考点2 螺纹连接及螺旋传动《机械基础》山东省（春季高考）机械制造类 知识讲解

山东省（春季高考）机械类机械基础复习讲义 模块一连接的基础知识 1.2螺纹连接及螺旋传动 【考纲要求】 （1）了解常用螺纹的主要参数、类型、特点和应用。 （2）理解螺纹连接的主要类型、应用、拧紧和防松方法。 （3）了解螺旋传动的组成、类型及应用。 【知识和技能要点】 考点1螺纹连接（识记） 1.螺纹的形成 在圆柱内、外表面上分别沿螺旋线切制出特定形状的沟槽而形成内、外螺纹，共同组成螺旋副使用。 2.螺纹的主要参数 (1)大径d/D(公称直径)——与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。 (2)小径d₁/D₁(强度计算直径)——与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。 (3)中径d₂/D₂(确定螺纹几何参数和配合性质的直径)——母线通过牙型上凸起和沟槽两者宽度相等的假想圆柱体直径。 (4)线数n——螺纹的线数不超过四线。 (5)螺距P——相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 (6)导程Ph=nP——同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 (7)螺纹升角λ——中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角，tanλ= (8)牙型角α——螺纹轴向截面内牙型两侧边的夹角。 (9)牙侧角β——螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。 (10)旋向——右旋为正扣，左旋为反扣。一般用右旋螺纹。 注：牙型、直径、螺距、线数、旋向称为螺纹五要素。内外螺纹旋合时，螺纹五要素必须相同 3.螺纹的类型 (1)按线数分类 沿一条螺旋线形成的为单线螺纹，其自锁性好，常用于连接；沿两条或两条以上等距螺旋线形成的为多线螺纹，其效率较高，常用于传动。 (2)按螺旋线绕行方向分类 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。判断旋向时，必须把螺纹的轴线竖直起来，从螺纹线的下端向上看，螺旋线向左上倾斜，则为左旋；向右倾斜，则为右旋。 (3)按位置分类 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。 (4)按螺纹的螺距大小分类 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、振动和变载荷的连接以及薄壁零件的连接。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。 (5)按牙型分类 按照牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、米制锥螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。普通螺纹、管螺纹和米制锥螺纹属于连接螺纹，常用粗牙的普通螺纹和55°的圆柱管螺纹。管螺纹的牙顶和牙底为圆弧角，保证连接的紧密性，不会漏水、漏气。 矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹属于传动螺纹，以梯形螺纹的应用较多，如普通机床的传动丝杠。 4.