1
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
（ 一 ） 教学要求
掌握螺纹联接的类型, 预紧和防松, 螺栓组联接的
设计计算, 并能根据已知条件合理地选用螺栓联接 。
（ 二 ） 教学的重点与难点
重点：单个螺栓联接的设计计算
难点：螺栓组联接的设计计算
（ 三 ） 教学内容
2
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
§ 19-1 螺纹
§ 19-2 螺纹联接的类型和预紧, 防松
§ 19-3 螺栓组联接的设计
§ 19-4 单个螺栓联接的强度计算
§ 19-5 提高螺栓联接强度的措施
§ 19-6 螺旋传动
结束
3
螺纹
一、螺纹的类型及应用
螺纹按牙型分类,
三角形 （ 普通螺纹 ）, 管螺纹 — 联接螺纹
矩形螺纹, 梯形螺纹, 锯齿形螺纹 — 传动螺纹
三角形螺纹,粗牙螺纹 — 用于联接
细牙螺纹 — 自锁性好, 适于薄壁细小零件和冲击变载等
螺纹按位置分类,
内螺纹 — 在圆柱孔的内表面形成的螺纹
外螺纹 — 在圆柱孔的外表面形成的螺纹
根据螺旋线绕行方向 分类,左旋, 右旋
根据螺旋线头数 分类,单头螺纹 （ n=1） — 用于联接
双头螺纹 （ n=2）
多线螺纹（ n≥ 2） — 用于传动
4
螺纹
二、螺纹的主要参数
5
螺纹联接的类型和预紧、防松
一、螺纹联接的主要类型
1.螺栓联接
普通螺栓联接,螺杆穿过通孔与螺母结合；装配后, 孔与杆有间隙, 结
构简单, 装折方便 。
配合螺栓联接,装配后无间隙, 主要承受横向载荷, 也可作定位用 。
2.双头螺栓联接,装配时, 一端旋入被联接件, 另一端配以螺母；适于
常拆卸而被联接件之一较厚时 。
3.螺钉联接,适于被联接件之一较厚 （ 带螺纹孔 ）, 不常装拆的场合 。
4.紧定螺钉联接,固定零件的相对位置；可传递不大的轴向力或扭矩。
联接类型图例
6
螺纹联接的类型和预紧、防松
一、螺纹联接的主要类型
返回
7
螺纹联接的类型和预紧、防松
一、螺纹联接的主要类型
8
螺纹联接的类型和预紧、防松
二、螺纹联接的预紧与防松
（ 一 ） 预紧
螺纹联接
松联接 — 在装配时不拧紧, 受外载时才受到力的作用 。
紧联接 — 在装配时需拧紧, 即在承载时, 已预先受预紧力 F0。
预紧目的
保持正常工作 。 T≈0.2F0d
预紧力的控制
测力矩板手 — 测出预紧力矩 。
定力矩板手 — 达到固定的拧紧力矩时, 弹簧受压将自动打滑 。
测 量 — 测量预紧前后螺栓伸长量 S。
9
螺纹联接的类型和预紧、防松
二、螺纹联接的预紧与防松
（ 二 ） 防松,
1,防松目的,防止因外载荷的变化, 材料蠕变等因素造成螺纹联接
松驰, 从而使联接失效 。
2,防松原理,消除或限制螺纹副之间的相对运动 。
3,防松办法及措施
摩擦防松,双螺母, 弹簧垫圈, 尼龙垫圈, 自锁螺母等 。
机械防松,开槽螺母与开口销, 圆螺母与止动垫圈, 弹簧垫片,
轴用带翅垫片, 止动垫片, 串联钢丝等 。
永久防松,端铆, 冲点 （ 破坏螺纹 ）, 点焊, 粘合 。
防松结构图例
10
螺纹联接的类型和预紧、防松
二、螺纹联接的预紧与防松
返回
11
螺纹联接的类型和预紧、防松 二、
螺纹联接的预紧与防松
返回
12
螺栓组联接的设计
一、结构设计原则
1.布局尽量对称分布，螺栓组中心
与形心重合以便受力均匀。
2.螺栓的位置应适当远离对称轴。
3.间距合理，边距适当，利于板手
装拆。
4.避免偏心载荷作用。
防偏载措施,
a） 凸台； b） 凹坑（鱼眼坑）；
c） 斜垫片； d） 球形垫片。
13
螺栓组联接的设计
二、螺栓组受力分析
1.受横向载荷 Fw的螺栓组联接
⑴ 普通螺栓,⑵ 铰制孔螺栓,
fz m
FKF wn?
0 zFFh w?
14
螺栓组联接的设计
二、螺栓组受力分析
2.受轴向载荷螺栓组联接
单个螺栓工作载荷为,
z
FF w?
