螺紋連接與螺旋傳動(dòng)

關(guān)于螺紋連接與螺旋傳動(dòng)

機(jī)器是零部件通過(guò)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)的有機(jī)組合體。在機(jī)械中，聯(lián)接是指為實(shí)現(xiàn)某種功能，使兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件相互接觸，并以某種方式保證一定的位置關(guān)系。如果被聯(lián)接件間相互位置固定，不能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為靜聯(lián)接，能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的則稱(chēng)為動(dòng)聯(lián)接（如鉸鏈等）。習(xí)慣上，機(jī)械設(shè)計(jì)中的聯(lián)接通常指的是靜聯(lián)接，簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)接。聯(lián)接的方法很多，有些聯(lián)接需要專(zhuān)門(mén)的聯(lián)接件，如箱體與箱蓋的螺紋聯(lián)接，軸與軸上零件（如齒輪、帶輪）的鍵聯(lián)接。聯(lián)接件又稱(chēng)緊固件，常見(jiàn)的有螺栓、螺母、鍵、銷(xiāo)等；有些聯(lián)接則不需要專(zhuān)門(mén)的聯(lián)接件。引言：第2頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月第3頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.1螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)一、螺紋的形成二、螺紋的主要參數(shù)三、幾種常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用第4頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月一、螺紋的形成第5頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月一、螺紋的形成螺旋線(xiàn)----將一與水平面傾斜角為

的直線(xiàn)繞在圓柱體上，即可形成一條螺旋線(xiàn)。螺紋----一平面圖形沿螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線(xiàn)，就得到螺紋。第6頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月按螺紋的牙型分螺紋的分類(lèi)按螺紋的旋向分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋第7頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月螺紋的牙型第8頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月按螺紋的牙型分螺紋的分類(lèi)按螺紋的旋向分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋第9頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月按螺紋的牙型分螺紋的分類(lèi)按螺紋的旋向分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分

矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋配合第10頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月第11頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月二、螺紋的主要參數(shù)3.中徑d2

也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線(xiàn)上牙型溝槽和凸起寬度相等。1.大徑d

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。2.

小徑d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。4.螺距P

相鄰兩牙在中徑線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。第12頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月二、螺紋的主要參數(shù)(5)導(dǎo)程SS=nP同一條螺旋線(xiàn)上的相鄰兩牙在中徑線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P(6)螺紋升角ψ

中徑d2圓柱上，螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)與垂直于螺紋軸線(xiàn)的平面的夾角tgψ=πd2

nP

第13頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月二、螺紋的主要參數(shù)(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線(xiàn)的垂線(xiàn)間的夾角。牙側(cè)角

β

(8)接觸高度

h

內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。第14頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月二、螺紋的主要參數(shù)第15頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、幾種常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用1.普通螺紋的代號(hào)與標(biāo)記（1）普通螺紋代號(hào)的組成：由螺紋代號(hào)M、公稱(chēng)直徑、螺紋公差帶代號(hào)和螺紋旋合長(zhǎng)度代號(hào)所組成。粗牙普通螺紋用字母M及公稱(chēng)直徑表示細(xì)牙普通螺紋用字母M及公稱(chēng)直徑×螺距表示（2）普通螺紋標(biāo)記：第16頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月注：（1）當(dāng)螺紋為左旋時(shí)，在螺紋代號(hào)之后加“LH”字、右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號(hào)。（2）旋合長(zhǎng)度有長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度L、中等旋合長(zhǎng)度N和短旋合長(zhǎng)度S三種，中等旋合長(zhǎng)度N不標(biāo)注。（3）公差帶代號(hào)中，前者為中徑公差帶代號(hào)，后者為頂徑公差帶代號(hào)，兩者一致時(shí)則只標(biāo)注一個(gè)公差帶代號(hào)。內(nèi)螺紋用大寫(xiě)字母，外螺紋用小寫(xiě)字母。（4）內(nèi)、外螺紋配合的公差帶代號(hào)中，前者為內(nèi)螺紋公差帶代號(hào)后者為外螺紋公差帶代號(hào)，中間用“/”分開(kāi)。1.普通螺紋的代號(hào)與標(biāo)記第17頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月示例:普通螺紋的含義1、普通粗牙螺紋：M12LH--7g--L2、普通細(xì)牙螺紋：M12×1--7H8H3、內(nèi)外配合螺紋：M12LH--6H/7gM12×1--6H/7g8g第18頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.梯形螺紋的代號(hào)與標(biāo)記說(shuō)明：①單線(xiàn)螺紋只標(biāo)注螺距，多線(xiàn)螺紋標(biāo)注螺距和導(dǎo)程。②右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號(hào)，左旋螺紋用LH表示。③旋合長(zhǎng)度有長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度L、中等旋合長(zhǎng)度N兩種，中等旋合長(zhǎng)度N不標(biāo)注。④公差帶代號(hào)中，螺紋只標(biāo)注中徑公差帶代號(hào)。內(nèi)螺紋用大寫(xiě)字母，外螺紋用小寫(xiě)字母。⑤內(nèi)、外螺紋配合的公差帶代號(hào)中，前者為內(nèi)螺紋公差帶代號(hào)，后者為外螺紋公差帶代號(hào)，中間用“/”分開(kāi)。

