第六节 螺纹连接与螺旋传动
螺纹连接和螺旋传动都是得用螺纹来进行工作的，但二者的要求又截然不同。螺纹连接作为连接件，要求保证连接的紧密性和自锁性；而螺旋传动作为一种传动形式，要求保证高的传动效率和使用寿命。
一、螺纹的形成、基本参数和特点
1.螺纹的形成
（1）螺旋线
螺旋线是沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移成定比。
（2）螺纹
螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。
2.螺纹的主要参数
图3-18 螺纹的形成
(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。标准规定大径为普通螺纹的公称直径。
(2)小径(d1、 D1)——螺纹的最小直径。对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。
(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。此假想圆柱称为中径圆柱。
(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
(5)导程（S）——同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。
对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，S＝np。
(6)牙形角（α）——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。
(7)螺旋升角（r）——在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
图3-19 螺纹的主要参数
3.螺纹的类型、特点
（1）按线数分
单线螺纹、双线螺纹和三线螺纹。单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。
（2）按螺旋线绕行方向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。
（3）按位置分：螺纹有外螺纹和内螺纹之分。
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、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。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。
（4）按牙型分
螺纹按牙形分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹四种。联接用的螺纹主要是三角形螺纹，传动用的螺纹多是梯形螺纹。
图3-20 螺纹的线数
图3-21 三角形螺丝
图3-22 矩形螺纹
图3-23 梯形螺纹
图3-24 锯齿形螺纹
4.螺纹的代号与标记
二、螺纹的应用
螺纹在机械中的应用主要是连接和传动。因此，按其用途分可分成连接螺纹和传动螺纹两大类。
1.连接螺纹
连接螺纹的牙型多为三角形，而且多用单线螺纹。因为三角形螺纹的摩擦力大，强度高，自锁性能好。
应用最广泛的是普通螺纹，其牙型角为60o，同一直径按螺距大小可分为
（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： M24×1.5左—5g6g—L
其中M24——代表公称直径为24mm的螺纹；(www.xing528.com)
1.5——表示螺纹的螺距为1.5mm；
左——代表螺纹为左旋螺纹；
5g——螺纹中径公差代号；
6g——螺纹顶径公差代号；
L——代表螺纹旋合长度。
注：(1)粗牙普通螺纹不标螺距。
(2)中径与顶径公差代号相同只须标一个。
(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：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：(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。粗牙和细牙两类。
2.螺纹连接的基本类型及标准连接件
（1)螺纹连接的基本类型：螺栓连接、双头螺栓连接、螺钉和紧定螺钉连接。
表3-1 螺纹连接的基本类型及特点
（2)标准螺纹连接件：螺栓、双头螺柱、六角螺母、垫圈、螺钉、紧定螺钉。
图3-25 常用的螺纹联接件
三、螺纹连接的预紧与防松为了保证螺纹连接紧密、可靠，螺纹连接件必须拧紧，即在未受到工作载荷前，已经受到一定的轴向拉力，这种力称为预紧力。为了保证预紧力的大小合适，螺栓连接件在拧紧时，要保证拧到一定的力矩。力矩就是力与力臂的乘积。力臂是力到矩心的垂直距离。力矩的单位是牛·米，符号为N.m。螺纹连接螺旋升角很小，通常在静载荷下能够自锁，但在冲击载荷和交变载荷作用下，以及工作温度变化很大时，常常松动，因而螺纹连接件必须防松。常用防松的方法：
图3-26 增大摩擦力防松
1.摩擦防松；
2.机械防松；
3.不可拆防松，如焊接、粘接等。
四、螺旋传动
螺旋传动是利用螺旋副来传递运动和动力的，其主要功能是将回转运动变为直线运动，并传递动力。螺旋传动按用途可分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋，按结构分为普通螺旋传动、差动螺旋传动和滚珠螺旋传动三种。
图3-27 机械防松
1.普通螺旋传动
螺旋传动由螺杆、螺母、机架组成。常用的有螺旋千斤顶、虎钳等。
图3-28 螺旋千斤顶
图3-29 虎钳
2.差动螺旋传动
差动螺旋传动由固定螺母、活动螺母和螺杆三部分组成。螺杆旋转，活动螺母直线运动。若两段螺纹旋向相同，则活动螺母的移动距离缩小，可用于微调机构，如图1-30所示。
图3-30 千分尺
图3-31 滚珠螺旋传动
3.滚珠螺旋传动
滚珠螺旋传动由螺杆、螺母、滚珠和滚珠循环装置组成。螺母和螺杆之间是滚动摩擦，起动阻力小，传动效率高，耗油量小，但径向尺寸较大，且价格较高，常用于数控机床等精密机械中。
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