机械设计第二章 联接

null第二章 联 接第二章 联 接东北大学国家工科机械基础课程教学基地目录2-0概述2-1螺纹联接2-2螺纹联接类型和标准联接件2-3螺纹联接的预紧和防松目录2-4螺纹联接的设计计算2-5键联接2-0概述一、联接的作用二、联接的分类1、动联接：被联接零件可相对运动—运动副2、静联接：被联接零件无相对运动—构件 （1）可拆联接：螺纹、键、销、成型联接 （2）不可拆联接：铆接、焊接、胶结 （3）过盈配合：温差法装入—可拆 压如法装入—不可拆2-0概述2-1螺纹联接2-1螺纹联接一、螺纹联接的基础知识1、螺旋线与螺纹（1）定义：动点绕定轴匀速圆周运动， 并沿轴线方向匀速 上升，动点轨迹为螺旋线。一、螺纹联接的基础知识（2）直观：直角三角形斜边与圆柱体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的交线2、螺纹分类（1）螺纹位置：内、外螺纹 （2）母体形状：圆柱、圆锥螺纹 （3）牙型：三角形、矩形、梯形、矩齿形 （4）旋向：左、右 2-1螺纹联接2-1螺纹联接大径d－公称直径（查标准） 小径d1－计算直径（强度计算） 中径d2－几何直径（几何计算） 螺距P－相邻螺牙对应点间轴向距离 导程S－同一螺线相邻螺牙对应点间 轴向距离 S=nP（n--线数） 升角ψ－螺旋线的切线与垂直于螺纹 轴线的平面间的夹角 牙型角α－螺纹轴截面内，牙型两侧边的夹角 牙型半角β－螺纹轴截面内，牙型侧边与横截面的夹角3、普通螺纹的主要参数一、螺纹联接的基础知识2-1螺纹联接2-1螺纹联接二、螺纹副的受力、效率与自锁二、螺纹副的受力、效率与自锁1、拧紧螺母时的圆周力和力矩2、拧紧螺母时的效率3、自锁条件2-1螺纹联接2-1螺纹联接三、常用螺纹的种类、特点和应用三、常用螺纹的种类、特点和应用1、联接螺纹：要求自锁—三角形螺纹（1）普通螺纹（α=60°） 粗牙：常用的联接螺纹 细牙：用于薄壁件或密封处 （2）管螺纹（α=55°） （英制） — 一般管路联接 圆柱：螺纹中线与管轴线平行 牙顶圆角，旋合后无隙，密封性好 圆锥：螺纹中线与管子轴线不平行，自密封性好2-1螺纹联接2-1螺纹联接三、常用螺纹的种类、特点和应用2、传动螺纹：要求效率高（1）矩形螺纹（α=0°） 效率高，牙根强度差，磨损难补偿 （2）梯形螺纹（α=30°） 效率较高，牙根强，对中好， 磨损后用剖分螺母补偿间隙—常用 （3）矩齿形螺纹（ β工=3° 、β非工=30°） 兼备矩形、梯形螺纹的优点， 非工作面牙根圆角大，强度高2-2螺纹联接的类型与标准联接件2-2螺纹联接的类型与标准联接件一、螺纹联接类型1、螺栓联接—被联件较薄、易做成通孔处，可经常拆卸。（1）普通螺栓：被联件孔与螺栓杆有间隙，可传横向、轴向外载 （2）铰制孔螺栓：被联件孔与螺栓杆过渡配合，只传横向外载null2-2螺纹联接的类型与标准联接件null螺栓联接：两被联接零件较薄，可做成通孔场合2-2螺纹联接的类型与标准联接件2-2螺纹联接的类型与标准联接件2-2螺纹联接的类型与标准联接件2、螺钉联接被联件之一较厚、不易做成通孔，不需经常拆卸处2-2螺纹联接的类型与标准联接件2-2螺纹联接的类型与标准联接件3、双头螺柱联接被联件之一较厚、不易做成通孔，需经常拆卸处2-2螺纹联接的类型与标准联接件2-2螺纹联接的类型与标准联接件3、紧定螺钉联接：固定两零件相对位置，可传不大扭矩平端紧定螺钉锥端紧定螺钉2-2螺纹联接的类型与标准联接件2-2螺纹联接的类型与标准联接件二、标准联接件1、螺纹联接件均为标准件，设计中根据需要按 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 尺寸选用2、螺纹联接件等级 GB3103.1-82规定：螺纹联接件分A、B、C三级 A级：精密配合，防振场合 B级：受载较大，常拆卸调整、变载场合 C级：一般联接 2-3螺纹联接的预紧与防松2-3螺纹联接的预紧与防松一、预紧—工作前拧紧1、目的：增加螺纹联接刚度、紧密性和防松能力3、预紧力控制方法（3）测螺栓伸长量一、预紧2-3螺纹联接的预紧与防松2-3螺纹联接的预紧与防松二、防松1、目的：防止螺杆与螺母相对转动3、防松方法2、原因：设计条件下ψ≤ρv，静载、恒温条件不会松脱 