5.3认识汽车常用螺纹连接（课件）-《汽车机械基础》同步教学（航空工业出版社）

任务三 认识汽车常用螺纹连接 发动机主要部件 螺纹连接由于具有结构简单、拆装方便、形式多样、使用灵活等优点而在汽车连接中得到广泛的应用。例如，在图所示的汽车发动机主要部件中，气门室罩与气缸盖、气缸盖与气缸体、气缸体与油底壳之间都是通过螺纹连接的。此外，汽车底盘中也大量使用了螺纹连接。正是由于螺纹连接在汽车中有着广泛的应用，且起着重要而复杂的作用，若不重视螺纹连接件的正确使用和维护，将对汽车的行车安全造成严重的隐患。你知道螺纹连接有哪些类型吗？如何正确拆装螺纹连接？让我们一起来学习螺纹连接的相关知识吧！ 任务描述 任务目标 拆装丰田5A-FE发动机气缸盖，观察连接螺栓的特征，学习螺纹连接的相关知识。 熟悉螺纹的形成、基本要素、类型及标记。 掌握螺纹连接的主要类型及应用场合。 熟悉螺纹连接常用的预紧和防松方法。 能正确拆装发动机气缸盖。 一、螺纹的基础知识 1．螺纹的形成 平面图形（如三角形、矩形、梯形等）绕某一圆柱作螺旋运动，形成的螺旋体称为螺纹。工业生产中，螺纹的加工方法有很多，常见的有车削和钻削等，如图所示。 常见的螺纹加工方法 螺纹分为外螺纹和内螺纹两种，二者必须配对使用。其中，在机件的圆柱或圆锥表面上形成的螺纹称为外螺纹；在机件内孔表面上形成的螺纹称为内螺纹。 2．螺纹的基本要素 牙型 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓外形称为螺纹的牙型。常见的螺纹牙型有三角形、梯形和锯齿形等，如图所示。常用普通螺纹的牙型为三角形，牙型角为60°。 （a）三角形 （b）梯形 （c）锯齿形 常见的螺纹牙型 普通平键连接 螺纹的直径是螺纹的主要尺寸参数之一，包括大径、小径和中径。 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径称为螺纹的大径。内、外螺纹的大径分别用符号D和d表示。 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径称为螺纹的小径。内、外螺纹的小径分别用D1和d1表示。 大径（D，d） 小径（D1，d1） 若假想某个圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，则该假想圆柱或圆锥的直径称为螺纹的中径。内、外螺纹的中径分别用符号D2和d2表示。 中径（D2，d2） 螺纹的规格由公称直径表示，除管螺纹外，公称直径通常指的就是螺纹的大径。 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称为螺距，用P表示；同一条螺纹线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的距离称为导程，用Ph表示。 线数 形成螺纹的螺旋线的条数称为线数，用n表示。由一条螺纹线形成的螺纹称为单线螺纹；由多条螺纹线形成的螺纹称为多线螺纹，如图所示。线数n、螺距P和导程之间存在以下关系： 单线螺纹：Ph = P；多线螺纹：Ph = nP （a）单线螺纹 （b）双线螺纹 螺纹的线数 旋向 螺纹旋进的方向称为旋向，其中，逆时针旋进的螺纹称为左旋螺纹，螺纹特征为左高右低，如图（a）所示；顺时针旋进的螺纹称为右旋螺纹，螺纹特征为左低右高，如图（b）所示。螺纹旋向的判断方法：将螺纹轴线竖起来，从下往上看，螺旋线沿左上方倾斜的为左旋螺纹；螺旋线沿右上方倾斜的为右旋螺纹，如图所示。 （a）左旋螺纹 （b）右旋螺纹 螺纹的旋向 螺纹的上述五项基本要素，改变其中任何一项，螺纹的规格就会发生改变。只有五要素分别相同的内、外螺纹才能旋合。 3．螺纹分类与特点 分为外螺纹和内螺纹。 分为三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹等。 按螺纹所在表面不同 按牙型不同 分为单线螺纹和多线螺纹。 按线数不同 分为左旋螺纹和右旋螺纹。 按旋向不同 分为连接螺纹和传动螺纹。 按用途不同 本任务主要涉及螺纹连接，故下面重点介绍连接螺纹的分类和特点。连接螺纹分为普通螺纹和管螺纹两大类，管螺纹又分为非密封管螺纹和密封管螺纹，如图所示。 （a）普通螺纹 （b）非密封管螺纹 （c）密封管螺纹 连接螺纹 普通螺纹 普通螺纹一般为单线右旋，牙型为三角形，牙型角为60°，螺杆的强度高，内外螺纹配合时摩擦力大，自锁性能好，适用于紧固连接。同一种公称直径的螺纹，可以有多种螺距，其中螺距最大的为粗牙螺纹，其余为细牙螺纹。例如，M12规格的普通螺纹，可以选1 mm，1.25 mm，1.5 mm和1.75 mm四种螺距，其中，1.75 mm螺距的螺纹为粗牙螺纹。在公称直径相同的条件下，细牙螺纹的螺距小、自锁性好、螺杆强度高，适用于承受冲击、振动和交变载荷的场合，如发动机连杆盖与连杆的连接。此外，细牙螺纹还适用于薄壁场合和微调机构中。但细牙螺纹加工精度要求高、螺牙耐磨性较差，不适宜经常拆卸，因此，生产实际中仍有广泛使用粗牙螺纹。 管螺纹 管螺纹是指管壁上用于连接的螺纹，主要用于管道之间的连接，有密封用和非密封用之分。管螺纹的牙型角为55°或60°，形状有直管和锥管两种，按制式不同又可分为英制管螺纹和公制管螺纹。 常见的管螺纹有55°非密封管螺纹、55°密封管螺纹和60°圆锥管螺纹等。其中，55°非密封管螺纹的牙型为等腰梯形，公称直径为圆柱管的内径，由于不具备密封性，常用于电气管路系统的连接；55°密封管螺纹的牙型同样为等腰梯形，螺纹分布在1∶16的圆锥管表面，旋合时具有良好的密封性，适用于水、油、气等管路系统中，如发动机机油压力传感器与油管的连接等。 4．普通螺纹的标记 为方便螺纹的制造、选用和识别，国标GB/T 197—2003《普通螺纹公差》中规定了普通螺纹的标记方法。完整的螺纹标记由螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号及其他必要信息组成。 螺纹特征代号 普通螺纹的特征代号用字母“M”表示。 尺寸代号 单线普通螺纹的尺寸代号为“公称直径×螺距”，数值的单位均为毫米。对于粗牙螺纹，螺距可以省略不标。例如，公称直径为8 mm、螺距为1 mm的单线细牙螺纹：M8×1；公差直径为8 mm、螺距为1.25 mm的单线粗牙螺纹：M8。 多线普通螺纹的尺寸代号为“公称直径×Ph导程P螺距”，数值的单位均为毫米。螺纹线数一般不用标注（隐含在导程和螺距的关系之中），若要标出，可在后面增加括号说明（如双线为two starts；三线为three starts）。例如，公差直径为16 mm、导程为3 mm、螺距为1.5 mm的双线螺纹：M16×Ph3P1.5或M16×Ph3P1.5（two starts）。 公差带代号 公差带代号由中径公差带代号和顶径公差带代号组成，尺寸代号与公差带代号之间用“-”号分开。各直径的公差带代号由表示公差等级的数值和表示公差带位置的字母（外螺纹用小写字母；内螺纹用大写字母）组成。若中径公差带代号与顶径公差带代号相同，则只标注一个公差带代号。 例如，中径公差带为5g、顶径公差带为6g的外螺纹：M10×1-5g6g；中径公差带为5H、顶径公差带为6H的内螺纹：M10×1-5H6H。 