机械设计基础 课件 项目15 螺纹连接

项目15螺纹连接机械设计基础目录CONTENTS螺纹概述1螺纹连接基本类型、预紧和防松2螺纹连接强度计算31螺纹概述Part图示为一螺旋千斤顶，试分析该千斤顶中的支撑螺杆采用的牙型类型。任务引入任务目标：1.了解螺纹形成原理；2.理解螺纹的主要参数；3.掌握不同牙型的类别和特点。螺纹概述螺纹连接在机械产品中应用十分广泛，例如自行车、汽车、各种机床、家用电器、办公桌椅等等。螺纹概述螺纹连接在机械产品中应用十分广泛，例如自行车、汽车、各种机床、家用电器、办公桌椅等等。螺纹概述螺纹连接在机械产品中应用十分广泛，例如自行车、汽车、各种机床、家用电器、办公桌椅等等。螺纹加工螺纹加工一、螺纹的形成把一直角三角形绕在直径为d的圆柱表面上，使得AB底边与圆柱底边重合，则三角形斜边在圆柱体表面形成一条螺旋线。螺旋线升角：斜边与底边的夹角ψ螺纹：若取一平面图形，使其平面始终通过圆柱体的轴线并沿着螺旋线运动，则这平面图形在空间形成一个螺旋形体，称为螺纹。二、螺纹的主要参数1.大径——与外螺纹牙顶相重合的假象圆柱面直径，亦称公称直径。2.小径——与外螺纹牙底相重合的假象圆柱面直径。3.中径——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径。标识交流强度校核几何参数二、螺纹的主要参数根据螺旋线的数目，可分为单线螺纹和等距排列的多线螺纹。为制造方便，螺纹一般不超过4线。单线螺纹：沿一条螺旋线所形成的螺纹，多用于连接。多线螺纹：沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹，多用于传动。二、螺纹的主要参数4.螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离。5.导程S——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面母线上的对应两点间的轴向距离。6.线数n——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4。S=Pxn二、螺纹的主要参数7.旋向：根据螺旋线的绕行方向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹。二、螺纹的主要参数8.螺旋升角𝜑——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角。9.牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。

