機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接

關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)聯(lián)接第1頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7-1

總論靜聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接——運(yùn)動(dòng)副機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接與動(dòng)力源組合零件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器靜聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接(運(yùn)動(dòng)副)可拆聯(lián)接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等不可拆聯(lián)接：鉚接、焊接、膠接等聯(lián)接第2頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7-2螺紋聯(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)接第3頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、螺紋的主要參數(shù)1螺紋形成螺旋線形成：傾斜線繞在圓柱體上形成的曲線螺紋形成：平面圖形沿螺旋線形成三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接d2SP第4頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月d22主要參數(shù)大徑d、D：最大直徑—公稱直徑小徑d1：外螺紋的危險(xiǎn)剖面直徑

——強(qiáng)度直徑中徑d2、D2：假想直徑，牙型溝槽寬與牙的寬度相等——計(jì)算直徑螺距P：相鄰兩牙軸向距離導(dǎo)程S：同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，S=nP機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接升角y

：螺紋與其軸線的垂直平面所成的夾角牙型角a：螺紋兩側(cè)邊的夾角d1D,dαSP第5頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、螺旋副力學(xué)特性螺旋副作為一種空間運(yùn)動(dòng)副，其接觸面為螺旋面螺紋在旋緊或松開過(guò)程中，螺紋之間相對(duì)移動(dòng)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，螺旋面間將產(chǎn)生摩擦力1斜面摩擦2槽面摩擦3矩形螺紋4三角形螺紋5螺紋聯(lián)接的擰緊力矩機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第6頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1斜面摩擦分析使滑塊等速運(yùn)動(dòng)所需要的水平力等速上升：平衡條件：驅(qū)動(dòng)力：等速下滑：平衡條件：維持力：自鎖條件：當(dāng)yr時(shí)，F(xiàn)’0，原工作阻力F’反向作用，作為驅(qū)動(dòng)力時(shí)，滑塊才能移動(dòng)結(jié)論：當(dāng)yr

時(shí)，滑塊自鎖yyFQR21y+r

v12QFN21F21v12F’Qy–rR21’R21’QF’N21’F21’rR21r機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第7頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2槽面摩擦力分析：摩擦力：當(dāng)量摩擦角：12Q2rvQ思考:

與平面摩擦比較？結(jié)論：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接1111Pv121R21N’21F21Q第8頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3矩形螺紋螺旋副（螺母與螺桿）的相對(duì)運(yùn)動(dòng)滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)假設(shè)：1)載荷分布在中線上;2)單面產(chǎn)生摩擦力螺旋升角Qd2dd1ys=zpv12rR21nnFQy擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩自鎖條件yr效率機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第9頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4三角形螺紋反力摩擦力當(dāng)量摩擦角QN/2N/2QN’N’900-900-機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩第11頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三角形螺紋（續(xù)）效率自鎖條件QN/2N/2QN’N’900-900-y

rv思考：1.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？機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第12頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接1.按螺紋牙分的表面分類：外螺紋——在圓柱外表面上形成的螺紋，如螺栓、螺釘內(nèi)螺紋——在圓柱孔內(nèi)表面上形成的螺紋，如螺母2.按螺紋繞行方向分類：左旋螺紋——自右下方向左上方繞行的螺紋右旋螺紋——自左下方向右上方繞行的螺紋常用右旋，特殊要求時(shí)用左旋問(wèn)題：旋向判斷？三、螺紋常用類型第13頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺紋旋向判斷旋向(螺旋線方向)：常用右旋，特殊要求時(shí)用左旋旋向判斷:(1)軸線垂直放，右邊高—右旋左邊高—左旋機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接(2)右手旋，前進(jìn)—右旋左手旋，前進(jìn)—左旋右旋左旋第14頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接

普通螺紋即米制三角形螺紋，牙型α=60°。同一直徑按螺距的大小分為粗牙和細(xì)牙兩種，螺距最大的一種是粗牙，其余的均為細(xì)牙。一般連接多用粗牙螺紋。細(xì)牙螺紋的牙淺、升角小、自鎖性能好，多用于薄壁零件或細(xì)小零件，以及受沖擊、振動(dòng)和變載荷的連接中，也可用作微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺紋。（1）普通螺紋第15頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接

