第五章螺纹联接上

1、1第二篇 连接第五章 螺纹连接与螺旋传动5-1 螺纹5-2 螺纹连接的类型和标准连接件5-3 螺纹连接的预紧5-6 螺旋传动5-5 提高螺栓连接强度的措施5-4 螺栓组连接受力分析与计算引言2引言5-0 引 言由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼此连接。 机械零件之间的连接分为：被连接件之间相互完全固定。被连接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。静连接：动连接：本课程介绍的连接主要是静连接。连接的类型：螺纹连接键连接、花键连接、销连接弹性环连接等铆接焊接粘接连接可拆连接不可拆连接过盈连接（介于两者之间）3如用一个三角如用一个三角形形K沿螺旋线运动沿螺旋线运动

2、并使并使K平面始终通平面始终通过圆柱体轴线过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角这样就构成了三角形螺纹。同样改变形螺纹。同样改变平面图形平面图形K，可得，可得到矩形、梯形、锯到矩形、梯形、锯齿形。齿形。一、螺纹的形成一、螺纹的形成yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL5-1 螺纹4螺纹的类型螺纹二、螺纹的类型二、螺纹的类型螺纹分为外螺纹内螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹左旋右旋常用右旋效率较高，主要用于螺旋传动此外，还有 管螺纹： 主要用于管路的连接。按牙型的不同分为普通螺纹：矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹（详见表51）效率低，易自锁，多用于连接。5螺纹的类型螺纹的类型 按平面图形分按平面图形分 牙根强

3、度牙根强度 工艺性工艺性 适用场合适用场合三角形螺纹三角形螺纹(triangular thread) 最大最大 好好 连接连接矩形螺纹矩形螺纹(rectangle thread) 小小 差差 传动传动梯形螺纹梯形螺纹(trapezoidal thread) 较大较大 好好 传动传动锯齿形螺纹锯齿形螺纹(sawtooth thread) 较大较大 好好 传动传动管螺纹（管螺纹（pipe thread） 连接连接6根据螺旋线绕行方向：根据螺旋线绕行方向： 右旋右旋常用常用 左旋左旋(?)(?)按牙型分：粗牙螺纹按牙型分：粗牙螺纹(用于一般紧固件用于一般紧固件) ) 细牙螺纹细牙螺纹(适于薄壁细小零

4、件和冲击变载等适于薄壁细小零件和冲击变载等) )根据螺旋线头数：单头根据螺旋线头数：单头( (用于连接用于连接) )、双头和多头、双头和多头( (用于传动用于传动) )7d2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lh三、螺纹的主要参数三、螺纹的主要参数 1 1）大径）大径d d（D D）与外与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径直径，亦称公称直径 2 2）小径）小径d d1 1(D(D1 1) ) 与外与外

5、螺纹牙底相重合的假想圆柱面螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径直径, ,危险截面的计算直径危险截面的计算直径 3 3）中径）中径d2 d2 在轴向在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面直径，是假想圆柱面直径，是确定螺纹确定螺纹几何参数和配合性质的直径几何参数和配合性质的直径 4 4）线数）线数n n：螺纹螺旋线数：螺纹螺旋线数目，单线多用于连接，多线用目，单线多用于连接，多线用于传动，一般于传动，一般n4n48 5）螺）螺 距距 P 螺纹相邻两牙上对应点的轴向距离螺纹相邻两牙上对应点的轴向距离 6）导程）导程S(L）螺纹上任意一点沿同一螺旋线转一螺纹上任意一点沿同一螺旋

6、线转一周所移动的轴向距离周所移动的轴向距离 7）线）线 数数 n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=nP d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh98）螺纹螺纹升角升角螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角平面的夹角9）牙型角）牙型角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角10）牙型斜角）牙型斜角(牙侧角）牙侧

7、角）螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角，对称牙型直平面的夹角，对称牙型11)接触高度：内外螺纹接触后接触面的径向高度接触高度：内外螺纹接触后接触面的径向高度22/dnParctgdarctgLd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh22tandnPdS2arctandnp2101152 螺纹连接的类型及螺纹连接的类型及标准标准连接件连接件 一、螺纹连接主要类型一、螺纹连接主要类型1、螺栓连接、螺栓连接(bolt)a) 普通螺栓连接普通

8、螺栓连接(general bolt)被连接件不太厚，螺杆带钉头被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后配合使用。装配后孔与杆间有间隙孔与杆间有间隙，并，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，应用较广。便，应用较广。b) 铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接(reamer bolt)装配后装配后无无间隙间隙，主要承受横向载荷，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用也可作定位用，采用基孔制基孔制过渡配合。过渡配合。dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)

9、(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)122 2、双头螺柱连接、双头螺柱连接( (stud，double-end bolt)螺杆两端无钉头，螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母。另一端配以螺母。适于常拆卸而被连接适于常拆卸而被连接件之一较厚件之一较厚时。折装时只需拆螺母，而时。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。不将双头螺栓从被连接件中拧出。3 3、螺钉连接、螺钉连接( (screw)适于被连接件适于被连接件之一较厚（上带螺纹孔），之一较厚（上带螺纹孔

10、），不需经常装拆不需经常装拆，一端有螺，一端有螺钉头，不需螺母，适于受钉头，不需螺母，适于受载较小情况载较小情况(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l113特殊连接：地脚螺栓连接(foundation bolt) , 吊环螺钉连接(eye bolt)4 4、紧定螺钉连接、紧定螺钉连接( (setscrew)拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的可传递不大的轴向力或

