第6章 联接幻灯片.ppt

5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 目标规划 知识目标 1 基本了解 螺纹连接的类型及应用螺旋传动的类型 特点与应用 2 重点掌握 螺纹连接的预紧与防松措施 螺纹连接的强度计算提高连接强度的措施 技能目标 螺纹连接的装配与防松 穿针引线 螺纹连接与螺旋传动 螺纹连接的基本知识 螺纹连接的强度计算 螺纹的类型 螺纹的主要参数 螺纹连接的预紧 螺纹连接的防松 螺栓连接的失效形式和设计准则 螺纹连接的预紧和防松 螺栓连接的强度计算 紧螺栓连接 螺纹连接件的材料和许用应力 提高螺纹连接强度的措施 螺旋传动简介 常用螺纹的类型和特点 螺纹连接的基本类型 标准螺纹连接件 改善螺纹牙间的载荷分布 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 减少应力集中 避免或减少附加应力 螺旋传动的类型和特点 螺旋传动的结构与材料 滚动螺旋简介 联接的分类 动联接 静联接 静联接 可拆联接 不可拆联接 过盈联接 不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接 至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接 即各种运动副 在机器工作中 不允许零部件之间存在相对运动的联接 如螺纹联接 键联接等 如铆接 焊接 胶接等 联接概述 螺栓联接 联接概述 铆接 联接概述 焊接的齿轮结构 焊接 焊接的减速箱体 联接概述 联接概述 键联接 联接概述 5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 一 螺纹的形成 螺旋线 一动点在一圆柱体的表面上 一边绕轴线等速旋转 同时沿轴向作等速移动的轨迹 螺纹 一平面图形沿螺旋线运动 运动时保持该图形通过圆柱体的轴线 就得到螺纹 螺纹 5 1螺纹 螺纹有外螺纹与内螺纹之分 它们共同组成螺旋副 螺纹按工作性质分为联接用螺纹和传动用螺纹 二 螺纹的分类 螺旋千斤顶 5 1螺纹 按螺纹的牙型分 用于传动 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 用于联接 三角形螺纹 牙形角55 或60 5 1螺纹 5 1螺纹 三角形螺纹按母体形状分 圆柱螺纹 圆锥螺纹 管螺纹 普通螺纹牙形角为60 管螺纹牙形角55 三角形螺纹 普通螺纹 60 管螺纹 55 普通螺纹以大径d为公称直径 同一公称直径可以有多种螺距 其中螺距最大的称为粗牙螺纹 其余的统称为细牙螺纹 普通螺纹 5 1螺纹 表10 1直径与螺距 粗牙普通螺纹基本尺寸mm 标记示例 M24 粗牙普通螺纹 直径24 螺距3 M24X1 5 细牙普通螺纹 直径24 螺距1 5 粗牙螺纹应用最广 细牙螺纹的优点 小径大 强度高 升角小 自锁性好 缺点 不耐磨易滑扣 应用 薄壁零件 受动载荷的联接和微调机构 5 1螺纹 用螺纹密封的管螺纹 管螺纹 公称直径 管子的公称通径 强调与普通螺纹不同 非螺纹密封的管螺纹 2 5 1螺纹 梯形螺纹 锯齿形 为了减少摩擦和提高效率 这两种螺纹的牙侧角 比三角形螺纹的要小得多 用于剖分螺母时 梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙 应用较广 锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高 但只适合单向传动 锯齿形螺纹 15 3 5 1螺纹 按螺纹的旋向分 5 1螺纹 右旋螺纹 左旋螺纹 按螺旋线的根数分 n 4 多线螺纹 单线螺纹 S 2P S P 三 普通螺纹的主要参数 大径d 螺纹的公称直径 小径d1 用于联接的强度计算 中径d2 用于联接的几何计算 5 1螺纹 牙型角 牙侧角 螺距P线数n导程S S nP 升角 5 1螺纹 5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 一 螺纹联接的基本类型 1 螺栓联接 分为 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 普通螺栓 铰制孔用螺栓 应用广泛 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 相同 均为通孔 装拆较薄件注意制图 结构的关系 孔与螺杆之间留有间隙 螺杆与孔壁接触 有配合 成本高 螺杆精度 用铰刀铰孔 