1、机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院1第二篇 联接联接概论1、 联接的功能实现零件或称构件的相对运动锁合(完全、部分)2、广义联接3、联接分类组成机器的最基本单元是零件,从零件到构件、部件直到组成机器,都离不开联接表功用联接零件、部件组成机器、联接的本质作用?4、按功能原理分:形状材料力5、学习内容:螺纹联结、螺旋传动、键联结动联结(部分)-运动副静联接-联 接俗 称 “联 接”锁合螺纹键、花键、销联接楔弹性环过盈联接铆接焊接胶接可拆联接不可拆联接不可拆联接机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院2第 5 章 螺纹联接及螺旋传动5.1 螺纹概述5.1.1 螺纹的类型
2、与应用螺纹的结构要素 常用方式牙形 矩形 梯形、锯齿形、三角形(联结)旋向 左旋 右旋(优先)头数 单头 多头(传动)母体形状 圆柱体 圆锥体(紧密性)例:标准联接件:圆柱体、单头、右旋、三角螺纹-形态分析综合法例:标准联接件:圆柱体、单头、右旋、三角螺纹丝杆:圆柱体、双头、右旋、梯形螺纹机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院35.1.2 螺纹的主要参数(1) 直径:大径d 公称小径d 1 强度计算中径d 2 几何计算(2) 线数 n、螺距 P、导程 S关系:S=ZP (3) 螺纹升角 tg =S/d 2(4) 牙型角 牙侧角(=/2 三角)Sd 2 PP机械设计讲稿 第五章螺纹
3、联接福建农林大学机电工程学院45.1.3 螺纹的自锁与效率(1)自锁条件 varc tg f / cos() (2)效率: tg /tg(+v)一般使用 20 20机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院55.2 螺纹联接的基本类型、标准联结件5.2.1 主要类型结构上划分(1) 螺栓联接(研究对象) 挂图(2) 螺钉联接挂图(3) 双头螺柱挂图(4) 紧定螺钉(可传递不大的力或扭矩)挂图5.2.2 标准联接件(表 5-2)机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院65.3 螺栓联接的预紧 P6667(1) 目的:提供正压力摩擦力确保紧密性工作前需拧紧预紧拧紧后螺栓受到预
4、紧力(2) 与预紧力 F0 对应的拧紧力矩 T 的计算(3) T 的控制方法常用 测力矩扳手 (实物)定力矩扳手机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院75.4 螺栓联接的防松(1) 松脱的原因振动 轴向 F 0 减小或消失周向温度变化 变形差 F 0 下降周向振动 螺母(杆)转(松)动(2) 防松方式 (挂图)摩擦防松机械防松 (形锁合)破坏可拆机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院85.5 螺纹联接的强度计算5.5.1 工作类型与承载分析松螺栓联接 紧螺栓联接预紧力 无 有外载方向 轴向、横向 轴向、横向图例 图 5-12、图 5-18 图 5-15、图 5-13
5、螺杆承载 受拉 剪 受拉 松联接:承载与外载对应 *紧联接 受拉受拉螺栓 松紧 横向外载受剪螺栓 轴向外载机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院95.5.2 计算准则(1) 受拉螺栓 失效形式 螺牙:挤、剪、变形螺杆:断裂螺栓标准件“等强度” 计算准则:危险截面处 ca 松螺栓联接(普通拉杆)42ccadFF工作拉力、d c危险截面直径d 1(2) 受剪螺栓挤压、剪切:式(5-21、22)机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院105.5.3 紧螺栓联接的强度计算一、 螺杆的应力状态拉应力( )扭剪应力( )预紧力、轴向外载 螺纹摩擦力矩二、 强度计算理论-“第 4
6、理论”223ca 3.1)5.0(22三、强度计算式设 F2螺栓承受的轴向总载荷 43.12ccadM10M680.5 机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院11四、轴向总载荷 F2 的计算(1) 横的外载螺栓仅受预紧力 F0F 2F 0(2) 轴向外载(F)状 态 被联接件 螺栓 压缩量 压力 伸长量 拉力未拧紧 0 0 0 0拧 紧 m F0 b F0加轴载 m - F0 F1 b + F1+FF2= F1+FF1-残余预紧力(取值 P73)机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院125.6 螺栓组联接的设计5.6.1 螺栓组联接的结构设计布置、数量、形状要求:1
