機械設(shè)計課件聯(lián)接

1、第五章第五章 螺紋連接和螺旋傳動螺紋連接和螺旋傳動螺紋螺紋螺紋聯(lián)接的類型和標準聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型和標準聯(lián)接件 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算螺栓組聯(lián)接的設(shè)計螺栓組聯(lián)接的設(shè)計提高螺紋聯(lián)接強度的措施提高螺紋聯(lián)接強度的措施螺旋傳動螺旋傳動 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接 其它聯(lián)接其它聯(lián)接本章主要內(nèi)容l1 螺紋及螺紋連接的基本知識l2螺栓組連接的設(shè)計，包括單個螺栓的預(yù)緊、強度計算、螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力分析及提高連接強度的措施等聯(lián)接的目的聯(lián)接的目的 便于機器的制造、安裝、運輸、維修便于機器的制造、安裝、運輸、維修以及提高勞動生產(chǎn)率。以及提高勞動生產(chǎn)率。

2、學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標 熟悉機器聯(lián)接中常用的各種聯(lián)接件的熟悉機器聯(lián)接中常用的各種聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)、類型、性能和應(yīng)用場合，掌握設(shè)計結(jié)構(gòu)、類型、性能和應(yīng)用場合，掌握設(shè)計理論和選用方法。理論和選用方法。聯(lián)接的分類聯(lián)接的分類動聯(lián)接動聯(lián)接：靜聯(lián)接靜聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對機器工作時，零部件之間可以有相對運動。例如：機械原理中，各種運動運動。例如：機械原理中，各種運動副之間的聯(lián)接。副之間的聯(lián)接。在機器工作中，不允許零部件之間存在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯(lián)接。在相對運動的聯(lián)接。靜聯(lián)接靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：可拆聯(lián)接：不需毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆不需毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆 開的聯(lián)接

3、。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。不可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開 的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接5-1 5-1 螺紋螺紋 一、螺紋的類型和應(yīng)用一、螺紋的類型和應(yīng)用螺紋有外螺紋和內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋有外螺紋和內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。 按其作用分為按其作用分為： 聯(lián)接螺紋：如普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋；聯(lián)接螺紋：如普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋； 傳動螺紋：梯形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋。傳動螺紋：梯形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋。 按使用單位制分為按使用單

4、位制分為： 英制螺紋：如管螺紋（螺距以每英寸牙數(shù)表示）；英制螺紋：如管螺紋（螺距以每英寸牙數(shù)表示）； 米制：其余均為米制。米制：其余均為米制。 除矩形螺紋外，其余螺紋均已標準化。標準螺紋的基除矩形螺紋外，其余螺紋均已標準化。標準螺紋的基本尺寸，可查閱有關(guān)標準。本尺寸，可查閱有關(guān)標準。 常用螺紋的類型、特點和應(yīng)用常用螺紋的類型、特點和應(yīng)用 見表見表 5-1 (5-1 (教材教材P62)P62)湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分

5、按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋湖大衡陽分校專用 螺紋的牙型螺紋的牙型矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋1530330湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺

6、紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋 一般一般: n 4雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋PSS = 2PPSPS =Pn線螺紋線螺紋: S = n P湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分按

7、母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋螺紋副螺紋副湖大衡陽分校專用 外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外

8、螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋螺旋傳動螺旋傳動湖大衡陽分校專用 聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋湖大衡陽分校專用 按螺紋的牙型分按螺紋的牙型分螺螺紋紋的的分分類類按螺紋的旋向分按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按螺旋線的根數(shù)分 按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母體形狀分按母體形狀分矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋右旋螺紋左旋螺紋左旋螺紋單線螺紋單線螺紋多線螺紋多線螺紋外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋傳動螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋湖大衡陽分校專用 圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋

9、圓錐螺紋管螺紋管螺紋湖大衡陽分校專用 (3)中徑中徑d2 也是一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。d1d2d(1)大徑大徑d 與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2) 小徑小徑 d1 與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4) 螺距螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角 (7)牙型角牙型角 軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。tg=d2 nP 牙側(cè)角牙側(cè)角 d2SS = nP同一條螺旋線上的相

10、鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距P二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2二、螺紋的主要參數(shù)二、螺紋的主要參數(shù)（1 1）大徑）大徑d d（公稱直徑公稱直徑）（2 2）小徑）小徑d d1 1（3 3）中徑）中徑d d2 2（4 4）線數(shù)）線數(shù)n n 單線單線螺紋螺紋 多線多線螺紋螺紋（5 5）牙型角）牙型角（6 6）接觸高度）接觸高度h h 注注： 常用的聯(lián)接螺紋要求自鎖性，故多采用單線螺紋；傳動常用的聯(lián)接螺紋要求自鎖性，故多采用單線螺紋；傳動螺紋要求傳動效率高，故采用雙線或三線螺紋。為了便于制螺紋要求傳動效率高，故采用雙線或三線螺紋。為了便于制造，一般線數(shù)造，一般線數(shù)n4

11、n4。（7 7）螺距）螺距P P（8 8）導(dǎo)程）導(dǎo)程S S 單線螺紋單線螺紋S=PS=P；多線螺紋；多線螺紋S=nPS=nP。（9 9）螺紋升角）螺紋升角（1010）螺紋旋向）螺紋旋向 左旋螺紋，右旋螺紋（左旋螺紋，右旋螺紋（常用常用） 旋向判定旋向判定：順著軸線方向看，可見側(cè)左邊高則為左旋，：順著軸線方向看，可見側(cè)左邊高則為左旋， 右邊高則為右旋。右邊高則為右旋。 2arctandnp5-2 5-2 螺紋聯(lián)接的類型和標準聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型和標準聯(lián)接件 （一）（一） 螺紋聯(lián)接的基本類型螺紋聯(lián)接的基本類型 螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接 鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接 雙頭螺栓

12、聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接 其它：地腳螺栓聯(lián)接、吊環(huán)螺栓聯(lián)接、其它：地腳螺栓聯(lián)接、吊環(huán)螺栓聯(lián)接、T T型槽螺栓聯(lián)接型槽螺栓聯(lián)接螺紋緊固件大都為標準件，常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺紋緊固件大都為標準件，常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈等。緊定螺釘、螺母和墊圈等。 1.1.普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接特點：工作時受拉，無需在被聯(lián)件上加工螺紋孔，裝拆方便，特點：工作時受拉，無需在被聯(lián)件上加工螺紋孔，裝拆方便，用于兩被聯(lián)件均不太厚的場合。用于兩被聯(lián)件均不太厚的場合。 2.2.鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接特點：工作時受剪，除起特點：工作時受剪，除起

