机械设计基础联接.ppt

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1、第第11章章 联联 接接1 111 概述概述1 112 螺纹联接螺纹联接1 113键联接、销连接及型面连接键联接、销连接及型面连接1 114铆接、焊接、胶接简介铆接、焊接、胶接简介一、连接的分类一、连接的分类11111 概述概述根据连接工根据连接工作原理分：作原理分：连接连接又可分为又可分为可拆连接可拆连接和和不可拆连接不可拆连接。形锁合连接形锁合连接摩擦锁合连接摩擦锁合连接材料锁合连接材料锁合连接关于过盈配合关于过盈配合。选择连接类型时，主要应考虑使用要求和经济要求。选择连接类型时，主要应考虑使用要求和经济要求。 而设计连接时，应尽可能将连接件与被连接件设而设计连接时，应尽可能将连接件与被连

2、接件设计成等强度，使连接中的各零件能充分发挥其承载计成等强度，使连接中的各零件能充分发挥其承载能力。能力。二、连接选择与设计原则二、连接选择与设计原则普通螺纹普通螺纹管螺纹管螺纹11112 螺纹连接螺纹连接一、机械制造中的连接螺纹一、机械制造中的连接螺纹普通螺纹：多用于紧固连接。普通螺纹：多用于紧固连接。管螺纹：多用于密封连接。管螺纹：多用于密封连接。三角形三角形螺纹螺纹普通普通螺纹螺纹 = 60管管螺纹螺纹 = 55或60 普通螺纹以大径普通螺纹以大径d为为公称直径公称直径，同一公称直径可以，同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹粗牙螺纹，其余的

3、统，其余的统称为称为细牙螺纹。细牙螺纹。60Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙粗牙螺纹应用最广粗牙螺纹应用最广细牙螺纹的优点：细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高，升角小、小径大、自锁性好、强度高，缺点：缺点：不耐磨易滑扣。不耐磨易滑扣。应用：应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。用螺纹密封的管用螺纹密封的管螺纹螺纹普通细牙普通细牙螺纹螺纹管管螺纹螺纹非螺纹密封管非螺纹密封管螺纹螺纹（圆柱管壁 = 55）用螺纹密封管用螺纹密封管螺纹螺纹（圆锥管壁 = 55）60圆锥管圆锥管螺纹螺纹公称直径公称直径-螺纹大径。螺纹大径。强调与普通螺纹不同55

4、 55 非螺纹密封的管非螺纹密封的管螺纹螺纹d dd d2 2d d1 1P Pd dd d2 2d d1 1P P2表表11-1 11-1 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mmmm3 0.5 2.675 2.459 3 0.5 2.675 2.459 公称直径（大径）公称直径（大径） 粗粗 牙牙 细细 牙牙 D d D d 螺距螺距P P 中径中径 D D2 2 d d2 2 小径小径 D D2 2 d d2 2 螺距螺距P P 4 0.7 3.545 3.242 4 0.7 3.545 3.242 5 0.8 3.545 4.1345 0.8 3.545

5、4.1340.350.350.50.56 1 5.350 4.918 6 1 5.350 4.918 8 1.25 7.188 6.647 8 1.25 7.188 6.647 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 10 1.5 9.026 8.376 1.25, 1 0.75 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 12 1.75 10.863 10.106 1.5, 1.25 0.5 (14) 2 12.701 11.835 (14) 2 12.701 11.835 1.5, 11.5, 116 2 14.701 13.835 16

6、 2 14.701 13.835 (18) 2.5 16.376 15.294 (18) 2.5 16.376 15.294 20 2.5 18.376 17.294 20 2.5 18.376 17.294 (20) 2.5 20.376 19.294 (20) 2.5 20.376 19.294 24 3 22.052 20.752 24 3 22.052 20.752 (27) 3 25.052 23.752 (27) 3 25.052 23.752 30 3.5 27.727 26.211 30 3.5 27.727 26.211 2, 1.5, 12, 1.5, 1注：括号内的公称直

7、径为第二系列注：括号内的公称直径为第二系列 H=0.866P dH=0.866P d2 2=d-0.6495P d=d-0.6495P d1 1=d-1.0825P=d-1.0825PD D1 1、d d1 1-内、外螺纹小径内、外螺纹小径 D D2 2、d d2 2-内、外螺纹中径内、外螺纹中径 D D、d d -内、外螺纹大径内、外螺纹大径 P-P-螺距螺距 标记示例：标记示例：M24(M24(粗牙普通螺纹、直径粗牙普通螺纹、直径2424、螺距、螺距3) 3) M24X1.5(M24X1.5(细牙普通螺纹细牙普通螺纹, ,直径直径24,24,螺距螺距1.5) 1.5) P PP/8P/8P

8、/8P/8P/8P/8H/4H/4D dD dD D2 2 d d2 2 D D1 1 d d1 1 P/2P/2P/4P/43030 6060 9090 表表11-2 11-2 细牙普通螺纹基本尺寸细牙普通螺纹基本尺寸 mmmm螺距螺距P P 中径中径D D2 2、d d2 2 小径小径D D1 1、d d1 10.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.35 d-1+0.773 d-1+0.621 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.5 d-1+0.675 d-1+0.459 0.75 d-1+0.513 d-1+0.188 0.75 d-1+0.513 d-1+

9、0.188 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1 d-1+0.35 d-2+0.918 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.25 d-1+0.188 d-2+0.647 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 1.5 d-1+0.026 d-2+0.376 2 d-2+0.701 d-3+0.835 2 d-2+0.701 d-3+0.835 3 d-2+0.052 d-4+0.752 3 d-2+0.052 d-4+0.752 1 1、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型eaal1 1l1 1可承受横向载荷。螺纹余留长度螺纹

10、余留长度l1 铰制孔螺栓铰制孔螺栓孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙间留有间隙静载荷静载荷l1=(0.30.5)d;变载荷变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1 d;铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l1 0;螺纹伸出长度螺纹伸出长度a=(0.20.3)d; 螺栓轴线到边缘的距离螺栓轴线到边缘的距离e=d+(36) mm用于经常拆装易磨损之处。dd二、螺纹联接的基本类型及螺纹连接件二、螺纹联接的基本类型及螺纹连接件1 1、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型螺钉联接螺钉联接座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为：ae ee e双头

11、螺柱联接双头螺柱联接 联接件厚，允许拆装。钢或青铜钢或青铜 H=d;铸铁铸铁 H=(1.251.5)d铝合金铝合金 H=(1.52.5)d螺纹孔深度螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P;钻孔深度钻孔深度 H2=H1+(0.51)d;参数参数l1 、e、a与螺栓相同与螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。d1 1、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型螺钉联接螺钉联接双头螺柱联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉联接紧定螺钉紧定螺钉2 2、螺纹紧固件螺纹紧固件螺

12、栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件LL0d六角头六角头LdL0小六角头小六角头螺栓的结构形式螺栓的结构形式螺栓分螺栓分A、B、C三级三级铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓双头螺柱双头螺柱dbbmLbm -座端长度座端长度b -螺母端长度螺母端长度2 2、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱2 2、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件末端末端结构结构头部头部结构结构螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圆螺母圆螺母螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱2 2、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件用于经常

13、拆装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。国标罗列有六十余种不同结构的螺母自攻螺钉自攻螺钉螺母也分螺母也分A、B、C三级三级其它螺母：其它螺母：其它螺母：其它螺母：垫圈垫圈平垫圈平垫圈薄平垫圈薄平垫圈A型平垫圈型平垫圈B型平垫圈型平垫圈螺母螺母螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱2 2、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件斜垫圈斜垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈作用：作用：增加支撑面积以减增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。伤表面、防松。垫圈分垫圈分A、C两级两级拧紧力矩拧紧力矩T一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联

14、接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹联接，应控制其预紧力，因为的大小对螺纹联接的可靠性，强度和密封均有很大影响。设轴向预紧力为设轴向预紧力为F Fp pdd0dwT近似计算公式：近似计算公式： 适用于M10M60的粗牙螺纹, T 0.2 F 0.2 Fp p d三、三、 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧F Fp p工程上常采用工程上常采用测力矩扳手测力矩扳手或或定定力矩扳手力矩扳手来控制预紧力的大小。来控制预紧力的大小。测力矩扳手测力矩扳手F F定力矩扳手定力矩扳手四、螺纹连接的计算四、螺纹连接的计算螺栓联接螺栓联接的主要失的主要失效形式：效形式：螺栓拉断螺栓拉断螺纹压溃或剪断螺纹压溃或剪断滑扣滑扣

15、 因经常拆装螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。 （一）松螺栓联接（一）松螺栓联接 装配时不须要拧紧强度条件：强度条件：4/21dFp式中式中:d1-螺纹小径，螺纹小径， mmFpFp力除以面积1. 受横向工作载荷的螺栓连接受横向工作载荷的螺栓连接螺栓与孔之间有间隙，工作时预螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力紧力Fp导致接合面所产生的摩擦导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷力应大于横向载荷F。Ks-防滑系数，常取防滑系数，常取Ks=1.

16、11.3zifFKFsp预紧力预紧力Fp ： f-摩擦系数，对钢与铸铁，摩擦系数，对钢与铸铁，取取: f =0.10.15i-结合面数结合面数FFFF/2F/2FpFpFpFpz-工作螺栓数目工作螺栓数目 （二）紧螺栓联接（二）紧螺栓联接 装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。若取若取 f =0.15, Ks=1.2, i=1, z=1 则：则：Fp 8F结构尺寸大结构尺寸大强度条件强度条件： 43.121dFp螺栓的螺栓的小径小径d1： pFd3.141zifFKFspFF/2F/2改进措施：改进措施： (1) 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用(2) 采用无间隙的铰制孔螺栓。采用无间隙的铰制孔螺栓。抗剪强度条件：抗剪强度条件： 24sdziF挤压强度条件：挤压强度条件： bssbszdFds为螺栓受剪面直径，为螺栓受剪面直径，为螺栓杆与被连接件为螺栓杆与被连接件孔壁间接触受压的最小长度。孔壁间接触受压的最小长度。2. 受轴向工作载荷的螺栓连接受轴向工作载荷的螺栓连接 设流体压强为设流体压强为p，螺栓数，螺栓数目为目为z，则