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1、1,锯齿形螺纹,三角形螺纹 普通螺纹（粗牙、细牙） 管螺纹,矩形螺纹,梯形螺纹,2,3,4,第七章 联 接,可拆联接（螺纹、键等） 联接 不可拆联接（焊接、铆接等）,5,71 螺纹联接,一、螺纹及其主要参数,螺旋线的形成,6,根据螺旋线头数： 单头螺纹（n=1）用于联接 双头螺纹（n=2）如图 多线螺纹（n2）用于传动,按牙型: 三角形螺纹联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹,按位置： 内螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹在圆柱的外表面形成的螺纹,根据螺旋线绕行方向： 左旋如图 右旋常用,7,1）大径d(D)：公称直径 2）小径d1(D1) ：计算强度 3）中径d2=(d+d1)/2,
2、螺纹的主要参数：,4）螺距P 5）导程S 6）线数n ：S=nP,7）升角 tan=nP/d2 8）牙型角,8,二、螺旋副中力的关系、效率和自锁,1.矩形螺纹,已知：升角 ，摩擦系数f， 重力FQ,求：A等速上升(下降)时，水平力F(F)的大小，沿斜面上升的效率及其自锁条件,解：滑块上升,考虑A的平衡：,9,滑块下降,滑块上升时输入功：,滑块上升的有效功：,滑块上升时的效率：,10,滑块下降时：,若 ，则 F 0，不加支持力F，滑块在FQ的作用下不会自动下滑自锁,滑块上升时， 越大则效率越高，当 =45 - /2时，效率最高，但升角过大加工太困难，一般 2025,自锁条件： ,2、三角形螺纹,
3、相当于楔形滑块在斜槽中的运动,11,2、三角螺纹,相当于楔形滑块在斜槽中的运动,12,三角螺纹摩擦大，效率低，应用于联接的螺旋,方螺纹应用于传递运动和动力的螺旋,当量摩擦系数,力的关系：,自锁条件： ,效 率：,13,扳手拧紧力矩,拧紧螺母时拧紧力矩 ：T=T1+T2 T1螺纹摩擦阻力矩 T2螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩,FL作用于手柄上的力，L扳手长度,3、螺纹联接的拧紧力矩,近似取螺纹的公称直径带入有关参数,Fs螺栓锁紧力,14,预紧力Fs的控制： 测力矩扳手测出预紧力矩，如图,工作原理是根据扳手上的弹性原件，在拧紧力的作用下所产生的弹性变形来指示拧紧力矩的大小。为方便计量，可将指示
4、刻度2直接以力矩值标出。,15,定力矩扳手达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自动打滑,工作原理是当拧紧力矩超过规定值时，弹簧3被压缩，扳手卡盘1与圆柱销2之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘即不再转动。拧紧力矩的大小可利用螺钉4调整弹簧压紧来加以控制。,16,对于预紧力控制有精确要求的螺栓联接，采用测量预紧前后螺栓伸长的变形量来控制预紧力大小；而对于高强度螺栓联接，采用测量螺母转角的方法来控制预紧力大小。,17,具体见图7-9,三、机械制造中常用螺纹种类及标注,四、螺纹联接件的主要类型,1、螺栓用于被联接件不太厚，经常装拆的场合,a) 普通螺栓联接,b)铰制孔用螺栓联接,螺纹的标记,牙型代号（字母
5、）公称直径导程线数旋向 （M普通螺纹）（粗牙且单线时不标）（单线时不标）,（右旋不标 左旋用LH表示）,18,2、双头螺栓联接用于常拆卸而被联接件之一较厚时,3、螺钉联接用于被联接件之一较厚，不需经常装拆场合,19,特殊联接：地脚螺栓联接 , 吊环螺钉联接,4、紧定螺钉联接可传递不大的轴向力或扭矩。,20,5、螺母与螺栓和双头螺柱配合使用,圆螺母+止退垫圈,六角螺母：标准、扁、厚,21,6、垫圈保护被联接件的表面，增大接触面积，遮掩不平表面,五、螺纹联接的防松装置,1、防松目的,外载荷有振动、冲击时，会造成螺纹副中正压力及摩擦力在某一瞬间减小或消失，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就
