機(jī)械基礎(chǔ)_課件_第十二章-螺紋聯(lián)接與螺旋傳動

1、L/O/G/O第二部分第二部分( (第十二章第十二章) )螺紋聯(lián)接與螺旋傳動螺紋聯(lián)接與螺旋傳動機(jī)械基礎(chǔ)機(jī)械基礎(chǔ)12-5 螺旋傳動螺旋傳動12-1 螺紋螺紋12-2 螺紋聯(lián)接的基本類型和螺紋連接件螺紋聯(lián)接的基本類型和螺紋連接件12-3 螺旋副的效率和自鎖螺旋副的效率和自鎖12-4 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺紋連接：螺紋連接：螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構(gòu)成的螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆式聯(lián)接可拆式聯(lián)接。螺旋傳動：螺旋傳動：用于用于把回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動把回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動的傳動場合。的傳動場合。特特 點(diǎn)：點(diǎn)：構(gòu)造簡單，拆裝方便，工作可靠，標(biāo)準(zhǔn)件，構(gòu)造簡單，拆裝方便，工作可靠，標(biāo)準(zhǔn)

2、件，應(yīng)用廣。應(yīng)用廣。12-1 螺紋螺紋（Thread）一一 、螺紋的形成、種類和應(yīng)用螺紋的形成、種類和應(yīng)用螺紋是根據(jù)螺旋線原理加工而成的。如下圖。螺紋是根據(jù)螺旋線原理加工而成的。如下圖。外螺紋：外螺紋：在圓柱或圓錐外表面上形成的螺紋。在圓柱或圓錐外表面上形成的螺紋。內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋：在圓柱或圓錐內(nèi)孔表面上所形成的螺紋。在圓柱或圓錐內(nèi)孔表面上所形成的螺紋。螺紋切削螺紋切削攻攻螺螺紋紋對螺紋的要求：對螺紋的要求：足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性足夠的強(qiáng)度和良好的工藝性聯(lián)接螺紋：聯(lián)接螺紋：自鎖自鎖管管 螺螺 紋：紋：緊密性、氣密性緊密性、氣密性傳動螺紋：傳動螺紋：效率高效率高調(diào)整螺紋：調(diào)整螺紋：精度高精度高起

3、重螺紋：起重螺紋：效率高、自鎖性好效率高、自鎖性好1、牙型：、牙型：在通過螺紋軸線的剖切面上，螺紋的輪廓形狀在通過螺紋軸線的剖切面上，螺紋的輪廓形狀。其內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)之間的夾角稱為。其內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)之間的夾角稱為牙型角牙型角 ；其牙型側(cè)；其牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角稱為邊與螺紋軸線的垂線間的夾角稱為牙型斜角牙型斜角 。a) 普通螺紋普通螺紋 b) 圓柱管螺紋圓柱管螺紋c) 梯形螺紋梯形螺紋 d) 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋螺紋的要素與分類：螺紋的要素與分類：、普通螺紋（代號：、普通螺紋（代號：M GB 192-81）特點(diǎn)：螺紋的牙型角特點(diǎn)：螺紋的牙型角 =2 =60 。因牙型斜角。因牙型斜角

4、大，所大，所以當(dāng)量摩擦系數(shù)大，以當(dāng)量摩擦系數(shù)大，自鎖性能好，主要用于聯(lián)接。自鎖性能好，主要用于聯(lián)接。、圓柱管螺紋、圓柱管螺紋 特點(diǎn)：特點(diǎn)：用于管件聯(lián)接的三角螺紋，用于管件聯(lián)接的三角螺紋， =55 螺紋面間沒有間隙，螺紋面間沒有間隙，密封性好密封性好，適用于壓強(qiáng)在，適用于壓強(qiáng)在1.6MPa以下的聯(lián)接。以下的聯(lián)接。管螺紋管螺紋 、矩形螺紋矩形螺紋特點(diǎn)：特點(diǎn)：牙形為正方形，牙形為正方形， =0 ，所以，所以效率高，用于傳動效率高，用于傳動，牙根強(qiáng)度弱，加工困難，常被梯形螺紋代替。牙根強(qiáng)度弱，加工困難，常被梯形螺紋代替。、梯形螺紋（代號：、梯形螺紋（代號：Tr GB 192-81）特點(diǎn)：特點(diǎn)： 2 3

