汽车机械基础 课件24 螺纹联接与螺旋传动

螺纹联接与螺旋传动主

要

内容1螺纹连接2螺旋传动一、螺纹基本知识一、螺纹的形成d2螺旋线——将一底边长等于πd2的直角三角形绕在直径为d2的圆柱体上，三角形斜边在圆柱体表面形成的空间曲线称为螺旋线

一、螺纹基本知识一、螺纹的形成螺纹——在圆柱表面用不同形状的刀具沿螺旋线切制出的沟槽即形成螺纹。

d2螺纹一、螺纹基本知识一、螺纹的形成(3)中径d2(1)大径d公称直径

(2)小径d1外内螺纹的最大直径，在螺纹标准中定为螺纹的公称直径外内螺纹的最小直径,在强度计算中常用做危险剖面的计算直径螺纹牙宽度和牙槽宽度相等处的圆柱直径d1d2d二、螺纹的主要参数直径d1d2dSPP/2P/2表示相邻两螺纹牙在中径线上同侧齿廓之间的轴向距离。d1d2dP二、螺纹的主要参数螺距P圆柱表面只有一根螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹。在同一圆柱表面上有两根螺旋线形成的螺纹称为双线螺纹。常用的连接螺纹要求有自锁性常用单线螺纹传动螺纹要求传动效率比较高，所以多用多线螺纹。线数越多越难加工，为了便于制造，一般线数小于等于4.单线螺纹双线螺纹为便于制造，一般n≤4二、螺纹的主要参数线数n二、螺纹的主要参数线数nd1d2d螺距P导程SS=nPSPP/2P/2表示相邻两螺纹牙在中径线上同侧齿廓之间的轴向距离.指螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离.二、螺纹的主要参数导程SPSPSPS=nP螺距Pb)双线左旋a)单线右旋c)三线右旋二、螺纹的主要参数导程S二、螺纹的主要参数导程SS=nP螺距PpnP

nPd2

升角

：在中径d2的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。d1d2d

二、螺纹的主要参数螺纹升角

升角

：在中径d2的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。d1d2d问题：设双线螺纹的d＝20mm，d1=17.294mm，

d2=18.376mm，p＝2.5mm，则螺纹升角

？二、螺纹的主要参数螺纹升角

d1d2dSPP/2P/2牙型角α：在螺纹的轴向剖面内，螺纹牙型相邻的两侧边的夹角牙侧角β

：牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。αα二、螺纹的主要参数三角形βα锯齿形30º3ºβαβ牙型三角形、梯形、锯齿形、矩形等。二、螺纹的主要参数牙型螺纹的旋向右旋螺纹（常用）左旋螺纹二、螺纹的主要参数旋向螺纹参数小结：三径：大径d(D)、小径d1(D1)、中径d2(D2)两距:

螺距p、导程s三角：升角

、牙型角α、牙侧角β二、螺纹的主要参数d1d1d2dSPP/2P/2βαβ在圆柱体表面上形成的螺纹称为外螺纹在圆柱形孔壁上形成的螺纹称为内螺纹三、螺纹的类型、特点和应用按内外表面分连接螺纹和传动螺纹三、螺纹的类型、特点和应用按螺旋作用分圆柱螺纹和圆锥螺纹三、螺纹的类型、特点和应用按母体形状分三角螺纹（即普通螺纹）的牙型为等边三角形，牙型角α=60°，β=30°。牙根强度高、自锁性好、工艺性能好，主要用于联接。同一公称直径按螺距P大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。30º三、螺纹的类型、特点和应用按螺纹的牙型分三角形螺纹(M)α三角螺纹（即普通螺纹）的牙型为等边三角形，牙型角α=60°，β=30°。牙根强度高、自锁性好、工艺性能好，主要用于联接。同一公称直径按螺距P大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。三、螺纹的类型、特点和应用按螺纹的牙型分三角形螺纹(M)α粗牙螺纹用于一般联接，应用广泛。

