(一)螺纹及其主要参数
在圆柱表面上,沿螺旋线切制出特定形状的沟槽即形成螺纹。根据牙形,螺纹可分为普通(三角形)螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等(图2-34)。三角形螺纹主要用于连接,矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。
图2-34 螺纹的牙形
根据螺纹旋向,螺纹又分为左旋和右旋;一般用右旋。螺纹还分单线和双线等(图2-35)。按螺纹牙所在表面不同,又可分为内螺纹和外螺纹。螺纹的主要参数如图236所示,主要有:
图2-35 螺纹的旋向和线数
图2-36 螺纹的主要参数
1)大径d。螺纹的最大直径,标准中规定为公称直径。
2)小径d1。螺纹的最小直径。
3)中径d2。螺纹轴向截面内,牙形上沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱的直径,是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。
4)螺距P。螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
5)导程S。在同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。如果螺纹线数为n,则S与P的关系为
S=nP
6)螺旋升角ϕ。在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于轴线的平面间的夹角(图2-37)。其计算式为
tanϕ=S/πd2=nP/πd2
图2-37 螺旋升角
7)牙形角a。在轴向剖面内螺纹牙形两侧边的夹角。螺纹一侧边与轴线的垂直线间的夹角β,称为牙侧角。
(二)螺纹连接类型及连接件
1.螺纹连接类型
螺纹连接有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接4种基本类型。
(1)螺栓连接
1)普通螺栓连接。螺栓穿过被连接件的通孔,与螺母组合使用,装拆方便,成本低,不受被连接件材料限制。广泛用于传递轴向载荷且被连接件厚度不大,能从两边进行安装的场合(图2-38)。
2)铰制孔用螺栓连接。螺栓穿过被连接件的铰制孔并与之过渡配合,与螺母组合使用,适用于传递横向载荷或需要精确固定被连接件的相互位置的场合(图2-39)。
图2-38 普通螺栓连接
图2-39 铰制孔用螺栓连接
(2)双头螺柱连接
双头螺柱的一端旋入较厚被连接件的螺纹孔中并固定,另一端穿过较薄被连接件的通孔,与螺母组合使用,适用于被连接件之一较厚、材料较软且经常装拆,连接紧固或紧密程要求较高的场合(图2-40)。
(3)螺钉连接
螺钉穿过较薄被连接件的通孔,直接旋入较厚被连接件的螺纹孔中,不用螺母,结构紧凑,适用于被连接件之一较厚、受力不大且不经常装拆,连接紧固或紧密程度要求不太高的场合(图2-41)。
图2-40 双头螺柱连接
图2-41 螺钉连接
(4)紧定螺钉连接
紧定螺钉旋入一被连接件的螺纹孔中,并用尾部顶住另一被连接件的表面或相应的凹坑中,固定它们的相对位置,还可传递不大的力或转矩(图2-42)。
图2-42 紧定螺钉连接
2.螺纹连接件
常用的螺纹连接件有螺栓、螺钉、螺母、垫圈等,其结构形式、尺寸都已标准化。
(1)螺栓
有普通螺栓和铰制孔螺栓等,螺栓头部多为六角形,杆部有部分螺纹和全螺纹两种。
(2)双头螺柱
双头螺柱的两头螺纹长度,有相等的和不相等的两类,有A型、B型两种形式。
(3)螺母
螺母与螺栓或螺柱的螺纹部分组成具有自锁性能的螺旋副,可保持静载时连接不松动。六角螺母最常用,此外还有方形螺母、圆螺母等。按螺母厚度不同,分普通螺母、薄螺母和厚螺母。
(4)连接螺钉和紧定螺钉
连接螺钉的螺杆部分与螺栓相同,其头部有多种形状,以适应不同的装配要求。紧定螺钉用末端顶住被连接件,其头部、末端有多种形状。
(5)垫圈
其作用是增大被连接件的支承面,降低支承面的压强,防止拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。常用的有平垫圈和弹簧垫圈等。螺纹连接件分A、B、C三个精度等级,A级精度最高,C级最低。螺栓、螺柱与相同等级的螺母相配,机械上常用A级和B级。