第五章螺紋聯(lián)接上

1、1第二篇 連接第五章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)5-1 螺紋5-2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件5-3 螺紋連接的預(yù)緊5-6 螺旋傳動(dòng)5-5 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施5-4 螺栓組連接受力分析與計(jì)算引言2引言5-0 引 言由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運(yùn)輸?shù)确矫娴脑?，機(jī)器中很多零件需要彼此連接。 機(jī)械零件之間的連接分為：被連接件之間相互完全固定。被連接件之間能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：運(yùn)動(dòng)副。靜連接：動(dòng)連接：本課程介紹的連接主要是靜連接。連接的類型：螺紋連接鍵連接、花鍵連接、銷連接彈性環(huán)連接等鉚接焊接粘接連接可拆連接不可拆連接過(guò)盈連接（介于兩者之間）3如用一個(gè)三角如用一個(gè)三角形形K沿螺旋線運(yùn)動(dòng)沿螺旋線運(yùn)動(dòng)

2、并使并使K平面始終通平面始終通過(guò)圓柱體軸線過(guò)圓柱體軸線YY-這樣就構(gòu)成了三角這樣就構(gòu)成了三角形螺紋。同樣改變形螺紋。同樣改變平面圖形平面圖形K，可得，可得到矩形、梯形、鋸到矩形、梯形、鋸齒形。齒形。一、螺紋的形成一、螺紋的形成yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL5-1 螺紋4螺紋的類型螺紋二、螺紋的類型二、螺紋的類型螺紋分為外螺紋內(nèi)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋左旋右旋常用右旋效率較高，主要用于螺旋傳動(dòng)此外，還有 管螺紋： 主要用于管路的連接。按牙型的不同分為普通螺紋：矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋（詳見(jiàn)表51）效率低，易自鎖，多用于連接。5螺紋的類型螺紋的類型 按平面圖形分按平面圖形分 牙根強(qiáng)

3、度牙根強(qiáng)度 工藝性工藝性 適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合三角形螺紋三角形螺紋(triangular thread) 最大最大 好好 連接連接矩形螺紋矩形螺紋(rectangle thread) 小小 差差 傳動(dòng)傳動(dòng)梯形螺紋梯形螺紋(trapezoidal thread) 較大較大 好好 傳動(dòng)傳動(dòng)鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋(sawtooth thread) 較大較大 好好 傳動(dòng)傳動(dòng)管螺紋（管螺紋（pipe thread） 連接連接6根據(jù)螺旋線繞行方向：根據(jù)螺旋線繞行方向： 右旋右旋常用常用 左旋左旋(?)(?)按牙型分：粗牙螺紋按牙型分：粗牙螺紋(用于一般緊固件用于一般緊固件) ) 細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋(適于薄壁細(xì)小零

4、件和沖擊變載等適于薄壁細(xì)小零件和沖擊變載等) )根據(jù)螺旋線頭數(shù)：?jiǎn)晤^根據(jù)螺旋線頭數(shù)：?jiǎn)晤^( (用于連接用于連接) )、雙頭和多頭、雙頭和多頭( (用于傳動(dòng)用于傳動(dòng)) )7d2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lh三、螺紋的主要參數(shù)三、螺紋的主要參數(shù) 1 1）大徑）大徑d d（D D）與外與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱公稱直徑直徑，亦稱公稱直徑 2 2）小徑）小徑d d1 1(D(D1 1) ) 與外與外

5、螺紋牙底相重合的假想圓柱面螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑直徑, ,危險(xiǎn)截面的計(jì)算直徑危險(xiǎn)截面的計(jì)算直徑 3 3）中徑）中徑d2 d2 在軸向在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面直徑，是假想圓柱面直徑，是確定螺紋確定螺紋幾何參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑幾何參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑 4 4）線數(shù)）線數(shù)n n：螺紋螺旋線數(shù)：螺紋螺旋線數(shù)目，單線多用于連接，多線用目，單線多用于連接，多線用于傳動(dòng)，一般于傳動(dòng)，一般n4n48 5）螺）螺 距距 P 螺紋相鄰兩牙上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軸向距離螺紋相鄰兩牙上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軸向距離 6）導(dǎo)程）導(dǎo)程S(L）螺紋上任意一點(diǎn)沿同一螺旋線轉(zhuǎn)一螺紋上任意一點(diǎn)沿同一螺旋