（1）梯形螺紋代號(hào)組成：特征代號(hào)Tr、公稱(chēng)直徑、螺紋公差帶代號(hào)和螺紋旋合長(zhǎng)度代號(hào)所組成。第19頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月Tr24×10(p5)LH-7H示例:梯形螺紋的含義梯形螺紋公稱(chēng)直徑導(dǎo)程螺距左旋中徑公差帶代號(hào)2.梯形螺紋的代號(hào)與標(biāo)記第20頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月3、管螺紋標(biāo)記說(shuō)明：①管螺紋尺寸代號(hào)不再稱(chēng)作公稱(chēng)直徑，也不是螺紋本身的任何直徑尺寸，只是一個(gè)無(wú)單位的代號(hào)。②管螺紋為英制細(xì)牙螺紋，其公稱(chēng)直徑近似為管子的內(nèi)孔直徑，以英寸為單位。③右旋螺紋不標(biāo)注旋向代號(hào)，左旋螺紋則用LH表示。④非螺紋密封管螺紋的外螺紋的公差等級(jí)有A、B兩級(jí)，A級(jí)精度較高；內(nèi)螺紋的公差等級(jí)只有一個(gè)，故無(wú)公差等級(jí)代號(hào)。⑤內(nèi)、外螺紋配合在一起時(shí)，內(nèi)、外螺紋的標(biāo)注用“/”分開(kāi)，前者為內(nèi)螺紋的標(biāo)注，后者為外螺紋的標(biāo)注。

管螺紋用螺紋密封的管螺紋非螺紋密封的管螺紋第21頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月1）非螺紋密封的管螺紋：G1A-LH示例:管螺紋的含義2）螺紋密封的管螺紋：R2-LHRc2Rp2外螺紋公差等級(jí)代號(hào)圓錐內(nèi)螺紋尺寸代號(hào)圓柱內(nèi)螺紋圓錐外螺紋非螺紋密封管螺紋尺寸代號(hào)左旋尺寸代號(hào)尺寸代號(hào)左旋3、管螺紋標(biāo)記第22頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月常用螺紋的類(lèi)型特點(diǎn)和應(yīng)用第23頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月常用螺紋的類(lèi)型特點(diǎn)和應(yīng)用第24頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月習(xí)題：1.螺紋的分類(lèi)。2.螺紋的主要參數(shù)。3.解釋下列螺紋代號(hào)：M20-5H，M16-5H6H-L，M30X1-6H/5g6g4.有一普通螺栓，已知直徑d=20mm,中徑d2=18.376mm,小徑d1=17.294mm，螺距p=2.5mm，螺紋頭數(shù)n=2，試求：1）螺栓的導(dǎo)程S；2）螺栓的升角Ψ第25頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月習(xí)題：3.解釋下列螺紋代號(hào)：M20-5H，M16-5H6H-L，M30X1-6H/5g6g；普通內(nèi)螺紋，公稱(chēng)直徑為20mm，中徑和頂徑公差帶代號(hào)均為5H；普通內(nèi)螺紋，公稱(chēng)直徑為16mm,中徑公差帶代號(hào)為5H，頂徑公差帶代號(hào)為6H，長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度公稱(chēng)直徑為30mm，螺距為1mm的普通內(nèi)、外螺紋配合。內(nèi)螺紋的中徑與頂徑公差帶代號(hào)為6H；外螺紋的中徑公差帶代號(hào)為5g，頂徑公差帶代號(hào)為6g4.有一普通螺栓，已知直徑d=20mm,中徑d2=18.376mm,小徑d1=17.294mm，螺距p=2.5mm，螺紋頭數(shù)n=2，試求：1）螺栓的導(dǎo)程S；2）螺栓的升角Ψ第26頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松一、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件二、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊四、螺紋聯(lián)接的防松第27頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月一、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件

