機(jī)械基礎(chǔ)第十章連接

1、 10-1 鍵 聯(lián) 接 10-2 螺紋聯(lián)接基本要求基本要求: :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)接、鍵聯(lián)接、

2、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、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(lái)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(lái)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

3、平鍵 （靜聯(lián)接）（靜聯(lián)接）導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵 （動(dòng)聯(lián)接）（動(dòng)聯(lián)接）花鍵花鍵Dd1 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(guò)渡靜聯(lián)接為過(guò)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?jī)蓚?cè)面擠兩側(cè)面是工作面，靠?jī)蓚?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(jiǎn)單，裝折方便，對(duì)中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝折方便，對(duì)中性好，承載能力大

4、，應(yīng)用廣泛v成對(duì)使用成對(duì)使用: :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。布置兩個(gè)鍵。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(wú)定位，應(yīng)力集中小盤銑刀，軸向鍵無(wú)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

5、壓傳遞轉(zhuǎn)矩v構(gòu)造與加工構(gòu)造與加工:v鍵鍵: 用圓鋼切制或沖壓用圓鋼切制或沖壓后磨削后磨削v鍵槽鍵槽: 盤狀銑刀加工盤狀銑刀加工v失效形式失效形式: 鍵剪斷鍵剪斷, 工作面壓潰工作面壓潰v特點(diǎn)特點(diǎn): 便于安裝便于安裝, 對(duì)中好對(duì)中好, 用于錐形軸端用于錐形軸端, 但對(duì)軸削弱大但對(duì)軸削弱大v成對(duì)使用成對(duì)使用: 承載能力不夠時(shí)用承載能力不夠時(shí)用, 沿同一沿同一母線布置母線布置機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接d2 緊聯(lián)接緊聯(lián)接v楔鍵楔鍵聯(lián)接聯(lián)接v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): 鍵側(cè)與鍵槽有間隙鍵側(cè)與鍵槽有間隙 , 上下面楔緊上下面楔緊v工作原理工作原理: 上下面為工作面，靠摩擦力傳上下面為工作面，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩遞轉(zhuǎn)矩v方頭楔鍵、方頭楔

6、鍵、鉤頭楔鍵、鉤頭楔鍵、圓頭楔鍵圓頭楔鍵v失效形式失效形式: 工作面壓潰工作面壓潰v特點(diǎn)特點(diǎn): 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單, 且可實(shí)現(xiàn)輪轂在軸上單向軸向固定且可實(shí)現(xiàn)輪轂在軸上單向軸向固定v楔緊產(chǎn)生偏心楔緊產(chǎn)生偏心, 對(duì)中性差對(duì)中性差, 不適于高速及對(duì)中要求高的場(chǎng)合不適于高速及對(duì)中要求高的場(chǎng)合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接: 1.一對(duì)楔鍵組成, 上下窄面為工作面 2.只能單向傳遞轉(zhuǎn)矩T: 兩對(duì)切向鍵兩對(duì)切向鍵 (120130分布分布)雙向傳遞雙向傳遞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): 承載力大承載力大重型機(jī)械重型機(jī)械特點(diǎn)特點(diǎn)動(dòng)畫3. 切向鍵二、鍵的強(qiáng)度校核二、鍵的強(qiáng)度校核v1 鍵的選擇鍵的選擇v鍵是標(biāo)準(zhǔn)零件：鍵是標(biāo)準(zhǔn)零件：p173 表

