機械設計螺紋連接與螺旋傳動演講人：日期:CATALOGUE目錄02螺紋連接類型01基礎概念與原理03螺旋傳動機制04力學性能分析05失效模式與改進06工程應用實例01PART基礎概念與原理螺紋形成與幾何參數螺紋的形成通過沿螺旋線切削或擠壓形成，包括外螺紋和內螺紋。01主要包括螺距、導程、牙型角、大徑、小徑等，這些參數決定了螺紋的基本形狀和尺寸。02螺紋的公差與配合規定了螺紋的制造誤差和配合要求，確保螺紋連接的可靠性和互換性。03螺紋的幾何參數連接功能與傳動特性連接功能螺紋連接具有自鎖性，能夠牢固地連接兩個零件，并承受拉力、壓力或扭矩等載荷。傳動特性螺紋的受力分析螺紋傳動能夠將旋轉運動轉換為直線運動，或將直線運動轉換為旋轉運動，實現力或運動的傳遞。在螺紋連接中，螺紋牙面受到壓力、剪切力和摩擦力等多種力的作用，需要進行合理的受力分析和強度計算。123標準螺紋代號體系根據牙型、螺距、導程等參數的不同，螺紋被分為多種類型，如普通螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋等。標準螺紋的種類通常采用字母和數字的組合來表示螺紋的牙型、直徑、螺距等參數，以便于設計、制造和選用。螺紋代號表示方法螺紋連接是國際通用的連接形式，因此螺紋標準具有國際化特點，各國都制定了相應的螺紋標準和代號體系。螺紋標準的國際化02PART螺紋連接類型普通螺栓連接用于被連接件不太厚或不需要經常拆卸的場合，結構簡單，裝拆方便。雙頭螺栓連接適用于需要經常拆卸且連接件厚度較大的場合，如橋梁、機器底座等。螺釘連接利用螺釘將兩個或兩個以上的零件緊固在一起，多用于薄板零件或不宜使用螺栓的場合。緊定螺釘連接利用緊定螺釘的末端頂住零件表面或相應的螺孔，達到緊固或調整零件位置的目的。螺栓連接結構分類螺釘主要用于連接不需經常拆卸且受力較大的部件，如機器的蓋板、殼體等。螺釘與緊定螺釘應用緊定螺釘主要用于調整零件在裝配時的相互位置或固定某些零件，如軸套、齒輪等。螺釘和緊定螺釘的選擇要根據使用場合、受力情況、拆卸頻率等因素綜合考慮，確保連接可靠、裝拆方便。螺紋防松裝置設計摩擦防松通過增加螺紋間的摩擦力來防止松動，如涂抹緊固劑、加墊彈簧墊圈等。機械防松利用止動件來阻止螺紋副的相對轉動，如開口銷、止動墊片等。破壞螺紋副防松通過破壞螺紋副的完整性來防止松動，如涂膠、燒結等。結構設計防松通過優化螺紋連接的結構來防止松動，如采用預緊力大的螺紋、增加螺紋的圈數等。03PART螺旋傳動機制通過螺旋面之間的滑動摩擦力將動力傳遞到螺母或螺桿上，從而實現傳動。傳動方式螺母或螺桿表面通常為螺旋形，具有較高的接觸面積和摩擦力。結構特點傳動簡單、易于制造和維護，但傳動效率低、磨損大，適用于低速重載的場合。優缺點滑動螺旋傳動原理滾動螺旋傳動優勢傳動方式通過滾珠或滾柱在螺旋槽內滾動，將動力傳遞到螺母或螺桿上，實現滾動摩擦傳動。01結構特點滾珠或滾柱與螺旋槽接觸，減小了接觸面積和摩擦力，提高了傳動效率。02優缺點傳動效率高、磨損小、壽命長，但結構復雜、制造精度要求高，適用于高速重載的場合。03靜壓螺旋傳動特性傳動方式優缺點結構特點通過高壓油或空氣在螺旋槽內形成靜壓油膜或氣膜，實現螺母或螺桿的浮動傳動。螺母或螺桿表面需要加工出高精度的螺旋槽，油膜或氣膜起到支撐和潤滑作用。傳動精度高、摩擦系數小、運動平穩，但需要配備專門的液壓或氣壓系統，成本較高，適用于精密傳動和高精度的場合。04PART力學性能分析螺紋牙載荷分布應力集中現象載荷在螺紋各牙間分配不均勻，導致部分螺紋牙承受過高應力。剪切與擠壓作用牙間載荷分配螺紋牙根部存在應力集中，易受破壞。螺紋牙同時承受剪切和擠壓作用，易導致螺紋連接失效。預緊力控制方法通過控制擰緊扭矩來控制預緊力。扭矩控制法通過測量螺栓伸長量來確定預緊力。伸長量控制法通過控制擰緊角度來實現預緊力控制。角度控制法考慮螺紋牙在循環載荷下的平均應力水平。平均應力考慮螺紋牙根部應力集中對疲勞強度的影響。應力集中系數01020304考慮螺紋牙在循環載荷下的應力幅值。應力幅根據材料類型確定螺紋牙的疲勞極限。材料疲勞極限疲勞強度計算模型05PART失效模式與改進滑扣與塑性變形滑扣現象螺紋連接中由于受力過大或摩擦系數過低導致的螺紋間相對滑動。01塑性變形在滑扣過程中，螺紋表面可能發生塑性變形，導致螺紋失效。02解決方案增加摩擦系數、優化螺紋設計、選用更高強度的材料等。03預防措施定期檢查、預緊力矩控制、表面涂層等。04在螺紋連接中，由于振動或微小運動導致接觸表面間的磨損。微動磨損微動磨損防護振動頻率、幅度、材料硬度、潤滑條件等。影響因素表面涂層、潤滑、減振設計等。防護措施如涂層硬質合金、陶瓷等。選用耐磨材料表面強化處理技術通過高速噴射彈丸沖擊螺紋表面，產生壓應力層，提高表面硬度和疲勞強度。噴丸強化滲碳淬火激光淬火離子注入通過加熱和滲碳處理，使螺紋表面獲得高硬度和耐磨性。利用激光束快速加熱螺紋表面，實現局部淬火，提高硬度和耐磨性。將高能量離子注入螺紋表面，形成強化層，提高表面性能。06PART工程應用實例機床進給系統應用精準傳動螺紋連接被廣泛用于機床的進給系統中，能夠實現精確的傳動和定位，保證加工精度。01同步性螺紋傳動可以實現同步進給，確保機床在加工過程中各部件的協調運動。02高效傳動螺紋連接具有自鎖特性，能夠防止機床在停止時因自重或外力而發生滑動或位移。03重載機械升降機構承載能力螺紋連接能夠承受較大的軸向力，適用于重載機械的升降機構。01螺紋連接在重載下不易變形或松動，具有良好的穩定性。02安全性螺紋連接在重載機械升降機構中應用時，通常配備防松裝置，確保連接的安全性。03穩定性航空航天特殊連接輕質高強度航空航天設備對連接件的質量要求極高，