机械设计-联接PPT课件

联接 机械设计 内容提要 教学要求 重点难点 问题思考 工程应用 任何机械均由若干零件按一定方式相互联接而成 如果相连接的零件其相对位置在工作时按一定的规律进行变化 此种联接称动联接 如果相联接的零件在工作时其相对位置固定不变 此种联接称静联接 根据是否可拆卸 联接还可分为可拆联接和不可拆联接 本部分主要介绍螺纹连接 现将联接分类如下 退出 总目录 下一页 联接类型 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 内容提要 螺纹联接类型及其拧紧和防松 螺栓联接的受力分析及强度计算 螺栓组的结构设计及受力分析 键联接的类型及结构 销联接的类型及结构 其它联接 机械设计 返回 上一页 下一页 花键联接的类型 结构及定心方式 一 螺纹 螺纹的类型 机械设计 返回 上一页 下一页 矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹 普通螺纹管螺纹锥螺纹 联接螺纹 传动螺纹 机械设计 返回 上一页 下一页 螺纹的参数 大径d小径d1中径d2线数n螺距P导程SS nP升角 tan S d2牙型角 二 螺纹联接的类型 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺纹联接的类型 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺纹联接的类型 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺纹联接的类型 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 三 螺纹联接的拧紧 拧紧联接能增强联接的刚度 紧密性和防松能力 对于受拉螺栓联接 还可提高螺栓的疲劳强度 对于受剪螺栓联接 有利于增大联接中的摩擦力 但拧紧程度要适度 控制拧紧力矩常用的扳手 为防止将螺栓拧断 对于要求拧紧的强度螺栓联接应严格控制其适度的拧紧力 并不宜用小于M12 M16的螺栓 测力矩扳手 定力矩扳手 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 拧紧过程 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 由于拧紧力矩T的作用 使螺栓和被联接件之间产生预紧力F T T1 T2 ktF d一般kt 0 2则T 0 2F d 四 螺纹联接的防松 防松目的 防止螺纹联接在冲击 振动 变载或温升的作用下 自动松脱 常用方法 利用摩擦 直接锁住 破坏螺纹副 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 防松方法 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 防松方法 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 防松方法 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 返回 上一页 分目录 防松方法 下一页 机械设计 五 螺栓联接的受力分析及强度计算 主要失效形式 受拉螺栓一螺栓杆螺纹部分发生断裂受剪螺栓一螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断 设计准则 保证受拉螺栓的静力或疲劳拉伸强度 保证受剪螺栓联接的挤压强度和螺栓的剪切强度 螺栓强度计算时 螺栓螺纹部分危险截面的面积要用计算直径dc 其经验公式 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 失效形式 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 1 受拉螺栓联接 1 受拉松螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 受拉螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 2 只受预紧力的紧螺栓联接 要平衡横向力R需要足够的预紧力F 来产生摩擦力 所需拧紧力矩 由于拧紧螺栓受拉伸应力 由于拧紧螺栓受扭转切应力 化简得 合成后的计算应力为 强度条件为 受拉螺栓联接 3 受预紧力和工作载荷的螺栓联接 未拧紧螺母前 螺栓与被联接件都不受力 没有变形 图a 拧紧螺母后 螺栓受预紧拉力F 伸长量为 1 被联接件受其反作用力 即预紧压力F 压缩量为 2 图b 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 联接承受工作载荷F 螺栓总拉力F0 拉力增量为F0 F 伸长增量为 1 被联接件随之放松 其压力减小为残余预紧力F 压力减量为F F 压缩减量为 2 图c 根据螺栓的静力平衡条件得 F0 F F 即螺栓总拉力为工作载荷与被联接件给它的残余预紧力之和 图a 图b 图c 图d 受预紧力和工作载荷的螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 受预紧力和工作载荷的螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 受预紧力和工作载荷的螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 工作载荷F无变化时 F 0 2 0 6 F工作载荷F有变化时 F 0 6 1 0 F压力容器的紧密联接 F 1 5 1 8 F 且应保证密封面的残余预紧力大于压力容器的工作压力 受预紧力和工作载荷的螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 为保证结合面压紧 必须保持一定的残余预紧力F 螺栓螺纹部分的强度条件 受预紧力和工作载荷的螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 若受变载 工作载荷在F1与F2之间变化 则螺栓受力在F01与F02之间变化 螺栓的拉力变幅为 强度条件 a 螺栓变载时的许用应力幅 2 受剪螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓杆的剪切强度条件为 i 受剪面数 螺栓许用切应力 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为 hmin 螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度 p 螺栓或孔的许用挤压应力 受剪螺栓联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 受横向载荷的减载措施 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 课堂小结 1 螺纹联接的类型 螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接 紧定螺钉联接 2 螺纹联接的预紧和防松目的 常用方法 要求 3 螺纹联接的强度计算受拉螺栓 松联接 紧联接 预紧后又加工作载荷 受剪螺栓 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 六 螺栓组受力分析 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 1 受轴向力的螺栓组联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 f 接合面磨擦系数 i 接合面数 ks 防滑系数ks 1 1 1 3 用受拉螺栓联接时 2 受横向力的螺栓组联接 用受剪螺栓时 假设各螺栓所受工作载荷均为FS 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 螺栓组受力分析 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 3 受旋转力矩的螺栓组联接 受拉螺栓 各螺栓所需要的预紧力为 ri 螺栓的轴线到螺栓组对称中心的距离 ks 防滑系数 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 3 受旋转力矩的螺栓组联接 受剪螺栓 根据板的静力平衡条件得 根据变形协调条件得 受力最大的螺栓的工作剪力为 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 4 受翻转力矩的螺栓组联接 根据板的静力平衡条件得 根据变形协调条件得 受力最大的螺栓的工作载荷为 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组受力分析 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 七 螺栓组的结构设计 