机械设计参赛课件 螺纹联接与传动

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1、螺纹联结和螺旋传动参赛选手：****第九章螺纹联结和螺旋传动任何机械均由若干零件按一定方式相互联接而成。如果相连接的零件其相对位置在工作时按一定的规律进行变化，此种联接称动联接。如果相联接的零件在工作时其相对位置固定不变，此种联接称静联接。根据是否可拆卸，联接还可分为可拆联接和不可拆联接。现将联接分类如下：§9—1机械制造中的常用螺纹一、螺纹的形成1、螺纹的形成将一直角三角形abc绕在直径为d2的圆柱表面上，使三角形底边ab与圆柱体的底边重合，则三角形的斜边amc在圆柱体表面形成一条螺旋线am1c1。三角形abc的

2、斜边与底边的夹角ψ，称为螺纹升角。若取一平面图形，使其平面始终通过圆柱体的轴线并沿着螺旋线运动，则这平面图形在空间形成一个螺旋形体，称为螺纹。2、螺纹的类型(1)按螺纹在轴向剖面内的形状，分为矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹及锯齿形螺纹。(2)按螺纹旋线绕行的方向，分为右旋螺纹和左旋螺纹。只有在特殊需要时，才采用左螺纹。比如煤汔罐等危险设备中使用的螺纹。(3)按螺纹的线数，分为单线螺纹和多线螺纹。◇沿一条螺旋线所形成的螺纹为单线螺纹。单线螺纹多用于联接。◇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为多线螺纹。

3、多线螺纹多用于传动。◇多线螺纹由于加工制造的原因，线数一般不超过4条。1）外径（大径）d（D）——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径2）内径（小径）d1(D1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径（危险剖面直径）3）中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，d2≈0.5(d+d1)二、螺纹的主要参数4）螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母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圆柱面母线上的对应两点间的轴向距离6）线数n——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造

4、n≤4螺距、导程、线数之间关系：S=nP7）螺旋升角λ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角按牙型:三角形螺纹、管螺纹——联接螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹三.几种常用螺纹的特点和应用§9—2螺旋副的受力分析，效率和自锁一、矩形螺纹（牙型角α=00）受力分析螺纹副中，螺母所受到的轴向载荷Q是沿螺纹各圈分布的，为便于分析，用集中载荷Q代替，并设Q作用于中径d2圆周的一点上。这样，当螺母相

5、对于螺杆等速旋转时，可看作为一滑块(螺母)沿着以螺纹中径d2展开，斜度为螺纹升角ψ的斜面上等速滑动匀速拧紧螺母时，相当于以水平力推力F推动滑块沿斜面等速向上滑动（图教材9-8a）。设法向反力为N，则摩擦力为fN，f为摩擦系数，ρ为摩擦角，ρ=arctanf。由于滑块沿斜面上升时，摩擦力向下，故总反力R与Q的的夹角为ψ+ρ。由力的平衡条件可知，R、F和Q三力组成力封闭三角形，由图可得：Q使滑块等速运动所需要的水平力等速上升：Ft=FQtan(ψ+ρ)等速上升所需力矩：T=Ftd2/2=FQtan(ψ+ρ)d2/2等速

6、下降：Ft=FQtan(ψ—ρ)等速下降所需力矩：T'=Ftd2/2=FQtan(ψ—ρ)d2/22.螺纹的自锁螺母等速松退时的受力分析：观察教材图9—10，此时相当于滑块沿斜面等速下滑，由力的封闭三角形，得：若ψ≤ρ，则Ft≤0，这时必须加一反向作用力Ft才会使滑块下滑，若不加外力，则不论FQ有多大，滑块也不会下滑，这种现象叫"自锁"。自锁条件：ψ≤ρ3.螺旋副的效率螺旋副效率为有效功W2与输入功W1之比。螺母在力矩T作用下转动一周时，输入功W1=2лT，此时升举重物所作的有效功W2=QS；故螺旋副的效率为：二、

7、非矩形螺纹螺纹的牙型角α≠0时的螺纹为非矩形螺纹，如教材图9—11所示。非矩形螺纹的螺杆和螺母相对转动时，可看成楔形滑块沿楔形斜面移动；平面时法向反力FN=FQ;平面时摩擦力Ff=fFN=fFQ;楔形面时法向反力F'N=FQ/cosβ；楔形面摩擦力F'f=fF'N=fFQ/cosβ;令f'=f/cosβ称当量摩擦系数。F'f=f'Q；与当量摩擦系数对应的摩擦角称为当量摩擦角，用ρV表示。拧紧螺母时所需的水平推力及转矩：由于矩形螺纹与非矩形螺纹的运动关系相同，将ρV代替ρ后可得：使滑块等速运动所需要的水平力等速上升：

8、Ft=FQtan(ψ+ρV)等速上升所需力矩：T=Ftd2/2=FQtan(ψ+ρV)d2/2等速下降：Ft=FQtan(ψ-ρV)等速下降所需力矩：T=Ftd2/2=FQtan(ψ-ρV)d2/2自锁条件：ψ≤ρV效率为：由于三角形螺纹的β=α/2=300；梯形螺纹β=α/2=150；锯齿形螺纹β=30；矩形螺纹β=00，所以各种螺纹的当量摩擦系数之间有如