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1、第5章 螺纹连接和螺旋传动,51 螺纹,52 螺纹连接的类型及标准连接件,53 螺纹连接的预紧,55 螺纹连接的强度计算,57 螺栓的材料和许用应力,58 提高螺栓连接强度的措施,59 螺旋传动,54 螺纹连接的防松,56 螺栓组连接的设计,1、本章主要内容包括两部分: 第一部分为螺栓联接的设计,包括螺栓联接的预紧、 强度计算、螺栓组结构设计、受力分析及提高联接 强度的措施等;第二部分为滑动螺旋传动的设计计 算方法。 2、本章特点市内容包括螺纹联接和螺旋传动两个 部分。前者属于联接,后者属于传动。二者在内容 上虽有一定的联系,但在设计要求上却有很大差别。,3、本章学习要求: 对于螺纹联接的基本
2、知识,应了解螺纹及螺纹联接件的类型、 特性、标准、结构、应用场合及有关的防松方法等,以便在设 计时能够正确地选用。 对于螺栓联接设计及强度计算部分,应掌握结构设计原则及 强度计算的理论与方法,能正确进行螺栓组的受力分析,能较 为合理地设计出可靠的螺栓组联接。 对于螺旋传动部分,主要是掌握螺旋传动性能(效率、自锁 等)对螺纹选型的要求及主要零件(螺杆、螺母)的设计计算 方法,并通过一种基本类型螺旋起重器的设计,了解滑动 螺旋传动的主要设计过程。,重点: 1.各类不同外载荷情况下,螺栓组中各螺栓的受力分析; 2.螺栓联接的强度计算,尤其是承受轴向拉伸载荷的紧螺 栓联接的强度计算。 难点:承受倾覆力
3、矩的底板螺栓组联接的设计。,学习时注意: 1、前四节是叙述性内容,对于设计螺栓是必不可少的基本知识, 应当结合阅读机械设计手册学习。 2、螺纹及螺纹联接件大都已标准化。设计时,对不太重要的螺纹 联接一般只需根据不同情况进行选用,不需自行设计。对重要的 螺纹联接,设计计算也只是确定螺栓危险截面的直径(螺纹小径), 螺栓联接的其它部分尺寸由标准选定。但是,在个别特殊情况下, 需要自行设计某种非标准螺纹联接件。 3、螺纹联接的设计主要是螺栓组联接的设计。其设计工作包括两 部分内容:一是正确进行结构设计,通过受力分析找出受力最大 的螺栓;二是按照单个螺栓联接的强度计算公式来设计这个受力 最大螺栓的尺寸
4、,其余螺栓则按同样尺寸选用。,复习思考题,机械联接可分哪两大类?静联接又可分为哪两类?根据什么条件划分?选用它们时应考虑哪些因素? 设计联接时,一般应考虑哪些因素? 当一个联接中包含多个危险截面或工作面时,为什么要按最薄弱的部位来决定联接的尺寸? 在具体的机器上找出几种联接,分析一下为什么要在那个部位采用那种联接,你认为采用哪种联接最为合适?为什么?,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,联接,被联接件,联接件,联接,被联接件与联接件的组合,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,联接的类型和应用,联接的类型,一、不可拆联接,破坏联接件或被联接件方能拆卸的联接。,铆接、焊接、粘接、过盈配合联接。
5、,二、可拆联接,无需破坏零件方可拆卸的联接。,螺纹联接、键联接、销联接。,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,铆接,特点:工艺简单,可靠,耐冲击; 笨重,劳动条件差。 应用:目前用于桥梁、飞机制造。,联接的类型和应用,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,被联接件局部熔融熔化焊条填充焊缝冷却,焊接,特点:重量轻,强度高,工艺简单。 残存焊接应力。 应用:广泛,单件生产周期短,成本低。,联接的类型和应用,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,粘合剂被联接件粘合剂固化,粘接,特点:重量轻,耐腐蚀,密封好,适用于不同材料。 要求有一定粘接面积。 应用:应用于金属三十多年历史。,联接的类型和应用,北
6、京林业大学专用 作者: 潘存云教授,粘接应用例,粘接的蜗轮,被联接件粘接表面涂胶粘剂,经固化。,粘接的管件,联接的类型和应用,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,被联接件(包容件与被包容件)间存在过 盈量,二者装配后产生压力,工作时 靠摩擦力传递载荷。,过盈配合联接,特点:结构简单,定心性好,对轴无削弱,耐冲击性能好。表面精度要求高。过 盈量小时用压入法装配,大时用温差法装配。 应用:轻载,定心要求高,不能对轴有削弱之场合。,联接的类型和应用,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,螺纹联接,被联接件螺纹紧固件(拧紧)。,联接的类型和应用,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,键联接,被联接件
