机械设计基础第八章1.ppt

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1、第八章第八章 联接联接( (螺纹联接螺纹联接) ) 前言前言10-1 螺纹螺纹参数参数10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁10-3 机械制造常用螺纹及标准机械制造常用螺纹及标准10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件螺纹联接基本类型及螺纹联接件10-5 螺纹联接的螺纹联接的预紧和防松预紧和防松10-6 螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算10-7 螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力10-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施10-9 螺旋传动螺旋传动机械零件机械零件(制造单元制造单元) 构件构件(运动单元运动单元) 机构机构 机器机器静联接静联接动联

2、接动联接 零件零件联接联接前前 言言:联接联接 被联接件被联接件 联接件联接件联接联接 机械机械静静联接联接 可拆联接可拆联接 螺纹、键、销螺纹、键、销分类分类 不可拆联接不可拆联接焊、粘、铆焊、粘、铆 机械机械动动联接联接运动副运动副 螺螺 内螺纹内螺纹 纹纹 外螺纹外螺纹螺旋副螺旋副螺纹联接螺纹联接(静联接静联接构件构件)螺旋传动螺旋传动(动联接动联接机构机构)8-1 螺纹螺纹参数参数(一一)螺纹的形成螺纹的形成：顺时针旋进右旋以轴线为基准(外)判断方法右旋左旋判断方法旋向单头联接多头传动线数二螺纹参数二螺纹参数：n=1n=2n=3dd2d1=?(大径标准直径) ;1(小径) ;2(中径)

3、 ; p(螺距)；(螺旋线数) ; (导程) ; n p ; （牙型角） ; (牙側角) ;（升角）(二二)螺纹参数螺纹参数：P.1322dS (n p)tgn p2 (101) 30 梯形330 锯齿形矩形60 普通牙型: =60 30 =30 15工3,非30 =0 0矩形矩形非矩形非矩形牙 =60 型 =30 =33 =0 在轴向载荷下相对运动在轴向载荷下相对运动图(104,a) 2dS (n p)内螺纹 外螺纹拧紧、加载拧紧、加载、顶起重物顶起重物相对运动联接传动螺旋副螺旋副FFa将螺旋线沿中径展开8-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁滑块滑块(重物重物)在斜

4、面运动在斜面运动 分析分析: 1.当匀速上升当匀速上升: FaFFnFRFfFaFFR+图(104,b)FR与Fn夹角摩擦角摩擦角: tg f Ff /n R与a 夹角加载加载a(轴向力,自重,阻力)作用在螺旋副上的驱动力矩：2)(222dtgFdFTa(10-2b)atg( ) (102a)合反力合反力FRV(滑块) 合力合力法向反力法向反力Fn(斜面)施加水平推力施加水平推力摩擦阻力摩擦阻力: f Fn=Ff一矩形螺纹一矩形螺纹 : ( =0 )施加水平支持力水平支持力 (匀速下滑) 当 自锁条件自锁条件：滑块在斜面运动状态不变 作用力与假设力的方向相反推力推力 2)(222dtgFdFT

5、a(10-3b)FaFFnFRFfFaFFR)(tgFFa无论a多大，滑块不会自动下滑自锁自锁2. 当匀速下降当匀速下降 :图(104,c)联接联接(可靠可靠) 要自锁传动传动效率高效率高1.三角形三角形普通螺纹普通螺纹(M) 螺纹螺纹 (联接) 管螺纹管螺纹 60、55紧密梯形螺纹梯形螺纹 Tr 30, 15锯齿形螺纹锯齿形螺纹S 工3,非30矩形螺纹矩形螺纹 小、 大 多线螺旋副 单线单线=1 多线多线60, =302.传动螺纹传动螺纹 效率高8-3 机械制造常用螺纹及标准机械制造常用螺纹及标准紧固联接(单线、大)(粗,细)8-4螺纹联接基本类型及螺纹联接件C1e普通螺栓铰制孔用螺栓联接)

6、一螺纹联接基本类型一螺纹联接基本类型d0螺栓联接 螺钉联接 双头螺柱联接 紧定螺钉联接螺栓 螺栓 ；螺钉 ；双头螺柱 ；紧定螺钉螺母 六角螺母 ；圆螺母 ；糟型螺母垫片 垫片 ；弹簧垫片 ；斜垫片 ；球形垫片二螺纹联接件二螺纹联接件目的目的：防止松动提高可靠、强度、紧密性T0 的大小的大小: 拧紧时 螺纹阻力矩螺纹阻力矩 T1 :(10-5b) 螺母支持面上的摩擦阻力矩螺母支持面上的摩擦阻力矩T2T2 fc Fa r f (10-10)T0T1T20.2Fad Nmm(一)拧紧力矩T0012T0控制、不严格控制S(少测力矩板手；多风板机)8-5螺纹联接的预紧和防松螺栓螺栓轴向拉拉力 被联接件被