变载、振动、温差大引起螺牙间摩擦力瞬时消失—松脱（1）、摩擦防松—利用辅助元件（结构）防止螺纹副间摩擦力消失二、防松2-3螺纹联接的预紧与防松2-3螺纹联接的预紧与防松（2）、机械防松—利用防松元件约束螺纹副相对运动-冲击、变载场合止动垫片开口销与开槽螺母二、防松2-3螺纹联接的预紧与防松2-3螺纹联接的预紧与防松（2）、机械防松—利用防松元件约束螺纹副相对运动-冲击、变载场合圆螺母止动垫片二、防松2-3螺纹联接的预紧与防松2-3螺纹联接的预紧与防松（3）、破坏螺纹副防松—防松可靠，冲击振动大、重要联接 冲点法：冲坏螺纹副 端焊法：端部焊死 粘结法：拧紧时涂胶二、防松2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算一、设计计算内容与步骤1、结构设计：确定螺栓布置形式、数量 2、受力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ：确定螺栓组中受力最大螺栓和所受最大力 3、强度计算：按受力最大螺栓确定整组螺栓直径一、设计计算步骤二、受力分析与强度计算（一）普通螺栓联接传递轴向外力1、只受工作载荷作用的螺栓联接（工作前不预紧，例：起重吊钩）2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算2、只受预紧力的螺栓联接（工作前预紧，工作中受力不变，例：普通设备盖板）二、受力分析与强度计算（1）受力分析合成应力：（2）失效形式：螺栓塑变或拉断注：受拉、剪应力复合作用的螺栓，可按受纯拉伸处理, 将拉应力加大30%计入剪应力的影响。2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算3、受预紧力Qp和工作载荷F作用的螺栓联接（例：气缸螺栓）（2）受力分析二、受力分析与强度计算2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算a.总载荷Q=?; 残余预紧力Q’p=？二、受力分析与强度计算2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算b. △F =？由图知: 螺栓刚度:被联接件刚度：二、受力分析与强度计算2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算讨论：结论：为减小螺栓总载荷，被联接件刚度不宜太小；（3）失效形式：a:被联件结合面出缝隙； b:螺栓塑变或被拉断二、受力分析与强度计算2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（4）设计准则：a:保证被联件结合面不出缝隙二、受力分析与强度计算2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算b:保证螺栓不拉断或塑变I:F为静载荷（考虑工作时需要补充拧紧，应计入螺纹力矩的影响）II:F为变载荷 （按应力幅校核螺杆疲劳强度）二、受力分析与强度计算2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（二）普通螺栓传递横向外力（1）工作原理：结合面摩擦力平衡横向外力 二、受力分析与强度计算（2）受力分析：螺栓受预紧拉力：QP 被联件受预紧压力：QP（3）失效形式： （1）螺栓塑变、拉断 （2）被联件相对滑移（4）设计准则： （1）螺栓不塑变、不拉断（只受预紧力）（2）被联接件不相对滑移注：普螺联接传横向力，螺栓受拉装拆放便， 但所需螺栓直径大，冲击、振动时摩擦传力不可靠。