螺紋聯(lián)接件品種很多，大都已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件有螺栓、螺釘、緊定螺釘、自攻螺釘、雙頭螺柱、螺母和墊圈。第28頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月1.螺栓

機(jī)械零件，配用螺母的圓柱形帶螺紋的緊固件。由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類(lèi)緊固件，需與螺母配合，用于緊固連接兩個(gè)帶有通孔的零件。

按連接的受力方式分：分普通的和有鉸制孔用的。按頭部形狀分：有六角頭的，圓頭的，方形頭的，沉頭的等等。其中六角頭是最常用的。一般沉頭用在要求連接的地方。第29頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.螺釘（螺絲）

螺釘[Screw]，也有人叫它“螺絲”（螺絲釘）、“螺桿”（螺絲桿）。其實(shí)螺絲是通稱(chēng)，而螺絲釘、螺絲桿都是互有區(qū)別的。螺絲釘一般叫木螺絲；是前端有尖頭的那種，螺距較大，一般用于緊固木制件、塑料件。螺絲桿是機(jī)螺絲（機(jī)械螺絲），是前端平頭的那種，螺距較小，均勻，一般用于緊固金屬、機(jī)器部件。

種類(lèi)有開(kāi)槽普通螺釘、內(nèi)六角螺釘、十字槽普通螺釘、吊環(huán)螺釘?shù)取５?0頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月3.緊定螺釘（支頭螺釘、定位螺釘）

專(zhuān)供固定機(jī)件相對(duì)位置用的一種螺釘。使用時(shí)，把緊定螺釘旋入待固定的機(jī)件的螺孔中，以螺釘?shù)哪┒司o壓在另一機(jī)件的表面上，即使前一機(jī)件固定在后一機(jī)件上。第31頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月4.自攻螺釘

自攻螺釘，是在金屬或非金屬材料之預(yù)鉆孔中自行攻鉆出所配合陰螺紋之一種有螺紋扣件。自攻螺釘多用于薄的金屬板（鋼板、鋸板等）之間的連接。連接時(shí)，先對(duì)被連接件制出螺紋底孔，再將自攻螺釘擰入被連接件的螺紋底孔中。由于自攻螺釘?shù)穆菁y表面具有較高的硬度（≥45HRC），可在被連接件的螺紋底孔中攻出內(nèi)螺紋，從而形成連接。

螺釘頭部形狀有圓頭，平頭，半沉頭及沉頭等。由于其自行成型或攻出其配合螺紋，因此在組合上具有高防松能力，且可以裝卸。在小形螺絲上其尺寸，螺紋型式，頭型，攻鉆性能在工程用途上幾乎無(wú)可限量。第32頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月5.雙頭螺柱（雙頭螺栓）

用于連接機(jī)械的固定鏈接功能，雙頭螺栓兩頭都有螺紋，中間的螺桿，有粗的也有細(xì)的。一般用于礦山機(jī)械，橋梁，汽車(chē)，摩托車(chē)，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)，吊塔，大跨度鋼結(jié)構(gòu)和大型建筑等。主要用途：

1.用在主體為大型設(shè)備，需要安裝附件，比如視鏡、機(jī)械密封座、減速機(jī)架等。這時(shí)就用到雙頭螺栓，一端擰入主體，安裝好附件后另一端帶上螺母，由于附件是經(jīng)常拆卸的，螺紋會(huì)磨損或損壞，使用雙頭螺栓更換會(huì)非常方便。