细牙螺纹升角小、螺距小、螺纹深度浅、自锁性最好、螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接、细小零件、薄壁管件的联接和微调装置，但细牙螺纹耐磨性较差，牙根强度较低，易滑扣。矩形螺纹的牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。牙型角α=0°，β＝0°。矩形螺纹当量摩擦因数小，传动效率高，用于传动。但牙根强度较低，难于精确加工，磨损后间隙难以修复，补偿、对中精度低。应用不如梯形螺纹多，矩形螺纹未标准化。三、螺纹的类型、特点和应用按螺纹的牙型分矩形螺纹梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角α=30°，β＝15°。梯形螺纹比三角形螺纹当量摩擦因数小，传动效率较高；比矩形螺纹牙根强度高，承载能力高，加工容易，对中性能好，可补偿磨损间隙，故综合传动性能好，是常用的传动螺纹。三、螺纹的类型、特点和应用按螺纹的牙型分梯形螺纹15º锯齿形螺纹牙型为不等腰梯形，牙型角α=33°，工作面的牙侧角β＝3°，非工作面的牙侧角β＝30°。锯齿形螺纹综合了矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点，但只能用于单向受力的传动，且反向自锁。三、螺纹的类型、特点和应用按螺纹的牙型分锯齿形螺纹30º3º管螺纹的牙型为等腰三角形，牙型角α=55°，β＝27.5°。紧密,无径向间隙公称直径近似为管子孔径，以in（英寸）为单位。由于牙顶呈圆弧状，内外螺纹旋合相互挤压变形后无径向间隙，多用于有紧密性要求的管件联接，以保证配合紧密。适于压力不大的水、煤、气、油等管路联接。锥管螺纹与管螺纹相似，但螺纹是绕制在1:16的圆锥面上，紧密性更好。适用于水、气、润滑和电气，以及高温、高压的管路联接。上述螺纹类型，除了矩形螺纹外，其余都已标准化。三、螺纹的类型、特点和应用按螺纹的牙型分管螺纹矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º三、螺纹的类型、特点和应用按螺纹的牙型分螺纹代号由特征代号和尺寸代号组成。粗牙普通螺纹用字母M与公称直径表示；细牙普通螺纹用字母M与公称直径×螺距表示。当螺纹为左旋时，在代号之后加“LH”字母。M40——表示公称直径为40mm的粗牙普通螺纹。M40×1.5——表示公称直径为40mm，螺距为1.5mm的细牙普通螺纹。M40×1.5LH——表示公称直径为40mm，螺距为1.5mm的左旋细牙普通螺纹。三、螺纹的类型、特点和应用螺纹的代号FQd2S=nPv12FRnnFFQFFN

Ff

①拧紧螺母——滑块沿斜面上行

F四、螺纹的受力分析、效率和自锁矩形螺纹S=nPv12FRFFaFN

Ff

r分析：λ+ρ-FR四、螺纹的受力分析、效率和自锁①拧紧螺母——滑块沿斜面上行

矩形螺纹S=nPv12FRnnFFQFN

Ff

r拧紧力矩：FFQ

F四、螺纹的受力分析、效率和自锁①拧紧螺母——滑块沿斜面上行

矩形螺纹螺母转一周，上升一个导程S。分析：输入功：

输出功：

拧紧螺母时的效率：

四、螺纹的受力分析、效率和自锁S=nPv12FRnnFFQFN

Ff

rFFQ

F①拧紧螺母——滑块沿斜面上行

矩形螺纹拧紧螺母时的效率：

螺纹升角增大，效率提高，但加工困难。

螺纹升角一般不大于25°。

结论：

四、螺纹的受力分析、效率和自锁①拧紧螺母——滑块沿斜面上行

矩形螺纹FQd2②松脱螺母——滑块沿斜面下行

πd2SFQ

F′FR

ρFf

FN

VF′FR

FQ

四、螺纹的受力分析、效率和自锁矩形螺纹松开力矩：自锁条件：

≤

ρ四、螺纹的受力分析、效率和自锁②松脱螺母——滑块沿斜面下行

矩形螺纹πd2SFQ

F′FR

ρFf

FN

VF′FR

FQ

摩擦力：当量摩擦系数：当量摩擦角：螺母

螺杆

FQ

FN

FQ

FN′

β螺母

螺杆

四、螺纹的受力分析、效率和自锁非矩形螺纹2FQFN'FN'

