螺纹基础知识(扫盲篇)

螺纹基础知识(扫盲篇)
1、螺纹基本参数:
螺纹六要素:⽛型(三⾓形、梯形、矩形、锯齿形和⽅形等。)、公称直径、⼩径、线数、螺距和导程、旋向。(螺纹五要素:⽛型、直径(⼤径、⼩径、中径)、线数、螺距和导程、旋向)
只有六个螺纹要素完全相同的内、外螺纹才能旋合。螺纹⽛型、⼤径和螺距是最基本要素,称为螺纹三要素。凡是⽛型、直径、螺距符合标准的为标准螺纹;⽛型符合标准,直径或螺距不符合标准的为特殊螺纹;⽛型不符合标准的为⾮标准螺纹。
不同⽛型的⽤途:
三⾓形螺纹⽤于连接;梯形、⽅形螺纹⽤于传动等。
2、螺纹的画法
1、“摸得着的画粗实线,摸不着的画细实线”,应将表⽰⽛底的细实线画⼊圆⾓或倒⾓部分。
在垂直于螺纹轴线的投影图的视图中,表⽰⽛底的细实线圆只画约3/4圈,此时轴或孔上的倒⾓的投影不应画出。机械挖孔桩
2、有效内、外螺纹的终⽌界线(简称螺纹终⽌线),规定⽤⼀条粗实线来表⽰。
3、螺纹尾部⼀般不必画出,当需要表⽰螺尾时,该部分的⽛底⽤与轴线成30°的细实线绘制。
4、螺纹不可见时所有图线⽤虚线绘制。
5、在内、外螺纹的剖视或断⾯图中,剖⾯线都必须画到粗实线为⽌。
6、在绘制不穿通的螺孔(螺纹盲孔)时,⼀般应将钻孔深度与螺纹深度分别画出,且钻孔深度⼀般应⽐螺纹深度⼤0.5D,其中D位螺纹⼤径,钻头端都有⼀圆锥,锥顶⾓为118°,钻孔时不穿通(称为盲孔),底部造成⼀锥⾯,在画图时钻孔底部锥⾯的顶⾓可简化为120°。
螺纹的⾃锁:
连接螺纹的⾃锁条件:螺纹升⾓φ⼩于或等于当量摩擦⾓。
螺纹连接的主要类型:
1)螺栓连接:普通螺栓连接、铰制孔螺栓连接;
2)螺钉连接;
3)双头螺栓连接;
4)紧定螺钉连接;
5)地脚螺栓连接;
6)吊环螺钉连接,分A型和B型两种结构,A型⽆退⼑槽,B型有退⼑槽。螺纹种类和应⽤场合:
按⽤途分:连接螺纹和传动螺纹;
常见的连接螺纹有粗⽛普通螺纹、细⽛普通螺纹和管螺纹三种。
连接螺纹的共同特点是⽛型都是三⾓形,其中普通螺纹的⽛型⾓为60°,管螺纹的⽛型⾓为55°。
细⽛普通螺纹多⽤于细⼩的精密零件或薄壁件上,或者是承受冲击、振动载荷的零件上;⽽管螺纹多⽤于在⽔管、油管、煤⽓管上等。
传动螺纹是⽤来传递⼒和运动的,常⽤的是梯形螺纹,在⼀些特定的情况下也⽤锯齿形螺纹。
常见螺纹标准:公制、英制和美制
螺纹连接设计时的⼏个注意要点:
1)注意操作空间,螺栓、扳⼿是否放得进去;
2)螺母需选择恰当,⼀般不选⽤扁螺母;
3)正确选择螺栓长度,根据被连接件的厚度,按G B/T5782-2000选取标准螺栓长度;
4)铸件表⾯⽤螺钉固定时,应在其表⾯加⼯沉孔;
5)普通螺栓连接的两块板均应为钻孔;
6)注意螺纹余留长度(伸出长度)不能太短,螺纹伸出长度a(超出螺母部分长度)⼀般不少于两扣⽛。(注:下图摘⾃机械设计⼿册)
7)当被连接件的两块板都⽐较薄时,不应采⽤螺钉连接,只有当被连接件有⼀个很厚、钻不透时才采⽤螺钉连接;
8)螺栓距离零件边缘的要求。螺栓轴线到被连接件边缘的距离e=d+(3~6)m m,d为螺栓公称直径;通孔直径约等于1.1倍公称直径。
9)螺纹旋⼊深度H:
钢或青铜:旋⼊深度H约等于公称直径d,即:H≈d;
