OKK-螺紋粗細(xì)牙參數(shù)、鎖緊力計(jì)算、平鍵參數(shù)（高教課件）

1、第10章 聯(lián) 接,101 螺紋參數(shù),102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖,103 機(jī)械制造常用螺紋,104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件,105 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松,106 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,107 螺栓的材料和許用應(yīng)力,108 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施,109 螺旋傳動(dòng),1010 滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介,1011 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,1012 銷聯(lián)接,1,向上文檔,一、螺紋的形成,101 螺紋參數(shù),螺旋線-一動(dòng)點(diǎn)在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡。,螺紋-一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過(guò)圓柱體的軸線，就得到螺紋。,螺紋,2,向上文檔,按螺紋的牙型分,螺紋的

2、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,3,向上文檔,螺紋的牙型,4,向上文檔,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,5,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：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:

3、 n 4,雙線螺紋,單線螺紋,S = 2P,S =P,n線螺紋: S = n P,6,向上文檔,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,7,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,8,向上文檔,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(dòng)螺紋,螺旋傳動(dòng),9,

4、向上文檔,聯(lián)接螺紋,傳動(dòng)螺紋,10,向上文檔,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(dòng)螺紋,圓柱螺紋 圓錐螺紋,11,向上文檔,圓柱螺紋,圓錐螺紋,管螺紋,12,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,(3)中徑d2 也是一個(gè)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。,(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。,

5、(4) 螺距P 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。,(5) 導(dǎo)程S,(6) 螺紋升角 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 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。,牙側(cè)角 ,S = nP,同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P,二、螺紋的主要幾何參數(shù),13,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,tg =F/Fn,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(yùn)動(dòng)。,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(yùn)動(dòng)。,一、矩形螺紋= 0,102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖,展開(kāi)中徑d2 圓柱面得一斜

6、面.,螺旋副在軸向載荷Fa作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可看作在中徑的水平力F推動(dòng)滑塊(重物)沿螺紋運(yùn)動(dòng),F -水平推力,Fn -法向反力,Fa -軸向載荷,F=f Fn -摩擦力,f -摩擦系數(shù),FR -總反力, =tg-1 f -摩擦角,=f Fn/Fn,=f,定角-由材料確定,14,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,FR,滑塊在F、FR 、Fa三力作用下處于平衡狀態(tài),d2,作力多邊形,得： F=Fatg(+ ),驅(qū)動(dòng)力矩：,列出力平衡方程：,FRFa = +,FR =(1 + f ) Fn,Fa -阻力，F(xiàn) - 驅(qū)動(dòng)力，,當(dāng)螺紋擰緊(滑塊上升)時(shí)：,F -摩擦力, 沿斜面朝下。,15,向上文檔,設(shè)

7、計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,當(dāng)螺紋擰松(滑塊下滑)時(shí)：,FRFa = -,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(- ),驅(qū)動(dòng)力矩：,列出力平衡方程：,Fa -阻力，F(xiàn) - 驅(qū)動(dòng)力，,F -摩擦力, 沿斜面朝下。,16,向上文檔,若 ，則T為正值，其方向與螺 母運(yùn)動(dòng)方向相反，是阻力；,若 ，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(yùn)動(dòng)方向相同，成為放松螺母所需外加的驅(qū)動(dòng)力矩。,提問(wèn)：當(dāng)時(shí)，若沒(méi)有力矩T，螺母在Fa的作用下會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？,不會(huì)！,-這種現(xiàn)象稱為自鎖。,17,向上文檔,二、 非矩形螺紋 0,矩形螺紋忽略升角的影響時(shí)有：,Fn=Fa,

8、當(dāng) 0 時(shí)，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 為當(dāng)量摩擦角,故稱 f 為當(dāng)量摩擦系數(shù)。,18,向上文檔,引入?yún)?shù)f 和 就可象矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)行力的分析。,滑塊上升：,滑塊下降：,非矩形螺旋的自鎖條件：, 對(duì)于聯(lián)接螺紋必須滿足自鎖條件,19,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,定義螺旋副的效率為有效功與輸入功之比：,當(dāng)一定時(shí)，效率只是螺紋升角的函數(shù)，由此可以繪出效率曲線.,當(dāng)一定時(shí)，在=45-/2 處效率曲線有極大值。,對(duì)于傳動(dòng)螺旋，一般?。?對(duì)于聯(lián)接螺紋，必須取：,升角過(guò)大, 制造困難，且效率增高也不明顯。,= 5.7,