7、表10-2v材料多采用碳素鋼材料多采用碳素鋼v鍵的類型選擇鍵的類型選擇根據(jù)使用要求和工作條件根據(jù)使用要求和工作條件:v轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)、是否移動(dòng)、對(duì)中性轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)、是否移動(dòng)、對(duì)中性v鍵的尺寸選擇鍵的尺寸選擇（同時(shí)確定配合類型）（同時(shí)確定配合類型）:v工作要求工作要求 鍵的種類鍵的種類按軸徑按軸徑d選鍵的選鍵的b 、 h選鍵長(zhǎng)選鍵長(zhǎng)L(標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn); 短于輪轂寬度短于輪轂寬度) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接1 平鍵的選用平鍵的選用（1 1）鍵的尺寸選擇）鍵的尺寸選擇 斷面尺寸斷面尺寸 b bh h： 根據(jù)軸徑根據(jù)軸徑 d d 查標(biāo)準(zhǔn)確定。查標(biāo)準(zhǔn)確定。 鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng) L L：應(yīng)略短于輪轂

8、的寬度，并符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列。：應(yīng)略短于輪轂的寬度，并符合標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列。附：鍵的長(zhǎng)度系列：附：鍵的長(zhǎng)度系列： 10 12 14 16 18 20 22 25 10 12 14 16 18 20 22 25 32 36 40 45 50 63 70 80 32 36 40 45 50 63 70 80 90 100 110 125 140 160 .90 100 110 125 140 160 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 d b h C或或r L t t1 半徑半徑r 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 1 810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.

9、4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.8 1217 5 5 1056 3.0 2.3 1722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.25 2230 8 7 1890 4.0 3.3 3038 10 8 22110 5.0 3.3 3844 12 8 28140 5.0 3.3 4450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.4 5058 16 10 45180 6.5 4.3 5865 18 11 50200 7.0 4.4 6575 20 12 56220 7.5 4.92 鍵的強(qiáng)度校核鍵的強(qiáng)度校核v靜聯(lián)接靜聯(lián)接:v壓

10、潰壓潰擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度v鍵被剪斷鍵被剪斷剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接pspdklT2圓頭圓頭: ls=L-b平頭平頭: ls=L單圓頭單圓頭: ls=L-b/2 p 查表查表10-3一般不會(huì)發(fā)生鍵的剪斷，故一般不作剪斷強(qiáng)度校核一般不會(huì)發(fā)生鍵的剪斷，故一般不作剪斷強(qiáng)度校核 dblTs2Lls機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接強(qiáng)度不夠怎么辦？強(qiáng)度不夠怎么辦？ 1.1.適當(dāng)增加鍵的長(zhǎng)度適當(dāng)增加鍵的長(zhǎng)度 2.2.采用兩個(gè)鍵按對(duì)稱布置采用兩個(gè)鍵按對(duì)稱布置(180(180度度) ) 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。布置兩個(gè)鍵。一對(duì)平鍵按一對(duì)平鍵按1.5 個(gè)鍵校核計(jì)算個(gè)鍵校核計(jì)算三、花鍵

11、聯(lián)接三、花鍵聯(lián)接v特特點(diǎn)：點(diǎn)：v受力較均勻，應(yīng)力集受力較均勻，應(yīng)力集中小，承載能力大中小，承載能力大v對(duì)中性好，導(dǎo)向性好，對(duì)中性好，導(dǎo)向性好，精度高精度高v需專門設(shè)備和工具需專門設(shè)備和工具, 成本高成本高v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): v軸及輪轂孔周向均布軸及輪轂孔周向均布的多個(gè)鍵齒互相配合的多個(gè)鍵齒互相配合, 構(gòu)成花鍵聯(lián)接構(gòu)成花鍵聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接v工作原理工作原理: v鍵側(cè)是工作面，靠鍵側(cè)是工作面，靠鍵側(cè)面與鍵槽擠壓鍵側(cè)面與鍵槽擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩傳遞轉(zhuǎn)矩機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接2、花鍵類型 d 矩形花鍵 矩形花鍵聯(lián)接按新標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)徑定心，定心精度高，定心穩(wěn)定性好，配合面均要研磨，磨削消除熱處理后變形，應(yīng)用廣泛 漸開(kāi)線花鍵