2.用于連接體厚度很大，螺栓長(zhǎng)度非常長(zhǎng)時(shí)，會(huì)用雙頭螺栓。

3.用于連接厚板和不便使用六角螺栓連接的地方，如混凝土屋架、屋面梁懸掛單軌梁懸掛件等。第33頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月6.螺母

螺母就是螺帽,與螺栓或螺桿擰在一起用來(lái)起緊固作用的零件，所有生產(chǎn)制造機(jī)械必須用的一種元件。根據(jù)材質(zhì)的不同，分為碳鋼、不銹鋼、有色金屬（如銅）等幾大類(lèi)型。螺母是具有內(nèi)螺紋并與螺栓配合使用的緊固件,具有內(nèi)螺紋并與螺桿配合使用用以傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的機(jī)械零件。

六角螺母(Hexagonnut)與螺栓、螺釘配合使用，起連接緊固機(jī)件作用。其中經(jīng)1型六角螺母應(yīng)用最廣，C級(jí)螺母用于表面比較粗糙、對(duì)精度要求不高的機(jī)器、設(shè)備或結(jié)構(gòu)上；A級(jí)和B級(jí)螺母用于表面比較光潔、對(duì)精度要求較高的機(jī)器、設(shè)備或結(jié)構(gòu)上。2型六角螺母的厚度m較厚，多用于常經(jīng)常需要裝拆的場(chǎng)合。六角薄螺母的厚度m較薄，多用于被連接機(jī)件的表面空間受限制的場(chǎng)合。第34頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月7.墊圈

指墊在被連接件與螺母之間的零件。一般為扁平形的金屬環(huán)，用來(lái)保護(hù)被連接件的表面不受螺母擦傷，分散螺母對(duì)被連接件的壓力。

平墊圈一般用在連接件中一個(gè)是軟質(zhì)地的，一個(gè)是硬質(zhì)地較脆的，其主要作用是增大接觸面積，分散壓力，防止把質(zhì)地軟的壓壞。而彈簧墊圈的彈簧的基本作用是再螺母擰緊之后給螺母一個(gè)力，增大螺母和螺栓之間的摩擦力。彈簧墊圈在一般機(jī)械產(chǎn)品的承力和非承力結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，其特點(diǎn)是成本低廉、安裝方便，適用于裝拆頻繁的部位。但是彈簧墊圈的防松能力很低，尤其在歐美各國(guó)要求可靠性高的產(chǎn)品中采用率極低，特別是重要的承力結(jié)構(gòu)連接部位早已被拋棄。第35頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件實(shí)物第36頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月二、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型1.螺栓聯(lián)接

2.雙頭螺柱聯(lián)接

3.螺釘聯(lián)接

4.緊定螺釘聯(lián)接第37頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月1.螺栓聯(lián)接第38頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.雙頭螺柱聯(lián)接工作原理：螺栓受拉力，承受外載應(yīng)用：被聯(lián)接件較厚，且常拆卸處第39頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月3.螺釘聯(lián)接工作原理：螺栓受拉承受外載應(yīng)用：一被聯(lián)件較厚，但不常拆卸處第40頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月4.緊定螺釘聯(lián)接工作原理：靠擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一個(gè)零件的表面，或者頂入相應(yīng)的凹坑中，將零件固定。應(yīng)用：薄壁件聯(lián)接第41頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊

大多數(shù)螺紋聯(lián)接在承受工作載荷之前，裝配時(shí)就已經(jīng)擰緊，稱(chēng)之為預(yù)緊。螺紋聯(lián)接在承受工作載荷之前預(yù)先受到的一個(gè)擰緊作用力叫做預(yù)緊力。裝配時(shí)預(yù)緊的螺栓聯(lián)接稱(chēng)為緊螺栓聯(lián)接。預(yù)緊的目的防止聯(lián)接松脫，增強(qiáng)可靠性。

