1、第一節(jié)螺紋聯(lián)接與螺紋傳動(dòng)1.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)為使機(jī)器制造、安裝、調(diào)整、維修和運(yùn)輸、減重、省料、降成本、提高效率等等必須采用各種方式聯(lián)接成整體， 才能實(shí)現(xiàn)上述要求。 因此一個(gè)出色的設(shè)計(jì)者應(yīng)了解聯(lián)接的種類、 特點(diǎn)和應(yīng)用，熟悉聯(lián)接設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則。掌握好設(shè)計(jì)的方法。聯(lián)接近代機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)器設(shè)計(jì)） 中最感興趣的課題之一， 也是近一些年來，發(fā)明創(chuàng)造最多的。在通用機(jī)械中，聯(lián)接件占總零件數(shù)的2050% 。如 Boengs747 中有 250 萬個(gè)緊固聯(lián)接件聯(lián)接：靜聯(lián)接被聯(lián)接件間不充許產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)不可折聯(lián)接：鉚、焊、介于可折不可折之間，膠（粘）接等可折聯(lián)接：螺紋、鍵、花鍵、銷、成型而聯(lián)接等動(dòng)聯(lián)接被聯(lián)接零件間可產(chǎn)

2、生相對運(yùn)動(dòng)各種運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接螺紋的類型1.螺紋按牙型分類：三角形（普通螺紋） 、管螺紋 聯(lián)接螺紋。矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒形螺紋傳動(dòng)螺紋。三角形螺紋：粗牙螺紋用于聯(lián)接。細(xì)牙螺紋 自鎖性好，適于薄壁細(xì)小零件和沖擊變載等。2.螺紋按位置分類：內(nèi)螺紋 在圓柱孔的內(nèi)表面形成的螺紋外螺紋 在圓柱孔的外表面形成的螺紋根據(jù)螺旋線繞行方向分類：左旋、右旋根據(jù)螺旋線頭數(shù)分類：單頭螺紋（n=1） 用于聯(lián)接雙頭螺紋（ n=2）多線螺紋（ n 2） 用于傳動(dòng)螺紋的主要參數(shù)如圖 3-1 所示：圖 3-11）外徑 d（大徑）（ D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑亦稱公稱直徑2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1) 與外螺紋牙底相重合

3、的假想圓柱面直徑，在強(qiáng)度計(jì)算中作危險(xiǎn)剖面的計(jì)算直徑3）中徑 d2在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，近似等于螺紋的平均直徑d2 0.5(d+d1)4）螺距 P相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離5）導(dǎo)程（ S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離6）線數(shù) n螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：L=nP7）螺旋升角 在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。arctgL / d 2nParctgd 28）牙型角 螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。如圖3-2 所示。9）牙型斜角 螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的

4、垂直平面的夾角。對稱牙型2各種螺紋 （除矩形螺紋） 的主要幾何尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)公稱尺寸為螺紋外徑對管螺紋近似等于管子的內(nèi)徑。圖 3-2常用螺紋的特點(diǎn)及應(yīng)用如圖所示， 螺紋按其牙型角可分為三角螺紋，梯形螺紋和鋸齒形螺紋。三角螺紋主要用于聯(lián)接；矩形、 梯形和鋸齒形螺紋主要用于傳動(dòng)。用于聯(lián)接的三角螺紋又有普通螺紋，英制螺紋以及用于管路系統(tǒng)聯(lián)接的圓柱螺紋，即管螺紋。在上述各種螺紋中，除矩形螺紋外，均已標(biāo)準(zhǔn)化。普通螺紋的螺距和基本尺寸見表。名稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)牙型角 牙型傾角 當(dāng)量摩擦系數(shù)-fv當(dāng)量摩擦角- v傳動(dòng)效率 常用螺紋的比較（管螺紋除外類似于三角形）三角梯形鋸齒矩形正三角形等腰梯形不等腰梯形正方形

