機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接

1、第7章 聯(lián) 接7-1 總 論7-2 螺紋聯(lián)接7-3 鍵 聯(lián) 接基本要求:了解螺紋聯(lián)接的基本知識：類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場合及防松方法等掌握螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算方法了解鍵聯(lián)接的主要類型及應(yīng)用特點(diǎn)掌握平鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核計算方法機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接7-1 總 論靜聯(lián)接動聯(lián)接運(yùn)動副機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接與動力源組合零件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器靜聯(lián)接動聯(lián)接(運(yùn)動副)可拆聯(lián)接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等不可拆聯(lián)接：鉚接、焊接、膠接等聯(lián)接7-2 螺紋聯(lián)接一、螺紋的主要參數(shù)二、螺旋副力學(xué)特性三、螺紋常用類型四、螺紋聯(lián)接件主要類型五、螺紋聯(lián)接防松裝置六、螺栓聯(lián)接的計算七、螺栓材料和許用應(yīng)力機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接一、螺紋的主要參數(shù)1 螺紋形

2、成螺旋線形成：傾斜線繞在圓柱體上形成的曲線螺紋形成：平面圖形沿螺旋線形成三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接d2SPd22 主要參數(shù)大徑d、D：最大直徑公稱直徑小徑d1：外螺紋的危險剖面直徑 強(qiáng)度直徑中徑d2、D2：假想直徑，牙型溝槽寬與牙的寬度相等 計算直徑螺距P：相鄰兩牙軸向距離導(dǎo)程S：同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，S = nP機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接升角y ：螺紋與其軸線的垂直平面所成的夾角牙型角a ：螺紋兩側(cè)邊的夾角d1D, dSP二、螺旋副力學(xué)特性螺旋副作為一種空間運(yùn)動副，其接觸面為螺旋面螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對移動當(dāng)螺桿和螺母之間受到軸向力Q時，擰動螺桿

3、或螺母，螺旋面間將產(chǎn)生摩擦力1 斜面摩擦2 槽面摩擦3 矩形螺紋4 三角形螺紋5 螺紋聯(lián)接的擰緊力矩機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接1 斜面摩擦分析使滑塊等速運(yùn)動所需要的水平力等速上升：平衡條件：驅(qū)動力：等速下滑：平衡條件：維持力：自鎖條件：當(dāng)y r時，F(xiàn) 0，原工作阻力F反向作用，作為驅(qū)動力時，滑塊才能移動結(jié)論：當(dāng) y r 時，滑塊自鎖yyFQR21y+r v12QFN21F21v12FQyrR21R21QFN21F21rR21r機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接2 槽面摩擦力分析：摩擦力：當(dāng)量摩擦角：12Q2rvQ思考: 與平面摩擦比較？結(jié)論：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接1111Pv121R21N21F21

4、Q3 矩形螺紋螺旋副（螺母與螺桿）的相對運(yùn)動 滑塊沿斜面運(yùn)動假設(shè)：1)載荷分布在中線上; 2)單面產(chǎn)生摩擦力螺旋升角Qd2dd1ys =z pv12rR21nnFQy擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩自鎖條件y r效率機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接4 三角形螺紋反力摩擦力當(dāng)量摩擦角QN/2N/2QNN900-900-機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩三角形螺紋（續(xù)）效 率自鎖條件QN/2N/2QNN900-900-y rv思考：1. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高，宜用于傳動？2. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖，宜用于聯(lián)接？機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接1.按螺紋牙分的表面分類：外螺紋在圓柱外表面上

5、形成的螺紋，如螺栓、螺釘內(nèi)螺紋在圓柱孔內(nèi)表面上形成的螺紋，如螺母2.按螺紋繞行方向分類：左旋螺紋自右下方向左上方繞行的螺紋右旋螺紋自左下方向右上方繞行的螺紋常用右旋，特殊要求時用左旋問題：旋向判斷 ？三、螺紋常用類型螺紋旋向判斷旋向(螺旋線方向)：常用右旋，特殊要求時用左旋旋向判斷:(1)軸線垂直放，右邊高右旋 左邊高左旋機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接(2)右手旋，前進(jìn)右旋 左手旋，前進(jìn)左旋右旋左旋三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接 普通螺紋即米制三角形螺紋，牙型=60。同一直徑按螺距的大小分為粗牙和細(xì)牙兩種，螺距最大的一種是粗牙，其余的均為細(xì)牙。一般連接多用粗牙螺紋。細(xì)牙螺紋的牙淺、升