螺纹的类型、特点及应用(如表2-1-5所示) 表2-1-5螺纹的类型、特点及应用 类型 名称 特点 应用 连接螺纹 普通螺纹 牙型角60°,分为粗牙和细牙两类，细牙螺纹升角小，自锁性好，强度高，但不耐磨、易滑扣 应用最广，粗牙多用于一般连接；细牙多用于薄壁零件及受冲击、振动和微调机构中 管螺纹 非螺纹密封的55°圆柱管螺纹 牙型角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 用于水、煤气、润滑和电线管路系统 用螺纹密封的55°圆锥管螺纹 牙型角55°,内外螺纹公称牙型间没有间隙，依靠螺纹牙的变形密封 用于高温、高压和润滑系统 60°圆锥管螺纹 (米制) 为用螺纹密封的管螺纹；螺纹分布于1:16的圆锥管上 用于燃料、油、水、气输送系统的管连接 传动螺纹 梯形螺纹 牙型角30°,牙根强度高，工艺性和对中性好，传动效率略低于矩形螺纹 广泛用于传力或传动机构，如机床丝杠 矩形螺纹 牙型角0°,传动效率高，但牙根强度弱，传动精度降低 用于传力或传导螺旋，逐渐被梯形螺纹代替 锯齿形螺纹 工作面的牙侧角为3°,非工作面的牙侧角为30°,兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点 用于单向受力的传动，如螺旋压力机、千斤顶等 5.螺纹连接的主要类型、特点及应用(如表2-1-6所示) 螺纹连接由连接件和被连接件组成，螺纹连接件分A、B、C三个精度等级，A级精度最高，用于重要连接，B级精度次之，C级精度多用于一般连接。 表2-1-6螺纹连接的主要类型、特点及应用 类型 特点 应用 螺栓连接 结构简单，装拆方便。受拉螺栓的螺栓孔无须铰制，受剪螺栓孔需铰制 广泛用于传递轴向载荷且被连接件厚度不大、能从两边进行安装的连接 双头螺柱连接 将螺柱上的一端旋入并紧定在被连接件之一的螺纹孔中 适用于被连接件之一较厚不宜制作通孔且经常装拆的场合 螺钉连接 直接旋入被连接的螺纹孔中 适用于被连接件之一较厚，受力不大，且不经常装拆的场合 紧定螺钉连接 紧定螺钉的尾部，平端用于高硬度表面或经常拆卸处；圆柱端可压入轴上的凹坑；锥端用于低硬度表面或不常拆卸处 固定两零件的相对位置，可传递不大的横向力或转矩。如板牙与板牙架的连接 6.螺纹连接的拧紧与控制 ①拧紧的目的：拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。 ②控制预紧力的方法：使用指针式测力矩扳手或预置式定力矩扳手控制拧紧力矩的精度较高，目前控制预紧力的方法常用电动扳手，使用呆扳手也可一定程度控制拧紧力矩，但是活扳手难以控制拧紧力矩。 7.螺纹连接的防松措施 ①螺纹连接必须采取防松措施的原因 连接螺纹通常为单线，满足自锁条件。螺纹连接在拧紧后，一般不会松动，但是在变载荷、冲击、振动作用下，都会使预紧力减小，摩擦力降低，导致螺旋副相对转动，使螺纹连接松动。所以，螺纹连接必须采取防松措施。 ②常用的防松措施 分析各种防松方法的特点和应用场合，要记住以下3种常用的防松方法。 a.摩擦防松，如图2-1-1所示。 (a)对顶螺母(b)金属锁紧螺母(c)弹簧垫圈 图2-1-1摩擦防松 b.锁住防松，如图2-1-2所示。 (a)开口销与槽形螺母(b)止动垫片(c)止动垫片与圆螺母(d)串联金属丝 图2-1-2锁住防松 c.不可拆防松，如图2-1-3所示。 (a)端铆(b)冲点(c)焊接(d)胶接 图2-1-3不可拆防松 8.螺纹代号与标记 (1)普通螺纹 螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。 例如：M24×1.5LH—5g6g—L 其中，M24——代表公称直径为24mm的螺纹； 1.5——表示螺纹的螺距为1.5mm; LH——代表螺纹为左旋螺纹； 5g——螺纹中径公差带代号； 6g——螺纹顶径公差带代号； L——代表螺纹旋合长度为长旋合。 注意：①粗牙普通螺纹不标螺距。 ②中径与顶径公差代号相同只需标一个。 ③右旋螺纹旋向不标。 ④中等旋合长度时可不标代号。短旋合长度时标S,长旋合长度时标L,特殊时也可标出旋合长度数值。 (2)管螺纹 非螺纹密封用的管螺纹由螺纹特征代号(G)、尺寸代号和公差等级代号(A、B)组成。 