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文檔簡介
機械設計基礎聯接第一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日7-1
總論靜聯接動聯接——運動副機械設計基礎——聯接與動力源組合零件構件機構機器靜聯接動聯接(運動副)可拆聯接:螺紋聯接、鍵聯接、銷聯接等不可拆聯接:鉚接、焊接、膠接等聯接第二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日7-2螺紋聯接一、螺紋的主要參數二、螺旋副力學特性三、螺紋常用類型四、螺紋聯接件主要類型五、螺紋聯接防松裝置六、螺栓聯接的計算七、螺栓材料和許用應力機械設計基礎——聯接第三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日一、螺紋的主要參數1螺紋形成螺旋線形成:傾斜線繞在圓柱體上形成的曲線螺紋形成:平面圖形沿螺旋線形成三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋機械設計基礎——聯接d2SP第四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日d22主要參數大徑d、D:最大直徑—公稱直徑小徑d1:外螺紋的危險剖面直徑
——強度直徑中徑d2、D2:假想直徑,牙型溝槽寬與牙的寬度相等——計算直徑螺距P:相鄰兩牙軸向距離導程S:同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離,S=nP機械設計基礎——聯接升角y
:螺紋與其軸線的垂直平面所成的夾角牙型角a:螺紋兩側邊的夾角d1D,dαSP第五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日二、螺旋副力學特性螺旋副作為一種空間運動副,其接觸面為螺旋面螺紋在旋緊或松開過程中,螺紋之間相對移動當螺桿和螺母之間受到軸向力Q時,擰動螺桿或螺母,螺旋面間將產生摩擦力1斜面摩擦2槽面摩擦3矩形螺紋4三角形螺紋5螺紋聯接的擰緊力矩機械設計基礎——聯接第六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1斜面摩擦分析使滑塊等速運動所需要的水平力等速上升:平衡條件:驅動力:等速下滑:平衡條件:維持力:自鎖條件:當yr時,F’0,原工作阻力F’反向作用,作為驅動力時,滑塊才能移動結論:當yr
時,滑塊自鎖yyFQR21y+r
v12QFN21F21v12F’Qy–rR21’R21’QF’N21’F21’rR21r機械設計基礎——聯接第七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2槽面摩擦力分析:摩擦力:當量摩擦角:12Q2rvQ思考:
與平面摩擦比較?結論:槽面的摩擦力大于平面的摩擦力機械設計基礎——聯接1111Pv121R21N’21F21Q第八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日3矩形螺紋螺旋副(螺母與螺桿)的相對運動滑塊沿斜面運動假設:1)載荷分布在中線上;2)單面產生摩擦力螺旋升角Qd2dd1ys=zpv12rR21nnFQy擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩自鎖條件yr效率機械設計基礎——聯接第九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日第十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日4三角形螺紋反力摩擦力當量摩擦角QN/2N/2QN’N’900-900-機械設計基礎——聯接擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩第十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日三角形螺紋(續)效率自鎖條件QN/2N/2QN’N’900-900-y
rv思考:1.矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高,宜用于傳動?2.矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖,宜用于聯接?機械設計基礎——聯接第十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日機械設計基礎——聯接1.按螺紋牙分的表面分類:外螺紋——在圓柱外表面上形成的螺紋,如螺栓、螺釘內螺紋——在圓柱孔內表面上形成的螺紋,如螺母2.按螺紋繞行方向分類:左旋螺紋——自右下方向左上方繞行的螺紋右旋螺紋——自左下方向右上方繞行的螺紋常用右旋,特殊要求時用左旋問題:旋向判斷?三、螺紋常用類型第十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日螺紋旋向判斷旋向(螺旋線方向):常用右旋,特殊要求時用左旋旋向判斷:(1)軸線垂直放,右邊高—右旋左邊高—左旋機械設計基礎——聯接(2)右手旋,前進—右旋左手旋,前進—左旋右旋左旋第十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機械設計基礎——聯接
