第十二章螺紋連接和螺旋傳動第二節(jié)螺旋傳動第一節(jié)螺紋連接一、螺紋的形成和基本參數(shù)二、常用螺紋的類型、特點和應(yīng)用三、螺紋連接的基本類型五、螺栓連接的預緊六、螺栓連接的防松七、螺紋組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié)螺紋連接四、螺栓連接的常用類型八、螺紋組連接的強度計算一、螺紋的形成和基本參數(shù)d2在生產(chǎn)中螺紋是按照螺旋線形成的原理進行制作的。螺紋1.螺紋的形成螺紋的加工方法很多，如：車制內(nèi)、外螺紋。對于直徑較小的螺孔，可先用鉆頭鉆出光孔，再用絲錐攻出螺紋。對于直徑較小的外螺紋也可用輾壓的方法或板牙絞出。1.螺紋的形成（3）中徑d2（D2）d1d2d（1）大徑d（D）（2）小徑

d1（D1）（4）螺距P（5）導程S（6）螺紋升角λ（7）牙型角

α牙側(cè)角

β

λS=nPSPP/2P/2（8）接觸高度

h

h2.螺紋的基本參數(shù)πd2Sλββα按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋螺紋牙型——螺紋加工中，采用不同形狀的車刀，得到的工件軸線剖面內(nèi)不同的螺紋形狀。2.螺紋牙型的特點和應(yīng)用

按螺紋牙型分類矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o

常用的螺紋牙型及其特點和應(yīng)用見教材。右旋螺紋左旋螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分多線螺紋一般:n≤4雙線螺紋單線螺紋PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=n

P單線螺紋按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分外螺紋內(nèi)螺紋按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分聯(lián)接螺紋傳動螺紋按螺旋的作用分圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋按母體形狀分三、螺紋連接的基本類型鉸制孔螺栓普通螺栓1.螺栓連接1.螺栓連接eaal1l1可承受橫向載荷螺紋余留長度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈0;螺紋伸出長度a=(0.2~0.3)d;

螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mmdd三、螺紋連接的基本類型普通螺栓座端擰入深度H，當螺孔材料為：2.雙頭螺柱連接鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同ael1HH1H2d三、螺紋連接的基本類型3.

螺釘連接座端擰入深度H，當螺孔材料為：鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d;鋁合金H=(1.5~2.5)d;螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)d;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e與螺栓相同

el1HH1H2三、螺紋連接的基本類型緊定螺釘4.緊定螺釘連接三、螺紋連接的基本類型1.六角頭螺栓LL0d六角頭LdL0小六角頭四、螺紋連接件的常用類型2.雙頭螺柱dL0L1LL1-----座端長度L0-----螺母端長度四、螺紋連接件的常用類型3.螺釘四、螺紋連接件的常用類型4.緊定螺釘頭部末端四、螺紋連接件的常用類型六角扁螺母六角厚螺母圓螺母5.螺母六角螺母四、螺紋連接件的常用類型6.墊圈斜墊圈平墊圈彈簧墊圈四、螺紋連接件的常用類型

絕大多數(shù)螺紋連接在裝配時必須擰緊，使連接在承受工作載荷前，預先受到力的作用，這個作用力稱為預緊力，用F0表示。五、螺紋連接的預緊對于普通的螺栓連接，通常用普通扳手憑經(jīng)驗控制預緊力。

測力扳手F定力矩扳手對于重要的螺栓連接，可用指針式測力扳手或預置式定力扳手控制擰緊力矩。對于特別重要的螺栓連接，可用測量螺栓伸長量的應(yīng)變傳感器來控制預緊力。五、螺紋連接的預緊對頂螺母該結(jié)構(gòu)簡單、成本低、重量大。多用于載荷平穩(wěn)、低速重載場合

六、螺紋連接的防松（1）利用附加摩擦力防松彈簧墊圈六、螺紋連接的防松結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便

結(jié)構(gòu)簡單，防松可靠，可多次拆裝而不降低防松性能

自鎖螺母（1）利用附加摩擦力防松開口銷與六角開槽螺母（2）機械防松

適用于有較大沖擊、振動的高速機械中運動部件的連接，但不適用于雙頭螺柱的防松。

結(jié)構(gòu)簡單、防松可靠，使用方便，經(jīng)濟性也較好，應(yīng)用廣泛。但要求有一定安裝空間。六、螺紋連接的防松止動墊圈串聯(lián)鋼絲

