机械设计基础螺纹连接
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02.
螺纹连接类型
04.
典型应用场景
05.
失效形式与维护
01.
03.
设计计算要点
06.
标准化与选型
螺纹连接基本概念
01
螺纹连接基本概念
PART
螺纹连接定义与分类
螺纹连接是一种广泛应用的可拆卸的固定连接方式，它利用螺纹零件之间旋紧产生的轴向力，实现零件的连接、紧固和定位。
螺纹连接定义
螺纹连接按照不同的标准可以分成多种类型，如按照螺纹的牙型可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等；按照受力方式可分为普通螺纹和传动螺纹等。
螺纹连接分类
螺纹几何参数解析
螺纹的基本要素包括牙型、公称直径、螺距、导程、线数、旋向等，这些要素决定了螺纹的特性和用途。
螺纹的基本要素
螺纹的公差是指螺纹的制造误差，包括螺距误差、牙型半角偏差、螺纹直径偏差等；配合是指内外螺纹之间的松紧程度，可分为过盈配合、间隙配合和过渡配合。
螺纹的公差与配合
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预紧力的产生
螺纹连接在拧紧过程中，螺纹副之间会产生一定的轴向力，这个力就是预紧力。预紧力可以消除螺纹间隙，增加连接的刚性和紧密性。
预紧力与防松原理
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防松原理及方法
螺纹连接在受到振动或冲击时容易松动，因此需要采取防松措施。常见的防松方法有摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防松等。摩擦防松是通过增加螺纹副之间的摩擦力来防止松动，如涂抹锁紧剂或使用锁紧垫圈等；机械防松是利用止动零件来阻止螺纹副的相对运动，如开口销、止动垫片等；破坏螺纹副防松是通过破坏螺纹副的某一部分来达到防松的目的，如冲点法、铆接法等。
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螺纹连接类型
PART
普通紧固螺纹
用于承受较大载荷和不需要精确调整的场合，易于拧紧和松开。
粗牙螺纹
细牙螺纹
标准螺纹公差
适用于需要精确调整和小载荷的场合，具有更高的自锁性和密封性。
遵循统一的标准，可互换性强，广泛应用于各种连接和紧固场合。
传动螺纹结构
牙型为梯形，具有强度高、传动效率高的特点，常用于传动机构。
梯形螺纹
牙型为矩形，能承受较大的压力和拉力，但传动效率较低，主要用于大功率传动。
矩形螺纹
牙型为锯齿形，只能单向传动，具有防止逆转的功能，适用于特殊传动场合。
锯齿形螺纹
密封螺纹特性
螺纹密封胶
涂抹在螺纹上，增强螺纹连接的密封性能，防止泄漏和松动。
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通过锥面实现紧固和密封，适用于高压、高温或需要经常拆卸的场合。
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锥螺纹
管螺纹
用于管路连接，具有紧密的密封性能，能够承受一定的压力和流体介质。
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设计计算要点
PART
拉伸强度校核
评估螺纹在拉伸载荷下的强度，确保螺纹连接不会发生断裂。
剪切强度校核
计算螺纹在剪切载荷下的承载能力，确保螺纹连接不会发生剪切失效。
挤压强度校核
评估螺纹在受到挤压时的强度，防止螺纹被压溃。
疲劳强度校核
考虑交变载荷下螺纹的耐久性，确保螺纹连接在长期使用中不会发生疲劳断裂。
强度校核方法
载荷分布优化
均匀加载
预紧力控制
垫圈使用
螺纹参数优化
尽量使螺纹连接各部位受力均匀，避免应力集中。
通过预紧力消除螺纹间隙，提高连接的刚性和整体承载能力。
使用垫圈分散载荷，减小应力集中，提高螺纹连接的可靠性。
选择合适的螺纹类型、螺距和牙型，以改善载荷分布。
材料匹配原则
强度匹配
确保螺纹连接件的材料具有相似的强度，以防止因强度差异导致的失效。
硬度匹配
螺纹的硬度应适当，既要保证耐磨性，又要避免脆性断裂。
耐腐蚀性匹配
在腐蚀性环境中，应选用耐腐蚀性能相似的材料制作螺纹连接件。
热膨胀系数匹配
在高温或低温环境中，应考虑材料的热膨胀系数，确保螺纹连接在温度变化时仍能保持紧固。
04
典型应用场景
PART
机械设备装配
用于紧固需要拆卸的零件，如法兰、轴承座等。
螺栓连接
用于连接强度较高的零件，如机床部件、汽车发动机等。
螺钉连接
采用锁紧垫圈、双螺母等方式，确保螺母在振动或冲击下不会松动。
螺母防松
高压密封系统
阀门与泵
螺纹连接广泛应用于阀门与泵的连接，保证流体介质的密封和可控性。
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采用螺纹接头连接管道，便于安装和拆卸。
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管道连接
压力容器
螺纹连接用于连接压力容器，确保密封性和可靠性。
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动态载荷连接
减震连接
采用弹性垫圈或波纹管等，以减少振动和冲击对螺纹连接的影响。
01
疲劳寿命
通过优化螺纹设计、材料选择和润滑，提高螺纹连接的疲劳寿命。
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可靠性分析
对螺纹连接进行可靠性分析，确保在动态载荷下保持稳定的连接。
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失效形式与维护
PART
疲劳断裂预防
选用高强度材料
改善结构设计
严格加工工艺
预紧力控制
提高螺栓的屈服强度和疲劳极限，延长使用寿命。
优化螺栓受力分布，避免应力集中和局部过载。
确保螺栓表面光滑、无裂纹和损伤，提高疲劳强度。
合理设置预紧