第十章连接演示文稿修改讲课资料.doc

第十章连接演示文稿修改讲课资料 第10章连接基本要求1.了解连接的基本分类；2.了解螺纹连接的主要类型；3.了解螺栓拧紧时连接中各零件的受力及螺栓的防松原理、装置和方法；4.掌握单个螺栓的受力分析及强度计算；5.了解提高螺栓连接强度的措施；6.掌握平键类型、结构特点、尺寸选择及强度计算；7.了解花键联接、销连接的基本概念。 连接机械动连接运动副机械静联接可拆连接不可拆连接螺纹连接键、花键、销连接无键连接铆接焊接粘接过盈连接连接的基本类型101螺纹参数一.螺纹的形成单线螺纹S?d2多线螺纹33）按旋向分右旋、左旋。 一般用右旋。 44）内、外螺纹之分二者旋合组成螺旋副（螺纹副）55）按母体的形状分圆柱螺纹、圆锥螺纹66）按采取标准制度的不同公制、英制注除了矩形螺纹外，其它螺纹都已标准化，设计时应按国家标准设计。 三.螺纹的基本参数大径d d(D)公称直径小径d d11(D11)强度计算用中径d d2(D22)分析效率用螺距P P相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 导程S 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。 S=nP牙形角螺纹轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边夹角。 牙侧角?牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。 型对于对称牙型?=/2。 ?d d22S S?d d22?螺纹升角中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面间的夹角。 2dnPtg?一.矩形螺纹（00）矩螺旋副在力矩T和轴向载荷Fa作用下相对运动，可看成作用在中径的水平推力F F推动滑块沿螺纹运动，矩形螺纹沿中径展开得一斜面22dF T?10-2螺旋副的受力分析、效率和自锁FFaF2/aF2/aF?SF aFFnfF nF R?1.当滑块沿斜面匀速上升时（拧紧螺母轴向载荷为阻力阻止螺旋副相对运动时）)(?tg F Faf tgFfFtgnn11?)(2222?tgdFdF Ta?摩擦角作用在螺旋副上的驱动力矩T T为时（拧紧螺母时等于螺纹副间的摩擦阻力矩）FF aFR?+?F FF F a aF FR R?-?S S2.当滑块沿斜面匀速下降时（松开螺母）F F（阻力）F F a a（驱动力）F FR R?-?相应的力矩为:)(22?tgdF Ta?时，F0，此时F F为阻止滑块加速下滑的平衡力。 当? 这种现象称为螺旋副的自锁现象。 )(?tg F Fa二.非矩形螺纹（0）矩形螺纹a ffF F?非矩形螺纹?tgffcosf?当量摩擦系数?当量摩擦角?cosanFF?FaFaF n=F aa a nfF fFffF F?cos)(22?tgdF Ta)(22?tgdF Ta1.当滑块沿斜面匀速上升时)(?tg F Fa2.当滑块沿斜面匀速下降时)(?tg F Fa当当?0。 推荐 （11）有紧密性要求的联接，?E RFF8.15.1? （22）一般联接，工作载荷稳定时，?E RFF6.02.0?E RFF0.16.0? （33）工作载荷不稳定时， （44）对于地脚螺栓联接，E RFF?3.1421?dFaR EFFFa?10-7螺栓的材料和许用应力螺栓的常用材料碳素钢Q 215、Q 235、 10、 35、45等合金钢15Cr、40Cr、30CrMnSi等P145表10-6螺栓联接的许用应力变载荷静载荷铰制孔螺栓受横向载荷控制预紧力时S=1.21.5；不能严格控制预紧力时S查表10-7受轴向载荷、横向载荷许用应力紧螺栓连接受载情况?Ss?%30%2055.3降低按静载荷的p ps?被联接件为铸铁被联接件为钢5.2225.15.2Bpsps?强度极限查P123表9-1表10-77紧螺栓联接的安全系数（不能严格控制预紧力时）M16M30M16M30M6M16M6M1657.6542.554合金钢6.5106.53243碳素钢变载荷静载荷材料10-8提高螺栓联接强度的措施一.改善螺纹牙间的载荷分布:变形不谐调是螺纹牙受力不均的根本原因。 普通螺母第一圈受载最大，然后各圈递减，到第8810圈以后，螺纹几乎不受载荷，故采用圈数多的厚螺母并不能提高联接的强度。 二.减小应力集中:对螺纹来讲，形状突变是产生应力集中的主要原因。 三.避免或减小附加应力:偏心拉伸对螺栓十分不利。 四.施其它措施采用冷镦头部和辗压螺纹的螺栓、进行氰化、氮化、喷丸等表面硬化处理,都能提高螺栓的疲劳强度。 