6、角小、自鎖性能好，多用于薄壁零件或細(xì)小零件，以及受沖擊、振動和變載荷的連接中，也可用作微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺紋。 （1）普通螺紋三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接 管螺紋是英制細(xì)牙三角形螺紋，牙型角=55，牙頂有較大的圓角，內(nèi)、外螺紋旋合后牙型間無徑向間隙，公稱直徑近似為管子的內(nèi)徑。多用于有緊密性要求的管件連接。 （2）管螺紋管螺紋三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接 牙型為正方形，牙型角=0。傳動效率高，牙根強(qiáng)度弱，精加工困難，對中精度低，常用于傳動螺紋。 （3）矩形螺紋三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接 牙型為等腰梯形，牙型角=30。牙根

7、強(qiáng)度高，工藝性好，螺紋副對中性好，傳動效率略低于矩形螺紋，常用于傳動螺紋。（4）梯形螺紋三、螺紋常用類型3.按螺紋牙的牙型分類機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接 牙型角=33，牙的工作面傾斜3，牙的非工作面傾斜30。傳動效率及強(qiáng)度都比梯形螺紋高，外螺紋的牙底有相當(dāng)大的圓角，以減小應(yīng)力集中。螺紋副的大徑處無間隙，對中性良好，多用于單向受力的傳動螺紋。 （5）鋸齒形螺紋機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接4.按螺紋線分類：單線螺紋Z=1，效率低，自鎖性好，易加工；雙線螺紋Z=2，效率較Z=1的高；（S=2P）三線螺紋Z=3，效率高，自鎖性差，難加工；（S=3P）三、螺紋常用類型單線雙線三線螺紋代號：特征代號+尺寸代號M40 粗牙螺紋

8、公稱直徑40mmM40*1.5細(xì)牙 螺距1.5mmM40*1.5LH 左旋細(xì)牙三、螺紋常用類型機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型平墊圈 彈簧墊圈 圓螺母用止動墊圈 圓螺母六角頭螺栓雙頭螺柱六角螺母六角開槽螺母內(nèi)六角圓柱頭螺釘開槽圓柱頭螺釘開槽沉頭螺釘緊定螺釘1 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型 螺栓、螺釘、螺柱、螺母、墊圈等都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。在設(shè)計時可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 （1）螺栓和螺釘 1 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺釘頭部形式：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型1 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型（2）螺母 1 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類

9、型（3）雙頭螺柱1 標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接件主要類型（5）墊圈 （4）緊定螺釘 2 螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接緊定螺釘、自攻螺釘聯(lián)接其它聯(lián)接：地腳螺栓、吊環(huán)螺釘螺紋聯(lián)接類型主要根據(jù)受力、結(jié)構(gòu)形式、裝拆要求等進(jìn)行選擇機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿間有間隙、被聯(lián)接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：經(jīng)常裝拆的一般場合鉸制孔螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿間無間隙、被聯(lián)接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：承受橫向載荷的場合機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接雙頭螺栓、螺釘聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接雙頭螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿

10、間有間隙、被聯(lián)接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：用于被聯(lián)接件之一較厚、經(jīng)常裝拆的場合雙頭螺栓、螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接特點(diǎn)：孔與桿間無間隙、被聯(lián)接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：被聯(lián)接件之一較厚，且不常裝拆的場合機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接適用場合：多用于軸上零件的固定，傳遞較小的力錐端螺釘聯(lián)接平端螺釘聯(lián)接圓柱端螺釘聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接其他聯(lián)接地腳螺栓聯(lián)接、吊環(huán)螺栓聯(lián)接、 T形槽螺栓聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接螺母擰緊時預(yù)緊力Fs機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓預(yù)緊拉力F0被聯(lián)接件預(yù)緊壓力F0TFsFsT1T2五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松1、預(yù)緊螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接在裝配時不擰緊，只存受外載時才受到力的作用 緊聯(lián)接在裝配時