12、30df定心方式為齒形定心，當(dāng)齒受載時(shí)，齒上的徑向力能自動(dòng)定心，有利于各齒均載，應(yīng)用廣泛，優(yōu)先采用 三角形花鍵齒數(shù)較多，齒較小，對(duì)軸強(qiáng)度削弱小。適于輕載、直徑較小時(shí)及軸與薄壁零件的聯(lián)接應(yīng)用較少 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接二、花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)：選花鍵類型按軸徑定花鍵尺寸驗(yàn)算聯(lián)接強(qiáng)度 失效形式：鍵齒的壓潰（靜聯(lián)接） 磨損（動(dòng)聯(lián)接） 齒根剪斷 hCCdmNdD設(shè)：工作載荷沿鍵的工作長(zhǎng)度l均勻分布。且各齒面上壓力的合力N作用在平均半徑dm處，如圖 擠壓強(qiáng)度條件： PmPdlhzT2000動(dòng)聯(lián)接（耐磨性條件）： 2000PdlhzTPm T傳遞扭矩（N.m） Z花鍵齒數(shù) l 鍵齒工作長(zhǎng)度（mm）dm花鍵的

13、平均直徑載荷分布不均系數(shù) h鍵齒側(cè)面工作高度（mm） 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接34 銷聯(lián)接 定位銷主要用于零件間位置定位，左圖，常用作組合加工和裝配時(shí)的主要輔助零件。聯(lián)接銷主要用于零件間的聯(lián)接或鎖定，中圖，可傳遞不大的載荷安全銷主要用于安全保護(hù)裝置中的過(guò)載剪斷元件 ，右圖銷套安全銷機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接圓柱銷不能多于裝拆（否則定位精度下降）圓錐銷1：50錐度，可自鎖，定位精度較高，允許多于裝拆，且便于拆卸特殊型式銷帶螺紋錐銷，開(kāi)尾錐銷（右圖）彈性銷，開(kāi)口銷，槽銷和開(kāi)口銷等多種形式 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接33 無(wú)鍵聯(lián)接 用軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時(shí)，統(tǒng)稱無(wú)鍵聯(lián)接 一、型面聯(lián)接 軸和轂孔有柱形和圓錐形等。 特點(diǎn)：沒(méi)有

14、應(yīng)力集中源，對(duì)中性好，承載能力強(qiáng)，裝拆方便，但加工不方便，需用專用設(shè)備，應(yīng)用較少。另外成形面還有方形、六邊形及切邊圓形等，但對(duì)中性較差。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接二、脹套聯(lián)接 如圖為彈性環(huán)聯(lián)接利用錐面貼合并擠緊在軸轂之間用摩擦力傳遞扭矩，有過(guò)載保護(hù)作用。彈性環(huán)的材料為高碳鋼或高碳合金鋼（65，70，55Cr2、60Cr2）并經(jīng)熱處理。錐角一般為12.517，另外要求內(nèi)、外環(huán)錐面配合良好。特點(diǎn)：可傳遞較大扭矩和軸向力，無(wú)應(yīng)力集中，對(duì)中性好，但加工要求較高，應(yīng)用受限制,不超過(guò)3-4個(gè)為宜。dLDl機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接v過(guò)盈連接是依靠包容件（孔）和被包容件（軸）配合后的過(guò)盈來(lái)實(shí)現(xiàn)緊固連接的。這種連接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

15、同心度好、承載能力強(qiáng)，能承受變載和沖擊力，還可避免零件因加工出鍵槽等而削弱強(qiáng)度，但配合加工精度要求較高，采用圓柱面接合時(shí)裝拆不便。過(guò)盈連接的配合面主要是圓柱面和圓錐面，其他形式較少。3-5 過(guò)盈聯(lián)接 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接 Ad圓 柱 面 過(guò) 盈 連 接 的 倒 角液 壓 拆 裝 的 圓 錐 面 過(guò) 盈 連 接p靠螺母壓緊的圓錐面過(guò)盈連接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接過(guò)盈連接的裝配要求v配合表面應(yīng)具有良好的表面粗糙度，零件經(jīng)加熱或冷卻后要將配合面擦凈。v壓合前，配合表面處理干凈并涂以潤(rùn)滑油，以免裝配中擦傷配合面。v壓入過(guò)程應(yīng)連續(xù)，不宜過(guò)快；壓入速度一般為24mm/s（不宜超過(guò)10mm/s），并應(yīng)準(zhǔn)確控制壓

