9《機(jī)械基礎(chǔ)》第9章常用連接

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)用場合及防松方法等應(yīng)用場合及防松方法等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)接與動(dòng)力與動(dòng)力源組合源組合零件零件構(gòu)件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)器機(jī)器靜聯(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)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)

2、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、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、多線機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接v旋向旋向

3、(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：問題：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，常用于變載 d2SP聯(lián)接聯(lián)接傳動(dòng)傳動(dòng) 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v 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

4、、D：最大直徑最大直徑公稱直徑公稱直徑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 強(qiáng)度直徑強(qiáng)度直徑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 計(jì)算直徑計(jì)算直徑v螺距螺距P：相鄰兩牙軸向距離相鄰兩牙軸向距離v導(dǎo)程導(dǎo)程S：同一條螺紋線的相鄰兩牙間同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，的軸向距離，S = nP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d1D, dSP二、螺旋副力學(xué)特性二、螺旋副力學(xué)特性v螺旋副作為一種空間運(yùn)動(dòng)副，其接

5、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，螺紋之間相對移動(dòng)螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對移動(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)動(dòng)力：等速下滑：等速下滑：v平衡條件：平衡條件：v

6、維持力：維持力：自鎖條件：自鎖條件：v當(dāng)當(dāng) r r時(shí)，時(shí)，F(xiàn) 0，原工作阻力，原工作阻力F反向作用，作為驅(qū)動(dòng)力反向作用，作為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，滑塊才能移動(dòng)時(shí)，滑塊才能移動(dòng)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 FQR21+r v12QFN21F21v12FQ r rR21R21QF FN21F21rR21021 RQF)tan(r r QFr021 RQF)tan(r r QF機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接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：2121fNF 12QN212N2122rvN212N212Q思考思考: : 與平面摩擦比較與平面摩擦比較？結(jié)論：結(jié)論

7、：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 sin21QfF QfFv 21vvffr r tansin vvfarctan r r機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接1 1 1 1Pv121R21N21F21Q3 矩形螺紋矩形螺紋v螺旋副（螺母與螺桿）的相對運(yùn)動(dòng)螺旋副（螺母與螺桿）的相對運(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d2dd1 2d s =z pv12rR21nnF 22tandpzds 擰緊力擰緊力)tan(r r QF)tan(2222r r QddFM擰緊力矩?cái)Q緊力矩防松力防松力)t

8、an(r r QF)tan(2222r r QddFM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 drWW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/2N/2NN 900- 900- QffQfNFvf cos2QN cos2 r rcosarctanarctanffvv 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(22vQddFMr r )tan(vQFr r )tan(2222vQddFMr r )tan(vQFr r v防松力防松力v防松力矩防松力矩三角三角形螺紋形螺紋（

9、續(xù)）（續(xù)）v效效 率率v自鎖條件自鎖條件N/2N/2NN 900- 900- 0)tan( vQFr r r rv)tan(/tan/vdrWWr r v思考：思考：1. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高，宜用于傳動(dòng)矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高，宜用于傳動(dòng)？2. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖，宜用于聯(lián)接矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖，宜用于聯(lián)接？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Fsv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

10、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被聯(lián)接件被聯(lián)接件預(yù)緊壓力預(yù)緊壓力F F0 0v施加在扳手上的力施加在扳手上的力FT21TTT)tan(221vsdFT mszrFfT 2TFsFsLFTTTT 21T1T2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測力矩扳手測力矩扳手機(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選擇扳手長度選擇扳手長度機(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,

11、 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、153. 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋(S)：33、工工34. 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

12、栓普通螺栓普通螺栓 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓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)

13、接類型主要根據(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適用場合：適用場合：經(jīng)常裝拆的一般場合經(jīng)常裝拆的一般場合鉸制孔螺栓聯(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適用場合：適用場合：承受橫向載荷的場合承受橫向載荷的場合機(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)：孔與桿間有間隙、被聯(lián)接孔

14、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適用場合：適用場合：用于被聯(lián)接件之一較用于被聯(lián)接件之一較厚、經(jīng)常裝拆的場合厚、經(jīng)常裝拆的場合螺釘聯(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適用場合：適用場合：被聯(lián)接件之一較厚，被聯(lián)接件之一較厚，且不常裝拆的場合且不常裝拆的場合機(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)接適用場合：適用場合：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)

15、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：問題：v為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？v靜載荷：靜載荷：r rv(自鎖自鎖) + 預(yù)緊后摩擦力預(yù)緊后摩擦力防止松動(dòng)防止松動(dòng)v動(dòng)載荷：動(dòng)載荷：摩擦力減小、消失摩擦力減小、消失不可靠不可靠v螺紋聯(lián)接防松的實(shí)質(zhì)在于限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋聯(lián)接防松的實(shí)質(zhì)在于限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動(dòng)v螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為:1 摩擦防松摩擦防松2

