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1．能叙述螺纹的类型与特点。
2．能识别螺纹的主要参数。
3．能正确识读标记的螺纹以及正确标注螺纹参数。
4．能正确选用螺纹连接类型。
5．能举例说明螺纹连接在汽车上的应用情况。
6．能分析总结螺纹连接的失效形式和原因。
汽车是由各种不同的零件、部件和总成，经螺纹连接件或采用铆接、焊接、黏接等方法连接而成的。螺纹连接件由于具有拆装方便、形式多样、运用灵活等优点而在汽车上得到广泛应用。一辆普通的汽车上往往有上千个螺纹连接件，如汽车发动机气缸盖和缸体的连接；车轮和轮毂的连接等。汽车作为一种高速运动的交通工具，与人们的生命、财产安全息息相关，如果不重视其螺纹连接件的正确使用和维护，后果可能不堪设想。通过学习了解螺纹的主要参数及螺纹连接的类型与特点；能正确分析螺纹连接失效形式与原因，可以为以后的检测与维修工作打下良好的基础。
引导问题：生活中各种螺纹都是根据螺旋线形成的原理加工而成的，那么螺旋线和螺纹究竟是如何形成的呢？螺纹都有哪些类型呢？
螺旋线与螺纹的形成1（螺旋线的形成）
螺旋线与螺纹的形成2（螺纹的形成）
图4-1-1 螺旋线与螺纹的形成
如图4-1-1所示，将一直角三角形的底边与一圆柱体底面圆周重合，绕在圆柱体上，则三角形的斜边在圆柱体表面上形成螺旋线。再取一个通过圆柱轴线的牙型平面（如矩形、三角形、梯形），使其沿螺旋线移动，则此牙型平面的空间轨迹即构成螺纹。
在圆柱体外表面形成的螺纹称为外螺纹，在空心圆柱体的内表面形成的螺纹称为内螺纹，其牙顶与牙底如图4-1-2所示。
图4-1-2 外螺纹与内螺纹
1）根据螺纹的牙型，可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等，见表4-1-1，其特点和应用见表4-1-2。
表4-1-1 螺纹的牙型
表4-1-2 常见螺纹的特点和应用
2）根据螺旋线绕行方向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹，如图4-1-3所示。
图4-1-3 螺纹旋向
3）按照圆柱表面上螺旋线的数目，又可将螺纹分为单线螺纹和多线螺纹，如图4-1-4所示。为制造方便，螺纹线数一般不超过4。单线螺纹自锁性能好，常用于连接；多线螺纹传动效率较高，常用于传动。
图4-1-4 螺纹线数
4）根据螺纹是分布在内圆柱面上还是外圆柱面上，可以将其分为圆柱内螺纹和圆柱外螺纹，两者共同组成螺旋副。一般内螺纹的尺寸参数用大写字母表示，外螺纹的尺寸参数用小写字母表示。
引导问题：如果想要在五金店购买到需要的螺栓，我们就必须要了解螺纹的相关参数，那么螺纹的参数有哪些呢？
下面以普通螺纹为例说明螺纹的基本参数和几何尺寸，如图4-1-5所示。
图4-1-5 螺纹的基本参数
在通过螺纹轴线的剖面区域上，螺纹的轮廓形状称为牙型。图4-1-5所示为三角形牙型的内、外螺纹。
螺纹直径有大径（ d 、 D ）、中径（ d 2 、 D 2 ）和小径（ d 1 、 D 1 ）之分，如图4-1-5所示。其中外螺纹大径 d 和内螺纹小径 D 1 也称顶径。螺纹的公称直径一般为大径。
1）大径（ d 、 D ）：螺纹的最大直径，与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱直径。
2）小径（ d 1 、 D 1 ）：螺纹的最小直径，与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱直径。
3）中径（ d 2 、 D 2 ）：螺纹的牙厚和牙间相等的假想圆柱直径。
螺纹有单线和多线之分，沿一条螺旋线所形成的螺纹称单线螺纹；沿两条螺旋线所形成的螺纹称多线螺纹，图4-1-5所示为单线螺纹。
螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程是指在同一条螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离，如图4-1-6所示。
图4-1-6 螺距和导程
螺距、导程、线数三者之间的关系式：
单线螺纹的导程等于螺距，即 P h = P ；多线螺纹的导程等于线数乘以螺距，即 P h = nP 。
