模块一 常用连接的选用.ppt

模块一常用连接的选用 任务1 1螺纹连接的选用任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测任务1 3认识金属材料任务1 4键连接的选用任务1 5键及键槽的公差检测 任务1 1螺纹连接的选用 一 螺纹的形成如图1 2 a 所示 假想将一直角三角形abc绕一圆柱体旋转一周 并使底边ab与圆柱体底面圆周相重合 斜边ac所形成的曲线叫做螺旋线 形 图1 2 b 矩形 图1 2 c 梯形 图1 2 d 和矩齿形 图1 2 e 等沿螺旋线运动 并保持此平面图形始终在通过圆柱体轴线的平面内 则此平面图形的轮廓线在空间的轨迹便形成螺纹 二 螺纹的类型和主要参数1 螺纹的分类螺纹有内螺纹和外螺纹之分 两者旋合组成螺旋副 即螺纹副 下 页返回 任务1 1螺纹连接的选用 螺纹的分类方法很多 螺纹按照牙型分为三角形螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹等 2 螺纹的主要参数 1 螺纹线数n 单线螺纹 n 1 为一条螺旋线所形成的螺纹 图1 3 a 2 螺纹的旋向 螺纹的旋向是螺旋线在圆柱面上的旋转方向 3 大径d d 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径 称为大径 即螺纹的最大直径 如图1 5所示 4 小径d1 d1 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径 称为小径 即螺纹的最小直径 如图1 5所示 上 页下 页返回 任务1 1螺纹连接的选用 5 中径d2 d2 中径是圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱的直径 如图1 5所示 6 螺距p 相邻两牙在螺纹中径线上对应两点间的轴向距离 称为螺距 用p表示 如图1 5所示 7 导程s 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 用s表示 8 螺纹升角沙 螺纹升角是指在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 上 页下 页返回 任务1 1螺纹连接的选用 9 牙型角 牙型角是指在螺纹牙型上相邻两牙侧边的夹角 图1 5 10 牙侧角卢 螺纹牙型侧边与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 3 常用螺纹的种类 特点及应用表1 1列出了机械中常用螺纹的类型与特点 1 2螺纹连接的类型及常用螺纹连接件一 机械中常用的螺纹连接类型与特点螺纹连接的基本类型有螺栓连接 双头螺柱连接 螺钉连接 紧定螺钉连接 它们的结构 特点及应用见表1 2 上 页下 页返回 任务1 1螺纹连接的选用 1 3螺纹连接的预紧和防松螺纹连接在装配时一般需要拧紧 使螺纹连接在承受工作载荷之前预先受到力的作用 这个预先作用力称为预紧力 对于ml0 m64粗牙普通螺栓 拧紧力矩与预紧力之间的关系可近似按下式计算预紧力的数值应根据载荷的性质 连接刚度等具体工作条件而确定 对于一般连接用钢制普通螺栓连接 其预紧力的大小可按下式计算 上 页下 页返回 任务1 1螺纹连接的选用 二 螺纹连接的防松松动是螺纹连接中最常见的失效形式之一 一般的螺纹连接都有白锁性能 在受静载荷和工作温度变化不大时 不会自行脱落 所谓防松就是消除或限制螺纹副之间的相对运动 按其工作原理 螺纹连接的防松分为摩擦力防松 机械防松和破坏螺纹副关系防松等多种方法 常用的防松方法见表1 4 螺栓组连接的结构设计螺纹连接一般是由几个螺栓 或螺钉 螺柱 组成螺栓组使用的 由于所受载荷 工作条件和要求不同 螺栓组的形式很多 上 页下 页返回 任务1 1螺纹连接的选用 在设计螺栓组结构时 应力求使各螺栓受力均匀而且较小 避免螺栓受各种附加载荷 应有利于加工和装配等 为此 设计时应综合考虑以下几方面的问题 1 连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状 图1 9 如圆形 环形 矩形 框形 三角形等 2 分布在同一圆周上的螺栓数目 应取成4 6 8等偶数 以便在圆周上钻孔时的分度和画线 3 