联接螺纹联接.ppt
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1、第十章 联接(螺纹联接)p.131,机械零件,(制造单元),构件(运动单元),机构,机器,静联接,动联接,零件,联接,前 言,本章只学习静连接中的可拆卸连接,前 言,机械静联接是我们本章介绍的主要内容，而螺纹联接是机械中应用最为广泛的静联接方式之一，它具有结构简单、工作可靠、装拆方便、形式多样、能满足各种要求等优点。所以，我们本章主要介绍螺纹联接，同时对常用的键联接和销联接进行适当的介绍。,10-1 螺纹参数,一、螺纹的形成：,如用一个平面图形沿螺旋线运动，并使平面始终通过圆柱体轴线，这样就构成了螺纹。平面图形形状可为；三角形、矩形、梯形、锯齿形等。,按牙型：矩形、三角形、梯形、锯齿形,二、螺
2、纹的类型,潘存云教授研制,潘存云教授研制,三角形螺纹联接螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹,根据螺旋线绕行方向：,以轴线为基准(外螺纹),螺旋线向右升高右旋,左旋如图 右旋常用,根据螺旋线头数：,判断方法,按位置：外螺纹在圆柱体的外表面形成的螺纹 内螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹,潘存云教授研制,潘存云教授研制,按用途：联接螺纹 传动螺纹,联接螺纹,传动螺纹,End of 16,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹多线螺纹,外螺纹内螺纹,联接螺纹（静联
3、接）传动螺纹（动联接）,圆柱螺纹圆锥螺纹,1）大径d(D)与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径（选择螺纹时用）,三、螺纹的主要参数 P132,2）小径d1(D1)与外螺纹牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱面直径（计算强度时用）,3）中径d2(D2)在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，d20.5(d+d1)（受力分析时用）,4）螺距 P 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间 的轴向距离,5）导程 S 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离,6）线数 n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系：S=nP,7）
4、螺纹升角（psi/psai）中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角,8）牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角 牙侧角 螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角,=60 30,=30 15,工3 非30,=0 0,普通螺纹 牙型角为60度的三角形米制螺纹 P135标准螺纹 凡是牙型、大径和螺距符合国家标准的螺纹都称为标准螺纹。除机械制造中常用的标准螺纹外，还有适用于某些特殊行业的专用螺纹标准，在需要的时候可以查阅有关的设计手册。,对称的螺纹,9)螺纹的工作高度h 表示内外螺纹沿径向的接触高度。,螺旋副在力矩和轴向载荷下的相对运动,将螺旋线沿中径展开,10-2 螺旋副的受力分析
5、、效率和自锁,滑块(重物)在斜面运动,分析:1.当匀速上升:,Fa,F,Fn,FR,Ff,Fa,F,FR,+,FR与Fn夹角摩擦角：tg f Ff/n R与a 夹角,加载a(轴向力,自重,阻力),作用在螺旋副上的驱动力矩：,(10-2b),atg()(102a),合反力FR,(滑块)合力0,法向反力Fn(斜面),施加水平推力F（驱动）,摩擦阻力：f Fn=Ff,一矩形螺纹：(=0),施加水平支持力(匀速下滑),当F0,F0,自锁条件：,滑块在斜面运动状态不变,作用力F与假设力的方向相反推力,F 即：螺纹升角摩擦角,(10-3b),Fa,F,Fn,FR,Ff,Fa,F,FR,-,无论a多大，滑块
6、不会自动下滑自锁,2.当匀速下降：,将(当量摩擦角)tgf/cos=f(10-4)(当量摩擦系数),(),匀速上升：atg()(10-5a),匀速下降：Fatg()(10-6a),(10-6b),(10-5b),自锁条件：即：螺纹升角小于当量摩擦角(10-7),要自锁好(),(单头),自锁性,自锁性,二非矩形螺纹,三.效率:,螺母旋转一周所需的输入功为：；此时螺母上升一个导程S，其有效功为：。,因此螺旋副的效率为：,将效率公式绘制成曲线，如图所示。可见当 时效率最高，但过大的升角使制造困难。并且由曲线图可以看出：当 之后，效率的增加不明显，所以通常取不超过25。,管螺纹,10-3 机械制造常用
