機械設計基礎課件第10章聯(lián)接

第十章聯(lián)接構件→機構：可動聯(lián)接—各類運動副零件→構件：固定聯(lián)接固定聯(lián)接：可拆聯(lián)接：螺紋、鍵、銷、成型聯(lián)接不可拆聯(lián)接：鉚接、焊接、膠結(jié)過盈配合：溫差法裝入—可拆

壓入法裝入—不可拆§10-1

螺紋聯(lián)接螺紋（標準化）：聯(lián)接螺紋—固定零件—標準件傳動螺紋—傳遞運動與動力—非標準件一、螺紋參數(shù)1、螺紋形成2.分類(1)螺紋截面：三角形、矩形、梯形、鋸齒形等旋向：左旋、右旋（常用，不注）線數(shù)：單線n=1(常用）、雙線n=2、三線n=3（2）旋向：左旋、右旋（常用，不注）左旋右旋？？右旋（3）線數(shù)：雙線n=2三線n=3單線n=1(常用）(4)內(nèi)、外螺紋3、螺紋參數(shù)外經(jīng)d—公稱直徑內(nèi)徑d1—強度計算中徑d2—幾何計算牙型角α牙側(cè)角b螺距p升距S升角ψS

=

nPtany

=

Spd2FRFfFNFFav12二、螺旋副受力分析1、關于摩擦的知識r(1)平面摩擦：Ff

=

fFN摩擦角：r

=

tg

-1

f(2)槽面接觸：楔形增壓N=

Fa

/

2sinθFf

= f

N+

f

N/Ff

= 2f

N

=

fFa

/

sinθ

=f

FaFa

=

2N

sinqFaNNθθθF

aNN當量摩擦系數(shù)：結(jié)論：V形槽有增大摩擦力的作用θθFaNFf

=

fFaffFa

=

f

￠FaF

=sin

q當量摩擦角：f

'

=

f

/

sinq楔形增壓r￠=

tg

-1

f

￠r

>

rFaFNN槽面接觸：平面接觸：應用：V帶傳動(3)、斜平面摩擦（A）等速上升F－驅(qū)動力

Fa－生產(chǎn)阻力F

=

Fa

tan(y

+

r)（B）等速下降Fa－驅(qū)動力

F－生產(chǎn)阻力F

=

Fa

tan(y

-

r)F

=

Fa

tan(y

-

r)y

>r

F

>0

維持勻速須上推y

=r

F

=0

滑塊自行維持勻速y

<r

F

<0

維持勻速須下拉自鎖條件：y

<

r例：兒童滑梯y

>

r2、矩形螺紋1）力分析A)

等速上升（擰緊螺母）軸向載荷：F

a,

推力：F螺母：簡化為塊螺旋副FFa螺紋展開：斜平面摩擦tgr

=

fF

=

Fatg

(y

+

r)B)等速下降—放松螺母ψ

<

ρ

F<0自鎖F

=

Fatg(y

-

r)自鎖意義：沒有外力作用時，螺母不會自動松脫。自鎖條件：ψ ≤

ρ聯(lián)接螺紋必須自鎖手搖螺旋千斤頂3.三角形螺紋＝斜面摩擦＋槽面摩擦楔形增壓原理，ρ′>

ρ自鎖條件：ψ ≤

ρ′θθFa自鎖增強4.梯形螺紋性能：介于三角形與矩形之間。實用：梯形，很少用矩形。自鎖自鎖自鎖摩擦力摩擦力摩擦力結(jié)論1：三角形螺紋摩擦力大，當量摩擦角ρ′大，更容易自鎖。結(jié)論2：矩形及梯形螺紋用于傳動三角形螺紋用于聯(lián)接三、螺旋副效率h

=

tany

tan(y

+

r/

)1、三角形螺紋普通螺紋—一般聯(lián)接（粗牙、細牙）管螺紋—聯(lián)接管子2、矩形螺紋—少用3、梯形螺紋—傳動常用4、鋸齒型－3o受力側(cè),單向傳動,強度高,性能介于梯形與矩形間四、螺紋類型（國家標準）5、管螺紋－聯(lián)接管子，牙型角550圓柱形－附加密封介質(zhì)圓錐形－螺紋密封五、螺紋聯(lián)接件（標準件）共性：自鎖、單頭、右旋1、螺栓：1）普通螺栓普通螺栓間隙2）鉸制孔螺栓無間隙3）地腳螺栓固定機器底座2、雙頭螺柱雙頭螺柱用途：通孔件與盲孔件聯(lián)接3、螺釘螺釘用途：通孔件與盲孔件之間的聯(lián)接螺釘與螺柱用途區(qū)別：?緊定螺釘?shù)醐h(huán)螺釘4、螺母4、螺母正常、厚、扁、開槽型式等5、墊片六、螺紋聯(lián)接的預緊與防松目的：→防止松動→提高可靠性、剛度、緊密性過大或過小的預緊力均是有害的。（一）預緊：工作前擰緊擰緊力矩T→Ｔ＝Ｔ1＋Ｔ2螺栓→軸向拉力被聯(lián)接件→軸向壓力T

的大小:擰緊時→鎖緊力Ｆ0螺紋阻力矩T1

:Ｔ1＝F

d2/2＝F0

tan(y＋r')

d2

/2螺母支持面上的摩擦阻力矩T2T2＝

1/2

fc·

F0

·d

mT＝T1＋T2≈0.2F0d

N·mm預緊力的控制方法：一般普通螺紋聯(lián)接，憑感覺和經(jīng)驗控制預緊力。重要的螺紋聯(lián)接，測力矩扳手和定力矩扳手控制裝配時控制預緊力在規(guī)定范圍內(nèi)s

預緊￡

0.5-0.7s

s要求：定力矩扳手測力矩扳手現(xiàn)象：有時螺母自動脫落原因：自鎖只在靜載荷條件下有效。變載荷振動，會自動松脫。防松方法：阻止螺旋副相對轉(zhuǎn)動（二）、防松1、摩擦力防松彈簧墊圈雙螺母鎖緊螺母汽車輪轂可用2、機械防松圓螺母用止動墊圈普通螺母用

單耳止動墊圈破壞螺紋副沖點防松法粘合法防松1、螺栓聯(lián)接通常成組，螺栓組排列原則：1）接合面處零件形狀應盡量簡單(方形、圓形或矩形)2）螺栓數(shù)目應采用偶數(shù)便于加工時分度。3）受力矩的螺栓組，螺栓應遠離對稱軸，以減小螺栓受力。七、螺栓聯(lián)接強度計算4）接合面中間挖空，以減少加工量和不平度，提高聯(lián)接剛度。5）同一螺栓組所用的緊固件的形狀、尺寸、材料等應一致，以便于加工和裝配。6）為裝配螺紋聯(lián)接，應保證一定的扳手空間尺寸。2、螺栓聯(lián)接的強度計算類型→確定螺紋小徑d1，選擇螺紋螺栓

普通螺栓聯(lián)接→

松聯(lián)接聯(lián)

緊聯(lián)接接型式鉸制孔螺栓聯(lián)接→橫→軸向載荷橫向載荷軸向載荷-不講桿孔間隙1）、松螺栓聯(lián)接—工作前不擰緊起重吊鉤失效部位工作面積￡

[s

]s

=1pd

2

/

4F4Fp[s

]1d

?校核：設計：根據(jù)螺紋小徑d1，按照標準選定螺紋公稱直徑（大徑）d及螺距P等。2）、緊螺栓聯(lián)接工作前預緊---軸向螺母擰緊，產(chǎn)生預緊力橫向外載荷作用與松螺栓聯(lián)接區(qū)別？失效部位工作原理：預緊產(chǎn)生摩擦力傳遞橫向載荷￡

[s

]s

=1pd

2

/

4Fa1.2F

=

fmFa考慮扭矩作用s

?1.3s校核公式：￡

[s

]1pd

2

/

4s

=

1.3Fa11.3Fap[s

]/4d

?設計公式：預緊力估算f=0.1:1.2F

=

fFaFa

=12F預緊力是橫向載荷12倍減載鍵與減載環(huán)3）鉸制孔螺栓按剪切強度按擠壓強度:t

=420mpdFPPd

hF￡

[t]

s￡

[s

]=0

min八、螺栓材料及許用應力材料：Q235—Q275 ,35—45鋼，40Cr等許用應力：與載荷性質(zhì)及螺栓直徑有關。凸緣聯(lián)軸器已知：凸緣聯(lián)軸器，4個普通螺栓聯(lián)接，螺栓中Nmm,心圓直徑D0=180 mm,扭矩T=4.8×105試確定螺栓直徑。（設

f=0.2)解：橫向載荷單個螺栓所受圓周力（相當于螺栓橫向力）：單個螺栓需要預緊力：Fa=1.2F/f=1.2×1333/0.2

=8000

N4

42T

/

D0 2

·

4.8·105

/180=

=1333NF

=螺栓直徑：許用應力與螺栓直徑有關，設d=16

mm11.3Fap[s

]/4d

?螺栓直徑為：螺栓材料用Q235,查表得s

s

=

235MPa1p

·77.6d

?

4

·1.3Fa

=

4

·1.3·8000

=13.6mmp[s

]查附表得：d=16mm,d1=13.835mm與原假設相符，M16注：第一個螺距為粗牙螺紋，通常不標注螺距。[s

]=

s

lim

=

235

=

77.6MPas

3九、螺旋傳動用途：旋轉(zhuǎn)運動→直線運動分類：傳力螺旋—千斤頂、壓力機傳導螺旋—機床絲杠調(diào)整螺旋—儀表螺旋舉例：千斤頂螺旋1、結(jié)構簡介：手搖螺旋千斤頂螺桿—Q235/35/45,通常梯形螺紋螺母—鑄鐵、青銅，緊定螺釘固定手柄—Q235/Q255托杯—上面開有溝槽底座—灰鑄鐵。有斜度。2、設計計算項目螺桿強度螺桿壓桿穩(wěn)定性校核螺紋牙擠壓強度螺紋牙剪切強度滾動螺旋（滾珠絲杠）§10--2鍵聯(lián)接性質(zhì)：可拆聯(lián)接、標準件用途：聯(lián)接軸與軸上零件一、松聯(lián)接—工作前鍵不受力，鍵兩側(cè)面工作特點：對中性好，不能軸向受載1、平鍵—靠側(cè)面工作傳遞載荷1）、普通平鍵—鍵比輪轂短1'2'12III2）、導向平鍵—鍵比輪轂長。變速傳動2）、導向平鍵—鍵比輪轂長。2、半月鍵—自動適用輪轂斜度二、緊聯(lián)接—上下面工作，定心性差。楔鍵三、鍵選擇—標準件按軸徑查表四、鍵強度校核

按軸徑選取后進行擠壓強度等校核

1、擠壓強度-普通平鍵ppklFs

= ￡

[s

]dF

=

2T2、壓強-導向鍵klFp

= ￡

[p]花鍵孔花鍵軸花鍵聯(lián)接五、花鍵—大扭矩花鍵聯(lián)接比平鍵聯(lián)接的承載能力高，對軸的削弱程度?。X淺、應力集中?。?，定心好和導向性能好。它適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频穆?lián)接。制造方便，應用最廣。矩形花鍵(小徑定心):漸開線花鍵(齒形定心):鍵齒強度