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理 4 同一螺栓组紧固件的形状 尺寸 材料等均应相同 以便于加工和装配 5 螺栓排列应有合理的间距 边距 以便在装配时能安放和转动扳手 图1 10 上 页下 页返回 任务1 1螺纹连接的选用 6 双头螺柱的装配 必须保证双头螺柱与机体螺纹的配合有足够的紧固性 上 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 如图1 12所示为受横向载荷的铰制孔用螺栓 铰制孔用螺栓常用在基孔制的过渡配合当中 本任务就是学习铰制孔螺栓连接的公差与配合及检测的相关知识 相关知识1 4光滑圆柱公差与配合基本概念一 尺寸与公差的基本术语1 孔与轴孔通常指工件的圆柱形内表面 也包括非圆柱形的内表面 轴是指工件的圆柱形外表面 也包括非圆柱形的外表面 所谓孔 或轴 的含义是广义的 其特性是 孔为包容面 尺寸之间无材料 在加工过程中 尺寸越加工越大 而轴是被包容面 尺寸之间有材料 尺寸越加工越小 下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 2 尺寸尺寸是以特定单位表示线性尺寸的数值 通常用mm表示 3 基本尺寸基本尺寸是设计给定的尺寸 用d和d表示 大写字母表示孔 小写字母表示轴 4 实际尺寸实际尺寸是指通过测量得到的尺寸 d0 d1 5 极限尺寸极限尺寸是指允许尺寸变化的两个界限值 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 6 极限偏差极限偏差是指某尺寸与基本尺寸的代数差 其中最大极限尺寸与基本尺寸之差称为上偏差 最小极限尺寸与基本尺寸之差称为下偏差 实际尺寸与基本尺寸之差称为实际偏差 见图1 14 7 尺寸公差尺寸公差是指允许尺寸的变动量 如下 8 公差带图解 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 如图1 15所示 它由零线和公差带组成 1 零线 确定偏差的基准线 它所指的尺寸为基本尺寸 是极限偏差的起始线 2 公差带 在公差带图中 有代表上偏差和下偏差或最大极限尺寸与最小极限尺寸的两条直线所限定的区域 1 5公差与配合标准的主要内容一 配合的基本术语配合是指基本尺寸相同的 相互结合的孔与轴公差带之间的关系 1 间隙配合 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 间隙配合是指具有间隙 含最小间隙为零 的配合 此时孔的公差带位于轴的公差带之上 通常指孔大 轴小的配合 也可以是零间隙配合 如图1 17所示 2 过盈配合过盈配合是指具有过盈 含最小过盈为零 的配合 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 其极限过盈与配合公差公式如下 3 过渡配合过渡配合是指可能产生间隙或过盈的配合 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 其极限间隙或过盈与配合公差公式如下 二 公差等级公差等级是确定尺寸精确程度的等级 同一公差等级所有基本尺寸的一组公差被认为具有同等的精确程度 公差等级分为20级 用it0 it1 it2 it3 it18来表示 常用的公差等级为it5 it13 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 公差等级的高低 加工的难易 公差值的大小如图1 21所示 1 6公差与配合的选择一 基准制基准制是指以两个相配合的零件中的一个零件为基准件 并确定其公差带位置 而改变另一个零件 非基准件 的公差带位置 从而形成各种配合的一种制度 1 基孔制基本偏差为一定的孔公差带 与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 2 基轴制基本偏差为一定的轴公差带 与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度 二 标准公差系列标准公差系列是国家标准制定出的一系列标准公差数值 如表1 5所列 三 基本偏差代号1 基本偏差基本偏差是指确定零件公差带相对零线位置的上偏差或下偏差 它是公差带位置标准化的唯一指标 