7、联接件轴向压压力锁紧力锁紧力 S1F d2/2Fa tg( ) d2 /2（二）螺纹联接的防松螺旋副联接(可靠)拧紧 自锁防松？靠摩擦力自锁靠摩擦力自锁 不可靠不可靠 , 防松防松防松方法防松方法：关键摩擦防松摩擦防松阻止螺旋副相对转动阻止螺旋副相对转动机械防松机械防松不可拆防松不可拆防松弹簧垫片锁紧螺母对顶螺母使螺纹接触面间始终保持一定的压力 (纵向、横向)始终有阻止螺旋副转 动的摩擦阻力矩。机械防松机械防松利用便于更换的金属元件来约束螺旋副。不可拆防松不可拆防松焊、铆冲、涂粘合剂槽形螺母和开口销圆螺母用带翅垫片止动垫片串联钢丝8-6螺栓的材料和许用应力 SSS安全系数表10-6,7 P.1

8、45S屈服极限表9-1 P.123许用应力:材料:2.铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接联接受挤压,螺栓受剪切1)按剪切强度2)按挤压强度: 420dFPPLdFmin0许用应力与材料(钢、铸铁),应力(静、变)有关。表10-61.普通螺栓联接普通螺栓联接碳素钢: Q215,Q235 力学性质优质碳素钢: 10,35, 45合金钢: 15Cr, 40Cr, 30CrMnSi8-6 螺栓联接的强度计算(静)联接要求联接要求: 不松不滑联接(紧) 不断不溃螺栓 可靠, 自锁确定螺纹小径d1d0(一)螺栓联接的失效及设计准则(二)螺栓联接的强度计算螺栓 普通螺栓联接普通螺栓联接 松联接松联接 联 (主介绍

9、) 紧联接紧联接(联接受) 接型式 铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接横横轴轴横横轴轴8-7提高螺栓联接强度的措施前言前言:螺栓联接强度螺栓静载荷 变载荷(一)降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围(二)改善螺纹牙间的载荷分布(三). 减小应力集中(四) 采用提高强度的工艺措施较少破坏疲劳破坏截面小、且应力集中大破坏位置 图10-24螺栓强度措施螺栓被联接件652015AFkkkECbba)(2当FE由(0FE)要使akb/(kb+kC) kbkC1)减小减小kb2)增大增大kC减小螺栓光杆直径, 空心螺杆(图10-25) 不宜用软垫片图10-271.减小减小kb/(kbkC)但FR减小不利密封2.减小减

10、小kb/(kbkC)增大增大F0 a，FR不减小ECbbFkkkF0Fa由(F0 )变化(一)降低螺栓总拉伸载荷Fa 的变化范围aFR=F0FEkC/(kbkC)(二)改善螺纹牙间的载荷分布现象现象: 螺纹牙间的载荷分布不均螺栓螺母受力性 质不同1/3载荷集中在第一圈牙上第810牙 不受力增厚螺母无效。 使受压螺母受拉螺母 图10-28改善螺纹牙间的载荷分布65破坏发生在螺母支承面处原因原因:措施措施:652015支承面平行加工 球形垫片凸台凹坑鱼眼坑1.减小应力集中：减小应力集中：2.减少联接附加减少联接附加 弯曲应力弯曲应力增大过渡圆角螺纹收尾退刀槽(卸载槽) (三). 减小应力集中:(四

11、) 采用提高强度的工艺措施:1.冷镦螺栓头部和滚压螺纹 疲劳强度(应力集中, 纤维未切断, 冷作) 材料利用率, 成本2.氰化,氮化,喷丸处理疲劳强度小结:1.螺纹主要参数及分类，螺纹联接基本类型。2.螺旋副联接(可靠)、传动(效率高) 参数、牙 型的选择。自锁条件、效率计算及影响因素。3.螺纹联接的拧紧目的及防松方法。方法。4.螺栓联接的强度计算(普通)5.提高螺栓联接强度的措施 1.螺旋副的用途自锁条件及影响因素2.螺纹联接基本类型联接(可靠可靠)、传动(效率高效率高) 效率计算及影响因素(大、大、小小单线单线)螺纹牙型及选择(小、小、 大大 多线多线)(M 联接联接;Tr、S、矩、矩传动

12、传动)普通螺栓联接普通螺栓联接: 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接3. 联接要求(紧联接):联接 螺栓紧联接紧联接 松联接松联接(联接受联接受) 轴横轴横,轴轴横横4.螺栓联接强度计算的设计准则:不松不滑不松不滑不断不溃不断不溃在联接不松滑的前提下不松滑的前提下, 螺栓杆不破坏螺栓杆不破坏5.紧联接与松联接（普）螺栓受力区别:扭扭?6.普通螺栓联接强度计算:松联接松联接:紧联接紧联接:装配时:工作时: 421dFa拧拧螺栓紧紧工件复合应力复合应力考虑扭剪应力1.3 421dFae1)不松不滑不松不滑预紧力预紧力 F0横向横向F:轴向载荷轴向载荷FE:2)不断不溃不断不溃定螺栓定螺栓d1F0CF/mf 43 . 1210dFe螺栓总拉力F Fa a; ;工件残余预紧力F FR R拧拧紧紧后后(普通普通)不预紧不受力受轴向载荷Fa(拉) (压)CbCERCbbEakkkFFFkkkFFF00强计0拉拉Fa扭扭T1