普通螺紋即米制三角形螺紋,牙型α=60°。同一直徑按螺距的大小分為粗牙和細牙兩種,螺距最大的一種是粗牙,其余的均為細牙。一般連接多用粗牙螺紋。細牙螺紋的牙淺、升角小、自鎖性能好,多用于薄壁零件或細小零件,以及受沖擊、振動和變載荷的連接中,也可用作微調機構的調整螺紋。(1)普通螺紋第十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機械設計基礎——聯接
管螺紋是英制細牙三角形螺紋,牙型角α=55°,牙頂有較大的圓角,內、外螺紋旋合后牙型間無徑向間隙,公稱直徑近似為管子的內徑。多用于有緊密性要求的管件連接。(2)管螺紋管螺紋第十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機械設計基礎——聯接
牙型為正方形,牙型角α=0°。傳動效率高,牙根強度弱,精加工困難,對中精度低,常用于傳動螺紋。(3)矩形螺紋第十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機械設計基礎——聯接
牙型為等腰梯形,牙型角α=30°。牙根強度高,工藝性好,螺紋副對中性好,傳動效率略低于矩形螺紋,常用于傳動螺紋。(4)梯形螺紋第十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機械設計基礎——聯接
牙型角α=33°,牙的工作面傾斜3°,牙的非工作面傾斜30°。傳動效率及強度都比梯形螺紋高,外螺紋的牙底有相當大的圓角,以減小應力集中。螺紋副的大徑處無間隙,對中性良好,多用于單向受力的傳動螺紋。(5)鋸齒形螺紋第十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日機械設計基礎——聯接4.按螺紋線分類:單線螺紋——Z=1,效率低,自鎖性好,易加工;雙線螺紋——Z=2,效率較Z=1的高;(S=2P)三線螺紋——Z=3,效率高,自鎖性差,難加工;(S=3P)三、螺紋常用類型單線雙線三線第二十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日螺紋代號:特征代號+尺寸代號M40粗牙螺紋公稱直徑40mmM40*1.5細牙螺距1.5mmM40*1.5LH左旋細牙三、螺紋常用類型第二十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日機械設計基礎——聯接四、螺紋聯接件主要類型平墊圈
彈簧墊圈
圓螺母用止動墊圈圓螺母六角頭螺栓雙頭螺柱六角螺母六角開槽螺母內六角圓柱頭螺釘開槽圓柱頭螺釘開槽沉頭螺釘緊定螺釘第二十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1標準螺紋聯接件機械設計基礎——聯接四、螺紋聯接件主要類型螺栓、螺釘、螺柱、螺母、墊圈等都已經標準化。在設計時可查閱相關標準。(1)螺栓和螺釘第二十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1標準螺紋聯接件螺釘頭部形式:機械設計基礎——聯接四、螺紋聯接件主要類型第二十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1標準螺紋聯接件機械設計基礎——聯接四、螺紋聯接件主要類型(2)螺母第二十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1標準螺紋聯接件機械設計基礎——聯接四、螺紋聯接件主要類型(3)雙頭螺柱第二十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1標準螺紋聯接件機械設計基礎——聯接四、螺紋聯接件主要類型(5)墊圈(4)緊定螺釘第二十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2螺紋聯接的基本類型螺栓聯接普通螺栓聯接鉸制孔螺栓聯接雙頭螺栓聯接螺釘聯接螺釘聯接緊定螺釘、自攻螺釘聯接其它聯接:地腳螺栓、吊環螺釘螺紋聯接類型主要根據受力、結構形式、裝拆要求等進行選擇機械設計基礎——聯接第二十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日螺栓聯接機械設計基礎——聯接第二十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日螺栓聯接普通螺栓聯接特點:孔與桿間有間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