11、扭矩轴向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)14二、螺纹连接件二、螺纹连接件 2 2）双头螺柱）双头螺柱两端带螺纹两端带螺纹 A A型型有退刀槽有退刀槽 B B型型无退刀槽无退刀槽1）螺栓）螺栓 六角头普通螺栓六角头普通螺栓 六角头六角头（小六角头，标准六角头，小六角头，标准六角头，大六角头大六角头）, , 内六角内六角 铰制孔螺栓铰制孔螺栓螺纹部分直径较小螺纹部分直径较小rdadsklskllgd1530辗制末端esrdadsklskllgd1530辗制末端esbmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端

12、辗制末端dsdbmlbXXA型B型154 4）紧定螺钉）紧定螺钉 锥锥 端端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平平 端端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸的平面，适于经常拆卸 圆柱端圆柱端压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置置3 3）螺钉）螺钉 与螺栓区别与螺栓区别要求螺纹部分直径较粗要求螺纹部分直径较粗; ;要求全螺纹要求全螺纹nbXdktldRnbXdktldRltnd90Rltnd90R166 6）螺母）螺母 六角螺母：标准、扁，厚六角螺母：

13、标准、扁，厚 5 5）自攻螺钉）自攻螺钉由螺钉攻出螺纹由螺钉攻出螺纹emsd3015emsd3015emsd3015emsd3015圆螺母圆螺母+ +止动垫圈止动垫圈带有缺口，带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧内，螺母即被锁紧DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4

14、530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈177 7）垫圈）垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈8 8）弹簧垫圈）弹簧垫圈185 螺纹连接的预紧和防松 一、预紧一、预紧预紧目的预紧目的保持正常工作保持正常工作。如汽缸螺栓连接，有紧密性要。如汽缸螺栓连接，有紧密性要求，接触面积要大，防漏气。求，接触面积要大，防漏气。 增大刚性。增加连接刚度、紧密性和提高防松能力增大刚性。增加连接刚度、紧密性和提高防松能力预紧力预紧力F F0 0 预先轴向作用

15、力（拉力）预先轴向作用力（拉力）螺纹连接：松连接螺纹连接：松连接在装配时不拧紧，只存受外载时才受在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用到力的作用 紧连接紧连接在装配时需拧紧，即在承载时，已预在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力，预紧力先受力，预紧力F F0 0预紧过紧预紧过紧拧紧力拧紧力F F0 0过大，螺杆静载荷增大降低本身强度过大，螺杆静载荷增大降低本身强度 过松过松拧紧力拧紧力F F0 0过小，工作不可靠过小，工作不可靠 19扳手拧紧力矩扳手拧紧力矩T=FL, F作用于手柄上的力作用于手柄上的力，L力臂力臂拧紧时螺母：拧紧时螺母：T=T1+T2 T1螺纹摩擦阻力矩螺纹摩擦阻力矩 T

16、2螺母端环形面与被连接件间螺母端环形面与被连接件间 的摩擦力矩的摩擦力矩TT2T1TT2T12)(201dtgFTv)(312021303102dDdDFfTc20 dKFT0 一般 K=0.10.3 )(32)(21202130212dDdDdftgddKcv拧紧力矩系数拧紧力矩系数由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的连接不宜小于重要的连接不宜小于M10M14)(32)(21 202130312021dDdDftgdFTTTcv对于对于M10M64粗牙普通螺栓，粗牙普通螺栓，dFT02.0 21预紧力预紧力F F0 0的控

17、制：的控制：1 1、测力矩板手、测力矩板手测出预紧力矩测出预紧力矩2 2、定力矩板手、定力矩板手达到固定拧紧力矩达到固定拧紧力矩T T，弹簧受压将自动打滑，弹簧受压将自动打滑3 3、测量预紧前后螺栓伸长量、测量预紧前后螺栓伸长量精度较高精度较高 12图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手123412图4-12 测力矩扳手1234221 1、防松目的、防松目的实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、

18、摩擦力为零摩擦力为零，从而使螺纹连接松动，如经反复作用，螺纹连接就会松驰而失从而使螺纹连接松动，如经反复作用，螺纹连接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。 2 2、防松原理、防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。动的难度。 4 4、防松办法及措施（表、防松办法及措施（表5-35-3） 1 1）摩擦防松（）摩擦防松（ prevent loosening by friction） 2 2）机械防松）机械防松 3 3）破坏螺旋副运动关系（破坏

19、螺旋副运动关系（永久止动永久止动）5-4、螺纹连接的防松、螺纹连接的防松 3 3、防松的本质：在于防止螺旋副相对转动、防松的本质：在于防止螺旋副相对转动23弹簧垫圈弹簧垫圈spring washer自锁螺母自锁螺母self-locking nut上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母双螺母双螺母 double nut1 1）摩擦防松）摩擦防松原理：螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后，收口涨开，利用收口的回弹力使旋合螺纹间压紧。特点：结构简单，防松可靠，可多次装卸而不降低防松性能。原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的弹性反力使旋合螺纹间压紧。 同时垫圈斜口的尖端抵住螺母与被连接件的支承面也有防松作用。特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击载荷作用下，防松效果较差，一般用于不甚重要的连接。原理：两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。特点：结构简单，适用于平稳、低速和重载的固定装置的连接。243 3）永久防松：端铆、冲点、点焊）永久防松：端铆、冲点、点焊4 4）化