机械基础第五章螺纹连接于螺旋传动的教案

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螺纹连接
一、螺纹的形成和种类
1、螺纹的形成
（1）螺旋线螺旋线是沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移成定比。

（2）螺纹螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。

2、螺纹的类型
（1）按线数分
在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。

也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。

单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。

（2）按螺旋线绕行方向
按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。

通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。

（3）按位置分
螺纹有外螺纹和内螺纹之分。

在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。

普通螺纹又有粗牙和细牙两种。

公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。

细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。

二、螺纹的主要参数
螺纹的主要参数：
(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。

对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。

标准规定大径为螺纹的公称直径。

(2)小径(d
1
、D
1
)——螺纹的最小直径。

对外螺纹是牙底圆柱直径(d
1
)，对内螺
纹是牙顶圆柱直径(D
1
)。

(3)中径(d
2
、D
2
)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。

此假想圆柱称为中径圆柱。

(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

(5)导程（S）——同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。

对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，S＝np。

(6)牙形角（α）——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。

(7)升角（λ）——在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的
夹角。

三、螺纹的类型
四、螺纹的标记
1、普通螺纹的标记方法：
螺纹代号 大径 螺纹公差带代号（中径、顶径公差） 例如：M10 –5g6g (粗 牙) M10x1- 7H (细 牙)
2、圆柱管螺纹的标记方法：（1英尺=12英寸） 1英寸= 25.4毫米（1英寸= 8 英
分）
例如： G 1/2 （表示管的通径是1/2英寸 ）
3、梯形螺纹的标记方法： Tr40x7-7e
7e---外螺纹精度等级
五、螺纹连接的基本类型和常用螺纹连接件
（一）螺纹连接的基本类型
1、螺栓连接
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。

螺纹 的种类 普通螺纹
矩形螺纹
牙型角α=60°自锁性能好。

应力集中较小。

细牙螺纹不耐磨、易滑扣、结构紧凑，重量轻。

管螺纹（非螺纹
密封的55°圆柱管螺纹）
牙型角α=55°，内、外螺纹公称牙型间没有间隙，螺纹副本身不具有密封性。

牙型为正方形，牙厚为螺矩的一半，传动效率高。

但精度制造困难，对中精度低，牙根强度弱。

梯形螺纹
牙型为α=30°，螺纹副的小径和大径处有相等的间隙。

效率较低，但工艺性好，牙根强度高。

工作面的牙型斜角为3°，非工作面的牙型斜角为30°，螺纹牙强度高，应力集中小，，螺纹副的大径处无间隙，便于对中。

锯齿形（3°/30°）螺纹
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
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
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。

（二）常用螺纹连接件
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
2）双头螺柱——两端带螺纹
A型——有退刀槽 B型——无退刀槽
3）螺钉
与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹
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
5）自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
6）螺母六角螺母：标准，扁，厚
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
7）垫圈
六、螺纹连接的预紧
（一）预紧
1 、预紧目的——增大摩擦力，使连接可靠。

2 、预紧力——预先施加轴向作用力（拉力）
预紧过紧——拧紧力过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度。

过松——拧紧力过小，工作不可靠
3 、预紧力的控制：
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。

（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
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
螺旋传动
螺旋传动的特点和应用
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。

它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递动力。

如图所示，借助开合螺母与长螺杆啮合实现车床纵向进给运动。

螺旋传动的优点是结构简单，承载能力大，传动平稳无噪声，能实现自锁要求，传动精度高，孤广泛应用于机床进给机构、螺旋起重机和螺旋压力机中，缺
点是螺纹之间产生较大的相对滑动，摩擦磨损严重，传动效率低.但由于滚动螺旋和静压螺旋的应用使磨损和效率问题得到了很大的改善。

