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1、机械基础 1 螺纹 1・1 螺纹的种类和特征 1・1・1 螺纹的基础 （1）螺纹升角和牙型角的关系 将直角三角形的纸张卷到圆柱上时，该直角三角形的斜边形成的曲线呈螺旋状，我们把这称为螺旋线。如图1-1所示，这时的β角称为螺纹升角或螺旋角，表示螺旋线的倾斜程度。而牙型角是指螺纹牙型螺旋线和穿过其上方1点的与螺轴平行的直线所形成的角度α。它们之间有着螺旋升角＋牙型角＝90°的关系。 （2）内螺纹和外螺纹 沿着螺旋线在圆柱表面切割出来的沟槽就是外螺纹，在圆柱内侧切割出来的沟槽就是内螺纹。 （3）单头螺纹和多头螺纹 由1根螺旋线形成的螺纹叫做单头螺纹，由2根形成的螺纹叫做双头螺纹
2、通常我们把由多根螺旋线形成的螺纹叫做多头螺纹。 （4）导程和螺距 相邻的两个螺纹牙型的中心线之间的距离叫做螺距，螺纹的轴向行进距离叫做导程（图1-2）。如果设导程为Ｌ，螺距为Ｐ，线数为ｎ，则三者之间的关系为Ｌ＝ｎ×Ｐ。 由上可以得出，如果采用多头螺纹，可以较少的转数较快地拧紧。 螺纹槽 轴线 螺旋升角 螺旋线的切线 の接線 牙型角 螺旋线 螺纹各个部分的名称（2头，右旋，平行外螺纹的情况） 导程 螺距 螺距 螺纹 螺纹牙型 图1-1 螺旋升角和牙型角 图1-2 导程和螺距 （5）有效直径 是指螺纹的牙型部分和沟槽部分的尺寸相等的假
3、设圆柱的直径，它是计算螺纹的紧固力和强度或进行精密测量时的基本尺寸。 如果螺纹的外径相同，则螺距越大，有效直径越小。 1・1・2 螺纹的种类、形状和用途 三角螺纹是螺纹中最具有代表性的一种，不过对于管螺纹、梯形螺纹的形状和特点也要充分理解并牢记（表1-1、1-2）。 名称 螺纹牙型角度 螺纹的形状 螺距 单位 标称直径的尺寸 表示方法 牙顶 槽底 米制螺纹 60° 平面 圆形 ㎜ ㎜ 粗牙 M10 M10×1.25 细牙 M10×1 M10×0.75 英制螺纹 统一螺纹 60° 平面 圆形 山数 英寸 编号或英寸 粗牙 3/
4、8－16UNC 细牙 №8－16UNF 威氏螺纹 55° 圆形 圆形 山数 英寸 粗牙英寸 细牙㎜ 粗牙 W3/8 细牙 W18 山14 表1-1 三角螺纹的种类和特点 螺纹的种类 特 点 ①三角螺纹 外螺纹 内螺纹 螺纹牙强度高，摩擦大，因此螺纹的松动小，适合作为紧固螺纹使用。但同时它的效率较差，不适合用于力的传递。 管螺纹中，通常螺纹牙的角度为55°，是威氏螺纹粗牙的牙型，将管与管连接的原则是，对于平行外螺纹应使用平行内螺纹，对于锥形外螺纹 （R）应使用锥形内螺纹（Rc）或平行内螺纹（Rp） ②梯形螺纹
5、 内螺纹 内螺纹 外螺纹 30度梯形螺纹 （米制螺纹类） 外螺纹 29度梯形螺纹 （威氏螺纹类） 与三角螺纹相比，其强度性能优异，适合于力的传递和零件的移动，易于作业，用于机床的丝杠、开关阀门用的螺纹、千斤顶、冲压机的螺杆等。其缺点是，螺纹会有自然的回力，因此不适合作为紧固螺纹 ③矩形螺纹 与三角螺纹相比，摩擦小，因此适合于移动、传动使用，但难以进行精密作业，因此并不普遍。不用于车床的丝杠。螺纹的角是直角，对中性差. ④锯齿形螺纹 用于轴向的力作用于单个方向的地方（用于台虎钳、千斤顶） ⑤圆螺纹 圆螺纹用于承受猛烈撞击的部位，
6、或可能会有杂质、砂土等粉末进入的移动螺纹（包括灯泡的灯头、管子的连接螺纹） ⑥滚珠螺纹 最近使用者越来越多的滚珠螺纹，由于滚珠代替了螺纹牙的功能，因此摩擦非常小，在需要无撞击精度的部位作为移动螺纹使用 表1-2 螺纹的种类和特点 1・1・3 螺纹的表示方法 螺纹的表示方法由如图1-3和表1-3构成。 详细内容请参考JIS B 0123。 螺纹牙的旋转方向 螺纹牙的线数 螺纹的公称 螺纹的等级 左 2头 M 50 ×3 2 （例） 螺距3㎜ 直径50㎜ 螺纹的种类 （米制细牙螺纹） －
7、 图1-3 螺纹的表示方法 区分 螺纹的种类 表示螺纹种类 的标记 螺纹公称的表示方法举例 普通用途 米制粗牙螺纹 M M8 米制粗牙螺纹 M8×1 统一粗牙螺纹 UNC 3/8－16UNC 统一细牙螺纹 UNF №8－36UNF 30度梯形螺纹 TM TM18 29度梯形螺纹 TW TW20 锥形管螺纹 锥形外螺纹 R R3/4 锥形内螺纹 Rc Rc3/4 平行内螺纹 Rp Rp3/4 平行管螺纹 G G1/2 特殊用途 薄钢电线管螺纹 C C15 自行车螺纹 普通用途 BC BC3/4 条幅用