合:經常裝拆的一般場合鉸制孔螺栓聯接特點:孔與桿間無間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合:承受橫向載荷的場合機械設計基礎——聯接第三十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日雙頭螺栓、螺釘聯接機械設計基礎——聯接雙頭螺栓聯接特點:孔與桿間有間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合:用于被聯接件之一較厚、經常裝拆的場合第三十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日雙頭螺栓、螺釘聯接螺釘聯接特點:孔與桿間無間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合:被聯接件之一較厚,且不常裝拆的場合機械設計基礎——聯接第三十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日緊定螺釘聯接適用場合:多用于軸上零件的固定,傳遞較小的力錐端螺釘聯接平端螺釘聯接圓柱端螺釘聯接機械設計基礎——聯接第三十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日其他聯接地腳螺栓聯接、吊環螺栓聯接、T形槽螺栓聯接機械設計基礎——聯接第三十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日螺母擰緊時→預緊力Fs機械設計基礎——聯接螺栓預緊拉力F0被聯接件預緊壓力F0TFsFsT1T2五、螺紋聯接預緊與防松1、預緊螺紋聯接:松聯接——在裝配時不擰緊,只存受外載時才受到力的作用緊聯接——在裝配時需擰緊,即在承載時,已預先受力,預緊力F0
第三十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日五、螺紋聯接預緊與防松機械設計基礎——聯接2)、控制預緊力的目的:增強聯接的剛性、緊密性和提高防松能力。對于受軸向拉力的螺栓聯接,還可以提高螺栓的疲勞強度;對于受橫向載荷的普通螺栓聯接,有利于增大聯接中接合面間的摩擦。1)、預緊的作用:預緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預緊力F`的作用,以防止連接受載后被連接件之間出現間隙或橫向滑移。預緊也可以防松。第三十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日五、螺紋聯接預緊與防松機械設計基礎——聯接T=T1+T2擰緊力矩T主要包括:螺紋副相對轉動的阻力矩T1;螺母支承面上的摩擦阻力矩T2。TT1T2
一般情況下,螺紋聯接都需要擰緊,對重要的螺紋,必須控制預緊力的大小,以保證工作的可靠性。第三十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日五、螺紋聯接預緊與防松機械設計基礎——聯接測力矩扳手第三十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日五、螺紋聯接預緊與防松機械設計基礎——聯接定力矩扳手第三十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日五、螺紋聯接預緊與防松機械設計基礎——聯接2、防松1)防松目的實際工作中,載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少,螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零,從而使螺紋聯接松動,如經反復作用,螺紋聯接就會松馳而失效。因此,必須進行防松,否則會影響正常工作,造成事故。問題:為什么要防松?防松的原理?防松零件的裝配方法?靜載荷:ψ<rv(自鎖)+預緊后摩擦力→防止松動動載荷:摩擦力減小、消失→不可靠第四十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日五、螺紋聯接防松裝置螺紋聯接防松的方法按工作原理可分為:1摩擦防松2機械防松3其它:破壞螺紋副關系(鉚沖、粘接、焊接)機械設計基礎——聯接2)防松原理消除(或限制)螺紋副之間的相對運動,或增大相對運動的難度。第四十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力,始終有阻止螺旋副轉動的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母(雙螺母)防松機械設計基礎——聯接彈力保持一定壓力切口尖端逆向。第四十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力,始終有阻止螺旋副轉動的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母(雙螺母)防松機械設計基礎——聯接鑲嵌彈性環或尼龍圈擠入螺紋中橢圓口螺母。