《机械设计基础 第2版 教学课件 ppt 作者 陈庭吉 第九章 螺纹联接与螺旋传动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础 第2版 教学课件 ppt 作者 陈庭吉 第九章 螺纹联接与螺旋传动（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械设计基础,第九章 螺纹联接与螺旋传动,第九章 螺纹联接与螺旋传动,第一节 螺纹联接的基本知识 第二节 螺纹联接的预紧和防松 第三节 螺栓组联接的结构设计 第四节 螺纹联接的强度计算 第五节 提高螺纹联接强度的措施 第六节 螺 旋 传 动,第一节 螺纹联接的基本知识,一、螺纹,图- 螺纹的牙型,第一节 螺纹联接的基本知识,1.螺纹的类型,图9-2 螺纹的旋向和线数 a)右旋单线螺纹 b)左旋双线螺纹 c)右旋三线螺纹,第一节 螺纹联接的基本知识,2.螺纹的主要参数 (1)径向参数 1)大径d(D):与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径，亦称为公称直径。 2)小径d1(D1):与外螺
2、纹牙底或内螺纹牙顶重合的假想圆的直径。 3)中径d2(D2):螺纹的牙厚和牙间宽相等处的假想圆柱体的直径。 (2)轴向参数 1)螺距P：螺纹相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离。 2)导程S：同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，S=nP。 (3)角度参数 1)牙型角：在轴向剖面内螺纹牙型两侧边之间的夹角。,第一节 螺纹联接的基本知识,2)升角：在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 3)牙型侧角：为轴平面内螺纹牙一侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。,图9-3 螺纹的主要几何参数,第一节 螺纹联接的基本知识,3.常用螺纹的特点及应用 (1)三角形螺纹 三角形螺纹
3、分为米制和英制两大类，米制螺纹又称普通螺纹，这种螺纹牙的根部削弱较小，强度大，螺纹面间的摩擦力大，因而适用作联接螺纹。 (2)矩形螺纹 螺纹牙的剖面为正方形，牙型角=0。 (3)梯形螺纹 螺纹牙的剖面为等腰梯形，牙型角30。 (4)锯齿形螺纹 螺纹牙两侧面的牙侧角不相同，一般工作面的牙侧角为3，非工作面的牙侧角为。 二、螺纹联接和螺纹联接件 螺纹联接是利用带有螺纹的零件组成的可拆联接，用以联接两个或两个以上的被联接件。 1.螺纹联接的基本类型、特点和应用,第一节 螺纹联接的基本知识,表9-1 螺纹联接的基本类型,第一节 螺纹联接的基本知识,第一节 螺纹联接的基本知识,第一节 螺纹联接的基本知识
4、,第一节 螺纹联接的基本知识,表9-2 特殊结构的联接,第一节 螺纹联接的基本知识,2.螺纹联接件的主要类型 (1)螺栓 螺栓是应用最广的螺纹联接件，它是一端有头，另一端有螺纹的柱形零件。 (2)双头螺柱 双头螺柱没有钉头，两端均有螺纹，旋入被联接件内的一端称为旋入端，另一端称为螺母端。,图9-4 螺钉和紧定螺钉头部形式,第一节 螺纹联接的基本知识,(3)螺钉 螺钉的结构与螺栓大体相同，但头部形式较多(见图9-4)，以适应不同的装配要求。 (4)紧定螺钉 紧定螺钉的头部和末端形式都很多(见图)，以适应不同的拧紧程度，其中方头能承受较大的拧紧力矩。 (5)螺母 螺母与螺栓、双头螺柱配套使用。 (
