机械设计基础第9章

1、第一节第一节 螺纹螺纹第二节第二节 螺纹联接及其预紧和防松螺纹联接及其预紧和防松第三节第三节 螺栓组联接和设计与受力分析螺栓组联接和设计与受力分析第四节第四节 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算第五节第五节 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施第六节第六节 轴一毂联接轴一毂联接第七节第七节 铆接、焊接、胶接铆接、焊接、胶接9第一节第一节 螺纹螺纹 一、螺纹的类型和应用一、螺纹的类型和应用 螺纹有外螺纹外螺纹和内螺纹内螺纹，共同组成螺纹副使用。 起联接作用的螺纹称为联接螺纹联接螺纹，起传动作用的螺纹称为传动螺纹传动螺纹。 按螺纹的旋向可分为左旋左旋和右旋右旋，常用的为右旋螺纹。

2、 螺纹的螺旋线数分单线单线、双线双线及多线多线，联接螺纹一般用单线。 螺纹又分为米制米制和英制英制两类。 常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹。9二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数 9大径大径d小径小径d1中径中径d2螺距螺距P导程导程L升角升角牙型角牙型角螺纹副在效率为螺纹副在效率为 自锁条件为自锁条件为 22arctanarctandnpdL松开时拧紧时tan)tan()tan(tanvvv9第二节第二节 螺纹联接及其预紧和防松螺纹联接及其预紧和防松 一、螺纹联接的主要类型一、螺纹联接的主要类型 螺纹联接的主要类型有：螺纹联接螺纹联接、双头螺柱联接双头螺柱联

3、接、螺螺钉联接钉联接、紧定螺钉联接紧定螺钉联接。 其中螺栓联接分为普通螺栓联接普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接两种结构。9二、标准螺纹联接件二、标准螺纹联接件 常用的标准螺纹联接件有螺栓、双头螺栓、螺钉、螺母、垫圈等。三、螺纹联接的预紧三、螺纹联接的预紧 绝大多数螺纹联接在装配时需要拧紧，使联接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。其目的是为了增大联接的紧密性和可靠性，同时还能提高螺栓的疲劳强度。 螺旋副间的磨擦力矩为对于M10M68的粗牙普通螺纹，无润滑时可取)tan(221vdFMdFM2 . 0999四、螺纹联接的防松四、螺纹联接的防松 在静载荷作用下

4、，联接螺纹升角较小，能满足自锁条件。在设计螺纹联接时，又必须考虑防松问题。 按工作原理有三种防松方式： 利用利用磨擦力防松；磨擦力防松； 利用利用机械元件直接锁住防松；机械元件直接锁住防松； 破坏破坏螺纹副的运动关系防松。螺纹副的运动关系防松。9第三节第三节 螺栓组联接的设计与受力分析螺栓组联接的设计与受力分析 一、螺栓的结构设计一、螺栓的结构设计从加工看，联接接 合面的几何形状尽 量简单。受力矩作用的螺栓 组，布置螺栓应尽 量无离对称轴，同 一圆周上螺栓数目 应采用偶数。9应使螺栓受力合理，对于普通螺栓在同时承受轴向载荷和 较大横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受 横向载荷。9螺栓

5、的排列应有合理的间距、边距99二、螺栓组联接受力分析二、螺栓组联接受力分析9受横向载荷的螺栓组联接靠磨擦传力靠磨擦传力靠剪切传力靠剪切传力受转矩的螺栓组联接靠底板间磨擦传力靠底板间磨擦传力靠螺杆受剪切传力靠螺杆受剪切传力nmfRKFsfnmFFRs)(21nsfrrrfTKFniiSrTrF12maxmax99受轴向载荷的螺栓组联接 除上述三种螺栓组联接外，还有如受翻转力矩的螺栓组联接等其它一些型式的螺栓组联接。nFF9第四节第四节 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算 对单个螺栓来说主要有两对单个螺栓来说主要有两类：类：一类为外一类为外载荷沿螺栓轴线方向载荷沿螺栓轴线方向，称，称为为

6、轴向载荷轴向载荷；一类；一类为外载荷为外载荷垂直于垂直于螺栓螺栓轴线方向，轴线方向，称为横向称为横向载荷。载荷。一、受拉螺栓的强度计算一、受拉螺栓的强度计算 静载荷作用下受拉螺栓常见的失效形式多为螺纹的塑性变形或断裂塑性变形或断裂。松螺栓联接的强度计算 421dF9紧螺栓联接的强度计算只受预紧力作用的螺栓只受预紧力作用的螺栓 螺纹部分的强度为受预紧力和轴向静工作拉力的螺栓联接受预紧力和轴向静工作拉力的螺栓联接 由于螺栓和被联接件都是弹性件，在受有预紧力的基础上，因受到两者弹性变形的相互制约。 分析这一类问题除根据静力平衡条件外，还要利用变形协调条件，才能求出各力之间的关系式。 43 . 121