6、線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離周所移動(dòng)的軸向距離 7）線）線 數(shù)數(shù) n 螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4 螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh98）螺紋螺紋升角升角螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角平面的夾角9）牙型角）牙型角螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角10）牙型斜角）牙型斜角(牙側(cè)角）牙側(cè)

7、角）螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角，對(duì)稱牙型直平面的夾角，對(duì)稱牙型11)接觸高度：內(nèi)外螺紋接觸后接觸面的徑向高度接觸高度：內(nèi)外螺紋接觸后接觸面的徑向高度22/dnParctgdarctgLd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh22tandnPdS2arctandnp2101152 螺紋連接的類型及螺紋連接的類型及標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)連接件連接件 一、螺紋連接主要類型一、螺紋連接主要類型1、螺栓連接、螺栓連接(bolt)a) 普通螺栓連接普通

8、螺栓連接(general bolt)被連接件不太厚，螺桿帶釘頭被連接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過(guò)通孔與螺母，通孔不帶螺紋，螺桿穿過(guò)通孔與螺母配合使用。裝配后配合使用。裝配后孔與桿間有間隙孔與桿間有間隙，并，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，應(yīng)用較廣。便，應(yīng)用較廣。b) 鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接(reamer bolt)裝配后裝配后無(wú)無(wú)間隙間隙，主要承受橫向載荷，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用也可作定位用，采用基孔制基孔制過(guò)渡配合。過(guò)渡配合。dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)

9、(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)122 2、雙頭螺柱連接、雙頭螺柱連接( (stud，double-end bolt)螺桿兩端無(wú)釘頭，螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被連接件，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被連接件，另一端配以螺母。另一端配以螺母。適于常拆卸而被連接適于常拆卸而被連接件之一較厚件之一較厚時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而時(shí)。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被連接件中擰出。不將雙頭螺栓從被連接件中擰出。3 3、螺釘連接、螺釘連接( (screw)適于被連接件適于被連接件之一較厚（上帶螺紋孔），之一較厚（上帶螺紋孔

10、），不需經(jīng)常裝拆不需經(jīng)常裝拆，一端有螺，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受釘頭，不需螺母，適于受載較小情況載較小情況(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l113特殊連接：地腳螺栓連接(foundation bolt) , 吊環(huán)螺釘連接(eye bolt)4 4、緊定螺釘連接、緊定螺釘連接( (setscrew)擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置?；蛐肓慵鄳?yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置?？蓚鬟f不大的可傳遞不大的軸向力或

11、扭矩軸向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)14二、螺紋連接件二、螺紋連接件 2 2）雙頭螺柱）雙頭螺柱兩端帶螺紋兩端帶螺紋 A A型型有退刀槽有退刀槽 B B型型無(wú)退刀槽無(wú)退刀槽1）螺栓）螺栓 六角頭普通螺栓六角頭普通螺栓 六角頭六角頭（小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭大六角頭）, , 內(nèi)六角內(nèi)六角 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓螺紋部分直徑較小螺紋部分直徑較小rdadsklskllgd1530輾制末端esrdadsklskllgd1530輾制末端esbmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端輾制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端輾制末端

12、輾制末端dsdbmlbXXA型B型154 4）緊定螺釘）緊定螺釘 錐錐 端端適于零件表面硬度較低不常拆卸常合適于零件表面硬度較低不常拆卸常合 平平 端端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸的平面，適于經(jīng)常拆卸 圓柱端圓柱端壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置置3 3）螺釘）螺釘 與螺栓區(qū)別與螺栓區(qū)別要求螺紋部分直徑較粗要求螺紋部分直徑較粗; ;要求全螺紋要求全螺紋nbXdktldRnbXdktldRltnd90Rltnd90R166 6）螺母）螺母 六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)、扁，厚六角螺母：

13、標(biāo)準(zhǔn)、扁，厚 5 5）自攻螺釘）自攻螺釘由螺釘攻出螺紋由螺釘攻出螺紋emsd3015emsd3015emsd3015emsd3015圓螺母圓螺母+ +止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈帶有缺口，帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊內(nèi)，螺母即被鎖緊DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4