2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（三）普通螺栓传递扭矩1、工作原理：摩擦传扭矩二、受力分析与强度计算2、受力分析：螺栓受预紧拉力：QP 被联件受预紧压力：QP3、失效形式：（1）螺栓塑变、拉断 （2）被联件相对滑移（转动）4、设计准则： （1）螺栓不塑变、不拉断（只受预紧力）2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（2）被联接件不相对滑动（转动）二、受力分析与强度计算保证不滑动，单个螺栓所需预紧力2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（四）铰制孔螺栓传递横向外力1、工作原理：杆孔挤压、螺杆受剪传递横向力二、受力分析与强度计算2、失效形式：（1）杆孔结合面压溃 （2）螺杆剪断3、设计准则： （1）杆孔不压溃铰制孔螺拴传递横向力 （2）螺杆不剪断2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（五）铰制孔螺栓传递扭矩1、工作原理：杆孔挤压、螺杆受剪传递扭矩二、受力分析与强度计算2、失效形式：（1）杆孔结合面压溃 （2）螺杆剪断3、受力分析： （1）距回转中心最远螺栓受力最大（2）螺栓所受最大力2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算4、设计准则：二、受力分析与强度计算（1）杆孔不压溃（2）螺杆不剪断2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算(六)普通螺栓组承受倾翻 力矩二、受力分析与强度计算1、基本假定 （1）螺栓、地基为弹性体； （2）M作用在z-z平面内， 机座在M作用下绕O-O转动 （3）机座刚性较大，变形后与 基础的接触面仍为平面2、受力分析2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算2、受力分析 二、受力分析与强度计算2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算左侧螺栓所受最大力： 二、受力分析与强度计算右侧螺栓所受最小力： 3、失效形式 （1）螺栓被拉断 （2）机座与地基的接合面被压溃或出缝隙2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算4、设计准则二、受力分析与强度计算（1）保证螺栓不塑变、不被拉断（2）左侧不出缝隙（3）右侧不被压溃2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算三、螺纹联接件的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 性能与许用应力三、螺纹联接件的材料性能与许用应力1、螺纹联接件的材料与性能等级（1）常用材料： 碳 钢：Q215-A、Q235-A、35、45—一般联接 合金钢：15Cr、20Cr、30CrMnSi等—重要联接（2）螺栓、螺母材料性能等级（表2-7） a、螺栓材料性能等级：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 b、螺母的性能等级：4，5，6，8，9，10，12 螺母性能等级表示可与该螺母相配最高性能等级螺栓抗拉强度的1/100 2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算2、螺纹联接件得许用应力三、螺纹联接件的材料性能与许用应力（1）许用应力影响因素： 载荷性质：静、变载荷 材料质量：性能等级 结构尺寸：尺寸系数 装配质量：载荷控制准确性（2）许用应力安全系数2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算(2)、许用应力与安全系数三、螺纹联接件的材料性能与许用应力2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算四、提高螺栓联接强度的措施四、提高螺栓联接强度的措施普通螺栓损坏情况统计如图 