13、聯(lián)接作用外，還起定位聯(lián)接作用外，還起定位作用。作用。3.3.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 特點：用于有一聯(lián)接件較厚，并經(jīng)常裝拆的場合，拆卸時只特點：用于有一聯(lián)接件較厚，并經(jīng)常裝拆的場合，拆卸時只需擰下螺母即可。需擰下螺母即可。4.4.螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺釘擰入深度螺釘擰入深度H H 鋼或青銅鋼或青銅 HdHd 鑄鐵鑄鐵H=(1.251.5)d H=(1.251.5)d 鋁合金鋁合金 H=(1.5 2.5)dH=(1.5 2.5)d特點：用于有一聯(lián)接件較厚，且不需經(jīng)常裝拆的場合。特點：用于有一聯(lián)接件較厚，且不需經(jīng)常裝拆的場合。 5.5.緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接特點：螺釘末端頂住另特點：螺釘末端頂住另一

14、零件的表面或相應(yīng)一零件的表面或相應(yīng)凹坑，以固定兩個零凹坑，以固定兩個零件的相互位置，并可件的相互位置，并可傳遞不大的力或力矩傳遞不大的力或力矩。 地腳螺栓聯(lián)接地腳螺栓聯(lián)接 吊環(huán)螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接 T T形槽螺栓聯(lián)接形槽螺栓聯(lián)接（二）常用標準螺紋連接件（二）常用標準螺紋連接件 見教材表見教材表5-2 P665-2 P66螺紋緊固件的性能等級和材料螺紋緊固件的性能等級和材料螺紋聯(lián)接件的常用材料螺紋聯(lián)接件的常用材料 低碳鋼低碳鋼Q215Q215、1010號鋼：號鋼：一般聯(lián)接一般聯(lián)接 中碳鋼中碳鋼Q235Q235、3535、4545號鋼：號鋼：一般聯(lián)接一般聯(lián)接 低合金鋼、合金鋼如低合金鋼、合金鋼如1

15、5Cr15Cr、40Cr30CrMnSi40Cr30CrMnSi等：承受振等：承受振 動、沖擊、變載的動、沖擊、變載的重要聯(lián)接重要聯(lián)接墊片材料墊片材料 ：普通墊片：普通墊片： Q215Q215、 1515、3535號鋼；號鋼； 彈簧墊片：彈簧墊片：65Mn65Mn。（需熱處理）（需熱處理）螺栓的性能等級螺栓的性能等級螺母的性能等級螺母的性能等級注：注：先選用性能等級，再選用推薦材料，一般采用先選用性能等級，再選用推薦材料，一般采用4.64.6、4.84.8、5.65.6、5.85.8等幾個級別。等幾個級別。 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（一）（一） 預(yù)緊的目的預(yù)緊的目的受載之前受載之前擰緊螺母

16、擰緊螺母預(yù)緊力預(yù)緊力F F1.1.提高聯(lián)接的緊密性提高聯(lián)接的緊密性2.2.防止聯(lián)接松動防止聯(lián)接松動3.3.提高聯(lián)接件強度提高聯(lián)接件強度 5-3 5-3 螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊防止聯(lián)接松動防止聯(lián)接松動 提高聯(lián)接的緊密性提高聯(lián)接的緊密性 （二）控制預(yù)緊力的方法（二）控制預(yù)緊力的方法原因：原因：T F T F 拉斷、滑扣拉斷、滑扣 TT不能滿足工作要求不能滿足工作要求方法：方法：1.1.控制應(yīng)力或應(yīng)變控制應(yīng)力或應(yīng)變2.2.控制擰緊力矩控制擰緊力矩3.3.控制擰緊力臂控制擰緊力臂4.4.測量螺栓伸長量測量螺栓伸長量控制應(yīng)力或應(yīng)變控制應(yīng)力或應(yīng)變應(yīng)變片控制擰緊力矩控制擰緊力矩測力矩扳手定力矩扳手控制

17、擰緊力臂控制擰緊力臂 （三）擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系（三）擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系以螺母分析：以螺母分析：T=TT=T1 1+T+T2 2 T T1 1螺母支承面間的摩擦阻力矩螺母支承面間的摩擦阻力矩 T T2 2螺紋副間的摩擦力矩螺紋副間的摩擦力矩a)螺母所 受轉(zhuǎn)矩b)螺栓所 受轉(zhuǎn)矩c)螺栓轉(zhuǎn) 矩圖T1T2T1TTTT434T3T1 )(221vtgdFT20213031231dDdDFTcFF預(yù)緊力；預(yù)緊力；d d2 2螺紋中徑；螺紋中徑；螺紋升角；螺紋升角；v v當(dāng)量摩擦角；當(dāng)量摩擦角；c c螺母與被聯(lián)接件承壓面間的摩擦系數(shù)；螺母與被聯(lián)接件承壓面間的摩擦系數(shù)；D D1 1，d d0 0分別為

18、承壓面的外徑和內(nèi)徑。分別為承壓面的外徑和內(nèi)徑。 擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系擰緊力矩與預(yù)緊力的關(guān)系d d2 2 0.9d ; y=10.9d ; y=14242=3=32 2v vacrtg(1.155f);f0.1-0.2acrtg(1.155f);f0.1-0.2c c0.15;D0.15;D1 1 1.5d ;d1.5d ;d0 0 1.1d1.1d代入整理：代入整理： 注注：不控制預(yù)緊力時，不宜采?。翰豢刂祁A(yù)緊力時，不宜采取M12M12以下的螺栓。以下的螺栓。20213031231)(2dDdDFtgdFTcvdFT2 . 05-45-4 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松1 1、螺紋聯(lián)接按自鎖條

19、件設(shè)計、螺紋聯(lián)接按自鎖條件設(shè)計 v v。 靜載靜載下不會自行松脫。下不會自行松脫。 2 2、松動原因、松動原因 沖擊、振動、變載荷下；溫度變化較大時沖擊、振動、變載荷下；溫度變化較大時螺旋副摩擦螺旋副摩擦 力力F Ff f減小或瞬時消失減小或瞬時消失 松動松動 3 3、螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)：、螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)： 在于限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動。在于限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動。4 4、螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為、螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為 摩擦防松摩擦防松 機械防松機械防松 其它：破壞螺紋副關(guān)系（焊接、鉚沖、粘接）其它：破壞螺紋副關(guān)系（焊接、鉚沖、粘接）摩擦防松摩擦防松：彈簧墊圈防松：彈簧墊