16、入行程。v壓合時(shí)，應(yīng)始終保持軸和孔同軸線，不許偏斜；應(yīng)經(jīng)常用角尺檢查校正。v對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的薄壁件，更要細(xì)心檢查其過(guò)盈量和形狀偏差，裝配時(shí)盡可能垂直壓入，以防變形。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接過(guò)盈連接的裝配方法v壓入配合法壓入配合法 可用手錘加墊塊敲擊壓入，也可采用各類壓力機(jī)壓入。v熱脹配合法熱脹配合法 又稱紅套，是利用金屬材料熱脹冷縮的物理特性，在套與軸有一定過(guò)盈時(shí)，將套加熱，使孔脹大，然后將軸裝入脹大的孔中，待冷卻后，軸與套孔就獲得了傳遞軸向力、扭矩或軸向力與扭矩同時(shí)作用的結(jié)合體。v冷縮配合法冷縮配合法 此法是將被包容件進(jìn)行低溫冷卻使之冷縮，對(duì)小過(guò)盈量的小型連接件和薄壁襯套等多采用于冰冷縮（可冷至-78）；

17、過(guò)盈量較大的連接件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的主、副桿襯套等，多采用液氮冷縮（可冷至-196）。v液壓套合法液壓套合法是使高壓油注入錐套中，使油壓增大，錐套膨脹頂出或裝入。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

18、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(wèn)題：?jiǎn)栴}：旋向判斷旋向判斷 ？ 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

19、手手旋，前進(jìn)旋，前進(jìn)左旋左旋機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接1) 1) 普通螺紋普通螺紋( (三角形螺紋三角形螺紋) )特點(diǎn)：特點(diǎn)：螺紋的牙型角螺紋的牙型角 =2=2 =60=60 。 因牙型角因牙型角 大，所以當(dāng)量大，所以當(dāng)量 摩擦因數(shù)大，自鎖性能摩擦因數(shù)大，自鎖性能 好，主要用于連接。好，主要用于連接。二、二、 螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用1 1、根據(jù)螺紋在螺桿軸向剖面上的形狀不同、根據(jù)螺紋在螺桿軸向剖面上的形狀不同機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較細(xì)牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：粗牙：常用常用細(xì)牙細(xì)牙缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細(xì)牙：細(xì)

20、牙：螺距小，自鎖螺距小，自鎖性能更好。常用于承性能更好。常用于承受沖擊、振動(dòng)及變載受沖擊、振動(dòng)及變載荷、或空心、薄壁零荷、或空心、薄壁零件上及微調(diào)裝置中。件上及微調(diào)裝置中。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接2) 2) 矩形螺紋矩形螺紋特點(diǎn)特點(diǎn)：牙形為正方形，：牙形為正方形， =0=0 ，所以效率高，齒根強(qiáng)度低，用所以效率高，齒根強(qiáng)度低，用于傳動(dòng)。于傳動(dòng)。外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋Pd1d2d機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接3) 3) 梯形螺紋梯形螺紋特點(diǎn)特點(diǎn)： =2=2 =30=30 。比矩形。比矩形螺紋效率略低，在螺旋傳動(dòng)螺紋效率略低，在螺旋傳動(dòng)中有廣泛應(yīng)用。中有廣泛

21、應(yīng)用。30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋30Pd1d2d外螺紋內(nèi)螺紋機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接4) 4) 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋特點(diǎn)特點(diǎn)：工作邊：工作邊 =3=3 ，非工作邊，非工作邊 =30=30 。它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn), ,能承受較大的載荷能承受較大的載荷, ,但只能用于單向傳動(dòng)。但只能用于單向傳動(dòng)。P330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2dP330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2dP330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2dP330內(nèi)螺紋外螺紋d1d2d機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接5) 5) 圓柱管螺紋圓柱管螺紋 特點(diǎn)特點(diǎn)：

