《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課件-第六章 螺紋連接和螺旋傳動

第六章螺紋連接和螺旋傳動第六章螺紋連接和螺旋傳動【本章導(dǎo)讀】為了便于機(jī)器的制造、安裝、運輸及維修，機(jī)器各零、部件間廣泛采用著各種連接。連接按拆卸性質(zhì)可分為可拆連接和不可拆連接。其中，可拆連接是不損壞連接中的任一零件，即可將被連接件拆開的連接，如螺紋連接、鍵連接及銷釘連接等。不可拆連接是必須破壞或損傷連接件或被連接件才能拆開的連接，如焊接、鉚接及粘接等。本章將討論螺紋連接和螺旋傳動。它們都是利用具有螺紋的零、部件進(jìn)行工作的，前者是作為緊固連接件用，后者是作為傳動件用。6.1螺紋的形成、主要參數(shù)與分類6.1.1螺紋的形成如圖6-l所示，將一直角三角形abc繞在直徑為d2的圓柱體表面上，使三角形底邊ab與圓柱體的底邊重合，則三角形的斜邊am1c1在圓柱體表面形成一條螺旋線

。第六章螺紋連接和螺旋傳動

圖6-1螺紋的形成

如圖6-2所示，根據(jù)螺紋軸向剖面的形狀，常用的螺紋牙型有三角形、矩形、梯形和鋸齒形等。三角形螺紋多用于連接，其他多用于傳動。圖6-2螺紋牙型第六章螺紋連接和螺旋傳動根據(jù)螺旋線繞行的方向，螺紋可分為右旋螺紋和左旋螺紋，如圖6-3所示。機(jī)械中一般常用右旋螺紋，有特殊需要時才采用左旋螺紋。按螺紋的線數(shù)（頭數(shù)），可分為單線螺紋（參見圖6-4（a））、雙線螺紋（參見圖6-4（b））和多線螺紋。雙線螺紋有兩條螺旋線，線頭相隔180o。圖6-3螺紋的旋向

圖6-4單線螺紋和雙線螺紋第六章螺紋連接和螺旋傳動6.1.2螺紋的主要參數(shù)現(xiàn)以圓柱螺紋為例說明螺紋的主要參數(shù)，如圖6-5所示。圖6-5圓柱螺紋的主要參數(shù)第六章螺紋連接和螺旋傳動第六章螺紋連接和螺旋傳動6.1.3幾種常用螺紋的特點和應(yīng)用螺紋是螺紋連接和螺旋傳動的關(guān)鍵部分，現(xiàn)將機(jī)械中幾種常用螺紋（參見圖6-2）的特性和應(yīng)用分述如下：1．三角形螺紋

2．管螺紋3．矩形螺紋4．梯形螺紋5．鋸齒形螺紋第六章螺紋連接和螺旋傳動6.2螺紋連接的基本類型及螺紋連接件6.2.1螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接等。1．螺栓連接螺栓連接是將螺栓穿過被連接件上的光孔并用螺母擰緊使被連接件固連成一體的一種連接形式。螺栓連接有普通螺栓連接和鉸制孔螺栓連接兩種，如圖6-8所示。

2．雙頭螺柱連接圖6-9所示為雙頭螺柱連接。第六章螺紋連接和螺旋傳動圖6-8螺栓連接第六章螺紋連接和螺旋傳動圖6-9雙頭螺柱連接第六章螺紋連接和螺旋傳動3．螺釘連接螺釘連接不使用螺母，而是將螺釘穿過一被連接件的通孔，直接擰入另一被連接件的螺紋孔內(nèi)而實現(xiàn)連接，如圖6-10所示。使用螺釘連接的結(jié)構(gòu)比螺栓連接簡單，但若經(jīng)常裝拆則易損壞螺紋。因此，螺釘連接適用于被連接件之一較厚，且不必經(jīng)常拆裝的場合。4．緊定螺釘連接緊定螺釘連接是利用緊定螺釘擰入一被連接件上的螺紋孔，并以螺釘末端直接頂住另一被連接件的表面或相應(yīng)的孔穴，以固定兩被連接件的相對位置，如圖6-11所示。緊定螺釘連接主要用于傳遞不大的力和轉(zhuǎn)矩。第六章螺紋連接和螺旋傳動圖6-10螺釘連接

圖6-11緊定螺釘連接第六章螺紋連接和螺旋傳動6.2.2標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋連接件的類型很多，大多已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計時可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。下面簡單介紹機(jī)械制造中常用的螺紋連接件。1．螺栓

