联接的两轴不能精确对中温度变化（1）凸缘联轴器结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接在一起。型式：有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器普通螺栓对中榫绞制孔螺栓

1、刚性联轴器结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现轴向固定。套筒联轴器型式：半圆键普通平键特点：结构简单、径向尺寸小，使用不便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振。应用：两轴线严格对中，载荷较平稳的两轴联接。（2）套筒联轴器（1）滑块联轴器优点：结构简单、尺寸紧凑。应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。2、

无弹性元件挠性联轴器将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。安装要求：①主动、从动、中间三轴共面；②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；③中间轴两端的叉面应在同一平面内。ααC2αα121C为了消除从动轴变速转动的缺点，常（3）万向联轴器小型双万向联轴器AAA--AAAααAAαα（1）弹性套柱销联轴器3、非金属弹性元件的挠性联轴器结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。预留安装空间以便于更换橡胶套A预留间隙以补偿轴向位移。c圆柱孔圆锥孔（2）弹性柱销联轴器结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。尼龙销挡板cc销与挡板之间留有间隙结构简单、更换柱销方便。特点：上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。应用：适用于正反向变化多，启动频繁的高速轴。能补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位移。两种柱销4、金属弹性元件的挠性联轴器

以蛇形弹簧联轴器为代表的金属弹性元件挠性联轴器，补偿偏移能力强，适用于大功率的机械传动。二、联轴器的选用1、联轴器类型的选择在载荷平稳、转速恒定、低速的场合，刚性大的短轴：刚性联轴器刚性小的长轴：无弹性元件的挠性联轴器在载荷多变、高速回转、频繁起动、经常反转和两轴不能保证严格对中的场合：弹性元件的挠性联轴器2、联轴器型号的确定三、常用离合器

作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离；用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；分类一、离合器的分类按其工作原理分

机械离合器电磁离合器液压离合器气动离合器超越离合器离心离合器安全离合器嵌入式摩擦式按离合控制方法分操纵式自动式按操纵方式分离合器的基本要求

接合平稳无冲击，分离迅速彻底，动作准确可靠；

结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；

接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；

操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。工作原理：利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。1.操纵离合器1)牙嵌式离合器固定套筒活动套筒滑环对中环牙嵌离合器牙型30˚~45˚2˚~8˚2˚~8˚60˚三角形梯形锯齿形----传递中小转矩、牙数为16~60----