机械传动PPT(全)

1、1).1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹的主要参数；的主要参数；2).2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用；掌握常用螺纹联接的主要类型和应用；3).3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松；了解常用螺纹联接的拧紧与防松；4).4).掌握单个螺栓联接的强度计算；掌握单个螺栓联接的强度计算；5).5).掌握螺栓组联接的受力分析；掌握螺栓组联接的受力分析；基本要求基本要求第第6 6章章 螺纹联接螺纹联接重点：重点：受力分析、强度计算受力分析、强度计算难点：难点：受翻转力矩的螺栓组联接受翻转力矩的螺栓组联接1.1.螺纹紧固件螺纹紧固件6.1.2 6.1.2 螺纹紧固

2、件的性能等级和材料螺纹紧固件的性能等级和材料2.2.紧固件的材料和性能等级紧固件的材料和性能等级螺纹紧固件螺纹紧固件6.1 6.1 螺纹联接的主要类型、材料和精度螺纹联接的主要类型、材料和精度6.1.16.1.1螺纹联接的主要类型螺纹联接的主要类型 螺栓联接螺栓联接按紧固件不同分按紧固件不同分 螺钉联接螺钉联接 双头螺柱联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉联接根据装配时是否拧紧分根据装配时是否拧紧分 松联接松联接紧联接紧联接按螺栓受力状况分按螺栓受力状况分 受拉螺栓联接受拉螺栓联接受剪螺栓联接受剪螺栓联接螺纹联接的分类螺纹联接的分类图图6.2 螺纹联接的拧紧与防松螺纹联接的拧紧与防松6.2.1

3、6.2.1螺纹联接的拧紧螺纹联接的拧紧1.1.拧紧的目的：增强联接的刚性、拧紧的目的：增强联接的刚性、紧密性和防松能力。对于受拉螺栓紧密性和防松能力。对于受拉螺栓联接，还可提高螺栓的疲劳强度；联接，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓联接，有利于增大联对于受剪螺栓联接，有利于增大联接中的摩擦力。接中的摩擦力。2.2.拧紧力矩拧紧力矩: : dFdFkTTTt212 . 03.3.控制拧紧力矩的方法：控制拧紧力矩的方法：如使用测力矩扳手或定力矩扳手如使用测力矩扳手或定力矩扳手 6.2.2 6.2.2 螺纹联接的防松螺纹联接的防松防松目的：虽然螺纹联接一般能满足自锁条防松目的：虽然螺纹联接一般能满

4、足自锁条件，但在冲击、振动或变载荷下，或当问对件，但在冲击、振动或变载荷下，或当问对变化大时，联接有可能松动。变化大时，联接有可能松动。防松原理：防松原理：摩擦力防松摩擦力防松（对顶螺母、弹簧垫圈、（对顶螺母、弹簧垫圈、锁紧螺母等）锁紧螺母等）；利用机械元件防松利用机械元件防松（止动垫片、（止动垫片、串联金属丝等）串联金属丝等）；破坏螺纹副关系；破坏螺纹副关系（焊住螺纹（焊住螺纹副或对螺纹副冲点等）。副或对螺纹副冲点等）。 6.3 6.3 单个螺栓联接的受力分析和强度计算单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.3.16.3.1受拉螺栓联接受拉螺栓联接主要失效形式：主要失效形式：静载：螺纹部分的塑性

5、变形或断裂；静载：螺纹部分的塑性变形或断裂；变载：栓杆部分的疲劳断裂；变载：栓杆部分的疲劳断裂；精度低或时常装拆时：滑扣。精度低或时常装拆时：滑扣。1.1.受拉松螺栓联接受拉松螺栓联接只承受轴向静载只承受轴向静载强度条件：强度条件： 24cdF65%20%15%2. 2. 受拉紧螺栓联接受拉紧螺栓联接（1 1）只受预紧力的紧螺栓联接）只受预紧力的紧螺栓联接载荷传递：载荷传递：靠被联接件接合面上靠被联接件接合面上的摩擦力来传递外载的摩擦力来传递外载F FR R螺栓受载：螺栓受载：只受预紧力只受预紧力F F图 6.4 只受预紧力的紧螺栓联接外载：外载：横向载荷横向载荷强度条件：强度条件： 23 .

6、 14cdF(6.4)（2 2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接FFF 0 FcccFF2110 FcccFF212 (6.5 5 6.8） FcccFF212 螺栓与被联接件的受力与变形线图：螺栓与被联接件的受力与变形线图：图 6.6 螺栓和被联接件的力与变形的关系受工作载荷时2121变形力 静强度静强度： 203 . 14cdF（6.9）疲劳强度：疲劳强度： acCaacccdFFAF2112122（6.10） 6.3.26.3.2受剪螺栓联接受剪螺栓联接栓杆或孔壁被压溃栓杆被剪断主要失效形式：假设挤压应力分布）挤压应力分布螺栓被挤压挤压破坏剪断破

7、坏图 6.8 受 剪 螺 栓 联 接受剪螺栓联接被联接件 挤压强度条件：挤压强度条件： pspdhF （6.12）剪切强度条件：剪切强度条件： mdFdmFss2244（6.11）6.4 6.4 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计6.4.16.4.1螺栓组联接的结构设计螺栓组联接的结构设计 应考虑以下几个方面：应考虑以下几个方面： 1.1.接合面的几何形状设计成轴对称式。接合面的几何形状设计成轴对称式。结构设计目的：结构设计目的： 确定合理的接合面的几何形状及螺栓的布确定合理的接合面的几何形状及螺栓的布置形式，以使各螺栓受力均匀，且便于加工置形式，以使各螺栓受力均匀，且便于加工装配。装配。1).