一般为靠近零线的那个偏差 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 2 基本偏差代号图1 24所示为基本偏差系列图 基本偏差的代号用拉丁字母 按英文字母读音 表示 大写字母表示孔 小写字母表示轴 3 最特殊的几个基本偏差h的基本偏差为ei 0 公差带位于零线之上 h的基本偏差为es 0 公差带位于零线之下 j j 与零线近似对称 js js 与零线完全对称 对于孔 a h的基本偏差为下偏差ei 其绝对值依次减小 j zc的基本偏差为上偏差es j js除外 其绝对值依次增大 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 对于轴 a h的基本偏差为上偏差es 其绝对值依次减小 j zc的基本偏差为下偏差ei j js除外 其绝对值依次增大 四 公差带与配合根据国家标准提供的20个公差等级与28种基本偏差 可以组合成 孔为20 28 560种 轴为20 28 560种 但由于28个基本偏差中 j j 比较特殊 孔仅与3个公差等级组合成为j6 j7 j8 而轴也仅与4个公差等级组合成为j5 j6 j7 j8 这7种公差带逐渐被js js 所代替 故孔公差带有20 27 3 543种 轴公差带有20 27 4 544种 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 根据生产实际情况 国标对常用尺寸段推荐了孔与轴的一般 常用 优先公差带 gb t1801 1999又规定基孔制常月配合59个 优先配合13个 对基轴制规定了常用配合47个 优先配合13个 如表1 8 表1 9所示 1 7光滑工件尺寸的检测一 概述光滑极限量规是指被检验工件为光滑孔或光滑轴所用的极限量规的总称 它是一种无刻度的定值检验量具 属于专用量具的范畴 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 二 塞规和卡规 环规 光滑极限量规分为塞规和卡规 检验孔径的光滑极限量规称为塞规 检验轴径的光滑极际量规叫环规或卡规 如图1 27所示 两种量规都有通规与止规之分 通常是成对使用的 塞规是用来检验孔的 卡规是检验轴用的极限量规 卡规的通端是按轴的最大极限尺寸设计的 止端是按轴的最小极限尺寸设计的 光滑极限量规的标准是gb1957 81 适用于检测国标 极限与配合 gb t1800 4 1999 规定零件的基本尺寸至500mm 公差等级it6 it16的孔与轴 三 量规的分类 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 1 工作量规工作量规是指 在工件制造过程中 操作者对工件进行检验时所使用的量规 2 验收量规验收量规是指 检验人员或用户代表在验收产品时所用的量规 3 校对量规校对量规是指 用以检验工作量规的量规 1 8普通螺纹的公差与配合一 普通螺纹的公差带 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 1 公差等级螺纹公差带的大小由标准公差确定 内螺纹中径d 和顶径d1的公差等级分为4 5 6 7 8级 外螺纹中径西分为3 4 5 6 7 8 9级 顶径d分为4 6 8级 2 基本偏差螺纹公差带相对于基本牙型的位置由基本偏差确定 国家标准中 对内螺纹规定了两种基本偏差 代号为g h 对外螺纹规定了四种基本偏差 代号为e f g h 3 旋合长度国家标准规定 螺纹的旋合长度分为三组 分别为短旋合长度 中旋合长度和长旋合长度 并分别用代号s n l表示 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 二 普通螺纹公差与配合选用由基本偏差和公差等级可以组成多种公差带 在实际生产中为了减少刀具及量具的规格和数量 便于组织生产 对公差带的种类予以了限制 国标推荐按表1 12选用 1 螺纹精度等级与旋合长度的选用精度等级的选用 对于间隙较小 要求配合性质稳定 需保证一定的定心精度的精密螺纹 采用精密级 对于一般用途的螺纹 采用中等级 不重要的以及制造较困难的螺纹采用粗糙级 2 配合的选用 1 为了保证螺母 螺栓旋合后的同轴度及强度 一般选用间隙为零的配合 h h 