第六章---螺纹连接及螺旋传动-概述

第六章螺纹连接及螺旋传动概述螺纹联接的类型及螺纹联接件螺纹联接的预紧和防松螺旋传动的基本形式螺旋传动螺旋副中的摩擦与效率6.1概述功能通过螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动，用以实现测量、调整以及传递运动。分类根据使用的目的分为(1)示数螺旋传动(2)传力螺旋传动(3)一般传动螺旋示数螺旋传动传力螺旋传动一般传动螺旋§6—2螺旋传动的主要形式如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K，可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹也可以设想底边为一、螺纹的形成yyKddLyyKddLyyKddLyyKddLd按牙型:三角形螺纹、管螺纹——联接螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹按位置：内螺纹——在圆柱孔的内表面形成的螺纹外螺纹——在圆柱孔的外表面形成的螺纹三角形螺纹：粗牙螺纹——用于紧固件细牙螺纹——同样的公称直径下，螺距最小，自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等根据螺旋线绕行方向：左旋——如图右旋——常用根据螺旋线头数：单头螺纹（n=1）——用于联接双头螺纹（n=2）——如图多线螺纹（n≥2）——用于传动二、螺纹的类型内螺纹外螺纹Pd1d2d60°内螺纹外螺纹Pd1d2d60°内螺纹外螺纹Pd1d2d60°内螺纹外螺纹Pd1d2d60°外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d外螺纹内螺纹Pd1d2d30°Pd1d2d外螺纹内螺纹30°Pd1d2d外螺纹内螺纹30°Pd1d2d外螺纹内螺纹30°Pd1d2d外螺纹内螺纹P3°30°内螺纹外螺纹d1d2dP3°30°内螺纹外螺纹d1d2dP3°30°内螺纹外螺纹d1d2dP3°30°内螺纹外螺纹d1d2d锯齿形螺纹三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹1）外径（大径）d（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径2）内径（小径）d1(D1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径3）中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，d2≈0.5(d+d1)三、螺纹的主要参数d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh4）螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离5）导程（S）——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离6）线数n——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4螺距、导程、线数之间关系：L=nPd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh7）螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角22/dnParctgdarctgLd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh二、螺纹的运动形式及特点l——螺杆(或螺母)的位移；t——螺距；n——螺旋线头数；——螺杆和螺母间的相对转角。22ntsl二、螺纹的运动形式及特点螺母固定，螺杆转动并移动(a)。螺杆转动，螺母移动(b)。螺母转动，螺杆移动(c)螺杆固定，螺母转动并移动(d)。螺母固定，螺杆转动并移动螺杆转动，螺母移动差动螺旋传动当、相差很小时，L很小。差动螺旋可用于各种测微及微动装置中。)(21ttkL1t2t差动螺旋微位移机构差动螺旋传动当左、右两段螺纹的旋向相反，若螺杆转动K转时，可动螺母2的移动距离为：差动螺旋变成快速移动螺旋，即螺母2相对于螺母1快速靠近或离开。螺旋装置用于要求夹紧的夹具或锁紧装置中。)(21'ttkL螺旋传动的特点降速传动比大。传动精度高。具有自锁性能。轴向牵引力(或压力)大。效率低、磨损快。'三、螺纹基本参数确定1.螺纹牙形及半角矩形螺纹牙形半角三角形螺纹牙形半角梯形螺纹牙形半角0301530cos'ff三、螺纹基本参数确定2.螺距三、螺纹基本参数确定3.螺纹线数、螺纹升角及旋向螺杆上螺纹部分的长度l应保证必需的工作行程H——螺母长度——行程长度‘＋llH’l§6—3螺纹联接的类型及螺纹联接件一、螺纹联接主要类型1、螺栓联接a)普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。b)精密螺栓联接——装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。3、螺钉联接——适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1特殊联接：地脚螺栓联接,吊环螺钉联接4、紧定螺钉联接——拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)二、螺纹联接件2）双头螺柱——两端带螺纹A型——有退刀槽B型——无退刀槽1）螺栓普通螺栓——六角头，小六角头，标准六角头，大六角头,内六角铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小螺母rdadsk'lskllgd15°~30°辗制末端esrdadsk'lskllgd15°~30°辗制末端esbmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型4）紧定螺钉锥端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合平端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸圆柱端——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板3）螺钉与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹nbXdktldRnbXdktldRltnd90°Rltnd90°R6）螺母六角螺母：标准，扁，厚5）自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹emsd~30°15°emsd~30°15°emsd~30°15°emsd~30°15°圆螺母+止退垫圈——带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈7）垫圈DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈§6—4螺纹联接的预紧和防松一、预紧预紧目的——保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求，防漏气，接触面积要大，靠摩擦力工作，增大刚性等。增大刚性——增加联接刚度、紧密性和提高防松能力预紧力QP——预先轴向作用力（拉力）螺纹联接：松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用紧联接——在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力，预紧力QP预紧过紧——拧紧力QP过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度过松——拧紧力QP过小，工作不可靠扳手拧紧力矩——T=FH·L,拧紧时螺母：T=T1+T2T——拧紧力矩T1——螺纹摩擦阻力矩T2——螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩FH—作用于手柄上的力，L——力臂2)(21dtgQTvP)(31202130312dDdDQfTpc)](32)([2120213031221dDdDftgdQTTTcvp)](32)([21202130212dDdDdftgddKcvdKQTP一般K=0.1~0.3——拧紧力矩系数由于直径过小的螺栓，容易在拧紧时过载拉断，所以对于重要的联接不宜小于M10~M14TT2T1TT2T1预紧力QP的控制：测力矩板手——测出预紧力矩，如左图定力矩板手——达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自动打滑，如右图测量预紧前后螺栓伸长量——精度较高12图4-12测力矩扳手123412图4-12测力矩扳手123412图4-12测力矩扳手123412图4-12测力矩扳手1234二、螺纹防松1、防松目的实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故2、防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。3、防松办法及措施上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母1）摩擦防松双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等弹簧垫圈自锁螺母——螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧2）机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等3）永久防松：端铆、冲点、点焊4）化学防松——粘合(a)正确(b)不正确(a)正确(b)不正确开槽螺母与开口销圆螺母与止动垫圈串联钢丝(a)正确(b)不正确1、矩形螺纹（1）上升时载荷为FQ，驱动力矩为TFQ+F+FR=0§6-5螺旋副中的摩擦与效率FQvFFfFRFNFRFFQ+FQF2QF2QF)(tgFFQ)()(222tgtgtgdFtgdFTSFAAQQQdr22221dtgFdFTQ)(tgtg（2）下滑时v反向vFRFFQFQF2QF2QFF=FQtg(-)→F0→下滑需加反向力，否则无论FQ有多大都不会使螺母自动下滑→螺旋的自锁自锁条件：FQFNFFQ+F+FR=0FfFR-1、矩形螺纹2、非矩形螺纹矩形FN=FQFf=FNf=FQf非矩形2QFQFNFNFQNFF2cos2cosQNFF2cosfFfFFQNf2cos'ff——当量摩擦系数——当量摩擦角''arctgf各计算公式ff、、''=0→矩形螺纹ff'显然：2、非矩形螺纹↑→f（）↑→↓→便于自锁三角形→联接矩形、梯形、锯齿形螺纹→传动↓→↓→便于自锁单线螺纹→联接，多线螺纹↑→传动)('tgtg'自锁条件：2cos'ff§6—6螺旋传动一、螺旋传动的类型、特点与应用1、应用螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动，同时