例如：G11/2A表示公称直径为11/2英寸公差等级为A级外螺纹。 G11/2表示公称直径为11/2英寸的内螺纹。 注意：①内螺纹不标公差等级代号。 ②左旋螺纹可附加代号LH。例G11/2—LH。 ③管螺纹的公称直径指管子的内径。 考点2螺旋传动 1.螺旋传动的概述 螺旋传动是用内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置。螺旋传动主要用来把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。螺旋传动特点：结构简单，传动连续、平稳、承载能力大、传动精度高。但在传动中磨损较大，效率低。常用的螺旋传动有普通螺旋传动、差动螺旋传动和滚珠螺旋传动等。 2.普通螺旋传动 由构件螺杆和螺母组成的简单螺旋副实现的传动是普通螺旋传动。 (1)普通螺旋传动的应用形式 ①螺母固定不动螺杆回转并作直线运动：通常应用于螺旋压力机、千分尺等。 ②螺杆固定不动螺母回转并作直线运动：通常用于插齿机刀架传动等。 ③螺杆回转螺母作直线运动：如机床的滑板移动机构。 ④螺母回转螺杆作直线运动：应力试验机上的观察镜螺旋调整装置。 (2)直线运动方向的判定 普通螺旋传动时，从动件作直线运动的方向(移动方向)不仅与螺纹的回转方向有关，还与螺纹的旋向有关。 ①右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手。手握空拳，四指指向与螺杆(或螺母)回转方向相同，大拇指竖直。 ②若螺杆(或螺母)回转并移动，螺母(或螺杆)不动，则大拇指指向即为螺杆(或螺母)的移动方向。 ③若螺杆(或螺母)回转，螺母(或螺杆)移动，则大拇指指向的相反方向即为螺母(或螺杆)的移动方向。 (3)直线移动距离 在普通螺旋传动中，螺杆(或螺母)的移动距离与螺纹的导程有关。螺杆相对螺母每回转一圈，螺杆(或螺母)移动一个等于导程的距离。公式如下：L=NPh 其中，L——螺杆(或螺母)的移动距离，mm; N——回转圈数； Ph——螺纹导程，mm; 移动速度：v=nPh 其中，v——螺杆(或螺母)的移动速度，mm/min; n——转速，r/min; Ph——螺纹导程，mm。 3.差动螺旋与复式螺旋传动 (1)差动螺旋与复式螺旋传动的特点 差动螺旋传动是指活动螺母与螺杆产生差动的螺旋传动机构。差动螺旋传动机构可以产生极小的位移，而其螺纹的导程并不需要很小，加工比较容易，所以差动螺旋机构常用于测微器、计算机、分度机，以及许多精密切削机床仪器和工具中。螺杆上两段螺纹的旋向相反时，称为复式螺旋，可实现快速移动，用于夹具、张紧装置等。 (2)差动螺旋与复式螺旋传动的移动距离和方向的确定 ①螺杆上两螺纹旋向相同时，活动螺母移动距离减小。当机架上固定螺母的导程大于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同；当机架上固定螺母的导程小于活动螺母的导程时，活动螺母移动方向与螺杆移动方向相反；当两螺纹的导程相等时，活动螺母不动(移动距离为0)。 ②螺杆上两螺纹旋向相反时，活动螺母移动距离增大。活动螺母移动方向与螺杆移动方向相同。 ③在判定差动螺旋传动中活动螺母的移动方向时，应先确定螺杆的移动方向： L=N(Ph₁±Ph₂) 其中，L——活动螺母的实际移动距离，mm; N——螺杆的回转圈数； Ph₁——机架上固定螺母的导程，mm; Ph₂——活动螺母的导程，mm。 当两螺纹旋向相反时，公式中用正号；当两螺纹旋向相同时，公式中用负号。计算结果为正值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相同，计算结果为负值时，活动螺母实际移动方向与螺杆移动方向相反。 4.滚动螺旋传动 为了提高螺旋传动的效率，螺纹面之间采用滚动摩擦代替滑动摩擦，这种技术就是滚动螺旋传动。