機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 課件 項目15 螺紋連接

項目15螺紋連接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)目錄CONTENTS螺紋概述1螺紋連接基本類型、預(yù)緊和防松2螺紋連接強(qiáng)度計算31螺紋概述Part圖示為一螺旋千斤頂，試分析該千斤頂中的支撐螺桿采用的牙型類型。任務(wù)引入任務(wù)目標(biāo)：1.了解螺紋形成原理；2.理解螺紋的主要參數(shù)；3.掌握不同牙型的類別和特點。螺紋概述螺紋連接在機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用十分廣泛，例如自行車、汽車、各種機(jī)床、家用電器、辦公桌椅等等。螺紋概述螺紋連接在機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用十分廣泛，例如自行車、汽車、各種機(jī)床、家用電器、辦公桌椅等等。螺紋概述螺紋連接在機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用十分廣泛，例如自行車、汽車、各種機(jī)床、家用電器、辦公桌椅等等。螺紋加工螺紋加工一、螺紋的形成把一直角三角形繞在直徑為d的圓柱表面上，使得AB底邊與圓柱底邊重合，則三角形斜邊在圓柱體表面形成一條螺旋線。螺旋線升角：斜邊與底邊的夾角ψ螺紋：若取一平面圖形，使其平面始終通過圓柱體的軸線并沿著螺旋線運動，則這平面圖形在空間形成一個螺旋形體，稱為螺紋。二、螺紋的主要參數(shù)1.大徑——與外螺紋牙頂相重合的假象圓柱面直徑，亦稱公稱直徑。2.小徑——與外螺紋牙底相重合的假象圓柱面直徑。3.中徑——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑。標(biāo)識交流強(qiáng)度校核幾何參數(shù)二、螺紋的主要參數(shù)根據(jù)螺旋線的數(shù)目，可分為單線螺紋和等距排列的多線螺紋。為制造方便，螺紋一般不超過4線。單線螺紋：沿一條螺旋線所形成的螺紋，多用于連接。多線螺紋：沿兩條或兩條以上在軸向等距分布的螺旋線所形成的螺紋，多用于傳動。二、螺紋的主要參數(shù)4.螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。5.導(dǎo)程S——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面母線上的對應(yīng)兩點間的軸向距離。6.線數(shù)n——螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4。S=Pxn二、螺紋的主要參數(shù)7.旋向：根據(jù)螺旋線的繞行方向，可分為左旋螺紋和右旋螺紋。二、螺紋的主要參數(shù)8.螺旋升角??——中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。9.牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。

