第7章聯(lián)接(備用)

1、第第10章章 連連 接接101 螺紋參數(shù)螺紋參數(shù)102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖103 機械制造常用螺紋機械制造常用螺紋104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件105 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松106 螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算107 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力108 提高螺栓聯(lián)接強度的措施提高螺栓聯(lián)接強度的措施109 螺旋傳動螺旋傳動1010 滾動螺旋簡介滾動螺旋簡介1011 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接1012 銷聯(lián)接銷聯(lián)接第十章第十章 連連 接接在機械制造中，在機械制造中，連接是指被連接

2、件與連接件的組合連接是指被連接件與連接件的組合。 被連接件被連接件有軸與軸上零件（齒輪、飛輪）、輪圈與輪有軸與軸上零件（齒輪、飛輪）、輪圈與輪心、箱體與箱蓋、焊接零件中的鋼板與型鋼等。心、箱體與箱蓋、焊接零件中的鋼板與型鋼等。 連接件連接件又稱為緊固件，如螺栓、螺母、銷、鉚釘?shù)?。又稱為緊固件，如螺栓、螺母、銷、鉚釘?shù)?。有些連接沒有專門的緊固件，如過盈聯(lián)接、焊接和粘接等。有些連接沒有專門的緊固件，如過盈聯(lián)接、焊接和粘接等。連接分連接分可拆的可拆的和和不可拆的不可拆的。 可拆連接：可拆連接：允許多次裝拆而無須損壞任何零件的允許多次裝拆而無須損壞任何零件的連接（螺紋連接、鍵連接和銷連接）。連接（螺紋

3、連接、鍵連接和銷連接）。 不可拆連接：不可拆連接：當(dāng)拆開時必須至少要損壞連接中一當(dāng)拆開時必須至少要損壞連接中一個零件的連接（焊接、鉚接、粘接）。個零件的連接（焊接、鉚接、粘接）。一、螺紋的形成一、螺紋的形成1 101 螺紋參數(shù)螺紋參數(shù)d2螺旋線螺旋線一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。螺紋螺紋一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類

4、類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形

5、螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋 一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分

6、按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副設(shè)計：潘存云外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋

7、鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋螺旋傳動螺旋傳動聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐

8、螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋管螺紋管螺紋設(shè)計：潘存云(3)中徑中徑d2 也是一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。設(shè)計：潘存云d1d2d(1)大徑大徑d 與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2) 小徑小徑 d1 與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4) 螺距螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角 (7)牙型角牙型角 軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tan=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角

9、d2SS = nP同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2設(shè)計：潘存云vFd2Stan =F/FnFFaFFa螺紋的擰松螺紋的擰松螺母在螺母在F和和Fa的聯(lián)合作用下，順著的聯(lián)合作用下，順著Fa等速等速向下運動。向下運動。螺紋的擰緊螺紋的擰緊螺母在螺母在F和和Fa的聯(lián)合作用下，逆著的聯(lián)合作用下，逆著Fa等速等速向上運動。向上運動。一、矩形螺紋一、矩形螺紋= 01 102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖展開中徑展開中徑d2 圓柱面得一斜面圓柱面得一斜面.螺旋副在軸向載荷Fa作用下相對運動，可看作在中

10、徑的水平力F推動滑塊(重物)沿螺紋運動F 水平推力水平推力Fn 法向反力法向反力Fa 軸向載荷軸向載荷F=f Fn 摩擦力摩擦力f 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)d2FR 總反力總反力v =tan-1 f 摩擦角摩擦角=f Fn/Fn =f FnFR定角-由材料確定F設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云 + FnFRvFd2S滑塊在F、FR 、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài)d2FFaFFa 作力多邊形作力多邊形得：得： F=Fatan(+ + ) 驅(qū)動力矩：驅(qū)動力矩：FaFFR)+tan(2=2aFd22dFT 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 FRFa = + + FR =(1 + + f

11、) Fn+ +Fa 阻力，阻力，F(xiàn) 驅(qū)動力，驅(qū)動力，當(dāng)螺紋擰緊當(dāng)螺紋擰緊(滑塊上升滑塊上升)時：時：FR = Fn + +F FF 摩擦力摩擦力, 沿斜面朝下。沿斜面朝下。設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云- FRvFRFa當(dāng)當(dāng)螺紋擰松螺紋擰松(滑塊下滑滑塊下滑)時：時：FRFa = - - 滑塊在F、FR 、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài) 作力多邊形可得：作力多邊形可得： F=Fatan(- - ) 驅(qū)動力矩：驅(qū)動力矩：22dFT )-tan(2=2aFdd2FFaFFnF- - 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 F Fa 阻力，阻力，F(xiàn) 驅(qū)動力，驅(qū)動力，F(xiàn) 摩擦力摩擦力,

12、沿斜面朝下。沿斜面朝下。FFa)-tan(2=2aFdT若若 ，則則T T為正值，其方向與螺為正值，其方向與螺 母運動方向相反，是母運動方向相反，是阻力阻力；若若 ，則則T T為負(fù)值，方向相反，其為負(fù)值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運動方向相同，成為放松螺母所需外加運動方向相同，成為放松螺母所需外加的的驅(qū)動力矩。驅(qū)動力矩。提問：提問：當(dāng)當(dāng)時，若沒有力矩時，若沒有力矩T T，螺螺母在母在F Fa a的作用下會運動嗎？的作用下會運動嗎？不會！不會！-這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為自鎖。自鎖。T Td2FaFFd2FaFFT T螺母螺母螺桿螺桿軸軸線線軸