10.牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角。三、几种常用螺纹的特点和应用根据平面图形的形状，螺纹可分为三角形、矩形、梯形和据齿形。三、几种常用螺纹的特点和应用（一）三角形螺纹牙型角大，自锁性能好，而且压根厚、强度高，故多用于连接。常用的有普通螺纹、英制螺纹和圆柱管螺纹。普通螺纹M圆柱管螺纹G英制螺纹三、几种常用螺纹的特点和应用（二）矩形螺纹牙型为正方形，牙型角α=0°，牙厚为螺距的一半，当量摩擦系数较小，效率较高，但牙根强度较低，螺纹磨损后造成的轴向间隙难以补偿，对中精度低，且精加工较困难，因此，这种螺纹已较少采用。三、几种常用螺纹的特点和应用（三）梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角α=30°，效率比矩形螺纹低，但易于加工，对中性好，牙根强度较高，当采用剖分螺母时还可以消除因磨损而产生的间隙，因此广泛应用于螺旋传动中。三、几种常用螺纹的特点和应用（四）锯齿形螺纹锯齿形螺纹工作面的牙侧角为3°，非工作面的牙侧角为30°，兼有矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点，但只能承受单向载荷，适用于单向承载的螺旋传动。螺纹牙强度高，用于单向受力的传力螺旋；如螺旋压力机、千斤顶等。2螺纹连接基本类型、预紧和防松Part图为某振动试验台。设计时，振动台某两个零件之间需采用螺栓连接。试为该螺栓连接提供几种防松方案。任务引入任务目标：1.掌握螺纹连接的不同防松方法；2.掌握螺纹连接的基本类型。一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型（一）螺栓连接普通螺栓连接：螺栓与孔之间有间隙，加工简单，成本低。铰制孔用螺栓连接：螺栓杆与孔之间一般采用过渡配合。主要用于需要螺栓承受横向载荷或需要靠螺杆精确固定被连接件的场合。一、螺纹连接的基本类型（二）双头螺柱连接适用于被连接件较厚，要求结构紧凑和经常拆装的场合。（三）螺钉连接结构简单，适用于被连接件之一较厚，或另一端不能装螺母的场合。不适用于经常拆装的场合。一、螺纹连接的基本类型（四）紧定螺钉连接常用固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或扭矩。二、标准螺纹连接件（一）螺栓螺栓分类不同，可分为：普通螺栓、铰制孔螺栓；粗制螺栓、精制螺栓等。（二）双头螺柱分为有退刀槽和无退刀槽两类。二、标准螺纹连接件（三）螺钉螺钉按照头部形状可分为半圆头、平圆头、六角头、圆柱头、内六角孔和沉头螺钉等。二、标准螺纹连接件（五）自攻螺钉连接结构简单，由螺钉攻出螺纹。（四）紧定螺钉安装头部形状分为半圆头、平圆头、六角头、圆柱头等。二、标准螺纹连接件（六）螺母（七）垫圈扩大接触面，降低紧固力对被紧固件的应力集中，防止损坏被紧固件。三、螺纹连接的预紧和防松螺纹紧连接：装配时拧紧，即在在装配时有预紧力。预紧目的：增加连接刚度、紧密性、提高防松能力等。螺纹松连接：装配时不拧紧，如设备吊环等。定力矩扳手测力矩扳手（一）螺纹连接的预紧三、螺纹连接的预紧和防松防松目的：实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。步进加热炉振动平台（二）螺纹连接的防松三、螺纹连接的预紧和防松防松方法：按工作原理可分为摩擦防松、机械防松、永久防松和化学防松。1.摩擦防松：利用螺旋副中阻止螺旋副相对转动的摩擦力来达到防松的目的，其方法有双螺母防松、弹簧垫圈防松等。双螺母防松弹簧垫圈防松三、螺纹连接的预紧和防松2.机械防松：利用机械方法使螺母与螺栓、螺母与连接件互相锁牢，以达到防松的目的。开口销止动垫圈三、螺纹连接的预紧和防松2.机械防松：利用机械方法使螺母与螺栓、螺母与连接件互相锁牢，以达到防松的目的。√螺纹连接的防松3.永久防松：一般采用破坏螺纹，以达到防松的目的。冲或点焊4.化学防松：一般采用螺纹胶实现防松。3螺纹连接强度计算Part观察图示容器，采用螺栓联接。已知气体的压强1.5MPa，气缸内径250mm，12个8.8级的螺栓均匀布局。试确定螺栓的公称直径。任务引入学习目标：1.理解紧螺栓连接强度计算分析；2.理解松螺栓联接计算方法。螺栓连接螺栓连接强度计算的目的，主要是根据连接的结构形式、材料性质和载荷状态等条件，分析螺栓的受力和失效形式，然后按相应的计算准则计算螺纹小径d1，再按照标准选定螺纹公称直径d和螺距P等。一、松螺栓连接松螺栓连接的特点是装配时不拧紧螺母，在承受工作载荷前，连接并不受力。这种连接只能承受静载荷。当承受轴向工作载荷F时，螺纹部分的强度条件为：

二、受横向外载荷的紧螺栓连接(一)、采用普通螺栓连接被连接件在预紧力的作用下相互压紧，依靠结合面产生的摩擦力来抗衡外载荷，从而避免产生相对移动。螺栓本身仅受装配时由于拧紧螺母而产生的预紧力和螺纹副阻力矩的作用。预紧力使螺栓危险截面上产生拉应力：

注：z为连接螺栓的数目；m为结合面数目；f为结合面间摩擦系数单个螺栓所需的预紧应力为：

若计入扭转切应力的影响，设计公式为：

二、受横向外载荷的紧螺栓连接(二)、采用铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓连接一般均需拧紧，