单元2 螺纹连接（课件）《机械基础》上好课（苏教版·凤凰职教）

《机械基础》（苏教版·凤凰职教） 上好课—中职专业课 模块二 机械连接 单元2 螺纹连接 教学目标 知识目标 1. 掌握螺纹成型原理、分类方式，熟练区分连接螺纹与传动螺纹的特点及应用。 2. 掌握螺纹大径、小径、中径、螺距、导程等核心参数，熟记导程计算公式。 能力 目标 1. 能够准确辨识各类螺纹及螺纹连接件，独立完成螺纹代号识读。 2. 能够规范完成螺纹装配、拆卸操作，掌握螺栓组对称分次拧紧工艺。 情感 目标 1. 树立标准化、规范化的装配作业意识，培养严谨、精细的工匠精神。 2. 理解工艺规范对设备安全的重要意义，树立岗位安全责任意识。 教学引入 生活中，我们常与“螺纹”擦肩而过。它不仅是工业的基础，更渗透在衣食住行的细微之处。请观察以下场景，思考螺纹在其中扮演了什么角色？ 稳固连接：骑行的安全基石 密封防漏：生活的贴心卫士 精密调节：细节的机械智慧 教学引入 想一想： 一辆自行车大约有多少个螺纹连接件？ 手机后盖、桌椅、家电外壳上有螺丝吗？ 为什么发动机缸盖螺栓要按顺序、用力矩扳手拧紧？ 螺丝为什么会自己松掉？怎么防止？ 本课任务：把这些"为什么"变成可操作的规范与方法。 知识讲授：什么是螺纹连接？ 定义：依靠螺纹连接件实现的可拆卸连接。 五大特点 外六角螺栓、螺母、平垫圈、弹簧垫圈成套 结构简单 工作可靠 装拆方便 类型多样 成本低廉，大多选用标准螺纹连接件 知识讲授：常见螺纹标准件有哪些？ 连接件（杆类） 螺栓（外六角等） 开槽盘头螺钉、内六角圆柱头螺钉、十字槽沉头螺钉 开槽锥端紧定螺钉 双头螺柱 锁紧件（螺母） 六角螺母、开槽螺母 辅件（垫圈） 平垫圈、弹簧垫圈 螺栓：带头部，配螺母使用 螺钉：直接拧入被连接件螺孔 紧定螺钉：端部顶住零件 双头螺柱：两端均有螺纹 螺母：与螺栓/螺柱配对 垫圈：增大支撑面、防松 知识讲授：螺纹是怎么加工出来的？ 图：数控车床上车削外螺纹 两个基本概念 螺旋线：点沿圆柱/圆锥表面运动，轴向位移与角位移成定比；侧面展开后是一条斜线。 螺纹：沿螺旋线在圆柱/圆锥母体表面加工出的、有规定牙型的连续凸起（凸起部分叫"牙"）。 车床加工原理：工件旋转一周，刀具沿轴向移动一个螺距，即可切出螺纹。 知识讲授：螺纹分类（一） ① 按母体形状 圆柱螺纹 母体为圆柱体 最常见 圆锥螺纹 母体为圆锥体 密封性好 ② 按所在位置 外螺纹 加工在轴的外表面 如螺栓、螺杆 内螺纹 加工在孔的内壁 如螺母、机体螺孔 关键关系 内、外螺纹成对旋合才能使用。 圆柱螺纹用于一般连接； 圆锥螺纹用于要求密封的管路。 二者牙型、大径、螺距、旋向、线数必须一致才能旋合。 知识讲授：螺纹分类（二） 右旋螺纹（常用） 顺时针旋入拧紧；工程中默认使用。 标记时省略旋向。 左旋螺纹 逆时针旋入；仅用于特殊场合。 标记时末尾写 LH。 右手判定法（重点） 手心朝向自己， 四指顺着螺纹轴线方向， 若大拇指指向与螺旋上升方向一致， 即为右旋；反之左旋。 知识讲授：螺纹分类（三） 单线螺纹（n=1） 只有一条螺旋线。 自锁性好，常用于连接。 螺栓、螺母、螺钉都是单线。 多线螺纹（n≥2） 两条及以上螺旋线，等距分布。 传动效率高，常用于传动。 如丝杠、压力机螺杆。 记忆要点：连接用单线（自锁好），传动用多线（效率高）。 知识讲授：普通螺纹（三角形牙型） 牙型为三角形，牙型角 ，是应用最广的连接螺纹。 粗牙普通螺纹：同一公称直径下螺距最大，标记时不写螺距。 细牙普通螺纹：螺距更小、小径更大、自锁性更好； 适合薄壁零件、受冲击振动的场合；标记必须标注螺距。 