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1、第十章 联接(螺纹联接) p.131前言 10-1 螺纹参数 10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 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 10-5 螺纹联接的预紧和防松 10-6 螺栓联接的强度计算 10-7 螺栓的材料和许用应力 10-8 提高螺栓联接强度的措施 10-9 螺旋传动机械零件(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:联接 被联接件联接件联接 机械静联接 可拆联接 螺纹、键、销 分类 不可拆联接焊、粘、铆机械动联接运动副 螺 内螺纹 纹 外螺纹螺旋副连接螺纹(静联接构件) 传动螺纹(动联接机构)10-1 螺纹参
2、数 p.131(一)螺纹的形成：顺时针旋进右旋 以轴线为基准(外)判断方法右旋（常 ） 左旋判断方法旋向单头联接 多头传动线数二螺纹参数：n=1n=2n=3线数一般不超过4单线螺纹和多线螺纹dd2d1=?(大径标准直径) ;1(小径) ;2(中径) ; p(螺距)；(螺旋线数) ; (导程) ; n p ; （牙型角） ; (牙側角) ;（升角）(二)螺纹参数：P.132S (n p)tgn p2 (101) 30 梯形330 锯齿形矩形60 普通牙型: =60 30 =30 15工3, 非30 =0 0在轴向载荷下相对运动图(104,a) S (n p)内螺纹 外螺纹拧紧、加载、 顶起重物相
3、对运动联接 传动螺旋副FFa将螺旋线沿中径展开10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁p.132水平力作用下滑块(重物)在斜面运动分析: 1.当匀速上升: FaFFnFRFfFaFFR+ 图(104,b)FR与Fn夹角摩擦角: tg f Ff /nR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FRV(滑块) 合力法向反力Fn(斜面)施加水平推力 摩擦阻力: f Fn=Ff一矩形螺纹 : ( =0 )施加水平支持力(匀速下滑) 当自锁条件：滑块在斜面运动状态不变作用力与假设力的方向相反推力 (10-3b)FaFFnFR FfFaFF
4、R 无论a多大，滑块不会自动下滑自锁2. 当匀速下降 :图(104,c)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法向压力比矩形大(10-8)S要效率高过大，制造困难/ 当量摩擦角 , 升角有效功输入功a（2）a2 tg /atg()2要自锁好 (单) ;要效率高(多) , (多头) , 三.效率:当匀速上升:联接(可靠) 要自锁 传动 效率高1.三角形普通螺
5、纹(M)螺纹(联接) 管螺纹 60、55紧密梯形螺纹 Tr 30, 15 锯齿形螺纹S 工3,非30 矩形螺纹 小、 大 多线螺 旋 副 单线=1 多线60, =302.传动螺纹 效率高10-3 机械制造常用螺纹及标准 p.134紧固联接(单线、大)(粗,细)10-4螺纹联接基本类型及螺纹联接件 p.137C1e普通螺栓 图(109,a) 铰制孔用螺栓联接 图(109,b)一螺纹联接基本类型d0螺栓联接螺钉联接 图(1010,a) 双头螺柱联接 图(1010,b) 紧定螺钉联接 图(1011)1. 螺 栓 联 接2. 螺 钉 联 接3. 双 头 螺 柱 联 接4. 紧 定 螺 钉 联 接1.
6、螺 栓 、 螺 柱 、 螺 钉 联 接 件二螺纹联接件 p.1382. 紧 定 螺 钉 、 螺 母3. 垫 圈目的：防止松动提高可靠、强度、紧密性T0 的大小: 拧紧时 螺纹阻力矩 T1 :(10-5b) 螺母支持面上的摩擦阻力矩T2 T2 fc Fa r f (10-10) T0T1T20.2Fad Nmm(一)拧紧力矩T0012T0控制、不严格控制S(测力矩板手、定力矩板手)10-5螺纹联接的预紧和防松 P.139螺栓轴向拉力 被联接件轴向压力锁紧力S1F d2/2Fa tg( ) d2 /2（二）螺纹联接的防松 p.139螺旋副联接(可靠)拧紧 自锁防松？ 靠摩擦力自锁 不可靠 , 防松
7、 防松方法：关键摩擦防松阻止螺旋副相对转动机械防松 不可拆防松弹簧垫片锁紧螺母对顶螺母使螺纹接触面间始终保持一定的压力 (纵向、横向)始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩。弹簧垫圈返回对顶螺母返回尼龙圈锁紧螺母返回机械防松利用便于更换的金属元件来约束螺旋副。不可拆防松焊、铆冲、涂粘合剂槽形螺母和开口销圆螺母用带翅垫片止动垫片开口销返回带翅垫片返回止动垫片返回冲点法返回粘合法返回焊点法返回例 已知：碳素结构钢M12螺栓，屈服极限 240MPa，螺纹间摩擦系数f=0.1，螺母与支撑 面摩擦系数fc=0.15，dw=16.6mm, d0=13mm， 若使拧紧后拉应力达到屈服极限50% 求：拧紧力矩；演算