13、線軸線螺桿螺桿螺母螺母FnFa二、二、 非矩形螺紋非矩形螺紋 0矩形螺紋忽略升角的影響時有：矩形螺紋忽略升角的影響時有：Fn=Fa當(dāng)當(dāng) 0 時，摩擦力為：時，摩擦力為：nFfFaFfcosaFf tan=cos=ff摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù)為f 的非矩形螺紋所產(chǎn)生的非矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力與摩擦系數(shù)為的摩擦力與摩擦系數(shù)為f 的矩形的矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。稱稱 為當(dāng)量摩擦角為當(dāng)量摩擦角FaFnFa故稱故稱 f 為當(dāng)量摩擦系數(shù)。為當(dāng)量摩擦系數(shù)。引入?yún)?shù)引入?yún)?shù)f 和和 就可象矩形螺紋那樣對非矩形螺紋進就可象矩形螺紋那樣對非矩形螺紋進行力的分析。行力的分析。 滑塊上升：滑塊上

14、升：) +tan(2=:) +tan(=:2aaFdTFF驅(qū)動力矩水平推力 滑塊下降：滑塊下降：) tan(2) tan(2aaFdTFF非矩形非矩形螺旋的自鎖條件：螺旋的自鎖條件： 對于聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：TSFa22)+tan(=dSFFaa當(dāng)一定時，效率只是螺紋升角的函數(shù)，由此可以繪出效率曲線.當(dāng)當(dāng)一定時，在一定時，在=45=45- -/2 /2 處效率曲線有極大值。處效率曲線有極大值。對于傳動螺旋，一般?。簩τ趥鲃勇?/p>

15、旋，一般取：對于聯(lián)接螺紋，必須?。簩τ诼?lián)接螺紋，必須取：升角過大, 制造困難，且效率增高也不明顯。 = = 5.75.7 =(0.30.5)d;變載荷變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 0;螺紋伸出長度螺紋伸出長度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(36) mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。d1 104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件d設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云一、一、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接座端擰入深度座端

16、擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺孔材料為：ae ee e雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 聯(lián)接件厚，允許拆裝。1 104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同與螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d設(shè)計：潘存云一、一、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類

17、型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接1 104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件緊定螺釘緊定螺釘二、二、螺紋緊固件（螺紋緊固件（大都已標(biāo)準(zhǔn)化大都已標(biāo)準(zhǔn)化）螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件設(shè)計：潘存云dL0L1LL1 -座端長度座端長度L0 -螺母端長度螺母端長度螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件末端末端

18、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母設(shè)計：潘存云圓螺母圓螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母其它螺母：其它螺母：其它螺母：其它螺母：墊圈墊圈平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈作用：作用：增加支撐面積以減增加

19、支撐面積以減小壓強，避免擰緊螺母擦小壓強，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。傷表面、防松。facarFftgdFTTT)(2221)+tan(2=+=221dFTTTa一、一、 擰緊力矩擰緊力矩一般螺紋連接在裝配時都必須擰緊，這時螺紋連接受到預(yù)緊力的作用。對于重要的螺紋連接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因為預(yù)緊力的大小對螺紋聯(lián)接的可靠性，強度和密封均有很大影響。21TTTT T1 1 克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；T T2 2 克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)軸向力為設(shè)軸向力為F Fa a 或預(yù)緊力（不受軸向載荷） fc c 摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)。 無潤滑時

20、取：無潤滑時?。?fc c =0.15 =0.15rf f 支撐面摩擦半徑。支撐面摩擦半徑。 rf =( =(dw w+ +d0 0)/4)/4dd0dwT簡化公式：簡化公式： 適用于M10M60的粗牙螺紋， f=0.15, fc=0.15, T 0.2 F 0.2 Fa a d預(yù)緊應(yīng)力：預(yù)緊應(yīng)力：=(0.5=(0.50.7) s s1 105 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松F Fa aFa是由聯(lián)接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊 可靠，應(yīng)?。和ǔＢ菁y聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進行精確控制?？偭兀嚎偭兀涸O(shè)計：潘存云測力矩扳手測力矩扳手工程上常

21、采用工程上常采用測力矩扳手測力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手來控制預(yù)緊力來控制預(yù)緊力的大小。的大小。二、二、 螺紋連接的防松螺紋連接的防松連接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時，不會自動松脫。但在沖擊、振動和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時消失，連接仍有可能松動。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計時必須考慮防松。即防止相對轉(zhuǎn)動。防松的方法防松的方法1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母F F彈簧墊圈彈簧墊圈對頂螺母對頂螺母定力矩扳手定力矩扳手設(shè)計：潘存云開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼

22、絲串聯(lián)鋼絲2. 采用專門防松元件防松采用專門防松元件防松圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈潘存云教授研制止動墊圈止動墊圈潘存云教授研制潘存云教授研制3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點點沖點防松法沖點防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑1 106 螺栓聯(lián)接的強度計算螺栓聯(lián)接的強度計算螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接的主要失的主要失效形式：效形式：螺栓桿拉斷螺栓桿拉斷螺紋壓潰或剪斷螺紋壓潰或剪斷滑扣滑扣 因經(jīng)常拆裝螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強度原則及使用經(jīng)驗規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時，這些部分都不需要進行強度計算。所以，螺栓聯(lián)接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定