尼龍墊圈第四十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力,始終有阻止螺旋副轉動的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母(雙螺母)防松機械設計基礎——聯接在螺母和螺栓之間形成內力,始終有阻止螺旋副轉動的摩擦阻力矩,從而保證摩擦力。結構簡單、使用方便。可靠性不高。用于平穩、低速、重載。第四十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2機械防松用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體,消除了它們之間相對轉動的可能性開口銷、止動墊圈、串聯鋼絲防松機械設計基礎——聯接螺栓開槽螺母開口銷裝配圖第四十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2機械防松用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體,消除了它們之間相對轉動的可能性開口銷、止動墊圈、串聯鋼絲防松機械設計基礎——聯接第四十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日機械設計基礎——聯接第四十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2機械防松用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體,消除了它們之間相對轉動的可能性開口銷、止動墊圈、串聯鋼絲防松機械設計基礎——聯接第四十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日串聯鋼絲防松機械設計基礎——聯接用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體,消除了它們之間相對轉動的可能性第四十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日3其它:破壞螺紋副關系焊接鉚沖機械設計基礎——聯接第五十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日機械設計基礎——聯接注意:1)支承面應平整——螺栓與螺母底面的支承面應平整,并與螺栓軸線相垂直,為減小和避免彎曲應力,被聯接件支承面可經機加工后支承的凸臺或沉頭座或斜面墊圈。第五十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日機械設計基礎——聯接注意:2)扳手空間——螺栓排列應有合理的釘距、邊距,注意留有必要的扳手空間。扳手空間的具體尺寸可查有關手冊。第五十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日六、螺栓聯接的計算松螺栓聯接:無預緊力,只有工作拉力緊螺栓聯接:有預緊力,還有工作拉力1失效形式2設計步驟3松螺栓聯接強度設計4緊螺栓聯接強度設計僅受預緊力的緊螺栓聯接受橫向載荷的緊螺栓聯接受軸向載荷的緊螺栓聯接受偏心載荷的緊螺栓聯接機械設計基礎——聯接螺栓組聯接第五十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1失效形式失效形式:受拉螺栓(受軸向載荷和橫向載荷的普通螺栓)——
主要破壞形式為螺栓桿和螺紋部分可能發生塑性變形或斷裂;計算準則是:保證螺栓的靜力(或疲勞)拉伸強度。受剪螺栓(受橫向載荷的鉸制孔螺栓)——主要破壞形式是螺栓桿與孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷,計算準則是:保證聯接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。其聯接的擠壓強度對聯接的可靠性起決定性的作用。經常裝拆因磨損而發生滑扣機械設計基礎——聯接第五十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1失效形式普通螺栓主要為螺紋部分發生斷裂受剪螺栓(鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切機械設計基礎——聯接第五十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2設計步驟一般設計步驟:螺栓組受力和失效分析→找出受力最大的螺栓→單個螺栓受力分析和失效分析→單個螺栓強度計算→確定螺栓的尺寸(直徑、長度)試算法:先選定一個螺栓直徑d——查[]——計算d1。若d1與d1’(假定的小徑)相近,則合用;否則再選機械設計基礎——聯接第五十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日3松螺栓聯接強度設計受載荷形式——軸向拉伸(工作拉力F)失效形式——螺栓拉斷(靜、疲勞)設計準則——保證螺栓拉伸強度強度條件:
