机械设计基础第10章

第10章连接，内容，教学重点，螺纹连接的基本类型，螺纹连接的强度计算，螺栓连接，1螺纹参数，2力分析，螺纹对的效率和自锁，3机械制造的普通螺纹，4螺纹连接的基本类型，5螺纹连接的预紧和防松，6螺栓连接的强度计算，11键连接和花键连接，1螺纹参数，和，如果平面图形用于沿螺旋线移动，并且平面总是通过圆柱轴，则形成螺纹。平面图形的形状可以是：三角形、矩形、梯形、锯齿形等。首先，螺纹的形成通过在圆柱体上缠绕具有倾斜角度的直线而形成螺旋线。根据潘存云教授开发的齿型：矩形、三角形、梯形、锯齿、第二、螺纹型，潘存云教授开发的三角形螺纹连接矩形、梯形、锯齿螺纹驱动螺纹，根据螺旋缠绕方向：螺旋线升至右侧右侧，基于轴线(外侧)，根据螺旋线数量：为制造方便，一般不超过4条， 根据位置：由外螺纹形成的螺纹在汽缸孔的外表面上由内螺纹形成的螺纹在汽缸孔的内表面上，由潘存云教授和潘存云教授开发，两者被拧在一起，并且螺纹副根据应用：连接螺纹用于连接传动螺纹用于传动(螺旋传动)，连接螺纹，传动螺纹，根据螺纹的齿类型，螺纹的分类，并且根据螺纹的旋转方向。 根据螺旋线的数量，根据旋转体的内表面和外表面，根据螺旋、矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、右旋螺纹、左旋螺纹、单螺纹多螺纹螺纹螺纹、外螺纹、连接螺纹传动螺纹的功能，1)假想圆柱形表面的直径，其中外径(大直径)d(D)与外螺纹的牙顶(底部)重合，也称为公称直径。三、螺纹的主要参数(外螺纹用小写字母，内螺纹用大写字母)，2)内径(小直径)d1(D1)和外螺纹齿底(内螺纹齿顶)与假想的圆柱面直径相吻合，4)节距P与中径圆柱面母线上的两个相邻齿对应两点间的轴向距离。5)导程(S)对应于两点的中等直径圆柱形表面的母线上相同螺旋上的两个相邻齿之间的轴向距离，6)螺纹数量n螺纹螺旋的数量通常便于制造n4螺距、导程和螺纹数量之间的关系：S=nP，7)中等直径圆柱形表面上的螺旋切线和垂直于螺旋轴线的平面之间的角度， 3)在齿厚等于轴向截面中齿间宽度的位置处，假想圆柱形表面的直径，中间直径为D 23354，d20.5(d d1)，8)齿廓角螺纹侧面角的轴向平面中内螺纹轮廓两侧之间的角度螺纹侧面和螺纹轴线垂直面之间的角度，=60=30， =30=15，=3，=30，=0=0，在扭矩和轴向载荷的作用下，螺旋副的相对运动可以使螺旋沿中间直径扩大，从而获得一个斜面，2力分析，螺旋副的效率和自锁，中间直径的水平力推动滑块(重物)沿螺纹移动，分析：1。 当以恒定速度上升时，、fa、f、Fn、fr、ff、fa、f、fr、fr和fn夹角摩擦角 : TG =f=ff/fn fr和fa夹角=， fa(轴向载荷、自重、阻力)、作用在螺杆对上的驱动扭矩：(10-2b)、f=fatg()(10-2a)、矩形螺纹：(=0)，水平力f确保滑块以恒定速度滑动，那时，滑块在重力作用下有加速的趋势，F0是阻力。这时，f 0 作用力f与假设的相反，自锁条件： ，(10-3b)，fa，f，fr，ff，fa，f，fr，-，表明无论fa有多大，滑块都不会自动下滑自锁。2.当以：的恒定速度下降时，轴向载荷fa成为驱动力，相应的扭矩作用在螺杆副上，为了防止螺母在轴向力的作用下自动松开，用于连接的紧固螺纹必须满足自锁条件。第二，非矩形螺纹(三角形、梯形和锯齿螺纹的牙侧角)和非矩形螺纹的摩擦阻力被认为是摩擦系数的增加：-等效摩擦系数，-等效摩擦角，以恒定速度上升：F=FATG()(10-5A)。匀速下降：f=fatg(-)(10-6a)、(10-6b)、(10-5b)，自锁条件：(10-7)，自锁()；(单头)。为了防止螺母在轴向力的作用下自动松开，用于连接的紧固螺纹必须满足自锁条件，螺母每转动一圈所需的输入功为：这时，螺母上升一个导程，其有效工作是：因此，螺旋副的效率为：3。效率：从上述公式可以看出，当等效摩擦角不变时，效率只是螺纹升程角的函数。当时，效率是最高的，但是过大的角度使得制造困难。从图中可以看出，在此之后，效率的提高并不明显，因此通常不超过25。将效率公式绘制成曲线，如图所示。