20、圈防松摩擦防松摩擦防松：自鎖螺母防松：自鎖螺母防松摩擦防松摩擦防松：對頂螺母防松：對頂螺母防松機械防松機械防松開口銷開口銷開槽螺母防松開槽螺母防松螺栓裝配圖開槽螺母開口銷 開口銷與槽形螺母機械防松機械防松：止動墊片防松：止動墊片防松機械防松機械防松：止動墊片防松：止動墊片防松機械防松機械防松：串聯(lián)鋼絲防松：串聯(lián)鋼絲防松正確錯誤其它其它：破壞螺紋副關(guān)系防松：破壞螺紋副關(guān)系防松5-5 5-5 螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算實質(zhì)：實質(zhì)：根據(jù)聯(lián)接的類型、聯(lián)接的配合情況、載荷狀根據(jù)聯(lián)接的類型、聯(lián)接的配合情況、載荷狀況進行受力分析，找出螺栓組內(nèi)受力最大的螺栓況進行受力分析，找出螺栓組內(nèi)受力最大的螺栓

21、及其所受的力，然后按單個螺栓，按相應(yīng)條件進及其所受的力，然后按單個螺栓，按相應(yīng)條件進行強度計算。行強度計算。方法：方法：受力分析受力分析確定失效形式確定失效形式建立計算準則建立計算準則建立強度計算公式。建立強度計算公式。一一 受拉螺栓聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)接受力情況：受力情況：軸向拉力軸向拉力失效形式：失效形式：斷裂斷裂 靜力斷裂：靜載荷，且嚴重過載。靜力斷裂：靜載荷，且嚴重過載。 疲勞斷裂：變載荷，多數(shù)屬此，且疲勞斷裂常發(fā)生在螺紋疲勞斷裂：變載荷，多數(shù)屬此，且疲勞斷裂常發(fā)生在螺紋根部，即截面面積較小，并有缺口應(yīng)力集中的部位，有時也根部，即截面面積較小，并有缺口應(yīng)力集中的部位，有時也發(fā)生在螺栓頭與光桿

22、的交接處。發(fā)生在螺栓頭與光桿的交接處。計算準則：計算準則：抗拉強度準則，即抗拉強度準則，即 。 AF（1 1）受拉松螺栓聯(lián)接）受拉松螺栓聯(lián)接 松聯(lián)接：松聯(lián)接：聯(lián)接在裝配時不擰緊螺母，在承受工作載荷之前，螺聯(lián)接在裝配時不擰緊螺母，在承受工作載荷之前，螺栓不受力。（比較少見，拉桿、起重吊鉤等的螺紋聯(lián)接屬此栓不受力。（比較少見，拉桿、起重吊鉤等的螺紋聯(lián)接屬此類。）類。）校核公式校核公式設(shè)計公式設(shè)計公式 214dF41Fd （2 2）受拉緊螺栓聯(lián)接）受拉緊螺栓聯(lián)接緊聯(lián)接：緊聯(lián)接：聯(lián)接在裝配時擰緊螺母，在承受工作載荷之前，螺聯(lián)接在裝配時擰緊螺母，在承受工作載荷之前，螺栓有預(yù)緊力栓有預(yù)緊力FF的作用。的作

23、用。1 1僅受預(yù)緊力僅受預(yù)緊力FF作用的緊聯(lián)接作用的緊聯(lián)接螺栓受力：拉力和扭轉(zhuǎn)（由螺紋摩擦力矩螺栓受力：拉力和扭轉(zhuǎn)（由螺紋摩擦力矩T1引起）。引起）。螺栓危險截面的拉伸應(yīng)力：螺栓危險截面的拉伸應(yīng)力： 螺栓危險截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：螺栓危險截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 214dF312162tanddFVT對于對于M10-68M10-68普通螺紋的鋼制螺栓，一般可取普通螺紋的鋼制螺栓，一般可取T0.5。 由于螺栓材料是塑性的，根據(jù)第四強度理論，螺栓預(yù)緊狀態(tài)由于螺栓材料是塑性的，根據(jù)第四強度理論，螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計算應(yīng)力下的計算應(yīng)力 校核公式校核公式 設(shè)計公式設(shè)計公式 3 . 1322Tca 2143 . 1d

24、F Fd3 . 141說明說明（1 1）受）受FF作用的緊聯(lián)接，按拉伸強度進行計算，但是應(yīng)把作用的緊聯(lián)接，按拉伸強度進行計算，但是應(yīng)把FF 加大加大30%30%，來考慮螺紋摩擦力矩（扭轉(zhuǎn)）的影響。，來考慮螺紋摩擦力矩（扭轉(zhuǎn)）的影響。（2 2）靠摩擦力抵抗工作載荷的緊聯(lián)接，其螺栓僅承受）靠摩擦力抵抗工作載荷的緊聯(lián)接，其螺栓僅承受FF作作 用，且用，且FF不受工作載荷的影響，由于摩擦力變化較大，不受工作載荷的影響，由于摩擦力變化較大， 此聯(lián)接不宜用于載荷突然變化的場合（振動、沖擊或變此聯(lián)接不宜用于載荷突然變化的場合（振動、沖擊或變 載荷）。載荷）。（3 3）靠摩擦力抵抗工作載荷的緊螺栓聯(lián)接，螺栓直

25、徑較大。）靠摩擦力抵抗工作載荷的緊螺栓聯(lián)接，螺栓直徑較大。因為因為FFFFR R/ /S S，若，若S S=0.2=0.2時，則時，則F5FF5FR R，結(jié)果必然使螺栓，結(jié)果必然使螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸增加。的結(jié)構(gòu)尺寸增加。 通常采用減載零件的緊螺栓聯(lián)接，其強度按減載零件的剪切、通常采用減載零件的緊螺栓聯(lián)接，其強度按減載零件的剪切、擠壓強度條件計算，而螺紋聯(lián)接只是保證聯(lián)接，不再承受工擠壓強度條件計算，而螺紋聯(lián)接只是保證聯(lián)接，不再承受工作載荷，因此預(yù)緊力不必很大，但這種聯(lián)接增加了結(jié)構(gòu)和工作載荷，因此預(yù)緊力不必很大，但這種聯(lián)接增加了結(jié)構(gòu)和工藝上的復(fù)雜性。藝上的復(fù)雜性。 （a a）減載銷）減載銷 （b b）