螺旋传动在机床、起重机械、锻压设备等场合应用广泛。

常用螺旋传动有：普通螺旋传动、相对位移螺旋传动、差动位移螺旋传动和滚珠螺旋传动。

普通螺旋传动是由螺杆和螺母组成的简单螺旋副。

其螺杆（或螺母）的移动方向不仅与螺杆(或螺母)的回转方向有关，还和螺旋方向有关。

螺杆或螺母的移动方向可用左、右手螺旋法则来判定：左旋螺杆（或螺母）伸左手，右旋螺杆（或螺母）伸右手，并半握拳，四指顺着螺杆（或螺母）的旋转方向，大拇指的指向即为螺杆（或螺母）的移动方向。

若螺杆原地转动，螺母移动时，与大拇指指向相反方向，即为螺母移动方向。

在普通螺旋传动中，螺杆(或螺母)的移动距离，
由导程决定。

即：
式中： L——移动距离，mm／min；
n——转速，r／min；
S——导程，mm。

下图为相时位移螺旋传动在自动定心夹具上的应用实例。

在螺杆1上，A段为左旋螺纹，B段为右旋螺纹，这两段螺纹的导程相等。

当螺杆1在支架3的支承内转动时，两个滑动螺母2和4将产生较快的相对运动，以等速趋近或远离，达到使夹具自动定心的要求。

相对位移螺旋传动，常用于机械加工的自动定心装置和常用两脚划规中。

在有些微调装置如测微器、分度机构、机床刀具微调机构中，常希望在主动件转动较大角度时，从动件只作微量位移。

这时可采用差动位移螺旋传动。

如图所示，螺杆1分别与机架3及活动螺母2组成a和b两段螺旋副， a段为固定螺母，b段为活动螺母，它不能回转而能沿机架导向槽内移动，两段螺纹旋向相同，当螺杆转动，螺母2的实际移动距离为：
如两段螺纹旋向相反，则实际移动距离为：
式中：L——活动螺母实际移动距离；
n——丝杆1的转速；
Sa——固定螺母的导程；
Sb——活动螺母的导程。

计算结果L为“+”值，说明活动螺母2的实际移动方向与螺杆1相同，
反之，与螺杆1移动方向相反。

普通螺旋传动具有许多优点，但其螺旋副的摩擦是滑动摩擦，磨损严重，影
响传动精度，效率低，不能满足高速度、高效率和高精度的传动要求。

为改善螺
旋传动的功能，可将螺旋副做成滚道，并在滚道间充满滚珠，使螺旋副的摩擦成
为滚动摩擦，这种螺旋称为滚珠螺旋或滚珠丝杠。

滚珠螺旋按滚珠循环方式可分为外循环式和内循环式两种。

滚珠螺旋传动的特点：
（1）摩擦损失小，效率较高（90％以上），摩擦因数约为0.002～0.005，且
与运转速度关系不大，所以起动转矩接近于运转转矩，运转稳定。

（2）磨损很小，可调整方法消除间隙并产生一定的预变形来增加刚度，故传
动精度很高。

（3）不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。

但滚珠螺旋传动的结构复杂，制造困难，成本高；有些机构中为防止逆转，
还需另加自锁机构。

由于滚珠螺旋传动具有以上一些优点，早已在汽车和拖拉机转向机构中得到
应用，目前主要应用在精密传动的数控机床上，以及自动控制装置和精密测量仪
器中。

项目步骤教师活动学生活动设计意图
达标练习1、广泛应用于紧固连接的螺纹是（ A ），而传动螺纹常用（ C ）。

A、三角形螺纹
B、矩形螺纹
C、梯形螺纹
2、普通螺纹指（A ）。

A、三角形螺纹
B、梯形螺纹
C、矩形螺纹
3、梯形螺纹广泛应用于螺旋（ A ）中。

A、传动
B、连接
C、微调机构
4、台虎钳上螺杆螺纹采用的是（ A）。

A、梯形螺纹
B、锯齿形螺纹
C、矩形螺纹
5、普通螺纹的公称直径是指螺纹的（A ）。

A、大径
B、中径
C、小径
6、按螺旋线形成所在的表面，螺纹分为内螺纹和外螺纹。

（ T ）
7、连接螺纹大多采用多线三角形螺纹。

（F ）
8、锯齿形螺纹广泛应用于单向螺旋传动中。

（ T）。