23、螺紋公稱直徑d及螺距P等。 一、松螺栓聯(lián)接一、松螺栓聯(lián)接 裝配時不須要擰緊強度條件：強度條件：4/21dFa式中式中:d1 螺紋小徑，螺紋小徑， mm二、緊螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接 裝配時須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還 需要補充擰緊。螺栓受軸向拉力螺栓受軸向拉力Fa和摩擦力矩和摩擦力矩T的雙重作用。的雙重作用。4/21dFa拉應(yīng)力：拉應(yīng)力：FaFa力除以面積4/3 . 121dFa切應(yīng)力：切應(yīng)力：16/3111dTWTT16/2) +tan(=312ddFa4/) +tan(2=2112dFdda對于對于M10M68的普通螺紋，取的普通螺紋，取d1、d2和和的平均值，的平均值，并?。翰⑷。?tan

24、 = f =0.15 得：得： 0.5 當(dāng)量應(yīng)力：當(dāng)量應(yīng)力：223c22)5 . 0( 3強度條件：強度條件：3 .1分母為抗剪截面系數(shù)第四強度理論第四強度理論設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云1. 受橫向工作載荷的螺栓強度受橫向工作載荷的螺栓強度螺栓與孔之間有間隙，工作時預(yù)緊力螺栓與孔之間有間隙，工作時預(yù)緊力Fa導(dǎo)致接合面所導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C 可靠性系數(shù)，常取可靠性系數(shù)，常取C=1.11.3mfCFFa預(yù)緊力預(yù)緊力Fa ： f 摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15m 結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù) 上圖m=1,下圖m=2若取若取

25、 f =0.15， C=1.2, m=1, 則：則：Fa 8F結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFa設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云FF/2F/2改進措施：改進措施： 1. 采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用2. 采用無間隙的鉸制孔螺栓。采用無間隙的鉸制孔螺栓。設(shè)計：潘存云強度條件：強度條件：ppFd2 / 4Fmd擠壓強度條件擠壓強度條件剪切強度條件剪切強度條件取取F和和F/2的作用的作用長度兩者的小值長度兩者的小值設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云2. 受軸向工作載荷的螺栓強度受軸向工作載荷的螺

26、栓強度設(shè)流體壓強為設(shè)流體壓強為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z，則，則缸體周圍每個螺栓的平均載荷為：缸體周圍每個螺栓的平均載荷為：p D2/4FE = =ZpFEFE設(shè)計：潘存云D設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云松弛松弛狀態(tài)狀態(tài)受載受載變形變形特別注意，軸向載荷：特別注意，軸向載荷：Fa F0+FE加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺栓受拉伸長螺栓受拉伸長b0被聯(lián)接件受壓縮短被聯(lián)接件受壓縮短C0加載加載 FE 后后:螺栓總伸長量增加為螺栓總伸長量增加為: 總拉力為：總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：被聯(lián)接件壓縮量減少為： 殘余預(yù)緊力減少為：殘余預(yù)緊力減少為： FR 很顯然很顯然: FRFF2 2F

27、F3 3FF4 4FF5 5螺螺栓栓桿桿F FF F螺螺栓栓桿桿螺母體螺母體假設(shè)螺母為剛體，則螺紋牙變形與普通螺木相同。但實際上螺母也是彈性體，受載也被拉長，變形螺紋牙產(chǎn)生回彈，從而減小兩者螺距變化，使受載均勻。10圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。潘存云教授研制采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)潘存云教授研制潘存云教授研制三、減小應(yīng)力集中三、減小應(yīng)力集中1.1.增大過渡圓角增大過渡圓角2.2.切制卸載槽切制卸載槽r r四、避免或減小附加應(yīng)四、避免或減小附加應(yīng)力力3.3.卸載過渡結(jié)構(gòu)卸載過渡結(jié)構(gòu)要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。潘存云教授研制支承面不平支承面不平

28、切削加工支承面切削加工支承面潘存云教授研制潘存云教授研制五、采用特殊制造工藝五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋冷鐓頭部、輾壓螺紋疲勞強度提高疲勞強度提高30% 比車削 表面處理：表面處理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲勞強度。提高疲勞強度。 聯(lián)接的失效形式：主要是指螺紋聯(lián)接件的失效。對于受拉螺聯(lián)接的失效形式：主要是指螺紋聯(lián)接件的失效。對于受拉螺栓，其栓，其失效形式失效形式主要是螺紋部分的主要是螺紋部分的塑性變形塑性變形和螺桿的和螺桿的疲勞斷裂疲勞斷裂。對于對于受剪螺栓受剪螺栓，其失效形式可能是，其失效形式可能是螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰。壁的貼合

29、面被壓潰。（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算 螺栓聯(lián)接強度計算的螺栓聯(lián)接強度計算的目的目的是根據(jù)強度條件是根據(jù)強度條件確定螺栓直徑確定螺栓直徑，而而螺栓和螺母的螺紋牙及其他各部分尺寸均按標(biāo)準(zhǔn)選定。螺栓和螺母的螺紋牙及其他各部分尺寸均按標(biāo)準(zhǔn)選定。 螺栓聯(lián)接的強度計算主要與聯(lián)接的裝配情況（預(yù)緊或不螺栓聯(lián)接的強度計算主要與聯(lián)接的裝配情況（預(yù)緊或不預(yù)緊）、外載荷的性質(zhì)和材料性能等有關(guān)。預(yù)緊）、外載荷的性質(zhì)和材料性能等有關(guān)。1、松螺栓聯(lián)接強度計算、松螺栓聯(lián)接強度計算 4/21dF（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算2 2、緊螺栓聯(lián)接強度計算、緊螺栓聯(lián)接強度計算（1 1）受橫向載荷的螺栓聯(lián)接）受

