機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件

第十章聯(lián)接§10—1螺紋參數(shù)§10—2螺旋副的受力分析、效率和自鎖§10—4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件概述§10—3機(jī)械制造常用螺紋§10—5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松第十章聯(lián)接§10—1螺紋參數(shù)1§10—6螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§10—7螺紋的材料和許用應(yīng)力§10—9螺旋傳動(dòng)（不講）§10—8提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施§10—10滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介（不講）§10—11鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接§10—12銷聯(lián)接（簡(jiǎn)介）

§10—6螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§10—72

聯(lián)接是指被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合。常見的機(jī)械聯(lián)接有兩類：一是機(jī)械動(dòng)聯(lián)接，如運(yùn)動(dòng)副；二是機(jī)械靜聯(lián)接，本章所學(xué)習(xí)內(nèi)容是機(jī)械靜聯(lián)接問題。聯(lián)接不可拆聯(lián)接—裝拆方便，多次裝拆無損于使用性能。如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接—在拆開聯(lián)接時(shí)會(huì)損壞聯(lián)接中的零件或使用性能。如焊接、鉚接、粘接概述可拆聯(lián)接（永久性聯(lián)接）聯(lián)接是指被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合。常見的機(jī)械聯(lián)3一、螺紋線、螺紋、螺紋副二、螺紋分類三、螺紋的主要幾何參數(shù)§10—1螺紋參數(shù)一、螺紋線、螺紋、螺紋副二、螺紋分類三、螺紋的主要幾何參數(shù)§4一、螺紋線、螺紋、螺紋副1、螺紋線：將一傾斜角為Ψ的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋線。2、螺紋：平面始終通過圓柱體軸線就得到螺紋。若改變平面圖形的形狀，可得到三角形、梯形、鋸齒形、矩形螺紋。取一個(gè)平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使3、螺紋副：內(nèi)外螺紋旋合組成螺旋副或稱螺紋副。一、螺紋線、螺紋、螺紋副1、螺紋線：將一傾斜角為Ψ的直線繞在5二、螺紋分類1、螺紋的牙型：2、螺紋的旋向：3、螺紋的線數(shù)（頭數(shù)）：4、母體形狀：6、按位置：三角形、梯形、鋸齒形；左旋、右旋；單線、等距排列多線；圓柱螺紋、圓錐螺紋；內(nèi)螺紋、外螺紋；5、按作用：聯(lián)接螺紋、傳動(dòng)螺紋；二、螺紋分類1、螺紋的牙型：2、螺紋的旋向：3、螺紋的線數(shù)（61、將螺紋軸線豎直放置，螺旋線自左向右逐漸升高的是右旋螺紋。反之也成立。2、從端部沿軸線看去，當(dāng)螺紋順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為旋進(jìn)時(shí)，此螺紋為右旋螺紋。左旋右旋旋向判斷方法：1、將螺紋軸線豎直放置，螺旋線自左向右逐漸升高的是右旋螺紋。7雙線螺紋單線螺紋雙線螺紋單線螺紋8三、螺紋的主要幾何參數(shù)：1）大徑（外徑）d（D）—與外（內(nèi)）螺紋牙頂（底）相重合的假想圓柱體直徑，亦稱公稱直徑。2）小徑（內(nèi)徑）d1(D1)—與外螺紋牙底相重合的假想圓柱體直徑。3）中徑d2—假想圓柱面的直徑，該圓柱的母線上牙形溝槽和凸起寬度相。三、螺紋的主要幾何參數(shù)：1）大徑（外徑）d（D）—與外（內(nèi)94）螺距P—相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。5）導(dǎo)程（S）—同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。6）線數(shù)n—螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4。螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP4）螺距P—相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的107）螺旋升角ψ—中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。tgψ

=nP/πd28）牙型角α—軸向截平面內(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夾角稱為牙側(cè)角（牙型斜角）β。對(duì)稱牙側(cè)角β＝α/27）螺旋升角ψ—中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的11一、矩形螺紋二、非矩形螺紋§10—2螺旋副的受力分析、

效率和自鎖三、螺旋副效率一、矩形螺紋二、非矩形螺紋§10—2螺旋副的受力分析、12一、矩形螺紋（=0)1、螺紋受力分析摩擦角ρ：滑塊在水平面上，受到外力R（F+Fa）作用，同時(shí)還受到法向反力Fn與摩擦力Ff的作用，令法向反力與摩擦力的總反力為Fr，則FR與Fn方向之間所夾的銳角ρ被稱為摩擦角。FnFrFfRFaFρtgρ=Ff/Fn；Ff=Fntgρ=Fnff=tgρ稱為摩擦系數(shù)。一、矩形螺紋（=0)1、螺紋受力分析摩擦角ρ：13FaFFnFrfFnλρ（1）把螺旋副在力矩和軸向載荷作用下的運(yùn)動(dòng)，看成作用在中徑的水平力推動(dòng)滑塊沿螺紋運(yùn)動(dòng)。（2）將矩形螺紋沿中徑d2展開得一斜面。ψ

圖中ψ為螺旋升角，F(xiàn)a為軸向載荷，

F為水平推力，F(xiàn)n為法向反力，F(xiàn)f為摩擦力，f為摩擦系數(shù)，ρ為摩擦角，法向反力Fn與摩擦力Ff的總反力為Fr。FaFFnFrfFnλρ（1）把螺旋副在力矩和軸向載荷14F=Fatg(ψ+)（3）其受力狀況可以理解為：作用在滑塊上F為一驅(qū)動(dòng)力，軸向載荷Fa為一阻力，總反力為Fr。FaFFnFrfFnψ

ρψ

v若使滑塊等速沿斜面上升，滑塊所受三力平衡：可得：ψ+ρFaFFrF+Fa

+Fr=0擰緊時(shí)：F=Fatg(ψ+)（3）其受力狀況可以理解為：作用15F=Fatg(ψ-)松開時(shí)：相當(dāng)于使滑塊等速沿斜面下滑，軸向載荷Fa變?yōu)轵?qū)動(dòng)力，F(xiàn)變?yōu)榫S持滑塊等速運(yùn)動(dòng)所需的平衡力。FaFFrfFnvψ

Fnρψ

FFrFaψ-ρ

可得：（1）ψ->0，ψ>，F(xiàn)>0分析：<F=Fatg(ψ-)松開時(shí)：相當(dāng)于使滑塊等速沿斜面16F=Fatg(ψ-)（1）ψ->0，ψ>，F(xiàn)>0分析：說明滑塊在重力作用下下滑，必須給以止動(dòng)力，防止加速下滑。（2）ψ-0，ψ，F(xiàn)0<<<說明滑塊不能在重力作用下下滑。這一現(xiàn)象稱為自鎖現(xiàn)象。螺旋千斤頂就是利用這一原理工作的。2、螺紋自鎖：F=Fatg(ψ-)（1）ψ->0，ψ>17機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件18二、非矩形螺紋（=0)三角形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋1、螺紋受力分析：唯一差別是：法向力比矩形螺紋大。（忽略升角λ的影響）二、非矩形螺紋（=0)三角形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋1、19這時(shí)螺紋的摩擦阻力為：在Fa的作用下，法向反力比矩形螺紋大為：f'稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)ρ'稱為當(dāng)量摩擦角這時(shí)把法向力的增加看成摩擦系數(shù)的增加。為牙型斜角這時(shí)螺紋的摩擦阻力為：在Fa的作用下，法向反力比矩形螺紋大為20用f'取代f，用ρ'取代ρ，就可像矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)行受力分析上升：F=Fatg(ψ+')下滑：F=Fatg(ψ-')2、螺紋自鎖條件為：