16、 機(jī)械防松機(jī)械防松3 其它：其它：破壞螺紋副關(guān)系（鉚沖、粘接、焊接）破壞螺紋副關(guān)系（鉚沖、粘接、焊接）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接1 摩擦防松摩擦防松v使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩v彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母對頂螺母(雙螺母雙螺母)防松防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接對頂螺母防松對頂螺母防松v使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩v對頂螺母防松對頂螺母防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接2 機(jī)械防松機(jī)

17、械防松v用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性v開口銷、開口銷、止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲防松防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓螺栓開槽螺母開槽螺母開口銷開口銷裝配圖裝配圖止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈防松防松v用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接正確錯(cuò)誤v用機(jī)械裝用機(jī)械裝置把螺母置把螺母和螺栓聯(lián)和螺栓聯(lián)成一體，成一體，消除了它消除了它們之間相們之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)的對轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性可能性3

18、其它：其它：破壞螺紋副關(guān)系破壞螺紋副關(guān)系v焊接焊接v鉚沖鉚沖機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接六、螺栓聯(lián)接的計(jì)算六、螺栓聯(lián)接的計(jì)算松螺栓聯(lián)接：松螺栓聯(lián)接：無預(yù)緊力，只有工作拉力無預(yù)緊力，只有工作拉力緊螺栓聯(lián)接：緊螺栓聯(lián)接：有預(yù)緊力，還有工作拉力有預(yù)緊力，還有工作拉力1 失效形式失效形式2 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟3 松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)4 緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)僅受預(yù)緊力僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接的緊螺栓聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓組聯(lián)接螺栓組聯(lián)接1 失效形式失效形式

19、v失效形式：失效形式：v 1. 螺栓桿拉斷（普通螺栓）螺栓桿拉斷（普通螺栓）v 2. 螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）v 3. 經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣v普通螺栓主要為普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂螺紋部分發(fā)生斷裂v受剪螺栓受剪螺栓(鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切主要為壓潰和剪切機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接2 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟一般設(shè)計(jì)步驟：一般設(shè)計(jì)步驟：v螺栓組受力和失效分析螺栓組受力和失效分析找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓 單個(gè)螺栓單個(gè)螺栓受力分析和失效分析受力分析和失效分析 單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算確定螺栓的尺確定螺栓的尺寸（直徑、長度

20、）寸（直徑、長度）v試算法：試算法：先選定一個(gè)螺栓直徑先選定一個(gè)螺栓直徑d 查查 計(jì)算計(jì)算d1。v若若d1與與d1（假定的小徑）相近，則合用；否則再選（假定的小徑）相近，則合用；否則再選機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接3 松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)v受載荷形式受載荷形式軸向拉伸軸向拉伸(工作拉力工作拉力F)v失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (靜、疲勞靜、疲勞)v設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度保證螺栓拉伸強(qiáng)度v強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： v設(shè)計(jì)計(jì)算方法：設(shè)計(jì)計(jì)算方法：v校核式校核式 :v設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 214dFAF41Fd F4 緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) 僅受預(yù)緊力的

21、緊螺栓聯(lián)接僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接v受載荷形式受載荷形式擰緊后擰緊后:軸向拉伸軸向拉伸(工作拉力工作拉力Fs)v 擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力、扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (拉、扭綜合作用拉、扭綜合作用)v設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度保證螺栓拉伸強(qiáng)度v強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條件： v設(shè)計(jì)計(jì)算方法：設(shè)計(jì)計(jì)算方法：v校核式校核式 :機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接TFsFs擰緊力矩?cái)Q緊力矩T T剪應(yīng)力剪應(yīng)力預(yù)緊拉力預(yù)緊拉力F FS S拉應(yīng)力拉應(yīng)力5 .0 3 . 1)5 . 0(332222 4/3 . 121 dFSx1.341 SFd v設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式:(2) 受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)

22、接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接v受載荷形式受載荷形式工作載荷作用之前工作載荷作用之前，螺栓已受預(yù)緊力，螺栓已受預(yù)緊力 FS作用作用v （擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸FS 、扭力、扭力T）v 擰緊后擰緊后: 預(yù)緊力預(yù)緊力 Fsv失效形式失效形式 相同否相同否？兩種情況的工作原理不同！機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接普通螺栓普通螺栓鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接v受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (拉、扭綜合作用拉、扭綜合作用)v設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度保證螺栓拉伸強(qiáng)度v強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件