7、键(定位,传递扭矩),联接的类型和应用,北京林业大学专用 作者: 潘存云教授,销联接,被联接件销(定位,传递不大的载荷)。,联接的类型和应用,潘存云教授研制,潘存云教授研制,一、螺纹的形成,51 螺 纹,螺旋线一动点在一圆柱体的表面上,一边绕轴线等速旋转,同时沿轴向作等速移动的轨迹。,螺纹一平面图形沿螺旋线运动,运动时保持该图形通过圆柱体的轴线,就得到螺纹。,螺纹,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,潘存云教授研制,螺纹的牙型,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制
8、,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,一般: n 4,S = 2P,S =P,n线螺纹: S = n P,单线螺纹,多线螺纹,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹
9、 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,外螺纹 内螺纹,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹 多线螺纹,外螺纹 内螺纹,连接螺纹 传动螺纹,螺旋传动,连接螺纹,传动螺纹,潘存云教授研制,潘存云教授研制,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹
10、,单线螺纹 多线螺纹,外螺纹 内螺纹,连接螺纹 传动螺纹,圆柱螺纹 圆锥螺纹,潘存云教授研制,圆柱螺纹,圆锥螺纹,潘存云教授研制,(3)中径d2 也是一个假想圆柱的直径,该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。,(1)大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。,(2) 小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。,(4) 螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。,(5) 导程S,(6) 螺纹升角 中径d2圆柱上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角,(7)牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。,牙侧角
11、,S = nP,同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P,二、螺纹的主要几何参数,(8)接触高度 h 内外螺纹旋合后,接触面的径向高度。,普通螺纹以大径d为公称直径,同一公称直径可以有多种螺距,其中螺距最大的称为粗牙螺纹,其余的统称为细牙螺纹。,螺纹的精度等级:,A级,B级,C级,公差小,精度最高,用于配合精确,防振动等场合,受载较大且经常拆卸,调整或承受变载荷的连接,用于一般连接,最常用,粗牙螺纹应用最广。,细牙螺纹的优点:升角小、小径大、自锁性好、强度高,缺点:不耐磨,易滑扣。,应用:薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。,潘存云教授研制,潘存云教授研制,梯形螺纹:,为了减少摩
12、擦和提高效率,这两种螺纹的牙侧角比三角形螺纹的要小得多。用于剖分螺母时,梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙,应用较广。锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高,但只适合单向传动。,锯齿形螺纹:,= 15,= 3,粗牙普通螺纹、细牙普通螺纹和梯形螺纹的基本尺寸见后续各表(或查阅相关机械设计手册)。,螺纹的基本尺寸:,潘存云教授研制,直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm,标记示例: M24(粗牙普通螺纹、直径24、螺距3),M241.5(细牙普通螺纹,直径24,螺距1.5),潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,梯形螺纹基本尺寸 mm,标记示例:Tr488 (梯形螺纹,直径48,螺距8),潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,用螺纹密封的管螺纹,普通细牙螺纹,管螺纹,非螺纹密封管螺纹(圆柱管壁 = 55),用螺纹密封管螺纹(圆锥管壁 = 55),60圆锥管螺纹,公称直径管子的公称通径。强调与普通螺纹不同,非螺纹密封的管螺纹,52 螺纹连接的类型及标准连接件