管螺紋是英制細(xì)牙三角形螺紋，牙型角α=55°，牙頂有較大的圓角，內(nèi)、外螺紋旋合后牙型間無(wú)徑向間隙，公稱直徑近似為管子的內(nèi)徑。多用于有緊密性要求的管件連接。（2）管螺紋管螺紋第16頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接

牙型為正方形，牙型角α=0°。傳動(dòng)效率高，牙根強(qiáng)度弱，精加工困難，對(duì)中精度低，常用于傳動(dòng)螺紋。（3）矩形螺紋第17頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接

牙型為等腰梯形，牙型角α=30°。牙根強(qiáng)度高，工藝性好，螺紋副對(duì)中性好，傳動(dòng)效率略低于矩形螺紋，常用于傳動(dòng)螺紋。（4）梯形螺紋第18頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接

牙型角α=33°，牙的工作面傾斜3°，牙的非工作面傾斜30°。傳動(dòng)效率及強(qiáng)度都比梯形螺紋高，外螺紋的牙底有相當(dāng)大的圓角，以減小應(yīng)力集中。螺紋副的大徑處無(wú)間隙，對(duì)中性良好，多用于單向受力的傳動(dòng)螺紋。（5）鋸齒形螺紋第19頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接4.按螺紋線分類：?jiǎn)尉€螺紋——Z=1，效率低，自鎖性好，易加工；雙線螺紋——Z=2，效率較Z=1的高；（S=2P）三線螺紋——Z=3，效率高，自鎖性差，難加工；（S=3P）三、螺紋常用類型單線雙線三線第20頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺紋代號(hào)：特征代號(hào)+尺寸代號(hào)M40粗牙螺紋公稱直徑40mmM40*1.5細(xì)牙螺距1.5mmM40*1.5LH左旋細(xì)牙三、螺紋常用類型第21頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型平墊圈

彈簧墊圈

圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母六角頭螺栓雙頭螺柱六角螺母六角開槽螺母內(nèi)六角圓柱頭螺釘開槽圓柱頭螺釘開槽沉頭螺釘緊定螺釘?shù)?2頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型螺栓、螺釘、螺柱、螺母、墊圈等都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。在設(shè)計(jì)時(shí)可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（1）螺栓和螺釘?shù)?3頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺釘頭部形式：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型第24頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型（2）螺母第25頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型（3）雙頭螺柱第26頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型（5）墊圈（4）緊定螺釘?shù)?7頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接緊定螺釘、自攻螺釘聯(lián)接其它聯(lián)接：地腳螺栓、吊環(huán)螺釘螺紋聯(lián)接類型主要根據(jù)受力、結(jié)構(gòu)形式、裝拆要求等進(jìn)行選擇機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第28頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺栓聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第29頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿間有間隙、被聯(lián)接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：經(jīng)常裝拆的一般場(chǎng)合鉸制孔螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿間無(wú)間隙、被聯(lián)接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：承受橫向載荷的場(chǎng)合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第30頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙頭螺栓、螺釘聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿間有間隙、被聯(lián)接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：用于被聯(lián)接件之一較厚、經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合第31頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙頭螺栓、螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿間無(wú)間隙、被聯(lián)接件上無(wú)需切制螺紋、裝拆方便適用場(chǎng)合：被聯(lián)接件之一較厚，且不常裝拆的場(chǎng)合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第32頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月緊定螺釘聯(lián)接適用場(chǎng)合：多用于軸上零件的固定，傳遞較小的力錐端螺釘聯(lián)接平端螺釘聯(lián)接圓柱端螺釘聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第33頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其他聯(lián)接地腳螺栓聯(lián)接、吊環(huán)螺栓聯(lián)接、T形槽螺栓聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第34頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺母擰緊時(shí)→預(yù)緊力Fs機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接螺栓預(yù)緊拉力F0被聯(lián)接件預(yù)緊壓力F0TFsFsT1T2五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松1、預(yù)緊螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接——在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才受到力的作用緊聯(lián)接——在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)先受力，預(yù)緊力F0

第35頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接2）、控制預(yù)緊力的目的：增強(qiáng)聯(lián)接的剛性、緊密性和提高防松能力。對(duì)于受軸向拉力的螺栓聯(lián)接，還可以提高螺栓的疲勞強(qiáng)度；對(duì)于受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接，有利于增大聯(lián)接中接合面間的摩擦。1）、預(yù)緊的作用：預(yù)緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F`的作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松。第36頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接T=T1+T2擰緊力矩T主要包括：螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩T1;螺母支承面上的摩擦阻力矩T2。TT1T2

