机械基础高职高专螺纹连接和螺旋传动PPT教案

1、会计学1机械基础高职高专螺纹连接和螺旋传动机械基础高职高专螺纹连接和螺旋传动按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹第1页/共50页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螺纹的牙型潘存云教授研制矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹1530330潘存云教授研制潘存云教授研制第2页/共50页潘存云教授研制按

2、螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹潘存云教授研制左旋螺纹左旋螺纹第3页/共50页潘存云教授研制潘存云教授研制按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯

3、形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹一般一般: n 4PSS = 2PPSPS =Pn线螺纹线螺纹: S = n P单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹第4页/共50页按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹螺纹副螺纹

4、副第5页/共50页潘存云教授研制潘存云教授研制外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制第6页/共50页按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹连接螺纹连接螺纹传动螺纹传动螺纹螺旋传动螺旋传动第7页/共50页连接螺纹连接螺纹传动螺纹传动螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制

5、第8页/共50页按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹连接螺纹连接螺纹传动螺纹传动螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹第9页/共50页潘存云教授研制圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制管螺纹管螺纹第10页/共50页潘存云教授研制(3)中径中径d2 也是

6、一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。d1d2d(1)大径大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2) 小径小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。(4) 螺距螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5) 导程导程Sd2SS = nP同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P二、螺纹的主要几何参数二、螺纹的主要几何参数SPP/2P/2h第11页/共50页潘存云教授研制d1d2d(6) 螺纹升角螺纹升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 (7)牙型角牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两

7、侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。tan=d2 nP 牙侧角牙侧角 d2S二、螺纹的主要几何参数二、螺纹的主要几何参数SPP/2P/2 (8)接触高度接触高度 h 内外螺纹旋合后，接触面的径向高度。h第12页/共50页 普通螺纹以大径普通螺纹以大径d为为公称直径公称直径，同一公称直径可，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹粗牙螺纹，其，其余的统称为余的统称为细牙螺纹。细牙螺纹。60螺纹的精度等级螺纹的精度等级:A级级B级级C级级公差小，精度最高，用于配合精确，防振动等场合公差小，精度最高，用于配合精确，防振动等场合受载较大且经常拆卸

8、，调整或承受变载荷的连接受载较大且经常拆卸，调整或承受变载荷的连接用于一般连接，最常用用于一般连接，最常用粗牙螺纹应用最广。粗牙螺纹应用最广。细牙螺纹的优点：细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高升角小、小径大、自锁性好、强度高缺点：缺点：不耐磨，易滑扣。不耐磨，易滑扣。应用：应用：薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙第13页/共50页5 52螺纹连接的类型及标准连接件螺纹连接的类型及标准连接件一、一、 螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型螺栓连接螺栓连接基基本本类类型型eaal1 1l1 1可承受横向载荷。螺纹

9、余留长度螺纹余留长度l1 铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓静载荷静载荷l1=(0.30.5)d;变载荷变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1 d;铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l1 d;螺纹伸出长度螺纹伸出长度a=(0.20.3)d; 螺栓轴线到被连接件边缘的螺栓轴线到被连接件边缘的距离距离e=d+(36) 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孔与螺杆之间留孔与螺杆之间留有间隙有间隙潘存云教授研制潘存云教授研制第14页/共50页潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、一、 螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型螺栓连接螺栓连接基基本本类类型

10、型螺钉连接螺钉连接座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为：ae ee e双头螺柱连接双头螺柱连接 连接件厚，允许拆装。钢或青铜钢或青铜 H=d;铸铁铸铁 H=(1.251.5)d铝合金铝合金 H=(1.52.5)d螺纹孔深度螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P;钻孔深度钻孔深度 H2=H1+(0.51)d;参数参数l1 、e、a与螺栓相同与螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2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。5 52螺纹连接的类型及标准连接件螺纹连接的类型及标准连接件d第15页/共50页潘存云教授研制一