30、橫向載荷的螺栓聯(lián)接 fFFFfFss2 . 12 . 1圖圖7 73030，用普通螺栓組聯(lián)接。，用普通螺栓組聯(lián)接。 為了使被聯(lián)接件零件不出現(xiàn)為了使被聯(lián)接件零件不出現(xiàn)相對滑動以及聯(lián)接可靠，一般相對滑動以及聯(lián)接可靠，一般取摩擦力比外載荷取摩擦力比外載荷F F大大2020。圖。圖中只有一對接觸面，則中只有一對接觸面，則f f0.150.150.20.2（鑄鐵和鋼）（鑄鐵和鋼） 螺桿同時承受拉應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，螺桿同時承受拉應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，而螺桿又是塑性材料，根據(jù)第四強度而螺桿又是塑性材料，根據(jù)第四強度理論求出當(dāng)量應(yīng)力理論求出當(dāng)量應(yīng)力3 .1當(dāng)聯(lián)接承受較大的橫向載荷當(dāng)聯(lián)接承受較大的橫向載荷F F時，

31、由于要求時，由于要求F FS S1.21.2F Ff f（f f=0.2=0.2），即），即F FS S66F F ，因而需要大幅度地增加螺栓直徑。為，因而需要大幅度地增加螺栓直徑。為減小螺栓直徑的增加，可采用減載措施。減小螺栓直徑的增加，可采用減載措施。( (圖圖7 731a31a減載鍵，減載鍵，b b為減載環(huán)，螺栓只起聯(lián)接壓緊作用。也可用圖為減載環(huán)，螺栓只起聯(lián)接壓緊作用。也可用圖7 73232鉸制孔用鉸制孔用螺栓。螺栓。（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算緊螺栓聯(lián)接強度計算緊螺栓聯(lián)接強度計算（1 1）受橫向載荷的螺栓聯(lián)接）受橫向載荷的螺栓聯(lián)接 2143 . 1dFs螺栓的強度條件為螺栓

32、的強度條件為（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算緊螺栓聯(lián)接強度計算緊螺栓聯(lián)接強度計算（1 1）受橫向載荷的螺栓聯(lián)接）受橫向載荷的螺栓聯(lián)接 減載裝置受減載裝置受剪切和擠壓剪切和擠壓 AFAFp剪切強度擠壓強度42001dAdhA圖圖732結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)中例題一例題一 p94已知：已知：4 4個普通螺栓聯(lián)接個普通螺栓聯(lián)接 D D0 0=180mm=180mm T=T=4.84.810105 5NmmNmm確定螺栓直徑。確定螺栓直徑。解：圓周力：解：圓周力：02DTF預(yù)緊力：預(yù)緊力：FfFs2 . 14 2143 . 1dFsmmFds06.133 . 141 注意注意1 1： 查表查表7 71 1

33、，由表可知，由表可知， 與與材料和直徑有關(guān)。而直徑未設(shè)計出來，故要材料和直徑有關(guān)。而直徑未設(shè)計出來，故要先選先選材料（材料（Q235Q235）和和假定一個直徑（假定一個直徑（d=16mm)d=16mm)。則。則 0.33 0.33 s s， s s查表查表6 61 1為為235MPa235MPa。注意注意2 2：計算出的計算出的d d1 1要查螺紋標(biāo)準(zhǔn)（附表要查螺紋標(biāo)準(zhǔn)（附表1 1），）， M16M16的的d1為為13.835,取標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑取標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑（d d=16mm),=16mm),再再回頭檢查與前面假設(shè)回頭檢查與前面假設(shè)是否一致。是否一致。最后得結(jié)論最后得結(jié)論（可（可采用采用M16M

34、16螺栓）螺栓）（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算（2）受軸向載荷的螺栓聯(lián)接受軸向載荷的螺栓聯(lián)接 圖圖7 73737為螺栓聯(lián)接的為螺栓聯(lián)接的力變形圖力變形圖0sFFF 圖圖7 737a37a、b b為螺栓和被聯(lián)接件在未受工作載荷時的力變形圖。為螺栓和被聯(lián)接件在未受工作載荷時的力變形圖。 此時，螺栓的拉力和被聯(lián)接件的壓縮力都等于預(yù)緊力此時，螺栓的拉力和被聯(lián)接件的壓縮力都等于預(yù)緊力F FS S，變形量，變形量分別為分別為1 1、 b b。兩圖合并為圖。兩圖合并為圖7 737C37C承受工作載荷后，螺栓的總伸長量等于承受工作載荷后，螺栓的總伸長量等于1 1+ + 1 1 ，總載荷為，總載荷為F

35、 F0 0被聯(lián)接件的壓縮量減為被聯(lián)接件的壓縮量減為b b- - 1 1 ，壓力減為，壓力減為F Fs s，稱為，稱為殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力。0sFFF由圖可以看出：螺栓聯(lián)接的計算螺栓聯(lián)接的計算（2）受軸向載荷的螺栓聯(lián)接受軸向載荷的螺栓聯(lián)接0sFFF對于重要的和要求緊密性的聯(lián)接，取對于重要的和要求緊密性的聯(lián)接，取F Fs s(1.5(1.51.8)F1.8)F；對于不太重要的聯(lián)接，；對于不太重要的聯(lián)接，F(xiàn) Fs s0.25F0.25F； 考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響，按第四強度理論，得螺栓考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響，按第四強度理論，得螺栓小徑的設(shè)計式小徑的設(shè)計式 013 . 14Fd（7-19）受軸向載荷的螺栓聯(lián)接

