《机械设计基础》课程教学资源（教案讲义）第19次课 螺纹联接（一）

#螺纹联接（一）谷1.螺纹的主要参数；2.螺旋副的受力分析、效率和自锁条件：3.熟悉螺纹联接的主要类型4.螺纹联接的预紧与防松。教学要求1.了解螺纹的主要参数；2.理解螺旋副的受力、效率和自锁条件；3.熟悉螺纹联接的主要类型：4.熟悉螺纹联接的预紧与防松方法。教学的重点和难点重点：螺纹的基本参数，常用螺纹的牙型、特性及其应用影响螺纹副效率和自锁性的主要参数：螺纹联接的类型、特点及其应用，螺纹放松的方法。难点：螺纹副的受力分析，螺纹的防松原理。教学方式与手段：注意结合平时生活中的实例进行分析，由问题引入知识点。比较螺纹和蜗杆的类似之处，注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。教学过程组织：复习旧课：单级行星轮系传动比的计算公式，多级行星轮系以及组合行星轮系传动比的计算方法。引入新课：以前我们学过平面低副，还有一种空间低副叫螺旋副。螺旋副是内螺纹和外螺纹联接而成的，今天我们就开始讲螺纹。螺纹的形成：由一动点绕着圆柱螺旋上升形成。螺纹的类型：三角形（普通螺纹）管螺纹一一联接螺纹（精密传动）按牙型矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹一一传动螺纹螺纹的主要参数：1）外径d（大径）(D）2）内径（小径）d1(D1)3）中径d24）螺距P5）导程（S）6）线数nnP（类似蜗杆的导程角）7）螺旋升角中y=arctgL/md,=arctg元d,8）牙型角α9）牙型斜角

第十九讲 螺纹联接（一） 教学内容 1.螺纹的主要参数； 2.螺旋副的受力分析、效率和自锁条件； 3.熟悉螺纹联接的主要类型； 4.螺纹联接的预紧与防松。 教学要求 1.了解螺纹的主要参数； 2.理解螺旋副的受力、效率和自锁条件； 3.熟悉螺纹联接的主要类型； 4.熟悉螺纹联接的预紧与防松方法。 教学的重点和难点 重点： 螺纹的基本参数，常用螺纹的牙型、特性及其应用； 影响螺纹副效率和自锁性的主要参数； 螺纹联接的类型、特点及其应用； 螺纹放松的方法。 难点：螺纹副的受力分析，螺纹的防松原理。 教学方式与手段： 注意结合平时生活中的实例进行分析，由问题引入知识点。比较螺纹和蜗杆的类似之处，注意突出 重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。 教学过程组织： 复习旧课： 单级行星轮系传动比的计算公式，多级行星轮系以及组合行星轮系传动比的计算方法。 引入新课： 以前我们学过平面低副，还有一种空间低副叫螺旋副。螺旋副是内螺纹和外螺纹联接而成的，今天 我们就开始讲螺纹。 螺纹的形成： 由一动点绕着圆柱螺旋上升形成。 螺纹的类型： 三角形（普通螺纹）、管螺纹——联接螺纹（精密传动） 按牙型 矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹——传动螺纹 螺纹的主要参数： 1）外径d（大径）（D） 2）内径（小径）d1(D1) 3）中径d2 4）螺距P 5）导程（S） 6）线数n 8）牙型角α 9）牙型斜角β

ad2d4螺纹副受力分析：分析两个工程实例：（1）用干斤顶提升重物。用干斤顶提升重物时，如何计算手柄上的水平推力FT？（2）拧紧螺母时，若忽略螺母与支撑面间的摩擦力矩，如何计算扳手的拧紧力矩T？1、矩形螺纹(β1=β2=0°)螺旋副的相对运动可近似看作一作用在中径的水平推力Ft推动重物沿螺纹表面的匀速运动，在水平推力Ft作用下，重物沿斜面的匀速运动。FFaUJd2重物要匀速上升时：

螺纹副受力分析： 分析两个工程实例： （1）用千斤顶提升重物。 用千斤顶提升重物时，如何计算手柄上的水平推力FT？ （2）拧紧螺母时，若忽略螺母与支撑面间的摩擦力矩，如何计算扳手的拧紧力矩T？ 1、矩形螺纹 (β1 =β2 =0°) 螺旋副的相对运动可近似看作： ——作用在中径的水平推力Ft 推动重物沿螺纹表面的匀速运动， ——在水平推力Ft 作用下，重物沿斜面的匀速运动。 重物要匀速上升时：