6、会松驰而失效。,22,2、防松原理 消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。,3、防松办法及措施(看录像防松) 1）摩擦防松,双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等,23,2）机械防松：,3）永久防松：端铆、冲点、点焊、粘合,开槽螺母与开口销,止动垫圈,串联钢丝,圆螺母止动垫圈,24,（一）、松螺栓联接,如吊钩螺栓，工作前不拧紧，只有工作载荷F起拉伸作用,强度条件为：,验算用,设计用,d1螺杆危险截面直径小径（mm） 许用拉应力 N/mm2 (MPa),六、螺栓联接的计算,25,防止滑动，把外载荷放大,1、横向载荷的紧螺栓联接计算主要防止被联接件错动,靠产生的摩擦力来传递外载
7、荷,（二）紧螺栓联接工作前有预紧力Fs,普通螺栓联接,在拧紧力矩作用下：,预紧力Fs 产生拉伸应力,螺纹摩擦力矩T产生扭转剪应力,复合应力状态:,按第四强度理论：,26,强度条件验算公式：,设计公式：,式中：1.3以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理，系数将外载荷提高30%,27,分析：由上式可知，当f=0.2, 则Fs=6R，说明这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠,为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力 可采用如下减载装置：,a)减载销 b)减载套筒 c)减载键,其中：,28,铰制孔螺栓联接,螺杆直接承受挤压、剪切,螺栓的剪切
8、强度条件为：,螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：,，,铰制孔螺栓能承受较大的横向载荷，但被加工件孔壁加工精度较高，成本较高,29,2、轴向载荷紧螺栓联接强度计算,工作特点：工作前拧紧，有Fs；工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化,工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F,解决问题： a) 保证安全可靠的工作，Fs=？ b) 工作时螺栓总载荷， Q=？,分析：,30,图1，螺母未拧紧螺栓螺母松驰状态,图1,图2,31,图3，加载F后工作状态,螺栓杆继续拉,凸缘 放松 ,残余预紧力,总载荷,32, 作图,单个紧螺栓联接受力变形图,左图拧紧螺母时,螺栓与被联接件的力与变形,右图将上两图合并，并施
9、加工作载荷F,螺栓受工作载荷F时，螺栓总载荷：,33,轴向静力紧螺栓联接强度计算,工作载荷F不变，总载荷Q为静力,强度条件验算公式：,设计公式：,3、受偏心载荷的紧螺栓联接,图 7-38,有附加的弯矩，总拉应力要增大许多应避免,措施: 接触表面加工平整，凸台，凹坑,34,螺栓组的计算：,（1）各螺栓受力相同时：任一单个螺栓进行计算,（2）各螺栓受力不同时：按受力最大的螺栓（危险螺栓）进行计算,35,七、螺栓材料与许用应力计算,1、材料,螺栓材料一般采用低碳钢和中碳钢 Q235Q275 3545 合金钢 15Cr 40Cr 30CrMnSi,2、许用应力,查表7-1, 与d 有关 d 重要的螺栓
10、联接中不宜采用直径小于16mm的螺栓 此外：设计时，先假设d，进行试算，选取一许用应力进行计算，计算结果与估计直径相比较，如在原先估计直径所属范围内即可，否则需重新进行估算。 试算法,36,八、螺旋传动,1、应用,螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动与直线运动之间的变化，同时传递运动或动力。,分类： 传力螺旋 传导螺旋 调整螺旋,2、分类与材料,材料： 螺杆一般传动Q235、45、50 重要传动40Cr、65Mn 螺母青铜铸铁,螺纹：矩形、梯形、锯齿形，自锁,螺旋传动录像,37,3、滑动螺旋的设计计算,以千斤顶为例，分析受力 轴向受力FQ 扭矩To=T1+
11、T2 螺纹副阻力矩托杯与螺杆摩擦阻力矩,千斤顶典型结构,）由内螺纹强度定公称直径d,2）定螺纹的种类,）验算自锁性,）压杆稳定性计算,38,）耐磨性确定螺纹圈数及螺母高度,）螺纹牙剪切强度校核,）确定螺母外径Do,39,一、键联接的分类及其结构型式,主要类型：平键、半圆键、楔键,1、松联接,1）普通平键 用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动,72 键联接,40,普通平键： 圆 头 A型（常用）键顶上面与毂不接触有间隙 方 头 B型常用螺钉固定 半圆头C型（端铣刀加工）用于轴端与轮毂联接,2）薄型平键,3）导向平键与滑键,滑键键随轮毂移动,导向键键不动，轮毂轴向移动,41,4）半圆键,松联接优
