螺纹基础知识(扫盲篇)_9

2019-07-09 11:41

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。

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。

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GB/T 5782-2000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)mm,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。

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:(需了解标准件的厚度尺寸,及螺栓商品长度系列等相关知识)

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bm表示。另一端穿过被连接件的光孔,用垫圈、螺母紧固。

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500MPa,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σmin的1/100(σmin/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20~40HBW,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15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi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。

高强度螺栓的定义:

按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者,称为高强度螺栓。

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。)

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(short)、N(normal)、L(long)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10mm、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20mm、螺距为2mm、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:M20x2LH-5g5g-S(左旋螺纹用英文字头LH表示)。

2)三角形内螺纹:

公称直径为10mm、螺距为1mm、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20mm、螺距为2mm、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40mm、螺距为7mm、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:Tr40x7-7e。

公称直径为40mm、螺距为7mm、导程为14mm、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:Tr40x14(P7)LH-8e-L。

5)梯形内螺纹:

公称直径为40mm、螺距为7mm、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:Tr40x7-7H。

6)梯形螺纹副:

公称直径为36mm、螺距为3mm、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:Tr36x3LH-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。

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