36、受軸向載荷的螺栓聯(lián)接 P95P95緊螺栓聯(lián)接強度計算緊螺栓聯(lián)接強度計算 圖圖7 73434壓力容器，其凸壓力容器，其凸緣聯(lián)接是受軸向載荷的螺栓緣聯(lián)接是受軸向載荷的螺栓聯(lián)接。圖聯(lián)接。圖7 73535是凸緣部分是凸緣部分得結(jié)構(gòu)圖。得結(jié)構(gòu)圖。 設(shè)氣體壓強為設(shè)氣體壓強為p p（MPaMPa),),則：則：357,3242見圖通常取受壓面積總載荷bDbDDpDFpp mmttDz150800取螺栓間距螺栓數(shù)目 zFF單個螺栓的工作載荷例題二例題二 圖圖734 P98已知：螺栓數(shù)為已知：螺栓數(shù)為Z=8 D=300mm p=1MPa b=20mm 要求設(shè)計螺栓直徑要求設(shè)計螺栓直徑解：計算作用在每個螺栓上解：

37、計算作用在每個螺栓上的外載荷的外載荷F FzpbDF2)32(4=9.46kN例題二例題二 圖圖734 p98殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力Fs(Fs(有緊密性要求）有緊密性要求）取取F Fs s(1.5(1.51.8)F1.8)FFFs5 . 1總拉力總拉力F00sFFF螺栓的小徑螺栓的小徑d d1 1 013 . 14Fd 注意注意1 1： 查表查表7 71 1，由表可知，由表可知， 與材與材料和直徑有關(guān)。而直徑未設(shè)計出來，故要料和直徑有關(guān)。而直徑未設(shè)計出來，故要先選材料先選材料（3535號鋼正火）號鋼正火）和和假定一個直徑（假定一個直徑（d=20mm)d=20mm)。則。則 0.43 0.43 s

38、 s， s s查表查表6 61 1。注意注意2 2：計算出的計算出的d d1 1要查螺紋標(biāo)準(zhǔn)（附表要查螺紋標(biāo)準(zhǔn)（附表1 1），），取標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑取標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑（d d=20mm),=20mm),再再回頭檢查與前面假設(shè)回頭檢查與前面假設(shè)是否一致。是否一致。最后得結(jié)論最后得結(jié)論（可采用可采用8 8個個M20M20螺栓螺栓） mmFd19.173 . 1401(3)(3)受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算圖圖7 73838為鉤頭螺栓為鉤頭螺栓聯(lián)接聯(lián)接 工作時螺栓受到總工作時螺栓受到總拉力拉力F F0 0，由于偏心，由于偏心e e的的關(guān)系，螺栓受到附加

39、關(guān)系，螺栓受到附加彎矩的作用，其彎矩彎矩的作用，其彎矩等于等于F F0 0e e。故應(yīng)避免使。故應(yīng)避免使用鉤頭螺栓。用鉤頭螺栓。 當(dāng)支承表面不平、傾斜或當(dāng)支承表面不平、傾斜或螺母端面傾斜時，都有可能產(chǎn)螺母端面傾斜時，都有可能產(chǎn)生偏心載荷（圖生偏心載荷（圖7 739a)39a)。 被聯(lián)接件的被聯(lián)接件的支承面應(yīng)支承面應(yīng)平整（圖平整（圖7 739b39b、c c）(3)(3)受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算鑄出平臺，再加工平整鑄出平臺，再加工平整魚眼坑魚眼坑 被聯(lián)接件的被聯(lián)接件的支承面應(yīng)支承面應(yīng)平整（圖平整（圖7 739b39b、c c）螺栓組聯(lián)接

40、的計算螺栓組聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算（六）螺栓聯(lián)接的計算v預(yù)先規(guī)定螺栓的數(shù)目及分布；預(yù)先規(guī)定螺栓的數(shù)目及分布；v根據(jù)聯(lián)接工作情況及載荷進行分析；根據(jù)聯(lián)接工作情況及載荷進行分析；v找出其中受力最大的螺栓和它的工作載找出其中受力最大的螺栓和它的工作載荷，再按單個螺栓計算方法求出所需的尺荷，再按單個螺栓計算方法求出所需的尺寸；其它受力小的螺栓，考慮制造及裝配寸；其它受力小的螺栓，考慮制造及裝配的方便性，也采用相同的尺寸。的方便性，也采用相同的尺寸。（七）螺栓的材料及許用應(yīng)力（七）螺栓的材料及許用應(yīng)力1 1、螺紋聯(lián)接件材料、螺紋聯(lián)接件材料國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了螺紋聯(lián)接件的性能等級。螺栓、螺柱、螺國家標(biāo)準(zhǔn)

