1、- 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 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 。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。通常我们把由多根螺
2、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，螺距为，线数为，则三者之间的关系为。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。（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） 。螺旋线牙型角螺旋线的切线接線螺旋升角
3、轴线螺纹槽 螺纹牙型螺纹螺距 螺距导程螺纹各个部分的名称（2 头，右旋，平行外螺纹的情况）图 1-1 螺旋升角和牙型角图 1-2 导程和螺距- 2 -螺 纹 的 形 状名 称 螺 纹 牙型 角 度 牙 顶 槽 底螺 距单 位 标 称 直 径 的 尺 寸 表 示 方 法粗 牙 M10米 制 螺 纹 60 平 面 圆 形 M101.25细 牙 M101M100.75粗 牙 3/8 16UNC统 一 螺 纹 60 平 面 圆 形 山 数英 寸 编 号 或 英 寸 细 牙 8 16UNF粗 牙 W3/8英制螺纹威 氏 螺 纹 55 圆 形 圆 形 山 数英 寸粗 牙 英 寸细 牙 细 牙 W18 山
4、14表 1-1 三角螺纹的种类和特点螺纹的种类 特 点三角螺纹 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） 梯形螺纹 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 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，
5、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. 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） 圆螺纹 圆螺纹用于承受猛烈撞击的部位，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） 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。内螺纹外螺纹内螺纹 内螺纹外螺纹29 度梯形螺纹（威氏螺纹类）外螺纹30
6、 度梯形螺纹（米制螺纹类）- 3 -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 例米 制 粗 牙 螺 纹 M8米 制 粗 牙 螺 纹 M M81统 一 粗 牙 螺 纹 UNC 3/8 16UNC统 一 细 牙 螺 纹 UNF 8 36UNF30度 梯 形 螺 纹 TM TM1829度 梯 形 螺 纹 TW TW20锥 形 外 螺 纹 R R3/4锥 形 内 螺 纹 Rc Rc3/4锥 形 管 螺 纹平 行 内 螺 纹 Rp Rp3/4普 通 用途平 行 管 螺 纹 G G1/2薄 钢 电 线 管 螺 纹 C C1
7、5普 通 用 途 BC3/4自 行 车 螺 纹条 幅 用 BC 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特 殊 用途汽 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
8、）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关系式如下。QA S（0.60.8） SN（kgf） 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 ）- 4 -其中，Q：螺栓的预紧力（轴向力） N（kgf） 、A S：螺栓的有效截面积mm 2 、 S：螺栓材料的屈服点Nmm 2（kgfmm 2） 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
9、围内使用（2）螺栓的联接管理方法 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栓时纵波超声波传播时间的变化测量轴向力 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 基于轴向力监视螺栓（旋翼螺栓）的管理方法- 5 -图 1-4 JIS 螺纹联接件的种类（代表）（）通过螺栓或螺母进行机械式固定的方式带槽螺母 套 上 开 口 销 加 以固 定带舌垫圈 垫 圈 可 以 折 弯多 用 于 小 型 电六角螺栓最普通的螺栓参考 JIS B 1180双头螺栓两头都切有螺纹地脚螺栓 吊环螺栓用于埋入混凝土结构等的地基螺栓的头
10、呈环状。用于挂上绳子吊起来T 形槽螺栓将头嵌入 T 形槽然后移动，在任意位置进行紧固贯穿螺栓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铰 刀 螺 栓 的 直 径 比 螺 纹 外 径（ d）粗 1 2- 6 -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 力气 设 备锁紧螺母法紧 固 螺 母 后 ，进 行 共 同 加 工耐 振 动 、 耐 冲 撞的 效 果 十 分 明 显锁紧垫圈 用 锁 紧 垫 圈 将 螺纹 锁 紧需 要 进 行
11、 调 整 ，将 螺 纹 牙 对 应 好（ 难 以 施 加 合 适的 紧 固 力（）如何使机械在工作时也保持紧固带来的螺纹牙之间的密合狭缝法 使 之 产 生 弹 性 变形 ， 使 螺 纹 密 合将 不 用 的 螺 母 端面 打 薄双层螺母 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（ ） 使 螺 纹 牙 变 形 ， 增 加 螺 纹 转 动 摩 擦 扭 矩 的 方 式 双 层 螺 母 （ 弹 性 变 形 法 ） 通 过 对 上 方 螺母 的 紧 固 使 其 产生 局 部 弹 性 变
12、 形 ，将 外 螺 纹 牢 牢 紧 固 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（ ） 在 螺 纹 牙 之 间 放 入 柔 软 的 物 体 ，阻 碍 螺 纹 转 动 的 方 式（ ） 给 螺 纹 牙 涂 上 粘 合 剂 加 以 紧 固 后进 行 固 定 的 方 式 尼 龙 螺 母 将 螺 母 拧 紧 后 尼龙 成 形 产 生 摩 擦 力 使 用 粘 合 剂 拧 紧 螺 纹 后 借 助粘 合 剂 固 定图 1-5-1 防止螺栓松动尼 龙 涂 抹 粘 合 剂锁 紧 螺 母 应 将 其 牢 牢
13、 紧 固将 这 里 打 薄A 部 位 细 节上 方 螺 母下 方 螺 母螺栓起 到 楔 的 作 用和 效 果- 7 -（ ） 使 用 垫 圈 的 方 式弹 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。
