《第十章联接》PPT课件.ppt

第十章 联接,10-1 螺纹参数,按牙型：三角形、梯形、锯齿形 按选向：左旋、右旋 按螺旋线数目：单线、多线,螺纹的线数和旋向,d-螺纹大径 d1-螺纹小径 d2-螺纹中径 p-螺距 n-线数 S-导程 y -螺纹升角 ，牙型角 -牙型斜角 旋向,10-2 螺纹副的受力分析、效率和自锁,圆周力：拧紧时,松开时,考虑牙侧角后：,圆周力：拧紧时,松开时,自锁条件,拧紧时效率：,对螺纹的要求：足够的强度和良好的工艺性 联接螺纹：自锁 管 螺 纹：密封性 传动螺纹：效率高 调整螺纹：精度高 起重螺纹：效率高、自锁性好,螺纹的分类： 按牙形：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹 按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹,10-3 机械制造常用螺纹,特点：螺纹的牙型角=2=60。因牙侧角大，所以当量摩擦系数大，自锁性能好，主要用于连接。,大径为公称直径，同样的公称直径下，螺距最大的为粗牙，其他细牙。,细牙螺纹与粗 牙螺纹的比较,粗牙：常用,细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣。,细牙：自锁性能更好。常用于承受冲击、振动及变载荷、薄壁零件上及微调装置中。,矩形螺纹,特点： 牙形为正方形， =0，所以效率高，用于传动, 牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替。,梯形螺纹,特点： =2=30。比矩形螺纹效率略低。 牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。,锯齿形螺纹,特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。 它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点,能承受较大的载荷,但只能用于单向传动。,管螺纹,特点：用于管件连接的三角螺纹，=55 螺纹面间没有间隙，密封性好，适用于压强在1.6MPa以下的连接。,圆锥管螺纹,特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60 螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性好，适用于高温、高压的连接。,其它螺纹,主要用于金属薄板的连接,10-4 螺纹联接的基本类型及螺纹防松,普通螺栓连接 螺栓和孔壁有间隙孔,加工精度低。 绞制孔螺栓连接 螺杆与孔用过渡配合，承受横向载荷。 可起定位作用。,一、螺纹联结的基本类型 1、 螺栓连接,特点：被连接件不宜做成通孔。 不宜经常拆卸。 拧入深度： 铜或青铜：H=d 铸 铁：H=1.25-1.5d 铝 合 金： H=1.5-2.5d,2、螺钉连接,特点：被连接件不宜做成通孔又需要经常拆卸。,拧入深度： 铜或青铜：H=d 铸 铁：H=1.25-1.5d 铝 合 金： H=1.5-2.5d,3、双头螺柱连接,4、紧定螺钉连接 旋入被连接件的螺纹孔中，顶住另一被连接件的表面或凹坑。 固定两个零件或传递不大的力矩。,5、其它特殊结构的螺纹连接,地脚螺栓,吊环螺钉,T型槽螺栓,二 、标准螺纹连接件,各种螺栓,双头螺柱,各种螺钉,各种螺钉,紧定螺钉的头部和末端,各种螺母与垫片,10-5 螺纹联结的预紧和防松,1、预紧的作用： 预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F的作用，以防止连接受载后被连接件之间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。,2、控制预紧力的目的： 预紧力过大，会使连接超载。 预紧力不足，可能导致连接失效。 重要的螺栓应控制预紧力。,一、拧紧力矩,拧紧螺母时的力矩和预紧力,3、拧紧力矩和预紧力的计算,螺纹副摩擦力矩,螺母与被连件摩擦力矩,拧紧力矩,当钢制螺纹M10M68时，由螺纹几何关系和摩擦系数可得：,4、装配时控制预紧力的方法,测力矩扳手,定力矩扳手,二、螺纹连接的防松,1）摩擦防松,1 、双螺母 在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。 结构简单、使用方便。 可靠性不高。 用于平稳、低速、重载。,2 、弹簧垫圈 弹力保持一定压力 切口尖端逆向。,3 、锁紧螺母 镶嵌弹性环或尼龙圈挤入螺纹中椭圆口螺母。,2）机械防松,1 、开口销与六角开槽螺母,2 、止动垫圈,止动垫圈,3 、串联钢丝,三、 永久防松,焊接 冲点 涂胶,10-6 螺栓连接的强度计算,一 、松螺栓连接（不需拧紧）,主要失效形式：螺栓杆拉断、剪断（铰制孔），螺纹压溃、剪断，脱扣。