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1、机构与机械传动,螺纹联接及螺旋传动,第十三章 螺纹联接,联接的分类和意义,静联接,动联接,可拆联接(螺纹联接、键联接）,不可拆联接（铆接、焊接、胶接）,联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和尺寸等）,被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）,被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。,静联接：,动联接：,螺纹联接和螺旋传动,一字螺钉,六角螺栓,十字螺钉,内六角螺栓,紧定螺钉,自攻螺钉,翼形螺钉,圆头螺钉,六角螺母,盖形螺母,开槽六角螺母,翼形螺母,螺纹连接,螺纹的形成,螺旋线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时
2、沿轴向作等速移动的轨迹。,螺纹一平面图形（三角形、梯形等）沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。,螺纹,在圆柱体外表面上的螺纹,外螺纹,螺 纹,在圆柱体内表面上的螺纹,内螺纹,外螺纹,内螺纹,螺纹的牙型,三角形螺纹主要用于联接，梯形、锯齿形和矩形螺纹主要用于传动。,有的螺纹有些只要标注牙型代号，就能分辨出螺纹种类，称为标准螺纹。（三角形、梯形、锯齿形）有些螺纹，必须画出牙型才能加工，例如矩形螺纹，称为非标准螺纹。,标准螺纹与非标准螺纹,螺 纹,螺纹的旋向,右旋(常用),左旋,螺纹的线数,沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；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
3、叫做多线螺纹。（一般用于传动）,单线螺纹,双线螺纹,螺纹的大径、小径和中径,大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径。D、d,小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径。 D1、d1,外螺纹,内螺纹,大径 D、d,小径D1、d1,中径D2、d2,螺纹的中径：,一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。,螺距和导程,螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P称为螺距。,同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离S称为导程。,单线螺纹：P=S,多线螺纹：P=S/n,=导程,螺纹升角y在中径d2的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的
4、平面间的夹角。,螺旋升角,牙型角在螺纹轴向剖面内，螺纹牙型相邻两侧边的夹角称为牙型角。 牙型斜角 牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。对于对称牙型，有：,牙型角和牙型斜角,车外螺纹,车内螺纹,螺纹的加工方法：,螺 尾,退刀槽,螺纹收尾,外螺纹制作：把工件车到一定的尺寸，用板牙绞出外螺纹；工程上大量制造的尺寸较小的外螺纹件用搓丝机制作。,内螺纹制作,首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻丝得到内螺纹。,即米制三角形螺纹。螺纹牙型为三角形，牙型角为60，螺纹大径为公称直径，单位为mm。同一公称直径下有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的称为细牙螺纹。,普通螺纹,常用螺纹的特点和应用,普通螺纹的当
5、量摩擦系数较大，自锁性能好，螺纹压根强度高，广泛应用于各种紧固连接。一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹螺距小，升角小，自锁性能好，但螺牙强度低、耐磨性差、易滑脱，常用于细小零件、薄壁零件或受冲击、震动和变载荷的连接，还可用于微调机构的调整。,牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。其公称直径（平均外径）近似为管子的孔径，以英寸为单位。如果要求连接具有密封性时，需添加密封物。,55非密封管螺纹,管螺纹（英制）,55非密封管螺纹,牙型角为55 ，牙顶呈圆弧形。螺纹分布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间隙。,55密封管螺纹（R）,管螺纹（
6、英制）,螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。传动效率高，精加工困难，牙根强度低，螺旋副磨损后的间隙难以补偿，使传动精度变低。常用于传力或传导螺旋。矩形螺纹不是标准螺纹，没有代号。标注时应注出大径、小径和螺距。已逐渐被梯形螺纹代替。,矩形螺纹,牙型为等腰梯型，牙型角为30。梯形螺纹的效率比矩形螺纹低，但牙根的强度较高，易于加工，对中性好，可调节间隙，当采用剖分式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间隙。广泛用于传力或传导螺旋,梯形螺纹,牙型为锯齿型，工作面的牙型边倾斜角为3，非工作面的牙型边倾斜角为30。比梯形螺纹牙根强度高。仅用于单向受力的传力螺旋。,锯齿形螺纹,螺纹连接的基本类型,基本类型（请掌
7、握各联接的特点及适用场合）,1螺栓联接,2双头螺柱联接（常拆场合）,3螺钉联接（不常拆场合）,4紧定螺钉联接,普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。,螺纹紧固件连接的基本形式有：,普通螺栓联接 （受拉螺栓联接）,铰制孔用螺栓联接 (受剪螺栓联接),双头螺柱联接,不能采用螺栓的场合,例如:连接件之一太厚不宜采用通孔,材料又比较软.,螺钉联接,多用于受力不大且不需要经常拆卸的场合,柱端紧定螺钉利用端部小圆柱插入机件上的小孔或环槽起定位、固定作用。,紧定螺钉分锥端、柱端、平端三种。,锥端紧定螺钉靠端部锥面顶入机件上的小锥坑起定位、固定作用。,平端紧定螺