ψ<用f'取代f，用ρ'取代ρ，就可像矩形螺紋那樣21三、螺旋副效率為：螺旋副的效率問題是由于摩擦引起的：上升：在同樣的載荷Fa，同樣的牽引速度V，走過同樣的距離S情況下：F=Fatg(ψ)若不考慮摩擦?xí)r：若考慮摩擦?xí)r：F=Fatg(ψ+')沒有摩擦?xí)r，需要的輸入功=FS=FaStg(ψ)考慮摩擦?xí)r，需要的輸入功=FS=FaStg(ψ+')理論上實(shí)際上ψ

FaFFrψ+ρFaFFr三、螺旋副效率為：螺旋副的效率問題是由于摩擦引起的：上升：22所以：從上式可以看出：當(dāng)'不變時(shí)，η與ψ的關(guān)系如右圖所示。取：可得：當(dāng)ψ=45o-'時(shí)效率最高。ψ常取25o左。ψ太大會(huì)引起制造困難，且效率增高也不顯著。所以：從上式可以看出：當(dāng)'不變時(shí)，η與ψ的23一、三角形螺紋二、梯形和鋸齒形螺紋§10—3機(jī)械制造常用螺紋三、螺紋標(biāo)注四、例題1一、三角形螺紋二、梯形和鋸齒形螺紋§10—3機(jī)械制造常24三角形螺紋，主要有普通螺紋和管螺紋，前者多用于緊固聯(lián)接和后者用于緊密聯(lián)接。三角形螺紋1、普通螺紋在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中，把牙型角α=60o的三角形米制螺紋稱為普通螺紋，以大徑d為公稱直徑。（1）普通螺紋種類因?yàn)橥还Q直徑可以有多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的稱為細(xì)牙螺紋。一、三角形螺紋三角形螺紋，主要有普通螺紋和管螺紋，前者多用于25（2）粗、細(xì)螺紋特點(diǎn)、適用范圍細(xì)牙螺紋：升角小，小徑大，自鎖性能好，強(qiáng)度高，但不耐磨損，易滑扣，用于薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整。粗牙螺紋：應(yīng)用最廣。粗牙螺紋細(xì)牙螺紋（2）粗、細(xì)螺紋特點(diǎn)、適用范圍細(xì)牙螺紋：升角小，小徑大，自鎖262、管螺紋管螺紋種類：管螺紋除普通細(xì)牙螺紋外，還有60o、55o的圓柱管螺紋和60o、55o的圓錐管螺紋。管螺紋廣泛用于水、汽、油管路聯(lián)接中。管螺紋公稱直徑是管子的公稱通徑。2、管螺紋管螺紋種類：管螺紋除普通細(xì)牙螺紋外，還有27二、梯形（雙向）和鋸齒形（單向）螺紋梯形螺紋與鋸齒形螺紋一般用于傳動(dòng)，效率高。它們的牙側(cè)角比三角形螺紋小的多，可以減少摩擦和提高效率。梯形螺紋牙側(cè)角=15o效率比鋸齒形螺紋低。鋸齒形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋牙側(cè)角=3o。鋸齒形螺紋只能用于承受單向軸向載荷。二、梯形（雙向）和鋸齒形（單向）螺紋梯形螺紋與28M10—6g三、螺紋標(biāo)注M20×2LH—5g6g—40M20×2LH—6G5H—40Tr20×12（P6）—6g—50B20×12（P6）—5HG1/2AG1/2—LHRc1/2M10—6g三、螺紋標(biāo)注M20×2LH—5g6g—40M2029有粗牙普通螺紋M10和M68，請(qǐng)說明在靜載荷下這兩種螺紋能否自鎖（已知摩擦系數(shù)f=0.1~0.15）例題11、首先求螺紋升角ψ。解：M10螺紋：M68螺紋：由P135表10-1查得：螺距P=1.5mm，中徑d2=9.026mm；螺距P=6mm，中徑d2=64.103mm。M10螺紋升角：M68螺紋升角：有粗牙普通螺紋M10和M68，請(qǐng)說明在靜載荷下這兩種螺紋能否302、求當(dāng)量摩擦角'。則當(dāng)量摩擦角'為：普通螺紋牙型角α=60o牙側(cè)角=30o摩擦系數(shù)f取為：0.1因?yàn)?同理:ψ10=3.03o<ρ'

，所以能夠自鎖。ψ68=1.707o<ρ'

，所以能夠自鎖。2、求當(dāng)量摩擦角'。則當(dāng)量摩擦角'為：普通螺紋牙型角α31一、螺紋聯(lián)結(jié)基本類型二、螺紋緊固件§10—4螺紋聯(lián)接的基本類

型及螺紋緊固件一、螺紋聯(lián)結(jié)基本類型二、螺紋緊固件§10—4螺紋聯(lián)32一、螺紋聯(lián)接的基本類型a)普通螺栓聯(lián)接：1、螺栓聯(lián)接

被連接件通孔不帶螺紋，被聯(lián)接件不太厚，裝拆方便。螺桿帶釘頭，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可多次裝拆，應(yīng)用較廣。一、螺紋聯(lián)接的基本類型a)普通螺栓聯(lián)接：1、螺栓聯(lián)接33機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件34b)精密螺栓聯(lián)接：裝配后無間隙，主要承受垂直于螺栓軸線的橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制過渡配合鉸制孔螺栓聯(lián)接b)精密螺栓聯(lián)接：裝配后無間隙，主要35機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件362、螺釘聯(lián)接螺釘直接旋入被連接的螺孔，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，這種連接不宜經(jīng)常裝拆，以免被連件的螺紋孔磨損而修復(fù)困難。2、螺釘聯(lián)接螺釘直接旋入被連接的螺孔，結(jié)構(gòu)37機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件383、雙頭螺柱聯(lián)接

多用于較厚的被連接件或?yàn)榱私Y(jié)構(gòu)緊湊而采用盲孔的連接。允許多次裝拆，而不會(huì)損壞被連接零件。其中一被連接件需要切制螺紋螺桿，螺柱兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。拆裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。3、雙頭螺柱聯(lián)接多用于較厚的被連接件或?yàn)榱私Y(jié)構(gòu)緊湊39機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件404、緊定螺釘聯(lián)接常用來固定兩零件的相對(duì)位置，并可用來傳遞不大的力和力矩。4、緊定螺釘聯(lián)接常用來固定兩零件的相對(duì)位置，并可用41二、螺紋緊固件1、螺栓2、雙頭螺柱3、螺釘、緊定螺釘4、螺母5、墊圈墊圈作用：增加被連接件的支撐面積以減少接觸處的壓強(qiáng)和避免擰緊螺母時(shí)擦傷被連接件的表面。二、螺紋緊固件1、螺栓42平墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)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平墊圈彈簧墊圈43一、擰緊力矩二、螺紋連接的防松

§10-5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松三、例題2一、擰緊力矩二、螺紋連接的防松§10-5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和44一、擰緊力矩T=T1+T2

=一般情況下，螺紋聯(lián)接都需要擰緊，對(duì)重要的螺紋，必須控制預(yù)緊力的大小，以保證工作的可靠性。擰緊力矩T主要包括：螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩T1;螺母支承面上的摩擦阻力矩T2。T1T2T一、擰緊力矩T=T1+T2一般情況下，螺紋聯(lián)接45對(duì)于M10~M68的普通粗牙螺紋：取f'=tgρ'

=0.15，fc=0.15則上式簡(jiǎn)化為：T=0.2Fa

d(N.mm)