22、用于緊密性要求的管件連接的三角螺紋：用于緊密性要求的管件連接的三角螺紋, , =55=55 。2 主要參數(shù)主要參數(shù)v大徑大徑d、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 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同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，間的軸向距離，S = nP機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接d2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2

23、)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lhd2dd1P d d2 d1L=nP(n=2)Lh d2 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螺紋與其軸線的垂直平面所成的夾角面所成的夾角v牙型角牙型角 ：螺紋兩側(cè)邊的夾角螺紋兩側(cè)邊的夾角d1D, dSP22/dnParctgdarctgS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(kāi)過(guò)程中，螺紋之間相對(duì)移動(dòng)螺紋在旋緊或松開(kāi)過(guò)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

24、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 矩形螺紋矩形螺紋3 三角形螺紋三角形螺紋4 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 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d2dd1 2d s =z pv12rR21nnF 22tandpzds 擰緊力擰緊力擰緊力矩?cái)Q緊力矩防松力防松力防松力矩防松力矩機(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)

25、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擰緊力：擰緊力：v擰緊力矩：擰緊力矩：v傳動(dòng)效率：傳動(dòng)效率： FQR21+r v12QFN21F21rR21021 RQF)tan(r r QF機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接2tan()2dTQr22tan22tan()2Q dQSdTQr等速下滑：等速下滑：v平衡條件：平衡條件：v防松力：防松力：v效率：效率：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 v12FQ r rR21R21QF FN

26、21F21r021 RQF)tan(r r QF機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接222tan()2tan()2tantandQTQSQ drr2 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（續(xù)）（續(xù)）v效效 率率v自鎖條件自鎖條件N/2N/2N

27、N 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)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接矩形螺紋非矩形螺紋驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)距效率自鎖條件)(rQtgF2)(.2221dtgQdQTr)(rtgtgr)(vQtgFr2)(.2221dtgQdQTvr)(vtgtgrvr機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接（三）、 對(duì)螺紋性能的影響 對(duì)螺紋性能之影響 對(duì)螺紋性能之影響 效率單線螺紋（ 小）

28、多用于連接自鎖性單線螺紋（ 大）多用于傳動(dòng) 效率三角形螺紋（ 大）多用于連接自鎖性矩形、梯形、鋸齒形螺紋（ ?。┒嘤糜趥鲃?dòng)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(guò)組合形成螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接件通過(guò)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

29、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、自攻螺釘聯(lián)接緊定螺釘、自攻螺釘聯(lián)接v其它聯(lián)接：地腳螺栓、吊環(huán)螺釘其它聯(lián)接：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(wú)需切制螺紋、裝拆方便件上無(wú)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(wú)間隙、被聯(lián)接孔與桿間無(wú)間隙、被聯(lián)接件上無(wú)需切制螺紋、

30、裝拆方便件上無(wú)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)：孔與桿間有間隙、被聯(lián)接孔與桿間有間隙、被聯(lián)接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便件上無(wú)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(wú)間隙、被聯(lián)接孔與桿間無(wú)間隙、被聯(lián)接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便件上無(wú)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)

31、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3 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 的大小：的大?。?？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

32、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(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)接五、螺紋聯(lián)接防松裝置五、螺紋聯(lián)接防松裝置v問(wèn)題：?jiǎn)栴}：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 r

33、v(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溫度：溫度：螺栓和被連接件變形導(dǎo)致連接松脫螺栓和被連接件變形導(dǎo)致連接松脫v螺紋聯(lián)接防松的實(shí)質(zhì)在于限制螺旋副的相對(duì)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(duì)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 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，

