第5章螺紋聯接TOC\o"1-3"\h\u10657§5-0內容提要 219751§5-1螺紋的形成和主要參數 327001一、螺紋的形成： 310755二、螺紋的分類 326963三、螺紋的主要參數 59297四、常用螺紋的特點及應用 521883§5-2螺旋副的受力分析、效率和自鎖 829888一、矩形螺紋， 813081二、牙型角的螺紋 1017987三、討論 1231254§5-3螺紋聯接和螺紋聯接件 1220187一、螺紋聯接的基本類型 125951二、標準螺紋聯接件 1425515三、螺紋聯接件的性能等級和材料 1624720§5-4螺栓聯接的計算 172711一、松螺栓連接： 185323二、緊螺栓聯接 1824069三、螺栓聯接的許用應力 232243四、舉例 2331608§5-5設計螺栓連接時應注意的幾個問題 2530723一、防松： 2515378二、支承表面的平整 2723488三、安裝空間 28

§5-0內容提要螺紋的主要參數螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺栓聯接的計算防松措施特別注意：螺紋連接是可拆連接。

§5-1螺紋的形成和主要參數一、螺紋的形成：（1）螺旋線的形成：（2）螺紋的形成：螺紋的分類（1）按形成情況分外螺紋內螺紋(2)按螺紋的繞行方向分右旋螺紋左旋螺紋（3）按線數分單線螺紋雙線螺紋—三線螺紋螺紋的主要參數常用螺紋的特點及應用(1)三角形螺紋之普通螺紋圖形特點牙型為等邊三角形，牙型角為。同一公稱直徑按螺距大小，分為粗牙和細牙。細牙螺紋的螺距小，升角小，自鎖性好，聯接強度高，因牙細不耐磨，容易滑扣。運用一般聯接多用粗牙螺紋。備注粗牙普通螺紋的基本尺寸可查書本.(2)三角形螺紋之自攻螺釘用螺紋圖形特點—運用—(3)管螺紋圖形特點牙型角，牙頂有較大的圓角，螺紋分布在圓錐管壁上。螺紋旋合后，利用本身的變形就可以保證聯接的緊密性，不需要任何填料。運用適用于管子、管接頭、旋塞、閥門和其它螺紋聯接的附件。(4)矩形螺紋圖形特點牙型角，牙型為正方形；傳動效率較其他螺紋高；但牙根強度弱，螺旋副磨損后，間隙難以修復和補償，傳動精度低。運用目前尚未標準化，已逐漸被梯形螺紋所代替。(5)梯形螺紋圖形特點牙型角，牙型為等腰梯形；與矩形螺紋相比，傳動效率略低；但工藝性好，牙根強度高，對中性好，如用剖分螺母，還可以調整間隙。運用梯形螺紋是最常用的傳動螺紋。(6)鋸齒形螺紋圖形特點牙型為不等腰梯形，工作面的牙側角為3°，非工作面的牙側角為30°；這種螺紋兼有矩形螺紋傳動效率高、梯形螺紋牙根強度高的特點；但只能用于單向受力的螺紋聯接或螺旋傳動中。運用—

§5-2螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副：螺母與螺桿組成空間運動副。一、矩形螺紋，（1）螺母克服載荷勻速上升示意圖所需轉矩計算螺旋副的效率；影響效率的因素：（2）螺母在載荷作用下勻速下降示意圖所需轉矩計算螺旋副效率當時，即，表示要保證滑塊勻速下降，需要加一力支持，否則，會加速下降。當時，即，表示與位于同一直線上，不需要的作用即可互相平衡。當時，即，表示要使滑塊勻速下降，必須施加力，且方向應與圖示相反，否則不論有多大的軸向載荷,螺母多不會在其作用下自行松脫，即出現自鎖現象，可見自鎖條件為。二、牙型角的螺紋(0)比較牙型角牙型角結論牙型角不為零的螺紋的摩擦阻力要比矩形螺紋的大。問題的類比轉化定義當量摩擦系數，當量摩擦角，則牙型角不為零的螺紋的螺旋副的受力、效率和自鎖等的計算和分析方法與牙型角為零的螺紋類同。