1、改善螺纹牙间的载荷分配螺牙间变形不协调，导致牙间载荷分配不均2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（1）均载螺母四、提高螺栓联接强度的措施2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算（2）钢丝螺套四、提高螺栓联接强度的措施2、减小螺栓中应力幅2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算降低螺栓刚度CL、提高被联接件刚度CF对螺栓应力幅影响分析四、提高螺栓联接强度的措施2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算降低螺栓刚度CL措施：四、提高螺栓联接强度的措施①采用柔性螺栓： 增加螺栓长度、 减小螺栓光杆部分的直径（图2-35）、 采用空心螺栓杆（图2-35） ②在螺母下安装弹性元件（图2-36） 2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算提高被联接件刚度CF措施：四、提高螺栓联接强度的措施 ①采用刚度大的垫片 ②用密封环代替密封软垫片2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算3、减小螺栓本身应力集中图2-38四、提高螺栓联接强度的措施2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算4、避免或减少附加应力四、提高螺栓联接强度的措施(保证螺母支撑面平整、螺栓孔正) 2-4螺纹联接的设计计算2-4螺纹联接的设计计算5、采用合理制造工艺四、提高螺栓联接强度的措施冷墩头部、滚压螺纹有利于提高螺栓疲劳强度2-5键联接2-5键联接一、键联接作用一、键联接的作用轴及轴上零件的（如：齿轮、联轴器等）的周向、轴向定位，传递扭矩二、平键联接1、工作原理：键侧挤压、键剪切传扭矩 2、平键类型： （1）普通平键：（静联接）周向定位2-5键联接2-5键联接（2）导向平键与滑键：二、平键联接(动联接)周向定位、零件轴向滑移导向平键： 键定轴上，滑移距离短滑键： 键定毂上，滑移距离长3、键联接设计内容 (1)选择类型：工作要求、转矩大小、对中要求 (2)尺寸选择：按轴径d选键的截面尺寸b×h(查标准) (3)键长选择：L=轮毂长-（5～10）mm（查标准） (4)强度校核：2-5键联接2-5键联接4、失效形式二、平键联接静联接：键及键槽侧面压溃 动联接：工作面过度磨损5、设计准则6、标注方法键 (A）b×L GB1096-792-5键联接2-5键联接三、半圆键三、半圆键1、工作原理：键侧挤压、键剪切传扭矩 2、特点： 优点：键在槽中可摆动，适应轮毂槽底斜度 对中性好、装配方便、适应锥形轴端 缺点：键槽深，对轴削弱大 3、应 用：轻载、锥形轴端联接 2-5键联接2-5键联接四、楔键四、楔键1、工作原理： 键上表（毂槽底）面为1：100斜度斜面 键上、下表面工作，挤压楔紧、摩擦传扭 2、特点： 优点：轴上零件的轴向定位，承受较小轴向力 缺点：楔键破坏轴上零件对中性 3、应用：对中精度要求不高、载荷平稳、低速场合2-5键联接2-5键联接五、切向键五、切向键1、工作原理：切向键由两个1：100斜度的楔键组成 组合后上、下平行表面工作，其中之一在轴截面内， 工作面挤压、轴与轮毂间的摩擦传扭矩 2、特点：优点：传递载荷大 缺点：切向键破坏轴上零件对中性 3、应用：对中精度要求不高、载荷大的重型机械中， 如：大型飞轮、矿用卷扬机卷筒等2-5键联接2-5键联接六、花键联接六、花键联接1、工作原理： （花键轴、花键孔组成）键侧工作、挤压传扭2、特点：承载能力高-多齿传力 对轴、毂削弱小-齿槽浅 对中性好、成本高（专用设备加工） 2-5键联接2-5键联接3、类型：六、花键联接（1）矩形花键： 键齿矩形、内径定心； 定心表面热处理后磨削，定心精度高（2）渐开线花键： 齿形为渐开线，齿形定心； 自动对中，齿形角30º、40º 两种； 高强度、长寿命—齿根圆角大，应力集中小； 工艺性好—滚齿加工、精度高 应用于载荷大、定心精度要求高、 尺寸大的连接2-5键联接2-5键联接4、花键强度计算六、花键联接（1）静联接—工作面压溃，校核挤压强度 （2）动联接—工作面磨损，按工作面压强进行条件计算 null本章结束