联接设计机械设计华中科技大学.ppt

电渣焊,第十章 联接设计,一、联接的类型,铆钉 被联接件,(1) 熔焊,1.铆接,电焊条与被焊接件形成电路,2.焊接,电焊机低压电流熔融金属填充接缝,电弧熔,激光焊接,联接,不可拆联接 ( 铆接、焊接),可拆联接 ( 销联接、键联接、螺纹联接),大厚度的焊件,薄板焊接,(2) 钎焊,钎料熔化填充到被联接件的间隙内,焊接加热温度低、对被联接件影响小,3.胶接,胶粘剂,4.过盈配合联接,压入法：,包容件：,过盈量或尺寸较小,加温包容件或冷却被包容件,液压拆卸 高压油涨大包容件内径,5.销联接,用于,定位,联接,圆柱销,圆锥销,6.键联接,(1) 平键,静联接 侧面压溃,挤压应力,动联接 工作面磨损,比压,(2) 花键,主要失效与平键相同,键的剖面尺寸b、h 按轴直径 d 从标准中选取,键的长度 l 根据轮毂宽度确定,7.螺纹联接,(1) 螺栓联接,(2) 双头螺栓联接,(3) 螺釘联接,(4) 紧定螺釘联接,被联接件上 无需切制螺纹 装拆方便,被联接件之一 较厚 且经常装拆,被联接件之一 较厚 且不常装拆,用于固定两零 件相对位置 传递不大转矩,二、螺纹副的受力分析,1.螺纹副的受力,拧紧螺母,螺栓上产生轴向力,螺纹副,力学模型,施加,小块A受力：,轴向力,可得,旋紧,圆周力,摩擦力,正压力,反作用力,2.螺纹副的效率,螺母转一圈所做总功,有用功 ( 无摩擦时的功 ),效率,讨论：,矩形螺纹,其他牙形,将楔形面上的摩擦状况 转为平面上的摩擦状况,(1),矩形螺纹,锯齿形螺纹,梯形螺纹,三角形螺纹,三角形螺纹效率低、用于联接 其余三种用于传动,(2),加工困难,多头螺纹用于传动,3.螺纹的自锁条件,力学模型：螺母等速下降,小块 A 受力,松开,为驱动力,为阻力,否则螺母会在斜面任意位置停下,自锁条件,常用,讨论：,用于联接,自锁性较粗牙好,三、单个螺栓联接的强度计算,受横向载荷的普通螺栓联接,受轴向载荷的普通螺栓联接,受横向载荷的铰制孔螺栓联接,失效形式,拉断,剪切,螺栓受载情况,挤压,1.受横向载荷的普通螺栓联接,(1) 螺栓的当量拉力,螺栓受力,拧紧力矩,螺栓预紧力,当量拉力,联接面间摩擦力,(2) 保证联接面不滑移的螺栓预紧力,拧紧力矩,预紧力,平衡横向力,(3) 强度条件,摩擦系数,螺栓数,接合面数,可靠性系数,单个螺栓的预紧力,2.受轴向载荷的普通螺栓联接,拧紧,工作时,(1) 螺栓和被联接件的受力与变形,未拧紧,螺栓：,被联件：,未受力、无变形,未受力、无变形,拧紧后 工作前,螺栓：,被联件：,工作时,螺栓：,被联件：,再加,总伸长,联接面间受压,总压缩量,对应拉力,螺栓所受总拉力F0 = 工作拉力F + 剩余预紧力F”,(2) 各力的关系式,螺栓刚度,被联件刚度,总拉力,剩余预紧力,螺栓相对刚度,被联件相对刚度,若工作拉力变化：,则总拉力：,总拉力变化幅度减小,减少,增大,采用空心螺栓 或加长螺栓,采用薄金属垫片、O形密封圈 避免用软垫片,总拉力,(3) 强度条件,考虑在工作载荷下拧紧螺母,故,强度条件同受横向载荷的普通螺栓联接,(4) 保证联接的紧密性,剩余预紧力,单个螺栓所受总载荷,联接是否出现间隙 ？,在满足强度条件时，最大工作载荷是多少？,总拉力：,强度条件计算：,联接紧密,剩余预紧力：,分析,总拉力,剩余预紧力,总拉力,3.