11、、一、 螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型螺栓连接螺栓连接基基本本类类型型螺钉连接螺钉连接双头螺柱连接双头螺柱连接紧定螺钉连接紧定螺钉连接紧定螺钉紧定螺钉5 52螺纹连接的类型及标准连接件螺纹连接的类型及标准连接件潘存云教授研制第16页/共50页潘存云教授研制潘存云教授研制二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件螺栓的结构形式螺栓的结构形式LL0d六角头六角头LdL0小六角头小六角头第17页/共50页dL0L1LL1 座端长度座端长度L0 螺母端长度螺母端长度二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺螺纹纹紧紧固固件件双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓第18页/共50页二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件

12、螺螺纹纹紧紧固固件件末端末端结构结构头部头部结构结构螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓第19页/共50页潘存云教授研制二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺螺纹纹紧紧固固件件潘存云教授研制地脚螺栓地脚螺栓 潘存云教授研制起吊螺钉起吊螺钉 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓专用螺纹连接专用螺纹连接T 型螺栓型螺栓 第20页/共50页二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺螺纹纹紧紧固固件件螺母螺母螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓专用螺纹连接专用螺纹连接六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母潘存云教授研制圆螺母圆螺母用于经常拆装易磨损之处。用

13、于尺寸受限制之处。国标罗列有余种不同结构的螺母第21页/共50页潘存云教授研制其它螺母其它螺母：第22页/共50页潘存云教授研制其它螺母其它螺母：第23页/共50页垫圈垫圈 平垫圈平垫圈薄平垫圈薄平垫圈A型平垫圈型平垫圈B型平垫圈型平垫圈螺母螺母 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件斜垫圈斜垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈作用：作用：增加支撑面积以减增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。伤表面、防松。专用螺纹连接专用螺纹连接第24页/共50页5 53螺纹连接的预紧与防松螺纹连

14、接的预紧与防松预紧力：预紧力：大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。作用力称为预紧力。 1、概述、概述一般螺纹连接在装配时都必须拧紧，这时螺纹连接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹连接，应控制其预紧力，因为预紧力的大小对螺纹连接的可靠性，强度和密封均有很大影响。 一、螺纹连接的预紧一、螺纹连接的预紧第25页/共50页预紧力的确定原则：预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限得超过其材料的屈服极

15、限s ss的的80%。碳素钢螺栓碳素钢螺栓：F0(0.6(0.60.7) s s A1合金钢螺栓合金钢螺栓：F0 (0.5(0.50.6) s s A1A1 危险截面积，危险截面积， A1 d d2 21 1/4/4预紧的目的：预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。第26页/共50页测力矩扳手测力矩扳手预紧力控制方法预紧力控制方法: :连接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，连接仍有可能松动

16、。高温下的螺栓连接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。F F定力矩扳手定力矩扳手通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。(1)(1)凭手感经验凭手感经验(2)(2)测力矩扳手测力矩扳手(3)(3)定力矩扳手定力矩扳手( (4)4)测定伸长量测定伸长量潘存云教授研制L LS SL LM ML LS S第27页/共50页尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母连接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，连接仍有可能松动而失效。高温下的螺

17、栓连接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松，即防止相对转动。防松的方法防松的方法 1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母二、二、 螺纹连接的防松螺纹连接的防松防松防松防止螺旋副相对转动。防止螺旋副相对转动。 第28页/共50页开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母串联钢丝串联钢丝2. 采用专门防松元件防松采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈潘存云教授研制止动垫圈止动垫圈潘存云教授研制潘存云教授研制第29页/共50页冲点防松法冲点防松法3. 其它方法防松其它方法防松11.5P用冲头冲用冲头冲2至至3点点

