機械設(shè)計聯(lián)接

機械設(shè)計聯(lián)接第1頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月一、螺紋的形成§10－1螺紋參數(shù)d2螺旋線----一動點在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時沿軸向作等速移動的軌跡。螺紋----一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋第2頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋第3頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月螺紋的牙型矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o第4頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋第5頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4雙線螺紋單線螺紋PSS=2PPSPS=Pn線螺紋:S=nP第6頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副第7頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云外螺紋內(nèi)螺紋第8頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋螺旋傳動第9頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(lián)接螺紋傳動螺紋第10頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋外螺紋內(nèi)螺紋聯(lián)接螺紋傳動螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋第11頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋第12頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云(3)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。設(shè)計：潘存云βd1d2d(1)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S(6)螺紋升角ψ

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

α

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。tgψ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβψπd2SψS=nP同一條螺旋線上的相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)SPP/2P/2第13頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云vFπd2Stgρ=F’/FnFFaFFa螺紋的擰松----螺母在F和Fa的聯(lián)合作用下，順著Fa等速向下運動。螺紋的擰緊----螺母在F和Fa的聯(lián)合作用下，逆著Fa等速向上運動。一、矩形螺紋β=0o§10－2螺旋副的受力分析、效率和自鎖展開中徑d2圓柱面得一斜面.螺旋副在軸向載荷Fa作用下相對運動，可看作在中徑的水平力F推動滑塊(重物)沿螺紋運動F----水平推力Fn----法向反力Fa

----軸向載荷F’=fFn----摩擦力f----摩擦系數(shù)d2FR

----總反力vρ

=tg-1f

----摩擦角=fFn/Fn

=fρ

FnFR定角----由材料確定F’第14頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ρ

ψ+ρ

FnFRvFπd2S滑塊在F、FR、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài)d2FFaFψψFa作力多邊形得：F=Fatg(ψ+ρ

)驅(qū)動力矩：FaFFR列出力平衡方程：FR+

Fa+F=0∠FRFa=ψ+ρ

FR=(1+f)

Fnψ+ρFa----阻力，F(xiàn)----驅(qū)動力，當(dāng)螺紋擰緊(滑塊上升)時：FR=

Fn+F’

F’F’----摩擦力,沿斜面朝下。第15頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ψFFaψ-ρ

ψρ

FRvFRFa當(dāng)螺紋擰松(滑塊下滑)時：∠FRFa=ψ-ρ

滑塊在F、FR、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài)作力多邊形可得：F=Fatg(ψ-ρ

)驅(qū)動力矩：d2FFaFFnF’ψ-ρ列出力平衡方程：FR+

Fa+F=0FFa----阻力，F(xiàn)----驅(qū)動力，F(xiàn)’----摩擦力,沿斜面朝下。第16頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月若ψ>ρ

，則T為正值，其方向與螺母運動方向相反，是阻力；若ψ≤ρ

，則T為負(fù)值，方向相反，其方向與預(yù)先假定的方向相反，而與螺母運動方向相同，成為放松螺母所需外加的驅(qū)動力矩。提問：當(dāng)ψ≤ρ時，若沒有力矩T，螺母在Fa的作用下會運動嗎？不會！--這種現(xiàn)象稱為自鎖。Td2FaFFd2FaFFT第17頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月螺母α螺桿軸線軸線螺桿螺母FnFa二、非矩形螺紋β≠0o矩形螺紋忽略升角的影響時有：Fn=Fa當(dāng)β≠0o時，摩擦力為：摩擦系數(shù)為f的非矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力與摩擦系數(shù)為f’

，的矩形螺紋所產(chǎn)生的摩擦力相當(dāng)。稱ρ’

為當(dāng)量摩擦角FaββFnFa故稱f’

為當(dāng)量摩擦系數(shù)。第18頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月引入?yún)?shù)f’和ρ’就可象矩形螺紋那樣對非矩形螺紋進行力的分析?；瑝K上升：滑塊下降：非矩形螺旋的自鎖條件：ψ≤ρ’

對于聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件第19頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云0?

10?

20?

30?

40?

50?

