《哈工大机械设计课程(授课老师:赵小力)第2讲》由会员分享,可在线阅读,更多相关《哈工大机械设计课程(授课老师:赵小力)第2讲(54页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、连接,螺纹连接,键连接、花键连接、销连接,弹性环连接等,连接,可拆连接,过盈连接,通常所说的机械连接都是将被连接零件间的相互固定并且不 能作相对运动,按照拆开时需要破坏连接件或被连接件分为:,机械装置是由机械零部件组成,它们之间怎么实现连接?,第二讲 第五章 螺纹连接和螺纹传动 (章节:第五章第1-4节,页数:50-59),5.1 螺纹,5.1 螺纹,螺纹有外螺纹与内螺纹之分,它们共同组成螺旋副。,螺纹按工作性质分为连接用螺纹和传动用螺纹 螺纹连接:利用螺纹零件构成的连接;比如一般的螺钉、螺栓连接; 螺旋传动:利用具有螺纹的零件来实现回转运动与直线运动之间的转 换,同时也传递力和转矩。比如一维
2、、二维、三维平移台。,5.1 螺纹的主要参数,d-螺纹大径 公称直径 d1-螺纹小径 校核直径 d2-螺纹中径 基准直径 p-螺距(中径线)相邻两牙 n-线数 螺旋线数 S-导程 (中径线) 同一螺旋线 -螺纹升角(中径圆柱) 牙型角 -牙侧角 旋向,以普通圆柱外螺纹为例:,右旋,左旋,单线,双线,三线,头数与旋向,左端高,右端高,5.1 螺纹,5.1.2 螺纹副的受力关系、效率和自锁,圆周力:,效率:,1.拧紧时,圆周力:,2.松开时,效率,3.自锁条件:,5.1 螺纹,5.1.2 螺纹副的受力关系、效率和自锁,-当量摩擦因数, ;,f -摩擦因数;, -当量摩擦角, ;,F -预紧力, N
3、;, -螺纹升角,度;, -牙侧角,度。,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,按母体形状分:,圆柱螺纹 圆锥螺纹,普通螺钉,木螺丝(俗称),5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,螺纹是螺纹连接和螺旋传动的关键部分,须具备下列性能:,足够的强度(牙根和杆的断面)和良好的工艺性;,连接螺纹,管螺纹,调整螺纹及传递运动的螺纹,起重螺纹,自锁,紧密性,精度,较高的工作行程效率 & 自锁性,上述要求取决于合理选择螺纹的牙型与参数,传动螺纹,高效率+精度,1 、普通螺纹(代号:M GB 192-81),5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,结构特点:螺纹的牙型角=2=60,
4、适用场合:连接螺纹,优点:当量摩擦系数大,自锁性能好,细牙螺纹与粗牙螺纹的比较,粗牙:常用,细牙的缺点:牙小,相同载荷下磨损快,易脱扣,适用场合:冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微调装置,细牙的优点:螺杆强度较高,自锁性能更好,5.1 螺纹,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,2 、矩形螺纹,缺点:螺母与螺杆的同心度差,牙根强度弱,磨损不好补偿,适用场合:传动,但没有标准化。经常被梯形螺纹所替代,优点:牙形为正方形, =0,效率高,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,3 、梯形螺纹(代号:T r GB 192-81),结构特点: =2=30,缺点:与矩形螺纹相比
5、,效率要低些,适用场合:螺旋传动,优点:牙根强度高,易于对中,易于制造(车、铣、磨削均 可),剖分螺母可用径向位移消除磨损间隙,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,4、 锯齿形螺纹(代号:S JB 923-66),结构特点:工作边=3,非工作边=30,缺点:只能单向传动,实际中如何应用?,适用场合:起重螺旋、螺旋压力机、大型螺栓连接(如水压机立柱)等单向受力的传动和连接机构中。,优点:传动效率高,便于加工(车、铣削),牙根处有相当大的圆角,牙根强度高,大径无间隙,易于对中,承受较大载荷,5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,5 、圆柱管螺纹,结构特点:用于管件连接的三角螺