8、其能否自锁？ 解：1）求当量摩擦系数及当量摩擦角 2）求螺纹升角 3）求螺杆总拉力Fa 4）求拧紧力矩T10-7螺栓的材料和许用应力 P.147S安全系数表10-6,7 P.148 S屈服极限表9-1 P.123许用应力:材料:2.铰制孔螺栓联接联接受挤压,螺栓受剪切 1)按剪切强度2)按挤压强度:许用应力与材 料(钢、铸铁), 应力(静、变) 有关。表10-61.普通螺栓联接低碳钢和中碳钢: 力学性质合金钢: 15Cr, 40Cr, 30CrMnSi表10-510-6 螺栓联接的强度计算(静) p.144联接要求: 不松不滑联接(紧) 不断不溃螺栓 可靠, 自锁确定螺纹小径d1d0(一)螺栓
9、联接的失效及设计准则 (二)螺栓联接的强度计算螺栓 普通螺栓联接 松联接联 (主介绍) 紧联接(联接受)接型式 铰制孔螺栓联接横轴 横轴联接 (紧) 螺栓设计准则:螺栓杆拉溃 螺纹的压溃和剪断 螺纹牙磨损滑扣主要失效松、滑在联接不松滑的前提下, 螺栓杆不破坏(一)螺栓联接的失效及设计准则失效 形式一. 松螺栓联接:(10-11)装配时不预紧螺栓不受力 图10-17二. 紧螺栓联接:d1:螺纹小径mm; :许用拉应力 Mpa例10-3 p.144(自学)工作时受轴向载荷Fa(二)螺栓联接的强度计算(按受力形式) p.144FaFaFaFaFaFa第四强度理论拉应力(Fa)(10-12)强度条件:
10、装配拧紧后联接可受横向(F)或轴向载荷(FE)拉Fa 扭T1 复合应力考虑扭剪应力e当量应力当拧紧时 螺栓拉(Fa)(轴Fa) 工件 压(Fa)扭剪应力(T1)二. 紧螺栓联接: p.1421.受横向工作载荷F的螺栓强度(预紧) 图10-18FFFFm=1F0F0F0F0F0F0m=2结合面间的摩擦力不足，在横向载荷下出现相对滑 动失效当C=1.11.3 , f= 0.10.15 , m=1 F08F 普通螺栓联接受横向工作载荷需预紧力大,且可靠性差图10-19图10-20dF0CF/mf分析:宜加减载措施加键, 套筒，销 挤压采用铰制孔螺栓联接 剪切1.按剪切强度2.按挤压强度:2.许用应力
11、与应力(静、变)有关;P与材料(钢、铸铁)有关。 表106 p.148联接受挤压,螺栓受剪切注意： 1.d0光杆直径，d0dLmin杆孔最小接触长度铰制孔螺栓联接R解: 每个联接受横向载荷 F=R/2=2000N 1.联接不松求预紧力F02.螺栓不断求d1取d=27mm, d1=23.75223.38合适。 S=6.5 合适:C=1.11.3, 取C=1.2F0CF/fm=1.22000/(0.151)=16000N:取35钢, 不严格控制预紧力 s=315Mpa, S=6.5 , =s/S=315/6.5=48.5MpaP.145手册p.126例1.用普通螺栓固定一牵引钩, 已知R=4000
12、N,(变载荷) f=0.15, 试求螺栓直径。用铰制孔螺栓联接固定牵引钩(HT250), 板厚 h=10mm,已知R=4000N(变载荷), 试求螺栓直径。 解: 每个联接受横向载荷 F=R/2=2000N 1.按剪切强度P.145手册p.1372.按挤压强度: P = B/2.20.8=240/2.20.8=87.3Mpa (S=2.2) p.123Lmin=h=10mmR10d0取 l=25mm, l0=12mm取d=6mm, d0=76.03mm= S/4.5=315/4.5=70Mpal0Lmin例2.M625合适轴向载荷平行螺栓轴心线，各螺栓平均受力螺栓间距l与p有关 (P.143倒
13、2)常见压力容器Z=2(3)2n各螺栓受拉力为： FE= F Z2.受轴向载荷FE的螺栓强度(预紧后) p.143：此时螺栓受预紧力F0后又受工作拉力FE?常见 (压力容器)Fa=F0FE ;FR=F0FE预 螺栓拉 F0 紧 工件压 F0FEFEb0C0 受轴向载荷FEF0F0b0F0F0C0FEFEFEFEFaFa 未预紧预紧受FE FaFaFaFaF0F0F0F0F0F0F0F0FRFRFRFRFRFR伸长b0 缩短C0又伸长 压缩量减少 变形协调条件： b= C = 螺栓伸长: b0 工件压缩: C0 螺栓拉力总拉力 Fa工件压力残余预紧力FR单个联接受力分析:图10-21 Fb FCFEFRFa力变形F0C0b0力变形F0b0tg1kb力变形F0C0tg1kCk = F / 刚度= 载荷 / 变形单个联接载荷与变形线图: 图10-23 p.144设计步骤: 联接松弛FR
