螺纹连接设计实例经典课件私人共享.ppt

1、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

2、,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,螺纹的形成,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

3、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),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),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）,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

4、磨损而产生的间隙。,梯形螺纹(Tr),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),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,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,螺尾和退刀槽,

5、螺纹的加工方法：,螺 尾,退刀槽,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。,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,螺纹的牙型,在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。,常用的有：,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,外螺纹,内螺纹,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。,螺纹的线数

6、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,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,单线螺纹,多线螺纹,P=L/n,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

7、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。,AA,（7）螺纹连接的画法,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,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

8、分投影,外螺纹剖视画法：,（8）螺纹的标注,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。,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。,螺纹各种数据

9、的查表,G1,M30,M201.5-6g-LH,Tr2410(p5),B4032(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,30,26.211,3.5,右,1,普通粗牙螺纹,3.5,30,三角形60度,20,18.376,1.5,左,1,普通细牙螺纹,1.5,20,三角形60度,24,10,右,2,梯形螺纹,5,24,梯形30度,40,32,右,4,锯齿形螺纹,8,40,锯齿形30度,33.249,30.291,2.309,右,1,普通粗牙螺纹,2.309,1英寸,三角形55度,18.50,标注示例,M2025g6gS LH,例1：,例2：,Tr4014(P7

10、)7HL,右旋,螺纹的标记,M202LH5g6gS,例3：,例4：,Tr4014(P7)7HL,右旋,2）螺母,3）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/T 5780-2000 M1280,a）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/T 6170-2000 M12,b）螺母,标记:螺母 标准号 螺纹

11、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/T 97.1-2000 8,c）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,常用右旋,此外，还有 管螺纹：主要用于管路的联接。,效率低，易自锁，多用于联接。,？,?,?,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.,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,V,5-2 螺纹联接的类型和标准联接件,一基本类型（请掌握

12、各联接的特点及适用场合）,1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,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

13、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),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.,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,bm:,钢：bm=d,铸铁:bm=1.25d或1.5d,铝:bm=2d,螺钉长度：l计=bm+t,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

14、钉连接,螺钉拧入深度H:钢或青铜 Hd 铸铁 H=(1.251.5)d 铝合金 H=(1.52.5)d,双头螺柱连接,其他螺纹连接类型,紧定螺钉连接地脚螺栓连接吊环螺栓连接T型槽螺栓连接,紧定螺钉连接,紧定螺钉连接,地脚螺栓连接,吊环螺栓连接,吊环螺栓连接,T型槽螺栓连接,例：已知被连接件:板厚1230板宽60螺栓 GB/T 5782-2000 24L（螺栓长度）垫圈 GB/T 93-1987 24螺母 GB/T 6170-2000 24,为了提高画图速度，螺纹连接件各部分的尺寸（除公称长度外）都可用d（或）的一定比值画出，称为比例画法。,螺栓连接,螺纹紧固件连接,螺栓连接件的简化画法,0.9

15、d,螺栓长度的选取,被连接件1的厚度1=30被连接件2的厚度2=30,螺栓长度L=120.2d0.8d0.3d=30+30+(0.150.80.2)24=91.2 将L圆整为标准螺栓系列长度100 螺纹部分长度=2d=224=48,1.扩大接触面、降低紧固力对被紧固件的应力集中，防止损坏被紧固件。2.拧紧螺母时不会划伤被紧固件。3.花垫和弹簧垫还有防止螺母松脱的作用。,1精度等级：A、B、C（精度由高低）A类用于要求配合精确、防止振动的重要场合B类用于受载大且常拆、调整或变载荷的场合C类用于一般的螺纹联接的场合,一预紧目的,1增加联接可靠性,2增加联接紧密性,5-3螺纹联接的预紧,二拧紧力矩T

16、,do,预紧力F0,三控制方法（控制预紧力QP的大小）,测力矩扳手,定力矩扳手,测力矩扳手,定力矩扳手,2r1,2r2,r,dr,F0,T1为螺旋副间的摩擦力矩T2为螺母与支承面间的摩擦力矩,当F=200N,则F0=1500N,很大的力和力矩.所以对于重要螺栓不用过小的直径.,当F=200N,则F0=1500N,很大的力和力矩.所以对于重要螺栓不用过小的直径.,测量伸长量（QP=l*Cb）,一防松目的,防松根本问题：防止螺旋副的相对转动,二防松方法：有三种（图例见下页）,1摩擦防松,2机械防松,3铆冲防松（破坏螺纹副）,5-4螺纹联接的防松,摩擦防松,机械防松,串联钢丝,一普通螺栓联接的强度计算,5-5单个螺栓联接的强度计算,失效形式：螺纹部分的塑变或断裂，危险截面为螺纹小径d1所对应的面积A=d21/4,设计准则：保证静强度或疲劳强度,d1,小径,(一)松螺栓联接的强度计算（螺母不需要拧紧、在承受工作载荷前，螺栓不受力）,(二)紧螺纹联接的强度计算（螺母需要拧紧、承受工作载荷前，螺栓受预紧力）,1仅受预紧力时紧螺栓联接,只有横向载荷,没有轴向拉力,64,M,10,M,普通螺纹的钢制螺