20406080100效率η%

定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：當(dāng)ρ’一定時，效率只是螺紋升角的函數(shù)，由此可以繪出效率曲線.當(dāng)ρ’一定時，在ψ=45?-ρ’/2處效率曲線有極大值。對于傳動螺旋，一般?。簩τ诼?lián)接螺紋，必須?。荷沁^大,制造困難，且效率增高也不明顯。ψ≤ρ’=5.7?ρ’

<ψ螺旋轉(zhuǎn)動一圈時，有效功為FaS,輸入功為2πT。f’=tgρ’=0.1自鎖極限≤25?緊固螺紋區(qū)第20頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月§10－3機械制造常用螺紋三角形螺紋普通螺紋α=60?管螺紋α=55?普通螺紋以大徑d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統(tǒng)稱為細(xì)牙螺紋。60?Pd粗牙dP細(xì)牙dP細(xì)牙粗牙螺紋應(yīng)用最廣細(xì)牙螺紋的優(yōu)點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高，缺點：不耐磨易滑扣。應(yīng)用：薄壁零件、受動載荷的聯(lián)接和微調(diào)機構(gòu)。第21頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月用螺紋密封的管螺紋普通細(xì)牙螺紋管螺紋非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁α=55?）用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁α=55?）60?圓錐管螺紋公稱直徑----管子的公稱通徑。強調(diào)與普通螺紋不同55?55?非螺紋密封的管螺紋dd2d1Pdd2d1Pφ2φ第22頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云梯形螺紋：梯形鋸齒形30o3o30o為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角β比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時，梯形螺紋可消除因摩擦而產(chǎn)生的間隙，應(yīng)用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動。鋸齒形螺紋:常用于傳動。β=15oβ=3o粗牙普通螺紋的基本尺寸見P135表10-1后面有圖螺紋的基本尺寸：細(xì)牙普通螺紋的基本尺寸見P136表10-2梯形螺紋的基本尺寸見P136表10-3第23頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月表10-1直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸mm30.52.6752.459公稱直徑（大徑）粗牙細(xì)牙Dd螺距P中徑D2d2小徑D2d2螺距P40.73.5453.24250.83.5454.1340.350.5615.3504.91881.257.1886.647101.59.0268.3761.25,10.75121.7510.86310.1061.5,1.250.5(14)212.70111.8351.5,116214.70113.835(18)2.516.37615.294202.518.37617.294(20)2.520.37619.29424322.05220.752(27)325.05223.752303.527.72726.2112,1.5,1注：括號內(nèi)的公稱直徑為第二系列H=0.866Pd2=d-0.6495Pd1=d-1.0825PD1、d1----內(nèi)、外螺紋小徑D2、d2----內(nèi)、外螺紋中徑D、d

----內(nèi)、外螺紋大徑P----螺距標(biāo)記示例：M24(粗牙普通螺紋、直徑24、螺距3)M24X1.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5)PP/8P/8P/8H/4DdD2d2D1d1P/2P/430?60?90?第24頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月表10-2細(xì)牙普通螺紋基本尺寸mm螺距P中徑D2、d2小徑D1、d10.35d-1+0.773d-1+0.6210.5d-1+0.675d-1+0.4590.75d-1+0.513d-1+0.1881d-1+0.35d-2+0.9181.25d-1+0.188d-2+0.6471.5d-1+0.026d-2+0.3762d-2+0.701d-3+0.8353d-2+0.052d-4+0.752第25頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云表10-3梯形螺紋基本尺寸mm標(biāo)記示例：Tr48X8(梯形螺紋，直徑48，螺距8)Ph3=H4ac

第1系列第2系列D2d2D1

螺距螺紋牙高牙頂間隙公稱直徑d中徑內(nèi)螺紋小徑

126.50.590、10085、95d-6d-12105.50.540、70、8038、42、65d-5d-1086.50.548、5246、50d-4d-842.250.2516、2018d-2d-452.750.2524、2822、26d-2.5d-562.250.532、3630、34d-3d-6內(nèi)螺紋外螺紋dPR1R2D1D4H1D2d2d3acac30?

H4R2第26頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈0;螺紋伸出長度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。d§10－4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件d第27頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱聯(lián)接

聯(lián)接件厚，允許拆裝?！?0－4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1、e、a與螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d第28頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接§10－4螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件緊定螺釘?shù)?9頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件LL0d六角頭LdL0小六角頭螺栓的結(jié)構(gòu)形式第30頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件dL0L1LL1-----座端長度L0-----螺母端長度設(shè)計：潘存云第31頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)第32頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月螺母六角螺母六角扁螺母六角厚螺母設(shè)計：潘存云圓螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母第33頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月其它螺母：第34頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月其它螺母：第35頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱二、螺紋緊固件螺栓螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。第36頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月一、

擰緊力矩一般螺紋聯(lián)接在裝配時都必須擰緊，這時螺紋聯(lián)接受到預(yù)緊力的作用。對于重要的螺紋聯(lián)接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因為的大小對螺紋聯(lián)接的可靠性，強度和密封均有很大影響。T1—克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩；T2—克服螺母支撐面上的摩擦阻力矩；設(shè)軸向力為Fa