12、点： 1 对中性好；,缺点： 不能承受轴向力，仅能传递扭矩。,应用：1 用于高速、精密机器中； 2 附加螺钉、定位轴环来固定与之配合的回转 零件的轴向位置。,2 装拆方便。,42,2、紧联接楔键,工作原理：键的上下两面是工作面，靠键、轴、轮毂之间的摩擦来传递扭矩。,特点：楔键打入时，使轴和轴上零件偏心； 可承受轴向力（单向）和扭矩,应用：同心度不高，转速较低、载荷平稳，很少应用。,注意：钩头楔键需加防护装置以免发生危险。,43,(二)键的选择及其强度校核,1、类型选择 根据：传递载荷的大小和性质 轴上零件是否滑动 对中性要求 键在轴上的位置,2、尺寸选择 根据轴径d，查表72，得到键的剖面尺寸
13、bh 根据轮毂长度，查表72标准系列 键长轮毂（48）mm,3、强度计算（必要时） 失效形式：工作面压溃，剪断，工作面磨损 强度验算：挤压强度、剪切强度,44,a) 挤压强度条件为：,d轴径（mm） ls键的工作长度 L键的公称长度 A型键：ls=L-b B型：ls=L C型：ls=L-b/2,已知轴传递的功率P（kw），转速n（r/min）,扭矩,45,b）剪切强度条件,强度不够时，措施：1）双键，180布置（按1.5个键计算）三键，120布置 2）增大轴径d 3）增长L，但轮毂长受力不利 4）改用花键,46,多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成，侧面为工作面适用于动、静联接,三、花键联
14、接,1、特点：,1）齿较多、工作面积大、承载能力较高 2）键均匀分布，各键齿受力较均匀,47,3）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少 4）轴上零件对中性好 5）导向性较好 6）加工需专用设备、制造成本高,2、花键类型,按齿形分：,矩形花键,矩形花键联接按新标准为内径定心，定心精度高，定心稳定性好，配合面均要研磨，磨削消除热处理后变形，应用广泛,48, 渐开线花键,定心方式为齿形定心，当齿受载时，齿上的径向力能自动定心，有利于各齿均载，应用广泛，优先采用,49,73 铆 接,利用铆钉把两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接,一、铆缝,铆钉和被铆件铆合部分一起构成铆缝。强固铆缝、强密铆缝、
15、紧密铆缝,a 搭接缝 b 单盖板对接缝 c 双盖板对接缝,50,二、铆缝的受力及破坏形式、设计计算要点,（a）铆钉被剪断 （b）板边被剪坏 （c）钉孔接触面被压坏 （d）板沿钉孔被拉断 （e）板边被撕裂,51,74 焊 接,焊接利用局部加热的方法将被联接件联接成为一个整体的一种不可拆联接,一、焊接的类型、特点及应用,焊接可以分为两大类：压力焊；熔融焊,二、焊接件常用材料及焊条,焊接的金属结构常用材料为Q215、Q235、Q255 焊接的零件则常用Q275、1550号碳钢，以及50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢,三、焊缝的受力及破坏形式,焊接时形成的接缝叫做焊缝,52,（a）正接角焊缝
16、 （b）搭接角焊缝 （c）对接焊缝 （d）卷 边 焊 缝 （e）塞焊缝,53,对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉（压）力或弯矩，其正常的破坏形式是沿焊缝断裂，如左图,正焊缝通常只用来承受拉力，侧焊缝及混合焊缝可用来承受拉力或弯矩，它的正常破坏形式均认为是由于剪切而破坏的，如右图。,54,四、焊接件的工艺及设计注意要点,焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能取得短些或分段进行焊接，并应避免焊缝交叉 应在焊接工艺上采取措施，使构件在冷却时能有微小自由移动的可能 焊后应经热处理（如退火），以消除残余应力 在焊接厚度不同的对接板件时，应将较厚的板件沿对接部位平滑辗薄，以利焊缝金属匀称熔化和承载时的力流得以平滑过渡,55,本章重点,1、螺纹的分类、防松 2、螺纹联接件 3、螺栓、螺栓组强度计算 4、松键和紧键的区别 5、键大小的选择 6、平键的挤压和剪切强度校核,强度不足时的措施 7、花键的优缺点、类型,56,第七章结束,