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 2 为了装拆方便及改善螺纹的疲劳强度 可选用小间隙配合 h g和g h 3 需要涂镀保护层的螺纹 其间隙大小决定于镀层的厚度 4 在高温下工作的螺纹 可根据装配和工作时的温度差别来选定适宜的间隙配合 三 螺纹代号与标记1 普通螺纹代号与标记 1 普通螺纹代号 粗牙普通螺纹用字母m及公称直径表示 细牙普通螺纹用字母m及公称直径 螺距表示 2 普通螺绞标记 普通螺纹的完整标记由螺纹代号 螺纹公差带代号及旋合长度代号组成 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 螺纹公差带代号包括中径公差带代号与顶径 指外螺纹大径和内螺纹小径 公差带代号 螺纹公差带代号标注在螺纹代号之后 中间用 一 分开 如果螺纹的中径公差带与顶径公差带代号不同 则分别注出 ml0 596g 6g 表示顶径公差带代号 5g 表示中径公差带代号 ml0 表示公称直径10mm的粗牙普通螺纹 内 外螺纹装配在一起 其公差带代号用斜线分开 左边表示内螺纹公差带代号 右边表示外螺纹公差带代号 螺纹旋合长度是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 一般情况下 不标注旋合长度 使用时按中等旋合长度确定 特殊需要时 可注明旋合长度的数值 中间用 一 分开 例如 m20 2 796g 40 2 梯形螺纹的代号与标记 1 梯形螺纹的代号 单线螺纹的尺寸规格用 公称直径 螺距 表示多线螺纹用 公称直径 导程 表示 当螺纹为左旋时 在尺寸规格之后好加注 lh 2 梯形螺纹标记 梯形螺纹的公差带代号指标注中径公差带 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 旋合长度分n l两组 当选合长度为n组时 不标注组别代号n 当选合长度为l组时 应将组别代号l写在公差带代号后面 并用 隔开 梯形螺旋副的公差带要分别注出内 外螺纹的公差带代号 前面的是内螺纹公差带代号 后面是外螺纹公差带代号 中间用斜线分开 任务实施 1 先测量内孔尺寸公差 用游标卡尺测量孔的名义尺寸 其他都是计算获得的尺寸 2 用游标卡尺测量孔的大 小头的尺寸和长短 3 用游标卡尺测量螺纹的名义尺寸 用螺纹塞规测量螺距 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 知识链接 螺纹检测螺纹检查方法随螺纹的精度等级 生产批量和设备条件差异而不同 一般的测量方法有以下几种 一 用螺纹量规检验对螺纹进行综合检验时使用的是螺纹量规和光滑极限量规 它们都由通规 通端 和止规 止端 组成 检验方法 如果被测螺纹能够与螺纹通规旋合通过 且与螺绞止规不完全旋合通过 螺纹止规只允许与被测螺纹两段旋合 旋合量不得超过两个螺距 就表明被测螺纹的作用中径没有超过其最大实体牙型的中径 且单一中径没有超出其最小实体牙型的中径 那么就可以保证旋合性和连接强度 则被测螺纹中径合格 否则不合格 上 页下 页返回 任务1 2铰制孔螺栓连接的公差与配合检测 二 用螺纹千分尺测量螺纹千分尺测量螺纹中径 如图1 31所示 一般用来测量三角螺纹 其结构和使用方法与外径千分尺相同 有两个和螺纹牙形角相同的触头 一个呈圆锥体 一个呈凹槽 有一系列的测量触头可供不同的牙形角和螺距选用 三 用三针法测量三针法主要用于测量精密外螺纹的单一中径 如螺纹塞规 丝杠螺纹等 如图1 32所示 它是根据被测螺纹的螺距 选择合适的量针直径 按图示位置放在被侧螺纹的牙槽内 夹在两测量头之间 上 页返回 任务1 3认识金属材料 1 9金属材料的力学性能一 强度1 拉伸试样试验前 将金属材料制成一定形状和尺寸的标准拉伸试样 如图1 33所示 2 拉伸试验试验时 将标准试样装夹在拉伸试验机上 缓慢地进行拉伸 使试样受轴向拉力 直至拉断为止 即得到力一伸长量曲线 如图1 34所示 现分析如下 oe 弹性变形阶段 试样变形完全是弹性变形 下 页返回 任务1 3认识金属材料 es 屈服阶段 当载荷超过f 再卸载时 试样的伸长只能部分地恢复 而保留一部分残余变形 sb 强化阶段 在屈服阶段以后 欲使试样继续伸长 必须不断加载 bz 缩颈阶段 当载荷达到最大值后 试样的直径发生局部收缩 称为 缩颈 二 强度指标1 弹性极限弹性极限是指试样产生完全弹性变形时所能承受的最大应力 