26、減載套筒）減載套筒 （c c）減載鍵）減載鍵（2 2）受拉緊螺栓聯(lián)接）受拉緊螺栓聯(lián)接2 2受受FF及軸向工作拉力及軸向工作拉力F F作用的緊聯(lián)接作用的緊聯(lián)接（1 1）工作要求：工作要求：螺栓強度，聯(lián)接緊密性；螺栓強度，聯(lián)接緊密性；（2 2）受力和變形分析：受力和變形分析：F F0 0 = F+F= F+F （a a）開始擰緊（）開始擰緊（b b）擰緊后（）擰緊后（c c）受工作載荷時（）受工作載荷時（d d）工作載荷過大時）工作載荷過大時螺栓和被聯(lián)接件的受力與變形圖螺栓和被聯(lián)接件的受力與變形圖 （a a）擰緊時）擰緊時 （b b）兩圖合并）兩圖合并 （c c）受工作載荷時）受工作載荷時螺栓和被

27、聯(lián)接件的受力變形線圖螺栓和被聯(lián)接件的受力變形線圖 工作情況工作情況螺栓螺栓被聯(lián)接件被聯(lián)接件受力受力變形變形受力受力變形變形未擰緊未擰緊無無無無無無無無擰緊螺母擰緊螺母FF（拉）（拉） 1 1（伸長）（伸長）FF（壓）（壓）2 2（壓縮）（壓縮）工作拉力工作拉力F F作作用用FFFF0 01 11 1+ +1 1FF2 2- -1 1螺栓的總拉力螺栓的總拉力F F0 0=F+F=F+F為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使殘余預(yù)緊力為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使殘余預(yù)緊力F0F0。對于有緊密性要求的聯(lián)接：對于有緊密性要求的聯(lián)接：F=(1.5F=(1.51.8)F1.8)F；一般聯(lián)接，若無載荷變化，一般聯(lián)接，若無載荷

28、變化， F=(0.2F=(0.20.6)F 0.6)F ，工作載荷不穩(wěn)，工作載荷不穩(wěn)定，定， F=(0.6F=(0.61.0)F 1.0)F ；對于地腳螺栓對于地腳螺栓FF FF 。 根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件有根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件有 FCCCFF2110（3 3）強度計算）強度計算 1 1）靜強度：靜強度： 或或 2 2）疲勞強度：疲勞強度：對于受軸向變載荷的重要聯(lián)接，除作靜強度計對于受軸向變載荷的重要聯(lián)接，除作靜強度計算外，還應(yīng)作疲勞強度校核。算外，還應(yīng)作疲勞強度校核。 工作拉力：工作拉力：0 0F F（變載荷），螺栓受力：（變載荷），螺栓受力：FFF F0 0 21043 . 1dFca 013 .

29、14FdFCCCFF2110方法方法設(shè)計時，一般可先按靜載荷強度計算，初定螺栓直徑，然后再設(shè)計時，一般可先按靜載荷強度計算，初定螺栓直徑，然后再校核其疲勞強度。校核其疲勞強度。由于影響變載荷零件疲勞強度的主要因素是應(yīng)力幅，故這里的由于影響變載荷零件疲勞強度的主要因素是應(yīng)力幅，故這里的螺栓疲勞強度的校核公式為螺栓疲勞強度的校核公式為式中式中a a螺栓的許用應(yīng)力幅，螺栓的許用應(yīng)力幅，MPaMPa。aadFCCC21211minmax224.2 4.2 受剪螺栓聯(lián)接受剪螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接受力情況：受力情況：橫向力橫向力失效形式：失效形式：螺栓桿被剪斷，螺栓桿與孔壁的貼合面壓潰。螺栓

30、桿被剪斷，螺栓桿與孔壁的貼合面壓潰。計算準則：計算準則：保證聯(lián)接的擠壓強度準則，即保證聯(lián)接的擠壓強度準則，即 螺栓的剪切強度準則，即螺栓的剪切強度準則，即 PP 強度計算強度計算 擠壓強度準則擠壓強度準則 剪切強度準則剪切強度準則式中式中 h h為計算對象的受壓為計算對象的受壓高度。高度。PSPhdF0 204dFs4.3 4.3 許用應(yīng)力許用應(yīng)力 =S S/S/S， =S S/S/S對于鋼對于鋼 對于鑄鐵對于鑄鐵式中式中 S S、B B為螺栓材料的屈服極限和強度極限，常用鑄鐵聯(lián)為螺栓材料的屈服極限和強度極限，常用鑄鐵聯(lián)接件的接件的B B ：200200250MPa250MPa。說明說明對于對

31、于d d1 1的試算（因為的試算（因為d d1 1確定后，才能查表確定后，才能查表13.713.7確定確定S S）初估初估dd查表查表13.713.7確定確定SS=S S/Sd/Sd1 1查標準確定查標準確定d d（d d應(yīng)與初估應(yīng)與初估d d相符）。（但通常只要最后確定的相符）。（但通常只要最后確定的d d在初估在初估d d的同的同一范圍內(nèi)就行，如一范圍內(nèi)就行，如M6M6M16M16或或M16M16M30M30等）等）PSPSPBPS5-55-5螺栓組聯(lián)接的設(shè)計螺栓組聯(lián)接的設(shè)計設(shè)計內(nèi)容及方法設(shè)計內(nèi)容及方法1 1螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計 確定結(jié)合面的幾何形狀及螺栓的布置方式和個

32、數(shù)；確定結(jié)合面的幾何形狀及螺栓的布置方式和個數(shù)；2 2根據(jù)聯(lián)接受載情況，進行受力分析；根據(jù)聯(lián)接受載情況，進行受力分析；3 3根據(jù)螺栓受力進行螺栓強度計算。根據(jù)螺栓受力進行螺栓強度計算。（一）（一） 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計1 1目的：合理解決聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀，確定螺栓布置方目的：合理解決聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀，確定螺栓布置方式及個數(shù)；式及個數(shù)；2 2螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題 被聯(lián)接件形狀應(yīng)簡單對稱；被聯(lián)接件形狀應(yīng)簡單對稱； 根據(jù)載荷的類型合理布置螺栓位置；根據(jù)載荷的類型合理布置螺栓位置； 鉸制孔用螺栓受力方向不超過鉸制孔用螺栓受力方向不