螺纹有右旋与左旋两种。顺时针旋转时旋入的螺纹，称右旋螺纹；逆时针旋转时旋入的螺纹，称左旋螺纹。将外螺纹垂直放置，螺纹的可见部分是右高左低时为右旋螺纹，左高右低时为左旋螺纹。工程上常用右旋螺纹。
螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素，只有五要素相同的内、外螺纹才能互相旋合。
引导问题：由于螺纹的规定画法不能表达出螺纹的种类和螺纹的要素，因此在图中需要对标准螺纹进行正确的标注，那么如何对螺纹进行标注呢？
完整的螺纹标记由螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号及其他有必要做进一步说明的个别信息组成。普通螺纹的标注如下所示。
国标规定：
1）粗牙螺纹不标注螺距。
2）单线螺纹的尺寸代号为“公称直径×螺距”，公称直径和螺距数值的单位为毫米。对粗牙螺纹，可以省略标注其螺距项。
3）多线螺纹的尺寸代号为“公称直径×Ph导程螺距”，公称直径、导程和螺距数值的单位为毫米。
4）对左旋螺纹，应在旋合长度代号之后标注“LH”代号。旋合长度代号与旋向代号间用“-”号分开。右旋螺纹不标注旋向代号。
5）对短旋合长度组和长旋合长度组的螺纹，宜在公差带代号后分别标注“S”和“L”代号。旋合长度代号与公差带间用“-”号分开。中等旋合长度组螺纹不标注旋合长度代号（N）。
6）中径和顶径公差带代号相同时，只标注一次。
例1：公称直径为8mm、螺距为1mm的单线细牙螺纹：M8×1
例2：公称直径为16mm、螺距为1.5mm、导程为3mm的双线螺纹：M16×Ph3P1.5
例3：中径公差带为5g、顶径公差带为6g的外螺纹：M10×1-5g6g
例4：中径公差带和顶径公差带为6g的粗牙外螺纹：M10-6g
例5：公称直径为6mm、螺距为0.75mm、短旋合长度、左旋外螺纹：M6×0.75-5h6h-S-LH
引导问题：常见螺纹连接件有哪些？螺纹连接的基本类型有哪些？各适用于什么场合？
如图4-1-7所示，常用的螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母等。一端制有外螺纹且头上无槽的螺纹制件称为螺栓；一端制有外螺纹且头上有槽的螺纹制件称为螺钉；两端均制有外螺纹的螺纹制件称为双头螺柱；制有内螺纹与螺栓、螺柱相配的螺纹制件称为螺母；紧定螺钉属于无头螺钉。其中垫圈的主要作用是保护接触面，防止其在拧紧螺母时被擦伤，并可扩大接触面积以减小表面的挤压力；有的垫圈还起螺纹连接的防松作用，如弹性垫圈。垫圈的公称尺寸与相配螺栓的公称尺寸应该一致。
图4-1-7 常用螺纹连接件
（1） 螺栓连接 螺栓连接常用于连接两件都不太厚的零件。它又分为以下两种情况：一是普通螺栓连接，如图4-1-8所示。被连接件的孔无须切制螺纹，所以结构简单、装拆方便，应用广泛。二是铰制孔螺栓连接，如图4-1-9所示。孔与螺栓杆之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合。铰制孔螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置，并能承受横向载荷，但螺栓制造成本较高，对孔的加工精度要求也较高。
普通螺栓连接
铰制孔螺栓连接
图4-1-8 普通螺栓连接
图4-1-9 铰制孔螺栓连接
（2） 双头螺柱连接 如图4-1-10所示的双头螺柱连接常用于连接一厚一薄两零件。拆装时只需拆螺母，而不需将双头螺柱从被连接件中拧出。
图4-1-10 双头螺柱
双头螺柱
（3） 螺钉连接 如图4-1-11所示的螺钉连接适用于被连接件之一太厚，且不宜经常装拆的场合。
（4） 紧定螺钉连接 如图4-1-12所示，紧定螺钉连接是利用拧入被连接件螺纹孔中的螺钉末端顶在另一被连接件的表面相应的凹坑中，以固定两零件的相对位置，并传递不大的力和转矩。
图4-1-11 螺钉连接
螺钉连接
图4-1-12 紧定螺钉
引导问题：螺纹连接件在汽车结构中应用广泛，所起的作用重要且复杂，那么螺纹连接在汽车上具体有哪些应用呢？又起着怎样的作用呢？
螺纹连接件种类多，汽车上经常使用的主要是各种规格的螺栓、螺钉和螺母。根据螺纹连接件在汽车中的不同作用，螺纹连接在汽车上的典型应用如下。