5、=60 =30 =30 =0 =30 =15 =3 =0Fv=f/cosfv=1.035ffv=1.001ffv=f =1.155fv tg 1 fv 6 35vtg 1 f5 55v 5 47cos性能介于梯形與矩形之間，適于單向傳動(dòng)，單面 工 作（ 3）應(yīng)用千斤頂?shù)葌鲃?dòng)又可銑自鎖性牙根強(qiáng)度工藝性能tgtg (v ) （在螺紋升角相同的條件下）條件v一般應(yīng)用特點(diǎn)（優(yōu)缺點(diǎn)及結(jié)構(gòu)性能）當(dāng)（ p、 d、 tv 材料相同的條件下）即可車聯(lián)接傳動(dòng)由 P分：粗牙 Md 用于緊固件細(xì) 牙 Mdxp 可靠、防震性好， 適于 d 同而 d 重要的動(dòng)力傳動(dòng)， 要求小，因而 P 精密強(qiáng)度高等， 適于雙，自鎖性向傳

6、動(dòng)，如車庫絲扭、，適于薄雙面工作。 用部分螺母壁 細(xì) 小 零可調(diào)間隙，應(yīng)用廣泛。件、沖擊、變載等場合聯(lián)接t0旋合長度只能車不能銑傳動(dòng)特適于高效、輕載傳動(dòng)如高低機(jī)、方向機(jī)等，但強(qiáng)度低、精度差、磨損后有間隙，加工藝性差，為便于銑磨，現(xiàn)已 改 用 =10 , =5自行設(shè)計(jì)：p=1/4d,d=5/4d1h=1/8d1螺紋聯(lián)接的基本類型合理選擇螺紋聯(lián)接需要了解螺紋聯(lián)接類型的特點(diǎn)及應(yīng)用場合。正確選用聯(lián)接類型,熟悉常用連接件的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接所必須掌握的基本知識(shí)。螺紋聯(lián)接是由帶螺紋的零件，即螺紋緊固件和被聯(lián)接件組成。常用聯(lián)接的基本類型：螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接。（ a） 螺栓

7、聯(lián)接(b) 雙頭螺柱聯(lián)接(c) 螺釘聯(lián)接(d) 緊定螺釘聯(lián)螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松一、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接松聯(lián)接 在裝配時(shí)不擰緊，受外載時(shí)才受到力的作用。緊聯(lián)接 在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)先受預(yù)緊力預(yù)緊目的 : 保持正常工作。T 0.2F0d預(yù)緊力的控制:測力矩板手 測出預(yù)緊力矩。定力矩板手 達(dá)到固定的擰緊力矩時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑。測量 測量預(yù)緊前后螺栓伸長量S。F0。二、螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松件螺紋聯(lián)接多采用單線普通螺紋， 其導(dǎo)程角為 1.50-3.50 ，當(dāng)量摩擦角 60-90 ，一般都具有自鎖性；在靜載荷和工作環(huán)境溫度變化不大的情況下不會(huì)自動(dòng)松脫。但在振動(dòng)、 沖擊、變載荷或溫

8、度變化很大時(shí)，聯(lián)接就有可能松脫。為保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮放松問題。1防松目的：防止因外載荷的變化、材料蠕變等因素造成螺紋聯(lián)接松馳，從而使聯(lián)接失效。2防松原理：消除或限制螺紋副之間的相對運(yùn)動(dòng)。3防松辦法及措施摩擦防松：雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等。機(jī)械防松：開槽螺母與開口銷、圓螺母與止動(dòng)墊圈、彈簧墊片、軸用帶翅墊片、止動(dòng)墊片、串聯(lián)鋼絲等。永久防松：端鉚、沖點(diǎn)（破壞螺紋）、點(diǎn)焊、粘合。三、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施這部分內(nèi)容是針對重要的、 大型螺栓聯(lián)接的。 影響螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多如材料、 結(jié)構(gòu)尺寸、制造精度，裝配工藝。但主要取決于螺栓強(qiáng)度。下面從四方面分析影響螺栓強(qiáng)度的因素，找