18、粘合法防松粘合法防松涂粘合剂涂粘合剂第30页/共50页潘存云教授研制支承面倾斜支承面倾斜采用凸台或沉孔结构采用凸台或沉孔结构潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平支承面不平保证被连接件，螺母和螺栓头支承面平整，并与螺栓轴线相互垂直。对于在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。三、支承面的平整三、支承面的平整切削加工支承面切削加工支承面支承面倾斜支承面倾斜潘存云教授研制第31页/共50页四、四、 螺栓的材料螺栓的材料1 1、螺纹连接件、螺纹连接件材料材料螺栓、螺柱、螺钉常用材料：螺栓、螺柱、螺钉常用材料：Q215、Q235、3

19、5、45等碳素钢；等碳素钢；特殊用途特殊用途( (防磁、导电防磁、导电): ): 特殊钢、铜合金、铝合金等。特殊钢、铜合金、铝合金等。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级。级。3.6 4.6 4.8 5.6 58 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9作为标准零件，螺纹连接件是按其性能等级选用的。对于一定性能等级的螺纹连接件应具备一定的强度极限。冲击振动场合用：冲击振动场合用：15Cr、40Cr、 30CrMnSi等合金钢。等合金钢。普通垫圈：普通垫圈：Q235、15、 35弹簧垫圈：弹簧垫圈： 65Mn 第32页/共50页选用原则：选用原则： 一般用途：通常

20、选用一般用途：通常选用4.8级左右的螺栓，级左右的螺栓， 重要场合：要选用高的性能等级，重要场合：要选用高的性能等级， 如在压力容器中常采用如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。级的螺栓。螺母的性能等级分为 7级。 4 5 6 8 9 10 12第33页/共50页五、提高螺栓连接强度的措施五、提高螺栓连接强度的措施承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式：疲劳断裂疲劳断裂容易断裂部位容易断裂部位：提高螺栓连接强度的措施有哪些呢？ 以螺栓连接为例，螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，因此，提高螺栓的强度，将大大提高连接系统的可靠性。65%20%15%第34页/共50页dd潘

21、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潘存云教授研制0.8d0.7d1）采用柔性结构：加弹性元件、）采用柔性结构：加弹性元件、 或采用柔性螺栓。或采用柔性螺栓。2）有密封要求时，采用金属薄垫片）有密封要求时，采用金属薄垫片3）或者采用）或者采用O形密封圈形密封圈因密封采用软垫片将降低被连接件的刚度，这时可采用 1 1、降低螺栓总拉伸载荷的变化范围降低螺栓总拉伸载荷的变化范围第35页/共50页潘存云教授研制普通螺母普通螺母2 2、改善螺纹牙间的载荷分布改善螺纹牙间的载荷分布措施措施: 采用均载螺母采用均载螺母加厚螺母不能提高连接强度！加厚螺母不能提高连接强度！螺螺栓栓杆杆螺螺母母

22、体体螺螺栓栓杆杆螺螺母母体体螺螺栓栓杆杆F Fa aF F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2潘存云教授研制螺螺母母体体螺螺栓栓杆杆F FF F= =F F1 1+ +F F2 2+ +F F3 3+ +F F4 4+ +F F5 5F F1 1 F F2 2 F F3 3 F F4 4 F F5 510圈以后，螺母牙几乎不承受载荷。螺螺栓栓杆杆F F潘存云教授研制螺螺栓栓杆杆F F螺母体螺母体均载螺母均载原理均载螺母均载原理 螺母和螺杆

23、均为拉伸变形，有助于减小两者螺距变化，使受载均匀。加厚螺母加厚螺母第36页/共50页潘存云教授研制1015悬置螺母悬置螺母环槽螺母环槽螺母内斜螺母内斜螺母1015内斜与环槽螺母内斜与环槽螺母均载原理相同均载原理相同螺母也受拉螺母也受拉内斜螺母因力的作用点外移可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形，使载荷上移而改善载荷分布不均。均载均载元件元件悬置螺母悬置螺母环槽螺母环槽螺母内斜螺母内斜螺母内斜螺与环槽螺母内斜螺与环槽螺母都是改变螺母旋合部分的变形性质，使之和螺栓变形性质相同，均为拉伸变形，从而使螺纹牙上载荷分布趋于均匀；钢丝螺套钢丝螺套加工复杂，仅限于用加工复杂，仅限于用在重要场合或大型连接在重要