5、0 。比矩形螺紋效率略低。比矩形螺紋效率略低。 牙根強(qiáng)度高，易于對中，易于制造，剖分螺母可牙根強(qiáng)度高，易于對中，易于制造，剖分螺母可消除間隙，消除間隙，在螺旋傳動中有廣泛應(yīng)用。在螺旋傳動中有廣泛應(yīng)用。、 鋸齒形螺紋（代號：鋸齒形螺紋（代號：S JB 923-66）特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作邊工作邊 =3 ，非工作邊，非工作邊 =30 ，便于加工。，便于加工。它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，能承受較大的載荷，但只能用于單向傳動。能承受較大的載荷，但只能用于單向傳動。2、直徑：、直徑：螺紋直徑有大徑（外螺紋用螺紋直徑有大徑（外螺紋用d表示，

6、內(nèi)螺紋用表示，內(nèi)螺紋用D表示）、中徑和小徑之分。表示）、中徑和小徑之分。 外螺紋的大徑外螺紋的大徑d和內(nèi)螺紋和內(nèi)螺紋D的小徑均稱為頂徑；的小徑均稱為頂徑；外螺紋的小徑外螺紋的小徑d1和內(nèi)螺紋的和內(nèi)螺紋的D1大徑均稱為底徑。大徑均稱為底徑。螺紋的公稱直徑為大徑（管螺紋用尺寸代號表示）。螺紋的公稱直徑為大徑（管螺紋用尺寸代號表示）。 3、線數(shù)、線數(shù)n：單線螺紋：單線螺紋：沿一條螺旋線所形成的螺紋；沿一條螺旋線所形成的螺紋；多線螺紋：多線螺紋：沿二條或兩條以上在軸向等距分布的螺旋沿二條或兩條以上在軸向等距分布的螺旋線所形成的螺紋。線所形成的螺紋。單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋4、 螺距（螺距（S）

7、和導(dǎo)程（）和導(dǎo)程（L）螺距螺距S：相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程導(dǎo)程L：是指在同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上是指在同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。螺距、導(dǎo)程、線數(shù)的關(guān)系是：導(dǎo)程螺距、導(dǎo)程、線數(shù)的關(guān)系是：導(dǎo)程L線數(shù)線數(shù)n螺距螺距S 單線螺紋：導(dǎo)程單線螺紋：導(dǎo)程L螺距螺距S 單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋SSL細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：粗牙：常用于聯(lián)接。常用于聯(lián)接。細(xì)牙的缺點(diǎn)：細(xì)牙的缺點(diǎn)：牙小，牙小，螺距小，螺紋深度淺，小徑較大，螺距小，螺紋深度淺，小徑較大，相同載

8、荷下磨損快，易脫扣。相同載荷下磨損快，易脫扣。細(xì)牙：細(xì)牙：自鎖性能更好。常用于承受沖擊、振動及變自鎖性能更好。常用于承受沖擊、振動及變載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。載荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。螺距和螺紋深度不同螺距和螺紋深度不同螺紋按旋向分類：螺紋按旋向分類：左旋螺紋和右旋螺紋左旋螺紋和右旋螺紋 （常見）（常見）5、旋向、旋向左左旋旋螺螺紋紋右右旋旋螺螺紋紋一一 、螺紋聯(lián)接的基本類型、螺紋聯(lián)接的基本類型 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 絞制孔螺栓聯(lián)接絞制孔螺栓聯(lián)接12-2 螺紋聯(lián)接的基本類型與螺紋連接件螺紋聯(lián)接的基本類型與螺紋連接件（basic types of screw lin

9、k and thread connector）1、 螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 絞制孔螺栓聯(lián)接絞制孔螺栓聯(lián)接絞制孔螺栓聯(lián)接：絞制孔螺栓聯(lián)接：靠螺栓桿受剪切和靠螺栓桿受剪切和擠壓來承受橫向載擠壓來承受橫向載荷的。荷的。螺桿與孔用螺桿與孔用過渡配合過渡配合，孔需精，孔需精制?？善鸲ㄎ蛔饔谩Ｖ?。可起定位作用。普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 ：螺栓和孔壁有間隙，孔的加工精度低。：螺栓和孔壁有間隙，孔的加工精度低。橫向載荷由接觸面之間的摩擦力來承受。橫向載荷由接觸面之間的摩擦力來承受。2、雙頭螺柱聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接 特點(diǎn)：特點(diǎn)：被聯(lián)接件不宜被聯(lián)接件不宜做成通孔，用于需要做成通孔，用于需要經(jīng)常拆