15
螺栓组联接的设计
二、螺栓组受力分析
3,受转矩螺栓组联接
⑴ 普通螺栓联接
⑵ 铰制孔螺栓联接组
?
?
???? ?? Z
i
i
Z
n
rf
K n T
rrrf
KTF
1
21
0 )( ?
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Z
i
i
h
r
rTF
1
2
m a x
m a x
16
单个螺栓联接的强度计算
一,普通螺栓联接的强度计算
1.松螺栓联接
强度条件为,
设计公式,
2.紧螺栓联接
⑴ 只受预紧力的 紧螺栓联接
强度条件为,
][
4
2
1
??? ??
d
F W
][
4
1 ??
WFd ?
][
4
3.1
2
1
0 ?
?? ?? d
F
ca
17
单个螺栓联接的强度计算
一,普通螺栓联接的强度计算
⑵ 受预紧力和工作拉力的 螺栓联接
a） 受轴向静载荷的紧螺栓联接
强度条件,
设计公式,
b） 受轴向变载荷的螺栓联接
循环应力幅,
][
4
3.1
2
1
??? ?? ?
d
F
ca
][
43.1
1 ??
??? Fd
][2 2
1
a
C
a d
FK ?
?? ??
18
单个螺栓联接的强度计算
二、配合螺栓联接的强度计算
螺栓杆剪切强度条件,
螺栓杆挤压强度条件,
][
4
2
0
??? ??
dm
F h
][m in
0
P
h
P Ld
F ?? ??
19
单个螺栓联接的强度计算
三、螺栓材料与许用应力计算
1.螺纹联接件的材料,
国家标准规定, 螺纹联接件按材料的机械性能分级 。
普通垫圈材料常用 Q235,15,35钢, 弹簧垫圈用 65Mn钢 。
2.许用应力,
许用应力与载荷性质, 装配情况及螺纹联接件的材料,
结构尺寸, 使用条件等因素有关 。 设计时, 参照, 机械零
件设计手册,
20
提高螺栓联接强度的措施
一, 改善螺纹牙间载荷分布不均状况
a) 悬置螺母 b)环槽螺母 c) 内斜螺母
d)（ b） (c)结合螺母 e) 不同材料匹配
二, 减小应力集中的影响
三, 降低螺栓应力幅
四, 减小应力集中的影响
1） 加大过渡处圆角 2） 改用退刀槽
3） 卸载槽 4） 卸载过渡结构 。
五, （ 工艺方法 ） 采用合理的制造工艺
1） 用挤压法 （ 滚压法 ） 制造螺栓 。
2） 冷作硬化, 氰化, 氮化, 喷丸等, 可提高疲劳强度 。
3） 热处理后再进行滚压螺纹, 效果更佳 。
4） 控制单个螺距误差和螺距累积误差 。
21
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
1.应用,
回转 ? 直线, 传递运动, 动力
2.传动形式,
a) 螺杆转螺母移
b) 螺杆又转又移 （ 螺母固定 ） — 使用比较多
c) 螺母转螺杆移
d) 螺母又转又移 （ 螺杆固定 ） — 使用比较少
22
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
3.螺旋传动类型
按用途分类,
1） 传力螺旋,举重器, 千斤顶, 加压螺旋 。
特点,低速, 间歇工作, 传递轴向力大, 自锁 。
2） 传导螺旋,机床进给汇杠 — 传递运动和动力 。
特点,速度高, 连续工作, 精度高 。
3） 调整螺旋,机床, 仪器及测试装置中的微调螺旋 。
特点,受力较小, 不经常转动 。
传动类型图例
23
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
返回
24
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
按摩擦副性质分类,
1.滑动螺旋,简单, 平稳, 可靠, 易自锁, 传动比大,
承载力高, 易加工 。
缺点,磨损快, 寿命短, 低速时有爬行现象 （ 滑移 ）, 摩
擦损耗大, 传动效率低 （ 30~40%）, 传动精度低 。
2.静压螺旋,液体摩擦, 靠外部液压系统提供压力油, 压力油进
入螺杆与螺母之间, 促使螺杆与螺母的螺纹牙间产
生压力油膜而分隔开 。
特点,f小, 效率高 （ 可达 99%）, 工作稳定, 无爬行现象,
定位精度高, 磨损小, 寿命长 。
25
螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
3.滚动螺旋,在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若
干滚动体 （ 多用钢球 ）, 工作时, 滚动体沿螺纹滚
道滚动并形成循环 。
循环方式：内循环, 外循环 。
特点：传动效率高 （ 可达 90%）, 起动力矩小, 传动灵活,
平稳, 低速不爬行, 同步性好, 定位精度高, 正逆
运动效率相同, 可实现逆传动 。
预紧后刚度好, 定位精度高 。
26
螺旋传动
二、滑动螺旋的设计计算
耐磨性设计计算,
耐磨性计算主要限制螺纹工
作面上的比压 p,要求小于材料
的许用比压 。
耐磨性条件,
设计公式,
式中, ψ — 螺母厚度系数,
H=ψ d2
[p]— 材料许用比压 。
][
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phHd FPhzd Fp ??? ??