適用于螺栓組連接，防松可靠，結(jié)構(gòu)輕便。但裝拆不方便。也適用于雙頭螺柱的防松。六、螺紋連接的防松（2）機械防松（3）不可拆卸防松1~1.5P用沖頭沖2~3點沖點防松法粘合法防松涂粘合劑防松可靠，但拆卸后連接件不能再使用。適用于不拆或很少拆的連接。

六、螺紋連接的防松七、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)分析

1.盡量使連接結(jié)合面的形狀為對稱的簡單幾何形狀。如圖所示，最好是方形、圓形或矩形等，同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)采用4、6、8等偶數(shù)，以便鉆孔時分度和畫線。對于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接應(yīng)盡量使螺栓布置在靠近接合面的邊緣，以減小螺栓受力；2.螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。

對于受橫向力的絞制孔用螺栓組連接，沿受力方向布置的螺栓不宜超過6~8個，以免各螺栓受力嚴重不均勻；七、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)分析

（a）不合理（b）合理受彎矩或轉(zhuǎn)矩時螺栓的布置

對于同時承受軸向力和較大橫向力普通螺栓組連接，應(yīng)采用如圖所示的減載裝置來承受橫向力，以減小螺栓的預緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。七、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)分析

(a)減載鍵(b)減載套筒(c)減載銷減載裝置2.螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。dhD

3.螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。60?CCEE60?AB扳手空間尺寸

七、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)分析

（1）保證扳手空間。（2）對于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接。螺栓的間距不大于下表所推薦的取值。t0螺栓間距t0工作壓力(MPa)7d4.5d4.5d4d3.5d3dt0(mm)≤1.61.6~44~1010~1616~2020~30d

注：表中d為螺紋公稱直徑。七、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)分析

3.螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。4.螺栓連接的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證安裝的可能性及裝拆方便。七、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)分析

(a)無法裝配(b)難以裝配(c)容易裝配螺栓連接裝拆工藝性

5.避免螺栓受偏心載荷。七、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)分析

采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)采用斜墊圈八、螺栓連接的強度計算螺栓連接的受力情況隨著所受載荷形式的不同而不同。對于單個螺栓連接，螺栓的受力形式主要是軸向受拉（普通螺栓）或橫向受剪（較制孔用螺栓）。對于軸向受拉的螺栓連接，其失效形式主要是螺紋部分的塑性變形和斷裂；對于橫向受剪的螺栓連接，其失效形式主要是螺栓桿被剪斷或螺栓桿與孔壁的壓潰破壞等等。螺紋連接的強度計算方法，也適用于雙頭螺柱和螺釘連接。1.螺栓連接的強度計算八、螺栓連接的強度計算1.松螺栓連接2.緊螺栓連接表12-2螺栓連接件常用材料力學性能常用材料Q215AQ235A354540Cr30CrMnSi強度極限σb/MPa340~420410~470540610750~10001080~1200屈服極限σs/MPa220240320360650~900900例12-1圖示為一鋼制液壓油缸，油壓p=4N/mm2，D=160mm，沿凸緣圓周均布8個螺栓，試確定螺栓公稱直徑。（1）液壓油缸的載荷P為

（2）每個螺栓的工作載荷為

（3）因液壓油缸的螺栓聯(lián)接屬緊密聯(lián)接，故取緊密因數(shù)為K=2.7。則螺栓所受總拉力為2.選擇螺栓材料選定并計算許用應(yīng)力

查表12-2，選螺栓材料為Q235A，其屈服極限σs=240MPa。若控制預緊力，查表12-3取安全因數(shù)S=1.4，則許用應(yīng)力為

查GB/T196－2003，M20螺紋的d1=17.294mm>16.189mm，故選螺紋為M20的螺栓，公稱尺寸d=20mm。

根據(jù)螺栓的設(shè)計計算公式12-10，可得螺紋小徑為得3.確定螺栓的公稱尺寸

返回第二節(jié)螺旋機構(gòu)一、螺旋傳動的類型及應(yīng)用二、滑動螺旋的傳動形式及應(yīng)用螺旋機構(gòu)

——由螺桿、螺母和機架組成。回轉(zhuǎn)運動與直線運動的變換;主要功能：力的傳遞;

測量和調(diào)整。

利用螺桿和螺母構(gòu)成的螺紋副來工作。

一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

螺旋機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，工作連續(xù)、平穩(wěn)，傳動精度高，有良好的減速性能，施加較小的轉(zhuǎn)矩可以獲得很大的軸向推力，并且易于自鎖。其缺點是:由于螺旋副間產(chǎn)生較大的相對滑動，因而磨損大，效率低。螺旋機構(gòu)的應(yīng)用類型較多，可按其功用及摩擦性質(zhì)來分類。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

