螺纹连接(机械设计课件)

机械设计第二篇连接上海工程技术大学陆宁老师课件联接的分类和意义静联接动联接可拆联接(螺纹联接、键联接）不可拆联接（铆接、焊接、胶接）联接的选择（根据使用要求与经济要求来选择、根据联接的加工条件和被联接零件的材料、形状和尺寸等）联接的设计要求1．强度条件（等强度条件）2．经济性3．刚度条件或紧密性条件螺纹联接和螺旋传动第五章螺纹联接和螺旋传动§5-1螺纹§5-2螺纹联接的类型和标准联接件§5-3螺纹联接的预紧§5-4螺纹联接的防松§5-5单个螺栓联接的强度计算§5-6螺栓组联接的设计§5-7提高螺纹联接强度的措施螺纹连接一字螺钉六角螺栓十字螺钉内六角螺栓紧定螺钉自攻螺钉翼形螺钉圆头螺钉六角螺母盖形螺母开槽六角螺母翼形螺母螺纹连接§5-0引言由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼此联接。机械零件之间的联接分为：被联接件之间相互完全固定。（形锁合、摩擦锁合、材料锁合）被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。静联接：动联接：本课程介绍的联接主要是静联接。联接的类型：螺纹联接键联接、花键联接、销联接弹性环联接等铆接焊接粘接联接可拆联接不可拆联接过盈联接（介于两者之间）螺纹的形成d2螺旋线——一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹——一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹牙型角为60,牙根较厚，强度较高。同一公称直径的普通螺纹可分为粗牙、细牙。普通螺纹(M)60°螺纹牙型角为55，牙顶呈圆弧形。其公称直径近似为管子的孔径，以英寸为单位。旋合螺纹之间没有径向间隙，紧密性好。如果要求连接具有密封性时，需添加密封物。55°非密封管螺纹(G)55°螺纹55°非密封管螺纹螺纹牙型角为55，牙顶呈圆弧形。螺纹分布在1:16的圆锥管壁上。内外螺纹配合时没有间隙，不用填料也可以保证不渗漏，拧紧时可消除制造误差或磨损所产生的间隙。55°密封管螺纹（R）55°螺纹牙型为等腰梯型，牙型角为30。梯形螺纹的效率比矩形螺纹低，但牙根的强度较高，易于加工，对中性好，当采用剖分式螺纹时，还可以消除因磨损而产生的间隙。梯形螺纹(Tr)30°螺纹牙型为锯齿型，工作面的牙型边倾斜角为3，非工作面的牙型边倾斜角为30。比梯形螺纹牙根强度高。锯齿形螺纹(B)30°3°螺纹以上的螺纹有些只要标注牙型代号，就能分辨出螺纹种类，称为标准螺纹。有些螺纹，必须画出牙型才能加工，例如方牙螺纹，称为非标准螺纹。标准螺纹与非标准螺纹螺纹螺纹牙型为正方形，牙厚是螺距的一半。矩形螺纹不是标准螺纹，没有代号。标注时应注出大径、小径和螺距。矩形螺纹螺纹螺纹的牙型矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º联接螺纹传动螺纹MGTrB粗牙细牙螺纹管螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹普通是最常用的联接螺纹用于细小的精密或薄壁零件用于水管、油管、气管等薄壁管子上，用于管路的联接。用于各种机床的丝杠，做传动用。只能传递单方向的动力。螺纹种类特征代号外形图用途常用的几种螺纹的特征代号及用途外螺纹内螺纹螺旋线A制在回转体外表面的螺纹为外螺纹车刀制在回转体内表面的螺纹为内螺纹形成卡盘车外螺纹车内螺纹工件卡盘螺尾和退刀槽螺纹的加工方法：车刀螺尾开始退刀退出车刀退刀槽车刀车刀内退刀槽外退刀槽退刀纹螺纹收尾外螺纹制作：把工件车到一定的尺寸，用板牙绞出外螺纹；工程上大量制造的尺寸较小的外螺纹件用搓丝机制作。搓丝机搓板板牙工件内螺纹制作首先用钻头在工件上钻孔，再用丝锥攻丝得到内螺纹。§5-1螺纹⑴螺纹的牙型三角形在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。梯形锯齿形常用的有：牙型⑵螺纹的大径、小径和中径大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径。D、d小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径。D1、d1牙底牙底牙顶牙顶小径大径外螺纹内螺纹牙顶牙底牙底牙顶大径D、d小径D1、d1中径D2、d2螺纹的中径：一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。