8、 BC2.6 缝纫机用螺纹 SM SM1/4 螺纹牙40 灯泡螺纹 E E10 汽车用气阀螺纹 TV TV8 汽车用气阀螺纹 CTV CTV8 螺纹牙30 表1-3 表示螺纹种类的标记和螺纹公称的表示方法举例 1・1・4 用于联接的螺纹联接件的种类 JIS中所规定的具有代表性的螺纹联接件种类我们汇总在图1-4中。 1・1・5 螺栓的紧固与轴向力管理 螺栓随着给头部或螺母施加旋转扭矩产生紧固力（轴向力）。紧固螺栓之所以会产生轴向力，是因为螺栓在弹性范围内会有试图恢复原形的力。 （1）螺栓的紧固力（轴向力） 螺栓所产生的轴向力与螺栓材料的屈服点之间的
9、关系式如下。 Q＝AS（0.6～0.8）σS〔N（kgf）〕 其中，Q：螺栓的预紧力（轴向力）〔N（kgf）〕、AS：螺栓的有效截面积〔mm2〕、σS：螺栓材料的屈服点〔N／mm2（kgf／mm2）〕 也就是说，所谓的恰当的紧固，我们可以归纳为以下几点。 ●紧固时不可以超过螺栓材料的屈服点 ●即使受到振动、碰撞等外力的情况下也不会超过屈服点 ●如果紧固力过小，会容易松动 ●螺栓・工件都应在弹性范围内使用 （2）螺栓的联接管理方法 ① 基于螺栓伸长的管理方法 ●测量螺母旋转角，管理紧固力 ●使用深度计测量螺栓和基准棒端部之间的间隔，管理伸长量 ●根据无载荷时和紧固螺
10、栓时纵波超声波传播时间的变化测量轴向力 ② 基于表面应力的管理方法 ●贴上应变仪，求出紧固产生的表面应力 ③ 基于轴向力监视螺栓（旋翼螺栓）的管理方法 铰刀螺栓的直径比螺纹外径（d） 粗1～2㎜ 当螺栓受到剪断力的作用，或容易产生中心偏移时， 开一个铰孔，使用正好嵌入孔中的铰刀螺栓 穿过需要紧固的2个零件的六角螺栓，插入六角螺母后进行联接 ⑦铰刀螺栓 ⑥贯穿螺栓 将头嵌入T形槽然后移动，在任意位置进行紧固 ⑤T形槽螺栓 螺栓的头呈环状。用于挂上绳子吊起来 用于埋入混凝土结构等的地基 ④吊环螺栓 ③地脚螺栓 两头都切有螺纹 ②双头螺栓 最普通的螺栓 参
11、考JIS B 1180 ①六角螺栓 图1-4 JIS螺纹联接件的种类（代表） （１）通过螺栓或螺母进行机械式固定的方式 ①带槽螺母 ・套上开口销加以固定 ・能够切实起到防脱作用 ・由于销孔与槽对应，难以施加合适的紧固力 ③带舌垫圈 ・垫圈可以折弯 ・多用于小型电气设备 应将其牢牢紧固 锁紧螺母 ③锁紧螺母法 ・紧固螺母后， 进行共同加工 ・耐振动、耐冲撞的效果十分明显 ④锁紧垫圈 ・用锁紧垫圈将螺纹锁紧 ・需要进行调整，将螺纹牙对应好（难以施加合适的紧固力 （２）如何使机械在工作时也保持紧固带来的
12、螺纹牙之间的密合 ⑤狭缝法 将这里打薄 ・使之产生弹性变形，使螺纹密合 ・将不用的螺母端面打薄 ⑥双层螺母 A部位细节 上方螺母 下方螺母 螺栓 ・将下方的螺母回拧与上方的螺母紧固 ・螺母之间的紧固很重要 ・应使得螺母回拧之后还具有合适的紧固力 （３）使螺纹牙变形，增加螺纹转动摩擦扭矩的方式 ⑦双层螺母（弹性变形法） 起到楔的作用 和效果 ・通过对上方螺母的紧固使其产生局部弹性变形，将外螺纹牢牢紧固 ⑧提供塑性变形的螺母 当拧入外螺纹时，变形的内螺纹局部干扰外螺纹，从而产生转动摩擦 （４）在螺纹牙之间放入柔软的物体，
13、 阻碍螺纹转动的方式 （５）给螺纹牙涂上粘合剂加以紧固后 进行固定的方式 ⑨尼龙螺母 尼龙 ・将螺母拧紧后尼龙成形产生摩擦力 ⑩使用粘合剂 涂抹粘合剂 ・拧紧螺纹后借助粘合剂固定 图1-5-1 防止螺栓松动 （６）使用垫圈的方式 ⑪弹簧垫圈 ・将其紧固直至平整 ・如果长时间处于紧固状态，其弹性会降低 ・弹簧的反作用力集中在接口处 ・利用了卡抓部分的弹性 ・如果支承面太硬或太软都会影响效果 ・多用于小型电气设备 ⑫碟形弹簧垫圈 ・将其紧固直至平整 ・弹簧的反作用力平均分布在支承面上 图1-5-2 防止螺栓松动 1・1・6 螺纹的防松 我们将螺纹的防松方法划分为6类，整理如图1-5所示。 - 7 -
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