機械基礎 課件 模塊7 常用聯(lián)接

課程導入：模塊七常用聯(lián)接

任務一螺紋聯(lián)接與螺旋傳動減速器結構圖螺紋連接無處不在!1960年1月12日，雷鋒寫道：“雖然是細小的螺絲釘，是個細微的小齒輪，然而如果缺了它，那整個的機器就無法運轉(zhuǎn)了，慢說是缺了它，即使是一枚小螺絲釘沒擰緊，一個小齒輪略有破損，也要使機器的運轉(zhuǎn)發(fā)生故障的，盡管如此，但是再好的螺絲釘，再精密的齒輪，它若離開了機器這個整體，也不免要當作廢料，扔到廢鐵料倉庫里去的?！?962年4月7日，雷鋒再次寫道：“一個人的作用對于革命事業(yè)來說，就如一架機器上的一顆螺絲釘。機器由于有許許多多螺絲釘?shù)倪B結和固定，才成了一個堅實的整體，才能運轉(zhuǎn)自如，發(fā)揮它巨大的工作能力，螺絲釘雖小，其作用是不可估量的，我愿永遠做一個螺絲釘。螺絲釘要經(jīng)常保養(yǎng)和清洗才不會生銹。人的思想也是這樣，要經(jīng)常檢查才不會出毛病?！薄景咐弧看笆鹿拾咐齶船舶舵一個螺絲不緊導致撞船2020年12月13日23時27分，安提瓜和巴布達籍集裝箱船“OXX”輪自上海港駛往孟加拉國吉大港途中，在長江口深水航道出口航行時，與在長江口深水航道進口航行擬駛往南通港的中國籍集裝箱船“新XX”發(fā)生碰撞，事故導致“新XX”輪船體破損并傾覆，船上16人落水后5人死亡、3人失蹤。

通過分析操舵系統(tǒng)的工作原理和現(xiàn)場測試，調(diào)查人員結合操舵系統(tǒng)故障現(xiàn)象判斷故障原因為舵輪電位器底座緊固螺母松動、定位銷移位，導致“隨動操舵”失效。螺紋連接無處不在!千里之堤，潰于蟻穴!教學目標知識目標1.掌握螺紋聯(lián)接主要參數(shù)的選擇與計算；2.掌握螺紋聯(lián)接的預緊和防松措施；3.掌握螺栓聯(lián)接強度計算；4.了解螺旋傳動的工作原理、分類、特點及應用。能力目標1.能夠正確選擇螺紋聯(lián)接的主要參數(shù)；2.能夠處理螺紋聯(lián)接的預緊和防松；3.能夠進行螺栓聯(lián)接強度分析計算；4.能夠進行螺栓組聯(lián)接的結構設計。素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生自覺服從組織，忠于職守，愛崗敬業(yè)，全心全意為人民服務的精神。2.培養(yǎng)學生標準意識和規(guī)范意識；3.培養(yǎng)學生嚴謹細心、精益求精的工匠精神。【學習重點與難點】1.螺紋聯(lián)接及其零件的結構和類型；2.螺紋聯(lián)接的受力分析和強度計算；3.螺紋聯(lián)接的預緊和防松以及提高螺紋聯(lián)接強度的措施；4.螺旋傳動的工作原理、分類、特點及應用?！鞠嚓P知識】一、螺紋聯(lián)接

螺紋聯(lián)接應用最廣泛，起緊固聯(lián)接作用，是一種可拆卸的聯(lián)接。（一）螺紋的形成螺紋的形成（二）螺紋的分類、特點和應用

螺紋有外螺紋和內(nèi)螺紋之分，共同組成螺紋副使用（如圖）。

起聯(lián)接作用的螺紋稱為聯(lián)接螺紋，起傳動作用的螺紋稱為傳動螺紋。

按螺紋的旋向可分為左旋和右旋（如圖）。

螺紋的螺旋線數(shù)分單線、雙線及多線，聯(lián)接螺紋一般用單線（如圖）。

螺紋又分為米制和英制兩類，我國除管螺紋外，一般都采用米制螺紋。螺紋旋向螺紋線數(shù)常用螺紋的類型、特點和應用：（三）螺紋的主要參數(shù)

如圖所示，在普通螺紋基本牙型中，外螺紋直徑用小寫字母表示，內(nèi)螺紋直徑用大字字母表示。普通螺紋主要參數(shù)如下。1.大徑（d，D）2.小徑（d1，D1）3.中徑（d2，D2）4.螺距（P）5.導程（S）6.線數(shù)（n）7.螺旋升角（）8.牙型角（α）9.牙側(cè)角（β）（四）螺紋聯(lián)接的基本類型和螺紋聯(lián)接件1.螺紋聯(lián)接的基本類型與特點（1）螺栓聯(lián)接（2）雙頭螺柱聯(lián)接（3）螺釘聯(lián)接（4）緊定螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接