式中，d為螺紋公稱直徑；FaFa為預(yù)緊力。Fa由螺紋聯(lián)接的要求決定。一般是取螺栓材料屈服極限的50%~70%。重要的螺紋（大于M12~M16)應(yīng)采用有效的措施控制預(yù)緊力。測(cè)力矩板手對(duì)于M10~M68的普通粗牙螺紋：取f'=tgρ'=46二、螺紋聯(lián)接的防松螺紋防松是防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的方法見表10-3。實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)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(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故1、防松目的消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。2、防松原理3、防松辦法及措施二、螺紋聯(lián)接的防松螺紋防松是防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用471）利用附加摩擦力防松

1）利用附加摩擦力防松482）采用專門防松元件防松：槽形螺母與開口銷圓螺母用帶翅墊片止動(dòng)墊片2）采用專門防松元件防松：槽形螺母與開口銷圓螺母用帶翅墊片止493）其他方法防松：3）其他方法防松：50已知梯形螺紋Fa=30KN,n=1,d=36mm,P=6mm,f=0.08,fc=0.1,rf=20mm求：1.能否自鎖，2.舉起重物的驅(qū)動(dòng)力矩3.起重例題器的總效率。例題2已知梯形螺紋Fa=30KN,n=1,d=36mm,P=6m51解：解：52機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件53一、松螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接連接松

§10-6螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接連接松§10-6螺栓聯(lián)接的強(qiáng)54螺栓的強(qiáng)度計(jì)算就是確定小徑d1。1.螺栓桿拉斷；2.螺紋的壓潰和剪斷；3.磨損后的滑扣螺栓的主要失效形式有：一、松螺栓聯(lián)接工作時(shí)不需要將螺母擰緊。如吊鉤螺栓.螺栓所受拉力工作載荷=螺栓的強(qiáng)度計(jì)算就是確定小徑d1。1.螺栓桿拉斷；2.螺紋的壓55松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件：其中：[]—許用拉應(yīng)力,MPad1—螺紋小徑例題3松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件：其中：例題356例題3如下圖所示，起重吊鉤的起吊重量是25kN，吊鉤材料為35鋼，許用應(yīng)力為60MPa，求吊鉤尾部螺紋直徑。根據(jù)：有解：例題3如下圖所示，起重吊鉤的起吊重量是25kN，吊鉤材料為357查出的d1比根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算求得的d1值略大，強(qiáng)度合適。故吊鉤尾部螺紋可采用M27。由P135表10-1查得：d=27mm時(shí)，d1=23.752mmd1=23.033mm查出的d1比根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算求得的d1值略大，強(qiáng)58二、緊螺栓聯(lián)接螺栓在工作前擰緊，便受到預(yù)緊力F0（等于Fa）和螺紋摩擦力矩T1的作用。預(yù)緊力F0→產(chǎn)生拉伸應(yīng)力σ：螺紋摩擦力矩T1→產(chǎn)生剪應(yīng)力τ二、緊螺栓聯(lián)接螺栓在工作前擰緊，便受到預(yù)緊力59拉、扭聯(lián)合作用時(shí)，根據(jù)材料力學(xué)的第四強(qiáng)度理論，其當(dāng)量應(yīng)力為：∴螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件為：拉、扭聯(lián)合作用時(shí)，根據(jù)材料力學(xué)的第四強(qiáng)度理論，其當(dāng)60機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件61擰緊擰緊621、受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度桿孔間有間隙，為保證聯(lián)接可靠即被連接件之間不產(chǎn)生相對(duì)滑移，應(yīng)滿足的條件為：使接合面摩擦力大于工作載荷F摩擦力：fFaFC≥特點(diǎn)：m—接合面數(shù)目f—摩擦系數(shù)（0.1~0.15）C—可靠性系數(shù)（1.1~1.3）F0

—預(yù)緊力m螺栓預(yù)緊力為：1、受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度桿孔間有間隙，為保證聯(lián)接可靠63分析：當(dāng)f=0.15,C=1.2,m=1時(shí),F08F，這說明螺栓聯(lián)接靠摩擦力來承擔(dān)橫向載荷時(shí),其直徑尺寸較大。為了減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高聯(lián)接承載能力,可以采用以下減載裝置:c)減載銷a)減載鍵b)減載套筒分析：當(dāng)f=0.15,C=1.2,m=1時(shí),F08F64d)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接δ這些減載裝置中的鍵、套筒、銷和鉸制孔用螺栓可按受剪切和受擠壓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。d)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接δ這些減載裝置中的鍵、套筒、65螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷F進(jìn)行工作FFδd0補(bǔ)充：鉸制孔螺栓聯(lián)接強(qiáng)度螺栓的剪切強(qiáng)度條件為：m——螺栓剪切面數(shù)[τ]——螺栓許用剪應(yīng)力，MPam特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切66螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高FFδd0F——橫向載荷（N）d0——螺栓剪切面直徑（mm）δ

——螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁間接觸受壓的最小軸向長(zhǎng)度（mm）螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：鉸制孔螺栓能承受較大的672、受軸向工作載荷的緊螺栓強(qiáng)度：工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有預(yù)緊力F0工作后加上工作載荷FE工作前、工作中螺栓所受總載荷發(fā)生變化下面以氣缸為例進(jìn)行分析：

右圖所示的缸體中，設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)為z，則缸體周圍每個(gè)螺栓平均承受的軸向工作載荷為：FEFE在受軸向工作載荷的螺栓中，螺栓實(shí)際承受的總拉伸載荷Fa并不等于預(yù)緊力F0與軸向工作載荷FE之和。2、受軸向工作載荷的緊螺栓強(qiáng)度：工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有預(yù)緊681、如右圖所示，當(dāng)螺母未擰緊時(shí)，螺栓螺母松馳狀態(tài).

２、擰緊—預(yù)緊狀態(tài)凸緣—F0—壓—δc0栓桿—F0—拉—λb0δb0δc0F0F0F0F0FaFa1、如右圖所示，當(dāng)螺母未擰緊時(shí)，螺栓螺母松馳狀態(tài).２、擰69載荷與變形的關(guān)系螺栓載荷與變形被連接件載荷與變形載荷與變形的關(guān)系螺栓載荷與變形被連接件載荷與變形70螺栓桿受力變形圖被聯(lián)接件受力變形圖螺栓桿受力變形圖被聯(lián)接件受力變形圖71螺栓桿—凸緣—3、加載FE后→工作狀態(tài)δb0δc0Dδl'F0F0F0F0FaFaδb0+DδDδδc0—DδFEFRFRFEFaFa凸緣→變形縮小Δ

拉力增加—

變形增加Δ

繼續(xù)拉長(zhǎng)—壓力減小—螺栓桿—凸緣—3、加載FE后→工作狀態(tài)δb0δc0Dδl'F72FEFE加載FEFE加載73機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件74合成受力變形圖從圖線可看出，螺栓受工作載荷F時(shí)，螺栓總載荷：

FR—?dú)堄囝A(yù)緊力

合成受力變形圖從圖線可看出，螺栓受工作載荷F時(shí)，螺栓總載荷：75為保證聯(lián)接的緊密性（即結(jié)合面不出現(xiàn)間隙）：殘余預(yù)緊力FR必須大于零；對(duì)FE沒有變化時(shí)，F(xiàn)R