6、纹,=55,适用场合:压强在1.6MPa以下的管路连接,优点:螺纹面间没有间隙,密封性好(在密封面间加填料),5.1 螺纹,5.1.3 常用螺纹的特点与应用,6、 圆锥管螺纹,结构特点:螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60 ,适用场合:高温高压系统的管路连接,优点:螺纹面间没有间隙,不用填料,靠牙变形,密封性好,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,基 本 类 型,螺栓连接,螺钉连接,双头螺柱连接,紧定螺钉连接,普通螺栓连接,铰制孔用螺栓连接,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,1、 螺栓连接,普通螺栓连接,
7、结构特点:用螺栓穿过被连接件的光孔后拧紧螺母实现连接,适用场合:连接两个都不太厚的零件,优点:被连接件的孔不需要加工螺纹,且不受被连接件材料限制,结构简单,装拆方便,损坏后容易更换,应用广泛。,受拉螺栓连接,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,1、 螺栓连接,铰制孔螺栓联接,优点:承受横向载荷,兼顾两被连接件的精确定位作用,缺点:由于采用基孔制过渡配合,故孔需精制(铰孔),受剪螺栓连接,表达螺纹两条线 摸得到的画粗线 摸不到的画细线,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,2、 螺钉连接,螺钉连接,拧入深度: 铜或青铜
8、:H=d 铸 铁:H=1.251.5d 铝 合 金: H=1. 52.5d,当被连接件受结构限制,不能在其上穿通孔、或希望结构紧凑、或希望有光整的外露表面或无法装拆螺母时,可采用螺钉连接,适用场合:不宜用于经常装拆的场合,以免磨损被连接件的螺孔,拧入深度,钻孔深度,螺纹长度,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,3、 双头螺柱连接,双头螺柱联接,适用场合:需螺钉连接又需要经常拆卸或用螺钉无法安装的场合,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,4、 紧定螺钉连接,紧定螺钉连接,利用紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中,其末端顶紧另
9、一零件的表面或顶入相应的凹坑中。,用于固定两个零件的相对位置,有时可传递较小的力或力矩,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.1 螺纹连接的基本类型,其他螺纹情况,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,从螺纹连接的基本类型可知,螺纹连接零件主要有: 螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉、螺母、垫圈及防 松零件大多已标准化,建立国家标准。,螺纹连接零件的制造精度分为A、B、C三级, 其中A级精度最高,用于要求装配精度高及受振动、变载荷等 重要连接; C级用于一般连接,最为常用。,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,1、
10、 螺栓,一般受拉螺栓,细杆螺栓,受冲击、载荷或变载荷处,铰制孔用螺栓,机械防松螺栓,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,2、 螺钉,头部形状多种多样,以适应不同的装配空间、拧紧程度、连接外观等方面的需要。,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,3、 双头螺柱,区分旋入端和螺母端,两端的螺纹旋向? 相同or相反?,怎么拧紧旋入端?,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,4、 紧定螺钉,圆柱端顶入被顶零件的坑中,可传递一定的力或力矩。,锥端用于被顶表面硬度较低或不常调整的场合,平端用于被顶表面硬
11、度较高或常需调整相对位置的连接,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,5、 螺母,六角螺母应用最普遍,其厚度有标准的和薄的两种。,防松,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.2 标准螺纹连接件,6、 垫圈,用以保护被连接件的支承表面,防松,7、 防松零件,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,5.2.3 常用材料和力学性能等级,选择材料,普通连接: 低碳钢,中碳钢,如:Q215、Q235和10、15、35、45号钢 变载荷或有冲击、振动的重要连接: 合金钢,如: 15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi 防腐蚀或导电:
