机械设计基础-第五章螺纹联接和螺旋传动new.ppt

制作/讲解：陈燕 ninaych@,机械设计基础 之 第五章 螺纹联接和螺旋传动,机器,如何联接在一起？,联接,1.螺纹的主要参数和常用类型 2.螺旋副的受力分析、效率和自锁 3.螺纹联接和螺纹联接件 4.螺栓联接的强度计算 5.设计螺纹联接时应注意的问题,本章主要内容：,螺纹联接,利用螺纹零件把被联接件固联的一种可拆联接结构简单，装拆方便，联接可靠度高，适用范围广，并且联接零件大都已标准化，选用方便螺旋传动,利用具有内外螺纹的两构件直接接触并保持相对运动，从而进行传递运动和动力的一种传动方式工作平稳、连续、承载能力大和自锁性好，故多用于起重设备和精度要求高的传动及将回转运动变成直线运动的传动中螺旋传动中的两构件组成一种空间副，成为螺旋副利用螺纹线的特性！,一、概述,联接的分类：,按是否可拆分为,可拆联接：不可拆联接：过盈配合联接：,,允许多次装拆，不会破坏或损伤联接中的任何一个零件，如键联接、螺纹联接和销联接等若不破坏或损伤联接中的零件就不能将联接拆开，如焊接、铆接、粘接等界于可拆和不可拆联接之间的一种联接§5-1 螺纹的主要参数和常用类型,1.螺纹的形成:螺旋线→螺纹,一.螺纹,二、螺纹的种类,1、按螺纹轴向剖面分,三角形螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 管螺纹,{,2、按螺旋线旋向分,{,左旋螺纹 右旋螺纹,常用,,3、按螺纹的头数分,{,单头螺纹 多头螺纹,双头、三头、四头……,单头螺纹——旋紧后不易松动，自锁性较好。

多头螺纹——旋进快，效率高，但易松动4、按螺纹在圆柱体面的分布,{,圆柱螺纹 圆锥螺纹,5、按母体形状分,{,外螺纹 内螺纹,,3 螺纹的主要参数,大经d,小径d1,中经d2,螺距P,导程S,升角l,牙型角a、牙型斜角b,四、常用螺纹的类型、特点和应用,螺纹是螺纹联接和螺旋传动的关键部分，强度和工艺性是对所有螺纹的共同要求联接螺纹—自锁，紧密性； 传动螺纹—效率； 调整或传递运动的螺纹—精度螺纹的牙型和参数,1、普通螺纹,特点：应用广泛，主要用于联接牙型角=2=60，牙根较厚，牙根强度较高，当量摩擦系数较大同一公称直径，按螺距P大小分为细牙和粗牙一般情况下用粗牙，细牙用于薄壁零件或受动载荷的联接，还用于液压系统内的一些联接以及微调机构的调整 普通螺纹的标注,例题： M20：粗牙普通螺纹，公称直径20毫米 M24×1.5：细牙普通螺纹，公称直径24毫米，螺距1.5毫米,2、圆柱管螺纹,特点：用于有气密性要求的管联接牙型角=55，牙顶呈圆弧形旋合螺纹间无径向间隙，紧密性好管螺纹的公称直径近似为管子的孔径，以英寸为单位3、圆锥管螺纹,特点：用于高温高压下管子的联接螺纹均布在锥度为1:16的管锥表面，紧密性好。

当与内圆柱管螺纹联接时，在1MPa下已足够紧密=55或60 ,管螺纹可分为螺纹密封的管螺纹和非螺纹密封的管螺纹螺纹密封的管螺纹通过螺纹牙的变形保证联接的紧密性，有圆柱内、外螺纹和圆锥内、外螺纹等形式，密封性能好，适用于高温、高压条件，并可迅速旋紧和旋松非螺纹密封的管螺纹，其内、外圆柱面上，螺纹副本身不具有密封性；可压紧被联接件螺纹副外的密封面或在密封面间添加密封物（亚麻、生胶带等）4、矩形螺纹,特点：螺纹牙的剖面通常为正方形，牙厚为螺距的一半，尚未标准化 =0，当量摩擦系数最小，所以效率高，用于传动牙根强度弱，难以精确加工，磨损后松动，间隙难以补偿，对中精度低目前应用较少5、梯形螺纹,特点： =2=30比矩形螺纹效率略低，但工艺性好，牙根强度高，螺旋副对中性好，若用剖分螺母，还可调整间隙，用于双向受力的传动或螺旋，可避免矩形螺纹的缺点现广泛应用于传动，如车床丝杠6、锯齿形螺纹,特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点,能承受较大的载荷,但只能用于单向传动,我国国家标准中，把牙型角=60的三角形米制螺纹成为普通螺纹，以大径d为公称直径。

§5-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁,一、 矩形螺纹（β ＝0 ）,,,,,λ,,λ,λ≤ρ自锁,,,,,,,,,,,二、非矩形螺纹 （≠0）,二、非矩形螺纹,螺旋副自锁的条件:λ≤ρv,三、螺旋副的效率,课堂练习：,1.试计算粗牙普通螺纹M10和M30的螺纹升角，并说明在静载荷作用下能否自锁？（摩擦系数0.1～0.15）2.两个牙型和中径相同的螺旋副，一个导程比另一个大，而轴向载荷以及其它条件均相同，试问旋转哪一个螺旋副的螺母所需要的力矩较大？为什么？3.思考题：为什么单线螺纹多用于联接，多线螺纹多用于传动？,§5-3 螺纹联接和螺纹联接件,一、螺纹联接的基本类型二、螺纹联接件的主要类型三、 螺纹联接件的性能等级和材料,§5-3 螺纹联接和螺纹联接件,一、螺纹联接的基本类型（4种）,螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接 紧定螺钉联接,普通螺栓联接： 螺栓杆与通孔间留有间隙，故通孔加工精度低铰制孔用螺栓联接： 螺栓杆与通孔采用过渡配合，能固定相对位置、承受横向载荷，孔的加工精度高e,L,a,,适用于被联接件都不太厚、承受垂直于螺栓轴线的横向载荷,双头螺柱联接：被联接件之一较厚或结构需要采用盲孔的联接，允许多次装拆。

