吉林大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件章螺紋連接_第1頁
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吉林大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件章螺紋連接_第3頁
吉林大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件章螺紋連接_第4頁
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文檔簡介

第二篇連接機(jī)械連接分為兩大類:動(dòng)連接和靜連接機(jī)械動(dòng)連接→運(yùn)動(dòng)副機(jī)械靜連接→焊接、膠接、鉚接螺紋連接、鍵連接銷連接等一、螺紋的類型和應(yīng)用1.螺紋作用聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋制式英制螺紋米制螺紋牙型矩形螺紋三角螺紋鋸齒形螺紋梯形螺紋旋線方向右旋螺紋左旋螺紋所處位置內(nèi)螺紋外螺紋母體形狀圓錐螺紋圓柱螺紋線數(shù)多線螺紋單線螺紋常用螺紋類型:普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒形螺紋。連接螺紋傳動(dòng)螺紋第3章螺紋連接§3-1螺紋二、螺紋的主要參數(shù)強(qiáng)度計(jì)算直徑

在軸線剖面內(nèi)9.牙型斜角β7.螺紋升角ψ6.導(dǎo)程S相鄰兩牙在中徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離4.螺紋線數(shù)(頭數(shù))n牙厚=牙間寬

1.大徑d(D)2.小徑d1(D1)10.接觸高度h8.牙型角αn=1時(shí),S=P;n>1時(shí),S=nP5.螺距P3.中徑d2(D2)公稱直徑

大徑d—公稱直徑小徑—強(qiáng)度計(jì)算直徑牙型角接觸高度梯形螺紋用于連接矩形螺紋牙根強(qiáng)度高,對(duì)中性好,傳動(dòng)效率較高。鋸齒形螺紋緊密性好自鎖性能好圓柱管螺紋普通螺紋牙根強(qiáng)度高,傳動(dòng)效率高于梯形螺紋用于傳動(dòng)一般很少采用三、常用螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用三角形β螺紋副自鎖條件螺紋副效率矩形=0梯形β螺紋副自鎖條件螺紋副效率分析自鎖三角形螺紋自鎖性好,用于聯(lián)接。矩形、梯形螺紋傳動(dòng)效率高,用于傳動(dòng)。自鎖單線螺紋自鎖性好,常用于聯(lián)接。多線螺紋效率高,常用于傳動(dòng)。四、螺紋的精度:1、普通螺紋的標(biāo)記螺紋代號(hào)---公差帶代號(hào)--旋合長度代號(hào)M和公稱直徑中徑和頂徑公差帶S、N、L

M10—5g6g—S螺紋代號(hào)(普通螺紋,公稱直徑為10mm)

中徑公差帶代號(hào)

頂徑(大徑)公差帶代號(hào)

旋合長度代號(hào)

M10×1左—6H螺紋代號(hào)(公稱直徑為10mm,螺距為1mm的細(xì)牙螺紋,螺紋旋向左旋)中徑和頂徑(小徑)公差帶代號(hào)

M20×2—5H/5g6g內(nèi)螺紋公差帶代號(hào)

外螺紋公差帶代號(hào)

§3-2螺紋連接的類型及應(yīng)用1、螺栓連接FF裝拆方便螺栓受拉力FF預(yù)緊力普通螺栓連接一、螺紋連接的基本類型鉸制孔螺栓連接螺栓受剪切、擠壓用于橫向載荷大的連接2、雙頭螺柱連接用于被連接件較厚,不宜制成通孔,且經(jīng)常裝拆的場合雙頭螺柱受拉力F預(yù)緊力3、螺釘連接用于不經(jīng)常裝拆的場合螺釘受拉力F預(yù)緊力4、緊定螺釘連接二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺栓、螺母、螺釘、墊圈等§3-3螺紋連接的預(yù)緊和防松螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩一、螺紋連接的預(yù)緊—保證可靠性、緊密性螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩d0D0預(yù)緊方法:

測力矩扳手(圖3-14)定力矩扳手(圖3-15)二、螺紋連接的防松1、摩擦防松對(duì)頂螺母彈簧墊圈螺紋升角ψ=1o42’~3o2’

v=6.5o~10.5o墊圈動(dòng)畫防松的根本問題:防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自鎖螺母2、機(jī)械防松開口銷與槽形螺母止動(dòng)墊片3、其他防松防松的根本問題:防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)止動(dòng)墊圈圓螺母§3-4螺栓組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、連接接合面的幾何形狀要有對(duì)稱性;2、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距;3、分布在圓周上的螺栓數(shù)目多為偶數(shù);4、減小螺栓受力,盡量受力均勻。FL螺栓布置靠近邊緣螺栓排數(shù)不宜過多二、螺栓組連接的受力分析螺栓組受力分析的目的:分析螺栓組中各螺栓的受力情況,找出受力最大的螺栓,以便進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。螺栓組所受外載荷情況:幾點(diǎn)假設(shè):(1)所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同;(2)螺栓的對(duì)稱中心與連接結(jié)合面的形心重合;(3)受載后連接結(jié)合面仍保持為平面。1、受橫向載荷的螺栓組連接鉸制孔用螺栓連接螺栓受剪力Z—螺栓的數(shù)目