24、场合或大型连接。第37页/共50页潘存云教授研制采用凸台或沉孔结构采用凸台或沉孔结构潘存云教授研制潘存云教授研制3 3、减小应力集中、减小应力集中1.1.增大过渡圆角增大过渡圆角2.2.切制卸载槽切制卸载槽r r4 4、避免或减小附加应力、避免或减小附加应力3.3.卸载过渡结构卸载过渡结构要从结构、制造与装配精度采取措施。要从结构、制造与装配精度采取措施。潘存云教授研制支承面不平支承面不平切削加工支承面切削加工支承面潘存云教授研制潘存云教授研制第38页/共50页5 5、采用特殊制造工艺、采用特殊制造工艺冷镦头部、辗压螺纹冷镦头部、辗压螺纹疲劳强度提高疲劳强度提高30% 比车削 表面处理：表面处

25、理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲劳强度。提高疲劳强度。球面垫圈球面垫圈采用球面垫圈和采用球面垫圈和腰环螺栓可以保证螺腰环螺栓可以保证螺栓的装配精度。栓的装配精度。潘存云教授研制腰环螺栓腰环螺栓潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制第39页/共50页一、螺旋传动的类型和应用一、螺旋传动的类型和应用调整螺旋调整螺旋静压螺旋静压螺旋类类型型运动形式有运动形式有5 54螺旋传动螺旋传动螺母固定，螺杆转动并移动螺母固定，螺杆转动并移动 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。作用：回转运动作用：回转运动 直线运动，同时传递动力。直线运动，同时传递动力。螺杆转动，螺母移动螺杆转动，螺

26、母移动应用实例为车床刀架溜板 按用按用途分途分传力螺旋传力螺旋传导螺旋传导螺旋滑动螺旋滑动螺旋滚动螺旋滚动螺旋按摩擦按摩擦性质分性质分传递动力传递动力 传递运动传递运动, ,要求精度高要求精度高调整相对位置调整相对位置第40页/共50页潘存云教授研制潘存云教授研制调整螺旋调整螺旋调整螺旋调整螺旋第41页/共50页机床的进给机构机床的进给机构潘存云教授研制应用实例应用实例: 机床的进给机构、起重机床的进给机构、起重设备（千斤顶）设备（千斤顶） 、锻压、锻压机械机械(压力机压力机)、测量仪、测量仪器（千分尺）、夹具器（千分尺）、夹具、玩具、机器人及其他、玩具、机器人及其他工业装备中。工业装备中。潘

27、存云教授研制第42页/共50页应用实例应用实例 起重设备（起重设备（千斤顶千斤顶）锻压机械锻压机械(压力机压力机)潘存云教授研制第43页/共50页应用实例应用实例 工件夹紧装置(锯床)潘存云教授研制潘存云教授研制第44页/共50页应用实例应用实例 潘存云教授研制钳工虎钳钳工虎钳 潘存云教授研制千分尺千分尺 第45页/共50页整体螺母整体螺母组合螺母组合螺母剖分螺母剖分螺母螺母结构螺母结构潘存云教授研制组合螺母组合螺母潘存云教授研制调整楔快调整楔快固定螺钉固定螺钉调整螺钉调整螺钉二、滑动螺旋的结构和材料二、滑动螺旋的结构和材料 滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系。结构有直接关系。1. 结构结构 潘存云教授研制剖分螺母剖分螺母第46页/共50页潘存云教授研制螺旋副材料要求：螺旋副材料要求：足够的强度、耐磨性、摩擦因子小足够的强度、耐磨