《螺纹及弹簧机械制》课件

螺纹及弹簧机械制图课件PPT本课程是机械制图与机械设计基础的重要组成部分，专门聚焦于螺纹与弹簧两大核心机械元件的理论知识与实践应用螺纹和弹簧作为机械工程中最基础、应用最广泛的标准件，在现代工业制造中发挥着不可替代的作用通过系统学习螺纹的种类、参数、标准以及弹簧的分类、性能和设计原理，学生将掌握这些关键机械元件的工程绘图方法、选型原则和实际应用技能，为后续的机械设计和制造打下坚实的理论基础课程意义与目标理解机械作用原理掌握绘图表达方法深入掌握螺纹和弹簧在机械系熟练运用机械制图标准和规范，统中的基本功能、工作原理及准确绘制各种类型的螺纹连接其在整体机械结构中的重要地和弹簧结构的工程图样位强化设计应用能力通过典型工程案例分析，培养学生的设计思维和解决实际工程问题的综合能力基本概念与定义螺纹的标准定义弹簧的工程意义螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线切出的具有相同剖面的弹簧是一种利用材料弹性变形来储存和释放能量的机械元件它连续凸起和凹槽它是一种重要的机械连接和传动元件，具有结能够在外力作用下发生变形，当外力消除后又能恢复到原来的形构简单、连接可靠、拆装方便等优点状螺纹按用途可分为连接螺纹和传动螺纹两大类，其中连接螺纹主弹簧在机械工程中主要起到缓冲、减震、储能、测力等作用，是要用于零件的固定和装配实现自动化和精密控制不可缺少的重要零件螺纹的工程用途紧固连接装配连接运动传动螺纹最主要的用途在机械装配中，螺传动螺纹能够将旋是实现零件间的可纹连接能够快速、转运动转换为直线拆卸连接，通过螺准确地将多个零部运动，广泛应用于纹副的旋合作用产件组合成完整的机机床进给系统、千生轴向夹紧力，确械系统，便于批量斤顶、螺旋压力机保连接的可靠性和生产和维护等设备中稳定性调节控制通过螺纹的精密配合，可以实现微小位移的精确调节，常用于测量仪器和精密机械的调整机构常见螺纹种类一览公制螺纹英制螺纹特殊螺纹M采用毫米制单位，牙型角为°，是我国采用英寸制单位，主要有惠氏螺纹和英制根据特定使用要求设计的非标准螺纹，包60和欧洲国家广泛使用的标准螺纹具有强管螺纹两种在英美等国家和相关进出口括梯形螺纹、锯齿形螺纹、方牙螺纹等，度高、制造方便的特点，适用于一般机械设备中较为常见主要用于传动和特殊工况连接粗牙惠氏螺纹梯形螺纹传动效率高•BSW•粗牙螺纹标准螺距•细牙惠氏螺纹锯齿形螺纹单向传力•BSF•细牙螺纹小螺距，强度更高•英制锥管螺纹方牙螺纹传动精度高•NPT•螺纹的基本参数公称直径螺纹的基本尺寸，用字母外螺纹或内螺纹表示，是螺纹规格的dD主要标识参数螺距与导程螺距是相邻两牙在轴线方向的距离，导程是螺纹转一圈轴向移动的P L距离，单线螺纹L=P牙型角螺纹牙型两侧面的夹角，公制螺纹为°，英制螺纹为°，梯形6055螺纹为°30螺纹深度从螺纹大径到小径的径向距离，直接影响螺纹的强度和加工难度常用螺纹标准国际标准ISO国际标准化组织制定的螺纹标准，如公制螺纹，被世界各国广泛采用，确保了国际互换性ISO国家标准GB我国制定的螺纹国家标准，如《普通螺纹直径与螺距系列》，规范了螺纹的基本参数GB/T193-2003螺纹代号规则标准螺纹用代号表示，如×表示公称直径、螺距的公制螺纹M