s≤[s]設計計算方法:校核式:設計式:機械設計基礎——聯接F第五十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日4緊螺栓聯接強度設計(1)僅受預緊力的緊螺栓聯接受載荷形式—擰緊后:軸向拉伸(工作拉力Fs)
擰緊過程中:軸向拉伸Fs
、扭力T失效形式—螺栓拉斷(拉、扭綜合作用)設計準則—保證螺栓拉伸強度強度條件:
s’≤[s]設計計算方法:校核式:機械設計基礎——聯接TFsFs擰緊力矩T→剪應力τ預緊拉力FS→拉應力σ設計式:第五十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日(2)受橫向載荷的緊螺栓聯接
橫向載荷:力作用線與螺栓軸線垂直
受載荷形式—工作載荷作用之前,螺栓已受預緊力FS作用(擰緊過程中:軸向拉伸FS
、扭力T)
擰緊后:
預緊力Fs失效形式—相同否?兩種情況的工作原理不同!機械設計基礎——聯接普通螺栓鉸制孔螺栓第五十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日受橫向載荷的普通螺栓聯接
橫向載荷:力作用線與螺栓軸線垂直受載荷形式—擰緊過程中:軸向拉伸Fs、扭力T失效形式—螺栓拉斷(拉、扭綜合作用)設計準則—保證螺栓拉伸強度強度條件:s’≤[s]設計計算方法:問題:預緊力Fs應滿足的條件?與橫向載荷F有何關系?依據:被聯接件不滑移——接合面摩擦力≥F即:機械設計基礎——聯接FSFSFFTFSFS校核式:設計式:討論:f=0.2時,FS=?F第六十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯接受載荷形式—擰緊過程中:軸向拉伸Fs、扭力T(預緊力小,計算時可忽略)
工作時:橫向載荷F失效形式—側面壓潰及螺栓剪切設計準則—保證擠壓、剪切強度強度條件:sp≤[sp]、t≤[t]設計計算方法:擠壓強度:剪切強度:機械設計基礎——聯接第六十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日討論:普通螺栓受橫向載荷F時,為保證結合面不發生滑移,靠結合面的摩擦力抵抗F預緊力Fs的大小,根據接合面不發生滑移的條件確定f=0.2時,FS=6F結論:橫向載荷過大的情況下,不適宜用普通螺栓必須采用普通螺栓時,應配合減載銷、鍵或減載套筒使用宜采用鉸制孔螺栓減載裝置強度計算同鉸制孔螺栓計算機械設計基礎——聯接FSFsFFT第六十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日(3)受軸向載荷的緊螺栓聯接受載荷形式—擰緊過程中:
軸向拉伸Fs
、扭力T工作時,再承受工作載荷F此時,螺栓所受的總拉力:F0=FS+F?機械設計基礎——聯接TFSFSFFF0F0×須根據靜力平衡方程和變形協調條件求解
汽缸蓋的連接第六十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日受力和變形關系變形協調條件:l1=lb=l機械設計基礎——聯接F0≠F+FSF0=F+F’S1bD1DbTFSFSFFF0F0FsFsF’sF’s預緊FS受載F螺栓被聯接件拉力FS,伸長l1壓力FS,壓縮lb拉力F0,伸長l1+
l1壓力F’S,壓縮lb-lb未預緊未受力、無變形未受力、無變形FF第六十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日受力變形線圖應變與力關系:機械設計基礎——聯接F’S:殘余預緊力防止受載后接合面產生縫隙根據緊密性要求選取,見p97預緊FS受載F螺栓被聯接件拉力FS,伸長l1壓力FS,壓縮lb拉力F0,伸長l1+
l壓力F’S,壓縮lb-l未預緊未受力、無變形未受力、無變形形變力F1bF’SFF0FS被聯接件螺栓b第六十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日受軸向載荷螺栓強度計算螺栓受到的總拉力F0=F+F’S則螺栓強度計算公式:機械設計基礎——聯接校核式:設計式:第六十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日(4)受偏心載荷的緊螺栓聯接螺栓受到的總拉力除工作時總拉力外,還附加偏心彎矩作用,螺栓總拉應力大很多避免受偏心載荷方法:避免使用鉤頭螺栓;加工凸臺或凹臺使支撐面平整機械設計基礎——聯接第六十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日七、螺栓材料和許用應力材料:一般用途:低碳鋼或中碳鋼(35~45及Q235~Q275)重要聯接:合金鋼(40Cr、30CrMnTi