11、需擰緊，即在承載時，已預(yù)先受力，預(yù)緊力F0 五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接2）、控制預(yù)緊力的目的：增強(qiáng)聯(lián)接的剛性、緊密性和提高防松能力。對于受軸向拉力的螺栓聯(lián)接，還可以提高螺栓的疲勞強(qiáng)度；對于受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接，有利于增大聯(lián)接中接合面間的摩擦。1）、預(yù)緊的作用：預(yù)緊可使連接在承受工作載荷之前就受到預(yù)緊力F的作用，以防止連接受載后被連接件之間出現(xiàn)間隙或橫向滑移。預(yù)緊也可以防松。五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接T = T1+T2擰緊力矩T主要包括：螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩T1;螺母支承面上的摩擦阻力矩T2。TT1T2 一般情況下，螺紋聯(lián)接都需要擰緊，對重要的螺紋，必須控制預(yù)緊力的

12、大小，以保證工作的可靠性。五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接測力矩扳手五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接定力矩扳手五、螺紋聯(lián)接預(yù)緊與防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接2、防松1)防松目的實(shí)際工作中，載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會影響正常工作，造成事故。 問題：為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？靜載荷：rv(自鎖) + 預(yù)緊后摩擦力防止松動動載荷：摩擦力減小、消失不可靠五、螺紋聯(lián)接防松裝置螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為:1 摩擦防松2 機(jī)械防

13、松3 其它：破壞螺紋副關(guān)系（鉚沖、粘接、焊接）機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接2)防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對運(yùn)動，或增大相對運(yùn)動的難度。1 摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母(雙螺母)防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接彈力保持一定壓力切口尖端逆向。1 摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母(雙螺母)防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接鑲嵌彈性環(huán)或尼龍圈擠入螺紋中橢圓口螺母。尼龍墊圈1 摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動的摩擦阻力矩彈簧墊圈防松、自鎖螺母防

14、松、對頂螺母(雙螺母)防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動的摩擦阻力矩，從而保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便?？煽啃圆桓?。用于平穩(wěn)、低速、重載。2 機(jī)械防松用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性開口銷、止動墊圈、串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓開槽螺母開口銷裝配圖2 機(jī)械防松用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性開口銷、止動墊圈、串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接2 機(jī)械防松用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性開口銷、止動墊圈、串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接串聯(lián)鋼絲防松機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接

15、用機(jī)械裝置把螺母和螺栓聯(lián)成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性3 其它：破壞螺紋副關(guān)系焊接鉚沖機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接注意：1）支承面應(yīng)平整螺栓與螺母底面的支承面應(yīng)平整，并與螺栓軸線相垂直，為減小和避免彎曲應(yīng)力，被聯(lián)接件支承面可經(jīng)機(jī)加工后支承的凸臺或沉頭座或斜面墊圈。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接注意：2）扳手空間螺栓排列應(yīng)有合理的釘距、邊距，注意留有必要的扳手空間。扳手空間的具體尺寸可查有關(guān)手冊。六、螺栓聯(lián)接的計算松螺栓聯(lián)接：無預(yù)緊力，只有工作拉力緊螺栓聯(lián)接：有預(yù)緊力，還有工作拉力1 失效形式2 設(shè)計步驟3 松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計4 緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接受軸向

16、載荷的緊螺栓聯(lián)接受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接螺栓組聯(lián)接1 失效形式失效形式：受拉螺栓（受軸向載荷和橫向載荷的普通螺栓） 主要破壞形式為螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂；計算準(zhǔn)則是：保證螺栓的靜力（或疲勞）拉伸強(qiáng)度。受剪螺栓（受橫向載荷的鉸制孔螺栓）主要破壞形式是螺栓桿與孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷，計算準(zhǔn)則是：保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。其聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對聯(lián)接的可靠性起決定性的作用。經(jīng)常裝拆因磨損而發(fā)生滑扣機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接1 失效形式普通螺栓主要為螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓(鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接2 設(shè)計步驟一般設(shè)計步驟：螺栓組受力和失效分析找出受力最大

17、的螺栓 單個螺栓受力分析和失效分析 單個螺栓強(qiáng)度計算確定螺栓的尺寸（直徑、長度）試算法：先選定一個螺栓直徑d 查計算d1。若d1與d1（假定的小徑）相近，則合用；否則再選機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接3 松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計受載荷形式軸向拉伸(工作拉力F)失效形式螺栓拉斷 (靜、疲勞)設(shè)計準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度條件： ss 設(shè)計計算方法：校核式 :設(shè)計式:機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接F4 緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度設(shè)計(1) 僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接受載荷形式擰緊后:軸向拉伸(工作拉力Fs) 擰緊過程中:軸向拉伸Fs 、扭力T失效形式螺栓拉斷 (拉、扭綜合作用)設(shè)計準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度條件： ss 設(shè)計計算方法：校核式 :機(jī)械設(shè)