但经强化的螺栓耐腐性能都会下降。 五.降低应力幅应力变化幅度过大是疲劳断裂的根本原因。 )(00c bbEakkkFFFF?的变化范围?c bbEcbcE cRk kkFFk kkFFFFF1000c bbEbakkkFFFFF?00解1.决定螺栓的工作载荷FFE EKNZdpFE02.4841606.14/22?压力不变，螺柱直径大则数目Z Z小；反之Z Z大则螺柱直径小。 考虑到油缸是压力容器，有紧密性要求，故Z Z应适当大些并取偶数（便于分度）。 综上本题取Z=8KN FFFFE ER a256.118.2?则例一钢制液压油缸，油缸壁厚为10mm，油压p=1.6MPa，D=160mm，试设计其上盖的螺栓联接和螺栓分布圆直径D D00。 2.决定螺栓总拉伸载荷FFaa对压力容器，取残余预紧力FFRR=1.8FEE，由强度条件得3.求螺栓直径d1选螺栓材料为45钢，s355MPa（表91），装配时不要求控制预紧力，暂取安全系数S3（表10-7）s/S355/3118MPa查表10-1，取M16螺栓（d1=13.835），故S3正确。 4.确定螺栓分布圆直径D D00由于螺栓置于凸缘中部，故D0=D+210+2e=160+20+216+(36)=218224取D0220mm，螺栓间距为mmZDl4.8682200?由教材P143页脚注可知，mmdl MPap11216776.1?时，所以，D D00和Z Z是合理的。 mmFda565.1211810256.112.53.1431?10-11键联接和花键联接一.键联接的类型、工作原理及特点轴毂联接支撑回转件的零件称为轴，回转零件的孔及其周边部分称为轮毂。 所谓轴毂联接，指的是轴与毂孔圆周方向的固定。 概述作用实现轴毂联接以传递扭矩。 有些键还可实现轴上零件的轴向移动或轴向固定。 键是标准件，应按标准选用。 键的类型?平键?半圆键?楔键?切向键?普通平键?导向键?滑键实现静连接实现动连接用于轴向移动位移不大的情况用于轴向移动位移大的情况构成紧连接1.平键按用途分为双圆头（A A型）、方头（B B型）、单圆头（C C型）应用最广。 两侧面是工作面，靠键与键槽的挤压传递转矩。 定心性较好、装拆方便。 11）普通平键33）滑键22）导向平键用于轴向移动位移不大的情况用于轴向移动位移大的情况半圆键也是以两侧面为工作面。 靠键与键槽的挤压传递转矩，键可在键槽中摆动以适应毂槽的斜度，定心性更好，但键槽对轴的削弱较大，常用作锥形轴段的辅助联接和轻载连接。 2.半圆键联接楔键上下表面为工作面。 键的上表面有1:100的斜度。 安装时，使键相对于键槽轴向移动从而楔紧轴与轮毂；工作时，靠上下表面的摩擦力传递转矩。 可承受单向的轴向力，由于定心性能差而且是靠摩擦传力，故只能用于定心精度要求不高、低转速和工作平稳的情况下。 3.楔键和切向键切向键两个楔键成对布置在轴断面的切线上，装配时两键楔紧，可承受很大的单向转矩。 传递双向转矩时，两对切向键分布120?至130?当采用单平键强度不满足时，应采用双键。 两个键应按180?布置；半圆键应位于同一母线上；楔键和切向键应间隔120?左右。 .1.类型的选择据联接的结构、使用特性、工作条件来选择。 选择时应考虑的因素有11）需传递扭矩的大小；22）是否有相对运动；33）滑动距离的长短；44）联接中对心性的要求；55）是否有轴向定位；66）键在轴上的位置（中部、端部）等。 2.尺寸的选择L Lb bh h主要尺寸bbh h与长度L L由轴的直径选由轮毂的长度定；导向键应按轮毂的长度和滑动距离定。 所选长度应符合国标中规定的长度系列。 键的类型选择二.平键联接的强度校核1.平键联接的失效形式11）键与键槽工作面被压溃（静联接）；22）键被剪断33）键与键槽工作面的磨损（动连接）。 对于实际采用的材料组合和尺寸来说，压溃和磨损是主要失效形式。 静联接挤压条件动联接耐磨条件L Lbbl中注意式中为接触长度。 圆头键方头键；一端方头L l?b Ll?2bL l?l,pp?查表10-10,min键毂轴p ppp?4p pdhlT?4pdhlTp?当采用单键强度不满足时，应采用双键。 考虑到载荷分配不均的问题，双键只能按11.55个键计算。 此外，采用双键时，两个键应按180?布置；半圆键应位于同一母线上；楔键和切向键应间隔120?左右。 传递大转矩或轴向移动频繁且要求较高的定心精度时，从使用和制造来讲，使用键联接都不合理。 一个花键相当于多个平键，因键轴一体，对轴的削弱程度小（齿浅、应力集中小），定心性和导向性能好，故花键联接广泛用于重载、高速、要求轴向移动频繁及高定心精度的场合。 花键分一般的矩形花键和强度高的渐开线花键。 矩形花键最为常用；渐开线花键承载力大、制造精度高，多用