10、卸或用螺釘無經(jīng)常拆卸或用螺釘無法安裝的場合。法安裝的場合。3、 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接特點(diǎn)：特點(diǎn)：被聯(lián)接件不宜做成通孔。不需螺母連接。不被聯(lián)接件不宜做成通孔。不需螺母連接。不宜經(jīng)常拆卸。宜經(jīng)常拆卸。4 、緊定螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接旋入被聯(lián)接件的螺紋旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中，頂住另一被聯(lián)孔中，頂住另一被聯(lián)接件的表面或凹坑。接件的表面或凹坑。用于固定兩個零件或用于固定兩個零件或傳遞不大的力或力矩。傳遞不大的力或力矩。二二 、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件各種螺栓各種螺栓螺釘螺釘緊定螺釘?shù)念^部和末端緊定螺釘?shù)念^部和末端常見螺螺紋紋連連接接件件的的規(guī)規(guī)定定標(biāo)標(biāo)記記12-3 螺旋副的效率和自鎖螺旋副的效率和自鎖

11、（Efficiency and self-locking of screw pair）1、平面移動副的摩擦、平面移動副的摩擦一、摩擦角和當(dāng)量摩擦角一、摩擦角和當(dāng)量摩擦角 R21N21F212V12 FPQ1212121FNR fNfNNF 21212121tg 力分析力分析其中：其中：R21 總反力總反力 摩擦角摩擦角 總反力與法線方向所夾的銳角不變。總反力與法線方向所夾的銳角不變。sin FP tgcossin 自鎖條件自鎖條件 若若 P F21，則靜止的滑塊仍然靜止，則靜止的滑塊仍然靜止 tgcos2121 FfNF tgtg 結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng) 時，不論時，不論F多大，也無法使多大，也無法

12、使滑塊移動滑塊移動 自鎖。自鎖。自鎖自鎖N21F212V12 FPQ1 R212V121自鎖條件自鎖條件 R212V12 R212V12FF自鎖自鎖自鎖自鎖(邊界情況邊界情況)不自鎖不自鎖 F 2、槽面移動副的摩擦、槽面移動副的摩擦力分析：力分析：fNF21212 N211Q2 sinffv ffv 槽面接觸的摩擦力大于平面接觸的摩擦力槽面接觸的摩擦力大于平面接觸的摩擦力 cossin221FN sincos221FN sincos22121fFfNF 令vvf tg Q12 FnN21N2121Q FV12Ft槽側(cè)面總摩擦力槽側(cè)面總摩擦力槽面接觸的當(dāng)量摩擦系數(shù)槽面接觸的當(dāng)量摩擦系數(shù)Q12 F

13、nN21N21自鎖條件自鎖條件 若若 Ft F21 ，則靜止的滑塊仍然靜止，則靜止的滑塊仍然靜止自鎖自鎖21Q FV12FtvfFF cos21 sin FFtvf cossinvvfarctan 二、螺紋機(jī)構(gòu)的效率和自鎖二、螺紋機(jī)構(gòu)的效率和自鎖螺旋副（螺母與螺桿）的相對運(yùn)動螺旋副（螺母與螺桿）的相對運(yùn)動 滑塊沿斜面運(yùn)動滑塊沿斜面運(yùn)動假設(shè)：假設(shè)：1）載荷分布在中線上）載荷分布在中線上 2）單面產(chǎn)生摩擦力）單面產(chǎn)生摩擦力PQR21 + QPR21 V121） 滑塊沿斜面等速上行滑塊沿斜面等速上行力分析力分析驅(qū)動力驅(qū)動力021 RQP)tg( QP tg0 QP 效率效率)tg(tg0 PP滑塊沿

14、斜面等速上行，相當(dāng)于擰緊螺母滑塊沿斜面等速上行，相當(dāng)于擰緊螺母（工作行程），不要求自鎖（工作行程），不要求自鎖。由。由 0 0 得得 20當(dāng)摩擦角當(dāng)摩擦角 不變時，不變時，效率效率 是升角是升角 的函數(shù)。見下圖的函數(shù)。見下圖420dd 得得 = 45 /2 時，時，效率最高效率最高。由由2） 滑塊沿斜面等速下行滑塊沿斜面等速下行QP R21 V12P QR21 力分析力分析維持力維持力021 RQP)tg( QPtgQP0 效率效率 tg)tg(0 PP自鎖條件自鎖條件0tg)tg( 矩形螺紋效率高，用于傳動；矩形螺紋效率高，用于傳動；三角形螺紋摩擦大，效率低，自鎖性好，用于聯(lián)接。三角形螺紋摩

15、擦大，效率低，自鎖性好，用于聯(lián)接。結(jié)論：結(jié)論：機(jī)械對能源的利用程度越高，即效率越高。機(jī)械對能源的利用程度越高，即效率越高。機(jī)械效率是衡量機(jī)械工作質(zhì)量的重要指標(biāo)。機(jī)械效率是衡量機(jī)械工作質(zhì)量的重要指標(biāo)。)tg(tg0 PP矩形螺紋：矩形螺紋：三角形螺紋：三角形螺紋：)tg(tg0vPP 12-4 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松（Pretightening thread connected with the anti-song）一、螺紋連接的預(yù)緊一、螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊的作用：預(yù)緊的作用： 為了防止螺栓連接的松動；為了防止螺栓連接的松動； 對于受拉螺栓連接，可使聯(lián)接在承載后出現(xiàn)間隙或?qū)τ谑芾?/p>