①拧紧螺母：

②螺纹松脱：

四、螺纹的受力分析、效率和自锁非矩形螺纹自锁条件：ρv>ρ非矩形螺纹比矩形更容易自锁。效率：四、螺纹的受力分析、效率和自锁非矩形螺纹2FQFN'FN'

2FQFNFN2FQFN'FN'

β越大，当量摩擦角越大，效率越低，自锁性越强。矩形螺纹主要用于传动。三角形螺纹主要用于连接；当量摩擦系数：四、螺纹的受力分析、效率和自锁非矩形螺纹d普通螺栓连接特点：孔与杆间有间隙、被连接件上无需切制螺纹、装拆方便。工作载荷只能使螺栓受拉伸。适用场合：经常装拆的一般场合。螺栓联接五、螺纹连接的基本类型d铰制孔螺栓连接特点：孔与杆间无间隙、被连接件上无需切制螺纹、装拆方便。螺栓杆受剪切和挤压。适用场合：承受横向载荷的场合。螺栓联接五、螺纹连接的基本类型eaal1l1dd螺纹余留长度l1螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;

螺栓轴线到边缘的距离：E=d+(3~6)mm螺栓联接五、螺纹连接的基本类型这种联接适用于被联接件之一太厚而不便于加工通孔并需经常拆装的场合。特点是被联接件之一制有与螺柱相配合的螺纹盲孔，另一被联接件则为通孔，拆卸时，只需拧下螺母而不必从螺纹孔中拧出螺柱即可。五、螺纹连接的基本类型双头螺柱联接这种联接的适用场合与双头螺柱联接相似，但多用于受力不大，被连接件之一较厚，不需经常拆装的场合。其特点是不用螺母，螺钉直接拧入被联接件的螺孔中。五、螺纹连接的基本类型螺钉联接这种联接适用于固定两零件的相对位置，并可传递不大的力和转矩。其特点是螺钉被旋入被联接件之一的螺纹孔中，末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相对位置。五、螺纹连接的基本类型紧定螺钉联接五、螺纹连接的基本类型紧定螺钉联接自攻螺钉

头部形状有圆头、平头、半沉头及沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。其他联接五、螺纹连接的基本类型其他联接其他联接地脚螺栓联接、吊环螺栓联接、T形槽螺栓联接五、螺纹连接的基本类型其他联接螺栓双头螺柱在机械制造中常见的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件螺栓LL0d

LdL0五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件dL0L1

LL1-----座端长度

L0-----螺母端长度规格尺寸：公称直径d、长度L五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件双头螺柱规格尺寸：公称直径d、长度L

五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件螺钉、紧定螺钉螺钉紧定螺钉五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件螺钉、紧定螺钉规格尺寸：公称直径d五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件螺母作用：增加支撑面积以减小挤压应力，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。规格尺寸：螺栓的公称直径d五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件垫圈螺母垫圈五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件螺纹紧固件按制造精度分为A、B、C三级：A级用于重要的、要求精度高的、受冲击或变载荷的连接；B级用于较大尺寸的紧固件；C级用于一般螺纹连接。五、螺纹连接的基本类型常用螺纹联接件目的：

①增强刚性、可靠性、紧密性和防松能力；②提高螺栓的疲劳强度；③提高连接的承载能力。预紧力F’：一般螺纹连接在装配时都必须拧紧，联接在工作前因预紧所受到的力，称为预紧力。这时螺纹连接受到预紧力的作用。六、螺纹连接的预紧和防松螺栓连接的预紧ddwTFad0dw拧紧力矩：T=T1+T2T1：克服螺纹副相对转动的摩擦阻力矩；T2：克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩。六、螺纹连接的预紧和防松螺栓连接的预紧控制拧紧力矩方法

1）拧紧程度——通常由经验控制2）重要联接——根据联接要求决定计算出T的值。在拧紧时用测力矩扳手或定力矩扳手控制T按T计算式六、螺纹连接的预紧和防松螺栓连接的预紧测力矩扳手

