拧紧力矩
M

F

d2 2

d2 2
Q tan(

rv )

防松力矩
M'
F '
d 2

d 2
Q tan(

rv
)
机械设计基础——联接
三角形螺纹（续）
Q
900-
900-
Q

N/2
N/2 N’
N’
效 率 Wr / Wd tan / tan( rv )
自锁条件 F ' Q tan( rv ) 0
机械设计基础——联接
控制拧紧力臂
选择扳手长度
机械设计基础——联接
三、螺纹常用类型
1. 三角形螺纹 (M) 普通螺纹:α＝60°，f ’大，易自锁
粗牙:牙高, d1小, ψ大 细牙:牙浅, d1大, ψ小, 更易自锁
管螺纹:α＝55°，紧密 , 无径向间隙 2. 梯形螺纹 (Tr)：α＝30°、β＝15° 3. 锯齿形螺纹(S)：α＝33、β工＝3° 4. 矩形螺纹 ：α＝０°
22
n
Q
d2
防松力 F' Q tan( r) 防松力矩 M' F' d2 d2 Q tan( r )
22
效率 Wr /Wd tan / tan( r )
自锁条件 F' Q tan( r) 0
r
机械设计基础——联接
4 三角形螺纹
机械设计基础——联接
1 斜面摩擦
N21
R21
分析使滑块等速运动所需要的水平力
r
v12
F
等速上升：

平衡条件： F Q R21 0 驱动力： F Q tan( r )
等速下滑：
平衡条件： F 'Q R'21 0 维持力： F' Q tan( r)
自锁条件：
F21
F
R21 +r Q
Q
N21’
R21’ r
v12
F21’ F’
Q
F’
–r
R21’
Q
当 r时，F’ 0，原工作阻力F’反向作用，作为驱动力 时，滑块才能移动
结论：当 r 时，滑块自锁
机械设计基础——联接
2 槽面摩擦
力分析：


摩擦力：F21 fN 21
粗牙螺纹—— 一般联接
细牙螺纹—— d1大、强度大、自锁性好，常用于变载
机械设计基础——联接
螺纹旋向判断
旋向(螺旋线方向)：常用右旋，特殊 要求时用左旋
旋向判断: (1)轴线垂直放，右边高—右旋
左边高—左旋
(2)右手旋，前进—右旋 左手旋，前进—左旋
机械设计基础——联接
2 主要参数
d1
大径d、D：最大直径—公称直径
α
小径d1：外螺纹的危险剖面直径

——强度直径
D, d
中径d2、D2：假想直径，牙型沟槽 宽与牙的宽度相等 ——计算直径
螺距P：相邻两牙轴向距离
导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间 S P 的轴向距离，S = nP

d2
升角 ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角
机械设计基础——联接
一、螺纹的主要参数
1 螺纹形成
螺旋线形成：倾斜线绕在圆柱体上 形成的曲线
螺纹形成：平面图形沿螺旋线形成
三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹
螺旋线的数目(线数):单线、多线 S P
联接 传动
d2
旋向(螺旋线方向)：常用右旋，特殊要求时用左旋
问题：旋向判断 ？
螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动 滑块沿斜面运动
假设：1)载荷分布在中线上; 2)单面产生摩擦力
n
R21 r
v12
F
s =z p
Q

d1 d2
d

螺旋升角
tan
s zp d2 d2
拧紧力 F Q tan( r)
拧紧力矩 M F d2 d2 Q tan( r )
1
F21

f
Q
sin
F21 fvQ
当量摩擦角：
N 21
2
N 21
2
2
Q
fv

f
sin
tan rv
rv arctan fv
思考: 与平面摩擦比较？ 结论：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力
R21
N’21
rv
v12
11111 P
F21
2 Q
N 21 2

N 21
Q
2
机械设计基础——联接
3 矩形螺纹
牙型角a ：螺纹两侧边的夹角
机械设计基础——联接
二、螺旋副力学特性
螺旋副作为一种空间运动副，其接触面为螺旋面 螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动 当螺杆和螺母之间受到轴向力Q时，拧动螺杆或螺母，
螺旋面间将产生摩擦力 1 斜面摩擦 2 槽面摩擦 3 矩形螺纹 4 三角形螺纹 5 螺纹联接的拧紧力矩
Q
900-
900-
Q

N/2
N/2 N’
N’
反力 2N'cos Q
摩擦力
Q
Ff
2N' f
cos
f

fvQ
当量摩擦角rv源自 arctanfv
arctan
f
cos
拧紧力 F Q tan( rv )
防松力 F ' Q tan( rv )
rv
思考： 1. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动？ 2. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接？
机械设计基础——联接
5 螺纹联接的拧紧力矩
目的：防止松动→提高可靠性、强
Fs
度、紧密性
螺母拧紧时→预紧力Fs
预紧拉力F0 螺栓 被联接件
预紧压力F0 T2
T
Fs T1
机械设计基础——联接
第7章 联 接
7-1 总 论
7-2 螺纹联接
7-3 键 联 接
基本要求: 了解螺纹联接的基本知识：类型、特性、标准、结构、
应用场合及防松方法等 掌握螺栓联接强度计算方法 了解键联接的主要类型及应用特点 掌握平键联接强度校核计算方法
机械设计基础——联接
7-1 总 论
零件 静联接 构件 动联接 机构 与动力
(运动副)
源组合
机器
可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等
静联接
联
不可拆联接：铆接、焊接、胶接等
接
动联接——运动副
机械设计基础——联接
7-2 螺纹联接
一、螺纹的主要参数 二、螺旋副力学特性 三、螺纹常用类型 四、螺纹联接件主要类型 五、螺纹联接防松装置 六、螺栓联接的计算 七、螺栓材料和许用应力
拧紧阻力矩 T 的大小： ？

螺旋副间的摩擦力矩 T1 ：
T1

Fs
d2 2
tan(
v
)
螺母与支承面间摩擦力矩 T2 ：T2 fz Fsrm
T T1 T2
施加在扳手上的力FT T T1 T2 FT L
机械设计基础——联接
控制拧紧力矩的扳手
定力矩扳手
测力矩扳手