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 2 屈服点屈服点是指试样在拉伸过程中 力不增加 保持恒定 仍能继续伸长 变形 时的应力3 抗拉强度抗拉强度是指试样被拉断前所能承受的最大拉应力 单位为mpa 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 二 塑性断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性 塑性也是通过拉伸试验测得的 塑性指标 1 伸长率试样拉断后 标距的伸长量与原始标距的百分比称为伸长率2 断面收缩率 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 试样拉断后 缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率断面收缩率不受试样尺寸的影响 能较准确地反映出材料的塑牲 三 硬度材料抵抗局部变性 尤其是塑性变形 压痕或划痕的能力称为硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 1 布氏硬度测试布氏硬度时 在一定的载荷f作用下 将一定直径d的淬火钢球或硬质合金球压入到被测材料的表面 保持一定的时间后将载荷卸掉 测量被测材料表面留下压痕的直径d 根据d计算出压痕的面积s 最后求出压痕单位面积上承受的平均压力 以此作为被测金属材料的布氏硬度值2 洛氏硬度洛氏硬度试验原理如图1 36所示 洛氏硬度试验时以锥角为1200的金刚石圆锥体或直径为1 588mm的淬火钢球做压头 压入金属表面后 经规定保持时间后卸除主试验力 以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 洛氏硬度用符号hr表示 金刚石做压头 k为100 淬火钢球做压头 k为130 洛氏硬度无单位3 维氏硬度维氏硬度试验原理与布氏硬度的基本相同 维氏硬度也是用试验力与压痕面积的比值反映材料的硬度 如图1 37所示 维氏硬度的表示方法是hv前面为硬度值 hv后面的数字按试验力 试验力保持时间 10 15s不标注 顺序表示试验条件 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 四 韧性韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力 即材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力 冲击试验过程 将冲击试样放在试验机的支座上 放置时试样缺口应背向摆锤的冲击方向 如图1 39 a 所示 再将具有一定重量g的摆锤升至一定的高度hi 图1 39 b 使其获得一定的势能 然后使摆锤自由落下 将试样冲断 其ak计算公式如下 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功 称为冲击韧度 用符号ak表示 冲击吸收功与温度有关 ak值随温度降低而减小 金属材料在低温下工作 有脆性增大的倾向 五 疲劳强度疲劳断裂具有突然性 危害很大 疲劳断裂的特点如下 1 疲劳断裂是一种低应力脆断 断裂应力低于材料的屈服强度 甚至低于材料的弹性极限 2 断裂前 零件没有明显的塑性变形 即使伸长率和断面收缩率沙很高的塑性材料也是如此 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 3 疲劳断裂对材料的表面和内部缺陷非常敏感 疲劳裂纹常在表面缺口 如螺纹 刀痕 油孔等 脱碳层 夹渣物 碳化物及孔洞等处形成 提高疲劳强度有以下途径 1 合理地选择材料 实践证明 金属材料在其他条件相同的情况下 疲劳强度随抗拉强度的增加而增加 2 零件设计时形状 尺寸合理 尽量避免尖角 缺口和截面突变 这些地方容易引起应力集中从而导致疲劳裂纹 3 降低零件表面粗糙度 提高表面加工质量 4 采用各种表面强化处理 如渗碳 渗氮 表面淬火 喷丸和滚压等都可以有效地提高疲劳强度 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 1 10非合金钢一 非合金钢的概念非合金碳钢也叫碳素钢 