東北大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件第二章-聯(lián)接2

2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算(六)普通螺栓組承受傾翻力矩二、受力分析與強(qiáng)度計(jì)算1、根本假定〔1〕螺栓、地基為彈性體；〔2〕M作用在z-z平面內(nèi)，機(jī)座在M作用下繞O-O轉(zhuǎn)動〔3〕機(jī)座剛性較大，變形后與根底的接觸面仍為平面被聯(lián)接件受力螺栓受力2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算二、受力分析與強(qiáng)度計(jì)算2、受力分析

左側(cè)右側(cè)螺栓接合面螺栓接合面預(yù)緊狀態(tài)拉壓拉壓工作狀態(tài)↑↑↓↓2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算2、受力分析二、受力分析與強(qiáng)度計(jì)算力平衡條件(1)代入(2)變形協(xié)調(diào)條件2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算左側(cè)螺栓所受最大力：二、受力分析與強(qiáng)度計(jì)算右側(cè)螺栓所受最小力：3、失效形式〔1〕螺栓被拉斷〔2〕機(jī)座與地基的接合面被壓潰或出縫隙4、設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么〔1〕保證螺栓不塑變、不被拉斷4、設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么〔2〕左側(cè)不出縫隙4、設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么〔3〕右側(cè)不被壓潰2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算4、設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么二、受力分析與強(qiáng)度計(jì)算〔1〕保證螺栓不塑變、不被拉斷〔2〕左側(cè)不出縫隙〔3〕右側(cè)不被壓潰螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算總結(jié)2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算三、螺紋聯(lián)接件的材料性能與許用應(yīng)力1、螺紋聯(lián)接件的材料與性能等級〔1〕常用材料：碳鋼：Q215-A、Q235-A、35、45—一般聯(lián)接合金鋼：15Cr、20Cr、30CrMnSi等—重要聯(lián)接〔2〕螺栓、螺母材料性能等級〔表2-7〕a、螺栓材料性能等級：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9b、螺母的性能等級：4，5，6，8，9，10，12

螺母性能等級表示可與該螺母相配最高性能等級螺栓抗拉強(qiáng)度的1/100

2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算2、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力三、螺紋聯(lián)接件的材料性能與許用應(yīng)力〔1〕許用應(yīng)力影響因素：載荷性質(zhì)：靜、變載荷材料質(zhì)量：性能等級結(jié)構(gòu)尺寸：尺寸系數(shù)裝配質(zhì)量：載荷控制準(zhǔn)確性〔2〕許用應(yīng)力與平安系數(shù)普通螺栓聯(lián)接許用應(yīng)力與安全系數(shù)(表2-8a)螺栓受載情況靜載變載許用應(yīng)力按最大應(yīng)力按應(yīng)力幅控制預(yù)緊力時的安全系數(shù)s1.2~1.51.2~1.51.5~2.52-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算(2)、許用應(yīng)力與平安系數(shù)三、螺紋聯(lián)接件的材料性能與許用應(yīng)力鉸制孔螺栓聯(lián)接許用應(yīng)力與安全系數(shù)(表2-9)載荷性質(zhì)材料螺桿剪切桿孔擠壓許用應(yīng)力安全系數(shù)S許用應(yīng)力安全系數(shù)S靜載鋼2.5

1.25鑄鐵

2~2.5變載鋼

3.5~5按靜載降低20%~30%鑄鐵2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施普通螺栓損壞情況統(tǒng)計(jì)如圖1、改善螺紋牙間的載荷分配螺牙間變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致牙間載荷分配不均旋合螺紋受力變形圖螺桿受拉螺距增大螺母受壓螺距減小2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算〔1〕均載螺母四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施懸置螺母螺母體、螺栓均受拉內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算〔2〕鋼絲螺套四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施2、減小螺栓中應(yīng)力幅2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算降低螺栓剛度CL、提高被聯(lián)接件剛度CF對螺栓應(yīng)力幅影響分析四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算降低螺栓剛度CL措施：四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施①采用柔性螺栓：增加螺栓長度、減小螺栓光桿局部的直徑、采用空心螺栓桿②在螺母下安裝彈性元件動畫2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算提高被聯(lián)接件剛度CF措施：四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