=(0.2~0.6)FE;對(duì)FE有變化時(shí)，F(xiàn)R

=(0.6~1.0)FE;對(duì)重要的有緊密性要求的聯(lián)接，F(xiàn)R

=(1.5~1.8)FE;在一般計(jì)算中，先根據(jù)聯(lián)接的工作要求定出FR,再計(jì)算Fa=FE+FR

,最后帶入強(qiáng)度計(jì)算式：為保證聯(lián)接的緊密性（即結(jié)合面不出現(xiàn)間隙）：殘余預(yù)緊力FR必須76變形力時(shí)間DF螺栓中總拉力的變化FaF0FRFEKbKc若軸向工作載荷FE在0～FE間周期性變化，則螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在F0～Fa間變化。受變載荷螺栓的計(jì)算也按總拉伸載荷Fa進(jìn)行，帶入強(qiáng)度計(jì)算式，不同的是許用應(yīng)力應(yīng)按表10—6和10—7選取。變形力時(shí)間DF螺栓中總拉力的變化FaF0FRFEKbKc77螺栓剛度和被聯(lián)接件剛度對(duì)螺栓受力的影響：變形力FaF0FRFEb0c0D螺栓剛度Kb=F0/b0被聯(lián)接件剛度Kc=F0/c0DFbDFc又因?yàn)椋郝菟▌偠群捅宦?lián)接件剛度對(duì)螺栓受力的影響：變形力FaF0FRF78稱為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)。螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)與螺栓及被聯(lián)接件的材料、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在0~1變化，可按表10-5查取。式中：稱為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)。螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)與螺79一、螺栓的常用材料（P145）

§10-7螺栓的材料和許用應(yīng)力二、螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力三、緊螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)系數(shù)一般用途：碳素鋼；重要聯(lián)接：合金鋼許用應(yīng)力：見表10-6安全系數(shù)：見表10-7一、螺栓的常用材料（P145）§10-7螺栓的材料和許80螺栓聯(lián)接承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞多為螺栓桿部分的疲勞斷裂，通常發(fā)生在應(yīng)力集中較嚴(yán)重的地方，如：螺栓頭部、螺紋收尾部和螺母支撐平面所在處的螺紋。

§10-8提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施下面說明影響螺栓強(qiáng)度的因素和提高強(qiáng)度的措施。65%20%15%螺栓聯(lián)接承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞多為螺栓桿81一、降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍F0F0FaminFRFaFamaxFamaxFamin減小螺栓剛度kb；增大被聯(lián)接件剛度kc；措施：一、降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍F0F0FaminFRF82機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件83二、改善螺紋牙間的載荷分布二、改善螺紋牙間的載荷分布84三、避免或減少應(yīng)力集中三、避免或減少應(yīng)力集中85四、避免或減少附加應(yīng)力引起附加應(yīng)力的原因：避免附加應(yīng)力的措施：四、避免或減少附加應(yīng)力引起附加應(yīng)力的原因：避免附86一、鍵聯(lián)接的類型：（P151）

§10-11鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接二、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核三、花鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型：（P151）§10-11鍵聯(lián)接和花87一、鍵聯(lián)接的類型：鍵聯(lián)接是可拆聯(lián)結(jié)。鍵種類：鍵作用：1、平鍵聯(lián)接（1）主要用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩；（2）有些鍵還可實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)；是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵平鍵:分為普通平鍵和導(dǎo)向平鍵兩種。特點(diǎn):定心性較好、裝拆方便，應(yīng)用最廣。2、半圓鍵聯(lián)接3、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型：鍵聯(lián)接是可拆聯(lián)結(jié)。鍵種類：鍵作用：1、平鍵88普通平鍵的端部有A型（圓頭）、B型（方頭）和C型（單圓頭）三種。軸上鍵槽用指形銑刀加工，鍵在槽中固定良好，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。用盤形銑刀加工，軸的應(yīng)力集中較小。常用于軸端。普通平鍵的端部有A型（圓頭）、軸上鍵槽用指形銑刀加工89作用：實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。作用：實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。90定心性較好、裝拆方便。定心性較好、裝拆方便。91能在鍵槽中擺動(dòng)，開較深的鍵槽，對(duì)鍵的強(qiáng)度有所裝配方便，但需削弱，只適用于輕載聯(lián)結(jié)，一般用于錐形軸端。兩側(cè)面為工作面，定心性較好。能在鍵槽中擺動(dòng)，開較深的鍵槽，對(duì)鍵的強(qiáng)度有所92鍵的上表面是斜面，將鍵打入后，有很大的預(yù)緊力，迫使軸與輪轂產(chǎn)生偏心。主要靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。fFaFafFaFa由于軸與輪轂產(chǎn)生偏心，僅適用于定心精度不高、載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。上下面是工作面，鍵的上面有1：100的斜度。鍵的上表面是斜面，將鍵打入后，有很大的預(yù)緊力，93切向鍵由一對(duì)楔鍵組成，窄面是工作面。當(dāng)雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，需用兩對(duì)切向鍵并分布成120o～130o。切向鍵由一對(duì)楔鍵組成，窄面是工作面。當(dāng)雙向傳遞94二、平鍵的強(qiáng)度校核普通平鍵主要的失效形式是：工作面的壓潰和磨損，有嚴(yán)重過載時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。設(shè)計(jì)平鍵時(shí)：根據(jù)軸徑從標(biāo)準(zhǔn)中查取鍵的截面尺寸，鍵的長(zhǎng)度參照輪轂長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。若校核強(qiáng)度不夠，平鍵可采用兩個(gè)鍵按180o布置，按1.5個(gè)鍵校核其強(qiáng)度。校核中：許用應(yīng)力根據(jù)鍵、軸、輪轂中，材料較弱的代入計(jì)算，l為鍵的工作長(zhǎng)度。根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件和剪切強(qiáng)度對(duì)普通平鍵進(jìn)行校核：二、平鍵的強(qiáng)度校核普通平鍵主要的失效形式是：工作面的壓潰和磨95導(dǎo)向平鍵主要的失效形式是：磨損。強(qiáng)度校核：根據(jù)擠壓強(qiáng)度計(jì)算式進(jìn)行。計(jì)算擠壓強(qiáng)度中，注意擠壓面的計(jì)算和工作長(zhǎng)度的計(jì)算。導(dǎo)向平鍵主要的失效形式是：磨損。強(qiáng)度校核：根據(jù)擠壓強(qiáng)度96鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，采用碳素鋼制造。根據(jù)工作要求先確定鍵的種類，然后按照軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中查得鍵的結(jié)構(gòu)尺寸。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，采用碳素鋼制造。97三、花鍵聯(lián)結(jié)軸和輪轂周向均布多個(gè)鍵齒構(gòu)成的聯(lián)結(jié)，承載能力強(qiáng)，定心及導(dǎo)向性能強(qiáng)?；ㄦI可以做成靜聯(lián)接，也可以做成動(dòng)聯(lián)接。適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频穆?lián)接。三、花鍵聯(lián)結(jié)軸和輪轂周向均布多個(gè)鍵齒構(gòu)成的聯(lián)98

鉚釘聯(lián)結(jié)利用具有釘桿和預(yù)制頭的鉚釘，穿過被聯(lián)結(jié)件的預(yù)制孔經(jīng)鉚合而成。鉚釘聯(lián)結(jié)利用具有釘桿和預(yù)制頭99§10-12銷聯(lián)結(jié)主要用于固定零件之間的相互位置，并可傳遞不大的載荷。放大俯視圖§10-12銷聯(lián)結(jié)主100

11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費(fèi)盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會(huì)鑄就你人生的高點(diǎn)。

12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負(fù)能量的抱怨。尋求安慰也無濟(jì)于事，還徒增了別人的煩惱。

13、認(rèn)識(shí)到我們的所見所聞都是假象，認(rèn)識(shí)到此生都是虛幻，我們才能真正認(rèn)識(shí)到佛法的真相。錢多了會(huì)壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時(shí)時(shí)刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。

14、夢(mèng)想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動(dòng)人的生命奇跡。

15、懶惰不會(huì)讓你一下子跌倒，但會(huì)在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會(huì)讓你一夜成功，但會(huì)在不知不覺中積累你的成果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅(jiān)持和勤奮!