取，3机械制造常用螺纹，4螺纹连接和螺纹紧固件的基本类型，1，螺纹连接的主要类型，(1)螺栓连接，a普通螺栓连接，b精密螺栓连接(绞孔螺栓)，由潘存云教授开发，由潘存云教授开发，1。螺纹连接的基本类型，(2)螺柱连接：(3)螺栓连接，由潘存云教授开发，主要用于较厚的连接或具有紧密结构和盲孔的连接。直接拧入连接件的螺纹孔中，省去了螺母，结构简单。但是，不要频繁地安装和拆卸它，否则它会磨损并失效。特殊连接：地脚螺栓连接，吊环螺栓连接，(4)固定螺钉连接拧入后，杆的末端用于支撑另一个零件的表面，或拧入零件的相应槽口，以固定零件的相对位置。可以传递很小的轴向力或扭矩。螺柱的两端有螺纹。A 型有一个减压槽。B 型没有减压槽。1)螺栓普通螺栓六角头、小六角头、标准六角头、大六角头、六角套筒铰孔螺栓。螺纹部分的直径很小。2.螺纹连接件。4)固定螺钉。3)螺钉：与螺栓不同，要求螺纹部分的直径更大。头部有凹头、十字槽等形式。其端部应抵靠在其中一个连接片或相应凹坑的表面上，并且其端部具有各种形状，例如平端、锥形部分和圆端。6)螺母，5)自攻螺钉通过螺钉、圆形螺母检查垫圈、六角螺母进行螺纹连接：标准、平的、厚的，7)垫圈、平垫圈、弹簧垫圈。根据国家标准，螺纹紧固件分为三个精度等级，代号为A、b和c。A级精度最高，用于连接要求精密配合和防振等重要零件。B级精度主要用于大载荷、频繁拆装或可变载荷的连接。C类精度主要用于一般螺纹连接。作用：增加连接件的承载面积，以减少接触处的挤压应力，并避免拧紧螺母时划伤连接件的表面。螺纹连接的预紧和防松。1.预紧。预紧的目的是，以提高连接的紧密性和可靠性，并防止加载后连接部件之间的间隙或相对滑动。如汽缸螺栓连接，有密封性要求，防止漏气。螺纹连接：松散连接在装配过程中未拧紧，但仅在外部负载下拧紧。紧密连接需要在组装过程中被拧紧，即在加载过程中被预加应力，预拧紧力F0。一、螺纹连接预紧、过紧、过紧力、螺钉过紧、螺钉静载荷过紧、过松、过紧力、工作不可靠。a)测量螺栓预紧前后伸长率具有较高的精度；2)预紧力控制方法：测量扭矩扳手测量预紧扭矩；如左图所示，当固定扭矩扳手达到固定拧紧扭矩t时，弹簧将在压力下自动滑动；如右图所示，测量扭矩扳手、固定扭矩扳手；b)通过控制拧紧力矩间接确保预紧力；拧紧力矩T0，由两部分组成：1)螺纹副的摩擦力矩t1；2)螺母和轴承表面之间的摩擦力矩T2。T0尺寸：拧紧,连接器轴向张力连接轴向压力， t0=T1 T2，螺纹阻力扭矩T1，螺母支撑面上的摩擦阻力扭矩T2，T2=fcfar，T1=FD 2/2=fatg()D2/2，轴向力设为fa，fc-摩擦系数；射频轴承表面摩擦半径；RF=(dwd 0)/4dw-螺母支撑面的外径，t0=t1 T2 0.2fadnmm，简化公式：对于粗螺纹M10M68，f=0.15，fc=0.15，注意：对于重要连接，不应尽可能使用直径过小(M12)的螺栓。例10-1已知M12螺栓由碳素结构钢Q235制成，螺纹间摩擦系数f=0.10，螺母与支承面间摩擦系数fc为0.15，螺母支承面外径dw为16.6 mm，螺栓孔直径d0为13 mm，为了使螺母拧紧后螺钉的拉应力达到材料屈服极限的50%，计算出要施加的拧紧力矩，并检查其能否自锁。解决方案：1。找到拧紧力矩t，见表，总螺钉张力(预紧力)Fa,拧紧力矩t，2。找到螺纹提升角度，参见表10-1中的M12螺纹，P=1.75mm毫米，d2=10.863mmm毫米，d1=10.106mm毫米，3。求出等效摩擦系数和等效摩擦角，从而具有自锁性。消除(或限制)螺杆对之间的相对运动，或增加相对运动的难度。2、防松原理，2、螺纹连接的防松，1、为什么要防松的问题？防松原理？如何装配防松零件？静载荷：(自锁)预紧摩擦力防止松动动载荷：预紧力、摩擦力减小和消失不可靠；3.防松方法和措施：1)摩擦防松、弹簧垫圈、埋头螺母、尼龙圈锁紧螺母、自锁螺母等。根据工作原理，常用的防松方法可分为三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。机械锁和摩擦锁被称为可拆卸锁，而永久锁被称为不可拆卸锁。