《哈工大机械设计课程(授课老师：赵小力)第2讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈工大机械设计课程(授课老师：赵小力)第2讲（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、连接,螺纹连接,键连接、花键连接、销连接,弹性环连接等,连接,可拆连接,过盈连接,通常所说的机械连接都是将被连接零件间的相互固定并且不 能作相对运动，按照拆开时需要破坏连接件或被连接件分为：,机械装置是由机械零部件组成，它们之间怎么实现连接？,第二讲 第五章 螺纹连接和螺纹传动 （章节：第五章第1-4节，页数：50-59）,5.1 螺纹,5.1 螺纹,螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。,螺纹按工作性质分为连接用螺纹和传动用螺纹 螺纹连接：利用螺纹零件构成的连接；比如一般的螺钉、螺栓连接； 螺旋传动：利用具有螺纹的零件来实现回转运动与直线运动之间的转 换，同时也传递力和转矩。比如一维
2、、二维、三维平移台。,5.1 螺纹的主要参数,d-螺纹大径 公称直径 d1-螺纹小径 校核直径 d2-螺纹中径 基准直径 p-螺距（中径线）相邻两牙 n-线数 螺旋线数 S-导程 （中径线） 同一螺旋线 -螺纹升角（中径圆柱） 牙型角 -牙侧角 旋向,以普通圆柱外螺纹为例：,右旋,左旋,单线,双线,三线,头数与旋向,左端高,右端高,5.1 螺纹,5.1.2 螺纹副的受力关系、效率和自锁,圆周力：,效率：,1.拧紧时,圆周力：,2.松开时,效率,3.自锁条件：,5.1 螺纹,5.1.2 螺纹副的受力关系、效率和自锁,-当量摩擦因数， ；,f -摩擦因数；, -当量摩擦角， ；,F -预紧力, N
3、；, -螺纹升角，度；, -牙侧角，度。,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,按母体形状分：,圆柱螺纹 圆锥螺纹,普通螺钉,木螺丝（俗称）,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,螺纹是螺纹连接和螺旋传动的关键部分，须具备下列性能：,足够的强度（牙根和杆的断面）和良好的工艺性；,连接螺纹,管螺纹,调整螺纹及传递运动的螺纹,起重螺纹,自锁,紧密性,精度,较高的工作行程效率 & 自锁性,上述要求取决于合理选择螺纹的牙型与参数,传动螺纹,高效率+精度,1 、普通螺纹(代号：M GB 192-81),5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,结构特点：螺纹的牙型角=2=60,
4、适用场合：连接螺纹,优点：当量摩擦系数大，自锁性能好,细牙螺纹与粗牙螺纹的比较,粗牙：常用,细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣,适用场合：冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置,细牙的优点：螺杆强度较高，自锁性能更好,5.1 螺纹,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,2 、矩形螺纹,缺点：螺母与螺杆的同心度差，牙根强度弱，磨损不好补偿,适用场合：传动，但没有标准化。经常被梯形螺纹所替代,优点：牙形为正方形， =0，效率高,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,3 、梯形螺纹(代号：T r GB 192-81),结构特点： =2=30,缺点：与矩形螺纹相比
5、，效率要低些,适用场合：螺旋传动,优点：牙根强度高，易于对中，易于制造（车、铣、磨削均 可），剖分螺母可用径向位移消除磨损间隙,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,4、 锯齿形螺纹(代号：S JB 923-66),结构特点：工作边=3，非工作边=30,缺点：只能单向传动，实际中如何应用？,适用场合：起重螺旋、螺旋压力机、大型螺栓连接（如水压机立柱）等单向受力的传动和连接机构中。,优点：传动效率高，便于加工（车、铣削），牙根处有相当大的圆角，牙根强度高，大径无间隙，易于对中，承受较大载荷,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,5 、圆柱管螺纹,结构特点：用于管件连接的三角螺
6、纹，=55,适用场合：压强在1.6MPa以下的管路连接,优点：螺纹面间没有间隙，密封性好（在密封面间加填料）,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,6、 圆锥管螺纹,结构特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上，=55或60 ,适用场合：高温高压系统的管路连接,优点：螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,基 本 类 型,螺栓连接,螺钉连接,双头螺柱连接,紧定螺钉连接,普通螺栓连接,铰制孔用螺栓连接,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,1、 螺栓连接,普通螺栓连接,
7、结构特点：用螺栓穿过被连接件的光孔后拧紧螺母实现连接,适用场合：连接两个都不太厚的零件,优点：被连接件的孔不需要加工螺纹，且不受被连接件材料限制，结构简单，装拆方便，损坏后容易更换，应用广泛。,受拉螺栓连接,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,1、 螺栓连接,铰制孔螺栓联接,优点：承受横向载荷，兼顾两被连接件的精确定位作用,缺点：由于采用基孔制过渡配合，故孔需精制（铰孔）,受剪螺栓连接,表达螺纹两条线 摸得到的画粗线 摸不到的画细线,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,2、 螺钉连接,螺钉连接,拧入深度： 铜或青铜
8、：H=d 铸 铁：H=1.251.5d 铝 合 金： H=1. 52.5d,当被连接件受结构限制，不能在其上穿通孔、或希望结构紧凑、或希望有光整的外露表面或无法装拆螺母时，可采用螺钉连接,适用场合：不宜用于经常装拆的场合，以免磨损被连接件的螺孔,拧入深度,钻孔深度,螺纹长度,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,3、 双头螺柱连接,双头螺柱联接,适用场合：需螺钉连接又需要经常拆卸或用螺钉无法安装的场合,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,4、 紧定螺钉连接,紧定螺钉连接,利用紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，其末端顶紧另