10.牙型斜角β——螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角。三、幾種常用螺紋的特點和應(yīng)用根據(jù)平面圖形的形狀，螺紋可分為三角形、矩形、梯形和據(jù)齒形。三、幾種常用螺紋的特點和應(yīng)用（一）三角形螺紋牙型角大，自鎖性能好，而且壓根厚、強(qiáng)度高，故多用于連接。常用的有普通螺紋、英制螺紋和圓柱管螺紋。普通螺紋M圓柱管螺紋G英制螺紋三、幾種常用螺紋的特點和應(yīng)用（二）矩形螺紋牙型為正方形，牙型角α=0°，牙厚為螺距的一半，當(dāng)量摩擦系數(shù)較小，效率較高，但牙根強(qiáng)度較低，螺紋磨損后造成的軸向間隙難以補(bǔ)償，對中精度低，且精加工較困難，因此，這種螺紋已較少采用。三、幾種常用螺紋的特點和應(yīng)用（三）梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角α=30°，效率比矩形螺紋低，但易于加工，對中性好，牙根強(qiáng)度較高，當(dāng)采用剖分螺母時還可以消除因磨損而產(chǎn)生的間隙，因此廣泛應(yīng)用于螺旋傳動中。三、幾種常用螺紋的特點和應(yīng)用（四）鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋工作面的牙側(cè)角為3°，非工作面的牙側(cè)角為30°，兼有矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點，但只能承受單向載荷，適用于單向承載的螺旋傳動。螺紋牙強(qiáng)度高，用于單向受力的傳力螺旋；如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)取?螺紋連接基本類型、預(yù)緊和防松Part圖為某振動試驗臺。設(shè)計時，振動臺某兩個零件之間需采用螺栓連接。試為該螺栓連接提供幾種防松方案。任務(wù)引入任務(wù)目標(biāo)：1.掌握螺紋連接的不同防松方法；2.掌握螺紋連接的基本類型。一、螺紋連接的基本類型一、螺紋連接的基本類型（一）螺栓連接普通螺栓連接：螺栓與孔之間有間隙，加工簡單，成本低。鉸制孔用螺栓連接：螺栓桿與孔之間一般采用過渡配合。主要用于需要螺栓承受橫向載荷或需要靠螺桿精確固定被連接件的場合。一、螺紋連接的基本類型（二）雙頭螺柱連接適用于被連接件較厚，要求結(jié)構(gòu)緊湊和經(jīng)常拆裝的場合。（三）螺釘連接結(jié)構(gòu)簡單，適用于被連接件之一較厚，或另一端不能裝螺母的場合。不適用于經(jīng)常拆裝的場合。一、螺紋連接的基本類型（四）緊定螺釘連接常用固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力或扭矩。二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件（一）螺栓螺栓分類不同，可分為：普通螺栓、鉸制孔螺栓；粗制螺栓、精制螺栓等。（二）雙頭螺柱分為有退刀槽和無退刀槽兩類。二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件（三）螺釘螺釘按照頭部形狀可分為半圓頭、平圓頭、六角頭、圓柱頭、內(nèi)六角孔和沉頭螺釘?shù)取６?、?biāo)準(zhǔn)螺紋連接件（五）自攻螺釘連接結(jié)構(gòu)簡單，由螺釘攻出螺紋。（四）緊定螺釘安裝頭部形狀分為半圓頭、平圓頭、六角頭、圓柱頭等。二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件（六）螺母（七）墊圈擴(kuò)大接觸面，降低緊固力對被緊固件的應(yīng)力集中，防止損壞被緊固件。三、螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋緊連接：裝配時擰緊，即在在裝配時有預(yù)緊力。預(yù)緊目的：增加連接剛度、緊密性、提高防松能力等。螺紋松連接：裝配時不擰緊，如設(shè)備吊環(huán)等。定力矩扳手測力矩扳手（一）螺紋連接的預(yù)緊三、螺紋連接的預(yù)緊和防松防松目的：實際工作中，外載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少，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，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會影響正常工作，造成事故。步進(jìn)加熱爐振動平臺（二）螺紋連接的防松三、螺紋連接的預(yù)緊和防松防松方法：按工作原理可分為摩擦防松、機(jī)械防松、永久防松和化學(xué)防松。1.摩擦防松：利用螺旋副中阻止螺旋副相對轉(zhuǎn)動的摩擦力來達(dá)到防松的目的，其方法有雙螺母防松、彈簧墊圈防松等。雙螺母防松彈簧墊圈防松三、螺紋連接的預(yù)緊和防松2.機(jī)械防松：利用機(jī)械方法使螺母與螺栓、螺母與連接件互相鎖牢，以達(dá)到防松的目的。開口銷止動墊圈三、螺紋連接的預(yù)緊和防松2.機(jī)械防松：利用機(jī)械方法使螺母與螺栓、螺母與連接件互相鎖牢，以達(dá)到防松的目的?！搪菁y連接的防松3.永久防松：一般采用破壞螺紋，以達(dá)到防松的目的。沖或點焊4.化學(xué)防松：一般采用螺紋膠實現(xiàn)防松。3螺紋連接強(qiáng)度計算Part觀察圖示容器，采用螺栓聯(lián)接。已知氣體的壓強(qiáng)1.5MPa，氣缸內(nèi)徑250mm，12個8.8級的螺栓均勻布局。試確定螺栓的公稱直徑。任務(wù)引入學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解緊螺栓連接強(qiáng)度計算分析；2.理解松螺栓聯(lián)接計算方法。螺栓連接螺栓連接強(qiáng)度計算的目的，主要是根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)形式、材料性質(zhì)和載荷狀態(tài)等條件，分析螺栓的受力和失效形式，然后按相應(yīng)的計算準(zhǔn)則計算螺紋小徑d1，再按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d和螺距P等。一、松螺栓連接松螺栓連接的特點是裝配時不擰緊螺母，在承受工作載荷前，連接并不受力。這種連接只能承受靜載荷。當(dāng)承受軸向工作載荷F時，螺紋部分的強(qiáng)度條件為：

二、受橫向外載荷的緊螺栓連接(一)、采用普通螺栓連接被連接件在預(yù)緊力的作用下相互壓緊，依靠結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力來抗衡外載荷，從而避免產(chǎn)生相對移動。螺栓本身僅受裝配時由于擰緊螺母而產(chǎn)生的預(yù)緊力和螺紋副阻力矩的作用。預(yù)緊力使螺栓危險截面上產(chǎn)生拉應(yīng)力：

注：z為連接螺栓的數(shù)目；m為結(jié)合面數(shù)目；f為結(jié)合面間摩擦系數(shù)單個螺栓所需的預(yù)緊應(yīng)力為：

若計入扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響，設(shè)計公式為：

二、受橫向外載荷的緊螺栓連接(二)、采用鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓連接一般均需擰緊，