机械设计基础 第二章2

1、2-4 螺纹连接及螺旋传动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

2、轴向距离7、螺纹升角螺旋线的切线与垂直于螺纹轴心线的平面之间的 夹角 =arctan（s/d2） = arctan（nP/d2）8、牙型角螺纹牙两侧面夹角 牙型角 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：=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：=55度 用于有紧密性要求的管件连接。矩形螺纹：=0度 梯形螺纹：=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1=3度，非工作面2=30度兼用矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根

3、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长江大学专用 作者： 潘存云教授 二、二、 螺纹连接的基本类型及应用螺纹连接的基本类型及应用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

4、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孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙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螺栓连接基基本本类类型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、.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。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

6、。 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、特点和应用四、螺旋传动的类型、特点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螺母固定，螺杆转动并移动螺母固定，螺杆转动并移动 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，螺母移动 刀架刀架 按用按用途分途分传力

7、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

8、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。聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系2-6 联轴器和离合器联轴器和离合器作用：作用： 联轴器联轴器- 离合器离合器- 用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在能分离，只有在机器停车时机器停车时才可将两轴分离。才可将两轴分离。 在机器运转过程中，

9、可使两轴在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离随时接合或分离 的一的一种装置。种装置。 它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向。速或换向。主要用于将两根主要用于将两根轴联接在一起轴联接在一起，使它们一起旋转，并，使它们一起旋转，并传递扭矩，也可用作传递扭矩，也可用作安全装置安全装置。聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系两轴线的相对位移两轴线的相对位移: : 轴向、径向、角度、综合。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

10、合。y y x xy y轴向轴向x x径向径向角度角度综合综合制造误差制造误差安装误差安装误差受载变形受载变形被联接的两轴不能精确对中被联接的两轴不能精确对中温度变化温度变化聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系（1 1）凸缘）凸缘联轴器联轴器 结构：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。缘联接在一起。型式：型式：有对中榫的凸缘联轴器有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器普通凸缘联轴器普通螺栓普通螺栓 对中榫对中榫 绞制孔螺栓绞制孔螺栓 1、刚性联轴器、刚性联轴器聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程

11、系汽车工程系结构：结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定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。螺钉来实现轴向固定。套筒套筒联轴器联轴器型式：型式：半圆键半圆键普通平键普通平键特点：特点：结构简单、径向尺寸结构简单、径向尺寸 小，使用不便、传递小，使用不便、传递 扭矩较大，但不能缓扭矩较大，但不能缓 冲减振。冲减振。应用：应用：两轴线严格对中，载两轴线严格对中，载 荷较平稳的两轴联接。荷较平稳的两轴联接。（2 2）套筒）套筒联轴器联轴器 聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系（1 1）滑块联轴器）滑块联轴器优点：优点：结构简单、尺寸紧凑。结构简单、

12、尺寸紧凑。应用：应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。 结构：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，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。其材料为夹布胶木。工作特点：工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。许较高的极限转速。2、 无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万

13、向铰链机构。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：安装要求：主动、从动、中间三轴共面；主动、从动、中间三轴共面；主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；中间轴两端的叉面应在同一平面内。中间轴两端的叉面应在同一平面内。C2121C为了消除从动轴变速转动的缺点，常（3）万向联轴器）万向联轴器聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系 小型双万向联轴器小型双万向联轴器AAA-AAAAA聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系（1 1）弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器3、非金属弹性元件的挠性

14、联轴器、非金属弹性元件的挠性联轴器结构特点：结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销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联接两个半联轴器。预留安装空间以便于更换橡胶套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预留间隙以补偿轴向位移。移。c圆柱孔圆柱孔圆锥孔圆锥孔聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系（2）弹性柱销联轴器）弹性柱销联轴器结构：结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与挡板之间留有间销与挡板

15、之间留有间隙隙结构简单、更换柱销方便。结构简单、更换柱销方便。特点：特点：上述两种联轴器的动力通过弹性元件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。传递，缓和冲击、吸收振动。应用：应用：适用于正反向变化多，启动适用于正反向变化多，启动 频繁的高速轴。频繁的高速轴。能补偿较大的轴向位移，并允许微能补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位移。量的径向位移和角位移。两种柱销聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系4、金属弹性元件的挠性联轴器、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

16、轴器，补偿偏移能力强，适用于大功率的机械传动。二、联轴器的选用二、联轴器的选用1 1、联轴器类型的选择、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 2、联轴器型号的确定、联轴器型号的确定聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系 三、常用三、常用离合器离合器 作用：作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离；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；用来操纵机器传动的断续，以便进

17、行变速或换向；分类分类一、离合器的分类一、离合器的分类 按其工作原理分按其工作原理分 机械离合器机械离合器电磁离合器电磁离合器液压离合器液压离合器气动离合器气动离合器 超越离合器超越离合器离心离合器离心离合器 安全离合器安全离合器嵌入式嵌入式摩擦式摩擦式按离合控制方法分按离合控制方法分操纵式操纵式自动式自动式按操纵方式分按操纵方式分聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系离合器的基本要求离合器的基本要求 接合接合平稳平稳无冲击，分离无冲击，分离迅速迅速彻底，动作准确彻底，动作准确可靠可靠； 结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作

18、安全，效率高效率高； 接合元件耐磨性好，使用接合元件耐磨性好，使用寿命长寿命长，散热条件好；，散热条件好； 操纵方便操纵方便省力省力，制造容易，调整维修，制造容易，调整维修方便方便。聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系工作原理：工作原理： 利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。 结构：结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 1.操纵离合器操纵离合器1)1)牙嵌式离合器牙嵌式离合器固定套筒固定套筒活动套筒活动套筒滑环滑环对中环对中环牙嵌离合器牙嵌离合器聊城大学汽车学院聊城大

19、学汽车学院 汽车工程系汽车工程系牙型牙型303045452 28 82 28 86060三角形三角形梯梯 形形锯齿形锯齿形-传递中小转矩、牙数为传递中小转矩、牙数为1660-传递较大转矩、牙数为传递较大转矩、牙数为315梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能单向工作。锯齿形只能单向工作。反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。制造要求：制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。聊城大学汽车学院聊城大学汽车学院 汽车工程系汽车工程系主动摩擦片主动摩擦片杠杆杠杆滑环滑环工作原理：工作原理：移动滑环，移动滑环，通过杠杆作用，压紧或通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。轴的结合与分离。 调整螺母调整螺母被动摩擦片被动摩擦片2) 2) 摩擦式离合器摩擦式离合器结构特点：结构特点