33、超過8 8個；個； 受彎矩或扭矩時應(yīng)適當(dāng)離開對稱軸。受彎矩或扭矩時應(yīng)適當(dāng)離開對稱軸。布置螺栓應(yīng)留有合理的間距；布置螺栓應(yīng)留有合理的間距； 扳手空間尺寸扳手空間尺寸 壓力容器的螺栓間距壓力容器的螺栓間距同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)，同組螺栓的直徑、同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)，同組螺栓的直徑、 長度、材料應(yīng)相同；長度、材料應(yīng)相同；避免螺栓偏心承載。避免螺栓偏心承載。（二）（二） 螺栓組聯(lián)接的受力分析螺栓組聯(lián)接的受力分析1 1目的目的：找出受力最大的螺栓及力為強度計算提供依據(jù)；：找出受力最大的螺栓及力為強度計算提供依據(jù)；2 2假設(shè)假設(shè)：被聯(lián)接件為剛體，不會在載荷作用下變形，結(jié)合面保持為被聯(lián)接件為剛

34、體，不會在載荷作用下變形，結(jié)合面保持為平面；平面；一組螺栓的直徑、長度、材料和預(yù)緊力相同（即拉伸剛度、一組螺栓的直徑、長度、材料和預(yù)緊力相同（即拉伸剛度、剪切剛度相同）；剪切剛度相同）；螺栓組的對稱中心與結(jié)合面的形心重合。螺栓組的對稱中心與結(jié)合面的形心重合。幾種典型受力形式幾種典型受力形式一、受軸向載荷一、受軸向載荷F FQ Q的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接壓力容器螺栓組聯(lián)接，軸向載荷壓力容器螺栓組聯(lián)接，軸向載荷F FQ Q作用線與螺栓軸線平行，作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心。設(shè)螺栓數(shù)目為并通過螺栓組的對稱中心。設(shè)螺栓數(shù)目為z z，各螺栓平均，各螺栓平均受載，則每個螺栓所受的軸向工作載

35、荷受載，則每個螺栓所受的軸向工作載荷F F為為 F=FF=FQ Q/z /z 二、受橫向載荷二、受橫向載荷F FR R的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接1. 1. 對于普通螺栓聯(lián)接對于普通螺栓聯(lián)接：承受橫向力時，靠聯(lián)接預(yù)緊后，在結(jié)：承受橫向力時，靠聯(lián)接預(yù)緊后，在結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷。合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷。 根據(jù)聯(lián)接不產(chǎn)生相對滑動，可確定螺栓的預(yù)緊力根據(jù)聯(lián)接不產(chǎn)生相對滑動，可確定螺栓的預(yù)緊力FF。 或或 式中式中 FF即為每個螺栓所受的軸向工作拉力；即為每個螺栓所受的軸向工作拉力；k kf f為防滑系數(shù)，為防滑系數(shù)，k kf f=1.1=1.11.31.3；m m為結(jié)合面數(shù)；為結(jié)

36、合面數(shù)；z z為螺栓數(shù)目。為螺栓數(shù)目。 RfsFkzmFmzFkFsRf2. 2. 鉸制孔螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接：承受橫向載荷時，靠螺栓的擠壓、剪：承受橫向載荷時，靠螺栓的擠壓、剪切承受外載，每個螺栓所受的橫向工作剪力為切承受外載，每個螺栓所受的橫向工作剪力為 F FS S=F=FR R/z /z 式中式中 z z為螺栓數(shù)目為螺栓數(shù)目三、受旋轉(zhuǎn)力矩三、受旋轉(zhuǎn)力矩T T的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接 （1 1）普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接假定由假定由FF在結(jié)合面內(nèi)產(chǎn)生的摩擦力為集中力，且該力與螺栓中在結(jié)合面內(nèi)產(chǎn)生的摩擦力為集中力，且該力與螺栓中心和該組螺栓中心的連線相垂直。心和該組螺栓中心的連線相垂直。

37、根據(jù)各力對底板的靜力平衡，可求得根據(jù)各力對底板的靜力平衡，可求得FF，即，即 TkrFrFrFfzsss21ziisfzsfrTkrrrTkF121 （2 2）采用鉸制孔螺栓聯(lián)接采用鉸制孔螺栓聯(lián)接各螺栓所受橫向工作剪力的方向與它的軸心和螺栓組對稱中心各螺栓所受橫向工作剪力的方向與它的軸心和螺栓組對稱中心O O的連線（即力臂的連線（即力臂r ri i）相垂直。假設(shè)底板為剛體，受載后接合）相垂直。假設(shè)底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面，忽略聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力。根據(jù)底板面仍保持為平面，忽略聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力。根據(jù)底板靜力平衡條件得：靜力平衡條件得： 根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件：根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件： 則

38、受力最大的螺栓的工作剪力為：則受力最大的螺栓的工作剪力為： isisrFrFmaxmaxTrFrFrFzszss2211ziisrTrF12maxmax 例例：如圖鋼板厚度：如圖鋼板厚度=16mm =16mm 用用 兩個鉸制孔用螺栓固定在兩個鉸制孔用螺栓固定在機架上，機架上，F(xiàn)=5000NF=5000N，其它尺寸，其它尺寸如圖。板和機架材料均為如圖。板和機架材料均為Q235Q235。試：（試：（1 1）分析鉸制孔用螺栓的）分析鉸制孔用螺栓的失效形式失效形式 ；（2 2）分析鉸制孔用螺栓的受力）分析鉸制孔用螺栓的受力（3 3）按強度設(shè)計鉸制孔用螺栓）按強度設(shè)計鉸制孔用螺栓的直徑的直徑（4 4）若

39、用普通螺栓，計算螺栓）若用普通螺栓，計算螺栓 的直徑（的直徑（S S=0.2=0.2，k kf f=1.1=1.1） NmmMNF6105 . 15000NFNaMFNFFSTF79067500250075002500222 4/20dFS mmFdMPaSSs24.1096790644965 . 22400 粗選粗選d=10d=10，d d 0 0=11mm=11mm的的 六角頭六角頭鉸制孔用螺栓，螺母鉸制孔用螺栓，螺母d=10d=10，H=8H=8。根據(jù)機架，板厚及螺母根據(jù)機架，板厚及螺母H H選用選用l=100l=100（l l3 3=82=82， l l2 2=2=2）選用兩個選用兩個