牙型示意 α=60° 三角形牙型牙根厚、强度高、自锁性好，主要用于零件间锁紧连接。 知识讲授：管螺纹 圆柱管螺纹（55°） 用于水、煤气管道； 压力 1.6 MPa 以下的管路。 圆锥管螺纹（55°/60°） 密封性更好； 用于高压管路、燃油油路。 对比要点 · 管螺纹牙型角 55°（另有 60° 圆锥管螺纹），公称直径近似为管子通孔直径，不是螺纹大径。 · 圆柱管螺纹靠密封填料密封；圆锥管螺纹旋合后牙型变形直接密封，密封性更可靠。 知识讲授：传动螺纹 矩形螺纹（正方形牙型） 传动效率高； 但牙根强度弱，磨损后间隙难补偿。 典型应用：千斤顶。 梯形螺纹（牙型角30°） 传动螺纹中最常用；可补偿磨损间隙；牙根强度高。 典型应用：机床丝杠。 知识讲授：传动螺纹：锯齿形螺纹 图：双盘摩擦螺旋压力机 牙型特点 工作面牙侧角 ，非工作面牙侧角 ，呈锯齿状。 综合了矩形螺纹高效率与梯形螺纹高强度的优点。 使用特点 只能单向受力（3°面承压），反向承载能力差。 典型应用：螺旋压力机（摩擦压力机）、冲压机。 知识讲授：普通螺纹几何参数（一） 符号约定：大写 D 代表内螺纹，小写 d 代表外螺纹。 大径 D、d 与牙顶相切的假想圆柱直径； 普通螺纹公称直径就是大径。 小径 D₁、d₁ 与牙底相切的假想圆柱直径； 外螺纹小径是危险截面直径。 中径 D₂、d₂ 母线平分牙型凸起与沟槽宽度的假想圆柱直径； 是螺纹配合的关键直径。 记忆口诀 大径是"公称直径"（说 M20 就是大径 20mm）；小径是最弱截面；中径决定配合精度。 知识讲授：几何参数（二） 螺距 (P) 定义：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。它反映了螺纹牙型的疏密程度，是螺纹加工中控制精度的关键基础参数。 导程 (Ph) 定义：同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程决定了螺纹副配合时，旋转一周所产生的轴向进给量。 核心规律：　（n 为线数） 单线螺纹：Pₕ = P　；多线螺纹：Pₕ = n × P 知识讲授：几何参数（三） 牙型角 α 螺纹牙型上，两侧牙侧面之间的夹角。 普通螺纹 α = 60°； 牙侧角 = α/2 = 30°。 螺纹升角 φ 在中径圆柱面上，螺旋线切线与垂直于轴线平面的夹角。 升角越小，自锁性越好。 计算公式与参数含义 Ph-导程，d₂-中径，n-螺纹线数，P-螺距。可见升角与导程成正比，与中径成反比。 知识讲授：普通螺纹标记 单个螺纹标记格式： M 公称直径 × 螺距 − 公差带 − 旋合长度 − 旋向 各项含义 · M：普通螺纹特征代号 · 粗牙不写螺距；细牙必须写 ×螺距 · 多线：后面括号写 导程(P螺距) · 公差带：中径、顶径各一组；相同只写一组 · 旋合长度：L长 / N中(默认省略) / S短 · 旋向：左旋写 LH；右旋省略 螺纹副标记 内外螺纹配合时： 内螺纹公差带 / 外螺纹公差带 中间用斜线隔开。 例：M20×2 − 6H / 5g6g 知识讲授：标记解读示例 M20 × 2 − 5H − S 标记段 含义 说明 M 普通螺纹 特征代号 20×2 大径20，细牙螺距2 写了×2，说明是细牙；粗牙不写螺距 5H 内螺纹公差带5H 大写字母=内螺纹；中径顶径公差带相同只写一组 S 短旋合长度 N中等旋合长度默认省略；此处写S表示短 知识讲授：管螺纹与梯形螺纹标记 55° 管螺纹 非密封管螺纹：代号 G，左旋末尾加 LH。 