被聯(lián)接件結(jié)合面具有足夠的緊密性。使結(jié)合面產(chǎn)生摩擦力，以承受橫向載荷。第42頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊1.預(yù)緊力的控制可以通過(guò)控制擰緊力矩T來(lái)實(shí)現(xiàn)擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限的80%。注意：對(duì)于重要的聯(lián)接，應(yīng)盡量不采用直徑過(guò)小（<M12）的螺栓。第43頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊1.預(yù)緊力的控制可以通過(guò)控制擰緊力矩T來(lái)實(shí)現(xiàn)第44頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊2.預(yù)緊力F0的控制手段（1）測(cè)力矩扳手——測(cè)出預(yù)緊力矩第45頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊2.預(yù)緊力F0的控制手段（2）定力矩扳手——達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑第46頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊2.預(yù)緊力F0的控制手段（3）測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量——精度較高第47頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊2.預(yù)緊力F0的控制手段（4）控制力臂的長(zhǎng)度第48頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松1.防松目的在實(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、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松弛而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故。

2.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)動(dòng)的難度。第49頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（1）摩擦防松

A、對(duì)頂螺母原理：兩螺母對(duì)頂擰緊后，上下兩螺母與螺栓螺紋接觸面相反，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聯(lián)接。第50頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（1）摩擦防松

B、彈簧墊圈原理：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聯(lián)接件的支撐面也有防松作用。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聯(lián)接。第51頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（1）摩擦防松

C、自鎖螺母原理：螺母一端制成非圓形收口或開(kāi)封后徑向收口。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。第52頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（2）機(jī)械防松

A、開(kāi)槽螺母與開(kāi)口銷(xiāo)原理：六角開(kāi)槽螺母擰緊后，將開(kāi)口銷(xiāo)穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽內(nèi)，并將開(kāi)口銷(xiāo)尾部掰開(kāi)與螺母?jìng)?cè)面貼緊。特點(diǎn)：適用于有較大沖擊、振動(dòng)的高速機(jī)械中運(yùn)動(dòng)部件的聯(lián)接。第53頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（2）機(jī)械防松

B、止動(dòng)墊圈原理：螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動(dòng)墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊，即可將螺母鎖住。若兩個(gè)螺栓需要雙聯(lián)鎖緊時(shí)，可采用雙聯(lián)止動(dòng)墊圈，使兩個(gè)螺母相互制動(dòng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，防松可靠。第54頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（2）機(jī)械防松

C、串聯(lián)鋼絲原理：用鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺釘串聯(lián)起來(lái)，使其相互制動(dòng)。但需注意鋼絲的穿入方向。特點(diǎn)：適用于螺釘組聯(lián)接，但是拆卸不方便。第55頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（3）永久防松端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊

第56頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月四、螺紋聯(lián)接的防松3.防松辦法及措施（4）化學(xué)防松——粘合在螺紋副間或支撐面間涂膠。

第57頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月習(xí)題：1.為什么要防松？2.防松的原理？3.零件防松的辦法及措施？第58頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.3單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接第59頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月針對(duì)不同零件的不同失效形式，分別擬定其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，則失效形式是設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和出點(diǎn)。1、失效形式和原因

受拉螺栓——螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂受剪螺栓——螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷b）失效原因：應(yīng)力集中

a）失效形式

工程中螺栓聯(lián)接多數(shù)為疲勞失效

受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度

應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路第60頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月失效形式：

1.螺栓桿拉斷（普通螺栓）

2.螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）

3.經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓(鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切第61頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月一、松螺栓聯(lián)接如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，只有工作載荷F起拉伸作用強(qiáng)度條件為：——驗(yàn)算用

——設(shè)計(jì)用

d1——螺桿危險(xiǎn)截面直徑（mm）

[σ]——許用拉應(yīng)力N/mm2(MPa)

σs——材料屈服極限Mpa表4-8N——安全系數(shù)，表4-9第62頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月二、緊螺栓聯(lián)接——工作前有預(yù)緊力QP工作前擰緊，在擰緊力矩T作用下：預(yù)緊力QP→產(chǎn)生拉伸應(yīng)力σ復(fù)合應(yīng)力狀態(tài):接第四強(qiáng)度理論：∴強(qiáng)度條件為：第63頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月式中：QP——預(yù)緊力（N）