铸铁:旋⼊深度H约等于(1.25~1.5)倍公称直径d,即:H≈(1.25~1.5)d;
铝合⾦:旋⼊深度H约等于(1.5~2.5)倍公称直径d,即:H≈d;
螺纹孔深度H1约等于旋⼊深度H加上(2~2.5)倍螺距p,即:H1≈H+(2~2.5)p;
钻孔深度H2约等于螺纹孔深度H1加上(0.5~1)倍公称直径d,即:H2≈H1+(0.5~1)d。10)紧定螺钉公称直径d约等于(0.2~0.3)倍轴径ds,即:d≈(0.2~0.3)ds,转矩⼤时取⼤值。
重结晶碳化硅拧⼊深度设计(数据来源:机械设计⼿册)
螺栓组连接的结构设计:
设计原则:
(1)螺栓布局要尽量对称分布,螺栓组中⼼与连接接合⾯的形⼼重合,从⽽保证连接接合⾯受⼒⽐较均匀。连接接合⾯的⼏何形状通常都设计成轴对称的简单⼏何形状,如圆形、环形、矩形、三⾓形等。对于圆形结构布置螺栓时,螺栓数⽬尽可能取偶数(4、6、8、12等),这样有利于零件加⼯(分度、划线、钻孔)。常把接合⾯中间挖空,以减少接合⾯加⼯量和接合⾯不平度的影响,还可以提⾼连接刚度。
(2)⼀组螺栓的规格(直径、长度、材料)应⼀致,有利于加⼯和美观。(3)设计合理的螺栓要有适当的间距和边距,应满⾜扳⼿空间以利于⽤扳⼿装拆。
(4)装配时,对于紧螺栓连接,应使每个螺栓预紧程度(预紧⼒)尽量⼀致。(5)避免螺栓承受偏⼼载荷作⽤,保证被连接件上螺母和螺栓头的⽀撑⾯平整,并与螺栓轴线相垂直。
(6)受⼒矩的螺栓组,螺栓应远离对称轴,以减⼩螺栓受⼒。
(7)受横向⼒的螺栓组,沿受⽅向布置的螺栓不宜超过6~8个,以免各螺栓受⼒严重不均匀。
螺栓长度选择:
1、螺栓适⽤于连接两个不太厚的零件。连接时穿过两零件上的光孔,加上垫圈,最后⽤螺母紧固。垫圈是⽤来增加⽀撑⾯和防⽌损伤被连接件的表⾯。
2、双头螺栓连接:
螺柱的两端都有螺纹。⼀端(旋⼊端)全部旋⼊机体的螺孔内,以保证连接可靠,⽽且⼀般不再旋出,其长度⽤b m表⽰。另⼀端穿过被连接件的光孔,⽤垫圈、螺母紧固。风速辅助
双头螺柱多⽤于被连接件之⼀太厚⽽不便使⽤螺栓连接,或因拆卸频繁不宜使⽤螺钉的地⽅。拆卸时只需拆螺母,⽽不必将双头螺柱从被连接件中拧出。连接时使⽤弹簧垫圈,依靠它的弹性和摩擦⼒可防⽌螺母因受振动⽽⾃⾏松脱。螺钉连接:
螺钉⽤于被连接件之⼀较厚,受⼒不⼤或不经常拆卸的场合。将螺杆直接旋⼊被连接件之⼀的螺孔内,螺钉头部即可将两被连接件固紧。但如果经常拆卸容易使螺纹孔磨损,因此多⽤于不经常拆卸且受载较⼩的场合。
螺栓联接:
普通螺栓连接:被连接件不太厚,螺杆带钉头,螺杆穿过被连接件上的通孔与螺母配合使⽤。装配后孔和杆间有间隙,并在⼯作中保持不变。普通螺栓连接结构简单,装拆⽅便,可多次装拆,应⽤较⼴。
铰制孔⽤螺栓连接。孔和螺栓杆多采⽤基孔制过渡配合(H7/m6、H7/n6),能精确固定被连接件的相对位置,并能承受横向载荷,但孔的加⼯精度要求较⾼,需钻孔后铰孔,因此加⼯费⽤较⾼,⼀般⽤于精密螺栓连接,也可⽤于定位。
强度等级:
螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为⼗级,⾃ 3.6⾄12.9(3.6/4.6/4.8/5.6/5.8/6.8/8.8/9.8/10.9/12.9)。⼩数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的1/100(σb/100),⼩数点后数字代表材料的屈服极限(σs)与抗拉强度极限(σb)之⽐值(屈强⽐)的10倍(10σs/σb)。例如:性能等级5.8,其中5表⽰材料的抗拉强度极限为500M P a,8表⽰屈服极限与抗拉强度极限之⽐为0.8。螺母的性能等级分为七级,从4⾄12,数字粗略表⽰螺母保证(能承受的)最⼩应⼒σm i n的1/100(σm i n/100)。
选⽤时,须注意所⽤螺母的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级。螺母材料⼀般⽐相配的螺栓材料的硬度低20~40H B W,⽬的是减⼩螺栓的磨损。注:规定性能等级的螺栓、螺母等在图样上只标注性能等级,不能标出材料牌号,因为同⼀材料经过不同的热处理后得到不同的强度。国家标准还
将螺纹紧固件产品按公差等级分成A、B、C三级,A级公差等级最⾼,⽤于要求配合精确的重要场合,C级公差等级较低,多⽤于⼀般螺栓连接。
螺栓常⽤材料:⼀般可采⽤低碳钢或中碳钢,如10、15、Q215、Q235、25、35和45钢,对于重要(承受冲击、振动或变载荷的情况)或特殊⽤途的螺纹连接可采⽤合⾦钢:如15C r、20C r、40C r、15M n V B、30C r M n S i 等机械性能较强的合⾦。
推荐材料:3.6级⼀般⽤低碳钢;4.6~6.8级⼀般⽤低碳钢或中碳钢;8.8和9.8级⼀般⽤低碳合⾦钢,中碳钢,淬⽕并回⽕;10.9级⼀般⽤中碳钢,低、中碳合⾦钢,合⾦钢,淬⽕并回⽕;12.9级⼀般⽤合⾦钢淬⽕并回⽕。
当有防腐蚀或导电等要求时,可采⽤铜或其他有⾊⾦属作螺纹紧固件。
扳⼿操做空间:
防松⽅法:
按原理分:摩擦防松、机械防松(也称直接锁住)及破坏螺纹副关系三种⽅法。摩擦防松⼯程上常⽤的有:弹簧垫圈、对顶螺母、⾃锁螺母等,简单⽅便,但不可靠。
机械防松:开⼝销、⽌动垫及串联钢丝绳(注意串联钢丝绳的⽅向。)等,⽐摩擦防松可靠。
(注:以上两种⽅法⽤于可拆连接的防松。)活顶尖
⽤于不可拆连接的防松,如:焊、粘、铆等⽅法,破坏螺纹副之间的运动关系。
常见的螺栓说明:
1)六⾓头螺栓产品登记分为A、B、C三级。其中A级最精确,C及精度最差。A级⽤于承载较⼤,要求精度⾼或受冲击、振动载荷的场合。
螺纹加⼯⽅法:切削、车削、铣削、磨削等⽅法加⼯丝锥和板⽛
螺栓旋向判断:
顺时针旋⼊的螺纹称为右旋,反之为左旋。判断螺纹旋向时,可将轴线竖起,螺纹可见部分由左向右
上升(右上、左下)的为右旋,反之为左旋(左上、右下)。
螺纹公差等级:
国家标准规定,内螺纹的公差带为G和H两种,外螺纹的公差带为e、f、g、h四种。H和h的基本偏差为零,G的基本偏差为正值。e、f、g的基本偏差为负值。内、外螺纹的配合最好选⽤G/h、H/g或H/h。