L1,,,,L2,螺钉联接：被联接件之一较厚不便穿通孔，不宜经常装拆紧定螺钉联接多用于固定轴和轴上零件的相对位置，可传递不大的力或扭矩二、 螺纹联接件的主要类型,1.螺栓,2.双头螺柱,3.螺钉、紧定螺钉,4.螺母,5.垫圈：平垫圈、斜垫圈,,二、 螺纹联接件的性能等级和材料,1.性能等级见表（5-4）,2.螺纹联结件的材料低碳钢、中碳钢合金钢,其它对螺纹有特殊要求（如防腐、耐高温）时，应选择有特殊性能的材料一般螺纹联接件常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35、45等,受冲击、振动和变载荷作用的螺栓可用合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi、15CrVB等,§5-4 螺栓联接的强度计算,一、 概述1.螺栓的主要失效形式螺栓杆的拉断螺纹的压溃和剪断滑扣,以失效形式为依据和出发点拟定零件的设计方法2.设计计算准则与思路,失效→相应的强度准则→确定螺纹小径→按照标准选定螺纹其它尺寸,二、单个螺栓联接分类（受力和失效）,1、松螺栓联接2、紧螺栓联接（受横向工作载荷） 普通螺栓联接 铰制孔螺栓联接3、紧螺栓联接（受轴向工作载荷）,,,,,,,FQ,FQ,,,d,,,,d1,1.松螺栓联接,主要失效形式：拉断,粗牙普通螺纹,2.紧螺栓联接：受力分析,主要失效形式：拉断或扭断,2.紧螺栓联接（普通） 受横向载荷,主要失效形式： 拉断或扭断,,2.紧螺栓联接（铰制孔） 受横向载荷,,,主要失效形式：剪断、压溃,3、紧螺栓联接（受轴向工作载荷）,,F总=FQ+FQ0 吗？,尚未拧紧,螺母 拧紧,承受工作载荷FQ,,F总=FQ+FR,,三、预紧力与拧紧力矩,1.许用应力见表5-5，5-6 2.螺栓的选择计算 根据装配情况确定螺栓的受力情况 确定螺栓的分布和数量 确定受力最大的单个螺栓的载荷 按强度条件确定危险剖面的尺寸,四、许用应力,↓,查表确定螺栓的尺寸,下图为机构的拉杆端部采用组牙普通螺纹联接，已知拉杆受最大载荷F=15KN，载荷很少变化，性能等级为4.6，试确定拉杆螺栓的直径。

解：松联接,例题2：一凸缘联轴器，用8个螺栓联接.螺栓的中心圆直径D=195mm，联轴器传递的转矩T=1.1KN.m，已知接合面间的摩擦系数f为0.2，可靠性系数c=1.2，试确定螺栓的直径 解：,§5-5 设计螺纹联接时应注意的问题,一、防松1、摩擦防松2、机械防松3、粘和防松 二、工艺装配,2、螺纹联接的防松,1）摩擦力防松,（1）双螺母,在静载荷温度不变的情况下，螺纹联接能满足自锁的条件（螺纹升角1.5°-3.5°，小于当量摩擦角8°)，但在冲击、振动、变载或温度变化很大时，螺纹副间的摩擦阻力会出现瞬时消失或减小的现象，这种现象多次出现，联接就会松开2）弹簧垫圈,（3）锁紧螺母,2）机械方法防松,（1）止动垫圈,（2）槽形螺母与开口销,（3）串联钢丝,3）变成不可拆卸,二、工艺装配,,工程应用,工程应用,效率较低，特别是具有自锁性的螺旋机构效率低于50％能获得很大的减速比和力的增益；选择合适的螺 旋机构导程角，可获得机构的自锁性螺旋机构,1．螺旋机构的组成及特点,（1）螺旋机构的组成,通常它是将旋转运动转换为直线运动但当导程角大于当量摩擦角时，它还可以将直线运动转换为旋转运动螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成。

2）螺旋机构的特点,主要优点：,主要缺点：,因此，螺旋机构常用于起重机、压力机以及功率不大的进给 系统和微调装置中2．螺旋机构的运动分析,当螺杆转过φ 时，螺母沿其轴向移动的距离为,s ＝ lφ /(2π),其中l为螺旋的导程， mm；,（1）微动螺旋机构,,设螺旋机构中A、B段的螺旋导 程分别为lA、lB , 且两端螺旋的旋向 相同（即同为左旋或右旋），,则当 螺杆1转过φ时，螺母2的位移s 为,s＝(lA－lB)φ /(2π）,因lA、lB 相差很小时，位移s可能很小，故这种螺旋机构称 为微动螺旋机构动 画,此种机构常用于测微计、分度机构及调节机构中 如用于调节 镗刀进刀量的螺旋机构2）复式螺旋机构,如果螺旋机构的两段螺旋导 程分别为lA、lB，且两端螺旋的旋 向相反这种螺旋机构称为复式 螺旋机构此种螺旋机构常用于车辆的连接动 画,1. 螺纹的主要参数和常用类型 2. 螺旋副的受力分析、效率和自锁 3. 螺纹联接和螺纹联接件 4. 螺栓联接的强度计算 5. 设计螺纹联接时应注意的问题,本章小结,,,Thank you!,。