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 凸缘联轴器 铰制孔螺栓 对中榫 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 2 双头螺柱联接 3 螺钉联接 可经常装拆 不可经常装拆 相同 一个为非通孔 装拆较厚件注意制图 结构的关系 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 4 紧定螺钉联接 1 4种类型螺纹联接的结构改错 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 平端紧定螺钉 锥端紧定螺钉 圆柱端紧定螺钉 其它 地脚螺栓吊环螺栓T形槽螺栓 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 二 标准螺纹联接件 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 精度分A B C三级 通用机械中多用C级 螺纹有粗牙和细牙之分 细牙螺纹用于细小零件 薄壁零件或受冲击有变载荷的联接 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 两端螺纹可相同或不同 螺柱可带退刀槽或制成腰杆 也可制成全螺纹 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 螺钉 头部形状有圆头 扁圆头 六角头 圆柱头和沉头等 头部起子槽有一字槽 十字槽和内六角孔等形式 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 紧定螺钉 锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合 平端接触面积大 不伤零件表面 常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合 圆柱端压入轴上的凹坑中 适用于紧定空心轴上的零件位置 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 自攻螺钉 头部形状有圆头 平头 半沉头及沉头等 头部起子槽有一字槽 十字槽等形式 末端形状有锥端和平端两种 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 六角螺母 根据厚度分为标准螺母和薄型螺母两种 制造精度分为A B C三级 分别与相同级别的螺柱配合使用 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 圆螺母与止动垫圈 圆螺母常与止动垫圈配用 装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内 而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内 螺母即被锁紧 D 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 垫圈 平垫圈分为A级和C级两种 用于同一螺纹直径的垫圈又分为特大 大 普通和小的四种规格 特大垫圈主要在铁木结构上使用 斜垫圈只用于倾斜的支承面上 5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 预紧力 预紧的目的 大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧 使之在承受工作载荷之前 预先受到力的作用 这个预加作用力称为预紧力 增加联接的可靠性和紧密性 拧紧后 螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80 预紧力的确定原则 5 3螺纹联接的预紧 预紧力的控制 5 3螺纹联接的预紧 测力矩扳手 定力矩扳手 注意 对于重要的联接 应尽可能不采用直径过小 M12 的螺栓 预紧力和预紧力矩之间的关系 5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动 按工作原理可分为三类 1 摩擦防松 自锁螺母防松 5 4螺纹联接的防松 5 4螺纹联接的防松 2 机械防松 止动垫圈 串联钢丝 3 不可拆防松 铆冲 粘接 焊接 5 4螺纹联接的防松 5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 