安工大機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-7聯(lián)接

1、 7-1 總 論 7-2 螺紋聯(lián)接 7-3 鍵 聯(lián) 接 基本要求基本要求: : v了解螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)：類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、了解螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)：類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、 應(yīng)用場(chǎng)合及防松方法等應(yīng)用場(chǎng)合及防松方法等 v掌握螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算方法掌握螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算方法 v了解鍵聯(lián)接的主要類型及應(yīng)用特點(diǎn)了解鍵聯(lián)接的主要類型及應(yīng)用特點(diǎn) v掌握平鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核計(jì)算方法掌握平鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核計(jì)算方法 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 靜聯(lián)接靜聯(lián)接 動(dòng)聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 可拆聯(lián)接：可拆聯(lián)接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等 不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接：鉚接、焊接、膠接等：鉚接、焊接

2、、膠接等 聯(lián)接聯(lián)接 一、螺紋的主要參數(shù) 二、螺旋副力學(xué)特性 三、螺紋常用類型 四、螺紋聯(lián)接件主要類型 五、螺紋聯(lián)接防松裝置 六、螺栓聯(lián)接的計(jì)算 七、螺栓材料和許用應(yīng)力 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 一、螺紋的主要參數(shù)一、螺紋的主要參數(shù) 1 螺紋形成螺紋形成 v螺旋線形成：螺旋線形成：傾斜線繞在圓柱體上傾斜線繞在圓柱體上 形成的曲線形成的曲線 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 v旋向旋向(螺旋線方向螺旋線方向)：常用右旋，特殊要求時(shí)用左旋常用右旋，特殊要求時(shí)用左旋 v問題：?jiǎn)栴}：旋向判斷旋向判斷 ？ v粗牙螺紋粗牙螺紋 一般聯(lián)接一般聯(lián)接 v細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋 d1大、強(qiáng)度大、自鎖性好，常用于變載大、強(qiáng)度大、自鎖性好，常用于變

3、載 d2 S P 聯(lián)接聯(lián)接傳動(dòng)傳動(dòng) v螺紋形成：螺紋形成：平面圖形沿螺旋線形成平面圖形沿螺旋線形成 三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋 v螺旋線的數(shù)目螺旋線的數(shù)目(線數(shù)線數(shù)):單線、多線單線、多線 螺紋旋向判斷螺紋旋向判斷 v旋向旋向(螺旋線方向螺旋線方向)：常用右旋，特殊常用右旋，特殊 要求時(shí)用左旋要求時(shí)用左旋 v旋向判斷旋向判斷: (1)軸線垂直放，右邊高軸線垂直放，右邊高右旋右旋 左左邊高邊高左旋左旋 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 v(2)右手右手旋，前進(jìn)旋，前進(jìn)右旋右旋 左左手手旋，前進(jìn)旋，前進(jìn)左旋左旋 d2 2 主要參數(shù)主要參數(shù) v大徑大徑d、D：最大直

4、徑最大直徑公稱直徑公稱直徑 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 v升角升角 ：螺紋與其軸線的垂直平面所成的夾角螺紋與其軸線的垂直平面所成的夾角 v牙型角牙型角a a ：螺紋兩側(cè)邊的夾角螺紋兩側(cè)邊的夾角 d1 D, d S P d2 v小徑小徑d1：外螺紋的危險(xiǎn)剖面直徑外螺紋的危險(xiǎn)剖面直徑 v中徑中徑d2、D2：假想直徑，牙型溝槽假想直徑，牙型溝槽 寬與牙的寬度相等寬與牙的寬度相等 v螺距螺距P：相鄰兩牙軸向距離相鄰兩牙軸向距離 強(qiáng)度直徑強(qiáng)度直徑 計(jì)算直徑計(jì)算直徑 v導(dǎo)程導(dǎo)程S：同一條螺紋線的相鄰兩同一條螺紋線的相鄰兩 牙間的軸向距離，牙間的軸向距離，S = nP 二、螺旋副力學(xué)特性二、螺旋副力學(xué)特性 v螺旋副作

5、為一種空間運(yùn)動(dòng)副，其接觸面為螺旋面螺旋副作為一種空間運(yùn)動(dòng)副，其接觸面為螺旋面 v螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對(duì)移動(dòng)螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對(duì)移動(dòng) v當(dāng)螺桿和螺母之間受到軸向力當(dāng)螺桿和螺母之間受到軸向力Q時(shí)，擰動(dòng)螺桿或螺母，時(shí)，擰動(dòng)螺桿或螺母， 螺旋面間將產(chǎn)生摩擦力螺旋面間將產(chǎn)生摩擦力 1 斜面摩擦斜面摩擦 2 槽面摩擦槽面摩擦 3 矩形螺紋矩形螺紋 4 三角形螺紋三角形螺紋 5 螺紋聯(lián)接的擰緊力矩螺紋聯(lián)接的擰緊力矩 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 1 斜面摩擦斜面摩擦 分析使滑塊等速運(yùn)動(dòng)所需要的水平力分析使滑塊等速運(yùn)動(dòng)所需要的水平力 等速上升：等速上升： v平衡條件：平衡條件： v驅(qū)動(dòng)力：驅(qū)

