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1、机械设计讲稿 第五章螺纹联接第二篇 联接 联接概论1、 联接的功用（功能）运动（部分）静联接（完全）称“联接”实现零件或称构件的相对运动锁合（完全、部分）2、广义联接3、联接分类螺纹键、花键、销联接楔弹性环过盈联接铆接焊接胶接可拆联接不可拆联接不可拆联接组成机器的最基本单元是零件，从零件到构件、部件直到组成机器，都离不开联接表功用联接零件、部件组成机器、本质作用？4、按功能原理分：形状锁合材料力5、内容：螺纹联结、螺旋传动、键联结第五章 螺纹联接及螺旋传动5.1 螺纹概述5.1.1 螺纹的类型与应用螺纹的结构要素 常用方式牙形 矩形 梯形、锯齿形、三角形旋向 左旋 右旋头数 单头 多头母体形状
2、 圆柱体 圆锥体、例：标准联接件：圆柱体、单头、右旋、三角螺纹5.1.2 螺纹的主要参数（1） 直径：大径d 公称小径d1强度计算中径d2几何计算（2） 线数n、螺距P、导程S关系：S=ZP径（3） 螺纹升角ytgy =S/d2(4) 牙型角 aSd2 yPP5.1.3 螺纹的自锁与效率（1） 自锁条件jvP/cos （2） 效率：htg/tg(+jv)一般使用20h205.2 螺纹联接的基本类型、标准联结件5.2.1主要类型结构上划分（1） 螺栓联接(研究对象)挂图（2） 螺钉联接挂图（3） 双头螺柱挂图（4） 紧定螺钉（可传递不大的力或扭矩）挂图 5.2.2标准联接件（表5-2）5.3 螺
3、栓联接的预紧（1） 目的：提供正压力磨擦力确保紧密性工作前需拧紧预紧拧紧后螺栓受到预紧力（2） 预紧力F0 F0的计算：式（5-2、24、25） 与F0对应的拧紧力矩T：式（5-6、7） T的控制方法P67常用测力矩扳手（实物）定力矩扳手5.4 螺栓联接的防松（1） 松脱的原因振动 轴向F0减小或消失 周向温度变化变形差F0下降周向振动螺母（杆）松动（2） 防松方式（挂图）摩擦防松机械防松（形锁会）破坏螺纹5.5 螺纹联接的强度计算5.5.1 工作类型与承载分析松螺联接 紧螺栓联接预紧力 无 有外载方向 轴向、横向 轴向、横向图例 图5-12、图5-18 图5-15、图5-13螺杆承载 受拉剪
4、 受拉 松联接：承载与外载对应*紧联接受拉受拉螺栓松紧 横受剪螺栓 轴5.5.2计算准则（1） 受拉螺栓 失效形式螺牙：挤、剪、变形螺杆：断裂螺栓标准件“等强度” 计算准则：危险截面处scas 松螺栓联接（普通拉杆） F工作拉力、dc危险截面直径d1（2） 受剪螺栓挤压：式（5-21）剪切：式（5-22）5.5.3 紧螺栓联接的强度计算一、 螺杆的应力状态拉应力（s）扭剪应力（t）预紧力、轴向外载 螺纹摩擦力矩二、 强度计算理论-“第4”M10M68t0.5s 三、强度计算式设F2螺栓承受的轴向总载荷三、F2的计算（1） 横的外载螺栓仅受预紧力地F0F2F0（2） 轴向外载（F）状态 被联接件
5、 螺栓压缩量 压力 伸长量 拉力未拧紧 0 0 0 0拧 紧 lm F0 lb F0加轴载 lm -Dl F0 F1 lb +Dl F1+FF2= F1+FF1-残余预紧力（取值P73）5.6 螺栓组联接的设计5.6.1 螺栓组联接的结构设计布置、数量、形状要求：1）满足紧密性、联结固定的结构要求2）使螺栓具有最佳的尺寸3）加工装配工艺性好设计要点：1） 对称：结合面与布置形状、偶数、螺栓尺寸（P7677:1）、4）（加工、受力、布置*）2) 合理承载（P7677:2）、5）（掌握螺栓组受力）3）合理的间距、边距（紧密性、扳手）1）：2）：5.6.2 螺栓组联接的受力分析原因：组中各螺栓受力常
6、常是不均匀目的：求出受力最大的螺栓及其作用力基本假设：被联接件为刚体、预紧力相同、联接件刚度相同、弹性变形一致分析方法：4种典型载荷下的受力分析叠加合成法.=一般载荷分析1. 受横向载荷FS (FS过形心)两种承载方式普通螺栓？摩擦力承载？螺栓？铰制孔用螺栓？螺栓受剪（1） 受拉螺栓预紧力F0 f F0ziKS FS Ks防滑系数FSFS/2FS/2FS(2) 受剪螺栓剪力F变形协调FFS/z2. 受旋转力矩T 被联接件的旋转中心螺栓组形心 承载“两种”（1） 受拉螺栓预紧力(预紧力相等、底座摩擦力矩等于T)fF0r1+fF0r2+fF0rz KST（2） 受剪螺栓（底板静力平衡）F1r1+F
7、2r2+Fzrz = T 变形协调（剪切变形量与旋转半径成比例）形心变形小受力小变形大受力大=剪力与半径成比例li/ ri=lj /rjFsi/ri=Fsj/rj 代入式3. 受轴向载荷FS（FS过形心）FS作用线在“组”形心上FFS/z4.受倾覆力矩M（1） 几个概念 紧螺栓受拉受力不同 底板为刚板，基座非刚体底板有绕螺栓组形心轴翻转的趋势* 底板静力平衡F1l1+Fili+Fzlz= M变形协调:* 基底放松基底受压螺栓进一步受拉螺栓放松底板受螺栓下拉力基底压力增加5.一般载荷作用下的受力分析例：分析图示扳手中的普通螺栓组联接的螺栓受力（承载方式？）解：（1）将载荷平移至螺栓组的形心FS、
8、T（2） 分别计算典型载荷下各螺栓联接处应传递(承受)的载荷*FSFF1 、FF2 ，T= FT1 、FT2（3） 计算各螺栓联接处实际应传递的载荷叠加合成（承载方式？）（4） 计算承载最大的螺栓联接处，螺栓的预紧力。 * 摩擦力承载并不直接作用在螺栓上，分布摩擦力简化在螺栓中心上思考：5.7 螺纹联结件的材料及许用应力5.7.1 材料1）按材料性能划分个级别（3.612.9）例级6.86.= sB/100=6B= 600 Mpa.8 = （10sS /B）=8 sS =8sB /10=8600/10=480 MPa5.7.2 许用应力s= sS /SS表5-10*不控制预紧力与直径有关5.8 螺旋传动5.8.1 特点（1）运动特性输入：回转直线运动（输出） （2）应用特点 传动比大、精度较高、易自锁、效率低5.8.2 类型（1） 应用类型1） 传力（螺旋千斤顶）2） 传导（车床进给机构）3） 调节（2） 传动类型螺杆 螺母转动 移动拖板移动 转动举车器转动 移动固定 手动剪床固定转动移动较少（3） 按摩擦方式分类滑动螺旋滚动螺旋 阻力小静压螺旋 结构复杂5.8.3 主要计算项目1、 耐磨性2、 螺牙强度3、 螺杆强度4、 自锁5、 稳定性17 福建农林大学机电工程学院