滚珠螺旋传动，传动效率高，传动时运动平稳，动作灵敏；但结构复杂，制造技术要求高，外形尺寸较大，成本高。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、升降机构和精密测量仪器中。 【练习题】 一、单项选择题 1.螺纹标记为M20×2—5g6g—LH,能与之相配合的螺纹是( ) A.M20—6H—LH B.M20×2—6H—LH C.M20×2—6h—LH D.M20×2—6H 2.镗刀杆需要微调镗刀位置，采用的螺旋传动是( ) A.差动螺旋 B.复式螺旋 C.传力螺旋 D.传导螺旋 3.螺纹的公称直径是( ) A.中径 B.大径 C.小径 D.实际直径 4．普通螺纹的牙型通常为( ) A.锯齿形 B.梯形 C.三角形 D.矩形 5.对开式滑动轴承大多采用的螺纹连接是( ) A.普通螺栓连接 B.双头螺柱连接 C.紧定螺钉连接 D.螺钉连接 6.滚珠螺旋传动机构应用的场合是( ) A.数控车床的进给传动部分 B.手动螺旋起重器 C.差动螺旋式微调镗刀 D.钳工用台虎钳 7.图中表示的螺纹防松方法是( ) A.摩擦放松 B.锁住放松 C.不可拆防松 D.自锁防松 8.普通车床丝杠上螺纹的牙型角是( ) A.30° B.40° C.55° D.60° 9.某观察镜的螺旋调整装置M20×2,螺母旋转两圈，螺杆移动的距离是( ) A.20mm B.2mm C.4mm D.40mm 10.在螺纹连接的防松措施中，对顶螺母属于( ) A.摩擦防松 B.机械防松 C.锁住防松 D.不可拆防松 11.下列防松措施中，适用于机械内部运动构件的连接且防松要求较高场合的是( ) A.对顶螺母防松 B.锁紧螺母防松 C.弹簧垫圈防松 D.止动垫片防松 12.用于确定螺纹几何参数和配合性质的螺纹直径是( ) A.公称直径 B.大径 C.中径 D.小径 13.以下螺纹牙型中常用的传动螺纹有( ) A.三角形 B.矩形 C.梯形 D.锯齿形 14.牙型角为55°的螺纹主要应用于( ) A.紧定螺钉连接 B.空调管道的连接 C.机床丝杠与溜板箱的螺旋传动 D.螺旋千斤顶中螺杆与螺母的螺旋传动 15.机床夹具中能够实现夹具快速移动的螺旋传动的类型为( ) A.滚动螺旋传动 B.单螺旋传动 C.复式螺旋传动 D.微动螺旋传动 16.螺纹连接中采用弹簧垫圈属于防松。( ) A.机械 B.摩擦 C.胶接 D.不可拆 17.下列传动形式中，传动效率高的是( ) A.滚珠螺旋传动 B.单线螺旋传动 C.多线螺旋传动 D.差动螺旋传动 18.牙根强度高、易加工，且广泛应用于机床设备螺旋传动中的螺纹是( ) A.三角形螺纹 B.锯齿形螺纹 C.矩形螺纹 D.梯形螺纹 19.螺纹连接中，当被连接件之一厚度太厚，不宜加工成通孔，且需经常装拆的场合，宜采用连接。( ) A.螺栓 B.螺钉 C.双头螺柱 D.紧定螺钉 20.螺旋千斤顶中所用螺旋工作面的牙型角为( ) A.3° B.30° C.55 D.60° 21.有一双头丝杠传动，螺距为5mm,要求螺母移动0.1mm时，刻度盘转过一格。此刻度 盘(固定在丝杠端部)圆周应均匀刻度线数为( ) A.50 B.100 C.80 D.120 二、简答题 1.螺纹连接为什么要防松?常用的防松措施有哪些? 【答案】 一、单项选择题 1.B 2.A 3.B 4.C 5.A 6.A 7.B 8.A 9.C 10.A 11.D 12.C 13.C 14.B 15.C 16.B 17.A 18.D 19.C 20.A 21.B 二、简述题 1.在变载荷、冲击、振动作用下，会使预紧力减小，摩擦力降低，导致螺旋副相对转动，使螺纹连接松动，必须采取放松措施。 常用的放松措施有摩擦防松、锁住防松、不可拆防松。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $