ch5-聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)

§5-1螺紋的主要參數(shù)和常用類型§5-2螺旋副的受力分析、效率和自鎖§5-3螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件第五章連接和螺旋傳動(dòng)

§5-4螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§5-5設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)應(yīng)注意的問題聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接第五章聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)可拆聯(lián)接

允許多次裝拆而無損于使用性能的聯(lián)接。不可拆聯(lián)接拆開時(shí)至少要損壞聯(lián)接中某一部分的聯(lián)接。一、螺紋的形成§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型d2螺紋一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)時(shí)在空間的軌跡螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺栓的螺紋螺母的螺紋二、螺紋的分類內(nèi)螺紋外螺紋螺旋副§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型按螺紋的牙型分30o3o矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型60o30o三角形螺紋（普通螺紋）按螺紋的旋向分右旋螺紋左旋螺紋右旋左旋§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型一般:

n≤4單線螺紋多線螺紋按螺旋線的數(shù)目分雙線螺紋單線螺紋§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋螺旋傳動(dòng)按螺紋的作用分§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型③中徑d2d1d2d②小徑d1三、螺紋的主要參數(shù)---螺紋的公稱直徑①大徑d§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型---常作為螺紋危險(xiǎn)截面計(jì)算直徑⑤導(dǎo)程（升距）S

④螺距PSPd1d2dP§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型S=nP§5－1螺紋的主要參數(shù)和常用類型λαγ⑦牙型角αtanλ=πd2S牙型斜角γ

γ⑥螺紋升角λπd2Sλ§5－2螺旋副的受力分析、效率和自鎖一、矩形螺紋

(γ=0°)FQFtd2Ft1、問題的轉(zhuǎn)化§5-2螺旋副的受力分析、效率和自鎖一、矩形螺紋

(γ=0°)FQFtd2FtFtFQλv1、問題的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為FQFtλvFRFnλρFQFRFtλ+ρ2、滑塊沿斜面等速上升斜面對(duì)滑塊的總反作用力使滑塊等速上升所需的水平力

FfT=Ftd22=FQd22tan(λ+ρ

)Ft=FQtan(λ+ρ

)3、滑塊沿斜面等速下滑維持滑塊等速下滑所需的平衡力

Ft=FQ

tan(λ-ρ

)FRFnρλλFQvFt

FfFQFtFRλ-ρ4、螺旋副的自鎖Ft=FQ

tan(λ-ρ

)FRFnρλλFQvFt

Ff螺旋副被擰緊后，若不加外力矩，不論軸向載荷FQ有多大，螺母也不會(huì)在其作用下自動(dòng)松脫。自鎖條件：λ≤ρα軸線螺桿螺母軸線§5-2螺旋副的受力分析、效率和自鎖二、非矩形螺紋

(γ≠0°)FQFn=

FQFQγFQFn

=FQcosγFQcosγ=ffcosγFQ=Ff=Fn

f=fFQ矩形：Ff=F’n

f非矩形：γfcosγFQ=Ff=Fn

f=fFQ矩形：Ff=Fn

f非矩形：=fv

FQ式中

fv----當(dāng)量摩擦系數(shù)=tanρvfcosγ=fvρv----當(dāng)量摩擦角對(duì)比將f→

fv，ρ→ρv，就可像矩形螺紋那樣對(duì)非矩形螺紋進(jìn)行力的分析?！?－2螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副效率：◆滑塊沿非矩形螺紋等速上升時(shí)（即擰緊螺母時(shí)），施加在中徑處的水平推力：驅(qū)動(dòng)力矩：tan(λ+ρv

)T=Ftd22=FQd22Ft

=

FQtan(λ+ρv)§5－2螺旋副的受力分析、效率和自鎖自鎖條件：λ≤ρv1.螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓螺栓聯(lián)接孔與螺桿之間留有間隙潘存云教授研制潘存云教授研制dd一、螺紋聯(lián)接的基本類型§5-3螺紋連接和螺紋聯(lián)接件普通螺栓聯(lián)接潘存云教授研制2.螺釘聯(lián)接3.雙頭螺柱聯(lián)接----用于不常拆卸的場(chǎng)合----用于經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合盲孔聯(lián)接§5-3螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件潘存云教授研制4.緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘三、螺紋緊固件（自學(xué)）§5-3螺紋聯(lián)接和螺紋聯(lián)接件§5-4螺栓連接的預(yù)緊預(yù)緊力：

大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到的力FQ0。預(yù)緊的目的：

增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。T∑

≈0.2FQ0

ddw式中：d為螺紋的公稱直徑FaT

∑d0d二、預(yù)緊力F0及擰緊力矩T間的關(guān)系

F0為預(yù)緊力§5-4螺栓連接的預(yù)緊一、概述一般扳手長(zhǎng)度L≈15d，擰緊力為F，則T=FLFL=F×15d=0.2

FQ0dFQ0=75F若加在扳手上的力：F=200N則：FQ0≈15000N若用這個(gè)預(yù)緊力擰M12的鋼制螺栓，則很可能因過載而被擰斷?！鄬?duì)于重要的聯(lián)接，不宜采用<M12的螺栓。T∑

≈0.2FQ0

d§5-4螺栓連接的預(yù)緊測(cè)力矩扳手三、預(yù)緊力的控制方法F定力矩扳手1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)測(cè)力矩扳手；3)定力矩扳手；§5-4螺栓連接的預(yù)緊§5-5螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)聯(lián)接類型裝配受力d1公稱直徑d螺栓的受力一、松螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：裝配時(shí)，螺母不擰緊。強(qiáng)度條件：式中:d1----螺紋小徑mm，設(shè)計(jì)公式：[σ]—許用應(yīng)力Mpa§5-5螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算二、緊螺栓聯(lián)接特點(diǎn)：裝配時(shí)，螺母需要擰緊?！?-5螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1.受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接FF1.受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接A.采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)二、緊螺栓聯(lián)接F0F0F0F0工作原理：依靠螺栓預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷FF1.受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接A.采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)二、緊螺栓聯(lián)接F0F0F0F0工作原理：依靠螺栓預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷為防止被聯(lián)接件之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)預(yù)緊力：FF/2F/2FFm=1m=2強(qiáng)度條件：注意：聯(lián)接所受載荷與螺栓所受載荷之間有何不同?1.受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接B.采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)工作原理：依靠螺栓桿受剪切和擠壓來抵抗橫向載荷。剪切強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件：潘存云教授研制FF/2F/2§5-5螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算潘存云教授研制FF/2F/2----桿與孔壁擠壓面的最小高度n

----剪切面數(shù)目d0d0----螺栓剪切面的直徑剪切強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件：見表5---6m=2式中：F----螺栓所受的工作剪力2.受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接每個(gè)螺栓平均承受的軸向工作載荷：p·πD2/4FQ=ZpFQFQD注意：螺栓實(shí)際承受的總拉伸載荷FQ∑≠

FQ

+F0

=FQ+FQr§5-5螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算2.受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接§5-5螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓聯(lián)接應(yīng)能保證被聯(lián)接件的接合面不出現(xiàn)縫隙，因此，殘余預(yù)緊力

FQr>0當(dāng)工作載荷穩(wěn)定時(shí)，?。篎Qr=（0.2~0.6）FQ當(dāng)工作載荷有變化時(shí)，取：FQr=（0.6~1.0）FQ對(duì)有緊密性要求的聯(lián)接（壓力容器）：FQr=（1.5~1.8）FQ通常，先根據(jù)聯(lián)接的工作要求確定FQ求出總拉伸載荷Fa計(jì)算螺栓強(qiáng)度§5-5螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算FQ∑=FQ+FQr一、鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用平鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接§5-9鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接1.平鍵聯(lián)接普通平鍵導(dǎo)向平鍵(1).普通平鍵聯(lián)接特點(diǎn)：●

鍵的兩個(gè)側(cè)面是工作面，工作時(shí)依靠鍵與鍵槽側(cè)壁的擠壓傳遞扭矩。間隙●對(duì)中心性較好、裝拆方便?！癫荒茌S向固定零件。軸工作面單圓頭

(C型)圓頭

(A型)平頭

(B型)普通平鍵1.平鍵聯(lián)接§5-9鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接起鍵螺孔固定螺釘潘存云教授研制起鍵螺孔固定螺釘●長(zhǎng)度較長(zhǎng)，需用螺釘固定。特點(diǎn)：●可實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。如變速箱內(nèi)的滑移齒輪（2）導(dǎo)向平鍵2.半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面缺點(diǎn)：鍵槽較深，對(duì)軸的削弱較大，只適用于輕載聯(lián)接安裝時(shí)用力打入工作面3.楔鍵聯(lián)接特點(diǎn)：●楔鍵的上下兩面為工作面。工作時(shí)，依靠鍵的楔緊作用來傳遞扭矩?！駥?duì)中性較差。●能承受單方向的軸向力。工作面斜度1：100拆卸空間楔鍵普通楔鍵鉤頭楔鍵應(yīng)用：僅適用于對(duì)中要求不高，載荷平穩(wěn)和低速的場(chǎng)合3.楔鍵聯(lián)接二.平鍵的選擇和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1.平鍵的選擇類型選擇尺寸選擇剖面尺寸（b×h）鍵長(zhǎng)L（公稱長(zhǎng)度）----按軸徑d

從標(biāo)準(zhǔn)中查取-----L≤輪轂長(zhǎng)度（表9-4）鍵長(zhǎng)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列剖面尺寸（b×h）鍵長(zhǎng)L主要失效形式：導(dǎo)向平鍵聯(lián)接（動(dòng)聯(lián)接）平鍵聯(lián)接普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）---工作面被壓潰---工作面的磨損平鍵聯(lián)接受力情況dTFF2.平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算≤[σp

]dkl2T=普通平鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件：σp=FklT=Fd2d22.平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核dbkdTFF≤[p

]dkl2Tp=導(dǎo)向平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件：式中：

k----鍵與鍵槽的接觸高度，k≈h/2

l----鍵的工作長(zhǎng)度Ll=L-bl=LbA型bB型l≤[σp

]dkl2T=σp=Fkl普通平鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件：組成：

外花鍵、內(nèi)花鍵。----多鍵聯(lián)接三、花鍵聯(lián)接應(yīng)用：對(duì)中性要求高、載荷大或經(jīng)常滑移的聯(lián)接。組成：

外花鍵、內(nèi)花鍵。優(yōu)點(diǎn)：2)對(duì)軸的削弱程度小;因齒槽淺，齒根應(yīng)力集中小1)多齒傳遞載荷，承載能力高;3)軸上零件與軸的對(duì)中性好；導(dǎo)向性好;對(duì)