18、計基礎(chǔ)聯(lián)接TFsFs擰緊力矩T剪應(yīng)力預(yù)緊拉力FS拉應(yīng)力設(shè)計式:(2) 受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接橫向載荷：力作用線與螺栓軸線垂直受載荷形式工作載荷作用之前，螺栓已受預(yù)緊力 FS作用 （擰緊過程中:軸向拉伸FS 、扭力T） 擰緊后: 預(yù)緊力 Fs失效形式 相同否？兩種情況的工作原理不同！機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接普通螺栓鉸制孔螺栓受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接橫向載荷：力作用線與螺栓軸線垂直受載荷形式擰緊過程中:軸向拉伸Fs 、扭力T失效形式螺栓拉斷 (拉、扭綜合作用)設(shè)計準(zhǔn)則保證螺栓拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度條件： ss 設(shè)計計算方法：問題：預(yù)緊力Fs應(yīng)滿足的條件?與橫向載荷F有何關(guān)系？依據(jù)：被聯(lián)接件不滑移接合面摩擦力F即：機(jī)

19、械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接FSFSFFTFSFS校核式 :設(shè)計式:討論：f=0.2時，F(xiàn)S=?F受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接受載荷形式擰緊過程中:軸向拉伸Fs 、扭力T(預(yù)緊力小，計算時可忽略) 工作時：橫向載荷F失效形式側(cè)面壓潰及螺栓剪切設(shè)計準(zhǔn)則保證擠壓、剪切強(qiáng)度強(qiáng)度條件： spsp、t t 設(shè)計計算方法：擠壓強(qiáng)度：剪切強(qiáng)度：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接討論：普通螺栓受橫向載荷F時，為保證結(jié)合面不發(fā)生滑移，靠結(jié)合面的摩擦力抵抗F預(yù)緊力Fs的大小，根據(jù)接合面不發(fā)生滑移的條件確定f=0.2時，F(xiàn)S=6F結(jié)論：橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓必須采用普通螺栓時，應(yīng)配合減載銷、鍵或減載套筒使用宜采用鉸制孔螺栓減載裝置強(qiáng)

20、度計算同鉸制孔螺栓計算機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接FSFsFFT(3) 受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接受載荷形式擰緊過程中: 軸向拉伸Fs 、扭力T工作時，再承受工作載荷F此時，螺栓所受的總拉力:F0 = FS+F ?機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接TFSFSFFF0F0須根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件求解 汽缸蓋的連接受力和變形關(guān)系變形協(xié)調(diào)條件:l1= lb = l機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接F0F+FSF0=F+FS1bD1DbTFSFSFFF0F0FsFsFsFs預(yù)緊FS受載F螺栓被聯(lián)接件拉力FS，伸長l1壓力FS，壓縮lb拉力F0, 伸長l1+ l1壓力FS, 壓縮lb -lb未預(yù)緊未受力、無變形未受力、無變形FF受力變形線圖應(yīng)變與

21、力關(guān)系:機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接FS：殘余預(yù)緊力防止受載后接合面產(chǎn)生縫隙根據(jù)緊密性要求選取，見p97預(yù)緊FS受載F螺栓被聯(lián)接件拉力FS，伸長l1壓力FS，壓縮lb拉力F0, 伸長l1+ l壓力FS, 壓縮lb -l未預(yù)緊未受力、無變形未受力、無變形形變力F1bFSFF0FS被聯(lián)接件螺栓b受軸向載荷螺栓強(qiáng)度計算螺栓受到的總拉力F0= F+ FS則螺栓強(qiáng)度計算公式：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接校核式 :設(shè)計式:(4) 受偏心載荷的緊螺栓聯(lián)接螺栓受到的總拉力除工作時總拉力外，還附加偏心彎矩作用，螺栓總拉應(yīng)力大很多避免受偏心載荷方法：避免使用鉤頭螺栓；加工凸臺或凹臺使支撐面平整機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接七、螺栓材料和許用應(yīng)力材料：