Notice 在下列情况中，中等公差精度的螺纹不标注其公差带代号。 ① 内螺纹：5H——公称直径小于和等于1.4 mm时；6H——公称直径大于和等于1.6 mm时。 ② 外螺纹：6h——公称直径小于和等于1.4 mm时；6g——公称直径大于和等于1.6 mm时。 例如，中径公差带和顶径公差带为6g、中等公差精度的粗牙外螺纹：M10。 其他必要信息 螺纹标记中其他有必要说明的信息包括螺纹的旋合长度和旋向。其中，螺纹旋合长度分为短、中、长三种，代号分别用“S”“N”“L”表示，中等旋合长度代号“N”一般省略不标；螺纹旋向分左旋和右旋，左旋代号用“LH”表示，右旋则不用标注代号。 综上所述，单线普通螺纹标记的具体格式为 例如，公称直径为24 mm，螺距为1.5 mm，公差带代号：中径为5g、大径为6g，中等旋合长度的右旋普通细牙螺纹的标记为M24×1.5-5g6g。 多线普通螺纹标记的具体格式为 例如，公称直径为24 mm，导程为3 mm，螺距为1.5 mm，公差带代号：中径、大径均为7H，长旋合长度的左旋普通细牙螺纹的标记为M24×Ph3P1.5-7H-L-LH。 二、螺纹连接的类型及应用 1．螺纹连接的基本类型 螺纹连接是指利用螺纹零件构成的可拆卸的固定连接。由于具有结构简单、拆装方便、形式多样、使用灵活等优点，螺纹连接在生产实际中有着极为广泛的应用。螺纹连接包括螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接四种基本类型，它们的结构、特点和应用如表5-3-1所示。 表5-3-1 螺纹连接的结构、特点和应用 2．螺纹连接件 螺纹连接件是指带有螺纹起连接和紧固作用的零件。常用的螺纹连接件有螺钉、螺柱、螺母、垫圈等，如图所示。它们的结构形式和尺寸大多已经标准化，在设计时应根据有关国家标准选用。 常用的螺纹连接件 三、螺纹连接的预紧与防松 1．螺纹连接的预紧 在工程实际中，大部分螺纹连接在装配过程中需要用力拧紧，使螺纹连接件在工作前承受预紧力的作用，这个步骤称为预紧。预紧的目的在于保证螺纹连接的正常工作，提高连接的可靠性、紧密性和防松能力。预紧时螺栓所受的拉力称为预紧力。预紧力过大时容易造成螺纹被剪断而滑扣；预紧力过小时，紧固件可能松脱导致被连接件出现滑移或分离，从而达不到预紧的效果。因此，在拧紧螺栓时应控制拧紧力矩，以控制预紧力的大小。生产实际中一般根据操作经验来控制预紧力的大小，但对于某些重要的螺纹连接，如发动机气缸盖与气缸体的螺栓连接，则需要通过测力矩扳手或定力矩扳手来严格控制预紧力，如图所示。 （a）测力矩扳手 （b）定力矩扳手 预紧力控制工具 Notice 在对螺纹连接件进行预紧时，还应注意拧紧的正确顺序，以保证被连接件均匀受压、紧密贴合和牢固连接。如图所示，通常需要根据螺栓的实际分布情况，按一定的顺序分几次逐步拧紧。螺栓拆卸时的顺序与拧紧时相反。 螺栓的拧紧顺序 2．螺纹连接的防松 螺纹连接的防松是为了限制螺纹连接件之间发生相对转动，以防连接松动而影响正常工作。常用的连接螺纹为单线螺纹，具有较好的自锁性，一般不会松动。但在有冲击、振动和变载荷作用，以及温度变化较大的场合中，螺纹连接中的预紧力可能瞬间减小或消失，从而引起螺纹连接的失效，甚至造成严重事故。因此，使用螺纹连接时必须采取适当的防松措施。 螺纹连接的防松方法有很多，按工作原理不同可分为摩擦防松、机械防松和永久性防松三大类。各类螺纹防松方法的特点及应用如表5-3-2所示。 表5-3-2 各类螺纹防松方法的特点及应用 表5-3-2（续） 表5-3-2（续） 谢谢观赏 $$