41、規(guī)定了螺紋聯(lián)接件的性能等級。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃獒數(shù)男阅艿燃壏譃?010級，螺母的性能等級分為級，螺母的性能等級分為 7 7級。在一般用級。在一般用途的設(shè)計中，通常選用途的設(shè)計中，通常選用4.84.8級左右的螺栓，在重要的或有特殊級左右的螺栓，在重要的或有特殊要求設(shè)計中的螺紋聯(lián)接件，要選用高的性能等級，如在壓力容要求設(shè)計中的螺紋聯(lián)接件，要選用高的性能等級，如在壓力容器中常采用器中常采用8.88.8級的螺栓。級的螺栓。常用的螺紋聯(lián)接件材料為常用的螺紋聯(lián)接件材料為Q215Q215、Q235Q235、3535、4545等碳素鋼。等碳素鋼。當(dāng)強度要求高時，還可采用合金鋼，如當(dāng)強度要求高時，還

42、可采用合金鋼，如15Cr15Cr、40Cr40Cr等。等。（七）螺栓的材料及許用應(yīng)力（七）螺栓的材料及許用應(yīng)力2、螺栓聯(lián)接件的許用應(yīng)力、螺栓聯(lián)接件的許用應(yīng)力 對于一般機器中的緊螺栓聯(lián)接，可根據(jù)螺栓的公稱直徑和對于一般機器中的緊螺栓聯(lián)接，可根據(jù)螺栓的公稱直徑和材料，從表材料，從表7 71 1查出許用應(yīng)力查出許用應(yīng)力 。螺栓的直徑越小，許用應(yīng)。螺栓的直徑越小，許用應(yīng)力越小。在重要的場合不宜采用直徑小于力越小。在重要的場合不宜采用直徑小于16mm16mm的螺栓。的螺栓。 對于對于承受橫承受橫向載荷向載荷的鉸制的鉸制孔螺栓孔螺栓或減載或減載裝置裝置靜載靜載荷荷（被聯(lián)接件為鋼）（被聯(lián)接件為鑄鐵）SpBp

43、s)8 . 0()5 . 04 . 0(4 . 0變變載載荷荷將對應(yīng)的許用應(yīng)力降低將對應(yīng)的許用應(yīng)力降低(30%40%)和和(20%30%)1 109 螺旋傳動螺旋傳動作用作用: : 將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動. .分類分類: :傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋傳遞動力傳遞動力, , 千斤頂千斤頂, , 壓力機壓力機壓力機壓力機傳遞運動傳遞運動, ,要求精度高要求精度高. .進給機構(gòu)進給機構(gòu). .調(diào)整相對位置調(diào)整相對位置. .千斤頂千斤頂設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋對螺旋傳動的要求對螺旋傳動的要求: : 強度足夠強度足夠, , 耐

44、磨耐磨, , 摩擦系數(shù)小摩擦系數(shù)小. .螺桿材料螺桿材料: : Q257、45、50鋼，或鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3（重載低速），耐磨鑄鐵（輕載低速）。（重載低速），耐磨鑄鐵（輕載低速）。失效形式失效形式: : 磨損磨損 通常先由耐磨性條件，計算螺桿直徑和螺母高度，再參照標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋各主要參數(shù)，而后對可能發(fā)生的其他失效一一校核。一、耐磨性計算一、耐磨性計算校核公式：校核公式：影響磨損的原因很多，目前還沒有完善的計算方法，通常是限制螺紋接觸處的壓強。p = p MPa MPa d2 hzFaFa為軸向

45、力；為軸向力； z z為參加接觸的螺紋圈數(shù)；為參加接觸的螺紋圈數(shù)； d2為螺紋中為螺紋中徑；徑；h h為螺紋的工作高度；為螺紋的工作高度； p p 為許用壓強。為許用壓強。速度速度v12 m/min 47 710 1013低速，如人力驅(qū)動等低速，如人力驅(qū)動等 1018 1525 -表表10-8 螺旋副的許用壓強螺旋副的許用壓強許用許用壓強壓強配配 對對 材材 料料 鋼對鑄鐵鋼對鑄鐵 鋼對青銅鋼對青銅 淬火鋼對青銅淬火鋼對青銅令令 =H/ d2 , H為螺母高度為螺母高度又又 z =H / P, h=0.5P 梯形螺紋的工作高度梯形螺紋的工作高度 h=0.75P 鋸齒形螺紋的工作高度。鋸齒形螺紋

46、的工作高度。p = p d2 hzFa代入上式得螺紋中徑的計算公式：代入上式得螺紋中徑的計算公式：鋸齒形螺紋：鋸齒形螺紋：梯形螺紋梯形螺紋: p Fad2 0.8 mm p Fad2 0.65 mm=1.22.5 整體式螺母整體式螺母2.53.5 剖分式螺母剖分式螺母一般取：一般?。簔10z10求得螺紋中徑后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d和螺距P為了設(shè)計方便 P為螺距為螺距二、螺桿強度校核二、螺桿強度校核螺桿在軸向力和扭矩的作用下，產(chǎn)生拉或壓應(yīng)力及扭螺桿在軸向力和扭矩的作用下，產(chǎn)生拉或壓應(yīng)力及扭切應(yīng)力。切應(yīng)力。強度校核條件：強度校核條件：( (第四強度理論）第四強度理論）223eMPadTdF

47、a16/34221221 為螺桿的許用應(yīng)力，為螺桿的許用應(yīng)力，d d1 1為螺紋小徑；為螺紋小徑；對碳素鋼對碳素鋼, , =5080 MPa三、螺桿的穩(wěn)定性校核三、螺桿的穩(wěn)定性校核細(xì)長螺桿受較大軸向壓力時，可能失穩(wěn)，其臨界載荷細(xì)長螺桿受較大軸向壓力時，可能失穩(wěn)，其臨界載荷F Fc c與材料、螺桿長細(xì)比與材料、螺桿長細(xì)比=l / i 有關(guān)。有關(guān)。系數(shù)含義隨后解釋（1 1）當(dāng)）當(dāng)100100時：臨界載荷為：時：臨界載荷為：Fc = N(l)22EIi 螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=d12/4l 為螺桿的最大工作長度；為螺桿的最大工作長度；則則 i

