第5章 螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng).ppt

聯(lián)接 聯(lián)接的目的 便于機(jī)器的制造 安裝 運(yùn)輸 維修以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 機(jī)械聯(lián)接 機(jī)械動(dòng)聯(lián)接 機(jī)器工作時(shí) 被聯(lián)接的零 部 件間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接 如機(jī)械原理課程中所討論的各種運(yùn)動(dòng)副 機(jī)械靜聯(lián)接 機(jī)器工作時(shí) 被聯(lián)接的零 部 件間不允許產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接 在機(jī)器制造中 聯(lián)接也通常指機(jī)械靜聯(lián)接 機(jī)械靜聯(lián)接 可拆聯(lián)接 如螺紋聯(lián)接 鍵聯(lián)接及銷聯(lián)接等 不可拆聯(lián)接 焊接 鉚釘聯(lián)接 膠接等 第5章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng) 一 螺紋的形成 螺紋連接是利用具有螺紋的零件構(gòu)成的可拆式連接 二 螺紋的結(jié)構(gòu) 1 牙頂和牙底凸起部分的頂部稱為牙頂 溝槽部分的底部稱為牙底 2 螺紋端部為了便于加工 裝配以及防止螺紋端部碰傷損壞 1 按位置 內(nèi)螺紋 在圓柱體的內(nèi)表面形成的螺紋外螺紋 在圓柱體的外表面形成的螺紋2 按牙型 三角形螺紋 普通螺紋 管螺紋 用于聯(lián)接螺紋牙型角較大傳動(dòng)效率低矩形 梯形 鋸齒形螺紋 用于傳動(dòng)三角形螺紋 粗牙螺紋 用于一般連接細(xì)牙螺紋 同樣的公稱直徑下 螺距最小 自鎖性好 適于薄壁細(xì)小零件和沖擊變載等3 根據(jù)螺旋線繞行方向 左旋螺紋右旋螺紋旋向判斷 三 螺紋的類型 軸線垂直放 右邊高 右旋左邊高 左旋 4 根據(jù)螺旋線頭數(shù) 單頭螺紋 n 1 用于聯(lián)接雙頭螺紋 n 2 用于傳動(dòng)多線螺紋 n 2 用于傳動(dòng) 機(jī)械制造常用螺紋 1 大徑d 與螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑 亦稱公稱直徑10mm螺絲2 小徑d1 與螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑3 中徑d2 在軸向剖面內(nèi)溝槽與凸起寬相等處的假想圓柱面的直徑 d2 0 5 d d1 四 螺紋的主要參數(shù) 4 螺距P 相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離5 導(dǎo)程 S 同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離6 線數(shù)n 螺紋螺旋線數(shù)目 一般為便于制造n 4螺距 導(dǎo)程 線數(shù)之間關(guān)系 S nP 7 螺旋升角 中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角8 牙型角 螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角9 接觸高度h 內(nèi)外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度 即螺紋工作高度 5 2螺紋聯(lián)接的類型及標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件 一 螺紋聯(lián)接主要類型 1 螺栓聯(lián)接 螺栓一端有螺紋 一端有螺栓頭 a 普通螺栓聯(lián)接 被聯(lián)接件不太厚 通孔不帶螺紋 螺桿穿過(guò)通孔與螺母配合使用 裝配后孔與桿間有間隙 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 裝拆方便 可多個(gè)裝拆 應(yīng)用較廣 也稱受拉螺栓連接 b 鉸制孔螺栓聯(lián)接 裝配后無(wú)間隙 孔和螺栓采用基孔制過(guò)度配合 主要承受橫向載荷 也可作定位用 也稱受剪螺栓聯(lián)接 2 雙頭螺栓聯(lián)接 螺桿兩端無(wú)釘頭 但均有螺紋 裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件 另一端配以螺母 適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí) 折裝時(shí)只需拆螺母 而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出 3 螺釘聯(lián)接 適于被聯(lián)接件之一較厚 上帶螺紋孔 不需經(jīng)常裝拆 一端有螺釘頭 不需螺母 適于受載較小情況 特殊聯(lián)接 地腳螺栓聯(lián)接 吊環(huán)螺釘聯(lián)接 4 緊定螺釘聯(lián)接 擰入后 利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置 可傳遞不大的軸向力或扭矩 二 螺紋聯(lián)接件 2 雙頭螺柱 兩端帶螺紋A型 有退刀槽B型 無(wú)退刀槽 1 螺栓普通螺栓 六角頭 小六角頭 標(biāo)準(zhǔn)六角頭 大六角頭 內(nèi)六角鉸制孔螺栓 螺紋部分直徑較小螺母 4 緊定螺釘錐端 適于零件表面硬度較低不常拆卸常合平端 接觸面積大 不傷零件表面 用于頂緊硬度較大的平面 適于經(jīng)常拆卸圓柱端 壓入軸上凹抗中 適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板 3 螺釘結(jié)構(gòu)形狀與螺栓類似 但頭部形式更多 6 螺母六角螺母 標(biāo)準(zhǔn) 扁 厚 5 自攻螺釘 由螺釘攻出螺紋 圓螺母 止退墊圈 帶有缺口 應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中 外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi) 螺母即被鎖緊 7 墊圈 5 3螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 一 預(yù)緊 預(yù)緊目的 增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性 防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移 預(yù)緊力的確定原則 擰緊后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料的屈服極限 s的80 碳素鋼螺栓 F0 0 6 0 7 sA1合金鋼螺栓 F0 0 5 0 6 sA1A1 螺栓危險(xiǎn)截面的面積 A1 d12 4 預(yù)緊力 絕大多數(shù)螺紋連接在裝配時(shí)通常都要擰緊 使之在承受工作載荷前預(yù)先受到力的作用 這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力 預(yù)緊力的控制 利用控制擰緊力矩的方法來(lái)控制預(yù)緊力的大小 擰緊力矩 對(duì)頂螺母 適用于低速 平穩(wěn) 重載的固定裝置 2 機(jī)械防松 利用便于更換的金屬元件 開(kāi)槽螺母與開(kāi)口銷 止動(dòng)墊片 串聯(lián)鋼絲等 約束螺紋副 3 破壞螺旋副關(guān)系 把螺紋副轉(zhuǎn)變?yōu)榉锹菁y副 從而排除相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可能端鉚 沖點(diǎn) 點(diǎn)焊 粘合 普通螺栓連接 受拉螺栓 鉸制孔螺栓連接 受剪螺栓 軸向載荷 剪切力 橫向載荷 螺栓連接 松螺栓連接 緊螺栓連接 螺栓的受力 螺栓的失效形式 受拉螺栓的失效形式 螺栓桿的塑性變形或斷裂 其破壞部位及其出現(xiàn)的概率為 螺紋根部 85 螺栓頭與光桿的交接處 15 計(jì)算準(zhǔn)則 保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度 受剪螺栓的失效形式 螺栓桿和孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷 計(jì)算準(zhǔn)則 保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度 5 3單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算步驟 根據(jù)連接類型 連接的裝配情況 預(yù)緊或不預(yù)緊 載荷狀態(tài)等 確定螺栓的受力按照相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面的直徑或校核其強(qiáng)度按照計(jì)算出來(lái)的直徑 小徑 查標(biāo)準(zhǔn)得到螺栓的公稱直徑 五 緊螺栓聯(lián)接 工作前有預(yù)緊力F 工作前擰緊 在擰緊力矩T作用下 預(yù)緊力F 產(chǎn)生拉伸應(yīng)力 螺紋摩擦力矩T1 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài) 接第四強(qiáng)度理論 1 僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接 載荷傳遞 靠被聯(lián)接件接合面上的摩擦力來(lái)傳遞外載FR 式中 F 預(yù)緊力 N T1 螺紋摩擦力矩 起扭剪作用 又稱螺紋扭矩 N mm1 3 系數(shù)將外載荷提高30 以考慮螺紋力矩對(duì)螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的影響 這樣把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)化為純拉伸來(lái)處理 大大簡(jiǎn)化了計(jì)算手續(xù) 故又稱簡(jiǎn)化計(jì)算法 設(shè)計(jì)公式 強(qiáng)度條件為 預(yù)緊力的確定 普通螺栓受橫向載荷F時(shí) 為保證結(jié)合面不發(fā)生滑移 靠結(jié)合面的摩擦力抵抗F預(yù)緊力Fs的大小 根據(jù)接合面不發(fā)生滑移的條件確定 當(dāng)f 0 2時(shí) FS 6F結(jié)論 橫向載荷過(guò)大的情況下 不適宜用普通螺栓必須采用普通螺栓時(shí) 應(yīng)配合減載銷 鍵或減載套筒使用減載裝置強(qiáng)度按減載零件的剪切 擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算 2 承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接 圖示汽缸蓋螺栓在汽缸工作前先要擰緊 因此螺栓受到預(yù)緊力F0的作用 汽缸工作時(shí) 螺栓還要受到由汽缸內(nèi)部工作壓力引起的工作載荷FE的作用 螺栓所受總拉伸載荷 即總拉力 Fa是否等于F0 FE 受力變形圖 變形協(xié)調(diào)條件 F0 F FSF0 F F S 1 b D 1 T FS FS F F F0 F0 Fs Fs F s F s 預(yù)緊FS 受載F 螺栓 被聯(lián)接件 拉力FS 伸長(zhǎng)l1 壓力FS 壓縮lb 拉力F0 伸長(zhǎng)l1 l1 壓力F S 壓縮lb lb 未預(yù)緊 未受力 無(wú)變形 未受力 無(wú)變形 3 鉸制孔螺栓聯(lián)接 特點(diǎn) 螺桿與孔間緊密配合 無(wú)間隙 由光桿直接承受擠壓和剪切來(lái)傳遞外載荷R進(jìn)行工作 主要失效形式 螺栓桿被剪斷 栓桿或孔壁被壓潰 螺栓的剪切強(qiáng)度條件為 螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為 R 橫向載荷 N d0 螺桿或孔的直徑 mm Lmin 被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度 mm 如圖所示 螺栓許用剪應(yīng)力 MPa 螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力 MPa 選用原則 一般用途 通常選用4 8級(jí)左右的螺栓 重要場(chǎng)合 要選用高的性能等級(jí) 如在壓力容器中常采用8 8級(jí)的螺栓 螺栓連接的安全系數(shù)S 碳素鋼5 44 2 52 5 2碳素鋼12 5 8 58 58 5 12 5 M6 M16M16 M30M30 M60M6 M16M16 M30M30 M60 不控制預(yù)緊力的計(jì)算控制預(yù)緊力的計(jì)算 受