受横向载荷的铰制孔螺栓联接,螺杆承受剪力,螺栓数,强度条件,杆受剪：,受剪面数,螺杆直径,杆与壁受挤压：,杆与壁材料较差者,受挤压的最小轴向长度,单个螺杆所受剪力,1.螺栓组联接的结构设计,(1) 结合面力求简单、对称,四、螺栓组联接的设计,圆形、环形、矩形、框形、三角形,(2) 螺栓布置使各螺栓受力合理,(3) 分部在同一圆周上的螺栓数目成偶数,便于钻孔时分度或画线,减少螺栓预紧力,支承面应平整且与螺栓轴线垂直,(5) 避免螺栓承受附加的弯曲载荷,(4) 螺栓排列的间距、边距合理,留有板手空间,2.螺纹联接的防松装置,(1) 摩擦防松,(2) 机械防松,对顶螺母,弹簧垫圈,金属锁紧螺母,尼龙圈锁紧螺母,开口销,止动垫片,金属丝串,冲点法防松,焊住防松,(3) 破坏螺纹副关系防松,3.螺栓组联接的受力分析,(1) 受横向载荷的螺栓组联接,普通螺栓,铰制孔用螺栓,单个螺栓所受的工作载荷,求预紧力,强度校核,(2) 受转矩的螺栓组联接, 采用普通螺栓时,每个螺栓的预紧力相同，均为,求预紧力,螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离,强度校核, 采用铰制孔用螺栓时,求工作剪力,强度校核,(3) 受轴向载荷的螺栓组联接,求每个螺栓的工作载荷,求单个螺栓所受总载荷,强度校核,(4) 受倾覆力矩的螺栓组联接, 求最大工作拉力,螺栓变形协调条件：拉伸变形量与距离L成正比, 求结合面应力,预紧力F 产生的挤压应力,翻转弯矩M 产生的挤压应力, 保证结合面不压溃, 保证结合面不出现间隙, 螺栓的强度校核,单个螺栓的总载荷,预紧力,压应力,拉力,拉应力,弯曲应力,弯矩,预紧力,分析普通螺栓联接两个方案， 哪个合理？,(1) 将 P 向中心简化,(2) 单个螺栓的受载,由P产生的横向载荷,由T产生的横向载荷,方案一,方案二,(3) 方案比较,力的合成,方案一中，螺栓1的合力R1 最大,方案二中，螺栓1的合力R2 最大,方案一较合理,分析托架上的普通螺栓联接,(1) 将 P 向中心简化,(2) 螺栓组受载,横向载荷 R,轴向载荷 Q,倾覆力矩 M,(3) 可能的失效,在 R 作用下，托架移动,在 Q 和 M 作用下，结合面上部分离,在 Q 和 M 作用下，结合面下部压溃,受力最大的螺栓拉断或塑变,(4) 确定受力最大螺栓的轴向工作载荷 F,在 Q 作用下，每个螺栓的轴向拉力,在 M 作用下，受力最大螺栓的轴向拉力,受力最大螺栓的轴向工作载荷,(5) 确定螺栓的预紧力 F,满足托架不下滑条件,满足结合面上部不分离条件,求出,满足结合面下部不压溃条件,求出,(6) 受力最大螺栓的强度计算,螺栓总拉力,五、螺旋传动,1.螺旋传动的类型和特点,(1) 类型,传力螺旋,传导螺旋,调整螺旋,千斤顶,刀架进给机构,差动螺旋机构,微调镗刀杆,(2) 特点,螺杆转,螺杆右移,螺母相对机架右移,若螺杆两段螺纹旋向相反,快速移动,单杠钢索调整装置,若,则,采用多线螺旋,采用滚动螺旋,传动效率高,制造工艺复杂,刚度较滑动螺旋差,2.螺旋传动的计算,主要失效 螺纹的磨损,耐磨性计算确定,螺杆直径 d2,螺母高度 H,传力较大时,螺杆强度校核,要求自锁时,螺纹牙强度校核,校核自锁条件,受压细长螺杆,校核稳定性,螺纹