R0FfNFe摩擦角：p=arctanf水平驱动力：Ft=FQtan(+p)datan(+p)FE驱动力矩：T=1当升角较大，重物要匀速下滑时：1FJNFQ?水平驱动力：Ft=FQtan(-p)驱动力矩：dztan(-p)T=F92效率和自锁：当≤p时由于摩擦力过大，重物不能自行下滑，而在斜面上保持静止。此种现象称为"自锁，自锁条件是：p重物上升时的效率：tanytan(y+p)重物下降时的效率：+n =tan(y-p)tany

摩擦角：ρ = arctan f 水平驱动力：F t= FQtan(ψ +ρ） 当升角较大，重物要匀速下滑时： 水平驱动力：Ft = FQtan(ψ -ρ） 驱动力矩： 效率和自锁： 当ψ ≤ρ时由于摩擦力过大，重物不能自行下滑，而在斜面上保持静止。此种现象称为"自锁"，自锁条 件是：ψ ≤ρ 重物上升时的效率：

2、非矩形螺纹（β±0°)P法向力增加为：N=F。/cosb+摩擦力增加为：JF。/cosb把力的增加看作是摩擦系数的增加引入当量摩擦系数f=了/cosβ把非矩形螺纹受力问题转化为矩形螺纹受力问题求解，用fv-→f，用pv→p则非矩形螺纹副受力、效率及自锁可表述为Ff=Fotan($+0v）tan（p)T =Fa2上升时效率：+tanyn=tan(y+p,)下滑时效率：tan(y-p)=tany自锁条件：分析：通过受力情况以及效率、自锁的条件，我们可以看到三角形螺纹和梯形螺纹的应用场合。牙型角越大，当量摩擦角大，相应的螺纹力矩增加，因此三角形螺纹效率最低，适合于联接。梯形螺纹效率高，适合于传动。螺纹联接主要类型：（1)螺栓联接：被连接件不厚且有装配空间时用

2、非矩形螺纹 ( β ≠ 0°) 把非矩形螺纹受力问题转化为矩形螺纹受力问题求解，用 fv→ f，用 ρv→ ρ 则非矩形螺纹副受力、效率及自锁可表述为： 分析：通过受力情况以及效率、自锁的条件，我们可以看到三角形螺纹和梯形螺纹的应用场合。 牙型角越大，当量摩擦角大，相应的螺纹力矩增加，因此三角形螺纹效率最低，适合于联接。梯形 螺纹效率高，适合于传动。 螺纹联接主要类型： (1)螺栓联接：被连接件不厚且有装配空间时用

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0普通螺栓连接铰制孔螺栓连接(2)双头螺柱联接：用在被连接件之一较厚，且经常装拆场合

普通螺栓连接 铰制孔螺栓连接 (2)双头螺柱联接：用在被连接件之一较厚，且经常装拆场合

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d2HH双头螺柱联接螺钉联接(3)螺钉联接：用在被连接件之一较厚，且不常装拆场合。(4)紧定螺钉联接：

双头螺柱联接 螺钉联接 (3)螺钉联接：用在被连接件之一较厚，且不常装拆场合。 (4)紧定螺钉联接：

常用于固定轴上零件。螺纹联接的预紧与防松：1、预紧：螺纹联接松联接-一在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用紧联接-一在装配时需拧紧，即已预先受力，预紧力F预紧目的：保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求。一般K=0.1~0.3..T=KF-d,2防松：(1)防松目的实际工作中，外载荷有振动、有变化、材料高温需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，因此，必须进行防松。(2）防松原理一一消除（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1）摩擦防松一一双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等

常用于固定轴上零件。 螺纹联接的预紧与防松： 1、预紧： 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，即已预先受力，预紧力F’ 预紧目的：保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求。 2防松： (1) 防松目的 实际工作中，外载荷有振动、有变化、材料高温需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，因此，必须进行防松。 (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—— 1）摩擦防松——双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等

弹簧垫圈双螺母自锁螺母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

弹簧垫圈 双螺母 自锁螺母 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