第10章螺紋連接.ppt

1、第13章 聯(lián)接,13-1 螺紋參數(shù) 13-2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖 13-3 機(jī)械制造常用螺紋 13-4 螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型及螺紋緊固件 13-5 螺紋的預(yù)緊和放松 13-6 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 13-7 螺栓的材料及許用應(yīng)力 13-8 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 13-9 螺旋傳動(dòng) 動(dòng)畫(huà)1動(dòng)畫(huà)2動(dòng)畫(huà)3動(dòng)畫(huà)4 13-10 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接 13-11 銷(xiāo)聯(lián)接,第13章 螺紋聯(lián)接,聯(lián)接是指被聯(lián)接件和聯(lián)接件的組合。被聯(lián)接件有軸與軸上零件、箱體與箱蓋等,聯(lián)接件又稱(chēng)為緊固件,如螺栓、螺母、鉚釘?shù)取?聯(lián)接區(qū)分為可拆的和不可拆的。 可拆聯(lián)接是指允許多次裝拆而無(wú)損于使用性能的連接,如螺紋連接、鍵聯(lián)接等。

2、 不可拆聯(lián)接是指不損壞組成零件就不能拆開(kāi)的連接,如焊接、鉚接。,13-1 螺紋參數(shù),一、螺紋的形成 如下圖所示,將一傾斜角為的直線繞在圓柱體上邊形成一條螺旋線,取一平面圖形使它沿著螺旋線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)是保持圖形通過(guò)圓柱體的軸線,就得到螺紋。 按照螺旋線的旋向,螺紋可分為左旋螺紋和右旋螺紋。 按照螺旋線的數(shù)目,螺紋還分為單線螺紋和多線螺紋如下圖所示,以圓柱螺紋為例說(shuō)明螺紋的主要幾何參數(shù) 1. 大徑d 與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱體的直徑 2. 小徑d1 與外螺紋牙底相重合的假想圓柱體的直徑 3. 中徑d2 也是一個(gè)假想的直徑,該圓柱體的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等 4. 螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)

3、應(yīng)兩點(diǎn)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的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離 tgn p2,二、螺紋的主要幾何參數(shù),螺紋主要參數(shù),6. 線數(shù)n 螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4 ,螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP 7. 螺旋升角 在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。 8. 牙型角 螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角 9. 牙型斜角 螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角。,13-3 機(jī)械制造常用螺紋 表10-1,聯(lián)接螺紋 傳動(dòng)螺紋,三角螺紋 管螺紋 矩形螺紋 梯形螺紋 鋸齒螺紋,1.聯(lián)接（三角形）螺紋 (M) 普通螺紋 60大 ，f 大，易自鎖

4、粗牙 牙高 d1小 大 細(xì)牙 牙淺 d1大 小 更易自鎖 管螺紋60、55緊密,2.傳動(dòng)螺紋 小、大 多線 效率高 梯形螺紋 （Tr ） 30 15 鋸齒形螺紋（S） 33工3 非30 矩形螺紋 ,一螺紋聯(lián)接基本類(lèi)型,19-4 螺紋聯(lián)結(jié)的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)件,1 螺栓聯(lián)接,普通螺栓聯(lián)接： 孔與桿間有間隙，方便，多用,2 雙頭螺柱聯(lián)接,鉸制孔用螺栓聯(lián)接： 孔與桿間無(wú)間隙，成本高,用于被聯(lián)接件之一較厚的場(chǎng)合,3 螺釘聯(lián)接,二螺紋聯(lián)接件 表52 螺栓 螺栓 ；螺釘 ；雙頭螺柱 ；緊定螺釘 螺母 六角螺母 ；圓螺母 ；糟型螺母 墊片 墊片 ；彈簧墊片 ；斜墊片 ；球形墊片,4 緊定螺釘聯(lián)接,用于受力不大，

5、不需常拆的場(chǎng)合,5 其它,多用于軸上零件的固定， 傳遞較小的力,地腳螺栓 吊環(huán)螺釘,2、雙頭螺栓聯(lián)接,螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。折裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。,適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。,3、螺釘聯(lián)接,不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于 受載較小情況（手冊(cè)無(wú)六角頭螺釘，L0=L即可）,適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋 孔）,4、緊定螺釘聯(lián)接,擰入后，利用桿末端頂住另 一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置。,多用于軸上零件的固定，可傳遞不大的軸向力或扭矩。,槽螺母開(kāi)口銷(xiāo),開(kāi)口銷(xiāo)定位,彈性墊圈,連接件,圓螺母