用普通螺栓連接F/2F/2用普通螺栓連接連接的不滑移條件:Fp=100N,z=3,f=0.15,Ks=1.2求F∑=?不滑移條件:F∑F∑

2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接a.用普通螺栓連接連接的不轉(zhuǎn)動(dòng)條件:160120T=10Nm,z=6,f=0.15,Ks=1.2求Fp=?r1r2不轉(zhuǎn)動(dòng)條件:r1=60mm,r2=100mmb.采用鉸制孔螺栓連接受載最大的螺栓所受剪力160120T=10Nm,z=6,求Fmax=?F1=?r1r2r1=60mm,r2=100mm氣缸螺栓連接圖3、受軸向力的緊螺栓組連接工作拉力4、受傾覆力矩M的螺栓組連接0繞軸y-y受傾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?160120yyxxLLmax=L=80若繞軸x-x受傾覆力矩M=10Nm,求Fmax=?

§3-5單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則受軸向工作載荷松螺栓連接受橫向工作載荷普通螺栓連接無工作載荷1.連接的工作情況:鉸制孔螺栓連接緊螺栓連接2.失效形式:受軸向拉伸載荷螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂。受橫向剪切載荷螺栓桿和孔壁壓饋或螺栓桿剪斷。

約15%約20%約65%斷裂多發(fā)生在螺母支撐面上第一、二圈旋合螺紋的牙根處受拉:保證螺栓的靜力(疲勞)拉伸強(qiáng)度。

牙根部受剪:保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。3.計(jì)算準(zhǔn)則:σ≤[σ]拉斷剪切破壞FF一、受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算1、僅受預(yù)緊力1.3系數(shù)是考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響設(shè)計(jì)式驗(yàn)算式減載銷減載套筒減載鍵FF例1:普通螺栓連接,3個(gè)螺栓,[σ]=200MPa,f=0.15,Ks=1.2,F∑=15000N,求所需螺栓的直徑d1?1)不滑移條件:=20000N2)強(qiáng)度條件:=12.86mmM16d1=13.835mm查標(biāo)準(zhǔn)氣缸螺栓連接圖2、受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接

強(qiáng)度計(jì)算工作拉力預(yù)緊力螺栓承受的總拉力??未擰緊再受工作載荷螺栓所受的總拉力殘余預(yù)緊力已擰緊,未受工作載荷力變形力變形變形力F靜強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)工作拉力F變化時(shí),應(yīng)驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)1.3強(qiáng)度條件:相對(duì)剛度總拉力F力變形FFQ按,判定強(qiáng)度計(jì)算方法,驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。MN例2:圖示氣缸蓋用6個(gè)普通螺栓連接,已知?dú)飧讐毫=2MPa,D=80mm,取試求:1、螺栓小徑d1;

(F-工作拉力)2、安裝時(shí)預(yù)緊力pD解:1、求工作拉力F2、求總拉力FQ3、求螺栓小徑4、求螺栓的預(yù)緊力二、受剪螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算剪切強(qiáng)度失效形式:螺栓剪斷接觸表面壓潰擠壓強(qiáng)度注意:[τ]-螺栓材料;[σp]-螺栓或孔壁較弱的材料例3:一橫板用兩個(gè)普通螺栓聯(lián)在立柱上,已知P=4000N,L=200mm,d=100mm,f=0.15,,試求螺栓小徑d1.LdP

解:1、將外力P向螺栓組形心簡化。P轉(zhuǎn)矩T螺栓組受載橫向力:P轉(zhuǎn)矩:T=P×L=800000Nmm2、分析在各載荷作用下,每個(gè)螺栓的受力。=8000NLdP轉(zhuǎn)矩TPFF3、求合力4、求螺栓的預(yù)緊力不滑移條件:5、求螺栓小徑d16、討論1)其他條件不變,使螺栓之間的距離由100增至200mm,對(duì)連接有何影響?合力:結(jié)論:受轉(zhuǎn)矩和傾覆力矩作用的螺栓組,螺栓應(yīng)遠(yuǎn)離螺栓組形心或旋轉(zhuǎn)軸線。2)當(dāng)兩個(gè)螺栓水平布置時(shí),會(huì)有何影響?PLdHLLP例4:圖示支座用4個(gè)螺釘連接,已知P=8000N,H=120mm,L=80mm,取摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)試求螺栓小徑.解:1、將外力P移至接合面形心HLLPPM橫向載荷P傾覆力矩2、求工作拉力FHLLPPMFF3、按不滑移條件求預(yù)緊力不滑移條件:4、求總拉力FQHLLPPMFF5、求螺栓小徑6、接合面是否出現(xiàn)間隙?例5:圖示支座用4個(gè)螺釘連接,已知P=4800N,夾角a=50o,h=340mm,b=150mm,取摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)Ks=1.2,試設(shè)計(jì)螺栓連接.hh1b150P160LLM▲PP1作用下每個(gè)螺栓工作拉力:M作用下螺栓工作拉力:工作拉力不滑移條件:M

作用對(duì)摩擦力沒有影響力變形一、降低應(yīng)力幅§3-6提高螺紋連接強(qiáng)度的措施F力變形FQ}FCCCFFmbbpQ++=1、減小螺栓剛度(空心螺栓、加長螺栓)2、增大被聯(lián)接件剛度(金屬墊片)3、減小螺栓剛度、增大被聯(lián)接件剛度,同時(shí)增加預(yù)緊

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