是含碳量 2 11 并含有少量的硅 锰 硫 磷的铁碳合金 二 常存元素对碳钢的影响1 硅残留在钢中的硅能溶于铁素体 形成含硅铁素体 可提高钢的强度和硬度 所以硅是钢中有益元素 2 锰锰主要来自炼钢脱氧剂 脱氧后残留在钢中的锰可溶于铁素体和渗碳体中 使钢的强度和硬度提高 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 3 硫硫主要是由生铁带入钢中的有害元素 它在钢中与铁生成化合物fes 4 磷磷也是由生铁带入的有害元素 磷部分溶解在铁素体中形成固溶体 部分在结晶时形成脆性很大的化合物 fe3p 使钢在室温下 一般为100 以下 的塑性和韧性急剧下降 这种现象称为冷脆三 非合金钢 碳钢 的分类 1 按用途可以把碳钢分为碳素结构钢和碳素工具钢 碳素结构钢又可分为工程结构钢和机器制造结构钢两种 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 2 按含碳量可以把碳钢分为低碳钢 中碳钢和高碳钢 3 按磷 硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢 含磷 硫较高 优质碳素钢 含磷 硫较低 和高级优质钢 含磷 硫更低 4 按冶炼时脱氧程度的不同分类 沸腾钢 脱氧程度不完全的钢 镇静钢 脱氧程度完全的钢 半镇静钢 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢 四 碳钢的牌号表示方法 性能及应用1 碳素结构钢 工程结构钢 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 1 碳素结构钢 工程结构钢 这类钢主要保证力学性能 用q 数字表示 其中 q 为屈服点 屈 字的汉语拼音字首 工程结构钢一般情况下都不经热处理 而在供应状态下直接使用 通常q195 q215 q235钢碳的质虽分数低 焊接性能好 塑性 韧性好 有一定强度 常轧制成薄板 钢筋 焊接钢管等 用于桥梁 建筑等结构和制造普通铆钉 螺钉 螺母等零件 2 优质碳素结构钢这类钢必须同时保证化学成分和力学性能 其牌号是采用两位数字表示钢中乎均碳的质量分数的万分数 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 优质碳素结构钢主要用于制造机器零件 一般都要经过热处理以提高力学性能 根据碳质量分数不同 有不同的用途 3 碳素工具钢碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢 含碳量在0 65 1 35 范围内 其生产成本低 原料来源易取得 切削加工性良好 热处理后可以得到高硬度和高耐磨性 所以是被广泛采用的钢种 用来制造各种刃具 模具 量具 碳素工具钢的牌号用 t 碳 字汉语拼音字首 和数字组成 4 铸造碳钢在机械制造业中 许多形状复杂 力学性能要求高的工程构件或一些机械零件 很难用锻压或机械加工方法成型 上 页下 页返回 任务1 3认识金属材料 力学性能较高 也不能用铸铁来铸造 可用碳钢铸造生产 重型机械 矿山机械 运输机械 冶金机械等 如轧钢机机架 水压机横梁 锻锤和砧座等 任务实施务内容 试说明螺纹连接件上常用的六角头螺栓 螺钉 螺母 弹簧垫圈的牌号和性能 上 页返回 任务1 4键连接的选用 任务引入机器中通常要把旋转件与轴连接到一起 使其以同一转速转动 这就要用到轴毂连接件 键 如图1 40所示 本学习任务就是根据机器中载荷要求来选用键连接 1 11键连接的类型及应用一 键连接键是标准零件 如图1 41所示 通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩 还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向 如图1 42所示 下 页返回 任务1 4键连接的选用 二 键连接的类型及应用键连接结构简单 紧凑 工作可靠 拆装方便 成本低廉 应用十分广泛 键和键连接的类型 特点和应用见表1 18 一 剪切变形的概念1 12剪切变形及强度计算剪切有下列两个特点 1 受力特点 在螺栓上作用大小相等 方向相反 相距很近的两个力p 2 变形特点 在两力之间的截面上 螺栓上部对其下部将沿外力作用方向发生错动 在剪断前 