《机械设计》课程教学资源（课件讲稿）第九章 连接设计

作入第九章连接设计8.9-1螺纹连接的基本知识89-2螺纹连接基本类型和螺纹连接件S9-3螺纹连接的预紧和防松89-4螺栓组连接设计89-5单个螺栓的强度计算S9-6螺栓连接的许用应力S9-7提高螺纹连接强度的措施

第九章 连接设计 §9-1 螺纹连接的基本知识 §9-2螺纹连接基本类型和螺纹连接件 § 9-3螺纹连接的预紧和防松 §9-4 螺栓组连接设计 §9-5单个螺栓的强度计算 §9-6螺栓连接的许用应力 §9-7提高螺纹连接强度的措施

中海大学大学第九章连接设计89一1螺纹连接的基本知识螺纹连接可拆连接键连接是指连接可反可拆连接销连接复进行而不会破坏任何连接过盈连接静连接：件和被连接连接焊接件。不可拆连动连接不可拆连接粘接接是指一旦拆铆接开连接便不可恢复。动连接是指两被连接的构件之间可以发生相对运动，这种连接通常叫做运动副。静连接是指两被连接的零件之间不能发生相对运动，工程上所说的连接就是指这种静连接，简称连接

第九章 连接设计 连接 静连接 动连接 可拆连接 不可拆连接 螺纹连接 键连接 销连接 . 过盈连接 焊接 粘接 铆接 . 动连接是指两被连接的构件之间可以发生相对运动，这种连接通常叫做运动 副。静连接是指两被连接的零件之间不能发生相对运动，工程上所说的连接就是 指这种静连接，简称连接。 可拆连接 是指连接可反 复进行而不会 破坏任何连接 件和被连接 件。不可拆连 接是指一旦拆 开连接便不可 恢复。 §9—1 螺纹连接的基本知识

第九章连接设计螺纹的形成及其分类1.螺纹的形成d2一锐角为?的直角三角形绕到一直径为d，的圆柱体上，直角三角形的底边与圆柱底边重合，则此三角形的斜边就在圆柱体上形成一条空间螺旋线。取一个平面图形沿螺旋线运动并使平面ly始终通过圆柱体轴线，此平面图形的运动轨迹就构成了螺纹，如平面图形为三角形，就πd,构成了三角形螺纹，依次类推可得到矩形、梯形、锯齿形、圆弧形（管螺纹）螺纹。将直角三角形的底边分成两份，在中间点上绘制一条与斜边平行的直线，在圆柱体上会形成二条螺旋线，以此类推在圆柱体上可以得到多条螺旋线。锯齿形圆弧三角形矩形梯形

第九章 连接设计 一、螺纹的形成及其分类 1.螺纹的形成 三角形 矩形 梯形 锯齿形 圆弧 S d 2 γ π d 2 一锐角为γ的直角三角形绕到一直径为 d 2的圆柱体上，直角三角形的底边与圆柱底 边重合，则此三角形的斜边就在圆柱体上形 成一条空间螺旋线。 取一个平面图形沿螺旋线运动并使平面 始终通过圆柱体轴线，此平面图形的运动轨 迹就构成了螺纹，如平面图形为三角形，就 构成了三角形螺纹，依次类推可得到矩形、 梯形、锯齿形、圆弧形（管螺纹）螺纹。 将直角三角形的底边分成两份，在中间 点上绘制一条与斜边平行的直线，在圆柱体 上会形成二条螺旋线，以此类推在圆柱体上 可以得到多条螺旋线

中国天子大学第九章连接设计2、螺纹的分类三角形螺纹矩形螺纹按螺纹牙型分梯形螺纹锯齿形螺纹圆弧形螺纹a）右旋单线b)左旋双线c)右旋双线内螺纹按螺旋线所在位置分外螺纹右旋螺纹（正螺纹一常用）按螺旋线的绕行方向分左旋螺纹（反螺纹）单线双线按螺旋线头数分多线另外还有柱螺纹、锥螺纹；英制螺纹和公制螺纹

第九章 连接设计 按螺旋线头数分 单线 双线 多线 按螺旋线的绕行方向分 右旋螺纹（正螺纹－常用） 左旋螺纹（反螺纹） 另外还有柱螺纹、锥螺纹；英制螺纹和公制螺纹。 三角形螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 圆弧形螺纹 按螺纹牙型分 2 、螺纹的分类 按螺旋线所在位置分 内螺纹 外螺纹 a）右旋单线 b)左旋双线 c)右旋双线

第九章连接设计螺纹的基本参数和术语dd2元dl5πd26元d图9-1圆柱螺纹基本参数1--外螺纹2一内螺纹3一外螺纹牙顶4螺纹牙侧5一外螺纹牙底6一内螺纹牙顶7--内螺纹牙底

第九章 连接设计 图9-1 圆柱螺纹基本参数 1-外螺纹 2—内螺纹 3—外螺纹牙顶 4—螺纹牙侧 5—外螺纹牙底6—内螺纹牙顶 7-内螺纹牙底 γ S S S πd1 πd 2 πd 1 1 2 d1 h P 5 6 7 4 d d 3 2 β α 二、 螺纹的基本参数和术语

大手大道第九章连接设计1、外径（大径）d一公称直径。2、小径（内径）d，一危险截面直径，用于强度计算3、中径一d，处于大径与小径之间，用于几何计算和运动分析。4、螺距P一相邻两螺纹牙同名点之间的轴向距离。5、导程S一同一条螺旋线上相邻两螺纹牙同名点之间的轴向距离。S=Pn（n一螺旋线头数）S=元d2tgY6、螺旋升角X一螺旋线上任意点切线与垂直于螺纹轴线平面间的夹角。7、牙型角α一同一螺纹牙的两个侧边所夹锐角。牙侧角β。8、工作高度h一螺纹副的螺纹牙接触部分的径向高度