①采用剛度大的墊片②用密封環(huán)代替密封軟墊片墊片密封密封環(huán)密封2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算3、減小螺栓本身應(yīng)力集中四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施a加大圓角b卸荷槽b卸載過渡結(jié)構(gòu)2-4螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算四、提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施(保證螺母支撐面平整、螺栓孔正)防止附加彎應(yīng)力的措施2-7鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接作用一、鍵聯(lián)接的作用軸及軸上零件的〔如：齒輪、聯(lián)軸器等〕的周向定位，傳遞扭矩二、平鍵聯(lián)接1、工作原理：鍵側(cè)擠壓、鍵剪切傳扭矩2、平鍵類型：〔1〕普通平鍵：〔靜聯(lián)接〕周向定位A型B型C型鍵槽加工鍵槽加工鍵應(yīng)用2-7鍵聯(lián)接〔2〕導(dǎo)向平鍵與滑鍵：二、平鍵聯(lián)接(動聯(lián)接)周向定位、零件軸向滑移導(dǎo)向平鍵：鍵定軸上，滑移距離短滑鍵：鍵定轂上，滑移距離長3、鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)選擇類型：工作要求、轉(zhuǎn)矩大小、對中要求(2)尺寸選擇：按軸徑d選鍵的截面尺寸b×h(查標(biāo)準(zhǔn))(3)鍵長選擇：L=輪轂長-〔5～10〕mm〔查標(biāo)準(zhǔn)〕(4)強(qiáng)度校核：平鍵尺寸軸徑d>22~30>30~38>38~44>44~50>50~58b×h8×710×812×814×916×10L18~9022~11028~14036~16045~180L系列：18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，2502-7鍵聯(lián)接4、失效形式二、平鍵聯(lián)接靜聯(lián)接：鍵及鍵槽側(cè)面壓潰動聯(lián)接：工作面過度磨損5、設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么6、標(biāo)注方法鍵(A〕b×LGB1096-20032-7鍵聯(lián)接三、半圓鍵三、半圓鍵1、工作原理：鍵側(cè)擠壓、鍵剪切傳扭矩2、特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：鍵在槽中可擺動，適應(yīng)輪轂槽底斜度對中性好、裝配方便、適應(yīng)錐形軸端缺點(diǎn)：鍵槽深，對軸削弱大3、應(yīng)用：輕載、錐形軸端聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接2-7鍵聯(lián)接四、楔鍵四、楔鍵1、工作原理：鍵上表〔轂槽底〕面為1：100斜度斜面鍵上、下外表工作，擠壓楔緊、摩擦傳扭2、特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：軸上零件的軸向定位，承受較小軸向力缺點(diǎn)：楔鍵破壞軸上零件對中性3、應(yīng)用：對中精度要求不高、載荷平穩(wěn)、低速場合(方頭）鉤頭楔鍵普通楔鍵（圓頭）2-7鍵聯(lián)接五、切向鍵五、切向鍵1、工作原理：切向鍵由兩個1：100斜度的楔鍵組成組合后上、下平行外表工作，其中之一在軸截面內(nèi)，工作面擠壓、軸與輪轂間的摩擦傳扭矩2、特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳遞載荷大缺點(diǎn)：切向鍵破壞軸上零件對中性3、應(yīng)用：對中精度要求不高、載荷大的重型機(jī)械中，如：大型飛輪、礦用卷揚(yáng)機(jī)卷筒等切向鍵聯(lián)接（單向傳動）（雙向傳動）工作面1:100斜面2-7鍵聯(lián)接六、花鍵聯(lián)接六、花鍵聯(lián)接1、工作原理：〔花鍵軸、花鍵孔組成〕鍵側(cè)工作、擠壓傳扭花鍵孔花鍵軸花鍵聯(lián)接2、特點(diǎn)：承載能力高-多齒傳力對軸、轂削弱小-齒槽淺對中性好、本錢高〔專用設(shè)備加工〕2-7鍵聯(lián)接3、類型：六、花鍵聯(lián)接〔1〕矩形花鍵：鍵齒矩形、內(nèi)徑定心；定心外表熱處理后磨削，定心精度高〔2〕漸開線花鍵：齒形為漸開線，齒形定心；自動對中，齒形角30o、40o兩種；高強(qiáng)度、長壽命—齒根圓角大，應(yīng)力集中??；工藝性好—滾齒加工、精度高應(yīng)用于載荷大、定心精度要求高、尺寸大的連接工作面定心面矩形花鍵工作面定心面漸開線花鍵2-7鍵聯(lián)接4、花鍵強(qiáng)度計(jì)算六、花鍵聯(lián)接〔1〕靜聯(lián)接—工作面壓潰，校核擠壓強(qiáng)度〔2〕動聯(lián)接—工作面磨損，按工作面壓強(qiáng)進(jìn)行條件計(jì)算

總結(jié)1螺紋的主要參數(shù)2常用螺紋的類型與特點(diǎn)3常用螺紋聯(lián)接的類型與特點(diǎn)4螺紋副的作用力，效率和自鎖條件5螺紋聯(lián)接防松措施，提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施6螺紋聯(lián)接的設(shè)計(jì)〔計(jì)算題〕7平鍵聯(lián)接的類型與應(yīng)用8平鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)內(nèi)容普通螺紋大徑d螺距p中徑d2小徑d1