⑶螺纹的线数n沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做多线螺纹。单线螺纹双线螺纹⑷螺距和导程螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P称为螺距。同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离Ph称为导程。单线螺纹：P=Ph多线螺纹：P=Ph/n=导程螺距螺距导程单线螺纹多线螺纹P=L/n螺距(P)导程(L)⑸螺纹的旋向右旋(常用)左旋注意：只有上述各要素完全相同的内、外螺纹才能旋合在一起。螺旋在上方用右旋，则顺时针方向是搬紧，合乎用力习惯。反之，在下方用左旋则顺时针方向是搬紧，合乎用力习惯。§5-1螺纹大径d－－是螺纹的公称直径。小径d1－－常用于强度计算。中径d2－－常用于几何计算。螺距P－－相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。导程S－－沿螺纹上同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离，S=nP。线数n－－螺纹的螺旋线数目。牙型角a－－在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。牙型斜角β－－在轴向截面内，螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂线之间的夹角。（6）螺纹的角度螺纹升角y－－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。22ππtandnPdSyA－A（7）螺纹连接的画法AA旋入深度画图要点：★大径线和大径线对齐；小径线和小径线对齐。★旋合部分按外螺纹画；其余部分按各自的规定画。按不剖画内、外螺纹剖面线方向相反为什么？画图步骤：★画外螺纹★确定内螺纹的端面位置★画内螺纹及其余部分投影大径线画粗实线倒角圆不画小径圆约画3/4圈外螺纹剖视画法：小径大径A－A螺纹终止线画一小段剖面线画到大径线AA小径线画细实线且画到倒角内小径≈0.85d螺纹终止线画粗实线螺纹终止线大径线画细实线小径线画粗实线倒角圆不画大径圆约画3/4圈剖面线画到小径线即粗实线位置AAA－A（8）螺纹的标注⒈标注的基本格式特征代号公称直径×导程(P螺距)旋向公差带代号－旋合长度代号☆粗牙螺纹不标注螺距。☆旋合长度为中等时，“N”可省略。☆右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注LH。右旋左旋长：L中等：N短：S中径和顶径公差带代号－☆单线螺纹改为。导程(P螺距)螺距☆公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代号。注意事项粗牙螺纹不标注螺距。管螺纹公称直径为英寸，近似等于管子的通径。其公差等级代号外螺纹为A、B两级，内螺纹仅一种公差等级，故不标注。右旋螺纹不用标注旋向，左旋时则标注LH。公差带代号应按顺序标注中径、顶径公差带代号。内螺纹G、H两种；外螺纹e、f、g、h四种。若中径和顶径的公差带相同时，只注一个。单线螺纹导程(P螺距)螺距改为。螺纹各种数据的查表G1M30M20×1.5-6g-LHTr24×10(p5)B40×32(P8)大径小径导程旋向线数标记螺纹名称螺距公称尺寸牙型3026.2113.5右1普通粗牙螺纹3.530三角形60度2018.3761.5左1普通细牙螺纹1.520三角形60度2410右2梯形螺纹524梯形30度4032右4锯齿形螺纹840锯齿形30度33.24930.2912.309右1普通粗牙螺纹2.3091英寸三角形55度18.50标注示例M20×2－5g6g－S－LH普通螺纹大径d＝20螺距P=2(细牙)短旋合长度顶径公差带代号中径公差带代号例1：例2：Tr40×14(P7)－7H－L梯形螺纹大径D＝40导程14螺距7线数2中径、顶径公差带代号长旋合长度右旋螺纹的标记左旋M20×2LH－5g6g－S普通螺纹大径d＝20螺距P2(细牙)短旋合长度顶径公差带代号左旋中径公差带代号例3：例4：Tr40×14(P7)－7H－L梯形螺纹大径D＝40导程14螺距P7线数2中径、顶径公差带代号长旋合长度右旋2）螺母3）垫圈六角螺母六角开槽螺母圆螺母平垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈螺纹紧固件连接4）螺纹紧固件的标记方法名称标准编号形式与尺寸材料热处理表面处理螺纹紧固件连接例:螺纹规格d=M12，公称长度L=80，性能等级为4.8级，不进行表面处理，全螺纹，C级的六角头螺栓：螺栓GB/T5780-2000M12×80a）螺栓标记:螺栓标准号螺纹规格×有效长度螺纹紧固件连接例:螺纹规格D=M12，性能等级为10级，不经表面处理，A级的六角螺母。