8、钉靠其端平面与击机件的摩擦力起定位作用。,紧定螺钉连接,其他特殊结构的连接,（1）地脚螺栓连接,（2）吊环螺栓连接,（3）T型槽螺栓连接,标准螺纹连接件,标准螺纹连接件,六角螺栓和内六角螺栓,六角螺栓和内六角螺栓,双头螺柱,螺钉,六角螺母,圆螺母（和止动垫圈）,垫片（垫圈）,垫片（垫圈）,作业：P162 第1、4题,第二节 螺纹连接的预紧与防松,螺纹连接的预紧,预紧可夹紧被连接件，使连接接合面产生压紧力，这个力即为预紧力。,预紧的目的,防止联接松脱，增强可靠性,被联接件接合面具有足够的紧密性,使接合面产生摩擦力，以承受横向载荷,大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧（松螺栓除外），称之为预紧。,装配
9、时预紧的螺栓联接称为紧螺栓连接,如汽缸螺栓联接，有紧密性要求，防漏气。,适当选用较大的预紧力可以提高连接件的可靠性，紧密型。但过大的预紧力会导致结构尺寸增大，成本增加，也会在装配或偶然过载时拉断连接件。所以，,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%。,注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。,拧紧螺母时：T = T1 + T2 T拧紧力矩 T1螺纹摩擦阻力矩 T2螺母端 环形面与被联接件间的摩擦力矩,预紧力的控制可以通过控制拧紧力矩T来实现,F0预紧力 d螺纹公称直径 K拧紧力矩系数 螺纹升角 v当量摩擦角 fc摩擦系数,d0=2r1,D1=2r2,
10、r,dr,F0,D1为螺母外直径，d0为螺母内直径,对于常用的M10-M64钢制普通粗牙螺纹，拧紧力矩T与轴向拉力F0可取： T0.2 F0 d 对于一定公称直径的螺栓，当要求的预紧力已知时，可按照上式确定扳手的拧紧力矩。 控制预紧力的方法很多，如借助测力矩扳手或定力矩扳手通过拧紧力矩控制预紧力，但精确性较差，且不适合大型螺栓连接；通过控制拧紧圈数或螺母转角控制预紧力，精度略高于前者但仍不能高精度控制预紧力；通过测量预紧前后螺栓的伸长量或测量应变控制预紧力，适合精确控制预紧力的连接或大型螺栓连接。,预紧力F0的控制手段,（1）测力矩板手测出预紧力矩,（2）定力矩板手达到固定的拧紧力矩T时，弹簧
11、受压将自动打滑,电动定力矩板手,（3）测量预紧前后螺栓伸长量精度较高,（4）控制力臂的长度,重要的连接一般采用一定的方法控制预紧力，而不重要的一般连接是靠经验和感觉来控制预紧力的，致使螺栓实际承受的预紧力与设计值出入较大。因此对于不控制预紧力的螺栓连接，设计时应选取较大的安全系数。 也要注意，由于摩擦系数不稳定和加在扳手上的力有时难以准确控制，也可能使螺栓拧得过紧，甚至拧断。因此，对于重要的连接通常不宜用小于M12-M16的螺栓。,螺纹连接的防松,1、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
12、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。,2、防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。,（1）摩擦防松,A、对顶螺母,特点：结构简单，适用于平稳、低速和重载的固定装置的联接。,原理：两螺母对顶拧紧后，上下两螺母与螺栓螺纹接触面相反，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。,防松的方法很多，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四大类。,B、弹簧垫圈,原理： 螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的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。,特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击
13、载荷作用下，防松效果较差，一般用于不甚重要的联接。,（1）摩擦防松,C、自锁螺母,原理：螺母一端制成非圆形收口或开封后径向收口。当螺母拧紧后，收口涨开，利用收口的回弹力使旋合螺纹间压紧。,特点：结构简单，防松可靠，可多次装卸而不降低防松性能。,（1）摩擦防松,C、自锁螺母,（2）机械防松,A、开槽螺母与开口销,原理： 六角开槽螺母拧紧后，将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽内，并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧。,特点： 适用于有较大冲击、振动的高速机械中运动部件的联接。,原理： 螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，即可将螺母锁住。若两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双
14、联止动垫圈，使两个螺母相互制动。,B、止动垫圈,特点： 结构简单，使用方便，防松可靠。,B、止动垫圈,（2）机械防松,C、串联钢丝,原理： 用钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。但需注意钢丝的穿入方向。,特点： 适用于螺钉组联接，但是拆卸不方便。,（2）机械防松,（3）永久防松：端铆、冲点、点焊,冲点法防松,焊住防松,（4）化学防松粘合,在螺纹副间或支撑面涂胶,滑动螺旋传动简介,螺纹零件既可用于连接，也可用于传动，前者主要采用普通螺纹，后者多采用梯形、锯齿形和矩形螺纹，以梯形螺纹应用居多。 螺纹零件用于传动时，称为螺旋传动。 螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传
15、动要求的。,滑动螺旋传动的类型,根据螺杆和螺母的相对运动关系分类：,螺杆转动螺母移动,螺母转动并移动,螺杆转动并移动,螺母转动螺杆移动,滑动螺旋传动的类型,按滑动螺旋传动的用途分类：,（1）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工作，工作速度不高，且要求具有自锁性。广泛应用于各种起重或加压装置中。如螺旋千斤顶。,按滑动螺旋传动的用途分类：,（2）传动螺旋 以传递运动为主，要求具有较高的传动精度，有时也承受较大的轴向力。一般需要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。,按滑动螺旋传动的用途分类：,（3）调整螺旋 用以调整并固定零件或不见之间的相对位置。调整螺旋不经常转动，一般在空载下进行调整，如机床。仪器及测试装置中微调机构的螺旋。 如，台钳,滑动螺旋传动的特点,螺旋传动一般用来将回转运动转变为直线运动，也可将直线运动转变为回转运动，并传递力和运动。也可用于零部件之间的相互位置的调整，有时几种作用兼而有之，应用广泛，其特点如下: （1）传动比大。螺母旋转一周，螺杆只移动一个导程，而导程可以很小。 （2）增力作用。在主动件上施加较小的力矩，从动件可获得较大的轴向力。,
