机械设计基础课件第-9章-螺纹连接..ppt

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1、机械设计基础机械设计基础武汉理工大学物流工程学院 机械设计与制造系罗齐汉 3/9/20233/9/2023Foundation of Machine Design 3/9/20231第第9 9章章 螺纹联接设计螺纹联接设计螺纹的类型及主要参数螺纹副的受分分析、效率和自锁螺纹联接的基本类型螺纹联接的预紧与防松单个螺栓联接的强度计算提高螺栓联接强度的措施9-19-1螺螺纹一、一、螺螺纹的形成的形成及主要参数及主要参数 将一倾斜角为 的直角三角形绕在圆柱体上，则三角形的斜边就形成一条螺旋线(如图)。取图中右上角的任一平面图形，使它沿着螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱的轴线，则该图形的轨迹就是螺纹

2、。3/9/202339-1 螺纹一、一、螺螺纹的形成的形成及主要参数及主要参数 现以圆柱螺纹为例，说明螺纹的主要几何参数(如图)。(1)大径d（公称直径）与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2)小径d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)重合的假想圆柱体的直径。(3)中径d2 假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。(4)螺距P相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5)线数n 螺纹的螺旋线数。(6)导程S同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，则 S=nP。(7)螺纹升角 中径d2 圆柱上，螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面间的夹角。arctg(S

3、/d2)=arctg(nP/d2)(8)牙型角 轴向截面内构成螺纹牙型的两侧边的夹角称为牙型角。牙型侧边与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角称为牙侧角。对于对称牙型，=/2。3/9/202349-1 螺纹二、二、螺螺纹的的分类分类按螺纹牙型分：（1）三角形螺纹（普通螺纹）。牙型角为60。粗牙：用于一般联接。细牙：相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件的微调装置。（2）管螺纹。多用于有紧密性要求的管件联接。牙型角为55，属英制细牙三角螺纹。（3）梯形螺纹。牙型角为30，是应用最广泛的双向传动螺纹。（4）锯齿形螺纹。工作面牙型半角=3，非工作面牙型半角=30，是

4、单向传动螺纹。（=3 =30 根部强度）（5）矩形螺纹。牙型角0，传动螺纹。3/9/202359-1 螺纹二、二、螺螺纹的的分类分类 按照螺旋线的旋向，螺纹分为左旋和右旋螺纹。机械制造中一般采用右旋螺纹。按照螺旋线的数目，螺纹还分为单线螺纹和等距排列的多线螺纹(右下图)。为了制造方便，螺纹的线数一般不超过4。螺纹有内螺纹和外螺纹之分，两者旋合组成螺旋副或称螺纹副。按照母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。用于联接的螺纹称为联接螺纹；用于传动的螺纹称为传动螺纹，相应的传动称为螺旋传动。3/9/202369-1 螺纹螺旋螺旋线方向及螺方向及螺纹轴向力的判定向力的判定一、螺旋线方向的判定一、螺旋线方

5、向的判定 左(右)手自然展开成掌，使拇指与螺纹轴线平行，若左手四个指头的指向与螺纹牙走向一致，则螺纹为左旋螺纹；反之，若右手四个指头的指向与螺纹牙走向一致，则螺纹为右旋螺纹。(见右图中左旋螺纹的判定)二、螺纹轴向力的判定二、螺纹轴向力的判定 常识告诉我们，在螺母固定的情况下，旋动螺杆时，螺杆将沿轴线方向前进或后退，这说明螺杆受到了一个沿运动方向的作用力。该作用力方向的判定方法是对左、右旋螺纹分别采用左、右手定则。具体做法如下：拇指伸直，其余四指握拳，令四指弯曲方向与螺杆转动方向一致，拇指的指向即是螺杆前进的方向。3/9/202379-1 螺纹9-29-2螺纹副受力分析、效率和自锁螺纹副受力分析

6、、效率和自锁一、矩形螺纹一、矩形螺纹当滑块沿斜面等速上升时：FQ轴向载荷 F相当于旋转螺母时水平推动力。Fn法向反力。FfFf=Fnf 摩擦力 FRN和Ff的合力 FR和Fn的夹角，称为摩擦角 =arctgf 根据平衡条件作力封闭图有：F=FQtg(+)则相应驱动力矩为:FtFQFtFtFQFtFQFfFRnFRvFR+3/9/202389-2 螺纹副受力分析、效率和自锁摩擦角摩擦角返回3/9/202399-29-2螺纹副受力分析、螺纹副受力分析、效率和自锁效率和自锁由图9-5 效率曲线看出：25前，效率曲线增长明显；40时,效率最高,但过大加工困难，常取不超过25。螺母旋转一周所需输入功为：

7、螺母上升一个导程S，有效功：传动效率为：3/9/2023109-2 螺纹副受力分析、效率和自锁9-29-2螺纹副受力分析、效率和自锁螺纹副受力分析、效率和自锁当滑块沿斜面等速下滑时，轴向载荷FQ变为驱动力，而F变为阻碍滑块下降的支持力,根据平衡条件作力封闭图有:F=FQtg(-)螺母反转一周时输入功:W1=FQs输出功:W2=Fd2效率:由上式，若，则 0，此时无论轴向力FQ有多大，滑块都无法运动，称为自锁。=0表明螺旋副处于临界自锁状态，28.768mm)3/9/2023342解：n计算每个螺钉的工作载荷FPS62.411000/6=4400(N)n求Fmin(若F过小，则F”达不到预紧要求，受到工作载荷后，不能密封）F”FKcF/(Kb+Kc)Kc=4Kb F”F0.8F F”1.2F F0.8F 1.2F F 2F=24400=8800(N)Fmin=8800(N)n求Fmax(若F过大，螺钉可能被拉断）F0FKbF/(Kb+Kc)=F0.2Fn求Fmax=11.12kN3/9/202335