内螺纹的⼩径和中径、外螺纹的⼤径和中径,应依据精度和旋合长度的不同选⽤不同的公差带等级。螺纹常⽤的公差带等级为4~8级,精密的⽤4~6级,中等的⽤7级,粗糙的⽤7~8级。旋合长度有短、中、长之分,分别⽤S (s h o r t)、N(n o r m a l)、L(l o n g)表⽰,中等旋合长度N可以省略,图样上不必标注。旋合长度⼤的,稳定性好且有⾜够的连接强度,但加⼯精度难以保证,螺纹累积误差⼤,故其公差等级宜⽐旋合长度⼩的低⼀级。
设计时,螺纹在图样上⼀定要标注有关公差及精度。三⾓形右旋螺纹不必标出;如果是三⾓形普通粗⽛螺纹正常螺距,则螺距不必标出。
螺纹公差及精度的图样标注⽅法:
(1)普通螺纹的完整标注格式:
单线普通螺纹的⼀般标注格式为:
螺纹特征代号螺纹⼤径x螺距旋向-螺纹公差带代号-旋合长度代号;
多线普通螺纹的⼀般标注格式为:
螺纹特征代号螺纹⼤径x导程(螺距P)旋向-螺纹公差带代号-旋合长度代号。
1)三⾓形外螺纹:
公称直径为10m m、螺纹为右旋、中径及顶径公差带代号均为6g(6位公差带等级)、螺纹旋合长度为N的粗⽛普通螺纹标注为:M10-6g(右旋螺纹不标出;粗⽛普通螺纹螺距不标出;旋合长度为中等长度N不标出)。
公称直径为20m m、螺距为2m m、螺纹为左旋、中径及顶径公差带代号分别为5g和6g(5、6位公差带等级)、螺纹旋合长度为S的三⾓形细⽛螺纹标注为:M20x2L H-5g5g-S(左旋螺纹⽤英⽂字头L H表⽰)。
2)三⾓形内螺纹:
公称直径为10m m、螺距为1m m、螺纹为右旋、中径及顶径公差带代号均为6H、螺纹旋合长度为N的三⾓形细⽛内螺纹标注为:M10x1-6H(右旋螺纹不标出;旋合长度为中等长度N不标出)。
3)三⾓形螺纹副:
公称直径为20m m、螺距为2m m、螺纹为右旋、内螺纹中径及顶径公差带代号均为6H、外螺纹中径及顶径公差带代号均为
6g、螺纹旋合长度为N的三⾓形细⽛螺纹的螺纹副标注为:M20x2-6H/6g(右旋螺纹不标出;旋合长度为中等长度N不标出)。
4)梯形外螺纹:
公称直径为40m m、螺距为7m m、螺纹为右旋、中径公差带代号为7e、螺纹旋合长度为N的梯形外螺纹标注为:T r40x7-
7e。
公称直径为40m m、螺距为7m m、导程为14m m、螺纹为左旋、中径公差带代号为8e、螺纹旋合长度为L的梯形多头外螺纹标注为:T r40x14(P7)L H-8e-L。
5)梯形内螺纹:
公称直径为40m m、螺距为7m m、螺纹为右旋、中径公差带代号为7H、螺纹旋合长度为N的梯形内螺纹标注为:T r40x7-
7H。
6)梯形螺纹副:
异形公称直径为36m m、螺距为3m m、螺纹为左旋、内螺纹中径公差带代号为7H、外螺纹中径公差带代号为7e、螺纹旋合长度为N的梯形螺纹副,其标注⽅法为:T r36x3L H-7H/7e。
螺丝胶(厌氧胶)的应⽤:
⽤于锁紧、密封、固持、粘接、堵漏等⽅⾯。
螺栓防咬合剂(功能:防锈、防腐蚀、减少磨损和防咬合)应⽤:
⽤于极⾼温度条件下螺纹、螺母、螺杆、套管、铰链、法兰密封件的防卡死和防腐蚀。如:⾦⽜油等。
螺栓组强度设计计算内容,查看相关设计⼿册。金刚石研磨膏

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