螺母GB/T6170-2000M12b）螺母标记:螺母标准号螺纹规格螺纹紧固件连接例:标准系列，公称尺寸d=8，性能等级为140HV，不经表面处理的平垫圈垫圈GB/T97.1-20008c）垫圈标记:垫圈标准号公称直径螺纹紧固件连接螺纹的类型螺纹分为外螺纹内螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹左旋右旋常用右旋效率较高，主要用于螺旋传动此外，还有管螺纹：主要用于管路的联接。按牙型的不同分为普通螺纹：矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹效率低，易自锁，多用于联接。？??Fad2dd1y)(yytgtg2450yyOdd得效率最大时令2450yyOdd得效率最大时令过大的螺旋升角制造困难,而且当角度大于25度后效率相差不大了.一般取不大于20---25度.fNFf2cos2NQQfQfQffNFvfcoscos222传动应效率高,希望螺旋升角大紧固要求自锁,希望螺旋升角小牙型角小摩擦就小，易于传动，但太小则牙根强度不够。、牙型角大摩擦就大，易于紧固连接，但太大拧紧费力V0D0dddd9.02'23'421OOydd1.10dD7.10'3010'306OOv15.0f05.0'522Otg17.0'399Otg08.104.112dd§5-2螺纹联接的类型和标准联接件一．基本类型（请掌握各联接的特点及适用场合）1．螺栓联接普通螺栓联接（受拉螺栓联接）铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)2．双头螺柱联接（常拆场合）3．螺钉联接（不常拆场合）4．紧定螺钉联接★★普通螺栓既可用来承担轴向载荷也可用来承担横向载荷，但铰制孔用螺栓一般用来承担横向载荷。螺纹紧固件连接的基本形式有：螺栓连接双头螺柱连接螺钉连接普通螺栓连接l计=t1+t2+0.15d(垫圈厚)+0.8d(螺母厚)+0.3d★螺栓、垫圈、螺母按不剖画★螺栓的有效长度按下式计算计算后查表取标准值★两块板的剖面线方向相反t1l0.3dt2★被连接件的孔径=1.1d普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接普通螺栓联接（受拉螺栓联接）铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型螺纹余留长度l1静载荷l1=(0.3~0.5)d;变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷l1≥d;铰制孔用螺栓l1≈0;螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;螺栓轴线到边缘的距离e=d+(3~6)mmL1铰制孔螺栓dL1铰制孔螺栓双头螺柱联接不能采用螺栓的场合,例如:连接件之一太厚不宜采用通孔,材料又比较软.tbmll计=t+0.15d+0.8d+0.3dbm同螺钉,由被联接件的材料决定。螺柱长度:设计：潘存云螺栓联接基本类型座端拧入深度H，当螺孔材料为：aee双头螺柱联接钢或青铜H=d;铸铁H=(1.25~1.5)d铝合金H=(1.5~2.5)d螺纹孔深度H1=H+(2~2.5)P;钻孔深度H2=H1+(0.5~1)d;参数l1、e、a与螺栓相同l1l1HHH1H1H2H2d螺钉联接螺钉联接多用于受力不大且不需要经常拆卸的场合tbml0.5dbm:钢：bm=d铸铁:bm=1.25d或1.5d铝:bm=2d螺钉长度：l计=bm+tⅠ0.2d2.5:1dⅠ0.4d0.25dⅡⅡ2.5:1柱端紧定螺钉利用端部小圆柱插入机件上的小孔或环槽起定位、固定作用。紧定螺钉分锥端、柱端、平端三种。锥端紧定螺钉靠端部锥面顶入机件上的小锥坑起定位、固定作用。平端紧定螺钉靠其端平面与击机件的摩擦力起定位作用。螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉连接螺钉连接螺钉拧入深度H:钢或青铜H≈