定力矩扳手

六、螺纹连接的预紧和防松螺栓连接的预紧控制拧紧力矩方法

测力矩扳手a)b)c)利用弹性件的变形量正比于拧紧力矩的原理，借助手柄上的指针指示刻度扳上拧紧力矩值,以控制F’。六、螺纹连接的预紧和防松螺栓连接的预紧控制拧紧力矩方法

测力矩扳手六、螺纹连接的预紧和防松螺栓连接的预紧控制拧紧力矩方法

定力矩扳手手柄尾部有预设扭矩数值的套筒，使用时转动套筒，调节标尺上的数值至所需扭矩值。当拧紧力矩超过规定值时，弹簧压缩，卡盘与圆柱销之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘不再回转，拧紧力矩的大小可用螺钉调整弹簧压力来加以控制。定力矩（预置式扭力）扳手具有声响装置，当紧固件的拧紧扭矩达到预设数值时，能自动发出讯号“卡嗒”的一声，同时伴有明显的手感振动，提示完成工作。六、螺纹连接的预紧和防松螺栓连接的预紧控制拧紧力矩方法

定力矩扳手联接用的螺纹联接件，一般采用三角形粗牙普通螺纹。正常使用下，螺纹联接本身具有自锁性，螺母和螺栓头部等支承面处的摩擦也有防松作用，因此在静载荷作用下，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，或当温度变化很大时，螺纹中的摩擦阻力可能瞬间消失或减小，这种现象多次重复出现就会使联接逐渐松脱，甚至会引起严重事故。因此，在生产实践使用螺纹联接时必须考虑防松措施。六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松※防松的目的：防止螺纹副间的相对运动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，从而起到防松作用。

该方式结构简单，适用于平稳、低速和重载的固定装置上的联接，但轴向尺寸较大。图10-22对顶螺母1.对顶螺母摩擦防松六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的弹簧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联接件的支承面也有防松作用。该方式结构简单，使用方便。但在冲击振动的工作条件下，其防松效果较差，一般用于不重要的联接。2.弹簧垫圈弹簧垫圈六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松摩擦防松开口销与六角开槽螺母潘存云教授研制潘存云教授研制六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松3.开口销与六角开槽螺母将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母槽内，并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧，靠开口销阻止螺栓与螺母相对转动以防松。该方式适用于较大冲击、振动的高速机械中。将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母槽内，并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧，靠开口销阻止螺栓与螺母相对转动以防松。该方式适用于较大冲击、振动的高速机械中。3.开口销与六角开槽螺母六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松尼龙圈锁紧螺母4.尼龙圈锁紧螺母螺母中嵌有尼龙圈，拧上后尼龙圈内孔被胀大，箍紧螺栓。六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松摩擦防松图10-25圆螺母与止动垫圈垫圈的内圆有一内舌，垫圈的外圆有若干的外舌，螺杆（轴）上开有槽，使用时，先将止动垫圈的内舌插入螺杆的槽内，当螺母拧紧后，再将止动垫圈的外舌之一折嵌入圆螺母的沟槽中，使螺母和螺杆之间没有相对运动。

该方式防松效果较好，多用于轴上滚动轴承的轴向固定。5.圆螺母与止动垫圈六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松圆螺母用带翅垫片