22、一般用途：低碳鋼或中碳鋼 (3545及Q235Q275)重要聯(lián)接：合金鋼（ 40Cr、30CrMnTi ）國標(biāo)(GB/T 3098.1_2000)規(guī)定螺栓按材料的力學(xué)性能分出十個等級：3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9規(guī)則：小數(shù)點(diǎn)前數(shù)字表示sB/100, 小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字表示10sS/sB如：5.8級：表示sB=500MPa ，sS=400MPa許用應(yīng)力：表10-7機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接計算螺栓小徑時采用試算法來選用下一頁影響聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多，如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應(yīng)力幅度、機(jī)械性能，而螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度又主要取決于

23、螺栓的強(qiáng)度。 八 、 提高螺栓強(qiáng)度的措施（1）保持預(yù)緊力不變降低螺栓剛度途經(jīng)：腰狀桿螺栓空心螺栓。 螺母下面安裝彈性元件。 降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅 下一頁上一頁（2）保持預(yù)緊力不變增大被連接件剛度 （3）同時降低螺栓剛性，增大被連接件剛度 可以不用墊片或采用剛度較大的墊片。有緊密性要求的連接，采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)。下一頁上一頁改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 螺栓螺紋牙受拉伸長，螺母螺紋牙受壓縮短，螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減。圈數(shù)過多的螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母改善螺紋牙上的載荷分布不均的措施減小應(yīng)力集中和避

24、免附加彎曲應(yīng)力 (a)加大圓角（）減小應(yīng)力集中（2）避免附加彎曲應(yīng)力原因如何避免采用合理的制造工藝方法采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法。(b)卸載槽(c)卸載過渡結(jié)構(gòu)鉤頭螺栓連接支承面不平被連接件剛度小螺母孔不正(a)斜墊圈(b)球面墊圈例題：有一普通螺紋連接，需控制預(yù)緊力，每個螺栓所受軸向工作載荷為3.8KN，螺栓材料為45鋼，其許用應(yīng)力為120Mpa，采用M16的螺栓，試校核此螺栓連接的強(qiáng)度。例題：有一普通螺紋連接，需控制預(yù)緊力，每個螺栓所受軸向工作載荷為3.8KN，螺栓材料為45鋼，其許用應(yīng)力為120Mpa，采用M16的螺栓，試校核此螺栓連接的強(qiáng)度。作業(yè)一：圖為受橫向載荷作用的緊螺栓

25、聯(lián)接，采用兩個M16的普通螺栓，螺栓的許用應(yīng)力為60Mpa，接合面間的摩擦因數(shù)為f=0.13,可靠性系數(shù)為1.3,試求在一般擰緊情況下，此鏈接所能傳遞的最大橫向載荷R。作業(yè)二：螺紋連接為什么要防松？有哪幾類防松方法？（螺紋鏈接都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變換不大時不會自動松脫。）在沖擊、振動和變載荷的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，聯(lián)接任有可能松脫。高溫的螺紋聯(lián)接，由于穩(wěn)定變形差異等原因，也有可能發(fā)生松脫現(xiàn)象。因襲必須考慮防松。防松的方法有：摩擦防松（如雙螺母、彈簧墊圈、鎖緊螺母）；機(jī)械防松（如開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈、串聯(lián)鋼絲）；永久性防松（如沖點(diǎn)鉚住、粘接）1.三角形螺紋用于（

26、），矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋用于（）。A連接，傳動 B. 連接，調(diào)整 C. 連接，轉(zhuǎn)動 D. 傳動，調(diào)整2.螺栓連接的材料一般采用（），對重要的或有特殊用途的螺栓連接，可用（）。A鑄鐵 B. 碳素鋼 C. 合金鋼 D. 非金屬材料3.計算導(dǎo)程角時，使用螺紋的（）。A小徑 B. 中徑 C. 大徑 D. 根據(jù)設(shè)計要求而定4.在汽車底盤中，有時在一個螺栓上采用雙螺母，目的是（）。A提高強(qiáng)度和剛度 B. 實(shí)現(xiàn)自鎖 C. 防松 D. 減小每圈螺紋牙上的受力5.普通螺紋受橫向載荷時，主要靠（）來承受橫向載荷。A螺桿受擠壓 B. 螺桿受剪切 C. 接合面的摩擦力 D. 以上均不對例題1：1.三角形螺紋