7、dF999FcccFF2110FcccFF211 012103 . 1443 . 1FddF或 螺栓工作时所受到的总拉力也可等于预紧力与一部分工作接力之和，即为保证获得指定的剩余预紧力，联接在拧紧时需要的预紧力可由下式计算出受拉螺栓螺纹部分的强度条件为9二、受剪螺栓联接的强度计算二、受剪螺栓联接的强度计算 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为螺栓杆的抗剪强度条件为 pSPdF0 mdFS2049三、螺纹联接的材料和许用应力三、螺纹联接的材料和许用应力螺纹紧固件的材料9螺纹联接的许用应力9第五节第五节 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施 一、避免附加弯曲应力一、避免附加弯曲应力 9二、改善螺纹

8、牙上载荷分布不均现象二、改善螺纹牙上载荷分布不均现象 三、减小应力集中三、减小应力集中四、改进工艺措施四、改进工艺措施9第六节第六节 轴轴毂联接毂联接 轴轴毂联接是毂联接是指轴与轮状零件的轮毂间的联接，其作用指轴与轮状零件的轮毂间的联接，其作用是实现轴向固定或轴向导向移动。是实现轴向固定或轴向导向移动。一、键联接一、键联接键联接的类型和应用平键联接平键联接9 导键和滑键都用于动联接，即轴与轮毂间有相对轴向移导键和滑键都用于动联接，即轴与轮毂间有相对轴向移动的联接。动的联接。9半圆键联接半圆键联接9楔键联接和切向键联接楔键联接和切向键联接99键联接的类型选择和平键的强度验算键联接的类型选择键联接

9、的类型选择平键的尺寸选择平键的尺寸选择平键联接的强度验算平键联接的强度验算 pPdhlT49如果验算结果强度不够时，可采用以下措施：适当增加键和轮毂的长度，但键的长度一般不应超过2.5d。可在同一轴毂联接处相隔180度布置两个平键。9二、花键联接二、花键联接花键联接由多个键齿构成，键齿沿轴和毂孔的周向均布。花键联接由多个键齿构成，键齿沿轴和毂孔的周向均布。花键联接的类型、特点和应用 花键联接按齿形分为矩形花键、渐开线花键、三角花矩形花键、渐开线花键、三角花键键。矩形花键分轻载、中载、重载和补充四个尺寸系列。 有外径定心、内径定心、齿侧定心三种定心方式。渐开线花键采用齿形定心和按与分度圆同心的圆

10、柱面定心 两种定心方式。三角花键只按齿侧定心。999花键联接的强度校核 花键的挤压强度条件为 pmPzhlDT299三、销联接、无键联接三、销联接、无键联接销联接销联接用来固定零件之间的相互位置，也可用于轴和 轮毂或其它零件的联接，并传递不大的载荷，有时还可用 来作安全装置中的过载剪断元件。999成形联接成形联接利用非圆剖面轴与轮毂上相应的孔构成的联接。9弹性环联接弹性环联接利用锥面互相贴合的内、外钢环作为中间体，挤压在轴与毂之间。9四、过盈配合联接四、过盈配合联接 利用零件间的装配过盈形成的紧联接。利用零件间的装配过盈形成的紧联接。9优点优点：结构简单，对中性好，对轴削弱少，在冲击振动载荷下

11、 工作可靠。9 圆柱面过盈联接的装配方法有压入法和温差法。 圆锥面过盈联接是利用被包容件的轴向位移压紧包容件的装配方法。9液压装拆法使过盈联接能多次装拆。9第七节第七节 铆铆接、焊接、胶接接、焊接、胶接 一、铆接一、铆接1)铆接是一种早就使用的简单的机械联接。2)铆接的类型是多种多样的，而且都已标准化。3)根据工作要求的不同，可分为：强固铆缝、强密铆缝、紧 密铆缝。4)铆接且有工艺设备简单、抗震、耐冲击和牢固可靠等特 点，但结构一般较笨重。999二、焊接二、焊接 机械制造业中常用的方法有属于熔融焊的气焊和电焊。 电焊又分为电弧焊和接触焊两大类。9三、胶接三、胶接 利用胶粘剂在一定条件下把预制的元件联接在一起，