9、一零件的表面或顶入相应的凹坑中。,用于固定两个零件的相对位置，有时可传递较小的力或力矩,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,其他螺纹情况,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,从螺纹连接的基本类型可知，螺纹连接零件主要有： 螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉、螺母、垫圈及防 松零件大多已标准化，建立国家标准。,螺纹连接零件的制造精度分为A、B、C三级， 其中A级精度最高，用于要求装配精度高及受振动、变载荷等 重要连接； C级用于一般连接，最为常用。,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,1、
10、 螺栓,一般受拉螺栓,细杆螺栓，受冲击、载荷或变载荷处,铰制孔用螺栓,机械防松螺栓,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,2、 螺钉,头部形状多种多样，以适应不同的装配空间、拧紧程度、连接外观等方面的需要。,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,3、 双头螺柱,区分旋入端和螺母端,两端的螺纹旋向？ 相同or相反？,怎么拧紧旋入端？,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,4、 紧定螺钉,圆柱端顶入被顶零件的坑中，可传递一定的力或力矩。,锥端用于被顶表面硬度较低或不常调整的场合,平端用于被顶表面硬
11、度较高或常需调整相对位置的连接,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,5、 螺母,六角螺母应用最普遍，其厚度有标准的和薄的两种。,防松,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,6、 垫圈,用以保护被连接件的支承表面,防松,7、 防松零件,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.3 常用材料和力学性能等级,选择材料,普通连接： 低碳钢，中碳钢，如:Q215、Q235和10、15、35、45号钢 变载荷或有冲击、振动的重要连接： 合金钢，如: 15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi 防腐蚀或导电：
12、铜或其他有色金属 螺母材料一般较相配合的螺栓的硬度低2040HBS，以减少螺栓磨损？,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,表 3.2 螺栓、螺钉、螺柱和螺母的力学性能等级,5.3 螺纹连接的预紧,多数螺纹连接必须在装配时将螺母拧紧，称为预紧，其中螺栓所受到的轴向力，称为预紧力。,5.3 螺纹连接的预紧,预紧的目的： 预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F的作用，增强连接的可靠性和紧密性，防止连接受载后被连接件间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。,控制预紧力的原则： 拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s 的80%。预紧力过大，会使连接超载。预紧力不足，可能导致连接
13、失效，重要的螺栓要控制预紧力。,5.3 螺纹连接的预紧,拧紧螺母时，拧紧力矩需要克服两个力： 1、螺纹副的摩擦力矩 T1 2、螺母与支承面间的摩擦力矩 T2 故拧紧力矩T： T= T1 + T2,5.3 螺纹连接的预紧,螺纹副的摩擦力矩 T1,螺母与支承面间的摩擦力矩 T2,拧紧力矩T,钢制M10-M68普通螺栓,5.3 螺纹连接的预紧,控制拧紧力矩的方法：,测力矩扳手,5.3 螺纹连接的预紧,控制拧紧力矩的方法：,定力矩扳手,5.4 螺纹连接的防松,连接螺纹须满足自锁条件，即螺纹升角小于螺纹副的当量摩擦角。当螺纹连接仅作用静载荷时，不会出现松脱。,当螺纹连接承受冲击、振动或变载荷下或温度变化
14、大的情况下，螺纹副中的正压力就会发生变化，在某一瞬间可能消失，导致摩擦力为零，这样螺纹连接就会出现相对滑动，如此反复多次就使螺纹逐渐松脱，甚至脱落。,轮胎脱落,5.4 螺纹连接的防松,防松防止螺纹副间的相对转动,防 松,双螺母,弹簧垫圈,锁紧螺母,开口销与六角开槽螺母,止动垫圈,串联钢丝,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防松,摩擦防松，使螺纹副中始终存在不随连接所受外载荷变化的 正压力，从而保证螺纹副间总存在足以阻止相对运动的摩擦力。,双螺母,优点：结构简单，使用方便,缺点：结构尺寸大，可靠性不高,适用场合：平稳、低速和重载的固定装置上的连接,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防
15、松,弹簧垫圈,拧紧螺母时，弹簧垫圈被压平，其弹力使螺纹副间保持一定的 压力，从而保证了摩擦力的存在，较为常用。,垫圈切口尖端逆着旋松的方向，在一定程度上阻止了螺母反转。,适用场合：一般用于不太重要的连接,缺点：使载荷向一侧偏移，在冲击振动的情况下不太可靠,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防松,锁紧螺母,拧紧螺母时利用嵌在螺母内 的尼龙圈挤入旋合螺纹中， 增大螺纹副间的摩擦力；,椭圆口自锁螺母的一端制成椭圆收口， 当拧紧螺母后收口胀开使螺纹副横向 压紧。可多次拆卸而不降低防松性能， 适用于较重要的连接。,横向切口螺母上的 螺钉被拧紧时，切 口上下两部分变形 靠拢，压紧在螺栓 的螺纹面上而
16、防止 松动,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防松,横向切口螺母,自锁螺母,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,开口销与六角开槽螺母,采用专门的防松止动元件约束螺纹副而阻止其相对运动,适用场合：可用于冲击、载荷变化较大的连接,缺点：由于槽数少，栓杆销孔不易与螺母最佳锁紧位置的 槽口吻合，故装配困难,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,止动垫圈,圆螺母止动垫圈,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,止动垫圈,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,串联钢丝,串联钢丝仅适用于螺钉组,使用时应注意钢丝穿入孔中的方向,5.4 螺纹连接的防松,5.4.3 永久性防松,在螺母拧紧后，利用冲头在螺栓尾部 与螺母旋合的末端打冲，当d8mm 时冲3点，当d 8mm时冲2点,用粘合剂