27、用于（A），矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋用于（）。A連接，傳動 B. 連接，調(diào)整 C. 連接，轉(zhuǎn)動 D. 傳動，調(diào)整2.螺栓連接的材料一般采用（B），對重要的或有特殊用途的螺栓連接，可用（C）。A鑄鐵 B. 碳素鋼 C. 合金鋼 D. 非金屬材料3.計算導(dǎo)程角時，使用螺紋的（B）。A小徑 B. 中徑 C. 大徑 D. 根據(jù)設(shè)計要求而定4.在汽車底盤中，有時在一個螺栓上采用雙螺母，目的是（C）。A提高強(qiáng)度和剛度 B. 實(shí)現(xiàn)自鎖 C. 防松 D. 減小每圈螺紋牙上的受力5.普通螺紋受橫向載荷時，主要靠（C）來承受橫向載荷。A螺桿受擠壓 B. 螺桿受剪切 C. 接合面的摩擦力 D. 以上均不對例題

28、1：7-3 鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的分類及結(jié)構(gòu)二、鍵的強(qiáng)度校核三、花鍵聯(lián)接機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的分類及結(jié)構(gòu)目的：鍵是用來實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩（靜聯(lián)接），或?qū)崿F(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動（動聯(lián)接 ）它是標(biāo)準(zhǔn)件分類：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接鍵聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接楔鍵（靜聯(lián)接，單向軸向固定）平鍵半圓鍵 （靜聯(lián)接）普通平鍵 （靜聯(lián)接）導(dǎo)向平鍵 （動聯(lián)接）花鍵1 松聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu):鍵兩側(cè)與鍵槽相配合(靜聯(lián)接為過渡配合, 動聯(lián)接為間隙配合), 上端面與輪轂鍵槽底面有間隙工作原理:兩側(cè)面是工作面，靠兩側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩失效形式:靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷動聯(lián)接：工作面磨損特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，裝折方便

29、，對中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛成對使用:承載能力不夠時采用, 按 180布置兩個鍵。一對平鍵按1.5 個鍵計算機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接平鍵分類普通平鍵(圓頭)型：立銑刀，鍵定位好，軸應(yīng)力集中大(平頭)型：盤銑刀，軸向鍵無定位，應(yīng)力集中小(單圓頭)型：立銑刀加工，用于軸端機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接平鍵分類導(dǎo)向平鍵：鍵固定于軸上, 滑移距離小機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接導(dǎo)向鍵連接滑鍵連接(2) 半圓鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu): 工作原理: 兩側(cè)面是工作面，側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩構(gòu)造與加工:鍵: 用圓鋼切制或沖壓后磨削鍵槽: 盤狀銑刀加工失效形式: 鍵剪斷, 工作面壓潰特點(diǎn): 便于安裝, 對中好, 用于錐形軸端, 但對軸削弱大成對使用: 承載能力不

30、夠時用, 沿同一母線布置機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接工作面2 緊聯(lián)接楔鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu): 鍵側(cè)與鍵槽有間隙 , 上下面楔緊工作原理: 上下面為工作面，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩圓頭楔鍵、方頭楔鍵、鉤頭楔鍵機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接圓頭楔鍵連接 平頭楔鍵連接 鉤頭楔鍵連接 2 緊聯(lián)接失效形式: 工作面壓潰特點(diǎn): 簡單, 且可實(shí)現(xiàn)輪轂在軸上單向軸向固定楔緊產(chǎn)生偏心, 對中性差,且受到?jīng)_擊，變載荷時易松脫，故適用于對精度要求不高，載荷平穩(wěn)的低速場合。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接2 緊聯(lián)接切向鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu): 兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；工作原理:只能傳遞單方向扭矩。特點(diǎn):適用于大載荷，對中要求不嚴(yán)的場合。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接二、鍵的強(qiáng)度校核1 鍵的選擇鍵是標(biāo)準(zhǔn)零件：p104表7-2材料多采用碳素鋼鍵的類型選擇根據(jù)使用要求和工作條件:轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)、是否移動、對中性鍵的尺寸選擇（同時確定配合類型）:工作要求 鍵的種類按軸徑d選鍵的剖面尺寸及確定b 、 h選鍵長L（標(biāo)準(zhǔn)） 普通平鍵：鍵長L輪轂寬度B，L=B-（510）mm，再按標(biāo)準(zhǔn)長度系列確定；導(dǎo)向平鍵按滑動距離確定L機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)聯(lián)接d b h C或r L t t1 半徑r 鍵的尺寸鍵 槽軸的直徑自 68 2 2 620 1.2 1810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.