23、： v設(shè)計(jì)計(jì)算方法設(shè)計(jì)計(jì)算方法：v問題：預(yù)緊力問題：預(yù)緊力Fs應(yīng)滿足的條件應(yīng)滿足的條件?與橫向載荷與橫向載荷F有何關(guān)系有何關(guān)系？v依據(jù)：被聯(lián)接件不滑移依據(jù)：被聯(lián)接件不滑移界面摩擦力界面摩擦力F Fv即：即：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接FSFSFFTFSFSv校核式校核式 :4/3 . 121 dFSx1.341 SFd v設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式:FfFS2 . 1 fFFS2 . 1 討論：討論：f=0.2時(shí)，時(shí)，F(xiàn)S=?F受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接v受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力扭力T(預(yù)緊力小，計(jì)算時(shí)可忽略預(yù)緊力小，計(jì)算時(shí)可忽略)v 工作時(shí)：工作

24、時(shí)：橫向載荷橫向載荷Fv失效形式失效形式側(cè)面壓潰及螺栓剪切側(cè)面壓潰及螺栓剪切v設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證擠壓、剪切強(qiáng)度保證擠壓、剪切強(qiáng)度v強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件： p p、 v設(shè)計(jì)計(jì)算方法：設(shè)計(jì)計(jì)算方法：v擠壓強(qiáng)度：擠壓強(qiáng)度：v剪切強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接min0ppLdF 420 dF討論：討論：v普通螺栓受橫向載荷普通螺栓受橫向載荷F時(shí)，為保證結(jié)合面時(shí)，為保證結(jié)合面不發(fā)生滑移，靠結(jié)合面的摩擦力抵抗不發(fā)生滑移，靠結(jié)合面的摩擦力抵抗Fv預(yù)緊力預(yù)緊力Fs的大小，根據(jù)接合面不發(fā)生滑移的大小，根據(jù)接合面不發(fā)生滑移的條件確定的條件確定vf=0.2時(shí)，時(shí)，F(xiàn)S=6Fv結(jié)論：結(jié)論：v橫向載荷過大的情況下，不適

25、宜用普通螺栓橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓v宜采用鉸制孔螺栓宜采用鉸制孔螺栓v必須采用普通螺栓時(shí)，應(yīng)配合必須采用普通螺栓時(shí)，應(yīng)配合減載銷、鍵或減載套筒減載銷、鍵或減載套筒使用使用v減載裝置強(qiáng)度計(jì)算同鉸制孔螺栓計(jì)算減載裝置強(qiáng)度計(jì)算同鉸制孔螺栓計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接FSFsFFTx1.341 SFd FFfS2.1 (3) 受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接v受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中: 軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力扭力Tv工作時(shí)，工作時(shí)，再承受工作載荷再承受工作載荷Fv此時(shí)，螺栓所受的總拉力此時(shí)，螺栓所受的總拉力:vF0 = FS+F ?機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接TFSFSF

26、FF0F0v須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解受力和變形關(guān)系受力和變形關(guān)系變形協(xié)調(diào)條件變形協(xié)調(diào)條件: l l1 1 l lb l l機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接F0F+FSF0=F+FSl l1l lb l l1 l lbTFSFSFFF0F0FsFsFsFs預(yù)緊預(yù)緊FS受載受載F螺栓螺栓被聯(lián)接件被聯(lián)接件拉力拉力FS，伸長，伸長l l1壓力壓力FS，壓縮，壓縮l lb拉力拉力F0, 伸長伸長l l1 1 l l1 1壓力壓力FS, 壓縮壓縮l lb - l lb未預(yù)緊未預(yù)緊 未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形FF受力變形線圖受力變形線圖應(yīng)變與力關(guān)

27、系應(yīng)變與力關(guān)系:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接FS：殘余預(yù)緊力：殘余預(yù)緊力v防止受載后接合防止受載后接合面產(chǎn)生縫隙面產(chǎn)生縫隙v根據(jù)緊密性要求根據(jù)緊密性要求選取，見選取，見p97預(yù)緊預(yù)緊FS受載受載F螺栓螺栓被聯(lián)接件被聯(lián)接件拉力拉力FS，伸長，伸長l l1壓力壓力FS，壓縮，壓縮l lb拉力拉力F0, 伸長伸長l l1 1 l l壓力壓力FS, 壓縮壓縮l lb - l l未預(yù)緊未預(yù)緊 未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形形變形變l l力力Fl l1l lbllFSFF0FS被聯(lián)接件被聯(lián)接件螺栓螺栓l lbCFAEF l l受軸向載荷螺栓強(qiáng)度計(jì)算受軸向載荷螺栓強(qiáng)度計(jì)算v螺栓受到的總拉力螺栓