16、人生在世：可以缺錢，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盜名;可以低落，但不能墮落;可以放松，但不能放縱;可以虛榮，但不能虛偽;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪蕩;可以生氣，但不能生事。

17、人生沒有筆直路，當(dāng)你感到迷茫、失落時(shí)，找?guī)撞窟@種充滿正能量的電影，坐下來靜靜欣賞，去發(fā)現(xiàn)生命中真正重要的東西。

18、在人生的舞臺(tái)上，當(dāng)有人愿意在臺(tái)下陪你度過無數(shù)個(gè)沒有未來的夜時(shí)，你就更想展現(xiàn)精彩絕倫的自己。但愿每個(gè)被努力支撐的靈魂能吸引更多的人同行。

19、積極的人在每一次憂患中都看到一個(gè)機(jī)會(huì)，而消極的人則在每個(gè)機(jī)會(huì)中看到了某種憂患。莫找借口失敗，只找理由成功。

20、每一個(gè)成就和長(zhǎng)進(jìn)，都蘊(yùn)含著曾經(jīng)受過的寂寞、灑過的汗水、流過的眼淚。許多時(shí)候不是看到希望才去堅(jiān)持，而是堅(jiān)持了才能看到希望。

1、有時(shí)候，我們活得累，并非生活過于刻薄，而是我們太容易被外界的氛圍所感染，被他人的情緒所左右。

2、身材不好就去鍛煉，沒錢就努力去賺。別把窘境遷怒于別人，唯一可以抱怨的，只是不夠努力的自己。

3、大概是沒有了當(dāng)初那種毫無顧慮的勇氣，才變成現(xiàn)在所謂成熟穩(wěn)重的樣子。

4、世界上只有想不通的人，沒有走不通的路。將帥的堅(jiān)強(qiáng)意志，就像城市主要街道匯集點(diǎn)上的方尖碑一樣，在軍事藝術(shù)中占有十分突出的地位。

5、世上最美好的事是：我已經(jīng)長(zhǎng)大，父母還未老;我有能力報(bào)答，父母仍然健康。

6、沒什么可怕的，大家都一樣，在試探中不斷前行。

7、時(shí)間就像一張網(wǎng)，你撒在哪里，你的收獲就在哪里。紐扣第一顆就扣錯(cuò)了，可你扣到最后一顆才發(fā)現(xiàn)。有些事一開始就是錯(cuò)的，可只有到最后才不得不承認(rèn)。

8、世上的事，只要肯用心去學(xué)，沒有一件是太晚的。要始終保持敬畏之心，對(duì)陽光，對(duì)美，對(duì)痛楚。

9、別再去抱怨身邊人善變，多懂一些道理，明白一些事理，畢竟每個(gè)人都是越活越現(xiàn)實(shí)。

10、山有封頂，還有彼岸，慢慢長(zhǎng)途，終有回轉(zhuǎn)，余味苦澀，終有回甘。

11、失敗不可怕，可怕的是從來沒有努力過，還怡然自得地安慰自己，連一點(diǎn)點(diǎn)的懊悔都被麻木所掩蓋下去。不能怕，沒什么比自己背叛自己更可怕。

12、跌倒了，一定要爬起來。不爬起來，別人會(huì)看不起你，你自己也會(huì)失去機(jī)會(huì)。在人前微笑，在人后落淚，可這是每個(gè)人都要學(xué)會(huì)的成長(zhǎng)。

13、要相信，這個(gè)世界上永遠(yuǎn)能夠依靠的只有你自己。所以，管別人怎么看，堅(jiān)持自己的堅(jiān)持，直到堅(jiān)持不下去為止。

14、也許你想要的未來在別人眼里不值一提，也許你已經(jīng)很努力了可還是有人不滿意，也許你的理想離你的距離從來沒有拉近過......但請(qǐng)你繼續(xù)向前走，因?yàn)閯e人看不到你的努力，你卻始終看得見自己。

15、所有的輝煌和偉大，一定伴隨著挫折和跌倒；所有的風(fēng)光背后，一定都是一串串揉和著淚水和汗水的腳印。

16、成功的反義詞不是失敗，而是從未行動(dòng)。有一天你總會(huì)明白，遺憾比失敗更讓你難以面對(duì)。

17、沒有一件事情可以一下子把你打垮，也不會(huì)有一件事情可以讓你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一個(gè)慢慢累積的過程。

18、努力也許不等于成功，可是那段追逐夢(mèng)想的努力，會(huì)讓你找到一個(gè)更好的自己，一個(gè)沉默努力充實(shí)安靜的自己。

19、你相信夢(mèng)想，夢(mèng)想才會(huì)相信你。有一種落差是，你配不上自己的野心，也辜負(fù)了所受的苦難。

20、生活不會(huì)按你想要的方式進(jìn)行，它會(huì)給你一段時(shí)間，讓你孤獨(dú)、迷茫又沉默憂郁。但如果靠這段時(shí)間跟自己獨(dú)處，多看一本書，去做可以做的事，放下過去的人，等你度過低潮，那些獨(dú)處的時(shí)光必定能照亮你的路，也是這些不堪陪你成熟。所以，現(xiàn)在沒那么糟，看似生活對(duì)你的虧欠，其實(shí)都是祝愿。11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費(fèi)盡周折繞過去，101第十章聯(lián)接§10—1螺紋參數(shù)§10—2螺旋副的受力分析、效率和自鎖§10—4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件概述§10—3機(jī)械制造常用螺紋§10—5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松第十章聯(lián)接§10—1螺紋參數(shù)102§10—6螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§10—7螺紋的材料和許用應(yīng)力§10—9螺旋傳動(dòng)（不講）§10—8提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施§10—10滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介（不講）§10—11鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接§10—12銷聯(lián)接（簡(jiǎn)介）

§10—6螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§10—7103

聯(lián)接是指被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合。常見的機(jī)械聯(lián)接有兩類：一是機(jī)械動(dòng)聯(lián)接，如運(yùn)動(dòng)副；二是機(jī)械靜聯(lián)接，本章所學(xué)習(xí)內(nèi)容是機(jī)械靜聯(lián)接問題。聯(lián)接不可拆聯(lián)接—裝拆方便，多次裝拆無損于使用性能。如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接—在拆開聯(lián)接時(shí)會(huì)損壞聯(lián)接中的零件或使用性能。如焊接、鉚接、粘接概述可拆聯(lián)接（永久性聯(lián)接）聯(lián)接是指被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合。常見的機(jī)械聯(lián)104一、螺紋線、螺紋、螺紋副二、螺紋分類三、螺紋的主要幾何參數(shù)§10—1螺紋參數(shù)一、螺紋線、螺紋、螺紋副二、螺紋分類三、螺紋的主要幾何參數(shù)§105一、螺紋線、螺紋、螺紋副1、螺紋線：將一傾斜角為Ψ的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋線。2、螺紋：平面始終通過圓柱體軸線就得到螺紋。若改變平面圖形的形狀，可得到三角形、梯形、鋸齒形、矩形螺紋。取一個(gè)平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使3、螺紋副：內(nèi)外螺紋旋合組成螺旋副或稱螺紋副。一、螺紋線、螺紋、螺紋副1、螺紋線：將一傾斜角為Ψ的直線繞在106二、螺紋分類1、螺紋的牙型：2、螺紋的旋向：3、螺紋的線數(shù)（頭數(shù)）：4、母體形狀：6、按位置：三角形、梯形、鋸齒形；左旋、右旋；單線、等距排列多線；圓柱螺紋、圓錐螺紋；內(nèi)螺紋、外螺紋；5、按作用：聯(lián)接螺紋、傳動(dòng)螺紋；二、螺紋分類1、螺紋的牙型：2、螺紋的旋向：3、螺紋的線數(shù)（1071、將螺紋軸線豎直放置，螺旋線自左向右逐漸升高的是右旋螺紋。反之也成立。2、從端部沿軸線看去，當(dāng)螺紋順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為旋進(jìn)時(shí)，此螺紋為右旋螺紋。左旋右旋旋向判斷方法：1、將螺紋軸線豎直放置，螺旋線自左向右逐漸升高的是右旋螺紋。108雙線螺紋單線螺紋雙線螺紋單線螺紋109三、螺紋的主要幾何參數(shù)：1）大徑（外徑）d（D）—與外（內(nèi)）螺紋牙頂（底）相重合的假想圓柱體直徑，亦稱公稱直徑。2）小徑（內(nèi)徑）d1(D1)—與外螺紋牙底相重合的假想圓柱體直徑。3）中徑d2—假想圓柱面的直徑，該圓柱的母線上牙形溝槽和凸起寬度相。三、螺紋的主要幾何參數(shù)：1）大徑（外徑）d（D）—與外（內(nèi)1104）螺距P—相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。5）導(dǎo)程（S）—同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。6）線數(shù)n—螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4。螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S=nP4）螺距P—相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的1117）螺旋升角ψ—中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。tgψ