12、铜或其他有色金属 螺母材料一般较相配合的螺栓的硬度低2040HBS,以减少螺栓磨损?,5.2 螺纹连接的基本类型与标准螺纹连接件,表 3.2 螺栓、螺钉、螺柱和螺母的力学性能等级,5.3 螺纹连接的预紧,多数螺纹连接必须在装配时将螺母拧紧,称为预紧,其中螺栓所受到的轴向力,称为预紧力。,5.3 螺纹连接的预紧,预紧的目的: 预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F的作用,增强连接的可靠性和紧密性,防止连接受载后被连接件间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。,控制预紧力的原则: 拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s 的80%。预紧力过大,会使连接超载。预紧力不足,可能导致连接
13、失效,重要的螺栓要控制预紧力。,5.3 螺纹连接的预紧,拧紧螺母时,拧紧力矩需要克服两个力: 1、螺纹副的摩擦力矩 T1 2、螺母与支承面间的摩擦力矩 T2 故拧紧力矩T: T= T1 + T2,5.3 螺纹连接的预紧,螺纹副的摩擦力矩 T1,螺母与支承面间的摩擦力矩 T2,拧紧力矩T,钢制M10-M68普通螺栓,5.3 螺纹连接的预紧,控制拧紧力矩的方法:,测力矩扳手,5.3 螺纹连接的预紧,控制拧紧力矩的方法:,定力矩扳手,5.4 螺纹连接的防松,连接螺纹须满足自锁条件,即螺纹升角小于螺纹副的当量摩擦角。当螺纹连接仅作用静载荷时,不会出现松脱。,当螺纹连接承受冲击、振动或变载荷下或温度变化
14、大的情况下,螺纹副中的正压力就会发生变化,在某一瞬间可能消失,导致摩擦力为零,这样螺纹连接就会出现相对滑动,如此反复多次就使螺纹逐渐松脱,甚至脱落。,轮胎脱落,5.4 螺纹连接的防松,防松防止螺纹副间的相对转动,防 松,双螺母,弹簧垫圈,锁紧螺母,开口销与六角开槽螺母,止动垫圈,串联钢丝,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防松,摩擦防松,使螺纹副中始终存在不随连接所受外载荷变化的 正压力,从而保证螺纹副间总存在足以阻止相对运动的摩擦力。,双螺母,优点:结构简单,使用方便,缺点:结构尺寸大,可靠性不高,适用场合:平稳、低速和重载的固定装置上的连接,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防
15、松,弹簧垫圈,拧紧螺母时,弹簧垫圈被压平,其弹力使螺纹副间保持一定的 压力,从而保证了摩擦力的存在,较为常用。,垫圈切口尖端逆着旋松的方向,在一定程度上阻止了螺母反转。,适用场合:一般用于不太重要的连接,缺点:使载荷向一侧偏移,在冲击振动的情况下不太可靠,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防松,锁紧螺母,拧紧螺母时利用嵌在螺母内 的尼龙圈挤入旋合螺纹中, 增大螺纹副间的摩擦力;,椭圆口自锁螺母的一端制成椭圆收口, 当拧紧螺母后收口胀开使螺纹副横向 压紧。可多次拆卸而不降低防松性能, 适用于较重要的连接。,横向切口螺母上的 螺钉被拧紧时,切 口上下两部分变形 靠拢,压紧在螺栓 的螺纹面上而
16、防止 松动,5.4 螺纹连接的防松,5.4.1 摩擦防松,横向切口螺母,自锁螺母,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,开口销与六角开槽螺母,采用专门的防松止动元件约束螺纹副而阻止其相对运动,适用场合:可用于冲击、载荷变化较大的连接,缺点:由于槽数少,栓杆销孔不易与螺母最佳锁紧位置的 槽口吻合,故装配困难,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,止动垫圈,圆螺母止动垫圈,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,止动垫圈,5.4 螺纹连接的防松,5.4.2 机械防松,串联钢丝,串联钢丝仅适用于螺钉组,使用时应注意钢丝穿入孔中的方向,5.4 螺纹连接的防松,5.4.3 永久性防松,在螺母拧紧后,利用冲头在螺栓尾部 与螺母旋合的末端打冲,当d8mm 时冲3点,当d 8mm时冲2点,用粘合剂