机械设计联接

第10章连接、10-1螺纹参数、力分析、10-2螺纹副的效率和自锁、10-4螺纹和螺纹紧固件的基本类型、概述、10-3机械制造中使用的普通螺纹、10-5螺纹的预紧和防松、10-6螺纹的强度计算、10-7螺纹的材料和许用应力、10-9螺纹传动(不需要)、提高10-8螺纹强度的措施、10-10滚压螺钉简介(未提及)、10连接是指连接部分和连接部分的结合。常见的机械连接有两种类型：一种是机械动态连接，如运动副；二是机械静态连接。本章的内容是机械静态连接。连接，不可拆卸连接，-拆装方便，多次拆装不会损坏使用性能。例如，螺纹连接、键连接和销连接-当拆卸连接时，连接或维修性能中的零件将被损坏。如焊接、铆接、粘接、概述、可拆卸连接(永久连接)、1。螺纹线，螺纹，螺纹对，2。螺纹分类，3。螺纹的主要几何参数，10-1螺纹参数，1。螺纹线，螺纹，螺纹对，1。螺纹线：一条倾角为的直线缠绕在圆柱体上形成螺旋线。平面总是通过圆柱体的轴线来获得螺纹。如果改变平面图形的形状，可以得到三角形、梯形、锯齿形和矩形螺纹。取一个平面图形沿螺旋线移动，制成，3，螺纹副：内螺纹和外螺纹拧在一起形成一个螺旋副或螺纹副。2，螺纹分类，1，螺纹形式，2，螺纹方向，3，螺纹编号(头数)，4，母形，6，按位置，三角形，梯形，锯齿形；左手和右手；单线，多线等距排列；圆柱形螺纹、圆锥形螺纹；内螺纹、外螺纹；根据功能，连接螺纹和传动螺纹；1。垂直放置螺纹轴，右手螺纹从左向右逐渐上升。反之亦然。2.当沿着轴线从端部看时，当螺纹顺时针旋转以拧入时，螺纹是右旋的。旋转方向判断方法：双线，单线，3。螺纹的主要几何参数：1)大直径(外径)D(D(D)与外(内)螺纹的顶部(底部)重合的假想圆柱直径，也称为公称直径。2)小直径(内径)D1(D1)-与外螺纹底部重合的假想圆柱的直径。3)中值直径D2假想圆柱面的直径，该圆柱面的母线具有齿形槽和凸形宽度。4)节距p-中等直径圆柱面母线上两个相邻齿之间的轴向距离。5)导程(S)-同一螺旋线上的两个相邻齿与中径圆柱面母线上相应两点之间的轴向距离。6)螺纹数量n-螺旋螺纹数量，通常为了便于制造，n4。螺距、导程和线数之间的关系：S=nP，7)螺旋角螺旋在中间直径的圆柱面上的切线与垂直于螺旋轴线的平面之间的夹角。TG=NP/D28)齿形角轴向截面内内螺纹齿形相邻两侧之间的夹角。齿形的齿腹与螺纹轴线的垂线之间的夹角称为齿腹角(齿形斜角)。对称齿侧角=/2，第一，矩形螺纹，第二，非矩形螺纹，力分析，10-2螺旋副的效率和自锁，第三，螺旋副的效率，第一，矩形螺纹(=0)，第一，螺纹的力分析，摩擦角:滑块受到水平面上的外力R(F Fa)以及法向反作用力Fn和摩擦力Ff的作用，因此法向反作用力和摩擦力的总反作用力为Fr，于是夹在FR和Fn方向之间的锐角称为摩擦，tg=Ff/Fn。Ff=Fntg=Fnff=tg称为摩擦系数。(1)螺旋副在扭矩和轴向载荷作用下的运动被视为作用在中间直径上的水平力，推动滑块沿螺纹移动。(2)沿着中间直径d2扩展矩形螺纹以形成斜面。如果允许滑块以恒定速度沿斜面上升，滑块上的三个力是平衡的：可用：拧紧时，f=Fatg(-)，松开时，相当于滑块以恒定速度沿斜面下滑，轴向载荷fa成为驱动力，f成为保持滑块匀速运动所需的平衡力。(1)-0，F0，分析：0，F0，分析：表示滑块在重力作用下滑动，必须给定停止力，防止加速滑动。表示滑块在重力作用下无法滑动。这种现象被称为自锁现象。螺旋千斤顶就是根据这个原理工作的。2，螺纹自锁：2，非矩形螺纹(=0)，三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹，1，螺纹应力分析：唯一的区别是：法向力大于矩形螺纹。(忽略提升角的影响)，则螺纹的摩擦阻力为：在Fa的作用下，法向反力大于矩形螺纹的法向反力，f称为等效摩擦系数，称为等效摩擦角，则法向力的增加视为摩擦系数的增加。为齿形斜角，用F代替F，用代替，使非矩形螺纹的受力分析可以像矩形螺纹一样进行，上升：F=FaTG ()，下降：F=FATG (-)，2，螺纹自锁条件为：3，螺旋副的效率为：螺旋副的效率问题是由摩擦引起的：上升：在相同载荷FA下， 相同的牵引速度V和相同的距离S:如果不考虑摩擦，则F=fatg(psi)，如果考虑摩擦，则F=fatg(psi)，如果没有摩擦，则所需的输入功=fs=fastg(psi)，如果考虑摩擦，则所需的输入功=fs=fastg(psi)，理论上，实际上，如此。 