螺釘連接

緊定螺釘連接討論：上述四種聯(lián)接中，若被聯(lián)接件之一較厚，且經(jīng)常拆裝，請問采用哪種聯(lián)接最合適？2.常用螺紋聯(lián)接件（五）螺紋聯(lián)接的預緊和防松1.螺紋聯(lián)接的預緊

螺栓在承受工作載荷之前受到較大的擰緊力的作用，該擰緊力稱為預緊力。（1）擰緊力矩T擰緊力矩

與預緊力

之間的關系可近似按下式計算：（2）預緊力的控制a.憑經(jīng)驗控制；b.測力距扳手，如圖所示；c.定力距扳手，如圖所示；d.測定伸長量。測力距扳手

定力距扳手2.螺紋聯(lián)接的防松

螺紋連接一般具有自鎖性，故擰緊后一般不會松脫。但在沖擊、振動或變載荷作用下，以及在高溫或溫度變化較大時，聯(lián)接就可能松動。螺紋聯(lián)接防松有摩擦防松、機械防松和不可拆聯(lián)接防松。（1）摩擦防松（2）機械防松（3）不可拆聯(lián)接防松（六）螺栓組連接的結構設計1.螺栓組連接結構設計要求（1）連接接合面的幾何形狀通常設計成軸對稱簡單幾何形狀（2）螺栓的布置應使各螺栓的受力合理（3）螺栓排列應有合理的間距、邊距（如圖）扳手空間尺寸（4）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應成偶數(shù)（5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷（如圖）避免螺栓承受附加的彎曲載荷（七）螺栓連接的強度計算1.松螺栓聯(lián)接

松螺栓聯(lián)接的特點是裝配時不擰緊螺母，在承受工作載荷前，聯(lián)接并不受力。這種聯(lián)接只能承受靜載荷。

當承受軸向工作載荷時，螺紋部分的強度條件為：設計公式為：起重滑輪螺栓2.受橫向外載荷的緊螺栓聯(lián)接（1）普通螺栓聯(lián)接受橫向外載荷的緊螺栓連接

由于螺栓與孔之間留有間隙，故由F0產(chǎn)生的摩擦力來平衡外載荷。為使被聯(lián)接件之間不發(fā)生相對滑動，應使接合面摩擦力大于工作載荷FR。式中：FR—橫向外載

F0—每個螺栓的預緊力f—被聯(lián)接零件表面的摩擦系數(shù)（如表）z—聯(lián)接螺栓的個數(shù)m—接合面數(shù)聯(lián)接接合面間的摩擦系數(shù)f被聯(lián)接件接合面的表面狀態(tài)摩擦系數(shù)f鋼或鑄鐵零件干燥的加工表面0.10～0.16有油的加工表面0.06～0.10鋼結構件軋制表面，鋼絲刷清理浮銹0.30～0.35涂富鋅漆0.35～0.40噴砂處理0.45～0.55鑄鐵對磚料、混泥土或木材干燥表面0.40～0.45受橫向外載荷的緊螺栓連接設計公式為：[σ]按以下表格計算。螺栓螺紋部分的強度條件為：緊聯(lián)接時，將拉應力增大30%以考慮擰緊力矩的影響。螺栓聯(lián)接的許用應力和安全系數(shù)聯(lián)接情況受載情況許用應力[σ]和安全系數(shù)S松聯(lián)接軸向靜載荷[σ]=σS/S，S=1.2～1.7緊聯(lián)接軸向靜載荷橫向靜載荷[σ]=σS/S，控制預緊力時S=1.2～1.5；不控制預緊力時S查下表鉸制孔用螺栓聯(lián)接橫向靜載荷[τ]=σS/2.5，被聯(lián)接件為鋼時，[σP]=σS/1.25；被聯(lián)接件為鑄鐵時，[σP]=σb/（2～2.5）不控制預緊力時緊螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)S（靜載荷）材料M6～M16M16～M30M30～M60碳鋼4～33～22～1.3合金鋼5～44～2.52.5（2）鉸制孔用螺栓聯(lián)接螺栓桿受橫向工作載荷F時，則每個螺栓的剪切強度條件為：螺栓桿或孔壁的擠壓強度條件：受橫向外載荷的鉸制孔螺栓連接設計公式為：[τ]、[σp]均查上面螺栓聯(lián)接的許用應力和安全系數(shù)表。設計時取Lmin≥1.25d0。3.受軸向外載荷的緊螺栓聯(lián)接壓力容器的螺栓受力螺栓所受的總拉力：未知力有兩個：F∑—總拉力

—剩余預緊力須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解。變形協(xié)調(diào)條件：△δb=△δc=△δ靜力平衡條件：F∑

=

F0′+F螺栓總拉力

剩余預緊力

軸向外載荷注意：對于普通螺栓聯(lián)接，無論聯(lián)接是受橫向工作載荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受拉力作用。剩余預緊力F0′按下表選取。聯(lián)接類型剩余預緊力F0′有緊密性要求的聯(lián)接F0′=（1.5～1.8)F一般聯(lián)接工作載荷穩(wěn)定F0′=（0.2～0.6)F工作載荷不穩(wěn)定F0′=（0.6～1.0)F強度校核公式：設計公式：