9、,螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，有效功為FaS, 輸入功為2T。,f =tg =0.1,25,20,向上文檔,103 機(jī)械制造常用螺紋,三角形螺紋,普通螺紋 = 60,管螺紋 = 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。,粗牙螺紋應(yīng)用最廣,細(xì)牙螺紋的優(yōu)點(diǎn)：升角小、小徑大、自鎖性好、強(qiáng)度高，,缺點(diǎn)：不耐磨易滑扣。,應(yīng)用：薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)。,21,向上文檔,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 = 55）,用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁 = 55）,60圓錐管螺紋,公稱直徑-管子的公稱通徑。強(qiáng)調(diào)

10、與普通螺紋不同,非螺紋密封的管螺紋,22,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,梯形螺紋：,為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側(cè)角比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時(shí)，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(dòng)。,鋸齒形螺紋:,= 15,= 3,粗牙普通螺紋的基本尺寸見(jiàn)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(jiàn)P136表10-2,梯形螺紋的基本尺寸見(jiàn)P136表10-3,23,向上文檔,表10-1 直徑與螺距、粗牙普通螺紋基本尺寸 mm,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2

11、4,螺距1.5),24,向上文檔,25,向上文檔,設(shè)計(jì)：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),26,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,一、 螺紋聯(lián)接的基本類型,螺栓聯(lián)接,基本類型,可承受橫向載荷。,螺紋余留長(zhǎng)度l1,鉸制孔螺栓,孔與螺桿之間留有間隙,靜載荷l1=(0.30.5)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(zhǎng)度a=(0.20.3)d;,螺栓軸線到邊緣的距離 e=d+(36) mm,用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。,104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件,27,向上文檔,設(shè)計(jì)

12、：潘存云,設(shè)計(jì)：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：,雙頭螺柱聯(lián)接 聯(lián)接件厚，允許拆裝。,104 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=(1.251.5)d,鋁合金 H=(1.52.5)d,螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P;,鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d;,參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。,28,向上文檔,設(shè)計(jì)：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,104 螺紋聯(lián)接的基本類型及螺紋緊固件,29

13、,向上文檔,二、螺紋緊固件,螺栓,螺紋緊固件,螺栓的結(jié)構(gòu)形式,30,向上文檔,雙頭螺柱,二、螺紋緊固件,螺栓,螺紋緊固件,31,向上文檔,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),32,向上文檔,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(guó)標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母,33,向上文檔,其它螺母：,34,向上文檔,其它螺母：,35,向上文檔,墊圈,平墊圈,薄平墊圈,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(dòng)墊圈,作用：增加支撐面積以

14、減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。,36,向上文檔,一、 擰緊力矩,一般螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，這時(shí)螺紋聯(lián)接受到預(yù)緊力的作用。對(duì)于重要的螺紋聯(lián)接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)榈拇笮?duì)螺紋聯(lián)接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。,T1克服螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)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(wú)潤(rùn)滑時(shí)取： fc =0.15,rf支撐面摩擦半徑。 rf =(dw+d0)/4,簡(jiǎn)化公式： 適用于M10M60的粗牙螺紋， f=0.15, fc=0.15,T 0.2 Fa d,預(yù)緊應(yīng)力：,=(0.50.7) s,105 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松,

15、Fa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)取：,通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。,總力矩：,37,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,測(cè)力矩扳手,工程上常采用測(cè)力矩扳手或定力矩扳手來(lái)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(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)。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(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。,防松的方法,1. 利用附加摩擦力防松,彈簧墊圈,對(duì)頂螺母,定力矩