或預(yù)緊力（不受軸向載荷）fc—摩擦系數(shù)。無潤滑時?。篺c=0.15rf—支撐面摩擦半徑。

rf=(dw+d0)/4dd0dwT簡化公式：

適用于M10~M60的粗牙螺紋，f’=0.15,fc=0.15,

T≈0.2Fad預(yù)緊應(yīng)力：σ=(0.5~0.7)σs§10－5螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松FaFa是由聯(lián)接要求決定的，為了發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊

可靠，應(yīng)?。和ǔＢ菁y聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進行精確控制?？偭兀旱?7頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云測力矩扳手工程上常采用測力矩扳手或定力矩扳手來控制預(yù)緊力的大小。二、

螺紋聯(lián)接的防松聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時，不會自動松脫。但在沖擊、振動和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時消失，聯(lián)接仍有可能松動。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計時必須考慮防松。即防止相對轉(zhuǎn)動。防松的方法1.利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母F彈簧墊圈對頂螺母定力矩扳手設(shè)計：潘存云第38頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月開口銷與六角開槽螺母串聯(lián)鋼絲2.采用專門防松元件防松圓螺母用止動墊圈止動墊圈第39頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月3.其他方法防松1~1.5P用沖頭沖2~3點沖點防松法粘合法防松涂粘合劑第40頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月§10－6螺栓聯(lián)接的強度計算螺栓聯(lián)接的主要失效形式：螺栓拉斷螺紋壓潰或剪斷滑扣

因經(jīng)常拆裝螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強度原則及使用經(jīng)驗規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時，這些部分都不需要進行強度計算。所以，螺栓聯(lián)接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。一、松螺栓聯(lián)接

裝配時不須要擰緊強度條件：式中:d1----螺紋小徑，mm二、緊螺栓聯(lián)接

裝配時須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補充擰緊。螺栓受軸向拉力Fa和摩擦力矩T的雙重作用。拉應(yīng)力：FaFa力除以面積第41頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月切應(yīng)力：對于M10~M68的普通螺紋，取d1、d2和ψ的平均值，并?。簍gρ’

=f’=0.15得：

τ≈0.5σ當(dāng)量應(yīng)力：強度條件：分母為抗剪截面系數(shù)第42頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云1.受橫向工作載荷的螺栓強度螺栓與孔之間有間隙，工作時預(yù)緊力Fa導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C---可靠性系數(shù)，常取C=1.1~1.3預(yù)緊力Fa：f---摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取:

f=0.1~0.15m---結(jié)合面數(shù)上圖m=1,下圖m=2若取f=0.15，C=1.2,m=1,則：Fa

≥8F→結(jié)構(gòu)尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFa第43頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云FF/2F/22.受軸向工作載荷的螺栓強度改進措施：1.采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用2.采用無間隙的鉸制孔螺栓。設(shè)流體壓強為p，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個螺栓的平均載荷為：p·πD2/4FE=Z設(shè)計：潘存云pFEFE設(shè)計：潘存云D第44頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云松弛狀態(tài)受載變形特別注意，軸向載荷：Fa≠F0+FE加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長δb0→被聯(lián)接件受壓縮短δC0加載FE后:螺栓總伸長量增加為:總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：

殘余預(yù)緊力減少為：FR

很顯然:FR<F0被聯(lián)接件放松了?δ

+δb0δC0-?δ預(yù)緊狀態(tài)δb0F0F0δC0F0F0FEFEFEFE設(shè)計：潘存云FEFEFaFaFa=FE+FRFRFR?δ?δ

第45頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云δb0?δ聯(lián)接件變形力螺栓變形力?Fb?Fc螺栓變形力FaFRFEF0F0δC0F0δb0δC0arctgkbarctgkc第46頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云力螺栓變形arctgkb----相對剛度系數(shù)FE=?Fb+?Fc=(kb+kc)?δkb+kckbFa=F0+FEkb+kckbFR=F0–FE1-FR=F0-?FE=F0

