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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第十章 联接,10,1,螺纹,10,2,螺旋副的受力分析、效率及自锁,10,3,螺纹联接,10,5,螺纹联接的结构设计,10,7,键,联接,与花键,联接,10,8,销联接及其它联接,10,4,螺纹联接的,10,6,螺旋传动,1,一、螺纹的形成与类型,1,螺 纹,d,2,螺旋线,-,一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。,螺纹,-,一通过圆柱轴线的牙型平面沿螺旋线移动，此牙型平面的空间轨迹构成螺纹。,螺纹,2,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹,三角形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹,3,螺纹的牙型,矩形螺纹,三角形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹,15,30,3,30,4,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹,三角形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,普通螺纹,管螺纹,5,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹,三角形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹,多线螺纹,外螺纹,内螺纹,螺纹副,6,外螺纹,内螺纹,7,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹,三角形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹,多线螺纹,外螺纹,内螺纹,联接螺纹,传动螺纹,螺旋传动,8,联接螺纹,传动螺纹,9,按螺纹的牙型分,螺纹的分类,按螺纹的旋向分,按螺旋线的根数分,按回转体的内外表面分,按螺旋的作用分,按母体形状分,矩形螺纹,三角形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹,右旋螺纹,左旋螺纹,单线螺纹,多线螺纹,外螺纹,内螺纹,联接螺纹,传动螺纹,圆柱螺纹,圆锥螺纹,10,圆柱螺纹,圆锥螺纹,管螺纹,11,(3),中径,d,2,也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。,d,1,d,2,d,(1),大径,d,公称直径,与外螺纹牙顶,(,或内螺纹牙底,),相重合的假想圆柱体的直径。,(2),小径,d,1,与外螺纹牙底,(,或内螺纹牙顶,),相重合的假想圆柱体的直径,。,(4),螺距,P,相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。,(5),导程,P,h,(6),螺纹升角,中径,d,2,圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角,(7),牙型角,轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。,tg,=,d,2,nP,牙型斜角,d,2,P,h,P,h,= nP,同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向,距离,P,二、螺纹的主要几何参数,S,P,P/2,P/2,(8),接触高度,h,内外螺纹旋合后，接触面的径向高度。,h,12,2,螺旋副的受力分析、效率及自锁,一、受力分析：,1,、矩形螺纹：,旋紧螺母时：,松退螺母时：,13,2,、非矩形,螺纹：,旋紧螺母时：,松退螺母时：,式中,当量,摩擦角,二、效率与自锁：,1.,效率：效率为螺母旋转一圈有用功与总功的比值，即有,2.,自锁：无论轴向载荷多大，螺母也不会自行松退，这种现象称为自锁。,螺纹副,的自锁条件为,14,3.,分析：,由螺纹升角,可知：螺纹的线数愈多，螺距愈大,，,升角,也愈大。由,右,图可知螺纹升角愈大，效率愈高。故在螺旋传动中应采用多线、大螺距的螺纹以提高传动效率；在螺纹联接中应采用单线、小螺距的螺纹以提高自锁性能，增加联接的可靠性。此外三角形螺纹的,较大，进而,较大，具有良好的自锁性能，多用于联接；梯形、锯齿形螺纹多用于传动。,15,3,螺纹联接,一、螺纹联接的,基本类型,除上述联接的基本类型外，在机器中，还有一些特殊结构的螺纹联接。如：,T,型槽螺栓联接、吊环螺钉联接和地脚螺栓联接等。