《机械设计》课件第五章螺纹连接和螺旋传动

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1、联接螺纹螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的强度计算螺栓组联接的设计提高螺纹联接强度的措施螺旋传动键联接和花键联接其它联接联接的目的便于机器的制造、安装、运输、维修以及提高劳动生产率。学习目标熟悉机器联接中常用的各种联接件的结构、类型、性能和应用场合，掌握设计理论和选用方法。联接的分类动联接：静联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。静联接可拆联接：不需毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的

2、一部分才能拆开的联接。例如：铆接、焊接等。过盈联接§1螺纹一、螺纹的类型和应用螺纹有外螺纹和内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。按其作用分为：联接螺纹：如普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹；传动螺纹：梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。按使用单位制分为：英制螺纹：如管螺纹（螺距以每英寸牙数表示）；米制：其余均为米制。除矩形螺纹外，其余螺纹均已标准化。标准螺纹的基本尺寸，可查阅有关标准。常用螺纹的类型、特点和应用二、螺纹的主要参数（1）大径d（公称直径）（2）小径d1（3）中径d2（4）线数n单线螺纹多线螺纹（5）牙型角α（6）接触高度h注：常用的联接螺纹要求自锁性，故多

3、采用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故采用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般线数n≤4。（7）螺距P（8）导程S单线螺纹S=P；多线螺纹S=nP。（9）螺纹升角Ψ（10）螺纹旋向左旋螺纹，右旋螺纹（常用）旋向判定：顺着轴线方向看，可见侧左边高则为左旋，右边高则为右旋。§2螺纹联接的类型和标准联接件2.1螺纹联接的基本类型螺栓联接：普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接双头螺栓联接螺钉联接紧定螺钉联接其它：地脚螺栓联接、吊环螺栓联接、T型槽螺栓联接螺纹紧固件大都为标准件，常用的有螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母和垫圈等。1.普通螺栓联接特点：工作时受拉，无需在被

4、联件上加工螺纹孔，装拆方便，用于两被联件均不太厚的场合。2.铰制孔用螺栓联接特点：工作时受剪，除起联接作用外，还起定位作用。3.双头螺柱联接特点：用于有一联接件较厚，并经常装拆的场合，拆卸时只需拧下螺母即可。4.螺钉联接螺钉拧入深度H钢或青铜H≈d铸铁H=(1.25∽1.5)d铝合金H=(1.5∽2.5)d特点：用于有一联接件较厚，且不需经常装拆的场合。5.紧定螺钉联接特点：螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。地脚螺栓联接吊环螺栓联接T形槽螺栓联接2.2标准螺纹联接件2.3螺纹紧固件的性能等级和材料螺纹联

5、接件的常用材料低碳钢Q215、10号钢：一般联接中碳钢Q235、35、45号钢：一般联接低合金钢、合金钢如15Cr、40Cr30CrMnSi等：承受振动、冲击、变载的重要联接垫片材料：普通垫片：Q215、15、35号钢；弹簧垫片：65Mn。（需热处理）螺栓的性能等级螺母的性能等级注：先选用性能等级，再选用推荐材料，一般采用4.6、4.8、5.6、5.8等几个级别。3.1螺纹联接的预紧（一）预紧的目的受载之前—拧紧螺母—预紧力F’1.提高联接的紧密性2.防止联接松动3.提高联接件强度§3螺纹联接的预紧和防松防止联接松动提高联接的紧密性（二）控制预紧力的方法原

6、因：T↑→F↑→拉断、滑扣T↓→不能满足工作要求方法：1.控制应力或应变2.控制拧紧力矩3.控制拧紧力臂4.测量螺栓伸长量控制应力或应变控制拧紧力矩控制拧紧力臂采用测力矩扳手或定力矩扳手控制预紧力，准确性较差，也不适用与大型的螺栓联接。为此，可以采用测量螺栓伸长量的方法来控制预紧力。（三）拧紧力矩与预紧力的关系以螺母分析：T=T1+T2T1螺母支承面间的摩擦阻力矩T2螺纹副间的摩擦力矩F′——预紧力；d2——螺纹中径；ψ——螺纹升角；ρv——当量摩擦角；μc——螺母与被联接件承压面间的摩擦系数；D1，d0——分别为承压面的外径和内径。拧紧力矩与预紧力的关系

7、d2≈0.9d;y=1º42’=3º2’ρv≈acrtg(1.155f);f≈0.1-0.2μc≈0.15;D1≈1.5d;d0≈1.1d代入整理：注：不控制预紧力时，不宜采取M12以下的螺栓。3.2螺纹联接的防松1、螺纹联接按自锁条件设计ψ≤ρv。∴静载下不会自行松脱。2、松动原因冲击、振动、变载荷下；温度变化较大时→螺旋副摩擦力Ff减小或瞬时消失→松动3、螺纹联接防松的实质：在于限制螺旋副的相对转动。4、螺纹联接防松的方法按工作原理可分为①摩擦防松②机械防松③其它：破坏螺纹副关系（焊接、铆冲、粘接）摩擦防松：弹簧垫圈防松开口方向：斜向右下方弹性增压尖端

8、抵住摩擦防松：自锁螺母防松摩擦防松：对顶螺母防松机械防松开口销开