-kc?δFa=F0

+?Fb=F0

+kb?δkb+kcFE?δ=FEFa?FbF0?δ代入得：表10-5螺栓的相對剛度系數(shù)墊片類型金屬墊片或無墊片皮革銅皮石棉橡膠0.2~0.30.70.80.9kb+kckb?FcFR第47頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月§10－7螺栓的材料和許用應(yīng)力一般螺栓----Q215Q235103545重要螺栓----15Cr40Cr30CrMnSi緊螺栓聯(lián)接的受載情況許用應(yīng)力受軸向載荷,橫向載荷鉸制孔用螺栓受橫向載荷靜載荷變載荷控制預(yù)先緊力時S=1.2~1.5不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時查表10-7被聯(lián)接件為鋼被聯(lián)接件為鑄鐵[σp]按靜載荷[σp]值降低20%~30%1.25σS[σp]=3.5~5[τ]=σS2~2.5σB[σp]=2.5σS[τ]=SσS[σ]=表10－6螺栓的許用應(yīng)力第48頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月表10-7螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)S(不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時)碳素鋼4~33~210~6.56.5M6~M16M10~M30M6~M16M10~M30合金鋼5~44~2.57.6~55靜載荷變載荷材料第49頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月§10－8提高螺栓聯(lián)接強度的措施承受軸向變載荷時，螺栓的損壞形式：疲勞斷裂容易斷裂部位：一、降低螺栓總拉伸載荷的Fa變化范圍軸向工作載荷FE的變化范圍:0~FEkb+kckbF0~F0+FE總拉伸載荷的Fa變化范圍:

kb

↓

或

kc↑→Fa變化范圍↓提高螺栓聯(lián)接強度的措施第50頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云d0.8d0.7dd1.采用柔性結(jié)構(gòu)2.有密封要求時，采用金屬薄墊片3.或者采用O形密封圈宜采取措施:因密封采用軟墊片將降低被聯(lián)接件的剛度，這時可采用第51頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云二、改善螺紋牙間的載荷分布措施:采用懸置(均載)螺母。加厚螺母不能提高聯(lián)接強度。普通螺母加厚螺母螺栓桿螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F5螺栓桿FF螺栓桿螺母體假設(shè)螺母為剛體，則螺紋牙變形與普通螺木相同。但實際上螺母也是彈性體，受載也被拉長，變形螺紋牙產(chǎn)生回彈，從而減小兩者螺距變化，使受載均勻。10圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。第52頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云支承面不平三、減小應(yīng)力集中1.增大過渡圓角2.切制卸載槽r四、避免或減小附加應(yīng)力采用凸臺或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面設(shè)計：潘存云被聯(lián)接件變形太大第53頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月五、采用特殊制造工藝?yán)溏咁^部、輾壓螺紋疲勞強度提高30%比車削表面處理：氰化、氮化也能提高疲勞強度。第54頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月§10－9螺旋傳動作用:將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動.分類:傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋

傳遞動力,千斤頂,壓力機壓力機

傳遞運動,要求精度高.進給機構(gòu).

調(diào)整相對位置.千斤頂?shù)?5頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋第56頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月對螺旋傳動的要求:強度足夠,耐磨,摩擦系數(shù)小.螺桿材料:Q257、45、50鋼，或T12、40Cr、65Mn螺母材料:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl10Fe3.失效形式:磨損通常先由耐磨性條件，計算螺桿直徑和螺母高度，再參照標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋各主要參數(shù)，而后對可能發(fā)生的其他失效一一校核。一、耐磨性計算校核公式：影響磨損的原因很多，目前還沒有完善的計算方法，通常是限制螺紋接觸處的壓強。p=≤[p]MPa

πd2hzFaFa為軸向力；z為參加接觸的螺紋圈數(shù)；d2為螺紋中徑；h為螺紋的工作高度；[p]為許用壓強。速度v<12m/min4~77~1010~13低速，如人力驅(qū)動等10~1815~25-----表10-8螺旋副的許用壓強許用壓強配對材料鋼對鑄鐵鋼對青銅淬火鋼對青銅第57頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月令φ=H/d2,H為螺母高度又∵

z=H/P,h=0.5P-----梯形螺紋的工作高度

h=0.75P-----鋸齒形螺紋的工作高度。p=≤[p]πd2hzFa代入上式得螺紋中徑的計算公式：鋸齒形螺紋：梯形螺紋:φ[p]Fad2

≥0.8mmφ[p]Fad2

≥0.65mmφ=1.2~2.5

整體式螺母2.5~3.5

剖分式螺母一般?。簔≤10求得螺紋中徑后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d和螺距P為了設(shè)計方便第58頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月二、螺桿強度校核螺桿在軸向力和扭矩的作用下，產(chǎn)生拉或壓應(yīng)力及扭切應(yīng)力。強度校核條件：[σ]為螺桿的許用應(yīng)力，d1為螺紋小徑；對碳素鋼,[σ]=50~80MPa第59頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月三、螺桿的穩(wěn)定性校核細(xì)長螺桿受較大軸向壓力時，可能失穩(wěn)，其臨界載荷Fc與材料、螺桿長細(xì)比λ=μl/i有關(guān)。系數(shù)含義隨后解釋（1）當(dāng)λ≥100時：臨界載荷為：Fc=N(μl)2π2EIi螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=πd12/4l為螺桿的最大工作長度；則i=I/A=d1/4μ為長度系數(shù)，μ=2