2．雙頭螺柱3．螺釘4．緊定螺釘5．螺母6．墊圈第六章螺紋連接和螺旋傳動6.3螺紋連接的預(yù)緊和防松除個別情況外，螺紋連接在裝配時都必須擰緊，這時螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因為預(yù)緊力的大小對螺紋的可靠性、強(qiáng)度和密封性均有很大的影響。6.3.1螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊的目的是增強(qiáng)連接的可靠性、緊密性和防松能力。連接件在承受工作載荷之前就預(yù)加上的作用力稱為預(yù)緊力。第六章螺紋連接和螺旋傳動6.3.2螺紋連接的防松防松的根本問題就是防止螺母與螺栓桿的相對轉(zhuǎn)動。防松的方法很多，按其工作原理可分為摩擦防松、機(jī)械防松和永久防松三大類。

1．摩擦防松（1）彈簧墊圈如圖6-19所示，彈簧墊圈是一個具有斜切口而兩端上下錯開的環(huán)形墊圈，經(jīng)熱處理后具有彈性。（2）對頂螺母如圖6-20所示，當(dāng)兩螺母對頂擰緊后，旋合段內(nèi)螺栓受拉而螺母受壓，這一壓力幾乎不受外力的影響，從而使螺旋副保持一定的摩擦力，以防止螺紋連接松脫。（3）自鎖螺母如圖6-21所示，螺母一端制成非圓形收口，當(dāng)螺母擰緊后，非圓形收口箍緊螺栓，使旋合螺紋間橫向壓緊。第六章螺紋連接和螺旋傳動圖6-19彈簧墊圈

圖6-20對頂螺母

圖6-21錐圓口自鎖螺母2．機(jī)械防松機(jī)械防松是利用附加機(jī)械裝置，約束螺母與螺栓之間的相對轉(zhuǎn)動，因而防松可靠，應(yīng)用很廣。圖6-22為開口銷與槽形螺母，開口銷穿過螺母上的槽和螺栓的孔后，將尾端掰開以防松。圖6-23為用止動墊片防松，將墊片的邊緣翻起，分別緊貼在螺母與被連接零件的側(cè)面（或是插入被連接零件的槽中）以實現(xiàn)防松。

圖6-22開口銷與槽形螺母

圖6-23止動墊片第六章螺紋連接和螺旋傳動3．永久防松螺母擰緊后，利用沖頭在螺栓末端與螺母的旋合縫處打沖點，或把螺栓末端伸出部分鉚死，或用點焊，金屬膠結(jié)等方法，將螺旋副變?yōu)椴豢刹疬B接，如圖6-25所示。此方法防松可靠，適用于不需拆卸的特殊連接。

圖6-25沖點第六章螺紋連接和螺旋傳動第六章螺紋連接和螺旋傳動6.4螺紋連接的強(qiáng)度計算螺栓連接是機(jī)器中應(yīng)用最廣泛的一種連接。6.4.1松螺紋連接6.4.2受橫向外載荷的緊螺栓連接1．采用普通螺栓2．采用鉸制孔用螺栓承受橫向載荷時，不僅可采用普通螺栓連接，也可采用鉸制孔用螺栓連接。6.4.3受軸向外載荷的緊螺栓連接機(jī)器中，螺栓所受外載荷與螺栓軸線平行的情況很多，汽缸蓋螺栓連接的受力分析圖如圖6-30所示。圖6-30螺栓與被連接件的受力與變形第六章螺紋連接和螺旋傳動第六章螺紋連接和螺旋傳動6.5螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力6.5.1螺紋連接件的常用材料適合制造螺紋連接件的材料品種較多。普通墊圈的材料推薦采用Q235、15、35；彈簧墊圈用65Mn鋼制造，并經(jīng)熱處理和表面處理。適合制造螺栓的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、一定的塑性和韌性，而且便于加工。制造一般螺栓常用的材料為Q215、Q235、10、35和45等鋼。對于承受沖擊、振動或變載荷的螺紋連接件，可采用低合金鋼、合金鋼，如15Cr、40Cr、30CrMnsi等材料制造。

6.5.2螺栓連接的許用應(yīng)力和安全系數(shù)第六章螺紋連接和螺旋傳動6.6提高螺紋連接強(qiáng)度的措施螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度。影響螺栓強(qiáng)度的因素較多，主要有應(yīng)力幅、螺紋牙的受力分配、應(yīng)力集中、附加應(yīng)力、材料的機(jī)械性能和制造工藝等。下面僅分析這些因素對螺栓強(qiáng)度的影響以及提高強(qiáng)度的相應(yīng)措施。6.6.1降低應(yīng)力幅6.6.2改善載荷的不均勻分布6.6.3減小應(yīng)力集中螺紋的牙根、收尾、螺栓頭部與螺栓桿的交接處都有應(yīng)力集中。6.6.4避免附加彎曲應(yīng)力偏心載荷會在螺栓中引起附加彎曲應(yīng)力。第六章螺紋連接和螺旋傳動6.7螺旋傳動螺旋傳動由螺桿（也稱絲杠或螺旋）和螺母組成，主要用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線移動，同時傳遞運動和動力。6.7.1螺旋傳動的類型與特點