,螺栓联接,铰制孔用螺栓（又称受剪螺栓、或配合螺栓）,普通螺栓,（又称,受拉螺栓,）,双头螺柱联接,螺钉联接,紧定螺钉联接,二、标准,螺纹,联接件,螺纹联接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹联接件的结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有关标准选用。,16,三、螺纹联接的预紧与防松,螺纹联接的预紧,螺纹联接使用时为增强联接的刚度、紧密性及可靠性，通常在装配时需要拧紧，使螺栓中预先受到预紧力,F,的作用，这就是预紧。,在拧紧螺母时，拧紧力矩,M,需要克服螺旋副相对运动的螺纹阻力矩,M,1,和螺母与承压面间的摩擦阻力矩,M,2,：,对于,M10,M68,的粗牙普通螺纹，拧紧力矩,对于重要的联接，不宜采用,M12,的螺栓，并且需要控制预紧力。,17,控制预紧力常用的拧紧工具有测力矩扳手,、定力矩扳手等。,重要的螺栓联接，也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。,测力矩扳手,定力矩扳手,18,2.,螺纹联接的防松,螺栓联接拧紧,(,自锁,) ,防松？,靠摩擦力自锁 ，因,冲击,、震动、变载 不可靠 要防松,防松方法,：,摩擦防松,使螺纹接触面间始终保持一定的压力,(,纵向、横向,),始终有阻止螺旋副转,动的摩擦阻力矩。,机械防松,利用便于更换的金属元件来约束,螺旋,副,。,不可拆防松,焊、铆冲、涂粘合剂,阻止螺旋副相对转动,19,、受拉螺栓,联接强度,计算,1,、受拉松螺栓联接强度计算 （无,）,紧,螺栓联接,有预紧力，还有工作拉力,松,螺栓联接,无预紧力，只有工作拉力,4,螺栓联接的强度计算,校核,设计,螺栓,联接,受剪,螺栓,联接,受拉,螺栓,联接,20,2,、紧,螺栓联接强度计算 （有,）,M10M64,的螺栓：,0,5,由第四强度理论预,紧状态的应力,：,有预紧力，还有工作拉力,只有预紧力，无工作,拉力（常见于普通螺栓承受横向工作载荷）,紧螺栓,拧紧,拧紧力矩,剪应力,拧紧,预紧拉力,拉应力,1,）,只有,预紧力紧螺栓联接,F ,的,大小与横向载荷有关,紧螺栓,联接,校核,设计,21,当,承受横向工作载荷时， 预紧力,F,导致,接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷,F,S,。,k-,可靠性系数，常取,C=1.11.3,预紧力,F ,：,-,-,摩擦系数，对钢与铸铁，取,:,=0.10.15,m-,结合面数,上图,m=1,下图,m=2,若,取,=,0.15,，,k=1.2, m=1,则：,F ,8 F,S,22,2,）受,预紧,力和,工作,拉力紧,螺栓联接强度,紧,螺栓,拧紧,预紧拉力,加载,工作拉力,总拉力,F,0,+,=,？,23,拧紧 伸长,1,F ,缩短,2,F ,螺栓,被,联接件,受载 再伸长,放松,变形协调条件：,相同,k,b,=,F ,1,螺栓刚度,k,c,=,F ,2,被联接件刚度,螺栓的总拉力,：,F,0,力,变形,F ,F,F ,F,螺栓的相对刚度,24,校核,设计,被联接件所受的压力,：,残余,预紧力,F ,= F -,（,F,F,）,一般应大于零，可根据,F,的情况选择。选定,F ,后需加的预紧力,F ,为：,25,二、受剪螺栓,联接,铰制孔用螺栓，承受剪切和挤压来平衡（横向）载荷,Fs,螺栓杆与孔壁的挤压强度：,螺栓杆的剪切强度：,：,1,）,d,0,是螺栓剪切面直径,2,）,螺栓,杆与孔壁挤压,面的最小,高度，, ,1.25d,0,3,）,p,取两者,之,弱者,4,）,m,是受剪切面数目,Fs,Fs,26,螺纹联接件材料的力学性能,螺栓、螺钉、螺柱的性能等,级,共十级,见,表,106,如：,4,8,表示：,B,=400Mpa,，,s,=320Mpa,1,、,螺纹联接件的材料,三、,螺纹联接件的材料及许用应力,2,、,螺纹联接件的许用应力,S,、,S,、,S,p,安全系数 见,表,10-7,、,10-8,27,一,减小螺栓的总拉力,5,螺栓联接的结构设计,降低螺栓的刚度： 增加螺栓长度,采用腰状杆螺栓或空心螺栓,增大被联接件的刚度：不用垫片或采用,刚度,较大的垫片,28,二,、,改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象,原因：螺母与螺栓的变形性质不同,螺母与螺栓的刚度不同,改善措施,：,采用均载螺母（悬置螺母、内斜螺母等）使螺母受拉或改变螺母牙受载位置,采用钢丝螺套，利用其弹性来均载,三、避免螺栓产生附加弯曲应力,29,此外，还应采取相应措施提高疲劳强度。如：采用,大圆角、卸载槽，加工支承、加球面垫圈降低应力集中；,采用,冷镦,和滚压,方法提高疲劳强度等。,四,、 采用减载装置改善螺栓受载情况,五、合理安排螺栓组的位置,30,6,螺 旋 传 动,（要求高效率梯形、锯齿形、矩形多线）,螺旋副,传动,一,.,类型及特点,:,按,传导,螺旋传递运动为主,高的运动精度,用,传力,螺旋传力为主,以小,T,大的轴向力,Q,途,调整,螺旋调整零件间相对位置细牙,M,传递动力,调整零件间相对位置,实现,将回转运动直线运动,传导,传力,调整,按,滑动,螺旋,=0.3,0.4,，简单，精度低,摩擦,滚动,螺旋,0.9,，复杂高精度、高效,性质,静压,螺旋,31,特点,：,1,.,降速比大,2,.,可具自锁性,3,.,机械利益大 ,1,F,S,tg(,) d,2,/2,4,.,结构简单,传动平稳,噪音低,5,.,磨损大, ,低,二、螺旋传动的材料、失效形式,1,、材料：,螺杆应具有足够的强度、耐磨性及良好的可加工性，一般采用,Q235,、,45,或,50,钢；重要的可选用,65Mn,、,40Cr,或,T12,。