两力作用线间的小矩形变成平行四边形 上 页下 页返回 任务1 4键连接的选用 1 剪力 切应力如图1 43 d 螺栓受力图 螺栓在外力p作用下发生剪切变形 在螺栓内部产生一个抵抗变形的力 称为剪力 剪力与受力截面相切 常用fq表示 单位是n 牛顿 或kn 一般受剪构件体积小 受力情况又比较复杂 故程上常假定其应力在受剪切截面上是均匀分布的 其方向与剪力f相同 这种与截面平行的应力称为切应力 上 页下 页返回 任务1 4键连接的选用 2 挤压 挤压应力如图1 44所示螺栓在受剪切的同时 在螺栓与钢板的接触面间还会发生挤压现象 当相互挤压力很大时 作用面间将可能发生塑性变形或压溃 工程中常假定挤压力在挤压面上是均匀分布的 挤压面上单位面积所受到的挤压力 称为挤压应力 其表达式为二 剪切和挤压强度计算 上 页下 页返回 任务1 4键连接的选用 铰制孔用螺栓1 剪切强度计算2 挤压强度计算1 13普通平键连接的选择及强度计算键的材料一般选用抗拉强度不低于600mpa的碳素钢 普通平键连接的主要失效形式是工作面的压溃 除非有严重的过载 否则一般不会出现键的剪断 上 页下 页返回 任务1 4键连接的选用 普通平键挤压强度条件为 任务内容 试选择一铸铁齿轮与钢轴的平键连接 已知传递的转矩t 1250n mm 载荷有轻微冲击 与齿轮配合处的轴径d 80mm 轮毂长l1 120mm 知识链接 花键连接及销连接一 花键连接的类型及应用花键连接是由周向均布多个键齿的外花键与带有相应键齿槽的内花键相配合而组咸的 上 页下 页返回 任务1 4键连接的选用 按齿形不同分为矩形花键连接 见图1 47 渐开线花键连接 见图1 48 1 矩形花键 在矩形花键的标准中 按齿高不同分成两个系列 即轻系列和中系列 轻系列的承载能力较低 多用于静连接 而中系列多用于中等载荷的连接 2 渐开线花键 渐开线花键的齿廓是渐开线 分度圆压力角有30 及45 两种 国标规定渐开线花键采用齿形定心方式 当传递载荷时花键齿上的径向力能够起到自动定心作用 有利于各齿均匀承载 上 页下 页返回 任务1 4键连接的选用 二 销连接的类型及应用销在机器中主要起定位作用 即固定零件之间的相对位置 它是组合加工和装配时的主要辅助零件 也可用于连接或锁定 但它只传递不大的载荷 由于销孔对轴的削弱较大 故一般多用于轻载或不重要的连接 销还可作为安全装置中的过载剪断元件 上 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 任务引入键连接是机器中的重要连接件 它连接的准确性直接影响机器的工作精度 因此 必须对键及键槽的尺寸及形状提出一定要求 本学习任务就是确定键及键槽都有哪些公差要求 怎样去检测这些公差 一 概述1 14形状和位置公差及检测二 形状公差1 直线度直线度公差是被测实际要素对其理想直线的允许变动全量 下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 2 平面度平面度公差是被测实际要素对理想平面的允许变动全量 它用来控制被测实际平面的形状误差 3 圆度圆度公差是被测实际要素对理想圆的允许变动全量 它用来控制回转体表面 如圆柱面 圆锥面 球面等 正截面轮廓的形状误差 用转轴式圆度仪测量的工作原理见图1 57 4 圆柱度圆柱度公差是被测实际要素对理想圆柱所允许的变动全量 它用来控制被测实际圆柱面的形状误差 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 圆柱度误差测量 如图1 59所示 将被测零件放在平板上 并靠紧直角座 1 在被测零件回转一周过程中 测量一个横截面上的最大与最小读数 2 按 1 所述方法测量若干个横截面 然后取各横截面内所测得的所有读数中最大与最小读数差之半作为该零件的圆柱度误差 5 线轮廓度线轮廓度公差是指被测实际要素相对于理想轮廓线所允许的变动全量 它用来控制平面曲线 或曲面的截面轮廓 的形状或位置误差 如图1 60所示 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 6 面轮廓度面轮廓度公差是指被测实际要素相对于理想轮廓面所允许的变动全量 它用来控制空间曲面的形状或位置误差 面轮廓度是一项综合公差 它既控制面轮廓度误差 又可控制曲面上任一截面轮廓的线轮廓度误差 见图1 61 三 位置公差 一 