T1——螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱(chēng)螺紋扭矩，N.mm1.3——系數(shù)將外載荷提高30%，以考慮螺紋力矩對(duì)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的影響，這樣把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)化為純拉伸來(lái)處理，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算手續(xù)，故又稱(chēng)簡(jiǎn)化計(jì)算法第64頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月1、橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算——主要防止被聯(lián)接件錯(cuò)動(dòng)

特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊的正壓力(QP)產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞外載荷，保證聯(lián)接可靠(不產(chǎn)生相對(duì)滑移)的條件為：（1）普通螺栓聯(lián)接

f——接縫面間的摩擦系數(shù)

i——接縫界面數(shù)目

KS——防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）

KS=1.1~1.3第65頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式：

設(shè)計(jì)公式：

分析：由上式可知，當(dāng)f=0.2,i=1,KS=1則QP=5R，說(shuō)明這種聯(lián)接螺栓直徑大，且在沖擊振動(dòng)變載下工作極不可靠

為增加可靠性，減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高承載能力可采用如下減載裝置：

a)減載銷(xiāo)

b)減載套筒

c)減載鍵第66頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2、鉸制孔螺栓聯(lián)接——防滑動(dòng)特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無(wú)間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來(lái)傳遞外載荷R進(jìn)行工作螺栓的剪切強(qiáng)度條件為：螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：R——橫向載荷（N）d0——螺桿或孔的直徑（mm）

Lmin——被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度（mm），如圖所示[τ]——螺栓許用剪應(yīng)力，MPa，，——螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，MPa鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高第67頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月3、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算①工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有QP；工作后加上工作載荷F

工作前、工作中載荷變化②工作原理：靠螺桿抗拉強(qiáng)度傳遞外載F③解決問(wèn)題：

a)保證安全可靠的工作，QP=？

b)工作時(shí)螺栓總載荷，Q=？④分析：

圖1，螺母未擰緊螺栓螺母松馳狀態(tài)

第68頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月

圖２，擰緊—預(yù)緊狀態(tài)凸緣—壓—λm—QP栓桿—拉—λb

→QP

第69頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月

圖3，加載F后→工作狀態(tài)栓桿—繼續(xù)拉—凸緣—放松———?dú)堄囝A(yù)緊力

——總載第70頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月⑤作圖，為了更明確以簡(jiǎn)化計(jì)算（受力變形圖）設(shè)：材料變形在彈性極限內(nèi)，力與變形成正比

單個(gè)緊螺栓聯(lián)接受力變形圖

左圖——擰緊螺母時(shí),螺栓與被聯(lián)接件的力與變形

右圖——將上兩圖合并，并施加工作載荷F從圖線(xiàn)可看出，螺栓受工作載荷F時(shí)，螺栓總載荷：

第71頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月變形協(xié)調(diào)條件：

凸緣→壓力減量

變形縮小Δλm

栓桿→拉力增量

變形縮小Δλb

變形協(xié)調(diào)條件——

第72頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月∴由圖可知，螺栓剛度：

被聯(lián)接件剛度：

——稱(chēng)螺栓相對(duì)于聯(lián)接的剛度，稱(chēng)螺栓的相對(duì)剛度

ΔF——部分工作載荷

第73頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月對(duì)殘余預(yù)緊力的要求，為保證受載后接合面聯(lián)接的緊密性應(yīng)使QP′的取法:

QP′=（1.5~1.8）F——有密封要求一般聯(lián)接

QP′=（0.2~0.6）F載荷穩(wěn)定

QP′=（0.6~1.0）F載荷不穩(wěn)

QP′>F

地腳螺栓聯(lián)接

第74頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月討論：

１）最不利的情況

２）最理想的情況

３）不允許的情況——有縫隙存在，漏氣

４）降低螺栓受力的措施：

a)必須采用剛度小螺栓（空心、加長(zhǎng)、細(xì)頸）b)加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高強(qiáng)度

５）為聯(lián)接緊密、不漏氣，要求

第75頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月6）計(jì)算時(shí)可根據(jù)已知條件選擇其一進(jìn)行計(jì)算a）軸向靜力緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算