弹簧垫圈、埋头螺母和自锁螺母机械连接到螺母和螺栓上，以消除它们之间相对旋转的可能性。开槽螺母、开口销、止动垫圈、系列钢丝、螺栓、开槽螺母、开口销、装配图、2)机械防松、止动垫圈防松、圆形螺母止动垫圈、涂有粘合剂、3)永久防松：端部铆接、冲压点、点焊、粘接、6螺栓连接强度计算、螺栓连接强度计算螺纹直径d1确定、螺栓连接松动：无预紧力、仅工作张力、螺栓连接紧固：预紧力和工作张力。螺栓连接、螺栓杆破碎、断螺纹齿、切螺纹齿磨损滑扣、主要失效形式：由于螺栓螺母的螺纹齿等零件是根据等强度原则和使用经验指定的，当使用标准件时，这些零件不需要进行强度计算，然后根据标准选择螺纹的公称直径和螺距。荷载形式轴向拉力(工作拉力Fa)失效形式螺栓拉伸失效设计标准保证螺栓拉伸强度条件： 设计计算方法：检查型：1)螺栓连接松动：d1:螺纹小直径mm；:容许拉应力兆帕，设计型号：吊钩，2)紧固螺栓连接由于锚杆与孔壁之间没有间隙，承受横向载荷时接触面受到挤压，锚杆在结合面承受剪切。因此，应检查锚杆与孔壁配合面的挤压强度和锚杆横截面的剪切强度。螺栓间距l与p相关，普通压力容器，每个螺栓的张力为：f=f /z，3。轴向载荷下的螺栓强度有限元(预紧后)，螺栓在预紧力F0下工作张力有限元下，螺栓的总张力为：法=F0法？3。轴向载荷下的螺栓强度有限元(预紧后)，螺栓上的总拉力：法=F0有限元？单连接验收力分析：松弛状态，预紧状态，载荷变形，拧紧螺栓连接以保证连接件的结合面不出现裂纹，残余预紧力应大于零。螺栓刚度、连接件刚度、载荷与变形的关系：当轴向工作载荷在该范围内变化时，螺栓上的总拉伸载荷应在该范围内变化。螺栓的相对刚度系数-kb/(kbkc)与螺栓和连接件的材料、尺寸和结构有关。强度条件：功能：主要实现零件在轴上的圆周固定和传递扭矩(静态连接)，也实现零件在轴上的轴向固定或轴向运动(动态连接)。1。键连接的类型和结构，主要类型：平键、半圆键、楔键、切向键、11键连接和花键连接，1。平键(共同的平键和指南平键)，1。普通平键的特点：用于静态连接，即轴和轮毂之间没有相对轴向运动。键的两个侧面为工作面，通过按压键的侧面和键槽传递扭矩；平键连接不能承受轴向力，因此轴上的零件不能轴向固定。普通平键根据不同的端部形状可分为三种类型：A型(圆头)、B型(平头)和C型(半圆头)。圆头-A型(常用，轴槽用手指铣刀加工)-键顶顶部有间隙且不与轮毂接触的方头-B型(轴槽用圆盘铣刀加工)-轴型应力集中的小半圆头-C型(轴槽用端铣刀加工)-用于轴端与轮毂的连接；导轨平键较长，用螺钉固定在轴上。提键螺孔易于组装和拆卸。它用于动态连接，即轴和轮毂之间存在相对轴向移动的连接。导向键不移动，并且轴上的部件轴向移动以形成动态连接。如果变速器打滑，这个轮子。平键连接结构的键：的两侧与键槽匹配(静态连接为过渡配合，动态连接为间隙配合)。轮毂键槽上端面与底面间隙的工作原理是两侧为工作面，扭矩通过两侧挤压传递。失效模式：是静态连接：工作表面被挤压，键被剪切，动态连接：工作表面被磨损。结构简单，组装和折叠方便，对中性好，承载能力大，当：的承载能力不足以广泛应用时，两个键按180排列。一对平键是用1.5键计算的。轴槽由与半圆键形状相同的铣刀加工而成。键可以围绕凹槽中的几何中心摆动，以适应轮毂凹槽的底面。钥匙的侧面是工作面，工作时，扭矩通过侧面的挤压传递。特点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂之间的连接，但轴槽轴的强度大大削弱，仅适用于轻载连接。2。半圆键，适合低速、轻载、低精度要求。古怪和中立性差。不适合高速高精度连接。可变载荷下容易松动。结构：工作原理：特征：1。键的顶部和毂键槽的底部具有1:100的斜度。2.在键侧和键槽之间有一个间隙，并且上下侧被紧紧地楔住以形成wo楔形键，1。一对楔形键，上下窄面是工作面。2.扭矩只能向一个方向传递。两对切向键(120 130分布)可以在两个方向传输：结构，承载力大重型机械，特点：工作原理：通过将工作面压在轴和轮毂上来传递扭矩。4.切线键。常见的平键连接应用实例有：Mpa(10-27)，压碎挤压强度。磨损压力，1。静态连接，2。动态连接，t-扭矩Nmm，-键的工