机械设计基础课件第10章联接

第十章联接构件→机构：可动联接—各类运动副零件→构件：固定联接固定联接：可拆联接：螺纹、键、销、成型联接不可拆联接：铆接、焊接、胶结过盈配合：温差法装入—可拆

压入法装入—不可拆§10-1

螺纹联接螺纹（标准化）：联接螺纹—固定零件—标准件传动螺纹—传递运动与动力—非标准件一、螺纹参数1、螺纹形成2.分类(1)螺纹截面：三角形、矩形、梯形、锯齿形等旋向：左旋、右旋（常用，不注）线数：单线n=1(常用）、双线n=2、三线n=3（2）旋向：左旋、右旋（常用，不注）左旋右旋？？右旋（3）线数：双线n=2三线n=3单线n=1(常用）(4)内、外螺纹3、螺纹参数外经d—公称直径内径d1—强度计算中径d2—几何计算牙型角α牙侧角b螺距p升距S升角ψS

=

nPtany

=

Spd2FRFfFNFFav12二、螺旋副受力分析1、关于摩擦的知识r(1)平面摩擦：Ff

=

fFN摩擦角：r

=

tg

-1

f(2)槽面接触：楔形增压N=

Fa

/

2sinθFf

= f

N+

f

N/Ff

= 2f

N

=

fFa

/

sinθ

=f

FaFa

=

2N

sinqFaNNθθθF

aNN当量摩擦系数：结论：V形槽有增大摩擦力的作用θθFaNFf

=

fFaffFa

=

f

¢FaF

=sin

q当量摩擦角：f

'

=

f

/

sinq楔形增压r¢=

tg

-1

f

¢r

>

rFaFNN槽面接触：平面接触：应用：V带传动(3)、斜平面摩擦（A）等速上升F－驱动力

Fa－生产阻力F

=

Fa

tan(y

+

r)（B）等速下降Fa－驱动力

F－生产阻力F

=

Fa

tan(y

-

r)F

=

Fa

tan(y

-

r)y

>r

F

>0

维持匀速须上推y

=r

F

=0

滑块自行维持匀速y

<r

F

<0

维持匀速须下拉自锁条件：y

<

r例：儿童滑梯y

>

r2、矩形螺纹1）力分析A)

等速上升（拧紧螺母）轴向载荷：F

a,

推力：F螺母：简化为块螺旋副FFa螺纹展开：斜平面摩擦tgr

=

fF

=

Fatg

(y

+

r)B)等速下降—放松螺母ψ

<

ρ

F<0自锁F

=

Fatg(y

-

r)自锁意义：没有外力作用时，螺母不会自动松脱。自锁条件：ψ ≤

ρ联接螺纹必须自锁手摇螺旋千斤顶3.三角形螺纹＝斜面摩擦＋槽面摩擦楔形增压原理，ρ′>

ρ自锁条件：ψ ≤

ρ′θθFa自锁增强4.梯形螺纹性能：介于三角形与矩形之间。实用：梯形，很少用矩形。自锁自锁自锁摩擦力摩擦力摩擦力结论1：三角形螺纹摩擦力大，当量摩擦角ρ′大，更容易自锁。结论2：矩形及梯形螺纹用于传动三角形螺纹用于联接三、螺旋副效率h

=

tany

tan(y

+

r/

)1、三角形螺纹普通螺纹—一般联接（粗牙、细牙）管螺纹—联接管子2、矩形螺纹—少用3、梯形螺纹—传动常用4、锯齿型－3o受力侧,单向传动,强度高,性能介于梯形与矩形间四、螺纹类型（国家标准）5、管螺纹－联接管子，牙型角550圆柱形－附加密封介质圆锥形－螺纹密封五、螺纹联接件（标准件）共性：自锁、单头、右旋1、螺栓：1）普通螺栓普通螺栓间隙2）铰制孔螺栓无间隙3）地脚螺栓固定机器底座2、双头螺柱双头螺柱用途：通孔件与盲孔件联接3、螺钉螺钉用途：通孔件与盲孔件之间的联接螺钉与螺柱用途区别：?紧定螺钉吊环螺钉4、螺母4、螺母正常、厚、扁、开槽型式等5、垫片六、螺纹联接的预紧与防松目的：→防止松动→提高可靠性、刚度、紧密性过大或过小的预紧力均是有害的。（一）预紧：工作前拧紧拧紧力矩T→Ｔ＝Ｔ1＋Ｔ2螺栓→轴向拉力被联接件→轴向压力T

的大小:拧紧时→锁紧力Ｆ0螺纹阻力矩T1

:Ｔ1＝F

d2/2＝F0

tan(y＋r')

d2

/2螺母支持面上的摩擦阻力矩T2T2＝

1/2

fc·

F0

·d

mT＝T1＋T2≈0.2F0d

N·mm预紧力的控制方法：一般普通螺纹联接，凭感觉和经验控制预紧力。重要的螺纹联接，测力矩扳手和定力矩扳手控制装配时控制预紧力在规定范围内s

预紧£

0.5-0.7s

s要求：定力矩扳手测力矩扳手现象：有时螺母自动脱落原因：自锁只在静载荷条件下有效。变载荷振动，会自动松脱。防松方法：阻止螺旋副相对转动（二）、防松1、摩擦力防松弹簧垫圈双螺母锁紧螺母汽车轮毂可用2、机械防松圆螺母用止动垫圈普通螺母用