靜力F不變，Q為靜力，但考慮補(bǔ)充擰緊——防斷

強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式：

設(shè)計(jì)公式：

b）軸向變載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算

分析：當(dāng)工作載荷，由0→F

螺栓總載，由Qp→Q→QP

部分載荷，由0→ΔF→0第76頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月3、當(dāng)驗(yàn)算不滿(mǎn)足時(shí)→措施：b)最好改善結(jié)構(gòu)、降低應(yīng)力集中。包括：工藝、結(jié)構(gòu)、制造、Cm↑Cb↓，適當(dāng)提高QP等綜合措施a)例子：書(shū)本P93-P94第77頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.5螺栓組連接的設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)例分析一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則二、螺栓組受力分析第78頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月工程中螺栓皆成組使用，單個(gè)使用極少。因此，必須研究栓組設(shè)計(jì)和受力分析。它是單個(gè)螺栓計(jì)算基礎(chǔ)和前提條件。螺栓組聯(lián)接設(shè)計(jì)的順序——選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1、布局要盡量對(duì)稱(chēng)分布，栓組中心與聯(lián)接結(jié)合面形心重合（有利于分度、劃線(xiàn)、鉆孔），以受力均勻2、受剪螺栓組（鉸制孔螺栓聯(lián)接）時(shí)，不要在外載作用方向布置8個(gè)以上，螺栓要使其受力均勻，以免受力太不均勻，但彎扭作用螺栓組，要適當(dāng)靠接縫邊緣布局，否則受力太不均3、合理間距，適當(dāng)邊距，以利用扳手裝拆第79頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月4、避免偏心載荷作用

a）被聯(lián)接件支承面不平突起

b）表面與孔不垂直

c）鉤頭螺栓聯(lián)接防偏載措施：a）凸合；b）凹坑（魚(yú)眼坑）；c）斜墊片

二、螺栓組受力分析

目的——求受力最大載荷的螺栓第80頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月前提（假設(shè)）：①被聯(lián)接件為剛性不變形，只有地基變形。②各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同③受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)④接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫面仍保持平面1、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接

單個(gè)螺栓工作載荷為：

F=P/Z

P——軸向外載

Z——螺栓個(gè)數(shù)

第81頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線(xiàn)、防滑普通螺栓——受拉伸作用鉸制孔螺栓——受橫向載荷剪切、擠壓作用。單個(gè)螺栓所承受的橫向載荷相等R=RL/Z第82頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月3、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接

（1）圓形接合面：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷（2）矩形接合面

a)普通螺栓聯(lián)接

由靜平衡條件則各個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為∴聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：第83頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月b)鉸制孔螺栓聯(lián)接組

由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)螺栓的變形量和受力大小與其中心到接合面形心的距離成正比由假設(shè)——板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪應(yīng)變與半徑成正比。在材料彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比

由靜平衡條件第84頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月4、受傾覆（縱向）力矩螺栓組聯(lián)接

特點(diǎn)：M在鉛直平面內(nèi)，繞O-O回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓，取板為受力對(duì)象，由靜平衡條件

設(shè)單個(gè)螺栓工作載荷為Fi

第85頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月①螺栓桿不拉斷的條件

設(shè)計(jì)公式

驗(yàn)算公式

②右側(cè)不壓潰條件（被聯(lián)接件）

QP作用下接合面的擠壓應(yīng)力

M作用下接合面的擠壓應(yīng)力

第86頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月③左側(cè)不開(kāi)縫的條件

④若受有橫向載荷PH，板不滑動(dòng)條件為：

——被聯(lián)接件相對(duì)剛度

實(shí)際使用中螺栓組聯(lián)接所受的載荷是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合。計(jì)算時(shí)只要分別計(jì)算出螺栓組在這些簡(jiǎn)單受力狀態(tài)下每個(gè)螺栓的工作載荷，然后按向量疊加起來(lái)，便得到每個(gè)螺栓的總工作載荷，再對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算即可第87頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月說(shuō)明：①工程中受力情況很復(fù)雜，但均可轉(zhuǎn)化為四種典型情況進(jìn)行解決。②計(jì)算公式在對(duì)稱(chēng)分布情況下推導(dǎo)，但不對(duì)稱(chēng)也可以用③取轉(zhuǎn)軸不同，公式計(jì)算精度不同。