（1）螺母克服載荷勻速上升所需轉矩計算當螺母克服載荷勻速上升時，需要作用于螺紋中徑處的水平力為：所需轉矩：螺旋副的效率（2）螺母在載荷作用下勻速下降所需轉矩計算當螺母在載荷作用下勻速下降時，需要作用于螺紋中徑處的水平力為：所需轉矩：螺旋副的效率自鎖條件：三、討論矩形螺紋與三角形螺紋比較：矩形螺紋牙型角為零，傳力性能好；三角形螺紋壓力角不大于零，當量靜摩擦系數較大，當量摩擦角也較大，更容易自鎖；故矩形螺紋矩形螺紋更適于傳動，而三角形螺紋更適于連接。單頭螺紋與多頭多螺紋比較：螺距相同時，單頭螺紋的導程較小，螺紋升角也較小，更易自鎖；而多頭螺紋升角較大，軸向分力更小；所以單頭螺紋更適于聯接，而多頭螺紋更適于傳動。粗牙普通螺紋與細牙普通螺紋比較：細牙螺紋的螺距小，升角小，自鎖性好，聯接強度高；粗牙螺紋的螺距大，升角大，軸向分力更小；所以細牙螺紋更適于聯接，而粗牙螺紋更適于傳動。§5-3螺紋聯接和螺紋聯接件一、螺紋聯接的基本類型1、普通螺栓聯接示意圖特點被聯接件的通孔與螺栓桿之間留有間隙。螺栓孔的直徑大約是螺栓直徑的1.1倍。通孔的加工精度要求較低，結構簡單，裝拆方便，應用十分廣泛。2、絞制孔用螺栓連接示意圖特點鉸制孔用螺栓聯接的被聯接件通孔與螺栓桿之間采用基孔制過渡配合；聯接能精確固定被聯接件的相對位置，并能承受橫向載荷；對孔的加工精度要求較高。3、雙頭螺柱聯接示意圖特點雙頭螺柱聯接適用于結構上不能采用螺栓聯接（如其中魔衣連接件較厚），且需要經常拆卸的場合。4、螺釘聯接示意圖特點螺釘直接擰入被聯接件的螺紋孔中，結構簡單緊湊。當要經常拆卸時，易使螺紋孔磨損，故多用于受力不大，不需經常拆卸的場合。5、緊定螺釘聯接示意圖標準螺紋聯接件1、六角頭螺栓示意圖特征普通六角頭螺栓的種類很多，應用最廣。精度分為Ａ、Ｂ、Ｃ三級，通用機械中多用Ｃ級。螺桿部可制出一段螺紋或全螺紋，螺紋有粗牙和細牙之分。六角頭螺栓的基本尺寸可查書本.2、雙頭螺柱示意圖3、螺釘示意圖特征螺釘頭部形狀有圓頭、盤頭、六角頭、圓柱頭和沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽和內六角槽等形式。4、緊定螺釘示意圖特征緊定螺釘的末端形狀有錐端、平端和圓柱端等。錐端適用于表面硬度較低的被緊定零件；平端接觸面積大，常用于頂緊硬度較大的平面場合；圓柱端壓入軸上的凹坑中，適用于緊定空心軸上的零件位置。5、自攻螺釘示意圖特征螺釘的頭部形狀有平頭、盤頭、半沉頭、沉頭等。頭部起子槽有一字槽、十字槽等形狀。末端形狀有錐端和平端兩種。多用于聯接金屬薄板、輕合金或塑料零件。螺釘材料一般用滲碳鋼，熱處理后表面硬度不低于45HRC。6、六角螺母示意圖特征根據螺母厚度的不同，螺母分為標準螺母和薄型螺母兩種。薄型螺母常用于受剪力的螺栓上或空間尺寸受限制的場合。螺母的制造精度與螺栓相同，分為Ａ、Ｂ、Ｃ三級，分別與相同級別的螺栓配用。7、圓螺母示意圖特征圓螺母常與止動墊圈配用，裝配時將墊圈內舌插入軸上的槽內，而將墊圈的外舌嵌入圓螺母的槽內，螺母即被鎖緊。常作為滾動軸承的軸向固定用。8、墊圈示意圖螺紋聯接件的性能等級和材料1、螺栓、螺釘、螺柱的性能等級2、螺母的性能等級備注螺紋聯接件的性能等級和材料亦可查書本.注意觀察性能等級和抗拉強度極限和屈服極限的關系。§5-4螺栓聯接的計算計算思路：工作情況分析→失效形式→設計準則→結構設計。松螺栓連接：例圖特點裝配時，不需要擰緊；在加上外載荷前，螺栓不受力；只能承受軸向靜載荷；應用不太廣泛，主要有起重吊鉤、起重滑輪。失效形式受拉斷裂螺栓危險截面的拉伸強度條件為緊螺栓聯接特點裝配時，需要擰緊；承受工作載荷前，螺栓已受預緊力；既能承受靜載荷也能承受變載荷。