5、6)垫圈 垫圈的作用是保护零件不被擦伤，增大螺母与被联接件间的接触面积，防止螺母松脱等。,第二节 螺纹联接的预紧和防松,一、螺纹联接的预紧,图9-5 测力矩扳手和定力矩扳手 a)测力矩扳手 b)定力矩扳手,第二节 螺纹联接的预紧和防松,二、螺栓联接的防松 螺纹联接在静载荷下或温度变化不大时不会自动松脱，螺纹之间的摩擦力、螺母及螺钉头部与支承面之间的摩擦力，都将起到阻止螺母松脱的作用。但在冲击、振动或变载荷作用下，或工作温度变化较大时，上述的摩擦力瞬时会变得很小，以致失去自锁能力，联接可能自动松脱，影响联接的牢固性和紧密性，甚至造成严重事故，所以，设计螺纹联接时，必须采取有效的防松措施。,表9-
6、3 螺纹联接的防松方法,第二节 螺纹联接的预紧和防松,第二节 螺纹联接的预紧和防松,第二节 螺纹联接的预紧和防松,第三节 螺栓组联接的结构设计,图9-6 螺栓组的布置,第三节 螺栓组联接的结构设计,1.形状简单 2.受力合力 1)当螺栓组联接承受转矩或翻转力矩时，螺栓的位置应适当靠近接合面的边缘，以减小螺栓的受力(见图9-6，其中图b合理，图c不合理)；对铰制孔螺栓联接，应避免在平行于工作载荷方向成排布置八个以上的螺栓。 2)对于同时承受轴向载荷和较大横向载荷的螺栓组联接，为了减小螺栓预紧力和整个联接的结构尺寸，可考虑采用圆柱销、套筒或键等零件作为减载装置(见图9-7)。,图9-7 减载装置,
7、第三节 螺栓组联接的结构设计,3.便于划线和分度 4.螺栓的布置应有合理的间距和边距,图9-8 扳手空间尺寸,第三节 螺栓组联接的结构设计,表9-4 螺 栓 间 距,第四节 螺纹联接的强度计算,图 9-9,第四节 螺纹联接的强度计算,图9-10 松螺栓联接,一、普通螺栓联接的强度计算 1.松螺栓联接,第四节 螺纹联接的强度计算,2.紧螺栓联接 (1)只受预紧力的紧螺栓联接 1)预紧力的计算。,图- 受横向载荷的紧联接螺栓,2)螺栓的强度计算。 (2)既受预紧力作用，又受轴向工作载荷作用的紧联接,第四节 螺纹联接的强度计算,图9-12 受轴向载荷的 紧联接,第四节 螺纹联接的强度计算,图 9-1
8、3,第四节 螺纹联接的强度计算,二、铰制孔螺栓联接的强度计算 图913所示为铰制螺栓联接，工作时螺栓杆在结合面受剪切，螺栓杆与被联接件的孔壁接触表面受挤压。这种联接在装配时也需适当拧紧，但预紧力很小，可以不计预紧力和摩擦力矩影响。 三、螺纹联接件的常用材料和许用应力 螺纹联接件常用材料的力学性能见表95。,表9-5 螺纹常用材料的力学性能(单位：MPa),第四节 螺纹联接的强度计算,表9-6 紧螺栓联接的安全系数,第四节 螺纹联接的强度计算,表9-7 铰制孔螺栓的许用应力,图 9-14,第四节 螺纹联接的强度计算,解 1)求每个螺栓所受的载荷。此联接的转矩作用在联接的结合面内，各螺栓受力相等，
9、故由式(9-5)可得每个螺栓所受的预紧力为 2)确定螺栓材料的许用应力。 3)确定螺栓直径。,图 9-15,第四节 螺纹联接的强度计算,解 1)确定每个螺栓的轴向工作载荷F。为了便于分度和划线，初选z=8，则 2)确定每个螺栓的总轴向载荷F。 )确定螺栓公称直径d 4)验算螺栓间距t0,第五节 提高螺纹联接强度的措施,一、改善螺牙间的载荷分布 使用普通螺栓、螺母联接，传力时，其旋合各圈螺牙的受力是不均匀的。螺栓因受拉使螺距增大，螺母则因受压而使螺距减小。这两者的螺距变化差主要靠旋合各圈螺牙的变形来补偿。从螺母支承面起的第一圈螺牙变形最大，因而其受力也最大；第二圈次之；以后各圈依次递减，至第81