類型按功用分傳力螺旋按摩擦性質(zhì)分傳遞動力

特點：利用傳動增力的的優(yōu)點，以傳遞動力為主。功能：可用較小的力矩轉(zhuǎn)動螺桿（或螺母），使螺母（或螺桿）產(chǎn)生軸向運動和較大的軸向力，用以起重和加壓等。應(yīng)用：一般工作速度較低，大多間歇工作，通常要求自鎖，例如，螺旋壓力機、螺旋千斤頂

等。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

工程實例：螺旋壓力機（鍛壓機械）一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

工程實例：螺旋千斤頂（起重設(shè)備）一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高特點：利用傳動均勻、平穩(wěn)、準確的優(yōu)點，以傳遞運動為主，有時也承受較大的軸向載荷。應(yīng)用：通常具有較高的傳動精度和工作速度。一般在一段時間內(nèi)連續(xù)工作。例如，車床刀架溜板或工作臺絲杠傳動、螺旋測微器等。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

工程實例：車床刀架一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高調(diào)整螺旋

調(diào)整相對位置功能：用以調(diào)整或固定機械零件或部件之間的相對位置。有時也承受較大的軸向載荷，常在空載下調(diào)整。應(yīng)用：調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，要求自鎖。例如，測量工具、各類夾具、張緊裝置等的調(diào)整螺旋。

一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

工程實例：螺旋測微器（測量工具）一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高調(diào)整螺旋調(diào)整相對位置滑動螺旋特點：滑動螺旋副中產(chǎn)生滑動摩擦。故摩擦阻力大，傳動效率低（一般為30%~40%）；磨損快，引起螺旋副的軸向間隙，反向有空行程，導致傳動精度較低，使用壽命短。但其結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、易于自鎖。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

滑動螺旋傳動的應(yīng)用：廣泛用于對傳動精度和效率要求不高的場合。特點：對螺旋副的軸向間隙無補償作用。特點：利用調(diào)整槽來消除螺旋副的軸向間隙。特點：利用調(diào)整楔塊來消除螺旋副的軸向間隙。整體螺母剖分式螺母組合式螺母按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高調(diào)整螺旋調(diào)整相對位置滑動螺旋滾動螺旋組成：螺桿、螺母、滾珠滑動摩擦滾動摩擦一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高調(diào)整螺旋調(diào)整相對位置滑動螺旋滾動螺旋特點：螺旋副處于滾動摩擦狀態(tài)。因滾動摩擦阻力甚小，所以傳動效率高（可達90%以上），傳動時運動穩(wěn)定，動作靈敏。但結(jié)構(gòu)復雜，制造技術(shù)要求很高，外形尺寸較大，成本高，不易自鎖。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高調(diào)整螺旋調(diào)整相對位置滑動螺旋滾動螺旋應(yīng)用：目前主要應(yīng)用在精密傳動的數(shù)控機床上，以及自動控制裝置、升降機構(gòu)和精密測量儀器中。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)外循環(huán)反向器（返回通道）返回通道內(nèi)循環(huán)返回通道返回通道按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高調(diào)整螺旋調(diào)整相對位置滑動螺旋滾動螺旋靜壓螺旋特點：螺桿與螺母的螺旋面間注入的壓力油，螺旋副處于液體摩擦狀態(tài)。摩擦阻力極小，傳動效率高（可達99%），工作壽命長。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

按摩擦性質(zhì)分類型按功用分傳力螺旋傳遞動力傳導螺旋傳遞運動,要求精度高調(diào)整螺旋調(diào)整相對位置滑動螺旋滾動螺旋靜壓螺旋特點：但結(jié)構(gòu)復雜，需一套供油裝置，成本高。無自鎖性能。僅用于要求高效率、高精度的重要傳動中。一、

螺旋傳動的類型及應(yīng)用

二、滑動螺旋機構(gòu)的傳動形式及應(yīng)用螺母固定，螺桿回轉(zhuǎn)并作直線移動螺桿原位回轉(zhuǎn)，螺母直線移動按滑動螺旋中螺桿上螺旋副的數(shù)目，傳動形式分為：滑動螺旋機構(gòu)因螺桿與螺母相對運動的不同情況可有多種傳動形式：單螺旋傳動雙螺旋傳動螺桿固定，螺母回轉(zhuǎn)并作直線移動螺母原位回轉(zhuǎn)，螺桿直線移動

特點：螺桿原位回轉(zhuǎn)，螺母直線移