1 联接结合面形状应通常设计成轴对称的简单几何形状 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组的结构设计 2 螺栓的布置应使各螺栓受力合理 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组的结构设计 3 螺栓的排列应有合理的间距 边距 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组的结构设计 4 分布在同一圆周的螺栓数目 宜取偶数 以便在圆周上钻孔时 分度和划线 在同一圆周的螺栓组中 螺栓的材料 直径和长度均应相同 螺栓间距t0 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺栓组的结构设计 5 避免螺栓承受偏心载荷 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 八 提高螺栓联接强度的措施 改善螺纹牙上载荷分布不均 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 提高螺栓联接强度的措施 改善螺纹牙受力状态的螺母结构 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 提高螺栓联接强度的措施 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 提高螺栓联接强度的措施 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 提高螺栓联接强度的措施 减小螺栓刚度的措施 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 例6 1已知气缸工作压力p在0 1MPa间变化 气缸内径D2 250mm 螺栓中心分布直径D1 350mm 试设计此联接 2 计算螺栓受力 求气缸盖最大载荷FQ 求螺栓工作载荷的最小值和最大值F1 F2 选定残余预紧力F 求螺栓最大拉力F02 最小拉力F01 4 校核螺栓的疲劳强度求最大应力 最小应力应力幅校核安全系数 1 试选螺栓个数和螺栓材料 3 按螺栓静强度要求计算螺栓尺寸 5 校核螺栓的间距 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 例题 分析螺栓受力 保证联接安全的条件 1 螺栓组受力分析 工作载荷 轴向力P横向力H翻转力矩M Hh Pl P作用下每个螺栓所受轴向载荷 F1 P z M作用下左面螺栓载荷增大 Fmax Ml1 4 l22 l12 H作用下按接合面不滑移条件知 螺栓所受总拉力 PRH 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 例题 分析螺栓受力 保证联接安全的条件 2 接合面的工作能力 保证接合面右端不致于压碎 保证接合面左端不产生间隙 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 课堂小结 1 单个螺栓联接的受力分析及强度计算 2 螺栓组联接的受力分析 3 螺栓组联接的结构设计 作业 5 8 5 10思考 5 4 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺纹联接小结 3 单个螺栓联接的受力分析及强度计算 4 螺栓组联接的受力分析 5 螺栓组联接的结构设计 1 螺纹联接的类型 2 螺纹联接的预紧和防松 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺纹联接结构分析示例 例1 试分析图示螺纹联接中结构错误 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 螺纹联接结构分析示例 例2 试比较图示几种螺钉联接布置方案 a b c 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 工程应用 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 工程应用 桑塔纳轿车 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 工程应用 机床 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 工程应用 摩托车 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 工程应用 飞机机翼 工程应用 发动机气缸 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 化工管道 工程应用 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 自行车 工程应用 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 锁紧螺母 工程应用 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 汽车轮胎 工程应用 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 键联接的类型和结构 键主要用于轴和轮毂零件 实现周向固定以传递转矩的轴毂联接 有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向 键联接的功能 分类 结构型式及应用 主要类型 平键联接 半圆键联接 楔键联接 切向键联接 松联接 紧联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 平键联接 平键联接 键的侧面是工作面 工作时 靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩 平键联接 普通平键 导向平键 滑动平键 动联接 静联接 薄型平键 普通平键 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 平键联接 平键键槽的加工 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 平键联接 导向平键和滑键 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 平键联接 平键联接具有结构简单 拆装方便 对中性较好等优点 因而得到广泛的应用 但这种键不能起轴向固定的作用 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 半圆键联接 半圆键联接 轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出 因而键在槽中能绕其几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度 工作时 键靠侧面来传递转矩 该联接的优点是工艺性较好 装配方便 尤其适用于锥形轴端与轮毂的联接 缺点是轴上键槽较深 主要用于载荷较轻的联接 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 楔键联接 楔键联接 键的上下两面是工作面 键的上表面和与它相配合的轮毂槽底面均具有1 100的斜度 装配后 键楔紧在轴和轮毂的键槽里 工作时 靠键的楔紧作用来传递转矩 也能传递单向的轴向力 但对中性较差 主要用于毂类零件定心精度要求不高和低转速的场合 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 楔键联接 圆头楔键 平头楔键 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 切向键联接 切向键联接 有两个斜度为1 100的楔键组成 装配后 两楔键以其斜面相互贴合 共同楔紧在轴毂之间 切向键的上下两面是工作面 键在联接中必须有一个工作面处于包含轴心线的平面之内 这样联接在工作时 工作面上的挤压力沿轴的切相作用 而靠挤压力传递转矩 如转矩要变向 需用两个切向键 两者间的夹角为120 130 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 键联接的尺寸选择及强度计算 1 选择键联接的类型 2 选择键联接的尺寸 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 键的长度确定 键联接的尺寸选择及强度计算 上一页 返回 分目录 下一页 机械设计 键联接的尺寸选择及强度计算 3 键联接的强度计算 T 传递的转矩 Nm k 键与轮毂键槽的接触高度 k 0 5h mm p 键 轴 轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力 MPa l 键的工作长度 mm 上一页 返回 分目录 下一页 机