40、M10M10100 GB27-88100 GB27-88六角六角頭鉸制孔用螺栓。頭鉸制孔用螺栓。 MPadFMPaSSpsp9 .591211790619225.1240min0 按擠壓強度校核按擠壓強度校核mm121870100minNFkFSSf434832 .079061 .1 MPaSmmFds60424065.3460434833 . 143 . 141 查查d1=34.65 M40 d1=34.65 M40 不符合初選不符合初選S S。再以。再以M40M40查查S S代入上式直到相符為此。代入上式直到相符為此。 注意注意： 受拉螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)受拉螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力中的力中的S S

41、有查表確定。分有查表確定。分: :靜載荷、動載靜載荷、動載荷；控制預(yù)緊力和不控制荷；控制預(yù)緊力和不控制預(yù)緊力預(yù)緊力 SS初選初選M8 由于不控制預(yù)緊力；由于不控制預(yù)緊力；S=4四、受翻轉(zhuǎn)力矩四、受翻轉(zhuǎn)力矩M M的螺栓組聯(lián)接的螺栓組聯(lián)接假設(shè)假設(shè)M M作用在通過作用在通過x-xx-x軸軸并垂直于聯(lián)接接合面并垂直于聯(lián)接接合面的對稱平面內(nèi)。的對稱平面內(nèi)。力的分析力的分析：M M未作用時，未作用時，每個螺栓均受每個螺栓均受FF作用作用（拉力），受（拉力），受M M作用時，作用時，左側(cè)螺栓拉力加大，左側(cè)螺栓拉力加大，右側(cè)減少。右側(cè)減少。 單個螺栓單個螺栓地基的受力變形地基的受力變形分析分析：為簡便起見，地

42、基：為簡便起見，地基與底板間的分布力用各螺與底板間的分布力用各螺栓中心的集中力表示。圖栓中心的集中力表示。圖中，斜線中，斜線O O1 1A A表示螺栓的受表示螺栓的受力力變形線；斜線變形線；斜線O O2 2A A表示表示地基的受力地基的受力變形線。變形線。 力的計算力的計算：根據(jù)各力對底板的靜力平衡：根據(jù)各力對底板的靜力平衡 根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件：根據(jù)螺栓變形協(xié)調(diào)條件： 則則式中式中F Fmaxmax代表最大的工作載荷，代表最大的工作載荷，根據(jù)預(yù)緊力根據(jù)預(yù)緊力FF、最大工作載荷、最大工作載荷F Fmaxmax可確定受力最大的螺栓的總可確定受力最大的螺栓的總拉力拉力F F0 0，則可進行強度計算

43、。，則可進行強度計算。 ziiiLFM1iiLFLFmaxmaxziiLMLF12maxmax失效分析：失效分析：緊螺栓受拉扭；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右緊螺栓受拉扭；底板左側(cè)出現(xiàn)間隙；底板右 側(cè)壓潰。側(cè)壓潰。強度計算螺栓的強度：螺栓的強度：右側(cè)不壓潰：右側(cè)不壓潰：左側(cè)不分離：左側(cè)不分離：ppWMAFzmax0minWMAFzp43.1210dFca小小 結(jié)結(jié)1 1）普通螺栓聯(lián)接）普通螺栓聯(lián)接 軸向力軸向力F F可根據(jù)軸向載荷和傾覆力矩確定，預(yù)緊力可根據(jù)軸向載荷和傾覆力矩確定，預(yù)緊力FF可根可根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定，螺栓的總拉力據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定，螺栓的總拉力 2 2）鉸制孔螺栓聯(lián)接）鉸制孔螺

44、栓聯(lián)接 根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。求得受力最根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。求得受力最大的螺栓及所受的剪力后，再進行單個螺栓聯(lián)接的強度計大的螺栓及所受的剪力后，再進行單個螺栓聯(lián)接的強度計算。算。max2110FCCCFFxzyFzFxFyoTzMxMy螺栓組受力分析螺栓組受力分析 3 3個方向，個方向，6 6種載荷：種載荷： 橫向力：橫向力：F Fx x、F Fy y 軸向力：軸向力：F Fz z 翻轉(zhuǎn)力矩：翻轉(zhuǎn)力矩：M Mx x、M My y 轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩：T Tz z受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+ +軸向載荷受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)接橫向載荷+ +旋轉(zhuǎn)力矩受復(fù)合載荷的螺栓組聯(lián)

45、接計算時應(yīng)求出受力最大螺栓的受力6 6 提高螺紋聯(lián)接強度的措施提高螺紋聯(lián)接強度的措施螺栓聯(lián)接的強度主要取決于螺栓的強度。影響螺栓強度螺栓聯(lián)接的強度主要取決于螺栓的強度。影響螺栓強度的因素（著重考慮受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接）的因素（著重考慮受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接） 1 1應(yīng)力變化幅應(yīng)力變化幅 2 2螺紋牙的載荷分配螺紋牙的載荷分配 3 3應(yīng)力集中應(yīng)力集中 4 4附加應(yīng)力附加應(yīng)力 5 5制造工藝制造工藝提高強度的措施提高強度的措施 1 1、改善螺紋牙受力分配、改善螺紋牙受力分配當(dāng)聯(lián)接受載時，螺栓受拉，螺距增大；而螺母受壓，螺距減小當(dāng)聯(lián)接受載時，螺栓受拉，螺距增大；而螺母受壓，螺距減小。采用圈數(shù)過

46、多的加高螺母，并不能提高聯(lián)接強度。采用圈數(shù)過多的加高螺母，并不能提高聯(lián)接強度。 (a)(a)旋合螺紋的變形示意圖旋合螺紋的變形示意圖 （b b）螺紋牙受力分配）螺紋牙受力分配螺紋牙的受力螺紋牙的受力 為改善螺紋牙受力，可采用懸置螺母結(jié)構(gòu)、內(nèi)斜螺母和環(huán)槽為改善螺紋牙受力，可采用懸置螺母結(jié)構(gòu)、內(nèi)斜螺母和環(huán)槽螺母。這些結(jié)構(gòu)特殊的螺母，由于制造費工，只有在重要螺母。這些結(jié)構(gòu)特殊的螺母，由于制造費工，只有在重要或大型的聯(lián)接中才使用。或大型的聯(lián)接中才使用。（a a）懸置螺母）懸置螺母 （b b）內(nèi)斜螺母）內(nèi)斜螺母 （c c）環(huán)槽螺母）環(huán)槽螺母使螺紋牙受力分配較均勻的螺母結(jié)構(gòu)圖使螺紋牙受力分配較均勻的螺母結(jié)