一般情況下，螺紋聯(lián)接都需要擰緊，對(duì)重要的螺紋，必須控制預(yù)緊力的大小，以保證工作的可靠性。第37頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接測(cè)力矩扳手第38頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接定力矩扳手第39頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接2、防松1)防松目的實(shí)際工作中，載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故。問(wèn)題：為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？靜載荷：ψ<rv(自鎖)+預(yù)緊后摩擦力→防止松動(dòng)動(dòng)載荷：摩擦力減小、消失→不可靠第40頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、螺紋聯(lián)接防松裝置螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為:1摩擦防松2機(jī)械防松3其它：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2)防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。第41頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1摩擦防松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)的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對(duì)頂螺母(雙螺母)防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接彈力保持一定壓力切口尖端逆向。第42頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1摩擦防松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)的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對(duì)頂螺母(雙螺母)防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈擠入螺紋中橢圓口螺母。尼龍墊圈第43頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1摩擦防松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)的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對(duì)頂螺母(雙螺母)防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩，從而保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。可靠性不高。用于平穩(wěn)、低速、重載。第44頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2機(jī)械防松用機(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)的可能性開口銷、止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接螺栓開槽螺母開口銷裝配圖第45頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2機(jī)械防松用機(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)的可能性開口銷、止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第46頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第47頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2機(jī)械防松用機(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)的可能性開口銷、止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第48頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接用機(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)的可能性第49頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3其它：破壞螺紋副關(guān)系焊接鉚沖機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第50頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接注意：1）支承面應(yīng)平整——螺栓與螺母底面的支承面應(yīng)平整，并與螺栓軸線相垂直，為減小和避免彎曲應(yīng)力，被聯(lián)接件支承面可經(jīng)機(jī)加工后支承的凸臺(tái)或沉頭座或斜面墊圈。第51頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接注意：2）扳手空間——螺栓排列應(yīng)有合理的釘距、邊距，注意留有必要的扳手空間。扳手空間的具體尺寸可查有關(guān)手冊(cè)。第52頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、螺栓聯(lián)接的計(jì)算松螺栓聯(lián)接：無(wú)預(yù)緊力，只有工作拉力緊螺栓聯(lián)接：有預(yù)緊力，還有工作拉力1失效形式2設(shè)計(jì)步驟3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)僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向載荷的緊螺栓聯(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)接第53頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1失效形式失效形式：受拉螺栓（受軸向載荷和橫向載荷的普通螺栓）——

主要破壞形式為螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂；計(jì)算準(zhǔn)則是：保證螺栓的靜力（或疲勞）拉伸強(qiáng)度。受剪螺栓（受橫向載荷的鉸制孔螺栓）——主要破壞形式是螺栓桿與孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷，計(jì)算準(zhǔn)則是：保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。其聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對(duì)聯(lián)接的可靠性起決定性的作用。經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第54頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1失效形式普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓(鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第55頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2設(shè)計(jì)步驟一般設(shè)計(jì)步驟：螺栓組受力和失效分析→找出受力最大的螺栓→單個(gè)螺栓受力分析和失效分析→單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算→確定螺栓的尺寸（直徑、長(zhǎng)度）試算法：先選定一個(gè)螺栓直徑d——查[]——計(jì)算d1。若d1與d1’（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)接第56頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(jì)受載荷形式——軸向拉伸(工作拉力F)失效形式——螺栓拉斷(靜、疲勞)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則——保證螺栓拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度條件：

s≤[s]設(shè)計(jì)計(jì)算方法：校核式:設(shè)計(jì)式:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接F第57頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4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)接受載荷形式—擰緊后:軸向拉伸(工作拉力Fs)

擰緊過(guò)程中:軸向拉伸Fs

、扭力T失效形式—螺栓拉斷(拉、扭綜合作用)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則—保證螺栓拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度條件：

s’≤[s]設(shè)計(jì)計(jì)算方法：校核式:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接TFsFs擰緊力矩T→剪應(yīng)力τ預(yù)緊拉力FS→拉應(yīng)力σ設(shè)計(jì)式:第58頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接