16、螺栓連接，可使聯(lián)接在承載后出現(xiàn)間隙或橫向滑移。橫向滑移。對于受剪螺栓連接，則可提高傳遞載荷的能力。對于受剪螺栓連接，則可提高傳遞載荷的能力?？刂祁A(yù)緊力控制預(yù)緊力(preload)的目的：的目的：預(yù)緊力過大，會使聯(lián)接超載；預(yù)緊力過大，會使聯(lián)接超載；預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致聯(lián)接失效；預(yù)緊力不足，可能導(dǎo)致聯(lián)接失效；注意事項：預(yù)緊時應(yīng)避免螺栓聯(lián)接承受偏心載荷；注意事項：預(yù)緊時應(yīng)避免螺栓聯(lián)接承受偏心載荷；還應(yīng)保證足夠的扳手空間。還應(yīng)保證足夠的扳手空間。裝配時控制預(yù)緊力的方法裝配時控制預(yù)緊力的方法裝配時控制預(yù)緊力的方法裝配時控制預(yù)緊力的方法二、二、 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松1、摩擦防松、摩擦防松、雙螺母、

17、雙螺母在螺母和螺栓之間形成內(nèi)在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，保證摩擦力；力，保證摩擦力；結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠性不高；靠性不高；用于平穩(wěn)、低速、重載。用于平穩(wěn)、低速、重載。防松的本質(zhì)：就是防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動，也就是螺栓防松的本質(zhì)：就是防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動，也就是螺栓與螺母間的相對轉(zhuǎn)動（內(nèi)螺紋與外螺紋之間）。與螺母間的相對轉(zhuǎn)動（內(nèi)螺紋與外螺紋之間）。、彈簧墊圈、彈簧墊圈彈力保持一定壓力彈力保持一定壓力切口尖端逆向切口尖端逆向彈簧墊圈材料為彈簧鋼，裝配后墊圈被壓平，其反彈力能彈簧墊圈材料為彈簧鋼，裝配后墊圈被壓平，其反彈力能使螺紋間保持壓緊力和摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)防松。使螺紋間保持

18、壓緊力和摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)防松。橢圓口螺母橢圓口螺母、鎖緊螺母、鎖緊螺母、螺紋處鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈，增加摩擦螺紋處鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈，增加摩擦力，并防止液體漏出。力，并防止液體漏出。2、 機(jī)械防松機(jī)械防松 、開口銷與六角開槽螺母、開口銷與六角開槽螺母、圓螺母與帶翅止動墊圈、圓螺母與帶翅止動墊圈螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和被聯(lián)螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動墊圈分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊，實(shí)現(xiàn)防松。如果兩個螺栓需要雙接件的側(cè)面折彎貼緊，實(shí)現(xiàn)防松。如果兩個螺栓需要雙聯(lián)鎖緊時，可采用雙聯(lián)止動墊片。聯(lián)鎖緊時，可采用雙聯(lián)止動墊片。、串聯(lián)鋼絲、串聯(lián)鋼絲3、 永久防松（不可拆卸防松）永久防

19、松（不可拆卸防松）焊接焊接 沖點(diǎn)沖點(diǎn) 涂膠涂膠三、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計三、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計1 、聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計成軸對稱的簡單幾、聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀常設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀何形狀2、 螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。 3 、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距布置螺栓時，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最布置螺栓時，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動空間的大小來決定。小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動空間的大小來決定。 4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng) 取取4，6，8等偶數(shù)，以便鉆孔時在圓周上分度和畫線。等偶數(shù)，以便鉆孔時在圓周上分度和畫線。5 、避免螺栓承受偏心載荷、避免螺栓承受偏心載荷產(chǎn)生偏心載荷的原因產(chǎn)生偏心載荷的原因凸面和沉頭凸面和沉頭座的應(yīng)用座的應(yīng)用斜墊圈的應(yīng)用斜墊圈的應(yīng)用一一 、螺旋傳動的類型和應(yīng)用、螺旋傳動的類型和應(yīng)用 螺旋傳動是利用螺桿和螺母（內(nèi)、外螺紋）組成螺旋傳動是利用螺桿和螺母（內(nèi)、外螺紋）組成的螺旋副的螺旋副