47、構(gòu)圖 2 2、降低應(yīng)力幅、降低應(yīng)力幅 由式由式 可知：可知：當(dāng)當(dāng)FF、F F一定時，若使一定時，若使C C1 1或或C C2 2，則，則F F0 0a a疲勞強疲勞強度提高，靜強度高；但是，度提高，靜強度高；但是，F(xiàn)F聯(lián)接緊密性降低；聯(lián)接緊密性降低；若使若使C C1 1 ，C C2 2 ，同時適當(dāng)使，同時適當(dāng)使FF，可保證，可保證FF達到預(yù)定數(shù)達到預(yù)定數(shù)值，這對改善聯(lián)接的可靠性和緊密性是有利的。值，這對改善聯(lián)接的可靠性和緊密性是有利的。 FCCCFF2110減小螺栓的剛度：腰狀桿螺栓和空心螺栓減小螺栓的剛度：腰狀桿螺栓和空心螺栓增加被聯(lián)接件的剛度：汽缸采用密封環(huán)密封增加被聯(lián)接件的剛度：汽缸采用

48、密封環(huán)密封 3 3、減輕應(yīng)力集中、減輕應(yīng)力集中 圓角和卸載結(jié)構(gòu)圓角和卸載結(jié)構(gòu)4 4、避免或減小附加彎曲應(yīng)力、避免或減小附加彎曲應(yīng)力（a a）承壓面傾斜（）承壓面傾斜（b b）被聯(lián)接件變形太大）被聯(lián)接件變形太大引起附加應(yīng)力的原因引起附加應(yīng)力的原因 (a)(a)采用球面墊圈（采用球面墊圈（b b）采用斜墊圈（）采用斜墊圈（c c）采用凸臺（）采用凸臺（d d）采用沉頭座（）采用沉頭座（e e）采用環(huán)腰）采用環(huán)腰使栓桿減免彎曲應(yīng)力的措施使栓桿減免彎曲應(yīng)力的措施 5 5、采用合理的制造工藝、采用合理的制造工藝 冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋 氮化；氰化；噴丸等處理氮化；氰化；噴丸等處理

49、7 7 螺旋傳動螺旋傳動（一）螺旋傳動的類型和應(yīng)用（一）螺旋傳動的類型和應(yīng)用 螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動：機床進給機構(gòu)；螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動：機床進給機構(gòu)； 螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動：千斤頂。螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動：千斤頂。防 轉(zhuǎn) 機 構(gòu)防 轉(zhuǎn) 機 構(gòu) （一）螺旋傳動的類型和應(yīng)用（一）螺旋傳動的類型和應(yīng)用 按用途可分為按用途可分為承載小，工作時間短，有些要求較高的調(diào)整精度，有些要求較高的調(diào)整速度。調(diào)整螺旋以傳遞運動為主，要求較高的運動速度和精度，傳導(dǎo)螺旋以傳遞動力為主，受力大，速度低，間歇工作，通常要求自鎖。傳力螺旋特 點功能鏜刀差動螺旋微調(diào)結(jié)構(gòu) .正、反螺旋快速調(diào)整結(jié)構(gòu)右 螺 旋左 螺 旋（一）螺旋

50、傳動的類型和應(yīng)用（一）螺旋傳動的類型和應(yīng)用 按螺旋副的摩擦可分為按螺旋副的摩擦可分為摩擦阻力小，傳動效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要專門的液壓系統(tǒng)供油。靜壓螺旋摩擦阻力小，傳動效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滾動螺旋結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，易于自鎖，摩擦阻力大，效率低，磨損快，滑動螺旋特 點摩擦性質(zhì)（二）滑動螺旋的結(jié)構(gòu)和材料（二）滑動螺旋的結(jié)構(gòu)和材料螺桿和螺母除具有足夠的強度外，還要有較高的耐磨性和良好的工藝螺桿和螺母除具有足夠的強度外，還要有較高的耐磨性和良好的工藝性。性。 螺桿螺桿：Q235Q235，4545，40Cr40Cr 螺母螺母：ZCu10P1ZCu10P1，ZCuAl9Fe4Ni4Mn2ZCuAl9Fe4N

51、i4Mn2（三）滑動螺旋傳動的設(shè)計計算（三）滑動螺旋傳動的設(shè)計計算8 8 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接 定義定義：用鍵作為聯(lián)接件，把軸和軸上零件的輪轂聯(lián)接起來。：用鍵作為聯(lián)接件，把軸和軸上零件的輪轂聯(lián)接起來。作用作用：傳遞轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)軸上零件的周向固定，有時可實現(xiàn)軸上：傳遞轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)軸上零件的周向固定，有時可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。零件的軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。類型類型：鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、過盈配合聯(lián)接、無鍵聯(lián)接等。：鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、過盈配合聯(lián)接、無鍵聯(lián)接等。8.1 8.1 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接(1) (1) 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接：分為普通平鍵聯(lián)接、導(dǎo)向平鍵：分為普通平鍵聯(lián)接、導(dǎo)向平鍵

52、普通平鍵聯(lián)接普通平鍵聯(lián)接特點：特點：1 1）工作原理：以鍵兩側(cè)作工作面，依靠工作面上的擠）工作原理：以鍵兩側(cè)作工作面，依靠工作面上的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩；壓傳遞轉(zhuǎn)矩；2 2）鍵的頂部與槽的底部有間隙，因此對中性較好；）鍵的頂部與槽的底部有間隙，因此對中性較好；3 3）結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便；）結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便；4 4）軸上零件不能沿軸線滑移，因此為靜聯(lián)接。）軸上零件不能沿軸線滑移，因此為靜聯(lián)接。工 作 面工作面類型類型：圓頭鍵（：圓頭鍵（A A型）：軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中大，鍵固型）：軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中大，鍵固定較好，能傳遞較大力；定較好，能傳遞較大力；平頭鍵（平頭鍵（B B型）：應(yīng)力集中小，鍵在鍵