橫向載荷：力作用線與螺栓軸線垂直

受載荷形式—工作載荷作用之前，螺栓已受預(yù)緊力FS作用（擰緊過(guò)程中:軸向拉伸FS

、扭力T）

擰緊后:

預(yù)緊力Fs失效形式—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)接普通螺栓鉸制孔螺栓第59頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接

橫向載荷：力作用線與螺栓軸線垂直受載荷形式—擰緊過(guò)程中:軸向拉伸Fs、扭力T失效形式—螺栓拉斷(拉、扭綜合作用)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則—保證螺栓拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度條件：s’≤[s]設(shè)計(jì)計(jì)算方法：?jiǎn)栴}：預(yù)緊力Fs應(yīng)滿足的條件?與橫向載荷F有何關(guān)系？依據(jù)：被聯(lián)接件不滑移——接合面摩擦力≥F即：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接FSFSFFTFSFS校核式:設(shè)計(jì)式:討論：f=0.2時(shí)，F(xiàn)S=?F第60頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接受載荷形式—擰緊過(guò)程中:軸向拉伸Fs、扭力T(預(yù)緊力小，計(jì)算時(shí)可忽略)

工作時(shí)：橫向載荷F失效形式—側(cè)面壓潰及螺栓剪切設(shè)計(jì)準(zhǔn)則—保證擠壓、剪切強(qiáng)度強(qiáng)度條件：sp≤[sp]、t≤[t]設(shè)計(jì)計(jì)算方法：擠壓強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第61頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論：普通螺栓受橫向載荷F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F預(yù)緊力Fs的大小，根據(jù)接合面不發(fā)生滑移的條件確定f=0.2時(shí)，F(xiàn)S=6F結(jié)論：橫向載荷過(guò)大的情況下，不適宜用普通螺栓必須采用普通螺栓時(shí)，應(yīng)配合減載銷、鍵或減載套筒使用宜采用鉸制孔螺栓減載裝置強(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FSFsFFT第62頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受載荷形式—擰緊過(guò)程中:

軸向拉伸Fs

、扭力T工作時(shí)，再承受工作載荷F此時(shí)，螺栓所受的總拉力:F0=FS+F?機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接TFSFSFFF0F0×須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解

汽缸蓋的連接第63頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月受力和變形關(guān)系變形協(xié)調(diào)條件:l1=lb=l機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接F0≠F+FSF0=F+F’S1bD1DbTFSFSFFF0F0FsFsF’sF’s預(yù)緊FS受載F螺栓被聯(lián)接件拉力FS，伸長(zhǎng)l1壓力FS，壓縮lb拉力F0,伸長(zhǎng)l1+

l1壓力F’S,壓縮lb-lb未預(yù)緊未受力、無(wú)變形未受力、無(wú)變形FF第64頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月受力變形線圖應(yīng)變與力關(guān)系:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接F’S：殘余預(yù)緊力防止受載后接合面產(chǎn)生縫隙根據(jù)緊密性要求選取，見p97預(yù)緊FS受載F螺栓被聯(lián)接件拉力FS，伸長(zhǎng)l1壓力FS，壓縮lb拉力F0,伸長(zhǎng)l1+

l壓力F’S,壓縮lb-l未預(yù)緊未受力、無(wú)變形未受力、無(wú)變形形變力F1bF’SFF0FS被聯(lián)接件螺栓b第65頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月受軸向載荷螺栓強(qiáng)度計(jì)算螺栓受到的總拉力F0=F+F’S則螺栓強(qiáng)度計(jì)算公式：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接校核式:設(shè)計(jì)式:第66頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接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)力大很多避免受偏心載荷方法：避免使用鉤頭螺栓；加工凸臺(tái)或凹臺(tái)使支撐面平整機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第67頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、螺栓材料和許用應(yīng)力材料：一般用途：低碳鋼或中碳鋼(35~45及Q235~Q275)重要聯(lián)接：合金鋼（40Cr、30CrMnTi

）國(guó)標(biāo)(GB/T3098.1_2000)規(guī)定螺栓按材料的力學(xué)性能分出十個(gè)等級(jí)：3.6,4.6,4.8,5.6,5.8,6.8,8.8,9.8,10.9,12.9規(guī)則：小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示sB/100,小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示10sS/sB如：5.8級(jí)：表示sB=500MPa，sS=400MPa許用應(yīng)力：表10-7機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接計(jì)算螺栓小徑時(shí)采用試算法來(lái)選用第68頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下一頁(yè)影響聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多，如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應(yīng)力幅度、機(jī)械性能，而螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度又主要取決于螺栓的強(qiáng)度。