,螺母应具有足够的耐磨性及减摩性，一般常用青铜材料。,2,、失效形式：,主要是螺纹磨损。,32,2,螺杆的强度计算,螺杆的受力类似紧螺栓（压力和扭矩），校核,危险（牙根）截面的强度,4,螺母,螺纹牙的强度计算,螺母螺纹牙断齿挤压和弯曲强度计算,3,螺杆的稳定性计算,螺杆的长径比大受压力侧向弯曲不稳定,三 滑动螺旋传动的设计简介,1,耐磨性计算,滑动磨损耐磨性计算（限制工作面上的压力）基本尺寸（,d,2,）,33,功用,：,主要实现零件在轴上的周向固定并,传递转矩,（静联接），还可实现轴上,零件的,轴向固定或轴向移动（动联接 ）,分类,松联接,平键,普通平键, 导向平键, ,半圆键,紧联接,-,楔键,切向键,（静联接）,（动联接 ）,（静联接）,（静联接，单向轴向固定）,7,键 联,接与花键联接,34,（一）键联接分类介绍,键两侧与键槽相配合,(,静联接为 过渡配合,动联接为间隙配合,),上端面与轮毂键槽底面有间隙。,两侧面是工作面，靠键两侧面与键槽的,挤压,传递转矩,。,1.,静联接,(,普通平键,),(,圆头,),型,：立铣刀，键定位好，轴应力集中大。,(,平头,),型,：盘铣刀，轴向键无定位，应力集中小。,(,单圆头,),型,：立铣刀加工，用于轴端,一,.,平键联接,:,35,失效形式,静联接,：,动联接,：,特点,：,结构简单，装折方便，对中性好，,承载能力大，应用广泛。,工作面挤溃，键剪断,工作面,磨损。,采用双键,：,承载能力不够时采用,按,180,布置。,一对平键只按,1.5,个键计算。,2.,动联接,导向平键,：键固定于轴上,滑移距离小,滑键,：键固定于轮毂上,滑移距离大,36,二,.,半圆键,:,键为半圆板,键两侧与键槽配合,键上端面,与轮毂键槽底面有间隙,键在轴上键槽中能,绕其圆心转动。,同平键,键剪断,工作面压溃。,便于安装,对中好,用于锥形轴端,但对轴削弱大。,承载能力不够时用,沿同一母线布置,结构,:,键：用圆钢切制或冲压后磨削,键槽,:,盘状铣刀加工,构造与加工,:,失效形式,:,特点,:,采用双键,：,工作原理,:,37,三,.,楔键,1.,键的上表面及键槽底面有,1:100,斜度,2.,键侧与键槽有间隙,上下面楔紧,3.,可实现单向轴向固定。,靠上下工作面挤紧的,摩擦力,传递转矩,工作面压溃,(,轴上键槽,):,圆头楔键,:,立铣刀加工,;,先置键,后楔入轮毂,平头、钩头楔键,:,盘铣刀,轮毂先装再楔入键。,可实现轮毂在轴上单向轴向固定,;,但楔紧产生偏心,对中性差,不适于高速及对中要求高的场合。,结构,:,工作原理,:,失效形式,:,构成与加工,特点,:,四,.,切向键,由两个楔键组成，键窄面为工作面，能传递较大转矩，常用于载荷大，对中性不高的场合。,38,（二）键的选择及平键的强度校核,(,工作要求,),键的,类型,按轴径,d,选,键的,b h,选键长,L,(,标准,;,短于轮毂寛度,),二,.,平键的强度校核,压溃,挤压强度,磨损,压强,圆头,: =L-b,平头,: =L,单圆头,: =L-b/2,一,.,键的选择,1.,静联接,2.,动联接,（一般不会发生键的剪断，故一般不作剪断强度校核）,键的尺寸大小取决于轴径,d,，不同轴径,d,键的大小不同,一个键的强度不够可采用双键，但只按,1,.,5,个计算,39,键的选择计算一般步骤,键的类型,键的,b h,选键长,L,工作要求,依轴径,d ,轮毂寛度,B,(L,B,并套标准,),强度校核,（查标准）,材料不同时，如何选取？,查表,10-11,三,.,键,的材料及许用应力,1,、,材料,：采用强度极限不小于,600mpa,的碳素钢，常用,45,钢。,2,、,许用应力,：,40,花键轴及花键套（轮毂）周,向均布的多个键齿互相配合,构成联接,键两侧是工作面，靠,键齿侧面间的挤压,传递转矩。,对中、导向性好。,各键齿承载均匀，承载力大,键槽浅，对轴损伤较小。,加工要用专用设备，成本高。,结构,:,工作原理：,特点,（三）,花键联接,花键轴,花键套,分类：,矩形花键,(,小径定心,),：制造方便，应用最广 。,渐开线花键,(,齿形定心,),：键齿强度高，承载力大,工艺性好，易获较高精度。, 30,45,41,一、结构特点,1,、作用：联接、定位、保护等作用,2,、分类：,按作用分：定位销和安全销,按形状分：,圆柱销、圆锥销、槽销、开口销、弹性圆柱销等,二、工作原理,1,、定位销：靠配合来定位,2,、安全销：靠本身的剪切和挤压强度来实现过载保护,三、受力分析 四、失效形式 五、计算准则 （安全销,）,六、选材：常用,35,、,45,并经硬化处理、或,1Cr13,、,35SiMn,、,40Cr,等。,8,销 联 接及其它联接,42,