34、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、對(duì)頂螺母彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對(duì)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(duì)頂螺母防松對(duì)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(duì)頂螺母防松對(duì)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)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(duì)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性v開(kāi)口銷、止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲防松開(kāi)口銷、止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓螺栓開(kāi)槽螺

35、母開(kāi)槽螺母開(kāi)口銷開(kāi)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(duì)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(duì)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性可能性3 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(wú)預(yù)緊力，只有工作拉力無(wú)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，

36、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)緊力的緊螺栓聯(lián)接僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(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

37、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(zhǎng)度）寸（直徑、長(zhǎng)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)

38、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(guò)程中擰緊過(guò)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

39、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)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(guò)程中擰緊過(guò)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

40、力預(yù)緊力 Fsv失效形式失效形式 相同否相同否？?jī)煞N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(guò)程中擰緊過(guò)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問(wèn)題：預(yù)緊力問(wèn)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)

41、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:SffFk FfSk FFf討論：討論：kf=1/2,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(guò)程中擰緊過(guò)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

42、：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(guò)大的情況下，不適宜用普通螺栓橫向載荷過(guò)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

43、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(guò)程中擰緊過(guò)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TFSFSFFF0F0v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+FS

44、l 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(zhǎng)，伸長(zhǎng)l l1壓力壓力FS，壓縮，壓縮l lb拉力拉力F0, 伸長(zhǎng)伸長(zhǎng)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(wú)變形未受力、無(wú)變形未受力、無(wú)變形未受力、無(wú)變形FF受力變形線圖受力變形線圖應(yīng)變與力關(guān)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(jiàn)選取，見(jiàn)p193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

45、力拉力FS，伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)l l1壓力壓力FS，壓縮，壓縮l lb拉力拉力F0, 伸長(zhǎng)伸長(zhǎng)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(wú)變形未受力、無(wú)變形未受力、無(wú)變形未受力、無(wú)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應(yīng)變與力關(guān)系應(yīng)變與力關(guān)系:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接形變形變l l力力Fl l1l lbllFSFF0FS被聯(lián)接件被聯(lián)接件螺栓螺栓l lbCFAEF l l12ssssFFFFFCCl221()ssCFFFCC螺栓總拉力螺栓總拉力:工件殘余預(yù)緊力工件殘余預(yù)緊力:1021()sCFFFC

46、C變形協(xié)調(diào)條件變形協(xié)調(diào)條件: l l1 1 l lb l lF0F+FSF0=F+FS相對(duì)剛度相對(duì)剛度受軸向載荷螺栓強(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

47、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、螺栓的材料和許用應(yīng)力七、螺栓的材料和許用應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接 1、材料：材料： 普通墊圈：低碳鋼彈簧墊圈：65Mn螺栓螺母：低、中碳鋼 如：Q215，Q235，35，45。也有合金鋼如40Cr。 通常螺母的強(qiáng)度小于或等于螺栓的強(qiáng)度2、許用應(yīng)力、許用應(yīng)力 根據(jù)螺栓的公稱直徑根據(jù)螺栓的公稱直徑d和材料，查表和材料，查表10-8機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接例例 一鋼制壓力容器見(jiàn)圖。容器一鋼制壓力容器見(jiàn)圖。容器內(nèi)壓力為內(nèi)壓力為p p=2MPa=2MPa，容器內(nèi)徑為容器內(nèi)徑為D D2 2 =125mm，容器蓋由容器蓋由 6 6個(gè)螺栓個(gè)螺栓連接在容器上，設(shè)每個(gè)連接在容器上，設(shè)每個(gè) 螺栓承受的工作載荷螺栓承受的工作載荷 為為F F，殘余預(yù)緊力為殘余預(yù)緊力為 F F=1.5=1.5F F，如螺栓材如螺栓材 料選用料選用4545鋼。試設(shè)計(jì)鋼。試設(shè)計(jì) 螺栓的直徑。螺栓的直徑。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接解：解：此類連接屬受軸向、靜載、緊螺栓連接。此類連接屬