=nP/πd28）牙型角α—軸向截平面內(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夾角稱為牙側(cè)角（牙型斜角）β。對(duì)稱牙側(cè)角β＝α/27）螺旋升角ψ—中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的112一、矩形螺紋二、非矩形螺紋§10—2螺旋副的受力分析、

效率和自鎖三、螺旋副效率一、矩形螺紋二、非矩形螺紋§10—2螺旋副的受力分析、113一、矩形螺紋（=0)1、螺紋受力分析摩擦角ρ：滑塊在水平面上，受到外力R（F+Fa）作用，同時(shí)還受到法向反力Fn與摩擦力Ff的作用，令法向反力與摩擦力的總反力為Fr，則FR與Fn方向之間所夾的銳角ρ被稱為摩擦角。FnFrFfRFaFρtgρ=Ff/Fn；Ff=Fntgρ=Fnff=tgρ稱為摩擦系數(shù)。一、矩形螺紋（=0)1、螺紋受力分析摩擦角ρ：114FaFFnFrfFnλρ（1）把螺旋副在力矩和軸向載荷作用下的運(yùn)動(dòng)，看成作用在中徑的水平力推動(dòng)滑塊沿螺紋運(yùn)動(dòng)。（2）將矩形螺紋沿中徑d2展開得一斜面。ψ

圖中ψ為螺旋升角，F(xiàn)a為軸向載荷，

F為水平推力，F(xiàn)n為法向反力，F(xiàn)f為摩擦力，f為摩擦系數(shù)，ρ為摩擦角，法向反力Fn與摩擦力Ff的總反力為Fr。FaFFnFrfFnλρ（1）把螺旋副在力矩和軸向載荷115F=Fatg(ψ+)（3）其受力狀況可以理解為：作用在滑塊上F為一驅(qū)動(dòng)力，軸向載荷Fa為一阻力，總反力為Fr。FaFFnFrfFnψ

ρψ

v若使滑塊等速沿斜面上升，滑塊所受三力平衡：可得：ψ+ρFaFFrF+Fa

+Fr=0擰緊時(shí)：F=Fatg(ψ+)（3）其受力狀況可以理解為：作用116F=Fatg(ψ-)松開時(shí)：相當(dāng)于使滑塊等速沿斜面下滑，軸向載荷Fa變?yōu)轵?qū)動(dòng)力，F(xiàn)變?yōu)榫S持滑塊等速運(yùn)動(dòng)所需的平衡力。FaFFrfFnvψ

Fnρψ

FFrFaψ-ρ

可得：（1）ψ->0，ψ>，F(xiàn)>0分析：<F=Fatg(ψ-)松開時(shí)：相當(dāng)于使滑塊等速沿斜面117F=Fatg(ψ-)（1）ψ->0，ψ>，F(xiàn)>0分析：說明滑塊在重力作用下下滑，必須給以止動(dòng)力，防止加速下滑。（2）ψ-0，ψ，F(xiàn)0<<<說明滑塊不能在重力作用下下滑。這一現(xiàn)象稱為自鎖現(xiàn)象。螺旋千斤頂就是利用這一原理工作的。2、螺紋自鎖：F=Fatg(ψ-)（1）ψ->0，ψ>118機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件119二、非矩形螺紋（=0)三角形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋1、螺紋受力分析：唯一差別是：法向力比矩形螺紋大。（忽略升角λ的影響）二、非矩形螺紋（=0)三角形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋1、120這時(shí)螺紋的摩擦阻力為：在Fa的作用下，法向反力比矩形螺紋大為：f'稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)ρ'稱為當(dāng)量摩擦角這時(shí)把法向力的增加看成摩擦系數(shù)的增加。為牙型斜角這時(shí)螺紋的摩擦阻力為：在Fa的作用下，法向反力比矩形螺紋大為121用f'取代f，用ρ'取代ρ，就可像矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)行受力分析上升：F=Fatg(ψ+')下滑：F=Fatg(ψ-')2、螺紋自鎖條件為：

ψ<用f'取代f，用ρ'取代ρ，就可像矩形螺紋那樣122三、螺旋副效率為：螺旋副的效率問題是由于摩擦引起的：上升：在同樣的載荷Fa，同樣的牽引速度V，走過同樣的距離S情況下：F=Fatg(ψ)若不考慮摩擦?xí)r：若考慮摩擦?xí)r：F=Fatg(ψ+')沒有摩擦?xí)r，需要的輸入功=FS=FaStg(ψ)考慮摩擦?xí)r，需要的輸入功=FS=FaStg(ψ+')理論上實(shí)際上ψ