密封管螺纹：Rp(圆柱内)、R1(配套圆柱外)；Rc(圆锥内)、R2(配套圆锥外)。 梯形螺纹 Tr 特征代号 Tr；尺寸写 公称直径×导程(P螺距)；左旋加 LH；再写公差带、旋合长度。 例：Tr40 × 14(P7) LH − 7e 双线左旋梯形螺纹，公称直径 40 mm；导程 14 mm，螺距 7 mm；外螺纹公差带 7e。 知识讲授：螺纹连接四大结构类型 ① 螺栓连接 普通螺栓 / 铰制孔螺栓 通孔、装拆方便 ② 双头螺柱连接 一端旋入机体螺孔 经常拆卸的厚机体 ③ 螺钉连接 螺钉直接拧入被连接件螺孔 不频繁拆卸 ④ 紧定螺钉连接 螺钉端部顶住另一零件 固定相对位置、传小力 知识讲授：螺栓连接 普通螺栓连接 · 杆与孔之间留有间隙； · 靠预紧后接触面摩擦力传力； · 装拆简单，用于承受轴向载荷； · 被连接件均打通孔，孔加工要求低。 铰制孔螺栓连接 · 螺栓杆与孔为过渡配合； · 靠螺栓杆受剪、孔壁承压传力； · 可承受横向剪切载荷； · 定位精度高，适合固定零件相对位置； · 孔需铰制加工，精度要求高。 知识讲授：螺栓连接 知识讲授：双头螺柱连接 与 螺钉连接 双头螺柱连接 一端旋入机体螺纹孔，另一端套垫圈、上螺母。 适用：机体太厚、无法打通孔，且需要经常拆卸的场合。 螺钉连接（不用螺母） 螺钉直接拧入被连接件螺纹孔。适合被连接件之一较厚；不适合频繁拆装（反复拧入会磨损螺孔）。 知识讲授：紧定螺钉连接 内六角平端紧定螺钉 工作原理 螺钉拧入一个零件的螺纹孔，端部（锥端/平端/柱端）顶住另一零件的表面或凹坑。 适用场合 · 固定两个零件之间的相对位置； · 传递不大的力或转矩； · 如齿轮、链轮与轴的周向固定。 知识讲授：装配与拆卸：常用工具 扳手类 活动扳手、梅花扳手、开口扳手、内六角扳手、套筒扳手、扭矩扳手。 旋具（螺丝刀）类 一字、十字螺丝刀；气动、电动螺丝刀。 使用注意：活动扳手开口要适配螺母尺寸，避免打滑损伤棱角；扭矩扳手用于控制拧紧力矩。 知识讲授：装配要点 预置式扭矩扳手（控制预紧力） 预紧：装配拧紧时让连接在受工作载荷前预先受力。作用：提高连接刚度、防松。 双头螺柱装配三要点 ① 旋入端必须牢固拧进机体螺孔，不能松动；可采用过盈配合或光孔直接上丝。 ② 保证螺柱轴线垂直机体表面；歪斜不能强行敲入。 ③ 装配螺纹前做润滑，防止咬死，方便日后拆卸。 双头螺柱安装方法：双螺母对顶锁紧法、长螺母拆卸法。 知识讲授：拆卸要点 用扭矩扳手拆卸发动机缸盖螺栓 拆卸四步法 ① 先看清旋向（右/左旋）； ② 锈蚀螺栓先浸煤油润滑； ③ 断螺钉可钻孔取出； ④ 不要硬敲，防止损伤零件。 拆卸顺序与装配顺序相反，由外向内对称分次松开。 知识讲授：为什么要防松？ 螺纹本身具有自锁性，静载、常温下不会自动松脱；但在冲击、振动、变载荷作用下，螺纹副间的摩擦力会瞬时消失，连接就可能松动——必须采取额外防松措施。 防松三大类（按原理分） 一、摩擦力防松 增大螺纹副间正压力，产生附加摩擦力。可拆。 二、机械防松 用止动件直接锁住相对位置。可拆。 三、破坏螺纹副 使螺纹副不能相对运动。永久防松。 知识讲授：第一类：摩擦力防松 弹簧垫圈 开口弹力压紧，简单；振动大时效果差 自锁螺母（尼龙环） 尼龙环抱紧螺杆，可多次拆装，重要连接 三种方式 · 双螺母（对顶螺母）：两螺母对顶压紧，适合平稳低速； · 弹簧垫圈：简单，不重要连接； · 自锁螺母：尼龙环抱紧，可靠性好。 原理：始终保持螺纹副间有附加正压力和摩擦力，即使外载荷松了，摩擦力仍在。三者都可拆卸。 