)國標(GB/T3098.1_2000)規定螺栓按材料的力學性能分出十個等級:3.6,4.6,4.8,5.6,5.8,6.8,8.8,9.8,10.9,12.9規則:小數點前數字表示sB/100,小數點后數字表示10sS/sB如:5.8級:表示sB=500MPa,sS=400MPa許用應力:表10-7機械設計基礎——聯接計算螺栓小徑時采用試算法來選用第六十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日下一頁影響聯接強度的因素很多,如材料、結構、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應力幅度、機械性能,而螺栓聯接的強度又主要取決于螺栓的強度。
八、提高螺栓強度的措施(1)保持預緊力不變降低螺栓剛度途經:腰狀桿螺栓空心螺栓。螺母下面安裝彈性元件。
1.降低影響螺栓疲勞強度的應力幅第六十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日下一頁上一頁(2)保持預緊力不變增大被連接件剛度(3)同時降低螺栓剛性,增大被連接件剛度
可以不用墊片或采用剛度較大的墊片。有緊密性要求的連接,采用剛度較大的金屬墊片或密封環。第七十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日下一頁上一頁2.改善螺紋牙間載荷分布不均狀況
螺栓螺紋牙受拉伸長,螺母螺紋牙受壓縮短,螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大,應變最大,應力最大,其余各圈依次遞減。圈數過多的螺母,并不能提高聯接的強度。懸置螺母環槽螺母內斜螺母改善螺紋牙上的載荷分布不均的措施第七十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日3.減小應力集中和避免附加彎曲應力(a)加大圓角(1)減小應力集中(2)避免附加彎曲應力原因如何避免4.采用合理的制造工藝方法采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法。(b)卸載槽(c)卸載過渡結構第七十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日鉤頭螺栓連接支承面不平被連接件剛度小螺母孔不正第七十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日(a)斜墊圈(b)球面墊圈第七十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日例題:有一普通螺紋連接,需控制預緊力,每個螺栓所受軸向工作載荷為3.8KN,螺栓材料為45鋼,其許用應力為120Mpa,采用M16的螺栓,試校核此螺栓連接的強度。第七十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日例題:有一普通螺紋連接,需控制預緊力,每個螺栓所受軸向工作載荷為3.8KN,螺栓材料為45鋼,其許用應力為120Mpa,采用M16的螺栓,試校核此螺栓連接的強度。第七十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日作業一:圖為受橫向載荷作用的緊螺栓聯接,采用兩個M16的普通螺栓,螺栓的許用應力為60Mpa,接合面間的摩擦因數為f=0.13,可靠性系數為1.3,試求在一般擰緊情況下,此鏈接所能傳遞的最大橫向載荷R。第七十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日作業二:螺紋連接為什么要防松?有哪幾類防松方法?(螺紋鏈接都具有自鎖性,在靜載荷和工作溫度變換不大時不會自動松脫。)在沖擊、振動和變載荷的作用下,預緊力可能在某一瞬間消失,聯接任有可能松脫。高溫的螺紋聯接,由于穩定變形差異等原因,也有可能發生松脫現象。因襲必須考慮防松。防松的方法有:摩擦防松(如雙螺母、彈簧墊圈、鎖緊螺母);機械防松(如開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈、串聯鋼絲);永久性防松(如沖點鉚住、粘接)第七十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1.三角形螺紋用于(),矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋用于()。A.連接,傳動B.連接,調整C.連接,轉動D.傳動,調整2.螺栓連接的材料一般采用(),對重要的或有特殊用途的螺栓連接,可用()。A.鑄鐵B.碳素鋼C.合金鋼D.非金屬材料3.計算導程角時,使用螺紋的()。A.小徑B.中徑C.大徑D.根據設計要求而定4.在汽車底盤中,有時在一個螺栓上采用雙螺母,目的是()。A.提高強度和剛度B.實現自鎖C.防松D.減小每圈螺紋牙上的受力5.普通螺紋受橫向載荷時,主要靠()來承受橫向載荷。A.螺桿受擠壓B.螺桿受剪切C.接合面的摩擦力D.以上均不對例題1:第七十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1.