6、,緊盯螺釘定位,彈性墊圈定位,止動(dòng)墊片,螺 栓,雙 頭 螺 柱,螺母 六角螺母 ；圓螺母 ；糟型螺 母墊 圈墊片 ；彈簧墊片 ；斜墊 片 ；球形墊片,如下圖所示。,13-5 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松,目的：防止松動(dòng)提高可靠性、強(qiáng)度、緊密性,F0,擰緊阻力矩 T 的大?。?擰緊時(shí)預(yù)緊力F0,螺紋阻力矩 T1 :,1F d2/2F0 tg() d2 /2,螺母支持面上的摩擦阻力矩T2:,TT1T20.2F0d 因 F0 =5T/d 若d小，則F0很大 對(duì)于重要的聯(lián)結(jié)，不宜采用M12的螺栓,螺栓預(yù)緊拉力 被聯(lián)接件預(yù)緊壓力,12,T2 fc F0 r m,螺紋聯(lián)接的防松,螺栓聯(lián)接擰緊(自鎖) 防松？,靠摩

7、擦力自鎖 ，因沖擊、震動(dòng)、變載 不可靠 要防松,防松方法：,摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力 (縱向、橫向)始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn) 動(dòng)的摩擦阻力矩。 機(jī)械防松利用便于更換的金屬元件來(lái)約束螺旋 副。 不可拆防松焊、鉚沖、涂粘合劑,阻止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),螺栓聯(lián)接,一、松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 （無(wú)0 ）,緊螺栓聯(lián)接 有預(yù)緊力，還有工作拉力,松螺栓聯(lián)接 無(wú)預(yù)緊力，只有工作拉力,13-6 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,校核,設(shè)計(jì),失效形式 1.螺栓桿拉斷; 2.螺紋的壓潰和剪斷; 3.經(jīng)常裝拆 會(huì)磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象;,緊螺栓聯(lián)接,二、緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算（有0 ）,M10M68的螺栓：05 預(yù)緊狀態(tài)的應(yīng)力：e=,有預(yù)

8、緊力，還有工作拉力,只有預(yù)緊力，無(wú)工作拉力,緊螺栓,擰緊擰緊力矩剪應(yīng)力 擰緊預(yù)緊拉力拉應(yīng)力,1只有預(yù)緊力緊螺栓聯(lián)接（受橫向工作載荷）,F0的大小與橫向載荷有關(guān),如圖所示的螺栓聯(lián)接，螺栓與孔之間留有間隙，因此螺栓所需的軸向力應(yīng)為,上式中：F0預(yù)緊力 C可靠系數(shù)，通常取=1.11.3 m接合面數(shù)目，為結(jié)合面的摩檫系數(shù) 由上式可得螺栓聯(lián)接靠摩檫力來(lái)承擔(dān)橫向載荷，所以其尺寸較大。 為了避免上述缺點(diǎn)，可用鍵、套筒、或銷(xiāo)來(lái)承擔(dān)橫向載荷，而螺栓僅起聯(lián)接作用如下圖所示的減載裝置。,2、受預(yù)緊力0和工作拉力緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度,緊螺栓,擰緊預(yù)緊拉力 加載工作拉力,總拉力F2 0 += ？,擰緊 伸長(zhǎng) b0 F0 縮短

9、 c0 F0,F= F,螺栓 被聯(lián)接件,受載 再伸長(zhǎng) 放松 變形協(xié)調(diào)條件： 相同,被聯(lián)接件所受的壓力： 殘余預(yù)緊力 FR= F0 F ,Cb = F0 b 螺栓剛度 Cc = F0 c 被聯(lián)接件剛度,螺栓的總拉力： Fa= F0 +F =F +FR,螺栓的相對(duì)剛度,：1）要降低Fa，只有減少螺栓的相對(duì)剛度， 即kc kb 2）為保證聯(lián)接的緊密性， 應(yīng)保證FR 0,（1）靜強(qiáng)度公式：F不變,（2）疲勞強(qiáng)度公式：F在0F之間變化,因F在0F之間變化，則F2在F0 F2 之間變應(yīng)力在max min之間變,詳見(jiàn)P146頁(yè),3、承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)接,鉸制孔用螺栓，承受剪切和擠壓來(lái)平衡（橫向）載荷F,

10、螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度：,螺栓桿的剪切強(qiáng)度：,：1）d0是螺栓剪切面直徑 2）Lmin螺栓桿與孔壁擠壓 面的最小高度 3）p取兩者之弱者,螺紋聯(lián)接件材料的力學(xué)性能螺栓、螺釘、螺柱的性能等 級(jí)共十級(jí)見(jiàn)表58和表59 如：48 表示：B=400Mpa ，s=320Mpa,一、 螺紋聯(lián)接件的材料,13-7 螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力,二 、 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力,S、S、Sp安全系數(shù) 見(jiàn)表510 ：查表時(shí)緊螺栓聯(lián)接要試算,一、降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍，如下圖所示,用軟墊片密封 用形密封圈密封,13-8 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施,二、改善螺紋牙間的載荷分布,采用下圖所示的措施可以使載荷分布比較均