第九章 连接设计 1、外径（大径） d－公称直径。 2、小径（内径） d 1－危险截面直径，用于强度计算。 3、中径－ d ２处于大径与小径之间，用于几何计算和运动分析。 4、螺距 P－相邻两螺纹牙同名点之间的轴向距离。 5、导程 S－同一条螺旋线上相邻两螺纹牙同名点之间的轴向距离。S=Pn （ｎ－螺旋线头数） S= πd2tg γ 6、螺旋升角γ－螺旋线上任意点切线与垂直于螺纹轴线平 面间的夹角。 7、牙型角α－同一螺纹牙的两个侧边所夹锐角。牙侧角β。 8、工作高度h—螺纹副的螺纹牙接触部分的径向高度

第九章连接设计三、螺纹副的受力分析、效率和自锁一）矩形螺纹WaObd上升下降将矩形螺纹副在中径处展开，将螺母上的载荷看做集中载荷。螺母在载荷Q和驱动力F作用下，如果螺母沿斜面上升（螺母拧紧）则力分析如图a、b：反之如果螺母沿斜面下滑（螺母松脱），则力分析如图c、d

第九章 连接设计 三、螺纹副的受力分析、效率和自锁 一）矩形螺纹 将矩形螺纹副在中径处展开，将螺母上的载荷看做集中载荷。螺母在载荷 Q 和 驱动力 F作用下，如果螺母沿斜面上升（螺母拧紧）则力分析如图 a 、 b；反之如果 螺母沿斜面下滑（螺母松脱），则力分析如图 c 、 d。 a b 上升 c d 下降

大了大道第九章连接设计上升（螺母拧紧）：F=Qtg(y +p)有用功：W,=QS=QtgY元d，总功：W,=F元d=Qtg（+p）元d效率：tgyW.nstg(y + p)W,2、下滑（螺母松脱）：F=Qtg(- p )分析：（1）当>p时，F>0,即，螺母在载荷作用下，即使外力F存在螺母也会自动松脱。（2）当<β时，F<0,即，要使螺母松脱必须改变外力F的方向。由此得出螺纹连接的自锁条件如下：自锁条件：Y<p

第九章 连接设计 2、下滑（螺母松脱）： F=Qtg( γ -ρ） 分析：（ 1）当γ ＞ρ时， F ＞0,即，螺母在载荷作用下，即使外力 F 存在螺母也会自动松脱。 （ 2） 当γ ＜ρ时， F ＜0,即，要使螺母松脱必须改变外力 F 的 方向。由此得出螺纹连接的自锁条件如下： 自锁条件： γ＜ρ )( 2 1 ργ γ η + == tg tg w w 1、上升（螺母拧紧）： F=Qtg( γ +ρ） 有用功： W 1=QS=Qtgγπ d 2 总功： W 2=F π d 2= Qtg（γ +ρ）π d 2 效率：

第九章连接设计二）三角形螺纹（-当量摩擦系数）tgy,tgp=JcosBβ一螺纹牙侧角拧紧：F=Qtg（+W）tgymtg(y+w.)松脱：F-Qtg(Y-W、）自锁条件：YP，所以三角形螺纹的自锁性强于矩形螺纹。并且牙侧角越大，当量摩擦系数越大，自锁性就越强连接螺纹自锁性要强：：Y要小，要大。传动用螺纹效率要高：Y要大，W要小

第九章 连接设计 ρ Ψv ( Ψv－当量摩擦系数，Ψv > ρ ) β－螺纹牙侧角 拧紧：F=Qtg( γ+ Ψv ） 松脱： F=Qtg( γ - Ψv ） 自锁条件： γ＜ Ψv 由于 Ψv >ρ，所以三角形螺纹的自锁性强于矩形螺纹。并且牙侧角越大， 当量摩擦系数越大，自锁性就越强。 连接螺纹自锁性要强：∴ γ要小， Ψv 要大。 传动用螺纹效率要高：∴ γ要大， Ψv 要小。 二）三角形螺纹 f f tg v == ′ β ψ cos )( v tg tg ψγ γ η + = ρ = ftg

中海平大学第九章连接设计四、机械制造中常用的螺纹1.普通螺纹（△螺纹）--GB/T192一1981，自锁性强，主要用于连接普通螺纹在相同的外径（公称直径）条件下，有不同的螺距，其中螺距最大的称作粗牙螺纹，其余称作细牙螺纹。粗牙螺纹一般用于连接，细牙螺纹多用于微调和薄壁件连接2.矩形螺纹一传动效率较高，但螺纹牙根部强度较低，无国家标准。3.梯形螺纹--传动效率较高，螺纹牙根部强度较大。4.锯齿形螺纹一一侧效率高，一侧自锁性强，用于有自锁性要求的传动，但要注意工作方向。5.圆弧螺纹一容纳异物的能力较强，多用于玻璃器皿和排污设备

第九章 连接设计 1.普通螺纹（△螺纹）- GB/T192—1981，自锁性强，主要用于连接。 普通螺纹在相同的外径（公称直径）条件下，有不同的螺距，其中螺距最大的 称作粗牙螺纹，其余称作细牙螺纹。粗牙螺纹一般用于连接，细牙螺纹多用于微调 和薄壁件连接。 2.矩形螺纹 —传动效率较高，但螺纹牙根部强度较低，无国家标准。 3.梯形螺纹-传动效率较高，螺纹牙根部强度较大。 4.锯齿形螺纹 —一侧效率高，一侧自锁性强，用于有自锁性要求的传动，但 要注意工作方向。 5.圆弧螺纹 —容纳异物的能力较强，多用于玻璃器皿和排污设备。 四、机械制造中常用的螺纹