101.510mm

1.5mm精度等级规定螺纹按制造精度分为粗糙、中等、精密三个等级，用数字、等表示公差带6H6g螺纹连接类型螺栓连接螺钉连接由螺栓、螺母、垫圈组成，适用于经常拆卸螺钉直接拧入被连接件的螺纹孔中，结构简的重要连接部位，承载能力强单，适用于不经常拆卸的连接紧定螺钉螺柱连接用于防止零件间相对移动，通过螺钉端部顶双头螺柱两端均为螺纹，一端拧入底件，另紧或锲入实现定位和锁紧功能一端用螺母紧固，便于拆装螺纹紧固件作用结构稳固性保证螺纹连接通过预紧力的作用，确保装配体在工作载荷下保持结构的完整性和稳定性，防止零件松动和相对位移载荷传递功能螺纹连接能够有效传递轴向力、剪切力和扭矩，将工作载荷在连接的零件之间进行合理分配和传递维护便捷性优势螺纹连接属于可拆卸连接，便于设备的日常维护、零件更换和检修，大大降低了维护成本和时间螺钉与螺栓对比螺栓特点螺钉特点螺栓是一端带六角头、另一端为螺纹的紧固件，必须与螺母配合螺钉一端有头部，另一端为螺纹，可直接拧入被连接件的螺纹孔使用螺栓穿过被连接件的通孔，用螺母在另一侧紧固，形成可中螺钉不需要螺母配合，结构更加简洁，适用于空间受限的连拆卸的连接接场合需要螺母配合使用无需螺母配合••被连接件上为通孔被连接件需要螺纹孔••连接强度高结构简单紧凑••适用于重要连接适用于一般连接••双头螺柱结构频繁拆装应用适用于需要经常拆卸的部位一端固定连接一端永久拧入基体螺纹孔另端螺母紧固另一端用螺母实现可拆连接双头螺柱连接特别适用于厚度较大的被连接件，或者当连接部位空间受限，无法使用普通螺栓的场合这种连接方式既保证了连接的可靠性，又便于维护和拆装，在重型机械和压力容器中应用广泛紧定螺钉特点无螺母设计结构简单，直接拧入螺纹孔锁紧防松功能通过端部压紧实现防松轴套联结应用常用于轴与轮毂的连接紧定螺钉主要用于防止零件间的相对转动或轴向移动，其工作原理是通过螺钉端部的顶紧作用产生摩擦力或锲紧力根据端部形状不同，分为平端、尖端、凹端等多种类型，适用于不同的工作条件和精度要求机械制图中螺纹画法规范粗实线表示细实线标注螺纹大径用粗实线绘制，清晰标示螺纹螺纹小径用细实线表示，约为大径的外轮廓3/4标注规范端面画法按标准格式标注螺纹代号和尺寸螺纹端面用细实线画出螺纹终止线螺纹简化画法75%2大径比例线型种类简化画法中螺纹小径约为大径的只需粗细两种实线即可完成表达75%°30倒角角度螺纹端部倒角通常为°或°3045螺纹简化画法是机械制图中的重要内容，特别适用于装配图和总图的表达这种画法省略了螺纹螺旋线的具体形状，用规定的线型和符号来表示螺纹，既保证了图样的清晰度，又大大提高了绘图效率螺栓连接画法实例螺栓头部绘制六角头螺栓头部用正六边形表示，注意透视关系和比例协调垫圈表示方法平垫圈和弹簧垫圈按标准厚度绘制，注意装配顺序螺母画法要点螺母高度约为公称直径的倍，六角形状要规范