][2 ph
FPd
???
p
H
b
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
（ 一 ） 教学要求
掌握螺纹联接的类型, 预紧和防松, 螺栓组联接的
设计计算, 并能根据已知条件合理地选用螺栓联接 。
（ 二 ） 教学的重点与难点
重点：单个螺栓联接的设计计算
难点：螺栓组联接的设计计算
（ 三 ） 教学内容
2
第十九章 螺纹联接与螺旋传动
§ 19-1 螺纹
§ 19-2 螺纹联接的类型和预紧, 防松
§ 19-3 螺栓组联接的设计
§ 19-4 单个螺栓联接的强度计算
§ 19-5 提高螺栓联接强度的措施
§ 19-6 螺旋传动
结束
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螺纹
一、螺纹的类型及应用
螺纹按牙型分类,
三角形 （ 普通螺纹 ）, 管螺纹 — 联接螺纹
矩形螺纹, 梯形螺纹, 锯齿形螺纹 — 传动螺纹
三角形螺纹,粗牙螺纹 — 用于联接
细牙螺纹 — 自锁性好, 适于薄壁细小零件和冲击变载等
螺纹按位置分类,
内螺纹 — 在圆柱孔的内表面形成的螺纹
外螺纹 — 在圆柱孔的外表面形成的螺纹
根据螺旋线绕行方向 分类,左旋, 右旋
根据螺旋线头数 分类,单头螺纹 （ n=1） — 用于联接
双头螺纹 （ n=2）
多线螺纹（ n≥ 2） — 用于传动
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螺纹
二、螺纹的主要参数
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螺纹联接的类型和预紧、防松
一、螺纹联接的主要类型
1.螺栓联接
普通螺栓联接,螺杆穿过通孔与螺母结合；装配后, 孔与杆有间隙, 结
构简单, 装折方便 。
配合螺栓联接,装配后无间隙, 主要承受横向载荷, 也可作定位用 。
2.双头螺栓联接,装配时, 一端旋入被联接件, 另一端配以螺母；适于
常拆卸而被联接件之一较厚时 。
3.螺钉联接,适于被联接件之一较厚 （ 带螺纹孔 ）, 不常装拆的场合 。
4.紧定螺钉联接,固定零件的相对位置；可传递不大的轴向力或扭矩。
联接类型图例
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螺纹联接的类型和预紧、防松
一、螺纹联接的主要类型
返回
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螺纹联接的类型和预紧、防松
一、螺纹联接的主要类型
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螺纹联接的类型和预紧、防松
二、螺纹联接的预紧与防松
（ 一 ） 预紧
螺纹联接
松联接 — 在装配时不拧紧, 受外载时才受到力的作用 。
紧联接 — 在装配时需拧紧, 即在承载时, 已预先受预紧力 F0。
预紧目的
保持正常工作 。 T≈0.2F0d
预紧力的控制
测力矩板手 — 测出预紧力矩 。
定力矩板手 — 达到固定的拧紧力矩时, 弹簧受压将自动打滑 。
测 量 — 测量预紧前后螺栓伸长量 S。
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螺纹联接的类型和预紧、防松
二、螺纹联接的预紧与防松
（ 二 ） 防松,
1,防松目的,防止因外载荷的变化, 材料蠕变等因素造成螺纹联接
松驰, 从而使联接失效 。
2,防松原理,消除或限制螺纹副之间的相对运动 。
3,防松办法及措施
摩擦防松,双螺母, 弹簧垫圈, 尼龙垫圈, 自锁螺母等 。
机械防松,开槽螺母与开口销, 圆螺母与止动垫圈, 弹簧垫片,
轴用带翅垫片, 止动垫片, 串联钢丝等 。
永久防松,端铆, 冲点 （ 破坏螺纹 ）, 点焊, 粘合 。
防松结构图例
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螺纹联接的类型和预紧、防松
二、螺纹联接的预紧与防松
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螺纹联接的类型和预紧、防松 二、
螺纹联接的预紧与防松
返回
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螺栓组联接的设计
一、结构设计原则
1.布局尽量对称分布，螺栓组中心
与形心重合以便受力均匀。
2.螺栓的位置应适当远离对称轴。
3.间距合理，边距适当，利于板手
装拆。
4.避免偏心载荷作用。
防偏载措施,
a） 凸台； b） 凹坑（鱼眼坑）；
c） 斜垫片； d） 球形垫片。
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螺栓组联接的设计
二、螺栓组受力分析
1.受横向载荷 Fw的螺栓组联接
⑴ 普通螺栓,⑵ 铰制孔螺栓,
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螺栓组联接的设计
二、螺栓组受力分析
2.受轴向载荷螺栓组联接
单个螺栓工作载荷为,
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螺栓组联接的设计
二、螺栓组受力分析
3,受转矩螺栓组联接
⑴ 普通螺栓联接
⑵ 铰制孔螺栓联接组
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单个螺栓联接的强度计算