1、受橫向工作載荷的緊螺栓聯接普通螺栓聯接例圖受力特點工作載荷垂直于螺栓軸線；螺栓桿與孔有間隙；工作載荷靠被聯接件接觸面間的摩擦力傳遞；施加工作載荷前后螺栓所受的拉力不變，均等于預緊力.失效形式被聯接件之間產生相對滑動;螺栓被拉斷。設計準則防止被聯接件之間產生相對滑動，即接觸面間產生的最大摩擦力必須大于工作載荷防止拉斷，即要滿足強度條件：討論可見，防滑需要的預緊力很大，小螺栓容易被拉斷，可以通過以下一些措施來減小所需預警力：鉸制孔用螺栓聯接例圖受力特點工作載荷F垂直于螺栓軸線；螺栓桿與孔間有過渡配合；工作載荷主要靠螺栓桿的剪切及螺栓桿與被聯接件的擠壓來傳遞；施加工作載荷前后螺栓所受的拉力不變，均等于預緊力，預緊力較小。失效形式螺栓桿被剪斷；螺栓桿和孔壁間被壓潰。設計準則防止壓潰或剪斷：2、受軸向工作載荷的緊螺栓聯接例圖D2D2D1FE受力特點工作載荷平行于螺栓軸線；加上工作載荷后，被聯接件的接觸面之間仍須保持有一定的壓緊力。螺栓組中的單個螺栓受載情況分析單個螺栓受力變形圖單個螺栓受力變形線圖關系式螺栓總拉力、載荷、剩余預緊力之間的關系：剩余預緊力的確定原則設計計算步驟根據受力情況，求出工作載荷；根據聯接的工作要求，選取；根據關系式計算螺栓總拉力：根據強度條件，計算尺寸，這里類似受橫向載荷的普通螺栓聯接，采用當量拉應力進行強度計算：螺栓聯接的許用應力普通螺栓許用應力可查書本查表.鉸制孔用螺栓許用應力可查書本查表.用表注意區分緊聯接與松聯接；區分靜載荷與變載荷；區分碳素鋼與合金鋼。特點觀察緊螺栓聯接的許用拉應力與螺栓直徑有關，，在預緊力不能控制的重要螺栓聯接時，不采用.試湊法：設計計算時，先假定一個螺栓直徑→查出許用應力→強度計算求得螺紋小徑→由查螺紋基本尺寸表得其公稱直徑→應與假定直徑相適應，如相差較大，則應重新假定計算直至適合為止。舉例題目一汽缸凸緣上的螺栓聯接，已知汽缸內徑,缸內氣體壓力，螺栓個數，螺栓材料性能為級，試確定螺栓的直徑。解題過程：本螺栓聯接為受軸向載荷的緊螺栓聯接。確定螺栓所受的總工作載荷.每個螺栓所受工作載荷.螺栓的剩余預緊力.考慮汽缸有緊密性要求,取每個螺栓所受的總拉力.計算螺栓的直徑（試湊法）：假定螺栓直徑；由于材料性能等級為，由表得：；由表得：；.6.由表，取，大徑，與假設一致，故采用精制螺栓。

§5-5設計螺栓連接時應注意的幾個問題一、防松：防松的根本問題，在于防止螺旋副的相對轉動。幾類防松方法：摩擦防松自鎖螺母示意圖原理螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑向收口。當螺母擰緊后，收口漲開，利用收口的回彈力使旋合螺紋間壓緊。特點結構簡單，防松可靠，可多次裝卸而不降低防松性能。對頂螺母示意圖原理兩螺母對頂擰緊后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用。特點結構簡單，適用于平穩、低速和重載的固定裝置的聯接。彈簧墊圈示意圖原理螺母擰緊后，靠墊圈壓平而產生的彈性反力使旋合螺紋間壓緊。同時，墊圈斜口的尖端抵住螺母與被聯接件的支承面也有防松作用。特點結構簡單，使用方便，但在振動沖擊載荷作用下，防松效果較差，一般用于不甚重要的聯接。注意墊圈的畫法：墊圈斜口的尖端指向左上方。機械防松開口銷與槽形螺母示意圖原理六角開槽螺母擰緊后，將開口銷穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽內，并將開口銷尾部掰開與螺母側面貼緊。特點適用于有較大沖擊、振動的高速機械中運動部件的聯接