7、)满足紧密性、联结固定的结构要求2)使螺栓具有最佳的尺寸3)加工装配工艺性好设计要点:1) 对称:结合面与布置形状、偶数、螺栓尺寸(P7677:1) 、4) ) (加工、受力、布置 *)2) 合理承载(P7677:2) 、5) ) (掌握螺栓组受力)3)合理的间距、边距(紧密性、扳手)1):2):机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院135.6.2 螺栓组联接的受力分析原因:组中各螺栓受力常常是不均匀目的:求出受力最大的螺栓及其作用力基本假设:被联接件为刚体、预紧力相同、联接件刚度相同、弹性变形一致分析方法:4 种典型载荷下的受力分析,叠加合成法. 一般载荷分析1. 受横向载荷
8、F (F过形心)两种承载方式 普通螺栓?摩擦力承载?螺栓?铰制孔用螺栓?螺栓受剪(1) 受拉螺栓预紧力 F0f F0ziKS FKs防滑系数fziFS0(2) 受剪螺栓剪力 F变形协调: FF /zFFF/2F/2机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院142. 受旋转力矩 T 被联接件的旋转中心螺栓组形心 承载“两种”(1) 受拉螺栓预紧力(预紧力相等、底座摩擦力矩等于 T)fF0r1+fF0r2+ fF0rz KST ziizSrfrrfTF1210 )((2) 受剪螺栓(底板静力平衡)F1r1+F2r2+F zrz = TTzii1变形协调(剪切变形量与旋转半径成比例)剪力与
9、半径成比例i/ ri=j /rjFsi/ri=Fsj/rj代入式ijsjsir),1(12 zjTrFziijsj ziijrTsj12ziirTF12maxmax形心变形小受力小变形大受力大机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院153. 受轴向载荷 F(F 过形心)F作用线在 “组 ”形心上F F/z4.受倾覆力矩 M(1) 几个概念 紧螺栓受拉 受力不同 底板为刚板,基座非刚体底板有绕螺栓组形心轴翻转的趋势* 底板静力平衡F1l1+Fili+Fzlz= M变形协调: ziirT12maxmax* 基底放松基底受压螺栓进一步受拉螺栓放松底板受螺栓下拉力基底压力增加机械设计讲稿
10、第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院165.一般载荷作用下的受力分析例:分析图示扳手中的普通螺栓组联接的螺栓受力(承载方式?)解:(1)将载荷平移至螺栓组的形心F、T(2) 分别计算典型载荷下各螺栓联接处应传递(承受) 的载荷*FFF1 、F F2 ,TFT1 、F T2(3) 计算各螺栓联接处实际应传递的载荷叠加合成(承载方式?)(4) 计算承载最大的螺栓联接处,螺栓的预紧力。* 摩擦力承载并不直接作用在螺栓上,分布摩擦力简化在螺栓中心上思考:5.7 螺纹联结件的材料及许用应力机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院175.7.1 材料1)按材料性能划分个级别(3.612.9)
11、 例 级 6.86. B/100=6 B= 600 Mpa .8 (10 S /B)=8S =8B /10=8600/10=480 MPa5.7.2 许用应力= S /SS表 5-10*不控制预紧力与直径有关5.8 螺旋传动机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院185.8.1 特点(1)运动特性输入:回转直线运动(输出)(2)应用特点传动比大、精度较高、易自锁、效率低5.8.2 类型(1) 应用类型1) 传力(螺旋千斤顶)2) 传导(车床进给机构)3) 调节(2) 传动类型 螺杆 螺母转动 移动 拖板移动 转动 举车器转动 移动 固定 手动剪床固定 转动移动 较少(3) 按摩擦方式分类滑动螺旋滚动螺旋 阻力小静压螺旋 结构复杂5.8.3 主要计算项目 机械设计讲稿 第五章螺纹联接福建农林大学机电工程学院191、 耐磨性2、 螺牙强度3、 螺杆强度4、 自锁5、 稳定性