16、扳手,設(shè)計(jì)：潘存云,38,向上文檔,開(kāi)口銷與六 角開(kāi)槽螺母,串聯(lián)鋼絲,2. 采用專門(mén)防松元件防松,圓螺母用止動(dòng)墊圈,止動(dòng)墊圈,39,向上文檔,3. 其他方法防松,涂粘合劑,40,向上文檔,一 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1 聯(lián)接接合面的設(shè)計(jì),10.6 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,41,向上文檔,螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理 （1）對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合。 （2) 對(duì)于鉸制孔螺栓聯(lián)接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過(guò)八個(gè)，以免載荷分布不均。,2 螺栓的數(shù)目及布置,42,向上文檔,（3） 對(duì)于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓聯(lián)接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近聯(lián)接接合面的邊

17、緣上，以減少螺栓的受力。,2 螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證聯(lián)接的緊密性和裝配時(shí)扳手所需活動(dòng)空間,43,向上文檔,3 螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工,分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4,6,8等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時(shí)得分度和劃線。,44,向上文檔,4、避免偏心載荷作用 a）被聯(lián)接件支承面不平突起 b）表面與孔不垂直 c）鉤頭螺栓聯(lián)接,防偏載措施：a）凸合；b）凹坑（魚(yú)眼坑）；c）斜墊片,45,向上文檔,二 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,、普通螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 、鉸制孔用螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)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

18、部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓聯(lián)接的計(jì)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。,46,向上文檔,一、松螺栓聯(lián)接 裝配時(shí)不須要擰緊,強(qiáng)度條件：,式中:d1-螺紋小徑， mm,二、緊螺栓聯(lián)接 裝配時(shí)須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)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：,力除以面積,1 普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,47,向上文檔,切應(yīng)力：,對(duì)于M10M68的普通螺紋，取d1、d2和的平均值， 并取： tg = f =0.15,得： 0.5 ,當(dāng)量應(yīng)力：,強(qiáng)度條件：,分母為抗剪截面系數(shù),4

19、8,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,1. 受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度,螺栓與孔之間有間隙，工作時(shí)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=1.11.3,預(yù)緊力Fa ：,f-摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15,m-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,49,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,2. 受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度,改進(jìn)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(wú)間隙的鉸制孔螺栓。,設(shè)流體壓強(qiáng)為p，

20、螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：,50,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,特別注意，軸向載荷：,Fa F0+FE,加預(yù)緊力后螺栓受拉伸長(zhǎng)b0,被聯(lián)接件受壓縮短C0,加載 FE 后:,螺栓總伸長(zhǎng)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: FRF0 被聯(lián)接件放松了, + b0,C0 - ,51,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,52,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,FE= Fb +Fc,=(kb +kc ) ,FR= F0- FE,= F0 - kc ,F a= F0 + Fb,= F0 + kb ,代入得：,53,向上文檔,107 螺栓的材料

21、和許用應(yīng)力,一般螺栓-,Q215 Q235 10 35 45,重要螺栓-,15Cr 40Cr 30Cr MnSi,54,向上文檔,55,向上文檔,108 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施,承受軸向變載荷時(shí)，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 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(qiáng)度的措施,56,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,1. 采用柔性結(jié)構(gòu),2. 有密封要求時(shí)，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(shí)可采用,57,

22、向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：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(qiáng)度。,F=F1+F2+F3+F4+F5,F1F2F3F4F5,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(shí)際上螺母也是彈性體，受載也被拉長(zhǎng)，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。,58,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,支承面不平,三、減小應(yīng)力集中,1.增大過(guò)渡圓角,2.切制卸載槽,四、避免或減小附加應(yīng)力,采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu),59,向上文檔,五、采用特殊制造工藝,冷

23、鐓頭部、輾壓螺紋,表面處理： 氰化、氮化也能提高疲勞強(qiáng)度。,60,向上文檔,109 螺旋傳動(dòng),作用: 將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動(dòng).,分類:,傳力螺旋,傳導(dǎo)螺旋,調(diào)整螺旋,傳遞動(dòng)力, 千斤頂, 壓力機(jī),傳遞運(yùn)動(dòng),要求精度高.進(jìn)給機(jī)構(gòu).,調(diào)整相對(duì)位置.,61,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,調(diào)整螺旋,調(diào)整螺旋,62,向上文檔,對(duì)螺旋傳動(dòng)的要求: 強(qiáng)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(jì)算螺桿直徑和螺母高度，再參照