八、提高螺栓強(qiáng)度的措施（1）保持預(yù)緊力不變降低螺栓剛度途經(jīng)：腰狀桿螺栓空心螺栓。螺母下面安裝彈性元件。

１．降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅第69頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下一頁(yè)上一頁(yè)（2）保持預(yù)緊力不變?cè)龃蟊贿B接件剛度（3）同時(shí)降低螺栓剛性，增大被連接件剛度

可以不用墊片或采用剛度較大的墊片。有緊密性要求的連接，采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)。第70頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下一頁(yè)上一頁(yè)２．改善螺紋牙間載荷分布不均狀況

螺栓螺紋牙受拉伸長(zhǎng)，螺母螺紋牙受壓縮短，螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減。圈數(shù)過(guò)多的螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母改善螺紋牙上的載荷分布不均的措施第71頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月３．減小應(yīng)力集中和避免附加彎曲應(yīng)力(a)加大圓角（１）減小應(yīng)力集中（2）避免附加彎曲應(yīng)力原因如何避免４．采用合理的制造工藝方法采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法。(b)卸載槽(c)卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)第72頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鉤頭螺栓連接支承面不平被連接件剛度小螺母孔不正第73頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(a)斜墊圈(b)球面墊圈第74頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題：有一普通螺紋連接，需控制預(yù)緊力，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為3.8KN，螺栓材料為45鋼，其許用應(yīng)力為120Mpa，采用M16的螺栓，試校核此螺栓連接的強(qiáng)度。第75頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題：有一普通螺紋連接，需控制預(yù)緊力，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為3.8KN，螺栓材料為45鋼，其許用應(yīng)力為120Mpa，采用M16的螺栓，試校核此螺栓連接的強(qiáng)度。第76頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)一：圖為受橫向載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，采用兩個(gè)M16的普通螺栓，螺栓的許用應(yīng)力為60Mpa，接合面間的摩擦因數(shù)為f=0.13,可靠性系數(shù)為1.3,試求在一般擰緊情況下，此鏈接所能傳遞的最大橫向載荷R。第77頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)二：螺紋連接為什么要防松？有哪幾類防松方法？（螺紋鏈接都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變換不大時(shí)不會(huì)自動(dòng)松脫。）在沖擊、振動(dòng)和變載荷的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，聯(lián)接任有可能松脫。高溫的螺紋聯(lián)接，由于穩(wěn)定變形差異等原因，也有可能發(fā)生松脫現(xiàn)象。因襲必須考慮防松。防松的方法有：摩擦防松（如雙螺母、彈簧墊圈、鎖緊螺母）；機(jī)械防松（如開口銷與六角開槽螺母、止動(dòng)墊圈、串聯(lián)鋼絲）；永久性防松（如沖點(diǎn)鉚住、粘接）第78頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.三角形螺紋用于（），矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋用于（）。A．連接，傳動(dòng)

B.連接，調(diào)整

C.連接，轉(zhuǎn)動(dòng)

D.傳動(dòng)，調(diào)整2.螺栓連接的材料一般采用（），對(duì)重要的或有特殊用途的螺栓連接，可用（）。A．鑄鐵

B.碳素鋼

C.合金鋼

D.非金屬材料3.計(jì)算導(dǎo)程角時(shí)，使用螺紋的（）。A．小徑

B.中徑

C.大徑

D.根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定4.在汽車底盤中，有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母，目的是（）。A．提高強(qiáng)度和剛度

B.實(shí)現(xiàn)自鎖

C.防松

D.減小每圈螺紋牙上的受力5.普通螺紋受橫向載荷時(shí)，主要靠（）來(lái)承受橫向載荷。A．螺桿受擠壓

B.螺桿受剪切

C.接合面的摩擦力

D.以上均不對(duì)例題1：第79頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.三角形螺紋用于（A），矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋用于（）。A．連接，傳動(dòng)

B.連接，調(diào)整

C.連接，轉(zhuǎn)動(dòng)

