螺纹连接的结构设计

一、 螺纹连接是利用螺纹零件构成的可拆连接，结构简单，拆装方便，适用范围广。

二、 螺纹的种类及主要参数：根据螺纹线绕行方向的不同，螺纹分为右旋和左旋，一般用右旋；根据螺纹在螺杆轴向剖面上的形状的不同，分为三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和管螺纹；螺纹又分为内螺纹和外螺纹，二者旋合组成螺纹副或称螺旋副；根据母体的形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。

圆柱螺纹的主要参数d （D ）螺纹大径，是螺纹的公称直径如M8表示d=8mm ；d 1（D 1）螺纹小径，常用于计算螺纹强度；d 2（D 2）螺纹中径，用于计算效率、升角、自锁的基准。

（外螺纹各直径用小写字母表示，内螺纹各直径用大写字母表示）；p 螺距，螺纹上相邻两牙对应点轴向距离；n 线数，沿一条螺纹线形成的螺纹，成为单线螺纹，沿两条、三条或多条螺纹线形成的螺纹，成文双线、三线或多线螺纹；s 导程，任一点沿同一条螺纹线转一周的轴向位移，s=np ；ψ螺纹的螺旋升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，即22tan s np d d ψππ==；α牙形角，β牙形斜角，在对称牙形中2αβ=；h 工作高度，三、1. 三角螺纹的牙形角260αβ==o ，因牙形斜角β大，所以当量摩擦因素大，自锁性好，主要用于连接，这种螺纹分为粗牙和细牙，一般多用粗牙螺纹。

公称直径相同时细牙螺纹的螺距较小、牙细，内经和中径较大，升角较小，因为自锁性好，对螺纹零件的强度削弱小，但磨损后易滑扣。

细牙螺纹常用于薄壁和细小零件上或承受变载、冲击振动的连接及微调装置中。

2.举行螺纹牙形为正方形，牙形斜角0β=o。

所以当量摩擦角小，效率高，用于传动；但由于制造困难，螺母和螺杆同心度差，牙根强度弱，常被梯形螺纹代替。

3.梯形螺纹的牙形角230αβ==o，与矩形螺纹相比，效率略低，但牙根强度较高，易于制造，在螺旋传动中应用较为普遍。

4.锯齿形螺纹工作边的牙形斜角3β=o，传动效率高，便于加工，非工作边的牙形斜角30β=o。

作者简介：沈锐华（１９４４—），男，浙江上虞人，教授级高级工程师，研究方向：机械设计。

螺纹连接普通结构（以下简称“普通结构”）最常见的形式有两种，其一，螺栓穿过被连接件（连接板），用螺母紧固连接；其二，螺栓穿过被连接件，与３２——（５）式中：EＴ１为连接板的弹性模量。

由式（５）得到：FＶ／δＴ１＝（EＴ１·AＴ１）／LＫ１（６）连接板受力与压缩变形的变化关系即其刚度CＴ１也呈直线变化，且为，CＴ１＝FＶ／δＴ１＝（EＴ１·AＴ１）／LＫ１＝在预紧力FＶ作用下，被连接件的变形量δＴ３为轴向串联的连接板与厚垫圈变形量之和，按虎克定律为：δＴ３＝FＶ／CＴ２１＋FＶ／CＴ２２（８）式中：CＴ２１为厚垫圈结构的连接板刚度；CＴ２２为厚垫圈刚度。

种结构连接板的厚度、钢材牌号、热处理状态等都没变化；夹紧连接板的一面为螺栓六角头没有变化，仅是另一面从螺母换成了厚垫圈。

因此，可推断：两种结构的连接板受压状态应十分接近，它们的刚度也近似相等，即CＴ２１≈CＴ１。

2.2厚垫圈刚度C T22厚垫圈被螺母、连接板夹紧，其受压的环状当３３——将CＴ１≈CＴ２１，CＴ１＝CＴ２２代入式（８），可得到下式：δＴ３＝FＶ／CＴ２１＋FＶ／CＴ２２≈FＶ／CＴ１＋FＶ／CＴ１≈２δＴ１（１２）并由式（１２）可推得下式成立：CＴ２≈CＴ１／２（１３）粗略分析螺栓受力与变形情况，应得出以下结论：因为厚垫圈结构的螺栓连接细长比增加一倍，3.1普通结构预紧状态坐标图图４的△OA１C１是反映普通结构预紧时螺栓和连接板受力和变形关系的坐标图［３］。

其中△OA１B１反映螺栓受力与变形关系，预紧力从O沿纵坐标向上增大到Q，拉伸变形从O沿横坐标OB１呈直线变化。

螺栓刚度C S１符合角度α１的正切规律，即：C S１＝FＶ／δＳ１＝A１B１／OB１＝ｔｇα１（１８）△C１A１B１反映连接板受力与变形关系，预紧力从O沿纵坐标向上增大到Q，因是压缩变形，反映变形量大小的方向与拉伸变形相反，从C１沿横坐标C１B１呈直线变化。