0.8尺寸标注原则标注螺栓公称直径、长度和相关装配尺寸螺纹长度与深度计算平垫圈与弹簧垫圈简介平垫圈功能增大接触面积，减小接触应力，保护被连接件表面不被损伤标准平垫圈的内径略大于螺栓直径，外径约为内径的倍2弹簧垫圈原理利用其弹性变形产生的反力来防止螺纹连接松动开口端的锐边能够咬入被连接件表面，增加摩擦阻力装配顺序要求正确的装配顺序是螺栓平垫圈弹簧垫圈被连接件螺母这样的顺序能够充分发挥各种垫圈的作用效果→→→→弹簧垫圈装配方位开口方向防松机理绘图表示弹簧垫圈开口应朝向螺母拧紧方向的反方开口端锐边咬入表面，产生防松阻力用规定的符号和线型准确表示装配状态向弹簧垫圈的装配方向对防松效果有决定性影响正确的装配方向能够确保在螺纹连接受到松动力矩时，弹簧垫圈的开口端能够有效阻止进一步松动在工程图纸中，必须清楚标示弹簧垫圈的装配方向和位置螺母及标准件代号螺母类型标准代号主要特点应用场合六角螺母通用性强一般连接GB/T6170薄型六角螺母高度较小空间受限GB/T6171圆螺母外形美观装饰连接GB/T812开槽螺母可用开口销防松要求高GB/T39盖形螺母封闭螺纹端安全防护GB/T923螺母的内径用相应的螺纹代号表示，如表示公称直径为的公制螺纹标准件代号的使用确保了零件的互换性和质量的一致性，是现代机械制造中标准化M1010mm管理的重要体现绘图常见错误示例线型使用错误比例关系错误螺纹大径应用粗实线，小径用细螺纹小径与大径的比例关系要准实线，不能混用或使用虚线端确，一般小径约为大径的，75%面圆弧和倒角也要用相应的线型不能任意绘制绘制垫圈方向错误弹簧垫圈的开口方向经常画反，平垫圈的厚度和尺寸也容易出现错误连接副主要失效模式螺纹滑牙失效预紧力过大或材料强度不足导致螺纹牙被剪断，多发生在软材料中连接松动失效在振动载荷作用下预紧力逐渐减小，最终导致连接松脱疲劳断裂失效在交变载荷长期作用下，螺栓产生疲劳裂纹并最终断裂腐蚀失效在腐蚀性环境中，螺纹表面发生腐蚀，影响连接性能螺纹标注与尺寸表达基准标注方法螺纹标注应以螺纹轴线或端面作为基准，采用标准的引出线和标注格式，确保尺寸链的完整性和准确性公差等级表示螺纹公差按格式标注，其中数字表示公差等级，字母表示基6H/6g本偏差，大写为内螺纹，小写为外螺纹完整标注要求完整的螺纹标注应包括螺纹代号、公差等级、旋向左旋时标、LH表面处理要求等技术信息键与销的关联平键连接楔键连接传递扭矩的主要方式，与螺纹连接配合既传递扭矩又产生轴向力，结构紧凑使用螺纹配合销连接提供轴向夹紧力，确保键销连接的可靠主要用于定位和轻载传动，与螺纹固定性配合螺纹装配体常见例题讲解装配图构建思路从主体零件开始，按装配顺序逐步添加螺纹连接件，注意装配关系的正确性和完整性零件序号编制按照从左到右、从上到下的原则编制零件序号，主要零件优先编号明细表填写准确填写零件名称、材料、数量等信息，标准件需注明标准代号尺寸标注原则标注装配尺寸、配合尺寸和重要的功能尺寸，避免重复标注弹簧基本知识与分类弹簧的工程定义弹簧分类方法弹簧是机械工程中一种重要的弹性元件，能够在外力作用下发生按形状分类螺旋弹簧、板弹簧、碟形弹簧、环形弹簧等按受弹性变形，当外力消除后又能恢复原状其主要功能是储存和释力性质分类压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧等放能量、吸收振动冲击、控制机构运动等弹簧的工作原理基于材料的弹性变形，通过合理的结构设计，可按制造工艺分类冷成型弹簧、热成型弹簧按用途