华中科技大学机械设计基础ppt课件讲义.ppt

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1、第十三章 联 接,联 接,可拆联接不可拆联接,键联接、销联接、螺纹联接,焊接、铆接、粘接,重点讨论键联接、螺纹联接,13-1 键联接,作用对轴上旋转零件作周向固定，并传递转矩,一、键联接的类型,键联接,花键,普通平键静联接,导向平键（短距离）,滑键（长距离）,动联接,二、键联接的选择,设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算,类型选择,静联接 普通平键、半圆键、花键,动联接 导向平键、滑键,尺寸选择,根据轴径 d 查标准，确定 b、h,根据轮毂宽度，确定键长 L,三、平键联接的校核,平键联接的失效形式：,1、工作面压溃静联接,2、工作面磨损动联接,每个工作面的受力：,挤压应力：,l 键的工作长度

2、：对于A型键 l=L-b 对于B型键 l=L 对于C型键 l=L-b/2,强度条件：,静联接，防止压溃,动联接，防止磨损,平键联接的校核计算：,选择平键联接类型,按静或动联接校核强度,取决于键、轴、轮毂三者中强度最弱的那种材料,增大键长,设计步骤,根据轴径、毂宽查标准确定键的尺寸,设计时注意：,许用应力,强度不够时,不同轴段的键槽应开在同一母线上,同一截面采用双键联接（按1.5个键计算）,13-2 螺纹联接,一、螺纹参数,螺纹牙型,三角螺纹,普通螺纹,矩形螺纹,锯齿型螺纹,梯形螺纹,管螺纹,d 螺纹大径，公称直径,d1 螺纹小径,d2 螺纹中径,n 螺纹线数,p 螺距,s 导程，s=np,升角

3、,牙型角,螺纹旋向常用右旋，特殊要求时用左旋,粗牙螺纹一般联接细牙螺纹d1大、强度大、自锁性好，常用于变载,二、螺旋副的受力分析、效率和自锁,1、矩形螺纹（=0o),螺纹受力分析,F=Qtg(+）,摩擦角=arctg f,螺旋副的效率,由此可见，增加效率提高,另一方面，当滑块等速下滑时,F=Qtg(-）,若，则 0。自锁条件：,2、三角螺纹（0o),比较矩形螺纹和三角螺纹的受力（忽略升角的影响）,三角螺纹的摩擦力：,牙型斜角,fv 当量摩擦系数，,v 当量摩擦角,用 fv、v代替 f、，得到三角螺纹的受力及效率公式：,螺纹力矩：,螺纹副效率：,自锁条件：v,三、螺纹联接的预紧和防松,1、螺纹联

4、接的预紧,预紧的目的,防止联接松脱，增强可靠性,被联接件接合面具有足够的紧密性,使接合面产生摩擦力，以承受横向载荷,F 预紧力,拧紧力矩 T：,T=T1+T2,T1 螺纹阻力矩T2 螺母支承面摩擦阻力矩,对于M10M68的普通粗牙螺纹：取 fv=tgv=0.15 fc=0.15,2、螺纹联接的防松,了解：1）为什么要防松？2）防松的原理；3）防松零件的装配方法,四、单个螺栓联接的强度计算,螺栓联接,普通螺栓联接,铰制孔用螺栓联接,工作载荷,横向工作载荷,轴向工作载荷,1、螺栓联接的失效形式,对于普通螺栓：螺栓杆在制有螺纹的部分被拉断,对于铰制孔用螺栓：工作面被压溃或剪断,2、松螺栓联接的计算,

5、螺栓所受拉力,工作载荷,=,危险截面的强度条件：,F拉力；A危险截面面积；,设计式：,d1螺纹小径,装配时要拧紧，工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力 F作用,3、紧螺栓联接的计算,1）受横向工作载荷时：,普通螺栓联接,螺栓受 F和 T1 作用,F引起的拉应力：,T1 引起的扭剪应力：,m 接合面对数f 摩擦系数Kf 可靠性系数R 横向工作载荷,当 m=1、f=0.15、Kf=1.2 时，F 8 R,应使接合面摩擦力大于工作载荷R,拉、扭联合作用时，按第四强度理论：,当量拉应力：,强度条件：,设计式：,预紧力F应满足的条件？,摩擦力：,m f F,R,Kf,铰制孔用螺栓联接,螺栓杆受挤压应力和剪切

6、应力作用。此类螺栓预紧力小，计算时可忽略,强度条件：,d 0 螺栓杆受剪面直径,最小挤压高度,设计时，按上述公式分别计算出d 0，取大值,2）受轴向工作载荷时：,螺栓所受的总拉力：,F0=F+F,?,此时，联接中各零件的受力关系属静不定问题,未知力有两个：,F0 总拉力,F 残余预紧力,须根据静力平衡方程和变形协调条件求解,变形协调条件：b=c=,静力平衡条件：F0=F+F,螺栓总拉力,残余预紧力,轴向外载荷,(a),(b),(c),螺栓刚度:kb=F/b0=tg b,被联接件刚度:kc=F/c0=tg c,当kc kb时，相对刚度系数0，F0 F,反之，当kc kb时，相对刚度系数1，F0

7、F+F,强度条件：,注意：对于普通螺栓联接，无论联接是受横向工作载荷还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用,残余预紧力应满足下列要求：,1）无特殊要求时 F=（0.20.6)F,2）变载作用时 F=（0.61.0)F,3）有紧密性要求时 F=（1.51.8)F,五、螺栓材料及其许用应力,一般用途：碳素钢；重要联接：合金钢,许用应力：见表13-2、13-3、13-4,六、螺栓组的结构设计,目的：合理确定螺栓组的布置形式及接合面的几何形状；使各螺栓受力均匀，便于加工、装配,1、接合面应设计成轴对称的简单几何形状,2、合理布置螺栓，使其受力均匀,3、合理确定螺栓的间距和边距，保证足够的扳手空间,4、同一分布圆上的螺栓应取偶数，便于钻孔时分度画线,5、同一螺栓组，螺栓材料、规格相同,6、螺母及螺栓头的支承面应光洁、平整,注意：对于螺栓组联接，应首先对螺栓组进行受力分析，找出受载最大的螺栓，然后对该螺栓进行强度计算。,七、提高螺栓联接强度的措施,1、减小螺栓总拉力F0的变化幅度以减小应力幅,螺牙间载荷分布,3、避免或减小附加应力,4、减小应力集中,减小螺栓刚度kb；,增大被联接件刚度kc；,2、改善螺牙间载荷分布不均现象,采用悬置螺母或环槽螺母,