11、勻,改善螺紋牙間的載荷分布,三、減小應(yīng)力集中的影響,如圖： 增大過(guò)渡圓角,切制卸載槽都是螺栓截面變化均勻,減小應(yīng)力集中的有效方法.,四、避免或減小附加應(yīng)力,13-9 螺 旋 傳 動(dòng),（要求高效率梯形、鋸齒形、矩形多線） 螺旋副傳動(dòng),一. 類(lèi)型:動(dòng)畫(huà)1動(dòng)畫(huà)2動(dòng)畫(huà)3動(dòng)畫(huà)4 按傳導(dǎo)螺旋傳遞運(yùn)動(dòng)為主, 高的運(yùn)動(dòng)精度 用傳力螺旋傳力為主, 以小T大的軸向力Q 途調(diào)整螺旋調(diào)整零件間相對(duì)位置細(xì)牙M,傳遞動(dòng)力,調(diào)整零件間相對(duì)位置,實(shí)現(xiàn),將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng),傳導(dǎo),傳力,調(diào)整,按 滑動(dòng)螺旋=0.30.4，簡(jiǎn)單，精度低 摩擦滾動(dòng)螺旋0.9 ，復(fù)雜高精度、高效 性質(zhì)靜壓螺旋,一般的螺干可選用Q275、45、50鋼等，

12、重要的螺桿可選用T12、40Cr、65Mn鋼等。,螺桿材料,舉重器千斤頂加壓螺旋,二特點(diǎn)： 1.降速比大 2.可具自鎖性 3.機(jī)械利益大 1FS tg() d2 /2 4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 傳動(dòng)平穩(wěn), 噪音低 5.磨損大, 低,三 、 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介,1、耐磨性計(jì)算 滑動(dòng)磨損耐磨性計(jì)算（限制工作面上的壓力）基本尺寸（d2）,上式中： Fa軸向力 z參加接觸的螺紋圈數(shù) d2螺紋中徑 h螺紋工作的高度 梯形 h=0.5P 鋸齒形 h=0.75P代入上式可得螺紋中徑的設(shè)計(jì)公式 梯形螺紋 鋸齒形螺紋,校核公式為,2、螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 螺桿的受力類(lèi)似緊螺栓（壓力和扭矩），校核 危險(xiǎn)（牙根）截面的強(qiáng)度,3

13、、螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 螺母螺紋牙斷齒擠壓和彎曲強(qiáng)度計(jì)算,螺桿工作時(shí)同時(shí)受軸面壓力（拉力）Q與扭矩T的作用，截面受拉（壓）應(yīng)力與扭剪應(yīng)力的復(fù)合作用，所以按彎扭（壓扭，拉扭）復(fù)合強(qiáng)度條件計(jì)算第四強(qiáng)度理論,4、螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 螺桿的長(zhǎng)徑比大受壓力側(cè)向彎曲不穩(wěn)定,對(duì)于鑄鐵螺母取 = 40MPa ; 對(duì)于青銅螺母取 =3040MPa。,當(dāng) 時(shí)： 當(dāng) 時(shí)： 當(dāng) 時(shí)：,13-11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與擺動(dòng)零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)成扭矩。而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動(dòng)的導(dǎo)向裝置。 一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型 1、平鍵聯(lián)接 常用的平件有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵 1）普通平鍵用于靜聯(lián)接即軸與輪轂間無(wú)相對(duì)軸向移動(dòng)，圖10-34所示。 構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩。軸上的槽用盤(pán)銑刀或指狀銑刀加工，輪轂槽用拉刀或插刀加工。,型式：圓頭常用為防轉(zhuǎn)、鍵（指端銑刀加工）與槽同形、鍵頂上面與轂不接觸有間隙。,平鍵聯(lián)接,2）導(dǎo)向平鍵 用于動(dòng)聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對(duì)軸向移動(dòng)的聯(lián)接（圖10-34）,2、半圓鍵 半圓鍵也是以兩側(cè)面為工作面（如圖10-35），它與平鍵一樣具有較好的優(yōu)點(diǎn)。,13-12 銷(xiāo)聯(lián)接,銷(xiāo)的主要用途是固定零件之間的相互位置。并可傳遞不大