根據(jù)螺栓受工作載荷F的伸長增量與被聯(lián)接件回彈變形量相等（均為δ2）的關系，可導出預緊力F0與剩余預緊力F0′的關系式為：式中：KC—相對剛性系數(shù)，其值與螺栓和被聯(lián)接零件的材料、結構及聯(lián)接中墊片性

質(zhì)有關。對于鋼制被聯(lián)接件，KC值可參考下表選取。C1—螺栓剛度（力與變形之比）C2—被聯(lián)接件剛度相對剛性系數(shù)墊片類型KC金屬墊片或無墊片0.2～0.3皮革墊片0.7銅皮石棉墊片0.8橡膠墊片0.9

對于重要的螺栓聯(lián)接，需控制預緊力F0的大小?？上冗x取剩余預緊力F0′，再根據(jù)

計算預緊力F0之值。若采用測力矩扳手控制F0值時，可根據(jù)公式T∑≈0.2F0d×10-3計算出扳手力矩T∑的大小，在預緊螺栓時使力矩指針達到T∑值，此時螺栓中預緊力即近似達到所需預緊力F0。由以上公式計算得：

由上式可知，當螺栓承受的軸向工作載荷由0至F間變化時，螺栓中總拉力的變化范圍為F0～F∑。由上式可知，減小螺栓剛度C1（如減小螺栓光桿部分直徑或采用空心螺栓均可降低值C1）或增大被聯(lián)接件剛度C2（使用金屬墊片或不使用墊片），均可降低相對剛性系數(shù)KC值。從而可縮小螺栓總拉力的變化范圍，提高螺栓承受變載荷時的疲勞強度。二、螺旋傳動的工作原理、分類、特點及應用

螺旋傳動由螺桿（也稱絲桿）和螺母組成，主要用來將主動件的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹闹本€運動，同時傳遞運動和動力。

螺旋傳動按其用途和受力情況可分為傳力螺旋、傳導螺旋、調(diào)整螺旋三種類型：（1）傳力螺旋如螺旋千斤頂1-托盤2-螺母3-手頂4-螺桿1-螺桿2-螺母3-機架4-工作臺螺旋千斤頂（2）傳導螺旋1-螺桿2-螺母3-機架4-工作臺機床進給螺旋機構（3）調(diào)整螺旋螺旋測微器

微調(diào)差動螺紋螺旋拉緊器

如圖所示，將螺桿與螺母的螺紋凹處做成鋼球的滾道，滾道內(nèi)放滿鋼球，當螺桿轉(zhuǎn)動時，鋼球一個接一個沿滾道循環(huán)滾動，螺旋副構件間形成滾動摩擦，這種螺旋稱為滾動螺旋。滾動螺旋傳動課程導入：模塊七常用聯(lián)接

任務二鍵、銷連接減速器結構圖教學目標知識目標1.了解鍵連接的類型、特點和應用。2.掌握平鍵聯(lián)接的尺寸選擇和強度校核。3.掌握銷的類型、特點和應用。能力目標1.能正確選擇鍵連接方式。2.能根據(jù)實際情況設計普通平鍵的尺寸，并能進行強度校核。素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生合作精神。2.培養(yǎng)學生標準意識和規(guī)范意識；2.培養(yǎng)學生嚴謹細心、愛崗敬業(yè)、精益求精的工匠精神?！緦W習重點與難點】1.鍵連接的選擇。2.平鍵聯(lián)接的尺寸選擇和強度校核?！鞠嚓P知識】一、鍵連接的類型和特點

鍵連接主要用于軸和軸上回轉(zhuǎn)零件之間的圓周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵連接的類型、特點見表7-6。二、平鍵連接的尺寸選擇與強度校核（一）平鍵連接的尺寸選擇

鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。

鍵的主要尺寸為其截面尺寸（鍵寬b和鍵高h）和鍵長L。普通平鍵和鍵槽的形式如圖，尺寸見表7-7。（二）平鍵連接的強度校核

平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時的受力分析如圖所示。平鍵連接的失效形式有：較弱零件工作面壓潰（靜連接）、磨損（動連接）、鍵被剪斷（沿aa截面），鍵剪斷一般較少出現(xiàn)，除非有嚴重過載。平鍵連接受力情況接觸面面積為:標記示例：普通A型平鍵，b=16mm，h=10mm，L=100mm，標記為：GB/T1096-2003鍵16×10×100；普通B型平鍵，b=16mm，h=10mm，L=100mm，標記為：GB/T1096-2003鍵B16×10×100；1.普通平鍵擠壓強度條件為（靜鏈接）：k=0.5h，h—鍵高2.導向平鍵連接、滑鍵連接的強度條件為（動連接）：三、花鍵連接（一）花鍵類型

花鍵按齒形不同分為：矩形花鍵連接和漸開線花鍵連接（如圖）。矩形花鍵連接漸開線