三角形螺紋用于(A),矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋用于()。A.連接,傳動B.連接,調整C.連接,轉動D.傳動,調整2.螺栓連接的材料一般采用(B),對重要的或有特殊用途的螺栓連接,可用(C)。A.鑄鐵B.碳素鋼C.合金鋼D.非金屬材料3.計算導程角時,使用螺紋的(B)。A.小徑B.中徑C.大徑D.根據設計要求而定4.在汽車底盤中,有時在一個螺栓上采用雙螺母,目的是(C)。A.提高強度和剛度B.實現自鎖C.防松D.減小每圈螺紋牙上的受力5.普通螺紋受橫向載荷時,主要靠(C)來承受橫向載荷。A.螺桿受擠壓B.螺桿受剪切C.接合面的摩擦力D.以上均不對例題1:第八十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日7-3鍵聯接一、鍵聯接的分類及結構二、鍵的強度校核三、花鍵聯接機械設計基礎——聯接第八十一頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日一、鍵聯接的分類及結構目的:鍵是用來實現軸與軸上零件的周向固定以傳遞轉矩(靜聯接),或實現軸上零件的軸向固定或軸向移動(動聯接)它是標準件分類:機械設計基礎——聯接鍵聯接松聯接緊聯接—楔鍵—(靜聯接,單向軸向固定)平鍵半圓鍵—(靜聯接)普通平鍵—(靜聯接)導向平鍵—(動聯接)花鍵第八十二頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日1松聯接(1)平鍵聯接結構:鍵兩側與鍵槽相配合(靜聯接為過渡配合,動聯接為間隙配合),上端面與輪轂鍵槽底面有間隙工作原理:兩側面是工作面,靠兩側面擠壓傳遞轉矩失效形式:靜聯接:工作面擠潰,鍵剪斷動聯接:工作面磨損特點:結構簡單,裝折方便,對中性好,承載能力大,應用廣泛成對使用:承載能力不夠時采用,按180°布置兩個鍵。一對平鍵按1.5個鍵計算機械設計基礎——聯接第八十三頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日平鍵分類普通平鍵A(圓頭)型:立銑刀,鍵定位好,軸應力集中大B(平頭)型:盤銑刀,軸向鍵無定位,應力集中小C(單圓頭)型:立銑刀加工,用于軸端機械設計基礎——聯接第八十四頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日平鍵分類導向平鍵:鍵固定于軸上,滑移距離小機械設計基礎——聯接導向鍵連接滑鍵連接第八十五頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日(2)半圓鍵聯接結構:工作原理:兩側面是工作面,側面擠壓傳遞轉矩構造與加工:鍵:
用圓鋼切制或沖壓后磨削鍵槽:
盤狀銑刀加工失效形式:
鍵剪斷,工作面壓潰特點:
便于安裝,對中好,用于錐形軸端,但對軸削弱大成對使用:
承載能力不夠時用,沿同一母線布置機械設計基礎——聯接工作面第八十六頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2緊聯接楔鍵聯接結構:鍵側與鍵槽有間隙,上下面楔緊工作原理:上下面為工作面,靠摩擦力傳遞轉矩圓頭楔鍵、方頭楔鍵、鉤頭楔鍵機械設計基礎——聯接圓頭楔鍵連接
平頭楔鍵連接
鉤頭楔鍵連接
第八十七頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2緊聯接失效形式:
工作面壓潰特點:
簡單,且可實現輪轂在軸上單向軸向固定楔緊產生偏心,對中性差,且受到沖擊,變載荷時易松脫,故適用于對精度要求不高,載荷平穩的低速場合。機械設計基礎——聯接第八十八頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日2緊聯接切向鍵聯接結構:
兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面,沿軸的切線方向楔緊;工作原理:只能傳遞單方向扭矩。特點:適用于大載荷,對中要求不嚴的場合。機械設計基礎——聯接第八十九頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日二、鍵的強度校核1鍵的選擇鍵是標準零件:p104表7-2材料多采用碳素鋼鍵的類型選擇—根據使用要求和工作條件:
轉矩、轉速、載荷性質、是否移動、對中性鍵的尺寸選擇(同時確定配合類型):工作要求→鍵的種類→按軸徑d選鍵的剖面尺寸及確定b、h→選鍵長L(標準)
普通平鍵:鍵長L≤輪轂寬度B,L=B-(5~10)mm,再按標準長度系列確定;導向平鍵按滑動距離確定L機械設計基礎——聯接第九十頁,共九十五頁,編輯于2023年,星期日dbhC或rLtt1
半徑r鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21〉8~103
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