分类支承以获得所需的刚度特性和力学性能弹簧、减震弹簧、复位弹簧、储能弹簧等螺旋弹簧类型压缩弹簧拉伸弹簧扭转弹簧承受轴向压缩载荷，承受轴向拉伸载荷，承受扭转力矩，端广泛应用于汽车悬两端通常设有挂钩，部设有扭臂，主要架、机械设备的缓常用于门弹簧、工用于门铰链、开关冲装置、阀门机构具复位机构、测力机构、各种夹具等等，是使用最广泛装置等应用场合需要角位移复位的的弹簧类型装置变刚度弹簧刚度随变形量变化，能提供非线性的力位移特性，适用-于特殊工况和精密控制系统圆柱螺旋压缩弹簧结构弹簧丝材料优质弹簧钢丝，决定强度性能有效圈数承受载荷的弹簧圈数量中径尺寸弹簧螺旋线的平均直径节距参数相邻弹簧圈中心线间距圆柱螺旋压缩弹簧的主要结构参数包括弹簧丝直径、弹簧中径、有效圈数、节距、自由高度等这些参数相互关联，共同决定了弹簧d Dn pH0的刚度、强度和工作特性弹簧材料与性能要求弹簧制造工艺流程材料准备选择合适的弹簧钢丝，检查材料质量和尺寸精度冷卷成型在常温下将钢丝卷绕成所需的螺旋形状热处理通过淬火和回火处理获得所需的力学性能端面处理磨平弹簧两端面，确保垂直度和平行度性能检测测试弹簧的载荷特性、自由高度等技术指标弹簧主要性能参数刚度系数K单位变形量所需的载荷，，是弹簧最重要的性能指标，直接影K=F/λ响弹簧的使用效果自由长度H0弹簧在无载荷状态下的自然高度，是弹簧几何尺寸的基准参数极限载荷Fmax弹簧能承受的最大载荷，超过此载荷将产生永久变形或断裂疲劳寿命弹簧在规定载荷下能承受的循环次数，是评价弹簧耐久性的重要指标圆柱螺旋压缩弹簧画法规范主视图表达显示弹簧的轮廓和主要尺寸剖视图细节表现弹簧丝的截面形状和节距轴测图展示立体显示弹簧的螺旋结构弹簧的制图应严格按照国家标准执行，主视图用粗实线表示弹簧丝的轮廓，细实线表示不可见的弹簧丝剖视图中弹簧丝按实体绘制，轴测图能更直观地表现弹簧的立体结构和螺旋特征圆柱螺旋压缩弹簧画图步骤绘制中心轴线首先绘制弹簧的中心轴线，确定弹簧的总体位置和方向，为后续绘制提供基准确定外径轮廓根据弹簧外径尺寸绘制外轮廓线，用粗实线表示可见部分，细实线表示不可见部分绘制螺旋线条按照节距参数绘制弹簧的螺旋线，注意线条间距的均匀性和螺旋方向的一致性完善端圈细节绘制弹簧两端的支承圈，通常端圈与相邻圈贴紧，需要特别注意端面的处理圆柱螺旋拉伸弹簧结构端部挂钩设计螺旋弹簧体拉伸弹簧两端设有各种形式的挂钩，用中间部分为规则的螺旋结构，各圈之间于连接和传递拉力通常紧密贴合连接方式预拉力特性通过挂钩与其他零件连接，实现拉伸载制造时给予一定的预拉力，使各圈紧密荷的传递贴合圆柱螺旋扭转弹簧应用端部扭臂设计典型应用场合工作原理说明扭转弹簧的两端延伸出扭臂，用于施加和扭转弹簧广泛应用于各种需要角位移复位当外力使扭臂发生角位移时，弹簧储存扭承受扭转力矩扭臂的长度和角度根据具的机构中，如门窗铰链、开关装置、夹具转能量；外力消除后，弹簧释放能量，使体使用要求设计，直接影响弹簧的扭转特机构等，提供持续的扭转力矩扭臂复位到原始位置性机械图纸中的弹簧表示简化符号表示详细绘制方法在装配图中，弹簧常用简化符号在零件图中需要详细绘制弹簧的表示，如波浪线表示压缩弹簧，实际形状，包括螺旋线、端圈、双直线加箭头表示拉伸弹簧，节节距等具体几何特征，确保制造省绘图时间信息的完整性标注要求规范弹簧图纸必须标注主要技术参数，如弹簧常数、自由长度、工作载荷、材料牌号等关键信息弹簧采用的标准件代号弹簧类型国家标准国际标准主要参数圆柱螺旋压缩外径、自由长GB/T