知识讲授：弹簧垫圈防松法 知识讲授：第二类：机械防松 开槽螺母+开口销 穿销锁死，适合冲击振动大的高速机械 止动垫圈（单/双耳） 垫圈折弯卡住螺母和工件，简单可靠 常见形式 · 开槽螺母+开口销； · 单耳/双耳止动垫圈； · 圆螺母+止动垫圈（轴上圆螺母）； · 串联钢丝（穿入螺钉头部小孔）。 知识讲授：第三类：破坏螺纹副防松 厌氧型螺纹锁固胶 端铆：螺栓伸出螺母末端直接铆打变形，永久锁死。 冲点：用冲头在螺栓螺母贴合处冲点，破坏局部螺纹。 焊接：把螺母焊死在螺栓上，永久连接。 涂粘结剂（螺纹胶）：螺纹间涂厌氧胶，固化后粘合，兼密封；可拆卸型可加热拆除。 传动部分 师生互动 Q1：大径 20、螺距 2、单线右旋，标记怎么写？ （想一想粗牙还是细牙？） Q2：机体太厚打不了通孔，又要经常拆装，用哪种连接？ Q3：机床丝杠用什么牙型螺纹？千斤顶呢？压力机呢？ Q4：振动大的高速机械用哪种防松？永久防松有哪些？ 请同学举手回答，教师点评并补充。 传动部分 知识点背诵 导程与螺距关系：Pₕ = n·P；单线 Pₕ = P，多线 Pₕ = n·P。 右旋判定：右手手心朝自己，四指沿轴线，大拇指与上升方向一致为右旋。 成组螺栓拧紧：对称分次、由中间向外；禁止顺一圈拧。 三类防松：摩擦力（双螺母/弹垫/自锁螺母）、机械（开口销/止动垫圈/串联钢丝）、破坏螺纹副（端铆/冲点/焊接/螺纹胶）。 四种连接适用：螺栓（通孔受轴向力）、铰制孔（横向剪切定位）、双头螺柱（厚机体常拆）、螺钉（厚机体少拆）、紧定螺钉（定位传小力）。 普通螺纹标记：M 大径×螺距−公差带−旋合长度−旋向；左旋写 LH，右旋省略。 传动螺纹应用：矩形→千斤顶；梯形→机床丝杠；锯齿形→螺旋压力机。 单项选择题 1.普通外螺纹的公称直径是指（ ） A. 螺纹大径 d B. 螺纹小径 d₁ C. 螺纹中径 d₂ D. 螺纹牙型高度 正确答案：A 普通螺纹公称直径即为大径；中径决定配合，小径是危险截面。 课后练习 正确答案：B 厚机体+常拆→双头螺柱；厚机体少拆→螺钉；紧定螺钉只用于定位传小力。 课后练习 单项选择题 2.机体太厚、无法打通通孔，且需要经常拆卸时，应选用（ ） A. 普通螺栓连接 B. 双头螺柱连接 C. 螺钉连接 D. 紧定螺钉连接 单项选择题 3.下列防松方法中，属于永久性防松、拆卸后螺纹件基本报废的是（ ） A. 双螺母对顶防松 B. 开槽螺母加开口销 C. 弹簧垫圈防松 D. 端铆、冲点、焊接防松 正确答案：D A、C 属摩擦防松，B 属机械防松，均可拆；D 属破坏螺纹副，永久防松。 课后练习 题目：螺纹连接为何会松动？按防松原理分哪三大类？每类各举两例，并说明是否可拆卸。 课后练习 · 松动原因：静载下螺纹自锁，冲击/振动/变载荷使螺纹副摩擦力瞬时消失而松动。 · 摩擦力防松：双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母——可拆。 · 机械防松：开槽螺母+开口销、止动垫圈、串联钢丝——可拆。 · 破坏螺纹副防松：端铆、冲点、焊接、涂螺纹胶——永久、不可拆。 课堂小结 1. 基础作业：梳理本节课核心知识点，熟记螺纹参数公式、螺纹分类特点、三类防松结构及适用场景。 2. 技能作业：利用实训器材独立完成螺栓组装配、防松装置安装实操，严格按照工艺规范操作。 3. 拓展作业：观察身边机械产品的螺纹结构，分析其螺纹类型、连接方式及防松设计。 课后作业 感谢观看 Lavf62.3.100 Lavf62.3.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $