機(jī)械設(shè)計(jì)課件第章聯(lián)接

1、湖大衡陽分校專用 第第10章章 連連 接接1 101 螺紋參數(shù)螺紋參數(shù)1 102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖1 103 機(jī)械制造常用螺紋機(jī)械制造常用螺紋1 104 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件1 105 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松1 106 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算1 107 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的材料和許用應(yīng)力1 108 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施1 109 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)1 1010 滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介1 1011 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接1 1012 銷聯(lián)接銷聯(lián)接

2、湖大衡陽分校專用 一、螺紋的形成一、螺紋的形成1 101 螺紋參數(shù)螺紋參數(shù)d2螺旋線螺旋線-一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。螺紋螺紋-一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋螺紋湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形

3、狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋湖大衡陽分校專用 螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類

4、按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋 一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用

5、分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副湖大衡陽分校專用 外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺

6、紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)湖大衡陽分校專用 聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋傳動(dòng)螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋湖大衡陽分校專用 圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐

7、螺紋圓錐螺紋管螺紋管螺紋湖大衡陽分校專用 (3)中徑中徑d2 也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。d1d2d(1)大徑大徑d 與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2) 小徑小徑 d1 與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4) 螺距螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角 (7)牙型角牙型角 軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tg=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2SS = nP同一條螺旋線上

8、的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2湖大衡陽分校專用 FnFRv一、矩形螺紋一、矩形螺紋= 01 102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖展開中徑展開中徑d2 圓柱面得一斜面圓柱面得一斜面.Fd2S螺旋副在軸向載荷Fa作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可看作在中徑的水平力F推動(dòng)滑塊(重物)沿螺紋運(yùn)動(dòng) F -水平推力水平推力Fn -法向反力法向反力Fa -軸向載荷軸向載荷F=f Fn -摩擦力摩擦力f -摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) -摩擦角摩擦角d2FFaFF Fa螺紋的擰松螺紋的擰松-螺母在螺母在F和和Fa的聯(lián)合作用下，順著的聯(lián)合作用

9、下，順著Fa等速等速向下運(yùn)動(dòng)。向下運(yùn)動(dòng)。螺紋的擰緊螺紋的擰緊-螺母在螺母在F和和Fa的聯(lián)合作用下，逆著的聯(lián)合作用下，逆著Fa等速等速向上運(yùn)動(dòng)。向上運(yùn)動(dòng)。FR -總反力總反力v湖大衡陽分校專用 FnFRvFd2S滑塊在F、FR 、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài)d2FFaF F Fa 作力多邊形作力多邊形得：得： F=Fatg(+ + ) 驅(qū)動(dòng)力矩：驅(qū)動(dòng)力矩：FaFFR+ )(22tgFda22dFT 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 FRFa = + + FR =(1 + + f ) Fn+ +Fa -為阻力，為阻力，F(xiàn)為驅(qū)動(dòng)力，摩擦力為驅(qū)動(dòng)力，摩擦力F沿斜面朝下。沿斜

10、面朝下。當(dāng)螺紋擰緊當(dāng)螺紋擰緊(滑塊上升滑塊上升)時(shí)：時(shí)：FR = Fn + +F 湖大衡陽分校專用 - FFaFa -為驅(qū)動(dòng)力，為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)成為阻力，成為阻力，摩擦力摩擦力F沿斜面朝上。沿斜面朝上。 FRvFRFa當(dāng)當(dāng)螺紋擰松螺紋擰松(滑塊下滑滑塊下滑)時(shí)：時(shí)：FRFa = - - 滑塊在F、FR 、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài) 作力多邊形可得：作力多邊形可得： F=Fatg(- - ) 驅(qū)動(dòng)力矩：驅(qū)動(dòng)力矩：22dFT )(22tgFdad2FFaFFnF- - 列出力平衡方程：列出力平衡方程：FR + Fa + +F =0 F 湖大衡陽分校專用 )(22tgFdTa若若 ，則則T T為正值，其

11、方向與螺為正值，其方向與螺 母運(yùn)動(dòng)方向相反，是母運(yùn)動(dòng)方向相反，是阻力阻力；若若 ，則則T T為負(fù)值，方向相反，為負(fù)值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運(yùn)動(dòng)方向相同，成為放松螺母所需外母運(yùn)動(dòng)方向相同，成為放松螺母所需外加的加的驅(qū)動(dòng)力矩。驅(qū)動(dòng)力矩。提問：提問：當(dāng)當(dāng)時(shí)，若沒有力矩時(shí)，若沒有力矩T T，螺螺母在母在F Fa a的作用下會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？的作用下會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？不會(huì)！不會(huì)！-這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為自鎖。自鎖。T Td2FaFFd2FaFFT T湖大衡陽分校專用 螺母螺母螺桿螺桿軸軸線線軸線軸線螺桿螺桿螺母螺母FnFa二、二、 非矩形螺紋非矩形螺紋 0矩