總設(shè)計(jì)思路：螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、數(shù)目）→螺栓組受力分析（載荷類(lèi)型、狀態(tài)、形式）→求單個(gè)螺栓的最大工作載荷（判斷哪個(gè)最大）→按最大載荷的單個(gè)螺栓設(shè)計(jì)（求d1—標(biāo)準(zhǔn)）→全組采用同樣尺寸螺栓（互換的目的）

第88頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2.5提高螺栓連接強(qiáng)度的措施影響聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多，如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應(yīng)力幅度、機(jī)械性能，而螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度又主要取決于螺栓的強(qiáng)度。

改善螺紋牙間的載荷分配減小螺紋的應(yīng)力副減小附加彎曲應(yīng)力第89頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月螺紋聯(lián)接組的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)螺栓組連接時(shí)，通常是先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即確定結(jié)合面的形狀、螺栓布置方式和數(shù)目，然后按螺栓組的結(jié)構(gòu)和承載狀況進(jìn)行受力分析。為了便于加工制造和對(duì)稱(chēng)布置螺栓，保證連接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀。螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。

為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線(xiàn)，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。各螺栓之間的距離大小既要保證聯(lián)接的可靠性又要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空。

改善螺紋牙間的載荷分配提高螺紋連接強(qiáng)度的措施第90頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月§5-5提高螺栓強(qiáng)度的措施

工作中，螺栓受拉，螺母受壓，從而產(chǎn)生螺距差，導(dǎo)致旋合的各圈螺紋牙受載不均。提高螺栓連接強(qiáng)度的措施改善螺紋牙間的載荷分配螺栓受拉伸，其螺紋的螺距增大；螺母受壓縮，其螺紋的螺距減小。約有1/3的載荷集中作用在第一圈，第八圈以后的螺紋牙幾乎不承受載荷

第91頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月１、懸置螺母螺桿與懸置螺母同時(shí)受拉力，使兩者變形協(xié)調(diào)，可使旋合螺紋牙的載荷均勻分配。提高螺栓連接強(qiáng)度的措施２、環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母和螺栓在支承面處的變形性質(zhì)相同（均受拉），從而改善了旋合圈螺紋的受載狀況。３、內(nèi)斜螺母將螺母旋入端制成10

～15

的內(nèi)錐，使螺栓受力較大的螺紋圈之受力點(diǎn)外移，螺栓疲勞強(qiáng)度可提高約20%。第92頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月減小螺栓的應(yīng)力幅增加螺栓的長(zhǎng)度減小無(wú)螺紋部分螺桿的直徑螺桿制成中空結(jié)構(gòu)（柔性螺栓）在螺母下安裝彈性元件措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施減小螺栓剛度或增大被連接件的剛度，都能使應(yīng)力幅減小

第93頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月采用合理的制造工藝。減小附加彎曲應(yīng)力冷鐓、碾壓、氮化、噴丸等工藝均可提高螺栓的強(qiáng)度。提高螺栓連接強(qiáng)度的措施球面墊圈帶環(huán)腰的螺栓第94頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月一、螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)與應(yīng)用

1、應(yīng)用

螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。

2、傳動(dòng)形式：

a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移

b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺平固定）——用得多

c)螺母轉(zhuǎn)螺桿移

d)螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）——用得少

2.6螺旋傳動(dòng)第95頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月按用途分三類(lèi)：

1）傳力螺旋——舉重器、千斤頂、加壓螺旋特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖

2）傳導(dǎo)螺旋——機(jī)床進(jìn)給匯杠—傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高

3）調(diào)整螺旋——機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)

3、螺旋傳動(dòng)類(lèi)型螺旋傳動(dòng)按摩擦副的性質(zhì)分：

1、滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖缺點(diǎn)：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（30~40%）傳動(dòng)精度低第96頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月2、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)——摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)。按循環(huán)方式有：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩種

特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。

第97頁(yè),共110頁(yè)，星期六，2024年，5月3、靜壓螺旋——液體摩擦，靠外部液壓系統(tǒng)提高壓力油，壓力油進(jìn)入螺桿與螺母螺紋間的油缸，促使螺桿、螺母、螺紋牙間產(chǎn)生壓力油膜而分隔開(kāi)

特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，效率高，工作穩(wěn)定，無(wú)爬行現(xiàn)