机械设计基础联接ppt课件.ppt

第9章 联接,9-1 概述,一、联接,将两个或两个以上零件联成一体的结构。,二、联接的类型,可拆性联接,螺纹连接，键联接和销联接。,不可拆性联接,焊接，粘结，铆接。,9-2 螺纹参数,一、螺纹的形成与参数,形成,2.分类,按轴平面内牙形,三角形，矩形，梯形和锯齿形螺纹,2.分类,按螺旋线旋绕方向,右旋螺纹和左旋螺纹。,按螺旋线数目,单线，双线和多线螺纹。,按螺纹存在位置,内螺纹和外螺纹：两者旋合在一起形成螺旋副。,按圆柱体的形状,圆锥螺纹和圆柱螺纹。,2.分类,二、螺纹的主要参数,1径向尺寸,大径d：螺纹的公称直径,小径d1,中径d2,2轴向尺寸,螺距P,导程S：,3角度尺寸,螺纹升角：,牙型角,：,牙型斜角：三角形螺纹 普通螺纹,9-3 螺旋副的受力分析、效率和自锁,一、矩形螺纹,（0）,旋紧螺纹副时的受力,驱动力：对螺母施加一转矩,三力平衡：,为摩擦角,2旋紧螺纹副时的效率,将螺母等速旋紧一周,有用功：,输入功：,效率：,最大效率：,一般角不大于25,3松退时的自锁,当螺母在 作用等速松退。 相当于滑块在 作用下沿斜面下 滑。,滑块平衡，加入一平衡力,平衡力矩T,螺旋副自锁条件：,二、非矩形螺纹,牙侧角0的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹,定义：当量摩擦角,当滑块沿非矩形螺纹等速上升时，水平推力,螺旋副自锁条件：,效率：,水平推力：,二、非矩形螺纹,联接：单线、小螺距提高自锁性。传动：多线、大螺距提高传动效率。,结论,三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩,预紧：安装时将螺母拧紧，使联接受到一定的预紧力,对预紧力不加控制,对预紧力控制,式中：,T1克服螺纹阻力矩。,T2克服螺母与承压面间的摩擦阻力矩。,三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩,测力矩扳手,三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩,定力矩扳手,四、螺纹联接的防松,在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。,防松的方法,弹簧垫圈,对顶螺母,尼龙圈锁紧螺母,四、螺纹联接的防松,在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。,防松的方法,槽形螺母和开口销,止动垫片,圆螺母用带翅垫片,四、螺纹联接的防松,在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。,防松的方法,冲点法防松,9-4 螺纹联接和螺纹联接件,一、螺纹连接件的基本类型,1螺栓联接,9-4 螺纹联接和螺纹连接件,一、螺纹连接的基本类型,2铰制孔用螺栓联接,3螺钉联接,9-4 螺纹联接和螺纹连接件,9-4 螺纹联接和螺纹连接件,4双头螺柱联接,5紧定螺钉,9-4 螺纹联接和螺纹连接件,二、螺纹连接件的主要类型,1.螺栓、螺母,螺栓头部常做成六角头。,螺栓杆部可制出一段螺纹或全螺纹。,2.双头螺柱,二、螺纹连接件的主要类型,3螺钉、紧定螺钉,二、螺纹连接件的主要类型,二、螺纹连接件的主要类型,4螺母、垫圈,9-5 螺栓联接的强度计算,一、螺栓的失效形式及受力形式,1.失效形式,拉断压溃和剪断因磨损而发生滑扣,2.受力形式,受拉螺栓受剪螺栓,二、受拉螺栓联接的强度计算,1.只受工作载荷的螺栓强度计算,条件：装配时不需要预紧且忽略零件的自重。,螺栓的强度条件：,螺栓设计公式,Fa：螺栓轴向工作压力。N d1: 螺纹小径。mm ：螺栓材料的许用应力。MPa,式中,二、受拉螺栓联接的强度计算,2.只受预紧力的螺栓强度计算,条件：装配时产生预紧力,受横向工作载荷的紧螺栓联接,在拧紧力矩作用下,受到轴向拉力Fa,螺纹副中摩擦阻力矩T1,2.只受预紧力的螺栓强度计算,平衡条件：,由第四强度理论：,强度条件：,设计公式：,受轴向工作载荷的螺栓强度计算,2.只受预紧力的螺栓强度计算,条件：装配时产生预紧力，预紧时螺栓拧紧T1,工作时轴向力FE,受轴向工作载荷的螺栓强度计算,螺栓：预紧力F0 伸长量,工作时伸长量,被联接件：预紧力F0压缩量,工作时压缩量,受轴向工作载荷的螺栓强度计算,螺栓工作时的轴向力：,式中：,FE工作载荷,FR剩余预紧力,单个螺栓工作载荷：,螺栓个数：,螺栓强度条件：,螺栓设计公式：,受轴向工作载荷的螺栓强度计算,二、受剪螺栓联接的强度计算,3对铰制孔螺栓联接，一般只受横向剪力和挤压力作用。,挤压强度条件,剪应力强度条件,四、螺栓的材料和许用应力,1.材料,螺栓: 一般采用碳素钢，如Q215、Q235、10、35和 45钢。对于重要的螺纹联接，可采用15Cr、40Cr、30CrMnsi等合金钢。,螺母: 一般较相配合的螺栓的硬度低2040HBS。,2.许用应力,螺母性能等级分7级，螺栓性能等级分10级。