12、形螺紋忽略升角的影響時(shí)有：矩形螺紋忽略升角的影響時(shí)有：Fn=Fa當(dāng)當(dāng) 0 時(shí)，摩擦力為：時(shí)，摩擦力為：nFfFaFfcosaFf costgff摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù)為f 的非矩形螺紋所產(chǎn)生的非矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力與摩擦系數(shù)為的摩擦力與摩擦系數(shù)為f ，的矩，的矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。稱稱 為當(dāng)量摩擦角為當(dāng)量摩擦角FaFnFa故稱故稱 f 為當(dāng)量摩擦系數(shù)。為當(dāng)量摩擦系數(shù)。湖大衡陽分校專用 引入?yún)?shù)引入?yún)?shù)f 和和 就可象矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)就可象矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)行力的分析。行力的分析。 滑塊上升：滑塊上升：) (2:) (:2tgFdTtgFFaa驅(qū)動(dòng)

13、力矩水平推力 滑塊下降：滑塊下降：) (2) (2tgFdTtgFFaa非矩形非矩形螺旋的自鎖條件：螺旋的自鎖條件： 對(duì)于聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件湖大衡陽分校專用 0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：TSFa22)(dStgFFaa當(dāng)一定時(shí)，效率只是螺紋升角的函數(shù)，由此可以繪出效率曲線.當(dāng)當(dāng)一定時(shí)，在一定時(shí)，在=45=45- -/2 /2 處效率曲線有極大值。處效率曲線有極大值。對(duì)于傳動(dòng)螺旋，一般取：對(duì)于傳動(dòng)螺旋，一般?。簩?duì)于聯(lián)接螺紋，必須?。簩?duì)于聯(lián)接螺紋，必須取：升角過大, 制造困難，

14、且效率增高也不明顯。 = = 5.75.7 =(0.30.5)d;變載荷變載荷l1=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d;鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 0;螺紋伸出長度螺紋伸出長度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到邊緣的距離螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(36) mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。dd湖大衡陽分校專用 一、一、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接座端擰入深度座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺孔材料為：ae ee e雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 聯(lián)接件厚，允許拆裝。1 104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件螺紋聯(lián)接的基

15、本類型及螺紋緊固件鋼或青銅鋼或青銅 H=d;鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d螺紋孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同與螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d湖大衡陽分校專用 一、一、 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接基基本本類類型型螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接1 104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件螺紋聯(lián)接的

16、基本類型及螺紋緊固件緊定螺釘緊定螺釘湖大衡陽分校專用 二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件LL0d六角頭六角頭LdL0小六角頭小六角頭螺栓的結(jié)構(gòu)形式螺栓的結(jié)構(gòu)形式湖大衡陽分校專用 雙頭螺柱雙頭螺柱dL0L1LL1 -座端長度座端長度L0 -螺母端長度螺母端長度二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件湖大衡陽分校專用 螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件末端末端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)頭部頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)湖大衡陽分校專用 螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圓螺母圓螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、

17、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母湖大衡陽分校專用 其它螺母：其它螺母：湖大衡陽分校專用 其它螺母：其它螺母：湖大衡陽分校專用 墊圈墊圈平墊圈平墊圈薄平墊圈薄平墊圈A型平墊圈型平墊圈B型平墊圈型平墊圈螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱二、二、螺紋緊固件螺紋緊固件螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：作用：增加支撐面積以減增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。傷表面、

18、防松。湖大衡陽分校專用 facarFftgdFTTT)(2221)(2221tgdFTTTa一、一、 擰緊力矩?cái)Q緊力矩一般螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋聯(lián)接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋聯(lián)接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)榈拇笮?duì)螺紋聯(lián)接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。21TTTT T1 1克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩；克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩；T T2 2克服螺母支撐面的摩擦阻力矩；克服螺母支撐面的摩擦阻力矩；設(shè)軸向力為設(shè)軸向力為F Fa a 或預(yù)緊力（不受軸向載荷） fc c摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)。 無潤滑時(shí)取：無潤滑時(shí)?。?fc c =0.15 =0.15rf f支撐面摩擦半徑。支撐面摩擦半徑。

19、 rf =( =(dw w+ +d0 0)/4)/4dd0dwT簡(jiǎn)化公式：簡(jiǎn)化公式： 適用于M10M60的粗牙螺紋， f=0.15, fc=0.15, T 0.2 F 0.2 Fa a d預(yù)緊應(yīng)力：預(yù)緊應(yīng)力：=(0.5=(0.50.7) s s1 105 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松F Fa aFa是由聯(lián)接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊 可靠，應(yīng)?。和ǔＢ菁y聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。總力矩：總力矩：湖大衡陽分校專用 測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手工程上常采用工程上常采用測(cè)力矩扳手測(cè)力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手來控制預(yù)緊力來控制預(yù)緊力的

20、大小。的大小。二、二、 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法防松的方法1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母尼龍圈鎖緊螺母F F彈簧墊圈彈簧墊圈對(duì)頂螺母對(duì)頂螺母定力矩扳手定力矩扳手湖大衡陽分校專用 開口銷與六開口銷與六角開槽螺母角開槽螺母串聯(lián)鋼絲串聯(lián)鋼絲2. 采用專門防松元件防松采用專門防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈圓螺母用

21、止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈湖大衡陽分校專用 3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用沖頭沖用沖頭沖23點(diǎn)點(diǎn)沖點(diǎn)防松法沖點(diǎn)防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合劑涂粘合劑湖大衡陽分校專用 1 106 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接的主要失的主要失效形式：效形式：螺栓拉斷螺栓拉斷螺紋壓潰或剪斷螺紋壓潰或剪斷滑扣滑扣 因經(jīng)常拆裝螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。 一、松螺栓聯(lián)接一、松螺栓聯(lián)接 裝配時(shí)不須要擰緊強(qiáng)度條件：強(qiáng)度條

22、件：4/21dFa式中式中:d1-螺紋小徑，螺紋小徑， mm二、緊螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接 裝配時(shí)須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。螺栓受軸向拉力螺栓受軸向拉力Fa和摩擦力矩和摩擦力矩T的雙重作用。的雙重作用。4/21dFa拉應(yīng)力：拉應(yīng)力：FaFa力除以面積湖大衡陽分校專用 4/3 . 121dFa切應(yīng)力：切應(yīng)力：16/311dT16/2) (311ddtgFa4/) (22112dFtgdda對(duì)于對(duì)于M10M68的普通螺紋，取的普通螺紋，取d1、d2和和的平均值，的平均值，并取：并?。?tg = f =0.15 得：得： 0.5 當(dāng)量應(yīng)力：當(dāng)量應(yīng)力：223c22)5 . 0( 3強(qiáng)度條

23、件：強(qiáng)度條件：3 .1分母為抗剪截面系數(shù)湖大衡陽分校專用 1. 受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度螺栓與孔之間有間隙，工作時(shí)預(yù)緊力螺栓與孔之間有間隙，工作時(shí)預(yù)緊力Fa導(dǎo)致接合面所導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C-可靠性系數(shù)，常取可靠性系數(shù)，常取C=1.11.3mfCFFa預(yù)緊力預(yù)緊力Fa ： f-摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15m-結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù) 上圖m=1,下圖m=2若取若取 f =0.15， C=1.2, m=1, 則：則：Fa 8F結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFa湖大衡陽分

24、校專用 FF/2F/22. 受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 1. 采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用2. 采用無間隙的鉸制孔螺栓。采用無間隙的鉸制孔螺栓。設(shè)流體壓強(qiáng)為設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z，則，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：p D2/4FE = =ZpFEFED湖大衡陽分校專用 特別注意，軸向載荷：特別注意，軸向載荷：松弛狀態(tài)松弛狀態(tài)Fa F0+FE預(yù)緊狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài)C0b0F0F0受載變形受載變形FRFRFEFEF0F0加預(yù)緊力后加預(yù)緊力后螺栓受拉伸長螺栓受

25、拉伸長b0被聯(lián)接件受壓縮短被聯(lián)接件受壓縮短C0加載加載FE后后:螺栓總伸長量增加為螺栓總伸長量增加為: 總拉力為：總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：被聯(lián)接件壓縮量減少為： 殘余預(yù)緊力減少為：殘余預(yù)緊力減少為： FR FaFaFa=FE+FR很顯然很顯然: FRFF2 2FF3 3FF4 4FF5 5螺母體螺母體F Fa a螺螺栓栓桿桿螺母和螺桿均為拉伸變形，有助于減小兩者螺距變化，使受載均勻。F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2F F5 5/2/2F F4 4/2/2F F3 3/2/2F F2 2/2/2F F1 1/2/2螺螺栓

26、栓桿桿F Fa a螺螺母母體體湖大衡陽分校專用 支承面不平支承面不平三、減小應(yīng)力集中三、減小應(yīng)力集中1.1.增大過渡圓角增大過渡圓角2.2.切制卸載槽切制卸載槽r r四、避免或減小附加應(yīng)四、避免或減小附加應(yīng)力力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面切削加工支承面被聯(lián)接件變形太大被聯(lián)接件變形太大湖大衡陽分校專用 五、采用特殊制造工藝五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋冷鐓頭部、輾壓螺紋疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(qiáng)度提高30% 比車削 表面處理：表面處理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。提高疲勞強(qiáng)度。湖大衡陽分校專用 1 109 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)作用作用: : 將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€

27、移動(dòng)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動(dòng). .分類分類: :傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋傳遞動(dòng)力傳遞動(dòng)力, , 千斤頂千斤頂, , 壓力機(jī)壓力機(jī)壓力機(jī)壓力機(jī)傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng), ,要求精度高要求精度高. .進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給機(jī)構(gòu). .調(diào)整相對(duì)位置調(diào)整相對(duì)位置. .千斤頂千斤頂湖大衡陽分校專用 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋湖大衡陽分校專用 對(duì)螺旋傳動(dòng)的要求對(duì)螺旋傳動(dòng)的要求: : 強(qiáng)度足夠強(qiáng)度足夠, , 耐磨耐磨, , 摩擦系數(shù)小摩擦系數(shù)小. .螺桿材料螺桿材料: : Q257、45、50鋼，或鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5

28、、 ZCuAl10Fe3.失效形式失效形式: : 磨損磨損 通常先由耐磨性條件，計(jì)算螺桿直徑和螺母高度，再參照標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋各主要參數(shù)，而后對(duì)可能發(fā)生的其他失效一一校核。一、耐磨性計(jì)算一、耐磨性計(jì)算校核公式：校核公式：影響磨損的原因很多，目前還沒有完善的計(jì)算方法，通常是限制螺紋接觸處的壓強(qiáng)。p = p MPa MPa d2 hzFaFa為軸向力；為軸向力； z z為參加接觸的螺紋圈數(shù)；為參加接觸的螺紋圈數(shù)； d2為螺紋中為螺紋中徑；徑；h h為螺紋的工作高度；為螺紋的工作高度； p p 為許用壓強(qiáng)。為許用壓強(qiáng)。速度速度v12 m/min 47 710 1013低速，如人力驅(qū)動(dòng)等低速，如人力驅(qū)動(dòng)等

29、 1018 1525 -表表10-8 螺旋副的許用壓強(qiáng)螺旋副的許用壓強(qiáng)許用許用壓強(qiáng)壓強(qiáng)配配 對(duì)對(duì) 材材 料料 鋼對(duì)鑄鐵鋼對(duì)鑄鐵 鋼對(duì)青銅鋼對(duì)青銅 淬火鋼對(duì)青銅淬火鋼對(duì)青銅湖大衡陽分校專用 令令 =H/ d2 , H為螺母高度為螺母高度又又 z =H / P, h=0.5P-梯形螺紋的工作高度梯形螺紋的工作高度 h=0.75P-鋸齒形螺紋的工作高度。鋸齒形螺紋的工作高度。p = p d2 hzFa代入上式得螺紋中徑的計(jì)算公式：代入上式得螺紋中徑的計(jì)算公式：鋸齒形螺紋：鋸齒形螺紋：梯形螺紋梯形螺紋: p Fad2 0.8 mm p Fad2 0.65 mm=1.22.5 整體式螺母整體式螺母2.5

30、3.5 剖分式螺母剖分式螺母一般?。阂话闳。簔10z10求得螺紋中徑后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d和螺距P為了設(shè)計(jì)方便 湖大衡陽分校專用 二、螺桿強(qiáng)度校核二、螺桿強(qiáng)度校核螺桿在軸向力和扭矩的作用下，產(chǎn)生拉或壓應(yīng)力及扭螺桿在軸向力和扭矩的作用下，產(chǎn)生拉或壓應(yīng)力及扭切應(yīng)力。切應(yīng)力。強(qiáng)度校核條件：強(qiáng)度校核條件：223eMPadTdFa16/34221221 為螺桿的許用應(yīng)力，為螺桿的許用應(yīng)力，d d1 1為螺紋小徑；為螺紋小徑；對(duì)碳素鋼對(duì)碳素鋼, , =5080 MPa湖大衡陽分校專用 三、螺桿的穩(wěn)定性校核三、螺桿的穩(wěn)定性校核細(xì)長螺桿受較大軸向壓力時(shí)，可能失穩(wěn)，其臨界載荷細(xì)長螺桿受較大軸向壓力時(shí)，

31、可能失穩(wěn)，其臨界載荷F Fc c與材料、螺桿長細(xì)比與材料、螺桿長細(xì)比=l / i 有關(guān)。有關(guān)。系數(shù)含義隨后解釋（1 1）當(dāng)）當(dāng)100100時(shí)：臨界載荷為：時(shí)：臨界載荷為：Fc = N(l)22EIi 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積A=d12/4l 為螺桿的最大工作長度；為螺桿的最大工作長度；則則 i = I/A =d1/4為長度系數(shù)，為長度系數(shù)，= =2 - - 一端固定，一端自由；一端固定，一端自由；1 - - 兩端鉸支；兩端鉸支；0.75 - - 一端固定，一端鉸支；一端固定，一端鉸支；E為螺桿的彈性模量為螺桿的彈性模量, ,對(duì)于鋼對(duì)于鋼 E=

32、2.06E=2.0610105 5 MPa MPa湖大衡陽分校專用 （2 2）當(dāng)）當(dāng)4040 100100時(shí)：時(shí)：Fc = (304- -1.12) N4d12對(duì)對(duì)B 370 Mpa的碳素鋼，取的碳素鋼，取:I為危險(xiǎn)截面慣性距為危險(xiǎn)截面慣性距, , I=I=d14/64Fc = (461- -2.57) N4d12對(duì)對(duì)B 470 Mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如35、40號(hào)鋼），取號(hào)鋼），取:（3 3）當(dāng)）當(dāng)4040時(shí)，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。時(shí)，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。穩(wěn)定性校核的條件：穩(wěn)定性校核的條件：Fa SFc為穩(wěn)定性校核的安全系數(shù)，?。簽榉€(wěn)定性校核的安全系數(shù)，?。篠=2.54當(dāng)不滿足條

33、件時(shí)，應(yīng)增大螺紋小徑當(dāng)不滿足條件時(shí)，應(yīng)增大螺紋小徑d1。湖大衡陽分校專用 四、螺紋牙強(qiáng)度的校核四、螺紋牙強(qiáng)度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪斷的校核公式為：防止沿螺母螺紋牙根部剪斷的校核公式為： = MPa MPaDbzFab b為螺紋牙根部的寬度，為螺紋牙根部的寬度， b= b= 0.65P-梯形螺紋梯形螺紋;若對(duì)螺桿螺紋牙根部進(jìn)行校核時(shí)，若對(duì)螺桿螺紋牙根部進(jìn)行校核時(shí)， 有：有： = MPa MPad1 bzFa40 MPa-鑄鐵螺母鑄鐵螺母;=0.74P-鋸齒形螺紋。鋸齒形螺紋。3040 MPa-青銅螺母。青銅螺母。湖大衡陽分校專用 外循環(huán)外循環(huán)內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)螺旋螺旋1 1010 滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介滾

34、動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠，這樣就使螺旋面的滑動(dòng)摩擦成為滾動(dòng)摩擦?；瑒?dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦 滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦組成：組成：螺桿、螺桿、螺母、滾珠螺母、滾珠返回通道返回通道類型：類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)反向器（返回通道）反向器（返回通道）返回通道返回通道返回通道返回通道不離開螺旋表面，每圈有一個(gè)反向器湖大衡陽分校專用 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1)1)摩擦損失小、摩擦損失小、效率在效率在90%以上；以上； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1)1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、 數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人。數(shù)

35、控機(jī)床、機(jī)器人。 2)磨損很小，傳動(dòng)精度高；磨損很小，傳動(dòng)精度高；3)不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線不自鎖，可實(shí)現(xiàn)直線 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；2)2)有些機(jī)構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機(jī)構(gòu)。有些機(jī)構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機(jī)構(gòu)。湖大衡陽分校專用 1 1011 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接作用：作用：用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。一、鍵聯(lián)接的類型一、鍵聯(lián)接的類型類型：類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1. 平鍵平鍵聯(lián)接聯(lián)接工作面工作面特點(diǎn)：特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。