9、出提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施.（一）改善螺紋牙間載荷分布1. 螺紋牙受力不均現(xiàn)象螺紋牙間載荷分配關(guān)系，通過減少螺栓、螺母的螺距變化差,可改善這種載荷分布不均現(xiàn)象。2.具體措施：盡可能將螺母制成受拉伸的結(jié)構(gòu),如懸置螺母、環(huán)槽螺母、內(nèi)斜螺母等。上述為均載螺母，加工復(fù)雜，只適用于重要或大型聯(lián)接處。（二）降低總拉力F0 變化范圍a.采用柔性螺栓b.在螺母下裝彈性元件（ 2)增大被聯(lián)接件剛度K2 ( 如上圖 )（三）采用剛性較大墊片（如下圖）a.金屬墊片b.密封環(huán)（四）減小應(yīng)力集中螺栓上的螺紋 (特別是螺紋的收尾 )螺栓頭和螺栓桿的過渡處以及螺栓橫剖面積發(fā)生變化的部位等，都要產(chǎn)生應(yīng)力集中。常用方法：增大過渡

10、圓角，加卸載槽；輾壓代切削螺紋，可提高疲勞強(qiáng)度30%。四、避免或減小附加應(yīng)力若被聯(lián)接件剛性差、 螺母支承面歪斜， 裝配不良或采用鉤頭螺釘都會(huì)使螺栓受偏心載荷，產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，嚴(yán)重降低了螺栓的疲勞強(qiáng)度。改善措施：1) 避免采用鉤頭螺栓；2) 采用球面墊圈 ,腰環(huán)螺栓；3) 鍛、鑄件等支承面制成凸臺(tái)或沉頭座。(見下圖 )五、采用合理的制造工藝1用高強(qiáng)度鋼作螺栓材料，提高F，雖應(yīng)力集中敏感，但可提高聯(lián)接強(qiáng)度的效果；2. 制造工藝對螺栓疲勞強(qiáng)度有重要影響。采用輾制螺紋時(shí)，由于冷作硬化的作用，表層有殘余壓力，金屬流線合理，螺栓疲勞強(qiáng)度可較車制螺紋高3040% ；熱處理后再滾壓的效果更好；3. 進(jìn)行氮化

11、，碳氮共滲、噴丸等措施提高疲勞強(qiáng)度。螺旋傳動(dòng)基本知識(shí)一、螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。（一）螺旋傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式根據(jù)螺桿和螺母的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，螺旋傳動(dòng)的常用運(yùn)動(dòng)形式主要有以下兩種：螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)2）螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)（二）螺旋傳動(dòng)的類型螺旋傳動(dòng)按其用途不同，可分為以下三種類型：1）傳力螺旋它以傳遞動(dòng)力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，用以克服工件阻力，如各種起重或加壓裝置的螺旋。這種傳力螺旋主要是承受很大的軸向力，一般為間歇性工作，每次的工作時(shí)間較短，工作速度也不高，通常具有自鎖能力；2）傳導(dǎo)螺旋

12、它以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，有時(shí)也承受較大的軸向力，如機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的螺旋等。傳導(dǎo)螺旋常需在較長的時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度較高，要求具有較高的傳動(dòng)精度；3）調(diào)整螺旋它用以調(diào)整、固定零件的相對位置，如機(jī)床、 儀器及測試裝置中的微調(diào)機(jī)構(gòu)螺旋。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，一般在空載下調(diào)整。按其螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為以下三種類型：1）滑動(dòng)螺旋滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，易于自鎖，應(yīng)用范圍較廣。但主要缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（一般為30%40%) ，磨損快，傳動(dòng)精度低。2）滾動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、啟動(dòng)力矩小、 傳動(dòng)靈敏平穩(wěn)、 工作壽命長等優(yōu)點(diǎn)，故目前在機(jī)床、汽車、航空、航天及武器等制造業(yè)中應(yīng)用頗廣。缺點(diǎn)是制造工藝比較復(fù)雜，特別是長螺桿更難保證熱處理及磨削工藝質(zhì)量，剛性和抗振性能較差。3）靜壓螺旋為了降低螺旋傳動(dòng)的摩擦，提高傳動(dòng)效率， 并增強(qiáng)螺旋傳動(dòng)的剛性和抗振性能，可以將靜壓原理應(yīng)用于螺旋傳動(dòng)中，制成靜壓螺旋。（三）、滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)和材料滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，當(dāng)螺桿短而粗且垂直布置時(shí)，如起重及加壓裝置的傳力螺旋，可以利用螺母本身作為支承。當(dāng)螺桿細(xì)長且水平布置時(shí)，如機(jī)床的傳導(dǎo)螺旋（絲杠）等，應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿工作剛度。螺桿的支承結(jié)構(gòu)與軸的支