《机械设计概论ch》ppt课件
33页1、第五章 螺纹联接与螺旋传动,5-1 螺纹,5-2 螺纹联接,5-3 单个螺栓联接的强度计算,5-6 螺旋传动,5-5 提高螺栓联接强度的措施,5-4 螺栓组联接受力分析与计算,5-0 引言,引言,5-0 引 言,由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因,机器中很 多零件需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为:,被联接件之间相互完全固定。,被联接件之间能产生一定的相对运动。例如:运动副。,本课程介绍的联接主要是静联接。,联接的类型:,5-1 螺纹,5-1 螺 纹,一、螺纹的主要参数,大径d 是螺纹的公称直径。,小径d1常用于强度计算。,中径d2常用于几何计算。,螺距P 相邻两螺纹牙上对应点 间的轴向距离。,导程 S 沿螺纹上同一条螺旋线 转一周所移动的轴向距离,S = nP。,线数 n 螺纹的螺旋线数目。,牙型角a在轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。,牙型斜角在轴向截面内,螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂 线之间的夹角。,螺纹的类型,螺纹升角y螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。,螺 纹,二、螺纹的类型,常用右旋,此外,还有 管螺纹: 主要用于管路的联接。,效率低,易自锁,多用于
2、联接。,详细介绍,5-2 螺纹联接,5-2 螺纹联接,一、螺纹联接的基本类型,螺栓、螺柱、螺钉、螺母等称为螺纹联接件。在机械制造中常用螺纹联接件的结构型式和尺寸都已经标准化,设计时可以根据有关标准选用。,虚拟现实中的螺纹联接件,螺纹联接的拧紧,螺纹联接,二、螺纹联接的拧紧,大多数螺纹联接在装配时就已经拧紧,称之为预紧。预紧使联接中的零件所受的力称为预紧力,用 F表示 。,预紧的目的:增大联接的刚性;提高紧密性;防松。,预紧力的控制:,通常,通过控制拧紧力矩 M 来控制预紧力。,预紧力和预紧力矩之间的关系:,注意:对于重要的联接,尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。,可采用测力矩扳手或定力矩扳手控制拧紧力矩。对于重要的螺栓联接,也可以通过控制螺栓的伸长量来控制预紧力。,纹联接的防松,螺纹联接,三、螺纹联接的防松,螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下,或在温度变化较大的情况下,螺纹联接可能会产生松脱现象。,防松的本质在于防止螺旋副相对转动。,按工作原理的不同,防松方法分三类:,(详见表53),5-3 单个螺栓联接的强度,5-3 单个螺栓联接的强度计算,本
3、节以螺栓联接为代表,讨论强度计算问题,其方法和结论也适用于其他形式的螺纹联接。,螺栓联接强度计算的目的是:确定防止失效所需的螺栓直径。,联接的强度计算内容,根据其可能的失效形式而定。,螺纹联接的受载形式基本分为:,采用受拉螺栓,可用受剪螺栓,也可用受拉螺栓。,下面按螺栓类型和受载形式的不同,分别讨论其强度计算方法。,一、受剪螺栓联接的强度计算,受剪螺栓的强度,2)螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为:,1)螺栓杆的剪切强度条件为:,式中:Fs螺栓所受的工作剪力(N); ds螺栓剪切面的直径(mm); m螺栓受剪面数; 螺栓的许用切应力,见表59。,单个螺栓联接的强度计算,式中: h计算对象( 即 最小者)的挤压面高度(mm); 计算对象的许用挤压应力(Mpa),见表59。,受拉螺栓的强度,单个螺栓联接的强度计算,二、受拉螺栓联接的强度计算,1. 松螺栓联接的强度计算,工作中,松螺栓只受工作拉力 F 。,强度条件为:,式中:d1螺纹小径(mm); 螺栓的许用拉应力(Mpa)。,实例,仅受预紧力的螺栓联接,单个螺栓联接的强度计算,2. 紧螺栓联接的强度计算,1)仅受预紧力 F的紧螺栓联接,这种联接
4、在拧紧的瞬间最危险, 此时:,F引起的拉应力:,按第四强度理论计算当量应力,则,承受轴向载荷的紧螺栓联接,强度条件为:,单个螺栓联接的强度计算,设计式为:,2)承受轴向载荷的紧螺栓联接,如右图所示的气缸盖上的联接即属此种类型。,虽然,这种螺栓是在受预紧力F的基础上,又受工作拉力F 。但是,螺栓的总拉力,。为什么?,承受轴向载荷的紧螺栓2,预紧时,受工作载荷后,F剩余预紧力,螺栓的总拉力为,单个螺栓联接的强度计算,承受轴向载荷的紧螺栓3,可用载荷变形图分析各力之间的关系。,则螺栓的总拉力,或写成:,受力变形动画,单个螺栓联接的强度计算,承受轴向载荷的紧螺栓4,单个螺栓联接的强度计算,为保证联接的紧密性,应使 F 0 。通常根据工作拉力 F 的性质确定F。 (见教材P88),a) 静强度计算( F 不变化时),注:式中“ 1.3 ” 考虑的是工作中可能的补充拧紧引起的切应力的影响。,螺纹联接件的许用应力1,b) 疲劳强度计算(F变化时),当工作拉力在 0F 之间变化时,螺栓的总拉力在 之间变化。则螺栓的应力幅,强度条件,单个螺栓联接的强度计算,三、螺纹联接件的许用应力,螺栓、螺钉、螺柱性能
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