36、定心好、裝拆方便。種類種類普通平鍵普通平鍵導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵間隙間隙軸軸湖大衡陽分校專用 普通普通平鍵平鍵結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單圓頭單圓頭(C型型)圓頭圓頭(A型型)方頭方頭(B型型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端用于軸端普通平鍵應(yīng)用最廣。普通平鍵應(yīng)用最廣。A型型B型型C型型盤銑刀盤銑刀 湖大衡陽分校專用 起鍵螺孔起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵固定螺釘固定螺釘零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長度較長，需用螺釘固定。長度較長，需用螺釘固定。為便

37、于裝拆，制有起鍵螺孔。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。起鍵螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘湖大衡陽分校專用 表表10-9 普通平鍵和鍵槽尺寸（普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79） A型型B型型C型型bhR=b/2C 45或或r1LLLbhbtd- -tbt1d+t1標(biāo)記實(shí)例：標(biāo)記實(shí)例： 圓頭普通平鍵圓頭普通平鍵(A型型): 鍵鍵16100 GB1096-79 方頭普通平鍵方頭普通平鍵(B型型): 鍵鍵B16100 GB1096-79單圓頭普通平鍵單圓頭普通平鍵(C型型) : 鍵鍵C16100 GB1096-79d湖大衡陽分校專用 d b h C或或r L t t1 半徑半徑r 續(xù)

38、表續(xù)表10-9鍵的尺寸鍵的尺寸鍵鍵 槽槽軸的直徑軸的直徑自自 68 2 2 620 1.2 1810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.81217 5 5 1056 3.0 2.31722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.252230 8 7 1890 4.0 3.33038 10 8 22110 5.0 3.33844 12 8 28140 5.0 3.34450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.45058 16 10 45180 6.5 4.35865 18

39、 11 50200 7.0 4.46575 20 12 56220 7.5 4.97585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6湖大衡陽分校專用 2. 半圓鍵半圓鍵聯(lián)接聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，只適對(duì)軸的削弱較大，只適 用于輕載聯(lián)接。用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面工作面湖大衡陽分校專用 3. 楔鍵楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有鍵的上表面有1:100的斜度，的斜度， 輪轂槽底面也有輪轂槽底面也有1

40、:100的斜度。的斜度。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：定心精度不高。定心精度不高。應(yīng)用：應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷 平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時(shí)用安裝時(shí)用力打入力打入工作面工作面湖大衡陽分校專用 dd類型：類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來拆卸用的拆卸空間拆卸空間斜度斜度1：100120 130 在重型機(jī)械中常采用在重型機(jī)械中常采用切向鍵切向鍵-一對(duì)楔鍵組成。一對(duì)楔鍵組成。裝配時(shí)將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產(chǎn)生的壓力沿切向方向分布，當(dāng)雙向傳遞扭矩時(shí)，需要兩對(duì)切向鍵分布成120130 。窄面窄面工作面工作面湖大衡陽分校專用 bA型型d二

41、、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核二、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核鍵的材料：鍵的材料：B 370 Mpa的碳素鋼，常用的碳素鋼，常用45鋼。鋼。鍵的截面尺寸鍵的截面尺寸b、h查表選取，長度查表選取，長度L參照輪轂長度參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。從標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的主要失效形式：鍵的主要失效形式：壓潰、磨損壓潰、磨損(動(dòng)聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接)、剪斷。剪斷。Lbh/2擠壓強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件：p =SFt(d/2)(h/2)lT=p MPa MPa d h l4T=l=L-bl=LbB型型一般不會(huì)出現(xiàn)ld湖大衡陽分校專用 p d h l4Tp=對(duì)于導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)：對(duì)于導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)：鋼鋼 125150 100120 6090表表10-10 鍵聯(lián)接的許用壓強(qiáng)鍵聯(lián)接的許用壓強(qiáng)許用值許用值 輪轂材料輪轂材料靜載荷靜載荷 輕微沖擊輕微沖擊 沖沖 擊擊載載 荷荷 性性 質(zhì)質(zhì)鑄鐵鑄鐵 7080 5060 3045鋼鋼 50 40 30 p p 若強(qiáng)度不時(shí)，可采用兩個(gè)鍵按若強(qiáng)度不時(shí)，可采用兩