分析步骤 对螺栓组进行受力分析 确定受力最大的螺栓及其所受的力 对单个螺栓进行强度计算 一 概述 大多数机械中 螺栓都是成组使用的 5 5螺纹联接的强度计算 二 单个螺栓联接的强度计算 5 5螺纹联接的强度计算 普通螺栓联接单个螺栓承受轴向力Fa 铰制孔用螺栓联接单个螺栓承受横向力F 5 5螺纹联接的强度计算 一 普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算 失效形式 计算准则 紧螺栓联接强度计算 松螺栓联接强度计算 Fa F0的情况 Fa F0 F工作的情况 一 普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算 5 5螺纹联接的强度计算 失效形式 螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或拉断 90 的螺栓为疲劳断裂 计算准则 保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度 5 5螺纹联接的强度计算 一 普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算 失效形式 计算准则 紧螺栓联接强度计算 松螺栓联接强度计算 Fa F0的情况 Fa F0 F工作的情况 松螺栓联接强度计算 即 Fa 工作拉力 单位 N d1 螺栓危险截面的直径 单位 mm 螺栓材料的许用拉应力 单位 MPa 5 5螺纹联接的强度计算 螺栓与螺母的其他尺寸 螺纹牙 螺栓头 光杆 和螺母 垫片等 是根据等强度原则及经验规定的 采用标准件时 这些部分都不需要进行强度计算 可按螺栓大径d由标准选取 5 5螺纹联接的强度计算 一 普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算 失效形式 计算准则 紧螺栓联接强度计算 松螺栓联接强度计算 Fa F0的情况 Fa F0 F工作的情况 5 5螺纹联接的强度计算 紧螺栓联接强度计算 螺栓受轴向拉力Fa和螺纹摩擦力矩T1的双重作用 拉应力 扭转切应力 按第四强度理论进行拉扭合成 强度条件 记住 1 3系数的由来 5 5螺纹联接的强度计算 一 普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算 失效形式 计算准则 紧螺栓联接强度计算 松螺栓联接强度计算 Fa F0的情况 Fa F0 F工作的情况 Ff F Ks 防滑系数 Ks 1 1 1 3 螺栓组预紧 Ks 工作原理 预紧力F0压紧被联接件 结合面上产生摩擦力Ff 由摩擦力与外载荷F 平衡 z 螺栓个数i 接合面数 5 5螺纹联接的强度计算 螺栓组受横向载荷F Fa F0的情况 强度计算 F F 2 F 2 螺栓组预紧 工作原理 预紧力F0压紧被联接件 结合面上产生摩擦力Ff 摩擦阻力矩Tf与外载荷T平衡 5 5螺纹联接的强度计算 螺栓组受转矩T 强度计算 如 凸缘联轴器 5 5螺纹联接的强度计算 强度计算 普通螺栓 取i 1 f 0 2 有F0 5F故螺栓直径很大 为减小螺栓直径 可采用减载措施 减载装置 5 5螺纹联接的强度计算 对于单个螺栓 5 5螺纹联接的强度计算 一 普通螺栓联接受轴向力Fa的强度计算 失效形式 计算准则 紧螺栓联接强度计算 松螺栓联接强度计算 Fa F0的情况 Fa F0 F工作的情况 Fa F0 F工作的情况 各个螺栓受载相同 每个螺栓所受轴向工作载荷 受轴向载荷的螺栓组联接 加载前 各个螺栓承受预紧力F0的作用 加载后 各个螺栓所受轴向工作载荷为F 则每个螺栓所承受的总载荷F2 Fa 单个螺栓所承受的总载荷Fa 5 5螺纹联接的强度计算 特别注意 轴向载荷 F2 F0 F 5 5螺纹联接的强度计算 松弛状态 预紧状态 受载变形 加预紧力F0后 螺栓受拉伸长 b 被联接件受压缩短 m 加载F后 螺栓总伸长量增加为 被联接件压缩量减少为 b m 螺栓所受总拉力为 残余预紧力 F1 F2 F1 F F0 被联接件放松了 m b b m 5 5螺纹联接的强度计算 动画演示 螺栓的相对刚度 5 4螺纹联接的强度计算 F1 残余预紧力 为保证联接的紧密性 应使F1 0 一般根据使用性质确定F1的大小 残余预紧力可参考 密封性有冲击不稳定载荷稳定地脚螺栓1 5 1 8F1 0 1 5F0 6 1 0F0 2 0 6F F 5 4螺纹联接的强度计算 F2 F1 F F0 F 因螺栓所受的轴向力Fa F2 故有 静强度条件 螺栓材料的对称循环拉压疲劳极限 MPa 5 4螺纹联接的强度计算 