6、動(dòng)力： F Q R21 +r v12 Q F N21 F21 r R21 0 21 RQF )tan(r QF 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 :摩擦角摩擦角 r v效率效率： 螺母上升一圈所需輸入功：螺母上升一圈所需輸入功： 提升重物（提升重物（Q）上升一圈高度所作的有效功）上升一圈高度所作的有效功 221 )tan(dQdFAr tan 22 dQQSA 所以所以 )tan( tan 1 2 r A A 自鎖條件：自鎖條件： v當(dāng)當(dāng) r r時(shí)，時(shí)，F(xiàn) 0，不加支持力，不加支持力F，重物在，重物在Q作用下，不作用下，不 會(huì)自動(dòng)下滑。會(huì)自動(dòng)下滑。 v結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)當(dāng) r r 時(shí)，滑塊自鎖時(shí)，滑塊自鎖 v12

7、 F Q r r R21 R21 Q FF N21 F21 r 0 21 RQF )tan(r r QF 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 平衡條件：平衡條件： 維持力：維持力： 等速下滑等速下滑 2 槽面摩擦槽面摩擦 力分析：力分析： v摩擦力：摩擦力： v當(dāng)量摩擦角：當(dāng)量摩擦角： 2121 fNF 1 2 Q N21 2 N21 2 2 rv N21 2 N21 2 Q 思考思考: : 與平面摩擦比較與平面摩擦比較？ 結(jié)論：結(jié)論：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力槽面的摩擦力大于平面的摩擦力 sin 21 Q fF QfF v 21 vv f fr r tan sin vv farctan r r 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

8、聯(lián)接 1 1 1 1 P v12 1 R21 N21 F21 Q sin 21 Q N 3 矩形螺紋矩形螺紋 v螺旋副（螺母與螺桿）的相對(duì)運(yùn)動(dòng)螺旋副（螺母與螺桿）的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng) v假設(shè)：假設(shè)：1)載荷分布在中線上載荷分布在中線上; 2)單面產(chǎn)生摩擦力單面產(chǎn)生摩擦力 v螺旋升角螺旋升角 d2 d d1 2 d s =z p v12 r R21 n n F 22 tan d pz d s 擰緊力擰緊力 )tan(r r QF )tan( 22 22 r r Q dd FM 擰緊力矩?cái)Q緊力矩 防松力防松力 )tan(r r QF )tan( 22 22 r r Q dd F

9、M防松力矩防松力矩 自鎖條件自鎖條件0)tan( r r QF r r 效率效率)tan(/tan/r r dr WW 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 4 三角三角形螺紋形螺紋 v反力反力 v摩擦力摩擦力 v當(dāng)量摩擦角當(dāng)量摩擦角 N/2 N/2 N N 900- 900- Qff Q fNF vf cos 2 QN cos2 r r cos arctanarctan f fv v 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 v擰緊力擰緊力 v擰緊力矩?cái)Q緊力矩 )tan( 22 v Q dd FMr r )tan( v QFr r )tan( 22 22 v Q dd FMr r )tan( v QFr r v防松力防松力 v防松力矩

10、防松力矩 三角三角形螺紋形螺紋（續(xù)）（續(xù)） v效效 率率 v自鎖條件自鎖條件 N/2 N/2 N N 900- 900- 0)tan( v QFr r r rv )tan(/tan/ vdr WWr r 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 5 螺紋聯(lián)接的擰緊力矩螺紋聯(lián)接的擰緊力矩 v目的：目的：防止松動(dòng)防止松動(dòng)提高可靠性、強(qiáng)提高可靠性、強(qiáng) 度、緊密性度、緊密性 v螺母擰緊時(shí)螺母擰緊時(shí)預(yù)緊力預(yù)緊力Fs v擰緊阻力矩?cái)Q緊阻力矩 T 的大?。旱拇笮。?？ v螺旋副間的摩擦力矩螺旋副間的摩擦力矩 T1 ： v螺母與支承面間摩擦力矩螺母與支承面間摩擦力矩 T2 ： 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 螺栓螺栓 預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F F0 0