10、0圈以后螺牙几乎不受力。一般来说，螺纹旋合圈数越多，其螺牙间的载荷分布不均匀现象就越严重，所以采用厚螺母，增加旋合圈数，对提高联接强度作用不大。 (1)采用悬置螺母和环槽螺母 如图9-16a、b所示，螺母旋合段全部受拉，变形性质与螺栓相同，减小螺距变形差，使牙间载荷趋于均匀。,第五节 提高螺纹联接强度的措施,(2)内斜螺母 如图9-16c所示，在螺母支承端受力大的几圈螺纹处制成内斜10，使螺杆上承受力大的螺牙受力转移到原受力小的螺牙上，使各圈螺牙的受力趋于均匀，采用这些结构可提高疲劳强度20%40%。,图9-16 悬置螺母、环槽螺母和内斜螺母,第五节 提高螺纹联接强度的措施,二、减小应力集中
11、螺纹的牙根和收尾、螺栓头部与螺栓杆交接处都有应力集中，是产生断裂的危险部位。适当加大过渡圆角半径、设置退刀槽等，均可减小应力集中，提高螺栓联接的疲劳强度。 三、改进工艺措施 采用冷墩螺栓头部和辗制螺纹的工艺方法，或采用表面渗氮、液体碳氮共渗等表面硬化处理方法，均可有效地提高螺栓联接的疲劳强度。 四、避免附加弯曲应力,第五节 提高螺纹联接强度的措施,螺母支承面歪斜、装配不良、结构不合理等都会使螺栓承受偏心载荷，此时，螺栓杆除受拉伸外，还要受附加弯曲应力。对此，采用斜垫圈（见图917a）、球面垫圈（见图917b）；在铸件、锻件等未加工表面上安装螺栓时，采用经局部加工的凸台（见图917c）、沉头座（
12、见图917d）等结构，均可减小附加弯曲的影响。,图9-17 避免附加弯曲应力的结构,第六节 螺 旋 传 动,一、螺旋传动应用和类型,图9-18 传力螺旋,第六节 螺 旋 传 动,1.按用途分类 (1)传力螺旋 传力螺旋以传递动力为主，要求用较小的力矩转动螺杆(或螺母)而使螺母(或螺杆)产生轴向运动和较大的轴向力，这个轴向力可以用来做起重和加压等工作。 (2)传导螺旋 传导螺旋以传递运动为主，要求具有较高的运动精度。,图9-19 传导螺旋,第六节 螺 旋 传 动,(3)调整螺旋 调整螺旋用于调整并固定零部件之间的相对位置。,图9-20 调整螺旋,第六节 螺 旋 传 动,图9-21 螺旋传动的运动
13、方式,2.按螺杆与螺母相对运动方式分类,第六节 螺 旋 传 动,(1)螺母固定不动，螺杆转动并往复移动(见图9-21a) 这种结构以固定螺母为主要支承，结构简单，但占据空间大。 (2)螺杆转动，螺母作直线运动(见图9-21b) 这种运动方式占据空间尺寸小，适用于长行程螺杆，但螺杆两端的轴承和螺母防转机构使其结构较复杂。 (3)螺母旋转并沿直线移动(见图9-21c) 由于螺杆固定不转动，因而两端支承结构较简单，但精度不高。 (4)螺母转动，螺杆作直线移动(见图9-21d) 螺杆应设防转机构，螺母转动要设置轴承，均使结构复杂，且螺杆行程占据空间尺寸大，故应用较少。,第六节 螺 旋 传 动,二、双螺旋与滚动螺旋 如图922所示的双螺旋传动，一般螺旋传动是单螺旋，如果螺杆上加工两段导程不同的螺纹，如图922a所示，一段与螺母A旋合，另一段与螺母B旋合，就构成双螺旋传动机构。应用双螺旋传动，可避免制造导程过大或过小的螺纹。如图922b所示，镗刀杆调节进刀量的差动螺旋，利用双螺旋进行微动调节。,图- 双螺旋传动,第六节 螺 旋 传 动,图9-23 滚动螺旋,第六节 螺 旋 传 动,图 9-24,第六节 螺 旋 传 动,图 9-25,第六节 螺 旋 传 动,图 9-26,第六节 螺 旋 传 动,图 9-27,