48、= I/A =d1 /4為長度系數(shù)，為長度系數(shù)，= =2 一端固定，一端自由；一端固定，一端自由；起重機起重機1 兩端鉸支；兩端鉸支；傳導(dǎo)螺桿傳導(dǎo)螺桿0.75 一端固定，一端鉸支；一端固定，一端鉸支；壓力機壓力機E為螺桿的彈性模量為螺桿的彈性模量, ,對于鋼對于鋼 E=2.06E=2.0610105 5 MPaMPaI 為危險截面慣性距為危險截面慣性距: :I=I=d14/64（2 2）當(dāng)）當(dāng)4040 100100時：時：Fc = (304- -1.12 )4d12對對B 370 Mpa的碳素鋼，取的碳素鋼，取:Fc = (461- -2.57 )4d12對對B 470 Mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如

49、的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如35、40號鋼），取號鋼），取:（3 3）當(dāng)）當(dāng)4040時，不必進行穩(wěn)定性校核。時，不必進行穩(wěn)定性校核。穩(wěn)定性校核的條件：穩(wěn)定性校核的條件：Fa SFcS為穩(wěn)定性校核的安全系數(shù)，?。簽榉€(wěn)定性校核的安全系數(shù)，?。篠=2.54當(dāng)不滿足條件時，應(yīng)增大螺紋小徑當(dāng)不滿足條件時，應(yīng)增大螺紋小徑d1。NN四、螺紋牙強度的校核四、螺紋牙強度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪斷的校核公式為：防止沿螺母螺紋牙根部剪斷的校核公式為： = MPa MPaDbzFab b為螺紋牙根部的寬度，為螺紋牙根部的寬度， b= b= 0.65P 梯形螺紋梯形螺紋;若對螺桿螺紋牙根部進行校核時，若對螺桿螺紋牙根部進行校核

50、時， 有：有： = MPa MPad1 bzFa40 MPa 鑄鐵螺母鑄鐵螺母;=0.74P 鋸齒形螺紋。鋸齒形螺紋。3040 MPa 青銅螺母。青銅螺母。d1為螺紋小徑。為螺紋小徑。設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云1 1010 滾動螺旋簡介滾動螺旋簡介內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)螺旋螺旋在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠，這樣就使螺旋面的滑動摩擦成為滾動摩擦。外循環(huán)外循環(huán)滑動摩擦滑動摩擦 滾動摩擦滾動摩擦組成：組成：螺桿、螺桿、螺母、滾珠螺母、滾珠設(shè)計：潘存云返回通道返回通道類型：類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)返回通道返回通道返回通道返回通道不離開螺旋表面，每圈有一個反向器

51、設(shè)計：潘存云反向器（返回通道）反向器（返回通道）優(yōu)點：優(yōu)點：1)1)摩擦損失小、摩擦損失小、效率在效率在90%以上；以上； 缺點：缺點：1)1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：飛機機翼和起落架的控制、水閘的升降、飛機機翼和起落架的控制、水閘的升降、 數(shù)控機床、機器人；汽車和拖拉機的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。數(shù)控機床、機器人；汽車和拖拉機的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。 2)磨損很小，傳動精度高；磨損很小，傳動精度高；3)不自鎖，可實現(xiàn)直線不自鎖，可實現(xiàn)直線 旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換；旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換；2)2)有些機構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機構(gòu)。有些機構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機構(gòu)。101011 11 鍵鍵 連連 接接周

52、向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件的軸向固定和軸向移動周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件的軸向固定和軸向移動 鍵聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接，多用來聯(lián)接軸和軸鍵聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接，多用來聯(lián)接軸和軸上的轉(zhuǎn)動零件（如帶輪、齒輪、飛輪、凸輪等）。上的轉(zhuǎn)動零件（如帶輪、齒輪、飛輪、凸輪等）。 鍵及其聯(lián)接已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。鍵及其聯(lián)接已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。（一）（一）鍵聯(lián)接的分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用鍵聯(lián)接的分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用 按照在工作前鍵聯(lián)接中是否存在預(yù)緊力，將鍵按照在工作前鍵聯(lián)接中是否存在預(yù)緊力，將鍵聯(lián)接分為聯(lián)接分為松聯(lián)接松聯(lián)接和和緊聯(lián)接。緊聯(lián)接。1 1、松聯(lián)接、松聯(lián)接松聯(lián)接是由平鍵或半圓鍵與軸、輪轂所組成。松聯(lián)接是由平鍵或半圓鍵與軸、輪轂所

53、組成。平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接（一）（一）鍵聯(lián)接的分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用鍵聯(lián)接的分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用1 1、松聯(lián)接、松聯(lián)接 平鍵的平鍵的兩側(cè)面是工作面兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下表面間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。工作時靠鍵與鍵為非工作面。工作時靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩，故槽側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩，故定心性較好，裝拆方便。定心性較好，裝拆方便。 根據(jù)用途，平鍵又可分為根據(jù)用途，平鍵又可分為 普通平鍵（圖普通平鍵（圖101033a33a） 導(dǎo)向平鍵（圖導(dǎo)向平鍵（圖101033b33b） 滑鍵滑鍵表表 普通平鍵和鍵槽尺寸（普通平鍵和鍵槽