螺纹连接件可以将2个零件或部件紧密地组成一个整体，如把气缸盖固定在气缸体上，把车厢固定在车架上和把曲轴轴承盖固定在轴承座上等。这种情况下螺栓承受的是拉应力作用，只要它的抗拉强度足够大，且固定部位没有松动，这种固定就是可靠的。
两个转动着的零件，通过螺纹连接件连接起来后，一个零件的扭矩便通过螺纹连接件传递给另一个零件。例如，汽车上用螺栓把前后两段传动轴、半轴凸缘跟轮毂、轮辋跟轮毂连接起来等。这种情况下，螺栓除了承受拉应力的作用外，还要承受剪切应力的作用。
经常需要拆卸的零件之间往往采用螺纹连接件，以便拆装。如汽车发动机油底壳与曲轴箱的连接、空气滤清器跟进气总管的连接、各种导线与电气零件的连接等。这种连接件一般承受的载荷不大，但是连接必须牢固、可靠，才能保证被连接件的正常工作。
汽车上有些零件之间保持着严格的相对位置关系，且这种关系经常需要变化或调整，调整之后依靠螺栓或螺钉固定它们的相对位置。例如，某缸气门间隙调整完毕，用相应气门摇臂上的螺母锁紧，以防气门间隙发生变化；离合器分离杠杆调整螺栓的固定及制动踏板拉杆调整之后的固定等。
汽车上许多经常需要更换介质的零件，如油底壳、变速器壳体、主减速器壳、转向机壳、燃油箱等，其底部都有放油螺塞。它与相应的壳体紧密结合，有的还被预先磁化因而可以吸附微小金属磨屑。这种螺塞虽然不承受大的载荷，但因为需要经常拆装，其尺寸一般较大，必须使之具有足够的强度。在螺塞与基体零件之间应放置铜垫圈起密封作用。
例如：汽车发动机润滑系和底盘制动系中使用的许多阀，都可以通过调整螺钉来调节弹簧的预紧力；离合器拉杆、驻车制动器拉杆、离合器分离杠杆和气门摇臂等均利用螺钉进行调整。以螺纹连接件作为调整载体，既方便又实用。
综上所述，螺纹连接件在汽车上的应用非常广泛，必须深刻理解和认真分析这些作用，从而更恰当地使用和维修汽车。
引导问题：生活中，任何有螺栓连接的地方都有连接失效的危险，一旦发生失效，轻则机器停止运转，重则机毁人亡。那么是什么引起螺纹连接失效呢？
在汽车装配或后期维护中，由于人们认为螺栓体积小且非常廉价，常常忽视其重要性，在螺纹紧固件的制造、选型、使用操作及后续的维护等方面都缺少相应的重视，这使得螺纹连接件存在很大的潜在失效风险，许多重大事故背后的直接诱因都是由于螺纹紧固件连接失效造成的。例如：2012年4月某汽车公司召回6万余辆，其召回的主要原因是后桥螺栓拧紧力矩不足，存在螺栓断裂的风险；2014年3月某汽车公司在中国市场召回23.2万辆，其召回原因是汽车发动机运转过程中，凸轮轴螺栓可能松脱甚至断裂。
螺纹连接失效发生的部位通常在螺纹、栓杆。
1）受静载荷螺栓的失效形式多为部分的塑性变形或螺栓被拉断。
2）受交变载荷的螺栓的失效形式多为螺栓的疲劳断裂。
3）受横向载荷的铰制孔用螺栓连接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被连接件孔接触表面挤压破坏。
4）如果螺纹精度低或者连接时常拆装，很可能发生滑扣现象。
5）螺纹连接件发生电化学腐蚀或空气氧化，锈蚀严重时会降低连接件强度。
图4-1-13展示了部分螺纹连接失效的形式。
图4-1-13 螺纹连接失效形式
a）断裂 b）螺纹滑扣 c）锈蚀
1）普通螺纹连接在拧紧时，螺栓因承受拉力引起伸长，导致螺母支撑面附近的螺栓承受很大的载荷，而且螺母承受的压缩载荷也同样产生载荷集中效应。当外载荷增加时，螺栓继续弹性伸长，被连接件压缩变形相应减少（即紧固力减小），甚至消失；或因螺栓伸长超过了弹性极限，出现塑性屈服而产生永久变形，使紧固力减小，导致连接失效（畸变、断裂、丧失紧固性）。这种因载荷过大引起的失效是螺纹连接常见失效形式之一。
2）交变载荷作用在紧连接的螺栓上时，螺栓因受较大的交变应力产生疲劳裂纹甚至断裂。疲劳破坏是螺纹连接最常见的失效形式。疲劳失效大多位于螺母的支撑面、螺纹尾部或螺栓头与杆的过渡圆角处。螺纹连接受交变载荷也会使连接中的预紧力变化，导致螺纹松脱。
3）因材料蠕变造成的螺纹连接失效。在高温下，螺栓承载能力会随时间而降低，此时螺栓承载的应力并未超过材料的弹性极限。金属材料在恒定温度和恒定应力的长期作用下，随着时间的延长材料缓慢地发生塑性变形（蠕变），因此造成在高温下螺栓连接失效。