当=45-时，效率最高。经常向左走25。极有可能导致制造困难，并且效率的提高并不显著。1.三角形螺纹，2。梯形和锯齿状螺纹，机械制造中常用的10-3螺纹，3。螺纹标记，4。例1。三角螺纹主要包括普通螺纹和管螺纹。前者主要用于紧固连接，后者用于紧密连接。在我们的国家标准中，齿廓角=60的三角形米制螺纹称为普通螺纹，其大直径d为公称直径。(1)普通螺纹类型，因为相同的公称直径可以有多种螺距，其中最大螺距称为粗螺纹，其余称为细螺纹。(1)三角螺纹，(2)粗、细螺纹的特点和适用范围，细螺纹：升角小，直径大，自锁性能好，强度高，但不耐磨，易滑动，用于薄壁零件，动载连接和微调机构调整。粗线：使用最广泛。粗螺纹，细螺纹，2，管螺纹，管螺纹类型：管螺纹除普通细螺纹外，还有60，55圆柱管螺纹和60，55圆锥管螺纹。管螺纹广泛用于连接水、蒸汽和石油管道。管螺纹的公称直径是管道的公称直径。2、梯形(双向)和锯齿形(单向)螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹通常用于传动，效率高。它们的齿侧角比三角螺纹小得多，这样可以减少摩擦，提高效率。梯形螺纹牙侧角=15的效率低于锯齿形螺纹。锯齿螺纹牙侧角=3。锯齿形螺纹只能用来承受单向轴向载荷。M10-6g，iii。螺纹标记，m202lh-5g6g-40，m202lh-6g5h-40，tr2012 (P6)-6g-50，b2012 (P6)-5h，G1/2a，G1/2-LH，rc1/2，带粗齿的普通螺纹M10和M68。请说明这两根螺纹在静载荷下是否能自锁(已知摩擦系数f=0.10.15)，例1、例1，首先计算螺纹提升角。解决方案：M10螺纹：M68螺纹：见P135表10-1:螺距P=1.5mm毫米，中值直径d2=9.026mm毫米；螺距P=6mm，中值直径D2=64.103 mm，M10螺纹升程角：M68螺纹升程角：2。计算等效摩擦角。等效摩擦角为：普通螺纹齿廓角=，60o，齿面角=，30o，摩擦系数f为：0.1，因为：与：相同， 10=3.030，所以它可以自锁。68=1.707o，所以第一，螺纹连接的基本类型，第二，螺纹紧固件，10-4螺纹连接和螺纹紧固件的基本类型，第一，螺纹连接的基本类型，a)普通螺栓连接：1，螺栓连接，连接件的通孔没有螺纹，连接件不太厚，安装和拆卸方便。螺杆上设有钉头，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。组装后，孔与杆之间有间隙，在工作过程中不允许消失。结构简单，可多次拆装，应用广泛。b)精密螺栓连接：组装后，无间隙。它主要承受垂直于螺栓轴线的横向载荷，也可用于定位。采用基孔过渡配合铰孔螺栓连接。2.它采用螺纹连接。螺钉直接拧入连接的螺钉孔中。结构相对简单。这种连接不适合频繁的组装和拆卸，以免被连接件的螺纹孔磨损，并且修理困难。3。双头螺柱连接主要用于较厚的连接部件或结构紧凑的盲孔连接。允许多次组装和拆卸，而不会损坏连接的零件。其中一个连接部分需要切割一个螺纹螺钉，螺钉的两端没有螺钉头，但都有螺纹。组装时，一端拧入连接部分，另一端装有螺母。拆卸时，只需拆卸螺母，螺栓不会从连接件上旋出。4、设置螺钉连接，常用于固定两部分的相对位置，并可用于传递小的力和力矩。2、螺纹紧固件、1、螺栓2、螺柱3、螺钉、定位螺钉4、螺母5、垫圈功能：增加连接件的支撑面积，以降低接触压力，并避免拧紧螺母时划伤连接件表面。用于平垫圈弹簧垫圈圆形螺母的止动垫圈圆形螺母，六角头螺栓，双头螺栓，六角螺母，六角开槽螺母，六角凹头螺钉，开槽圆柱头螺钉，开槽沉头螺钉，定位螺钉，1，拧紧力矩，2，螺纹连接的防松，10-5螺纹连接的预紧和防松，3，例2，1，拧紧力矩，T=T1 T2=，一般来说，螺纹连接需要拧紧，对于重要的螺纹，必须控制预紧力的大小，以确保工作的可靠性。拧紧力矩T主要包括：螺纹副相对转动的阻力力矩T1；螺母轴承表面的摩擦阻力矩T2。