单耳止动垫圈破坏螺纹副冲点防松法粘合法防松1、螺栓联接通常成组，螺栓组排列原则：1）接合面处零件形状应尽量简单(方形、圆形或矩形)2）螺栓数目应采用偶数便于加工时分度。3）受力矩的螺栓组，螺栓应远离对称轴，以减小螺栓受力。七、螺栓联接强度计算4）接合面中间挖空，以减少加工量和不平度，提高联接刚度。5）同一螺栓组所用的紧固件的形状、尺寸、材料等应一致，以便于加工和装配。6）为装配螺纹联接，应保证一定的扳手空间尺寸。2、螺栓联接的强度计算类型→确定螺纹小径d1，选择螺纹螺栓

普通螺栓联接→

松联接联

紧联接接型式铰制孔螺栓联接→横→轴向载荷横向载荷轴向载荷-不讲杆孔间隙1）、松螺栓联接—工作前不拧紧起重吊钩失效部位工作面积£

[s

]s

=1pd

2

/

4F4Fp[s

]1d

‡校核：设计：根据螺纹小径d1，按照标准选定螺纹公称直径（大径）d及螺距P等。2）、紧螺栓联接工作前预紧---轴向螺母拧紧，产生预紧力横向外载荷作用与松螺栓联接区别？失效部位工作原理：预紧产生摩擦力传递横向载荷£

[s

]s

=1pd

2

/

4Fa1.2F

=

fmFa考虑扭矩作用s

»1.3s校核公式：£

[s

]1pd

2

/

4s

=

1.3Fa11.3Fap[s

]/4d

‡设计公式：预紧力估算f=0.1:1.2F

=

fFaFa

=12F预紧力是横向载荷12倍减载键与减载环3）铰制孔螺栓按剪切强度按挤压强度:t

=420mpdFPPd

hF£

[t]

s£

[s

]=0

min八、螺栓材料及许用应力材料：Q235—Q275 ,35—45钢，40Cr等许用应力：与载荷性质及螺栓直径有关。凸缘联轴器已知：凸缘联轴器，4个普通螺栓联接，螺栓中Nmm,心圆直径D0=180 mm,扭矩T=4.8×105试确定螺栓直径。（设

f=0.2)解：横向载荷单个螺栓所受圆周力（相当于螺栓横向力）：单个螺栓需要预紧力：Fa=1.2F/f=1.2×1333/0.2

=8000

N4

42T

/

D0 2

·

4.8·105

/180=

=1333NF

=螺栓直径：许用应力与螺栓直径有关，设d=16

mm11.3Fap[s

]/4d

‡螺栓直径为：螺栓材料用Q235,查表得s

s

=

235MPa1p

·77.6d

‡

4

·1.3Fa

=

4

·1.3·8000

=13.6mmp[s

]查附表得：d=16mm,d1=13.835mm与原假设相符，M16注：第一个螺距为粗牙螺纹，通常不标注螺距。[s

]=

s

lim

=

235

=

77.6MPas

3九、螺旋传动用途：旋转运动→直线运动分类：传力螺旋—千斤顶、压力机传导螺旋—机床丝杠调整螺旋—仪表螺旋举例：千斤顶螺旋1、结构简介：手摇螺旋千斤顶螺杆—Q235/35/45,通常梯形螺纹螺母—铸铁、青铜，紧定螺钉固定手柄—Q235/Q255托杯—上面开有沟槽底座—灰铸铁。有斜度。2、设计计算项目螺杆强度螺杆压杆稳定性校核螺纹牙挤压强度螺纹牙剪切强度滚动螺旋（滚珠丝杠）§10--2键联接性质：可拆联接、标准件用途：联接轴与轴上零件一、松联接—工作前键不受力，键两侧面工作特点：对中性好，不能轴向受载1、平键—靠侧面工作传递载荷1）、普通平键—键比轮毂短1'2'12III2）、导向平键—键比轮毂长。变速传动2）、导向平键—键比轮毂长。2、半月键—自动适用轮毂斜度二、紧联接—上下面工作，定心性差。楔键三、键选择—标准件按轴径查表四、键强度校核

按轴径选取后进行挤压强度等校核

1、挤压强度-普通平键ppklFs

= £

[s

]dF

=

2T2、压强-导向键klFp

= £

[p]花键孔花键轴花键联接五、花键—大扭矩花键联接比平键联接的承载能力高，对轴的削弱程度小（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好。它适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。制造方便，应用最广。矩形花键(小径定心):渐开线花键(齿形定心):键齿强度