14、530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈177 7）墊圈）墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈DC1120btHD1dC4530b3030303015d0D1hd1d2平墊圈斜墊圈8 8）彈簧墊圈）彈簧墊圈185 螺紋連接的預(yù)緊和防松 一、預(yù)緊一、預(yù)緊預(yù)緊目的預(yù)緊目的保持正常工作保持正常工作。如汽缸螺栓連接，有緊密性要。如汽缸螺栓連接，有緊密性要求，接觸面積要大，防漏氣。求，接觸面積要大，防漏氣。 增大剛性。增加連接剛度、緊密性和提高防松能力增大剛性。增加連接剛度、緊密性和提高防松能力預(yù)緊力預(yù)緊力F F0 0 預(yù)先軸向作用

15、力（拉力）預(yù)先軸向作用力（拉力）螺紋連接：松連接螺紋連接：松連接在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才受在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才受到力的作用到力的作用 緊連接緊連接在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)先受力，預(yù)緊力先受力，預(yù)緊力F F0 0預(yù)緊過(guò)緊預(yù)緊過(guò)緊擰緊力擰緊力F F0 0過(guò)大，螺桿靜載荷增大降低本身強(qiáng)度過(guò)大，螺桿靜載荷增大降低本身強(qiáng)度 過(guò)松過(guò)松擰緊力擰緊力F F0 0過(guò)小，工作不可靠過(guò)小，工作不可靠 19扳手?jǐn)Q緊力矩扳手?jǐn)Q緊力矩T=FL, F作用于手柄上的力作用于手柄上的力，L力臂力臂擰緊時(shí)螺母：擰緊時(shí)螺母：T=T1+T2 T1螺紋摩擦阻力矩螺紋摩擦阻力矩 T

16、2螺母端環(huán)形面與被連接件間螺母端環(huán)形面與被連接件間 的摩擦力矩的摩擦力矩TT2T1TT2T12)(201dtgFTv)(312021303102dDdDFfTc20 dKFT0 一般 K=0.10.3 )(32)(21202130212dDdDdftgddKcv擰緊力矩系數(shù)擰緊力矩系數(shù)由于直徑過(guò)小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過(guò)載拉斷，所以對(duì)于由于直徑過(guò)小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過(guò)載拉斷，所以對(duì)于重要的連接不宜小于重要的連接不宜小于M10M14)(32)(21 202130312021dDdDftgdFTTTcv對(duì)于對(duì)于M10M64粗牙普通螺栓，粗牙普通螺栓，dFT02.0 21預(yù)緊力預(yù)緊力F F0 0的控

17、制：的控制：1 1、測(cè)力矩板手、測(cè)力矩板手測(cè)出預(yù)緊力矩測(cè)出預(yù)緊力矩2 2、定力矩板手、定力矩板手達(dá)到固定擰緊力矩達(dá)到固定擰緊力矩T T，彈簧受壓將自動(dòng)打滑，彈簧受壓將自動(dòng)打滑3 3、測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量、測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量精度較高精度較高 12圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手123412圖4-12 測(cè)力矩扳手1234221 1、防松目的、防松目的實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、

18、摩擦力為零摩擦力為零，從而使螺紋連接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋連接就會(huì)松馳而失從而使螺紋連接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋連接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故。效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故。 2 2、防松原理、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。動(dòng)的難度。 4 4、防松辦法及措施（表、防松辦法及措施（表5-35-3） 1 1）摩擦防松（）摩擦防松（ prevent loosening by friction） 2 2）機(jī)械防松）機(jī)械防松 3 3）破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系（破壞

19、螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系（永久止動(dòng)永久止動(dòng)）5-4、螺紋連接的防松、螺紋連接的防松 3 3、防松的本質(zhì)：在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、防松的本質(zhì)：在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)23彈簧墊圈彈簧墊圈spring washer自鎖螺母自鎖螺母self-locking nut上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母雙螺母雙螺母 double nut1 1）摩擦防松）摩擦防松原理：螺母一端制成非圓形收口或開(kāi)縫后徑向收口。當(dāng)螺母擰緊后，收口漲開(kāi)，利用收口的回彈力使旋合螺紋間壓緊。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防松可靠，可多次裝卸而不降低防松性能。原理：螺母擰緊后，靠墊圈壓平而產(chǎn)生的彈性反力使旋合螺紋間壓緊。 同時(shí)墊圈斜口的尖端抵住螺母與被連接件的支承面也有防松作用。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但在振動(dòng)沖擊載荷作用下，防松效果較差，一般用于不甚重要的連接。原理：兩螺母對(duì)頂擰緊后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于平穩(wěn)、低速和重載的固定裝置的連接。243 3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊4 4）化