对于M10M68普通粗螺纹，如果f=tg=0.15且fc=0.15，则上述公式简化为：T=0.2Fad(N.mm)，其中d为螺纹的公称直径；FaFa是预紧力。Fa由螺纹连接的要求决定。一般情况下，螺栓材料屈服极限取50%70%。重要螺纹(大于M12M16)应采取有效措施控制预紧力。2、测量扭矩扳手，螺纹连接松动，螺纹松动是为了防止螺纹副的相对转动。常用方法见表10-3。在实际工作中，高温下的振动、变化和材料蠕变等外部载荷会降低摩擦力。螺纹副中的正压力将在某一时刻消失，摩擦力将为零，从而松开螺纹连接。如果重复操作，螺纹连接将松开并失败。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。1.防松的目的是消除(或限制)线对之间的相对运动或增加相对运动的难度。2、防松原理、3、防松方法和措施、1)使用额外的摩擦力来防止松动，2)使用特殊的防松元件来防止松动，槽形螺母和开口销、圆形螺母的带翅片垫圈、止动垫圈，3)其他防止松动的方法：已知梯形螺纹fa=30kn，n=1，d=36 mm，p=6 mm，f=0.08，fc=0.1，RF=20 mm。找出：1。自锁，2。提升重物的驱动扭矩3。起重机的总效率。10-6螺栓连接的强度计算是为了确定小直径d1。1。插销杆断了；2.线的压碎和剪切；3.磨损拉链的主要失效模式如下：1 .工作时，松开螺栓连接，不需要拧紧螺母。如钩形螺栓、螺栓张力、工作载荷、=、松动b根据P135的表10-1，当d=27mm毫米时，D1=23.752毫米，D1=23.033毫米，2。拧紧螺栓连接，当螺栓在工作前拧紧时，会受到预紧力F0(等于Fa)和螺纹摩擦力矩T1的影响。根据材料力学第四强度理论，等效应力为：螺栓螺纹部分的强度条件为：拧紧，1。螺栓在横向工作载荷下的强度，以及杆孔之间的间隙。为了保证可靠的连接，即被连接零件之间没有相对滑动，应满足以下条件：结合面摩擦力大于工作载荷F，摩擦力：fFa，F，C，特性：m-结合面数量F-摩擦系数(0.1 0.15)C-可靠系数(1.1 1.3)F0-预紧力，m，螺栓预紧力为：分析：当f=0.15，C=1.2，m=1，F08F，这表明螺栓为了减小直径、简化结构和提高连接承载能力，可采用以下减载装置：c)减载销，a)减载键，b)减载套筒，d)铰孔螺栓连接。这些减载装置中用于扩孔的键、套筒、销和螺栓可根据剪切和挤压进行强度计算。螺杆与孔紧密配合，无间隙，光杆直接承受挤压和剪切，将外载荷f传递给工作。补充：铰孔螺栓的连接强度，螺栓的抗剪强度条件为：m螺栓抗剪面号螺栓许用剪应力，MPa，特性：螺栓与孔壁接触面的挤压强度条件为：铰孔螺栓能承受较大的横向载荷，但工件孔壁的加工精度较高。成本相对较高。F横向载荷(n) d033554螺栓剪切面直径(mm)3354螺栓杆与孔壁连接部分之间接触压缩的最小轴向长度(mm)。2.螺栓在轴向工作载荷下的强度：工作特性：工作前拧紧，工作后增加工作载荷有限元，预紧力F0，螺栓上的总载荷在工作前和工作中变化。以下以气缸为例进行分析：在右图所示的气缸中，如果流体压力为p，螺栓数量为z，气缸周围每个螺栓承受的平均轴向工作载荷为：在承受轴向工作载荷的螺栓中，螺栓承受的实际总拉伸载荷Fa不等于预紧力F0和轴向工作载荷FE之和。1。如右图所示，当螺母未拧紧时，螺栓和螺母处于松弛状态。2.拧紧-拧紧状态，法兰-F0-压力-C0，螺栓-F0-拉力- B0，载荷与变形的关系，螺栓载荷与变形，连接件载荷与变形，螺栓杆应力与变形图，连接件应力与变形图，螺栓杆-法兰-3，在有限元加载-工作状态、L，法兰-，变形收缩，张力增加，变形增加，伸长继续，压力减小，施加载荷，合成应力变形图。从图中可以看出，当螺栓承受工作载荷F时，螺栓总载荷为：fr-残余预紧力，为了保证连接的紧密性(即连接面无间隙):残余预紧力fr必须大于零；当有限元无变化时，FR=(0.20.6)有限元；当有限元改变时，自由程=(0.61.0)有限元；对于有紧密性要求的重要连接，FR=(1.51.8)有限元；在一般计算中，根据连接的工作要求确定螺栓的极限承载能力，然后计算Fa=FE FR，最后引入强度计算公式：如果轴向工作载