----一端固定，一端自由；1

----兩端鉸支；0.75

----一端固定，一端鉸支；E為螺桿的彈性模量,對于鋼E=2.06×105MPaI---為危險截面慣性距:I=πd14/64第60頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）當(dāng)40<λ<100時：Fc=(304-1.12)

λN4πd12對σB≥370Mpa的碳素鋼，取:Fc=(461-2.57)

λN4πd12對σB≥470Mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如35、40號鋼），取:（3）當(dāng)λ<40時，不必進行穩(wěn)定性校核。穩(wěn)定性校核的條件：Fa

≤SFc為穩(wěn)定性校核的安全系數(shù)，?。篠=2.5~4當(dāng)不滿足條件時，應(yīng)增大螺紋小徑d1。第61頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月四、螺紋牙強度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪斷的校核公式為：τ=≤[τ]MPaπDbzFab為螺紋牙根部的寬度，b=0.65P-----梯形螺紋;若對螺桿螺紋牙根部進行校核時，有：τ=≤[τ]MPaπd1bzFa40MPa-----鑄鐵螺母;[τ]=0.74P-----鋸齒形螺紋。30~40MPa-----青銅螺母。第62頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云§10－10滾動螺旋簡介內(nèi)循環(huán)螺旋在螺旋和螺母之間設(shè)有封閉的循環(huán)滾道，其間充以滾珠，這樣就使螺旋面的滑動摩擦成為滾動摩擦。外循環(huán)滑動摩擦滾動摩擦組成：螺桿、螺母、滾珠設(shè)計：潘存云返回通道類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)返回通道返回通道不離開螺旋表面，每圈有一個反向器設(shè)計：潘存云反向器（返回通道）第63頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：1)摩擦損失小、效率在90%以上；缺點：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；應(yīng)用實例：飛機機翼和起落架的控制、水閘的升降、數(shù)控機床、機器人。2)磨損很小，傳動精度高；3)不自鎖，可實現(xiàn)直線旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換；2)有些機構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機構(gòu)。第64頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云§10－11鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接作用：用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動。一、鍵聯(lián)接的類型類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1.平鍵聯(lián)接工作面特點：定心好、裝拆方便。種類普通平鍵導(dǎo)向平鍵間隙軸第65頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云普通平鍵結(jié)構(gòu)單圓頭(C型)圓頭(A型)方頭(B型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端普通平鍵應(yīng)用最廣。A型B型C型盤銑刀第66頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵固定螺釘零件可以在軸上移動，構(gòu)成動聯(lián)接。結(jié)構(gòu)特點：長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。起鍵螺孔固定螺釘?shù)?7頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月表10-9普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79）A型B型C型bhR=b/2C×45?或r1LLLbhbtd-tbt1d+t1標(biāo)記實例：圓頭普通平鍵(A型):

鍵16×100GB1096-79

方頭普通平鍵(B型):

鍵B16×100GB1096-79單圓頭普通平鍵(C型):

鍵C16×100GB1096-79d第68頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云dbhC或rLtt1半徑r續(xù)表10-9鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25〉22~308718~904.03.3〉30~3810822~1105.03.3〉38~4412828~1405.03.3〉44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4〉50~58161045~1806.54.3〉58~65181150~2007.04.4〉65~75201256~2207.54.9〉75~85221463~2509.05.40.6~0.80.4~0.6第69頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云2.半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點：定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點：對軸的削弱較大，只適用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面第70頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云3.楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時用力打入工作面第71頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云dd類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來拆卸用的拆卸空間斜度1：100120?~130?在重型機械中常采用切向鍵----一對楔鍵組成。裝配時將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產(chǎn)生的壓力沿切向方向分布，當(dāng)雙向傳遞扭矩時，需要兩對切向鍵分布成120~130?。窄面工作面設(shè)計：潘存云第72頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計：潘存云bA型d二、平鍵聯(lián)接的強度校核鍵的材料：σB≥370Mpa的碳素鋼，常用45鋼。鍵的截面尺寸b、h查表選取，長度L參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的主要失效形式：壓潰、磨損(動聯(lián)接)、剪斷。Lbh/2擠壓強度條件：σp=SFt(d/2)(h/2)lT=≤[σp

]MPa

dhl4T=l=L-bl=LbB型一般不會出現(xiàn)ld第73頁，課件共79頁，創(chuàng)作于2023年2月≤[p

]dhl4T