53、槽中固定較差，常用型）：應(yīng)力集中小，鍵在鍵槽中固定較差，常用在軸的中部或端部，對于尺寸大的鍵，宜用緊定螺釘固定在軸的中部或端部，對于尺寸大的鍵，宜用緊定螺釘固定在軸上；在軸上；單圓頭鍵（單圓頭鍵（C C型）：常用在端部。型）：常用在端部。平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵特點：特點：具有普通平鍵特點外，具有普通平鍵特點外，1 1）軸上零件可作軸向移動，鍵起導(dǎo)向作用，動聯(lián)接；）軸上零件可作軸向移動，鍵起導(dǎo)向作用，動聯(lián)接；2 2）鍵較普通平鍵長，鍵必須用螺釘固定在鍵槽中；）鍵較普通平鍵長，鍵必須用螺釘固定在鍵槽中；3 3）有）有A A、B B兩種型式。兩種型式。(2) (2) 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接特

54、點特點：1 1）工作面為鍵的側(cè)面，）工作面為鍵的側(cè)面，依靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓依靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩；傳遞轉(zhuǎn)矩；2 2）自動調(diào)整；）自動調(diào)整；3 3）鍵槽對軸的削弱較大。）鍵槽對軸的削弱較大。用途用途：1 1）主要用于錐形軸端聯(lián)接；）主要用于錐形軸端聯(lián)接；2 2）輕載聯(lián)接。）輕載聯(lián)接。(3) (3) 楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接 特點：特點：1 1）鍵頂部和底部作工作面，依靠楔緊產(chǎn)生的摩擦力傳）鍵頂部和底部作工作面，依靠楔緊產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩；遞轉(zhuǎn)矩； 2 2）安裝后，孔的中心與軸的中心有偏心，對中性不好。）安裝后，孔的中心與軸的中心有偏心，對中性不好。 用途：用途：用在輕載、對中性要求不高的聯(lián)接

55、。用在輕載、對中性要求不高的聯(lián)接。 類型：類型：普通楔鍵（圓頭、平頭和單圓頭）、鉤頭楔鍵。普通楔鍵（圓頭、平頭和單圓頭）、鉤頭楔鍵。（4 4）平鍵的尺寸選擇和強度計算）平鍵的尺寸選擇和強度計算 鍵為鍵為標準件標準件，其設(shè)計為選擇性設(shè)計，包括類型選擇和尺寸選擇。，其設(shè)計為選擇性設(shè)計，包括類型選擇和尺寸選擇。1 1鍵聯(lián)接的類型選擇鍵聯(lián)接的類型選擇根據(jù)聯(lián)接的工作和使用要求，結(jié)合各類鍵聯(lián)接的特點選擇鍵的根據(jù)聯(lián)接的工作和使用要求，結(jié)合各類鍵聯(lián)接的特點選擇鍵的類型（傳遞轉(zhuǎn)矩要求、對中性要求、軸上零件是否要求滑移、類型（傳遞轉(zhuǎn)矩要求、對中性要求、軸上零件是否要求滑移、軸上零件位置要求，是否要求承受軸向力），

56、一般優(yōu)先選用軸上零件位置要求，是否要求承受軸向力），一般優(yōu)先選用普通平鍵的普通平鍵的A A型鍵，再考慮型鍵，再考慮C C型鍵型鍵 。2 2鍵尺寸的選擇鍵尺寸的選擇包括截面尺寸（鍵的寬度包括截面尺寸（鍵的寬度b b、高度、高度h h）和長度）和長度L L。根據(jù)軸的直徑，從標準中選擇確定根據(jù)軸的直徑，從標準中選擇確定b b和和h h；根據(jù)軸上零件的輪；根據(jù)軸上零件的輪轂寬度轂寬度B B來初定鍵的長度，再標準化。來初定鍵的長度，再標準化。 但導(dǎo)向平鍵則按輪轂的長度及其移動距離確定鍵長。但導(dǎo)向平鍵則按輪轂的長度及其移動距離確定鍵長。鍵的鍵的標記標記示例：鍵（示例：鍵（B B或或C C）202090 G

57、B1096-7990 GB1096-79mmBL1053 3平鍵聯(lián)接的強度校核平鍵聯(lián)接的強度校核1 1）受力情況）受力情況擠壓力：擠壓力：N Nd/2=T d/2=T 2 2）失效形式及計算準則）失效形式及計算準則普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）：普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）：工作面壓潰，按擠壓強度工作面壓潰，按擠壓強度準則計算，即準則計算，即P P p p；導(dǎo)向平鍵（動聯(lián)接）：鍵工導(dǎo)向平鍵（動聯(lián)接）：鍵工作面的過度磨損，按耐磨作面的過度磨損，按耐磨性準則計算，即性準則計算，即pp pp 3 3）建立計算公式（假定載荷）建立計算公式（假定載荷在鍵的工作面上均勻分布）在鍵的工作面上均勻分布）對對靜聯(lián)接靜聯(lián)接 對

58、對動聯(lián)接動聯(lián)接 式中式中 T T為傳遞的轉(zhuǎn)矩；為傳遞的轉(zhuǎn)矩；k k為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5hk=0.5h，h h為鍵的高度；為鍵的高度；l l為鍵的工作長度，圓頭平鍵（為鍵的工作長度，圓頭平鍵（A A型）：型）：l=L-l=L-b b，平頭平鍵（，平頭平鍵（B B型）型）l=Ll=L，半圓頭平鍵（，半圓頭平鍵（C C型）型）l=L-b/2l=L-b/2； p p、pp為許用擠壓應(yīng)力和許用比壓，應(yīng)按鍵、軸、輪轂為許用擠壓應(yīng)力和許用比壓，應(yīng)按鍵、軸、輪轂三者中性能最弱的材料選擇。三者中性能最弱的材料選擇。 pPkldTlkN2000 pkldTlkNp2000說明：說明：若進行強度校核后，發(fā)現(xiàn)強度不夠，可采取如下措施：若進行強度校核后，發(fā)現(xiàn)強度不夠，可采取如下措施： 增加鍵的個數(shù)，但是考慮到載荷分布的不均勻性，兩鍵聯(lián)接增加鍵的個數(shù)，但是考慮到載荷分布的不均勻性，兩鍵聯(lián)接的強度只按的強度只按1.51.5個鍵計算，即個鍵計算，即 兩個平鍵最好布置在沿周向相隔兩個平鍵最好布置在沿周向相隔180180度，兩個半圓鍵應(yīng)布置在度，兩個半圓鍵應(yīng)布置在軸的同一條母線上。軸的同一條母線上。PPkldT5 . 120008.2 8.2 花鍵