六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松5.圆螺母与止动垫圈螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈上的耳分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，即可将螺母锁住。该方式结构简单，使用方便，防松可靠。6.止动垫圈六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松用低碳钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来使其相互制约，使用时必须注意钢丝的穿入方向。该方式适用于螺钉组联接，其防松可靠，但装拆不方便。7.串联钢丝六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松串联钢丝六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松7.串联钢丝请思考：为什么第二种不正确？六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松机械防松7.串联钢丝在螺纹件旋合好后，用冲头在旋合缝处或在端面冲点防松。这种防松方法效果很好，但此时螺纹联接成了不可拆联接。8.冲点用冲头冲2~3点六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松永久止动防松用粘合剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘合剂能自行固化，防松效果良好，但不便拆卸。9.粘结剂六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松永久止动防松把螺纹幅转动变为非运动幅，从而排除相对运动的可能。焊接铆冲六、螺纹连接的预紧和防松螺纹联接的防松永久止动防松螺旋机构是将旋转运动变换为直线运动，并同时传递运动和动力，是机械设备和仪器仪表中广泛应用的一种传动机构。七、螺旋传动组成：螺杆、螺母和机架（一般把螺杆和螺母之一作机架）。功用：将旋转运动变换为直线运动，并同时传递运动和动力，是机械设备和仪器仪表中广泛应用的一种传动机构。自由度：螺杆与螺母组成低副，一个自由度。七、螺旋传动根据螺杆和螺母的相对运动关系，将常用螺旋传动的运动形式分为两种：螺杆转动、螺母移动，多用于机床的进给机构中；螺母固定、螺杆转动并移动，多用于螺旋起重器或螺旋压力机中。七、螺旋传动1.按用途和受力情况分:可分为传递运动、动力和用于调整等三种类型；传力螺旋：以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向力。这种螺旋传动一般为间歇性工作，工作速度不高，通常要求有较高的强度和自锁性，广泛应用于各种起重或加压装置中。七、螺旋传动传动螺旋：以传递动力为主，要求具有较高的传动精度，有时也承受较大的轴向力。一般需在较长时间内连续工作，且工作速度较高，如机床刀架进给机构中的螺旋等。七、螺旋传动1.按用途和受力情况分:可分为传递运动、动力和用于调整等三种类型；调整螺旋：用于调整并固定零件或部件之间的相对位置。调整螺旋不经常转动，一般在空载下进行调整，如机床、仪器或测试装置中微调机构的螺旋（如图所示量具的测量螺旋）。七、螺旋传动1.按用途和受力情况分:可分为传递运动、动力和用于调整等三种类型；2.按螺旋副的摩擦性质分:可分为滑动螺旋机构、滚动螺旋机构和静压螺旋机构三种类型。滑动螺旋：结构简单、便于制造、易于自锁，但其摩擦阻力大、传动效率低、磨损大、传动精度低。滑动螺旋机构，因螺旋副间存在较大的滑动摩擦，机构传动效率低（一般为0.3~0.4）。七、螺旋传动螺旋压力机螺杆位移的台式虎钳由一个螺杆和一个螺母组成。七、螺旋传动单螺旋机构滑动螺旋机构车床丝杠传动

七、螺旋传动单螺旋机构滑动螺旋机构螺杆上有两段螺距不同的螺纹，分别与螺母1、螺母2组成两个螺旋副，这样的螺旋机构称为双螺旋机构。螺母2兼作机架，螺杆转动时，一方面相对螺母2（机架）移动，同时又带动不能回转的螺母1相对螺杆移动。七、螺旋传动双螺旋机构滑动螺旋机构按双螺旋机构中两螺旋副中螺纹旋向的不同，双螺旋机构可分为差动螺旋机构和复式螺旋机构，常分别用于微调装置和机床上的夹紧装置中。七、螺旋传动双螺旋机构滑动螺旋机构双螺旋机构：螺杆分别与机架及活动螺母组成A、B两段螺旋副。A段螺旋副中机架为固定螺母；B段螺旋副中的螺母为活动螺母，它不能转动但能沿机架导向在槽内移动。七、螺旋传动双螺旋机构滑动螺旋机构两段螺旋副螺纹旋向相同时，螺杆转动，活动螺母的实际移动距离为:如两段螺旋副螺纹旋向相反时，活动螺母的实际移动距离为：七、螺旋传动双螺旋机构滑动螺旋机构

两段螺旋副螺纹旋向相同时，螺杆转动，活动螺母的实际移动距离为:差动螺旋机构

七、螺旋传动

双螺旋机构滑动螺旋机构千分尺的微调机构调整螺旋机构中，有时要求主动件转动较大角度时，从动件做微量移动，如分度机构和机床刀具的微调机构，此时可采用差动螺旋机构。七、螺旋传动差动螺旋机构双螺