7、螺纹及标准,三角形螺纹主要有普通螺纹和管螺纹。前者多用于紧固连接，后者用于管道的紧密连接。,按牙型：矩形、三角形、梯形、锯齿形,潘存云教授研制,潘存云教授研制,三角形螺纹联接螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹,10-3 机械制造常用螺纹及标准,1）三角形螺纹（普通螺纹）P135牙型角为60，可以分为粗牙和细牙，粗牙用于一般联接；与粗牙螺纹相比，细牙由于在相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件和微调装置。2）管螺纹 多用于有紧密性要求的管件联接，牙型角为55，公称直径近似于管子内径，属于细牙三角螺纹。按制订的螺纹标准不同，现在常见的有米制和英制两大类。我国
8、除管螺纹外，一般采用米制。1、联接（三角形）螺纹(M)普通螺纹 60 粗牙 牙高 d1小，螺纹升角大 细牙 牙浅 d1大，螺纹升角小 更易自锁 管螺纹60、55紧密,3）梯形螺纹 牙型角为30，是应用最为广泛的传动螺纹。4）锯齿型螺纹 两侧牙型角分别为3和30，3的一侧用来承受载荷，可得到较高效率；30一侧用来增加牙根强度，适用于单向受载的传动螺纹。5）矩形螺纹 牙型角为0，适于作传动螺纹。2.传动螺纹 小梯形螺纹（Tr）30 15锯齿形螺纹（S）33工3非30矩形螺纹 0,10-3 机械制造常用螺纹及标准,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,1、螺纹联接主要类型,(1
9、)螺栓联接,a 普通螺栓联接,b 精密螺栓联接(绞制孔螺栓）,潘存云教授研制,潘存云教授研制,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,1、螺纹联接主要类型,(1)螺栓联接,a 普通螺栓联接被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。,联接件,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,1、螺纹联接主要类型,(1)螺栓联接,b 精密螺栓联接(绞制孔螺栓）螺杆外径与螺栓孔（由高精度铰刀加工而成）的内径具有同一基本尺寸，并采用过渡配合。装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定
10、位用，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接。,(2)螺钉联接适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔，右图中下面那个件），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,1、螺纹联接主要类型,(3)双头螺柱联接螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。,潘存云教授研制,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,1、螺纹联接主要类型,(4)紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的
11、相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,1、螺纹联接主要类型,特殊联接：地脚螺栓联接 吊环螺钉联接,5种联接,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,1、螺纹联接主要类型,End of 17,二螺纹联接件,10-4 螺纹联接基本类型及螺纹联接件,一螺纹联接基本类型,应用螺纹连接的方法，有哪几种具体的方式，能把两个物体连接在一起。,实现上述几种螺纹连接方式，需要哪些连接件。,二螺纹联接件 P140,1）螺栓 普通螺栓 六角头，小六角头，内六角铰制孔螺栓螺纹部分直径较小,二螺纹联接件,2）双头螺柱两端带螺纹 A型有退刀槽
12、 B型无退刀槽,潘存云教授研制,旋入被连接件螺纹孔一端称为座端，另一端称为螺母端，螺母端公称长度为L,3)螺钉 与螺栓区别头部有内六角头、十字槽头等形式。,二螺纹联接件,4)紧定螺钉 锥端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合平端接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸圆柱端压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板,二螺纹联接件,6）螺母,5）自攻螺钉由螺钉攻出螺纹,圆螺母常用于轴上零件的轴向固定。,六角螺母：标准，扁，厚,二螺纹联接件,6）螺母,圆螺母+止退垫圈带有缺口，应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中，外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。百度知道：圆螺母止动垫
13、圈内外都有齿。与圆螺母所配合的外螺纹上应制出孔眼或槽以纳入垫圈内齿。圆螺母旋紧就位后，螺母扳拧槽所对应的垫圈外齿应折弯嵌入槽中。这样螺母就被固定了。,二螺纹联接件,7）垫圈,吊环螺钉,平垫圈,弹簧垫圈,斜垫圈,标准螺纹联接件,10-5 螺纹联接的预紧和防松,为什么螺栓联接时，需要将螺母拧紧呢？任何材料在受到外力作用时，都会产生或多或少的形变，螺栓也不例外。当联接螺栓承受外在拉力时，将会伸长。如果我们在初始时仅将螺母拧上使各个接合面贴合，而不拧紧，那么在受到外力作用时，接合面之间将会产生间隙。,F,F,10-5 螺纹联接的预紧和防松,为什么螺栓联接时，需要将螺母拧紧呢？所以为了防止这种情况的出现
14、，我们都知道在零件未受工作载荷前需要将螺母拧紧，使组成联接的所有零件都产生一定的弹性变形（螺栓伸长、被联接件压缩），从而可以有效地保证联接的可靠。这样，各零件在承受工作载荷前就受到了力的作用，这种方式就称为预紧，这个预加的作用力就称为预紧力。,F,F,F,F,10-5 螺纹联接的预紧和防松,为什么螺栓联接时，需要将螺母拧紧呢？经验证明：选用适当较大的的预紧力，对螺栓联接的可靠性及螺栓的疲劳强度都是有利的。但过大的预紧力会使紧固件在装配或偶尔过载时断裂。因此，对于重要的螺栓联接，在装配时需要控制预紧力。,10-5 螺纹联接的预紧和防松,1、预紧,预紧目的增强联接的紧密性、可靠性，防止受载后被联接
15、件 之间出现间隙或发生相对滑移。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求，防漏气。,螺纹联接：松联接在装配时不拧紧，只有受外载时才受到力的作用 紧联接在装配时需拧紧，即在承载时，已预先受力，预紧力F0,一、螺纹联接的预紧,预紧过紧拧紧力过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度 过松拧紧力过小，工作不可靠,螺栓材料的屈服极限，单位为MPa;A1螺栓危险截面的面积，单位为mm2,d1 内径，与外螺纹牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱面直径（计算强度时用）,对于一般联接用的钢制螺栓联接的预紧力F0，推荐按下列关系确定：,合金钢螺栓,碳素钢螺栓,式中：,a)测量预紧前后螺栓伸长量精度较高,2预紧力控制方法,b)通过控
16、制拧紧力矩来间接保证预紧力,测力矩扳手测出预紧力矩，如左图定力矩扳手达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自动打滑，右图,测力矩扳手,定力矩扳手,b)通过控制拧紧力矩来间接保证预紧力,拧紧力矩T0,拧紧力矩由两部分组成：1)螺纹副的摩擦力矩T1；2)螺母与支承面间的摩擦力矩T2。,T0 的大小：拧紧时,联接件轴向拉力 被联接件轴向压力,012,螺纹阻力矩 T1,螺母支持面上的摩擦阻力矩T2,T2 fc Fa r f,1F d2/2Fa tg()d2/2,012,设轴向力为Fa 或预紧力（不受轴向载荷）,fc 螺母与被连接件支撑面间摩擦系数,rf 支撑面摩擦半径;rf=(dw+d0)/4dw螺母支撑
17、面外径d0螺栓孔直径,螺纹阻力矩 T1,螺母支持面上的摩擦阻力矩T2,T2 fc Fa r f,1F d2/2Fa tg()d2/2,012,设轴向力为Fa 或预紧力（不受轴向载荷）,T0T1T20.2Fad Nmm,简化公式：,对于M10M68的粗牙螺纹，若取 f=0.15，fc=0.15,注意：对于重要的联接，应尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。,d螺纹公称直径,分析:1.当匀速上升:,Fa,F,Fn,FR,Ff,Fa,F,FR,+,FR与Fn夹角摩擦角:tg f Ff/n R与a 夹角,加载a(轴向力,自重,阻力),作用在螺旋副上的驱动力矩：,(10-2b),atg()(102a),
18、合反力FR,(滑块)合力0,法向反力Fn(斜面),施加水平推力（驱动）,摩擦阻力：f Fn=Ff,一矩形螺纹：(=0),将(当量摩擦角)tgf/cos=f(10-4)(当量摩擦系数),(),匀速上升：atg()(10-5a),匀速下降：Fatg()(10-6a),(10-6b),(10-5b),自锁条件：(10-7),要自锁好(),(单头),自锁性,自锁性,二非矩形螺纹,P138 例10-1 3分钟自习例10-2（近似P143例10-2）已知M12螺栓用碳素结构钢Q235制成，螺纹间的摩擦系数f0.10，螺母与支承面间的摩擦系数fc0.15，螺母支承面外径dw16.6mm，螺栓孔直径d013m
19、m，欲使螺母拧紧后螺杆的拉应力达到材料屈服限的50，求应施加的拧紧力矩，并验算其能否自锁。,习题：,T2 fc Fa r f,1F d2/2Fa tg()d2/2,012,rf=(dw+d0)/4,例10-1（近似P143例2）已知M12螺栓用碳素结构钢Q235制成，螺纹间的摩擦系数f0.10，螺母与支承面间的摩擦系数fc0.15，螺母支承面外径dw16.6mm，螺栓孔直径d013mm，欲使螺母拧紧后螺杆的拉应力达到材料屈服限的50，求应施加的拧紧力矩，并验算其能否自锁。,1.求螺纹升角,由表10-1查M12螺纹，螺距P=1.75mm，d2=10.863mmm，d1=10.106mm,2.求当
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