1239.6ISO10243弹簧度、载荷圆柱螺旋拉伸挂钩形式、拉GB/T

1239.7ISO20489弹簧力、长度圆柱螺旋扭转扭臂角度、扭GB/T

1239.8ISO9664弹簧矩、圈数碟形弹簧外径、厚度、GB/T1972DIN2093载荷标准件代号的使用确保了弹簧产品的互换性和质量一致性设计时可直接引用标准代号，如压缩弹簧型××，大大简化了GB/T

1239.6A2050100设计和采购工作弹簧性能检测与失效原因载荷变形特性测试-通过专用测试设备绘制弹簧的载荷变形曲线，验证弹簧刚度是否符-合设计要求疲劳断裂现象长期交变载荷作用下，弹簧可能在应力集中部位产生疲劳裂纹，最终导致断裂失效永久变形失效超载使用或材料性能不足时，弹簧可能产生永久变形，无法恢复到原始状态应力松弛现象高温环境下长期使用，弹簧材料可能发生应力松弛，导致弹簧力逐渐下降弹簧设计与选型思路安全系数与寿命验证刚度匹配与参数计算考虑安全系数和疲劳寿命要求，验证弹簧工况分析与载荷确定根据所需的力位移特性确定弹簧刚度，的应力水平是否在允许范围内，确保弹簧-K首先分析弹簧的工作环境和载荷特点，确然后通过弹簧设计公式计算弹簧的几何参能够安全可靠地工作定最大工作载荷、变形量范围、工作频率数，如丝径、中径、圈数等等基本参数，为弹簧选型提供依据螺纹与弹簧的联动应用弹簧垫圈与螺栓组合调节螺钉与压缩弹簧弹簧垫圈与螺栓连接是最典型的螺纹弹簧联动应用弹簧垫圈在许多精密调节机构中，调节螺钉与压缩弹簧配合使用螺钉提-利用其弹性变形产生的反力来防止螺纹连接的松动，广泛应用于供精确的位置调节，弹簧提供持续的压紧力，消除间隙并保持调振动环境下的机械连接节位置的稳定这种组合充分发挥了螺纹的连接功能和弹簧的防松作用，是现代这种组合在测量仪器、光学设备、精密机床等领域应用广泛，实机械中不可缺少的标准连接方式现了精确调节与可靠定位的完美结合综合装配实例

（一）主体零件识别连接件配置弹簧元件布置装配关系梳理确定装配体中的主要零件，如合理选择螺栓、螺钉等连接件根据功能要求配置压缩、拉伸明确各零件间的装配顺序和约机体、轴、齿轮等的规格和数量或扭转弹簧束关系综合装配实例展示了螺纹连接与弹簧元件在实际机械产品中的协调应用通过合理的设计布局，螺纹连接保证了装配体的结构完整性，弹簧元件提供了必要的弹性支撑和动力传递功能综合装配实例

（二）158连接螺栓数量弹簧元件种类本装配体共使用个不同规格的螺栓包含种不同类型和规格的弹簧元件158连接3装配层级整个装配体分为个主要的装配层级3这个复杂装配实例展示了现代机械产品中螺纹连接与弹簧元件的综合应用装配设计需要考虑零件的功能要求、装配工艺性、维护便利性等多个因素，体现了机械设计的系统性和复杂性。