,螺栓性能等级表示方法：,螺栓许用应力：,安全系数,例题1,已知：,图示为凸缘联轴器。,凸缘联轴器材料HT200，传递扭矩T=1.2106Nmm，静载荷。用4个普通螺栓联接，螺栓材料35钢，性能等级5.8级。螺栓中心圆直径D0=160 mm, 两个半联轴器间的摩擦系数=0.15，联接的可靠性系数C=1.2,试确定：螺栓直径。,例题1（续）,1.确定螺栓材料的许用应力,解：,螺栓性能等级5.8级,2.单个螺栓受力,单个螺栓受的横向力:,平衡条件：,3.确定螺栓直径,例题1（续）,（1）不控制预紧力,初选螺栓M24查表得：,螺栓的许用应力：,螺纹小径：,选M24螺栓合适。,例题1（续）,（2）控制螺栓预紧力,螺栓的许用应力：,螺纹小径：,查表选M16（d1=13.855mm）合适。,例题2,在上例中，其他条件相同。若改用铰制孔螺栓联接。,已知：,螺栓材料的许用应力为,联轴器材料的许用应力,试确定：螺栓直径。,例题2（续）,解：,1.确定单个螺栓的受力,2.按剪切强度条件计算螺栓直径,例题2（续）,3.按挤压强度条件计算螺栓直径,选M6的铰制孔螺栓d1=7mm合适。,例题3,已知：,一钢制液压油缸。,油缸壁厚为10mm，油压p=2MPa，D=125mm，缸盖用6个M16的螺栓联接在缸体上，螺栓材料的许用应力,取该螺栓的剩余预紧力,试校核：螺栓的强度。,例题3（续）,解：,1.液压缸盖上单个螺栓所受的载荷：,单个螺栓的总拉力：,2.校核螺栓的联接强度,强度合格。,9-6 螺纹联接的结构设计,一、避免或减小附加载荷,凸台或沉孔,螺纹轴线与承压面垂直,一、避免或减小附加载荷,9-6 螺纹联接的结构设计,二、防止松脱,特别在高温或冲击、振动以及不稳定载荷作用下，防止松脱。,三、减小横向载荷,利用套筒、键、销等装置，减小横向载荷。,9-6 螺纹联接的结构设计,四、合理的结构设计,1.接合面形状尽量简单,圆形,螺栓均布,2.螺栓数目设计时采用4的倍数,3.受力矩作用的螺栓组，应使螺栓尽量远离轴线，减小螺栓受力,4.螺栓安装时应留出扳手空间,9-7 螺旋传动,一、螺旋传动的类型和应用,螺旋传动按其类型可分为：调整螺旋：如机床进给的微调螺旋起重螺旋：如千斤顶传动螺旋：如机床丝杠,9-7 螺旋传动,二、螺旋传动计算,1耐磨性计算,螺旋传动受力与强度计算类似于螺纹联接。但螺旋传动主要失效形式为磨损。,令：,对梯形螺纹：,对锯齿形螺纹：,二、螺旋传动计算,2螺杆强度计算,d1螺纹小径。,式中：,螺杆材料许用应力。 对于碳素钢可取0.20.3s,应为拉力与扭矩组合。由第四强度理论：,二、螺旋传动计算,3螺杆稳定性计算,细长螺杆受到压力作用还应进行稳定性计算。计算公式参照教材。,当 时,当 时，对于 MPa的碳素钢,各符号取值参照教材。,3螺杆稳定性计算,当 时，对于 MPa的碳素钢,当 时,不必进行稳定性校核。,稳定性校核应满足的条件为：,4螺纹牙强度校核,防止沿螺母螺纹牙根部剪断。校核公式为：,对于铸铁螺母：,对于青铜螺母:,对于梯形螺纹：,对于矩形螺纹：,9-8 键、花键和过盈联接,作用：键、花键和过盈联接是轴与轴上零件周向固定的主要方式。 用来传递运动和转矩。,键的类型,平键,半圆键,楔键,切向键,一、平键,1.类型,普通平键；导向平键；滑键。,2.工作面,两侧面。,3.优点,定心性好，拆装方便，能承受冲击或变载荷。,一、平键,一、平键,一、平键,二、半圆键,三、楔键,上下是工作面。,用于对中性要求不高，载荷平稳和转速较低的场合。,2.平键的设计,设计步骤：,选型;,根据轴的直径查标准;,确定键的横截面尺寸;,根据轮毂长确定键的长度;,强度校核。,强度校核,1.受力分析,挤压,剪断,2.强度计算,静联接（普通平键）,动联接（导向平键）,对A型: 对B型：对C型：,例题,一铸铁直齿圆柱齿轮用普通平键与钢轴联接。,已知：齿轮轮毂长90mm，安装齿轮处轴的直径d=60mm， 该联接传递转矩T=500N.m，工作有轻微冲击。,试确定：此键联接的型号及尺寸。,解：,1.选键的类型，材料,选A型普通平键，45钢。,由轴的直径d=60mm，查标准。键的尺寸为：b=18mm,h=11mm,L=80mm。,例题（续）,为静联接：铸铁齿轮与钢轴，键为钢。,2.强度校核,A型：,强度合格。键的标记：键,二、花键联接,轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的联接叫花键联接。,1.花键联接的特点,具有承载能力高对轴削弱程度小（齿浅、应力集中小）定心好和导向性能好 需用专门的设备加工,2.分类,矩形花键,渐开线花键,3.强度校核,静联接,动联接,矩形花键,渐开线花键,=0.70.8,三、销联接,1.销联接的功用,固定,过载的安全装置,2.销材料,销常用材料：35，45钢。,3.销的分类,圆柱销,圆锥销,槽销,重点学习内容,1. 螺纹联接的类型、结构特点和应用。,2. 螺旋副的受力、效率和自锁。,3. 螺纹联接的强度计算。,第9章 联接,4. 标准平键的选择与设计计算。,