D.傳動(dòng)，調(diào)整2.螺栓連接的材料一般采用（B），對(duì)重要的或有特殊用途的螺栓連接，可用（C）。A．鑄鐵

B.碳素鋼

C.合金鋼

D.非金屬材料3.計(jì)算導(dǎo)程角時(shí)，使用螺紋的（B）。A．小徑

B.中徑

C.大徑

D.根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定4.在汽車底盤中，有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母，目的是（C）。A．提高強(qiáng)度和剛度

B.實(shí)現(xiàn)自鎖

C.防松

D.減小每圈螺紋牙上的受力5.普通螺紋受橫向載荷時(shí)，主要靠（C）來(lái)承受橫向載荷。A．螺桿受擠壓

B.螺桿受剪切

C.接合面的摩擦力

D.以上均不對(duì)例題1：第80頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7-3鍵聯(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)接第81頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、鍵聯(lián)接的分類及結(jié)構(gòu)目的：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）它是標(biāo)準(zhǔn)件分類：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接鍵聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接—楔鍵—（靜聯(lián)接，單向軸向固定）平鍵半圓鍵—（靜聯(lián)接）普通平鍵—（靜聯(lián)接）導(dǎo)向平鍵—（動(dòng)聯(lián)接）花鍵第82頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1松聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu):鍵兩側(cè)與鍵槽相配合(靜聯(lián)接為過(guò)渡配合,動(dòng)聯(lián)接為間隙配合),上端面與輪轂鍵槽底面有間隙工作原理:兩側(cè)面是工作面，靠?jī)蓚?cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩失效形式:靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷動(dòng)聯(lián)接：工作面磨損特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝折方便，對(duì)中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛成對(duì)使用:承載能力不夠時(shí)采用,按180°布置兩個(gè)鍵。一對(duì)平鍵按1.5個(gè)鍵計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第83頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平鍵分類普通平鍵Ａ(圓頭)型：立銑刀，鍵定位好，軸應(yīng)力集中大Ｂ(平頭)型：盤銑刀，軸向鍵無(wú)定位，應(yīng)力集中?。?單圓頭)型：立銑刀加工，用于軸端機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第84頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平鍵分類導(dǎo)向平鍵：鍵固定于軸上,滑移距離小機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接導(dǎo)向鍵連接滑鍵連接第85頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)半圓鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu):工作原理:兩側(cè)面是工作面，側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩構(gòu)造與加工:鍵:

用圓鋼切制或沖壓后磨削鍵槽:

盤狀銑刀加工失效形式:

鍵剪斷,工作面壓潰特點(diǎn):

便于安裝,對(duì)中好,用于錐形軸端,但對(duì)軸削弱大成對(duì)使用:

承載能力不夠時(shí)用,沿同一母線布置機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接工作面第86頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2緊聯(lián)接楔鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu):鍵側(cè)與鍵槽有間隙,上下面楔緊工作原理:上下面為工作面，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩圓頭楔鍵、方頭楔鍵、鉤頭楔鍵機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接圓頭楔鍵連接

平頭楔鍵連接

鉤頭楔鍵連接

第87頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2緊聯(lián)接失效形式:

工作面壓潰特點(diǎn):

簡(jiǎn)單,且可實(shí)現(xiàn)輪轂在軸上單向軸向固定楔緊產(chǎn)生偏心,對(duì)中性差,且受到?jīng)_擊，變載荷時(shí)易松脫，故適用于對(duì)精度要求不高，載荷平穩(wěn)的低速場(chǎng)合。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第88頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2緊聯(lián)接切向鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu):

兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；工作原理:只能傳遞單方向扭矩。特點(diǎn):適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第89頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、鍵的強(qiáng)度校核1鍵的選擇鍵是標(biāo)準(zhǔn)零件：p104表7-2材料多采用碳素鋼鍵的類型選擇—根據(jù)使用要求和工作條件:

轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)、是否移動(dòng)、對(duì)中性鍵的尺寸選擇（同時(shí)確定配合類型）:工作要求→鍵的種類→按軸徑d選鍵的剖面尺寸及確定b、h→選鍵長(zhǎng)L（標(biāo)準(zhǔn)）

普通平鍵：鍵長(zhǎng)L≤輪轂寬度B，L=B-（5~10）mm，再按標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列確定；導(dǎo)向平鍵按滑動(dòng)距離確定L機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接第90頁(yè)，課件共98頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月dbhC或rLtt1

半徑r鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~2266