54、尺寸（GB1095-79、GB1096-79） A型型B型型C型型bhR=b/2C 45或或r1LLLbhbtd- -tbt1d+t1標(biāo)記實例：標(biāo)記實例： 圓頭圓頭普通平鍵普通平鍵(A型型): 鍵鍵16100 GB1096-79 方頭方頭普通平鍵普通平鍵(B型型): 鍵鍵B16100 GB1096-79單圓頭單圓頭普通平鍵普通平鍵(C型型) : 鍵鍵C16100 GB1096-79dbL設(shè)計：潘存云d b h C或或r L t t1 半徑半徑r 續(xù)表續(xù)表鍵的尺寸鍵的尺寸鍵鍵 槽槽軸的直徑軸的直徑自自 68 2 2 620 1.2 1810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.

55、080.16 1012 4 4 845 2.5 1.81217 5 5 1056 3.0 2.31722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.252230 8 7 1890 4.0 3.33038 10 8 22110 5.0 3.33844 12 8 28140 5.0 3.34450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.45058 16 10 45180 6.5 4.35865 18 11 50200 7.0 4.46575 20 12 56220 7.5 4.97585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6

56、 普通平鍵與輪轂上鍵槽的配合較緊，屬靜聯(lián)接。普通平鍵與輪轂上鍵槽的配合較緊，屬靜聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽配合較松，屬動聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽配合較松，屬動聯(lián)接。 普通平鍵應(yīng)用極為廣泛。普通平鍵應(yīng)用極為廣泛。 軸上鍵槽可用指狀銑刀或盤狀銑刀加工（圖軸上鍵槽可用指狀銑刀或盤狀銑刀加工（圖7 74747），輪），輪轂上的鍵槽可用插削或拉削。轂上的鍵槽可用插削或拉削。平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接導(dǎo)向平鍵如變速器的滑移齒輪。導(dǎo)向平鍵如變速器的滑移齒輪。用螺釘固定，并有起鍵螺紋孔。用螺釘固定，并有起鍵螺紋孔。半圓鍵連接半圓鍵連接 鍵呈半圓形，其鍵呈半圓形，其兩側(cè)面為工作面兩側(cè)面為工作面，鍵能在軸上的

57、鍵槽中繞，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動，其圓心擺動， 以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。常用與以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。常用與錐形軸端與輪轂的聯(lián)接。（圖錐形軸端與輪轂的聯(lián)接。（圖10103434）2 2、緊聯(lián)接、緊聯(lián)接楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接楔鍵的楔鍵的上、下表面為工作面上、下表面為工作面，兩側(cè)面，兩側(cè)面為非工作面。鍵的上表面與鍵槽底面均有為非工作面。鍵的上表面與鍵槽底面均有1:100 1:100 的斜度。工作時，鍵的上下兩工作的斜度。工作時，鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠其摩擦力和擠壓傳遞扭矩，并能承受單向其摩擦力和擠壓傳遞扭矩，并能

58、承受單向的軸向力。的軸向力。定心較好，鍵槽對軸的強度削弱較大，適于輕載連接。定心較好，鍵槽對軸的強度削弱較大，適于輕載連接。切向鍵切向鍵 由兩個斜度為由兩個斜度為1:1001:100的楔鍵組成。一個切向鍵的楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用互成用互成120120130130角的兩個鍵。角的兩個鍵。 鍵的窄面為工作面，工作面上的壓力沿軸的鍵的窄面為工作面，工作面上的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。 由于楔鍵打入時，產(chǎn)生偏心，僅用于定心精度要求不高，由于楔鍵打入時，產(chǎn)生偏心，僅用于定心

59、精度要求不高，載荷平穩(wěn)，和低速的連接。載荷平穩(wěn)，和低速的連接。楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵。楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵。 鉤頭楔鍵的鉤頭是為便于拆鍵用的。鉤頭楔鍵的鉤頭是為便于拆鍵用的。設(shè)計：潘存云楔鍵楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：鍵的上表面有鍵的上表面有1:100的斜度，的斜度， 輪轂槽的底面也有輪轂槽的底面也有1:100的斜度。的斜度。缺點：缺點：定心精度不高。定心精度不高。應(yīng)用：應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷 平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時用安裝時用力打入力打入工作面工作面設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云dd類型：類型：普通楔鍵

60、、鉤頭楔鍵。普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來拆卸用的拆卸空間拆卸空間斜度斜度1：100120 130 在重型機械中常采用在重型機械中常采用切向鍵切向鍵一對楔鍵組成。一對楔鍵組成。裝配時將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產(chǎn)生的壓力沿切向方向分布，當(dāng)雙向傳遞扭矩時，需要兩對切向鍵分布成120130 。窄面窄面工作面工作面設(shè)計：潘存云（二）鍵的選擇及其強度校核（二）鍵的選擇及其強度校核1鍵的尺寸選擇鍵的尺寸選擇bh根據(jù)軸徑根據(jù)軸徑d由標(biāo)準(zhǔn)中查得，鍵的長度參考輪轂的長度由標(biāo)準(zhǔn)中查得，鍵的長度參考輪轂的長度確定，一般應(yīng)略短于輪轂長，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。確定，一般應(yīng)略短于輪轂長，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