FaFFrψ+ρFaFFr三、螺旋副效率為：螺旋副的效率問題是由于摩擦引起的：上升：123所以：從上式可以看出：當(dāng)'不變時(shí)，η與ψ的關(guān)系如右圖所示。取：可得：當(dāng)ψ=45o-'時(shí)效率最高。ψ常取25o左。ψ太大會(huì)引起制造困難，且效率增高也不顯著。所以：從上式可以看出：當(dāng)'不變時(shí)，η與ψ的124一、三角形螺紋二、梯形和鋸齒形螺紋§10—3機(jī)械制造常用螺紋三、螺紋標(biāo)注四、例題1一、三角形螺紋二、梯形和鋸齒形螺紋§10—3機(jī)械制造常125三角形螺紋，主要有普通螺紋和管螺紋，前者多用于緊固聯(lián)接和后者用于緊密聯(lián)接。三角形螺紋1、普通螺紋在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中，把牙型角α=60o的三角形米制螺紋稱為普通螺紋，以大徑d為公稱直徑。（1）普通螺紋種類因?yàn)橥还Q直徑可以有多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的稱為細(xì)牙螺紋。一、三角形螺紋三角形螺紋，主要有普通螺紋和管螺紋，前者多用于126（2）粗、細(xì)螺紋特點(diǎn)、適用范圍細(xì)牙螺紋：升角小，小徑大，自鎖性能好，強(qiáng)度高，但不耐磨損，易滑扣，用于薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整。粗牙螺紋：應(yīng)用最廣。粗牙螺紋細(xì)牙螺紋（2）粗、細(xì)螺紋特點(diǎn)、適用范圍細(xì)牙螺紋：升角小，小徑大，自鎖1272、管螺紋管螺紋種類：管螺紋除普通細(xì)牙螺紋外，還有60o、55o的圓柱管螺紋和60o、55o的圓錐管螺紋。管螺紋廣泛用于水、汽、油管路聯(lián)接中。管螺紋公稱直徑是管子的公稱通徑。2、管螺紋管螺紋種類：管螺紋除普通細(xì)牙螺紋外，還有128二、梯形（雙向）和鋸齒形（單向）螺紋梯形螺紋與鋸齒形螺紋一般用于傳動(dòng)，效率高。它們的牙側(cè)角比三角形螺紋小的多，可以減少摩擦和提高效率。梯形螺紋牙側(cè)角=15o效率比鋸齒形螺紋低。鋸齒形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋牙側(cè)角=3o。鋸齒形螺紋只能用于承受單向軸向載荷。二、梯形（雙向）和鋸齒形（單向）螺紋梯形螺紋與129M10—6g三、螺紋標(biāo)注M20×2LH—5g6g—40M20×2LH—6G5H—40Tr20×12（P6）—6g—50B20×12（P6）—5HG1/2AG1/2—LHRc1/2M10—6g三、螺紋標(biāo)注M20×2LH—5g6g—40M20130有粗牙普通螺紋M10和M68，請(qǐng)說明在靜載荷下這兩種螺紋能否自鎖（已知摩擦系數(shù)f=0.1~0.15）例題11、首先求螺紋升角ψ。解：M10螺紋：M68螺紋：由P135表10-1查得：螺距P=1.5mm，中徑d2=9.026mm；螺距P=6mm，中徑d2=64.103mm。M10螺紋升角：M68螺紋升角：有粗牙普通螺紋M10和M68，請(qǐng)說明在靜載荷下這兩種螺紋能否1312、求當(dāng)量摩擦角'。則當(dāng)量摩擦角'為：普通螺紋牙型角α=60o牙側(cè)角=30o摩擦系數(shù)f取為：0.1因?yàn)?同理:ψ10=3.03o<ρ'

，所以能夠自鎖。ψ68=1.707o<ρ'

，所以能夠自鎖。2、求當(dāng)量摩擦角'。則當(dāng)量摩擦角'為：普通螺紋牙型角α132一、螺紋聯(lián)結(jié)基本類型二、螺紋緊固件§10—4螺紋聯(lián)接的基本類

型及螺紋緊固件一、螺紋聯(lián)結(jié)基本類型二、螺紋緊固件§10—4螺紋聯(lián)133一、螺紋聯(lián)接的基本類型a)普通螺栓聯(lián)接：1、螺栓聯(lián)接

被連接件通孔不帶螺紋，被聯(lián)接件不太厚，裝拆方便。螺桿帶釘頭，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可多次裝拆，應(yīng)用較廣。一、螺紋聯(lián)接的基本類型a)普通螺栓聯(lián)接：1、螺栓聯(lián)接134機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件135b)精密螺栓聯(lián)接：裝配后無間隙，主要承受垂直于螺栓軸線的橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制過渡配合鉸制孔螺栓聯(lián)接b)精密螺栓聯(lián)接：裝配后無間隙，主要136機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件1372、螺釘聯(lián)接螺釘直接旋入被連接的螺孔，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，這種連接不宜經(jīng)常裝拆，以免被連件的螺紋孔磨損而修復(fù)困難。2、螺釘聯(lián)接螺釘直接旋入被連接的螺孔，結(jié)構(gòu)138機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件1393、雙頭螺柱聯(lián)接

多用于較厚的被連接件或?yàn)榱私Y(jié)構(gòu)緊湊而采用盲孔的連接。允許多次裝拆，而不會(huì)損壞被連接零件。其中一被連接件需要切制螺紋螺桿，螺柱兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。拆裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。3、雙頭螺柱聯(lián)接多用于較厚的被連接件或?yàn)榱私Y(jié)構(gòu)緊湊140機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件1414、緊定螺釘聯(lián)接常用來固定兩零件的相對(duì)位置，并可用來傳遞不大的力和力矩。4、緊定螺釘聯(lián)接常用來固定兩零件的相對(duì)位置，并可用142二、螺紋緊固件1、螺栓2、雙頭螺柱3、螺釘、緊定螺釘4、螺母5、墊圈墊圈作用：增加被連接件的支撐面積以減少接觸處的壓強(qiáng)和避免擰緊螺母時(shí)擦傷被連接件的表面。二、螺紋緊固件1、螺栓143平墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)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平墊圈彈簧墊圈144一、擰緊力矩二、螺紋連接的防松

§10-5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松三、例題2一、擰緊力矩二、螺紋連接的防松§10-5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和145一、擰緊力矩T=T1+T2

=一般情況下，螺紋聯(lián)接都需要擰緊，對(duì)重要的螺紋，必須控制預(yù)緊力的大小，以保證工作的可靠性。擰緊力矩T主要包括：螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩T1;螺母支承面上的摩擦阻力矩T2。T1T2T一、擰緊力矩T=T1+T2一般情況下，螺紋聯(lián)接146對(duì)于M10~M68的普通粗牙螺紋：取f'=tgρ'

=0.15，fc=0.15則上式簡(jiǎn)化為：T=0.2Fa

d(N.mm)

式中，d為螺紋公稱直徑；FaFa為預(yù)緊力。Fa由螺紋聯(lián)接的要求決定。一般是取螺栓材料屈服極限的50%~70%。重要的螺紋（大于M12~M16)應(yīng)采用有效的措施控制預(yù)緊力。測(cè)力矩板手對(duì)于M10~M68的普通粗牙螺紋：取f'=tgρ'=147二、螺紋聯(lián)接的防松螺紋防松是防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的方法見表10-3。實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)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(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故1、防松目的消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。2、防松原理3、防松辦法及措施二、螺紋聯(lián)接的防松螺紋防松是防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用1481）利用附加摩擦力防松

1）利用附加摩擦力防松1492）采用專門防松元件防松：槽形螺母與開口銷圓螺母用帶翅墊片止動(dòng)墊片2）采用專門防松元件防松：槽形螺母與開口銷圓螺母用帶翅墊片止1503）其他方法防松：3）其他方法防松：151已知梯形螺紋Fa=30KN,n=1,d=36mm,P=6mm,f=0.08,fc=0.1,rf=20mm求：1.能否自鎖，2.舉起重物的驅(qū)動(dòng)力矩3.起重例題器的總效率。例題2已知梯形螺紋Fa=30KN,n=1,d=36mm,P=6m152解：解：153機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件154一、松螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接連接松