,强度条件 或,注意：载荷单位N,二 、紧螺栓连接,螺栓既受拉应力又受扭切应力,?,拉应力,剪应力,螺栓的当量应力（第四强度理论）,螺栓的强度条件为：,MPa,校核设计公式,对于常用的M10M68的普通螺栓,（1） 普通螺栓连接,靠接合面的摩擦力传递外力,1 、受横向载荷的紧螺栓连接,!,当所需预紧力很大时，为了减小螺栓尺寸，采用套筒、键、销来承受横向载荷。,（2）铰制孔螺栓连接,螺栓杆的剪切强度条件为:,螺栓与孔壁的挤压强度条件为：,MPa,MPa,螺栓抗剪面直径，mm,式中,m 螺栓抗剪面数目,螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度 mm，设计时应使,螺栓的许用剪切应力，MPa,螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，MPa,2 、受轴向工作载荷的紧螺栓连接,汽缸盖的连接,交变载荷下，相对刚度越大，螺栓的应力幅越大，对螺栓的抗疲劳能力越不利！,10-7 螺栓的材料和许用应力,10-8 提高螺纹联接强度的措施,螺栓联接承受轴向变载荷时，失效形式为螺栓杆的疲劳断裂，多发生在应力集中处，变载荷下螺栓强度与哪些因素有关？如何改善？,一、降低螺栓杆交变载荷幅度,减小螺栓刚度，增大被联接件刚度都可以减小相对刚度，从而减小应力幅,二、改善螺纹牙间的载荷分布,均载螺母1,三、减小应力集中,四、避免或减小附加应力,10-9 螺旋传动,螺旋传动按其类型可分为： 调整螺旋：如机床进给的微调螺旋 传力螺旋：如千斤顶 传导螺旋：如机床丝杠,螺旋千斤顶,螺旋传动的应用,螺旋传动的应用,螺旋传动的应用,立式加工中心,螺旋受力： 传动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。,传动螺旋的失效形式有： 螺纹磨损 螺杆断裂 受压螺杆很长时还可能失稳 螺纹牙根剪断,一、耐磨性计算,耐磨性计算主要是限制螺纹工作表面的压强，以防止过度磨损。,设螺旋的轴向载荷为Fa，螺母旋合高度为H、螺距为P，螺纹旋合圈数为Z=H/P、螺纹工作高度为h，螺纹工作面上的压强为 p 则螺纹的耐磨性条件为：,MPa,mm,对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P, 则,对于锯齿形螺纹，h=0.75p, 则,系数的值： 可根据螺母结构选定， 整体式螺母，磨损后间隙不能调整，取 =1.22.5; 剖分式螺母: =2.53.5; 对于传动精度较高时,允许 =4,由于旋合各圈受力不均, 应使Z10,计算出d2后, 应选为标准值, 螺纹的其它参数根据d2 按标准选取。,二、 螺杆强度的校核,螺杆危险截面的强度条件为（第四强度理论）:,起重螺旋:,矩形和锯齿螺纹,梯形螺纹,式中:d1 -螺杆螺纹小径,mm -螺杆材料许用应力 F-螺杆所受轴向力, N T-螺杆所受转矩, N.mm,三、螺杆稳定性校核,细长螺杆受轴向压力时，可能失稳，其临界 载荷与材料、螺杆长细比有关,四、螺纹牙强度的校核,螺纹牙根部的剪切强度计算:,10-10 滚动螺旋简介,滚动螺旋传动 特点： 滚动摩擦、效率高 克服爬行现象。 原理： 外循环：径向尺寸大 内循环：本圈内循环,一、键连接的种类,1、平键联接,工作原理：平键的两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙（如图），工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩。,常用的平键有普通平键和导向平键。,键联接主要是实现轴和轴上零件的周向固定以传递转距,有时还可同时实现轴向固定。,10-11 键联接和花键联接,普通平键,基本结构：普通平键用于静连接,设计时,普通平键的宽度b及高度h按轴径d从标准中查得,长度L按轮毂长度从标准中查得,但应比轮毂长略短些。,A键,B键,C键,键与轴,导向平键连接,导向平键用于动连接,导向平键连接主要失效形式是工作面的磨损,起键螺孔,2、半圆键连接,键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。 定心较好，装配方便，但键槽对轴的 削弱较大，适用于轻载。 强度计算方法与平键相似。,3、楔键连接,楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，为工作面。 定心不好，适用于低速轻载。,二、平键连接的强度校核,主要失效形式是键、轴槽、和毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。,强度条件为（挤压应力）