螺栓的疲劳强度精确校核 掌握定性分析 F0 b 螺栓变形 力 Ob Om 螺栓中总拉力的变化 F2 F F1 F 时间 二 单个螺栓联接的强度计算 5 5螺纹联接的强度计算 普通螺栓联接单个螺栓承受轴向力Fa 铰制孔用螺栓联接单个螺栓承受横向力F 5 5螺纹联接的强度计算 二 铰制孔用螺栓联接受横向力F的强度计算 失效形式 计算准则 强度计算 使用场合 二 铰制孔用螺栓联接受横向力F的强度计算 5 5螺纹联接的强度计算 失效形式 螺栓杆和孔壁的贴合面压溃 螺栓杆剪断 计算准则 保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度 5 5螺纹联接的强度计算 二 铰制孔用螺栓联接受横向力F的强度计算 失效形式 计算准则 强度计算 使用场合 单个螺栓的受力为F 1 螺栓杆与孔壁的挤压强度 2 螺栓杆的剪切强度 d0 螺栓光杆的直径 螺栓孔直径 Lmin 螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度 设计时应使Lmin 1 25d0 强度计算 5 5螺纹联接的强度计算 5 5螺纹联接的强度计算 二 铰制孔用螺栓联接受横向力F的强度计算 失效形式 计算准则 强度计算 使用场合 单个螺栓所受横向载荷 由螺栓与孔壁的挤压和螺栓的剪切承受载荷 工作原理 5 5螺纹联接的强度计算 螺栓组受横向载荷F 使用场合 1 螺栓杆与孔壁的挤压强度 2 螺栓杆的剪切强度 F 单个螺栓所受横向载荷 螺栓组受转距T 5 5螺纹联接的强度计算 5 5螺纹联接的强度计算 如 凸缘联轴器 因各螺栓到螺栓组中心O点距离相等 各螺栓剪切变形量也相等 有 Fmax Fi 根据力矩平衡条件 有 zFi r T 5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 1 被联接件形状应简单对称 如圆形 环形 矩形 框形等 5 6螺栓组联接的设计 一 螺栓组联接的结构设计 2 圆周布置的螺栓数目取成4 6 8等偶数 以便于钻孔时的分度和画线 3 螺栓布置应使各螺栓的受力合理 受横向力的铰制孔用螺栓组受力方向不超过8个 受弯矩M或转距T作用时应适当远离对称轴 合理 不合理 4 螺栓的排列应有合理的间距 边距 5 6螺栓组联接的设计 5 6螺栓组联接的设计 6 避免螺栓承受附加的弯曲载荷 5 同一螺栓组紧固件形状 尺寸 材料应尽量一致 凸台 沉头座 斜面垫圈 1 受横向载荷 2 受转矩 3 受轴向载荷 4 受倾覆力矩 目的 假设 所有螺栓的材料 直径 长度和预紧力均相同 受载后联接接合面仍保持为平面 受力分析的类型 二 螺栓组联接的受力分析 螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合 5 6螺栓组联接的设计 求出受力最大的螺栓及其所受的力Fmax 以便进行螺栓联接的强度计算 1 受横向载荷F 的螺栓组联接 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 单个螺栓所受横向载荷F 单个螺栓受力为轴向载荷 预紧力F0 5 6螺栓组联接的设计 2 受转矩T的螺栓组联接 5 6螺栓组联接的设计 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 Fa F0 F工作的情况 各个螺栓受载相同 每个螺栓所受轴向工作载荷 气缸盖螺栓组联接 5 6螺栓组联接的设计 4 受倾覆力矩的螺栓组联接 失效分析 1 螺栓拉断 2 底板左侧出现间隙 3 底板右侧压溃 假定底板为刚体 翻转力矩M作用在螺栓组的联接形心x x面上 受载后绕O O转动仍保持平面 在M的作用下 左侧螺栓拉力增大 右侧螺栓拉力减小而地面压力增大 5 6螺栓组联接的设计 M 螺栓的总拉力 要求防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙 5 6螺栓组联接的设计 受复合载荷的螺栓组联接 横向荷载 轴向载荷 翻转力矩 5 6螺栓组联接的设计 受复合载荷的螺栓组联接横向载荷 旋转力矩 5 6螺栓组联接的设计 F e 受复合载荷的螺栓组联接计算时应求出受力最大螺栓的受力 5 6螺栓组联接的设计 5 1螺纹 5 5螺纹联接的强度计算 5 8提高螺栓联接强度的措施 5 7螺纹联接件的材料及许用应力 5 9螺旋传动 5 3螺纹联接的预紧 5 2螺纹联接的类型和标准联接件 第5章螺纹联接和螺旋传动 5 4螺纹联接的防松 5 6螺纹组联接的设计 国家标准规定了螺纹联接件的性能等级 螺栓 螺柱 螺钉的