定向公差1 平行度公差平行度公差用来控制面对面 线对线 面对线 线对面 图略 的平行度误差 见图1 63和图1 64 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 2 垂直度公差垂直度公差用来控制面对面 面对线 线对线 线对面 图略 的垂直度误差 见图1 66和图1 67 3 倾斜度公差与平行度 垂直度公差同理 倾斜度公差用来控制面对面 面对线 绒对线 线对面 的倾斜度误差 只是将理论正确角度从0 或90 变为0 90 的任意角度 见图1 70 二 跳动公差跳动公差为关联实际被测要素绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大变动量 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 1 圆跳动公差圆跳动公差是指关联实际被测要素相对于理想圆所允许的变动全量 其理想圆的圆心在基准轴线上 测量时实际被测要素绕基准轴线回转一周 指示表测量头无轴向移动 在轴线与基准轴线重合的测量圆柱的素线方向 被测零件回转一周的过程中 指示值的最大差值即为单个测量圆柱面上的端面圆跳动误差 2 全跳动公差 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 1 径向全跳动公差 径向全跳动公差带是半径差为公差值 以基准轴线为轴线的两同轴圆柱面内的区域 如图1 74所示 轴的实际轮廓必须位于半径差为0 2 以公共基准轴线a b为轴线的两同轴圆柱面的区域内 2 端面全跳动公差 端面全跳动公差带是距离为全跳动公差值 且与基准轴线垂直的两平行平面之间的区域 3 全跳动公差的检测基准轴线 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 1 径向全跳动公差的检测 如图1 76 a 所示 将被侧零件固定在两同轴导向套筒内 同时在轴向上固定并调整该对套筒 使其同轴且轴线与平板平行 2 端面全跳动公差的检测 如图1 76 b 所示 将被侧零件支承导向套筒内 同时在轴向上固定 导向套筒的轴线与平板垂直 在被测零件连续回转过程中 指示器沿其径向作直线运动 三 定位公差定位公差为关联实际被测要素相对于具有确定位置的理想要素所允许的变动全量 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 1 同轴度公差同轴度公差控制轴线相对于基准的同轴度误差 同轴度公差带是直径为且轴线与基准轴线重合的圆柱面内的区域 2 对称度公差对称度公差用于控制被测要素相对于基准的对称度误差 理想要素的位置由基准确定 对称度公差带是距离为公差值 中心平面 或中心线 轴线 与基准中心要素 中心平面 中心线或轴线 重合的两平行平面 或两平行直线 之间的区域 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 1 15表面粗糙度及检测一 表面粗糙度的概念在零件加工表面存在几何形状误差 其中一种是由较小间距和微小峰谷形成的微观几何形状误差 即表面粗糙度 零件加工表面形成的几何形状误差除表面粗糙度外 还有形状误差 宏观几何形状误差 和表面波度 如图1 81所示 二 表面粗糙度的评定参数1 高度特性参数2 间距对数3 形状特性参数 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 三 表面粗糙度的标注1 表面粗糙度的基本符号表面粗糙度的基本符号是由两条不等长且与被标注表面投影轮廓线成60 左 右倾斜的细实线组成的 2 表面粗糙度完整图形符号的组成 1 当需要表示的加工表面对表面特征的其他规定有要求时 应在表面粗糙度符号的相应位置注上若干必要项目的表面特征规定 表面特征的各项规定在符号中的注写位置如图1 82所示 2 表面粗糙度的其他要求标注如图1 83所示 上 页下 页返回 任务1 5键及键槽的公差检测 四 表面粗糙度的测量1 比较样块采用特定合金材料和加工方法 具有不同的表面粗糙度参数值 通过触觉和视觉与同其表征的材质和加工方法相同的被测件表面作比较 以确定被测件表面粗糙度的直接比较测量器具 2 比较法比较法是将被测零件表面与粗糙度样板直接进行比较的一种测量方法 3 光切法光切法是利用光切原理 即光的反射原