§10-6螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓聯(lián)接二、緊螺栓聯(lián)接連接松§10-6螺栓聯(lián)接的強(qiáng)155螺栓的強(qiáng)度計(jì)算就是確定小徑d1。1.螺栓桿拉斷；2.螺紋的壓潰和剪斷；3.磨損后的滑扣螺栓的主要失效形式有：一、松螺栓聯(lián)接工作時(shí)不需要將螺母擰緊。如吊鉤螺栓.螺栓所受拉力工作載荷=螺栓的強(qiáng)度計(jì)算就是確定小徑d1。1.螺栓桿拉斷；2.螺紋的壓156松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件：其中：[]—許用拉應(yīng)力,MPad1—螺紋小徑例題3松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件：其中：例題3157例題3如下圖所示，起重吊鉤的起吊重量是25kN，吊鉤材料為35鋼，許用應(yīng)力為60MPa，求吊鉤尾部螺紋直徑。根據(jù)：有解：例題3如下圖所示，起重吊鉤的起吊重量是25kN，吊鉤材料為3158查出的d1比根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算求得的d1值略大，強(qiáng)度合適。故吊鉤尾部螺紋可采用M27。由P135表10-1查得：d=27mm時(shí)，d1=23.752mmd1=23.033mm查出的d1比根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算求得的d1值略大，強(qiáng)159二、緊螺栓聯(lián)接螺栓在工作前擰緊，便受到預(yù)緊力F0（等于Fa）和螺紋摩擦力矩T1的作用。預(yù)緊力F0→產(chǎn)生拉伸應(yīng)力σ：螺紋摩擦力矩T1→產(chǎn)生剪應(yīng)力τ二、緊螺栓聯(lián)接螺栓在工作前擰緊，便受到預(yù)緊力160拉、扭聯(lián)合作用時(shí)，根據(jù)材料力學(xué)的第四強(qiáng)度理論，其當(dāng)量應(yīng)力為：∴螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件為：拉、扭聯(lián)合作用時(shí)，根據(jù)材料力學(xué)的第四強(qiáng)度理論，其當(dāng)161機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件162擰緊擰緊1631、受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度桿孔間有間隙，為保證聯(lián)接可靠即被連接件之間不產(chǎn)生相對(duì)滑移，應(yīng)滿足的條件為：使接合面摩擦力大于工作載荷F摩擦力：fFaFC≥特點(diǎn)：m—接合面數(shù)目f—摩擦系數(shù)（0.1~0.15）C—可靠性系數(shù)（1.1~1.3）F0

—預(yù)緊力m螺栓預(yù)緊力為：1、受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度桿孔間有間隙，為保證聯(lián)接可靠164分析：當(dāng)f=0.15,C=1.2,m=1時(shí),F08F，這說明螺栓聯(lián)接靠摩擦力來承擔(dān)橫向載荷時(shí),其直徑尺寸較大。為了減小直徑，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高聯(lián)接承載能力,可以采用以下減載裝置:c)減載銷a)減載鍵b)減載套筒分析：當(dāng)f=0.15,C=1.2,m=1時(shí),F08F165d)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接δ這些減載裝置中的鍵、套筒、銷和鉸制孔用螺栓可按受剪切和受擠壓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。d)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接δ這些減載裝置中的鍵、套筒、166螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷F進(jìn)行工作FFδd0補(bǔ)充：鉸制孔螺栓聯(lián)接強(qiáng)度螺栓的剪切強(qiáng)度條件為：m——螺栓剪切面數(shù)[τ]——螺栓許用剪應(yīng)力，MPam特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切167螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高FFδd0F——橫向載荷（N）d0——螺栓剪切面直徑（mm）δ

——螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁間接觸受壓的最小軸向長(zhǎng)度（mm）螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：鉸制孔螺栓能承受較大的1682、受軸向工作載荷的緊螺栓強(qiáng)度：工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有預(yù)緊力F0工作后加上工作載荷FE工作前、工作中螺栓所受總載荷發(fā)生變化下面以氣缸為例進(jìn)行分析：

右圖所示的缸體中，設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)為z，則缸體周圍每個(gè)螺栓平均承受的軸向工作載荷為：FEFE在受軸向工作載荷的螺栓中，螺栓實(shí)際承受的總拉伸載荷Fa并不等于預(yù)緊力F0與軸向工作載荷FE之和。2、受軸向工作載荷的緊螺栓強(qiáng)度：工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有預(yù)緊1691、如右圖所示，當(dāng)螺母未擰緊時(shí)，螺栓螺母松馳狀態(tài).

２、擰緊—預(yù)緊狀態(tài)凸緣—F0—壓—δc0栓桿—F0—拉—λb0δb0δc0F0F0F0F0FaFa1、如右圖所示，當(dāng)螺母未擰緊時(shí)，螺栓螺母松馳狀態(tài).２、擰170載荷與變形的關(guān)系螺栓載荷與變形被連接件載荷與變形載荷與變形的關(guān)系螺栓載荷與變形被連接件載荷與變形171螺栓桿受力變形圖被聯(lián)接件受力變形圖螺栓桿受力變形圖被聯(lián)接件受力變形圖172螺栓桿—凸緣—3、加載FE后→工作狀態(tài)δb0δc0Dδl'F0F0F0F0FaFaδb0+DδDδδc0—DδFEFRFRFEFaFa凸緣→變形縮小Δ

拉力增加—

變形增加Δ

繼續(xù)拉長(zhǎng)—壓力減小—螺栓桿—凸緣—3、加載FE后→工作狀態(tài)δb0δc0Dδl'F173FEFE加載FEFE加載174機(jī)械設(shè)計(jì)聯(lián)接概述課件175合成受力變形圖從圖線可看出，螺栓受工作載荷F時(shí)，螺栓總載荷：

FR—?dú)堄囝A(yù)緊力

合成受力變形圖從圖線可看出，螺栓受工作載荷F時(shí)，螺栓總載荷：176為保證聯(lián)接的緊密性（即結(jié)合面不出現(xiàn)間隙）：殘余預(yù)緊力FR必須大于零；對(duì)FE沒有變化時(shí)，F(xiàn)R

=(0.2~0.6)FE;對(duì)FE有變化時(shí)，F(xiàn)R

=(0.6~1.0)FE;對(duì)重要的有緊密性要求的聯(lián)接，F(xiàn)R

=(1.5~1.8)FE;在一般計(jì)算中，先根據(jù)聯(lián)接的工作要求定出FR,再計(jì)算Fa=FE+FR

,最后帶入強(qiáng)度計(jì)算式：為保證聯(lián)接的緊密性（即結(jié)合面不出現(xiàn)間隙）：殘余預(yù)緊力FR必須177變形力時(shí)間DF螺栓中總拉力的變化FaF0FRFEKbKc若軸向工作載荷FE在0～FE間周期性變化，則螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在F0～Fa間變化。受變載荷螺栓的計(jì)算也按總拉伸載荷Fa進(jìn)行，帶入強(qiáng)度計(jì)算式，不同的是許用應(yīng)力應(yīng)按表10—6和10—7選取。變形力時(shí)間DF螺栓中總拉力的變化FaF0FRFEKbKc178螺栓剛度和被聯(lián)接件剛度對(duì)螺栓受力的影響：變形力FaF0FRFEb0c0D螺栓剛度Kb=F0/b0被聯(lián)接件剛度Kc=F0/c0DFbDFc又因?yàn)椋郝菟▌偠群捅宦?lián)接件剛度對(duì)螺栓受力的影響：變形力FaF0FRF179稱為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)。螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)與螺栓及被聯(lián)接件的材料、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在0~1變化，可按表10-5查取。式中：稱為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)。螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)與螺180一、螺栓的常用材料（P145）

§10-7螺栓的材料和許用應(yīng)力二、螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力三、緊螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)系數(shù)一般用途：碳素鋼；重要聯(lián)接：合金鋼許用應(yīng)力：見表10-6安全系數(shù)：見表10-7一、螺栓的常用材料（P145）§10-7螺栓的材料和許181螺栓聯(lián)接承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞多為螺栓桿部分的疲勞斷裂，通常發(fā)生在應(yīng)力集中較嚴(yán)重的地方，如：螺栓頭部、螺紋收尾部和螺母支撐平面所在處的螺紋。

§10-8提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施下面說明影響螺栓強(qiáng)度的因素和提高強(qiáng)度的措施。65%20%15%螺栓聯(lián)接承受軸向變載荷時(shí)，螺栓的損壞多為螺栓桿1