24、標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋各主要參數(shù)，而后對(duì)可能發(fā)生的其他失效一一校核。,一、耐磨性計(jì)算,校核公式：,影響磨損的原因很多，目前還沒(méi)有完善的計(jì)算方法，通常是限制螺紋接觸處的壓強(qiáng)。,Fa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(qiáng)。,63,向上文檔,令 =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。,代入上式得螺紋中徑的計(jì)算公式：,鋸齒形螺紋：,梯形螺紋:,=,1.22.5 整體式螺母,2.53.5 剖分式螺母,一般取：z10,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(jì)

25、方便,64,向上文檔,二、螺桿強(qiáng)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(qiáng)度校核條件：,為螺桿的許用應(yīng)力，,d1為螺紋小徑；,對(duì)碳素鋼, =5080 MPa,65,向上文檔,三、螺桿的穩(wěn)定性校核,細(xì)長(zhǎng)螺桿受較大軸向壓力時(shí)，可能失穩(wěn)，其臨界載荷Fc與材料、螺桿長(zhǎng)細(xì)比=l / i 有關(guān)。系數(shù)含義隨后解釋,（1）當(dāng)100時(shí)：臨界載荷為：,i 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，若危險(xiǎn)截面面積A=d12/4,l 為螺桿的最大工作長(zhǎng)度；,為長(zhǎng)度系數(shù)，=,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(duì)于鋼 E=2.06105 MPa

26、,I-為危險(xiǎn)截面慣性距:I=d14/64,66,向上文檔,（2）當(dāng)40100時(shí)：,對(duì)B 370 Mpa的碳素鋼，取:,對(duì)B 470 Mpa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如35、40號(hào)鋼），取:,（3）當(dāng)40時(shí)，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。,穩(wěn)定性校核的條件：,為穩(wěn)定性校核的安全系數(shù)，?。篠=2.54,當(dāng)不滿足條件時(shí)，應(yīng)增大螺紋小徑d1。,67,向上文檔,四、螺紋牙強(qiáng)度的校核,防止沿螺母螺紋牙根部剪斷的校核公式為：,b為螺紋牙根部的寬度， b=,0.65P-梯形螺紋;,若對(duì)螺桿螺紋牙根部進(jìn)行校核時(shí)， 有：,40 MPa-鑄鐵螺母;,=,0.74P-鋸齒形螺紋。,3040 MPa-青銅螺母。,68,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云

27、,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,1010 滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介,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(dòng)摩擦成為滾動(dòng)摩擦。,組成：螺桿、螺母、滾珠,返回通道,類型：外循環(huán)、內(nèi)循環(huán),不離開(kāi)螺旋表面，每圈有一個(gè)反向器,69,向上文檔,優(yōu)點(diǎn)：1)摩擦損失小、效率在90%以上；,缺點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難；,應(yīng)用實(shí)例：飛機(jī)機(jī)翼和起落架的控制、水閘的升降、 數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人。,2)磨損很小，傳動(dòng)精度高；,2)有些機(jī)構(gòu)為防止逆轉(zhuǎn)需要另加自鎖機(jī)構(gòu)。,70,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,1011 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接,作用：用來(lái)實(shí)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

28、固定或移動(dòng)。,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,特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。,種類,普通平鍵,導(dǎo)向平鍵,71,向上文檔,設(shè)計(jì)：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(pán)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。,72,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,導(dǎo)向平鍵,零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)度較長(zhǎng)，需用螺釘固定。,為便于裝拆，制有起鍵螺孔。,73,向上文檔,表10-9 普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79）,A型,B型,C型,標(biāo)記實(shí)例： 圓頭普通平

29、鍵(A型): 鍵16100 GB1096-79,方頭普通平鍵(B型): 鍵B16100 GB1096-79,單圓頭普通平鍵(C型) : 鍵C16100 GB1096-79,74,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,75,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,2. 半圓鍵聯(lián)接,優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。 因半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面。,缺點(diǎn)：對(duì)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。,76,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,3. 楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(diǎn)：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。,77,向上文檔,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。 鉤頭是用來(lái)拆卸