28、受到的總拉力F0= F+ FSv則螺栓強(qiáng)度計(jì)算公式：則螺栓強(qiáng)度計(jì)算公式：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接v校核式校核式 :4/3 . 1210 dFx1.3401 Fd v設(shè)計(jì)式設(shè)計(jì)式:(4) 受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接v螺栓受到的總拉力除工作時(shí)總拉力外，螺栓受到的總拉力除工作時(shí)總拉力外，還附加偏心彎矩作用，螺栓總拉應(yīng)力還附加偏心彎矩作用，螺栓總拉應(yīng)力大很多大很多v避免受偏心載荷避免受偏心載荷v方法：方法：避免使用鉤頭螺栓；加工凸臺(tái)避免使用鉤頭螺栓；加工凸臺(tái)或凹臺(tái)使支撐面平整或凹臺(tái)使支撐面平整機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接七、螺栓材料和許用應(yīng)力七、螺栓材料和許用應(yīng)力v材料：材料：一般用途：一般用途：低碳鋼

29、或中碳鋼低碳鋼或中碳鋼 (3545及及Q235Q275)重要聯(lián)接：重要聯(lián)接：合金鋼（合金鋼（ 40Cr、30CrMnTi ）v國標(biāo)國標(biāo)(GB/T 3098.1_2000)規(guī)定螺栓按材料的力學(xué)性能分出十個(gè)等級：規(guī)定螺栓按材料的力學(xué)性能分出十個(gè)等級：v3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9v規(guī)則：規(guī)則：小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示 B/100, 小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示10 S/ Bv如：如：5.8級：表示級：表示 B=500MPa ， S=400MPav許用應(yīng)力：許用應(yīng)力：表表7-1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接v計(jì)算螺栓小徑時(shí)采用試算

30、法來選用計(jì)算螺栓小徑時(shí)采用試算法來選用s s 一、鍵聯(lián)接的分類及結(jié)構(gòu)二、鍵的強(qiáng)度校核三、花鍵聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的分類及結(jié)構(gòu)一、鍵聯(lián)接的分類及結(jié)構(gòu)v目的：目的：v鍵是用來實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩（靜聯(lián)鍵是用來實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩（靜聯(lián)接），或?qū)崿F(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)（動(dòng)聯(lián)接接），或?qū)崿F(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)（動(dòng)聯(lián)接 ）v它是標(biāo)準(zhǔn)件它是標(biāo)準(zhǔn)件v分類：分類：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接松聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接緊聯(lián)接楔鍵楔鍵（靜聯(lián)接，單向軸向固定）（靜聯(lián)接，單向軸向固定）平鍵平鍵半圓鍵半圓鍵 （靜聯(lián)接）（靜聯(lián)接）普通平鍵普通平鍵 （靜聯(lián)接）（靜聯(lián)接）導(dǎo)向

31、平鍵導(dǎo)向平鍵 （動(dòng)聯(lián)接）（動(dòng)聯(lián)接）花鍵花鍵1 松聯(lián)接松聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接）平鍵聯(lián)接v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):鍵兩側(cè)與鍵槽相配合鍵兩側(cè)與鍵槽相配合(靜聯(lián)接為過渡靜聯(lián)接為過渡配合配合, 動(dòng)聯(lián)接為間隙配合動(dòng)聯(lián)接為間隙配合), 上端面與輪轂上端面與輪轂鍵槽底面有間隙鍵槽底面有間隙v工作原理工作原理:兩側(cè)面是工作面，靠兩側(cè)面擠兩側(cè)面是工作面，靠兩側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩壓傳遞轉(zhuǎn)矩v失效形式失效形式:v靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷v動(dòng)聯(lián)接：工作面磨損動(dòng)聯(lián)接：工作面磨損v特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，裝折方便，對中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛結(jié)構(gòu)簡單，裝折方便，對中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛v成對使用成對使用: :

32、v承載能力不夠時(shí)采用承載能力不夠時(shí)采用, 按按 180布置兩個(gè)鍵。一對平鍵按布置兩個(gè)鍵。一對平鍵按1.5 個(gè)鍵計(jì)算個(gè)鍵計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接平鍵分類平鍵分類v普通平鍵普通平鍵v(圓頭圓頭)型：型：立銑刀，鍵定位好，軸應(yīng)力集中大立銑刀，鍵定位好，軸應(yīng)力集中大v(平頭平頭)型：型：盤銑刀，軸向鍵無定位，應(yīng)力集中小盤銑刀，軸向鍵無定位，應(yīng)力集中小v(單圓頭單圓頭)型：型：立銑刀加工，用于軸端立銑刀加工，用于軸端v導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵v鍵固定于軸上鍵固定于軸上, 滑移距離小滑移距離小機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接(2) 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): v工作原理工作原理: v兩側(cè)面是工作面，側(cè)面兩側(cè)面是工作面，側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩?cái)D壓傳遞轉(zhuǎn)矩v構(gòu)造與加工構(gòu)造與加工:v鍵