11、被聯(lián)接件被聯(lián)接件預(yù)緊壓力預(yù)緊壓力F F0 0 v施加在扳手上的力施加在扳手上的力FT 21 TTT )tan( 2 2 1vs d FT msz rFfT 2 T Fs Fs LFTTT T 21 T1 T2 控制控制擰緊力矩?cái)Q緊力矩的扳手的扳手 v定力矩扳手定力矩扳手 v測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 控制控制擰緊力擰緊力臂臂 v選擇扳手長(zhǎng)度選擇扳手長(zhǎng)度 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 三、螺紋常用類型三、螺紋常用類型 1. 三角形螺紋三角形螺紋 (M) v普通螺紋普通螺紋:60，f 大，易自鎖大，易自鎖 粗牙粗牙:牙高牙高, d1小小, 大大 細(xì)牙細(xì)牙:牙淺牙淺, d1大大, 小小, 更易自鎖更

12、易自鎖 v管螺紋管螺紋:55，緊密，緊密 , 無徑向間隙無徑向間隙 2. 梯形螺紋梯形螺紋 (Tr)：30、15 3. 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋(S)：33、工 工 3 4. 矩形螺紋矩形螺紋 ： 聯(lián)接螺紋：聯(lián)接螺紋：普通三角螺紋、錐螺紋、管螺紋普通三角螺紋、錐螺紋、管螺紋 (英制英制) （小，單線，自鎖好）小，單線，自鎖好） 傳動(dòng)螺紋：傳動(dòng)螺紋：矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋 （小、小、大，多線，效率高）大，多線，效率高） 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 四、螺紋聯(lián)接件主要類型四、螺紋聯(lián)接件主要類型 1 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件 v螺栓螺栓 普通螺栓普通螺栓 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓

13、 v雙頭螺栓雙頭螺栓 v螺釘螺釘 聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺釘 緊定螺釘、自攻螺釘緊定螺釘、自攻螺釘 v螺母螺母：六角螺母、圓螺母：六角螺母、圓螺母 v墊圈墊圈：平墊圈、斜墊圈：平墊圈、斜墊圈 螺紋聯(lián)接件通過組合形成螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接件通過組合形成螺紋聯(lián)接 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 2 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型 v螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接 v雙頭螺栓聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接 v螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 緊定螺釘緊定螺釘、自攻螺釘聯(lián)接、自攻螺釘聯(lián)接 v其它聯(lián)接其它聯(lián)接：地腳螺栓、吊環(huán)螺釘：地腳螺栓、吊環(huán)螺釘 v螺紋聯(lián)接類型主要根據(jù)受力、結(jié)構(gòu)形式、螺紋聯(lián)接類

14、型主要根據(jù)受力、結(jié)構(gòu)形式、 裝拆要求等進(jìn)行選擇裝拆要求等進(jìn)行選擇 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：孔與桿間有間隙、被聯(lián)接孔與桿間有間隙、被聯(lián)接 件上需切制螺紋、裝拆方便件上需切制螺紋、裝拆方便 v適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：經(jīng)常裝拆的一般場(chǎng)合經(jīng)常裝拆的一般場(chǎng)合 鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：孔與桿間無間隙、被聯(lián)接孔與桿間無間隙、被聯(lián)接 件上無需切制螺紋、裝拆方便件上無需切制螺紋、裝拆方便 v適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：承受橫向載荷的場(chǎng)合承受橫向載荷的場(chǎng)合 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 雙頭螺栓、螺釘聯(lián)接雙頭螺栓、螺釘聯(lián)接 雙頭螺栓聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：孔

15、與桿間有間隙、被聯(lián)接孔與桿間有間隙、被聯(lián)接 件上無需切制螺紋、裝拆方便件上無需切制螺紋、裝拆方便 v適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：用于被聯(lián)接件之一較用于被聯(lián)接件之一較 厚、經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合厚、經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：孔與桿間無間隙、被聯(lián)接孔與桿間無間隙、被聯(lián)接 件上無需切制螺紋、裝拆方便件上無需切制螺紋、裝拆方便 v適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合：被聯(lián)接件之一較厚，被聯(lián)接件之一較厚， 且不常裝拆的場(chǎng)合且不常裝拆的場(chǎng)合 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接 適用場(chǎng)合：適用場(chǎng)合： v多用于軸上零件的固定，多用于軸上零件的固定， 傳遞較小的力傳遞較小的力 v錐端螺釘聯(lián)接錐端螺釘聯(lián)接 v平端螺釘聯(lián)接平端螺釘聯(lián)接 v圓柱端螺釘聯(lián)接圓柱端螺釘聯(lián)接 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 其他聯(lián)接其他聯(lián)接 v地腳螺栓聯(lián)接、地腳螺栓聯(lián)接、吊環(huán)螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接、 T形槽螺栓聯(lián)接形槽螺栓聯(lián)接 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 五、螺紋聯(lián)接防松裝置五、螺紋聯(lián)接防松裝置 v問題：?jiǎn)栴}