一,普通螺栓联接的强度计算
1.松螺栓联接
强度条件为,
设计公式,
2.紧螺栓联接
⑴ 只受预紧力的 紧螺栓联接
强度条件为,
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单个螺栓联接的强度计算
一,普通螺栓联接的强度计算
⑵ 受预紧力和工作拉力的 螺栓联接
a） 受轴向静载荷的紧螺栓联接
强度条件,
设计公式,
b） 受轴向变载荷的螺栓联接
循环应力幅,
][
4
3.1
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单个螺栓联接的强度计算
二、配合螺栓联接的强度计算
螺栓杆剪切强度条件,
螺栓杆挤压强度条件,
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单个螺栓联接的强度计算
三、螺栓材料与许用应力计算
1.螺纹联接件的材料,
国家标准规定, 螺纹联接件按材料的机械性能分级 。
普通垫圈材料常用 Q235,15,35钢, 弹簧垫圈用 65Mn钢 。
2.许用应力,
许用应力与载荷性质, 装配情况及螺纹联接件的材料,
结构尺寸, 使用条件等因素有关 。 设计时, 参照, 机械零
件设计手册,
20
提高螺栓联接强度的措施
一, 改善螺纹牙间载荷分布不均状况
a) 悬置螺母 b)环槽螺母 c) 内斜螺母
d)（ b） (c)结合螺母 e) 不同材料匹配
二, 减小应力集中的影响
三, 降低螺栓应力幅
四, 减小应力集中的影响
1） 加大过渡处圆角 2） 改用退刀槽
3） 卸载槽 4） 卸载过渡结构 。
五, （ 工艺方法 ） 采用合理的制造工艺
1） 用挤压法 （ 滚压法 ） 制造螺栓 。
2） 冷作硬化, 氰化, 氮化, 喷丸等, 可提高疲劳强度 。
3） 热处理后再进行滚压螺纹, 效果更佳 。
4） 控制单个螺距误差和螺距累积误差 。
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螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
1.应用,
回转 ? 直线, 传递运动, 动力
2.传动形式,
a) 螺杆转螺母移
b) 螺杆又转又移 （ 螺母固定 ） — 使用比较多
c) 螺母转螺杆移
d) 螺母又转又移 （ 螺杆固定 ） — 使用比较少
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螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
3.螺旋传动类型
按用途分类,
1） 传力螺旋,举重器, 千斤顶, 加压螺旋 。
特点,低速, 间歇工作, 传递轴向力大, 自锁 。
2） 传导螺旋,机床进给汇杠 — 传递运动和动力 。
特点,速度高, 连续工作, 精度高 。
3） 调整螺旋,机床, 仪器及测试装置中的微调螺旋 。
特点,受力较小, 不经常转动 。
传动类型图例
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螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
返回
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螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
按摩擦副性质分类,
1.滑动螺旋,简单, 平稳, 可靠, 易自锁, 传动比大,
承载力高, 易加工 。
缺点,磨损快, 寿命短, 低速时有爬行现象 （ 滑移 ）, 摩
擦损耗大, 传动效率低 （ 30~40%）, 传动精度低 。
2.静压螺旋,液体摩擦, 靠外部液压系统提供压力油, 压力油进
入螺杆与螺母之间, 促使螺杆与螺母的螺纹牙间产
生压力油膜而分隔开 。
特点,f小, 效率高 （ 可达 99%）, 工作稳定, 无爬行现象,
定位精度高, 磨损小, 寿命长 。
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螺旋传动
一、螺旋传动的类型、特点与应用
3.滚动螺旋,在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若
干滚动体 （ 多用钢球 ）, 工作时, 滚动体沿螺纹滚
道滚动并形成循环 。
循环方式：内循环, 外循环 。
特点：传动效率高 （ 可达 90%）, 起动力矩小, 传动灵活,
平稳, 低速不爬行, 同步性好, 定位精度高, 正逆
运动效率相同, 可实现逆传动 。
预紧后刚度好, 定位精度高 。
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螺旋传动
二、滑动螺旋的设计计算
耐磨性设计计算,
耐磨性计算主要限制螺纹工
作面上的比压 p,要求小于材料
的许用比压 。
耐磨性条件,
设计公式,
式中, ψ — 螺母厚度系数,
H=ψ d2
[p]— 材料许用比压 。
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phHd FPhzd Fp ??? ??
][2 ph
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