8、1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀布置；布置；2).2).螺栓应有合理的间距和边距；螺栓应有合理的间距和边距；3).3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行），受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行），数目不超过数目不超过6 6个；个；4).4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠近接合面的边缘。近接合面的边缘。5 5）. .避免螺栓承受附加的弯曲载荷避免螺栓承受附加的弯曲载荷2.2.螺栓的布置要合理螺栓的布置要合理6.4.2 6.4.2 螺栓组联接的受力分析螺栓组联接的受力分析假设：假设：1 1）被联接件为刚体；）

9、被联接件为刚体；2 2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直径、长度）和预紧力都相同；径、长度）和预紧力都相同；3 3）螺栓的应变在弹性范围内。）螺栓的应变在弹性范围内。 受力分析的目的：受力分析的目的： 分析各螺栓受力，求出受载最大螺栓所分析各螺栓受力，求出受载最大螺栓所受载荷，进而进行强度计算。受载荷，进而进行强度计算。1.1.受轴向力受轴向力F FQ Q的螺栓组联接的螺栓组联接工作载荷工作载荷: :zFFQ图 6.10 受轴向力的螺栓组联接板的平衡条件：板的平衡条件：RfsFkFmz 2. 2. 受横向载荷的螺栓组联接受横向载荷的螺栓组联接（1 1）

10、受拉螺栓联接）受拉螺栓联接用受拉螺栓联接图6.11 受横向力的螺栓组联接 （2 2）受剪螺栓联接）受剪螺栓联接 板平衡条件：板平衡条件：RsFzF 用受剪螺栓联接图6.11 受横向力的螺栓组联接 3. 3. 受旋转力矩受旋转力矩T T的螺栓组联接的螺栓组联接（1 1）用受拉螺栓联接）用受拉螺栓联接板的平衡条件：板的平衡条件： TkrrrFfzs)(21联接受旋转力矩图6.12 受旋转力矩的螺栓组联接用受拉螺栓联接（2 2）受剪螺栓联接）受剪螺栓联接 静力平衡条件：静力平衡条件： TrFrFrFzszss2211 变形协调条件：变形协调条件： zszsSrFrFrF2211ziisrTrF12m

11、axmax 4 4受翻转力矩受翻转力矩M M 的螺栓组联接的螺栓组联接底板的静力平衡条件：底板的静力平衡条件：MrFrFrFzz2211 变形协调条件：变形协调条件： zzrFrFrF2211ziirMrF12maxmaxl一般说，对普通螺栓可按轴向载荷或（和）倾覆力矩确定螺栓的工作拉力；按横向载荷或（和）转矩确定联接所需要的预紧力，然后求出螺栓的总拉力。l再按单个螺栓联接的强度计算公式校核6.5 6.5 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施6.5.16.5.1均匀螺纹牙受力分配均匀螺纹牙受力分配 6.5.2 减小附加应力减小附加应力 从两方面入手：从两方面入手： 1 1）减小螺栓的实

12、际应力；）减小螺栓的实际应力； 2 2）提高螺栓的许用疲劳强度）提高螺栓的许用疲劳强度。改善措施：采用悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母。采用钢丝螺套。凸台、沉头座斜垫圈、球面垫圈措施：加高螺母以增加旋合圈数，加高螺母以增加旋合圈数，对提高螺栓强度没有多少作对提高螺栓强度没有多少作用。用。装配时用扳手在螺栓末装配时用扳手在螺栓末端加一相反力矩可消除端加一相反力矩可消除附加切应力。附加切应力。 减小螺栓的刚度（适当增大螺栓的长度，部分减小螺栓的刚度（适当增大螺栓的长度，部分减小栓杆直径或作成中空的结构，在螺母的下面减小栓杆直径或作成中空的结构，在螺母的下面安装弹性元件等）或增大被联接件的刚度（用刚安装

13、弹性元件等）或增大被联接件的刚度（用刚度大的垫片等）度大的垫片等）6.5.4 6.5.4 降低应力幅降低应力幅 6.5.3 6.5.3 减轻应力集中减轻应力集中适当加大牙根圆角半径，在螺纹收尾处用退适当加大牙根圆角半径，在螺纹收尾处用退刀槽，在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹刀槽，在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等都有良好的效果。等都有良好的效果。6.5.6 6.5.6 改善制造工艺改善制造工艺6.5.5 6.5.5 选择恰当的预紧力并保持其不减退选择恰当的预紧力并保持其不减退冷镦、碾压、氮化、喷丸等工艺均可提高螺栓的强度冷镦、碾压、氮化、喷丸等工艺均可提高螺栓的强度。分析总结：分析总结：螺纹联

14、接的受力分析和强度计算螺纹联接的受力分析和强度计算联接类型联接类型受力分析受力分析 强度条件强度条件松螺栓联松螺栓联接接轴向静载轴向静载6.36.3式式紧螺栓紧螺栓联接联接受拉受拉螺栓螺栓联接联接外载外载螺栓受力螺栓受力6.46.4式式受横向外载受横向外载螺栓只受预紧力螺栓只受预紧力受旋转力矩受旋转力矩受轴向外载（静载或受轴向外载（静载或变载）变载）受预紧力和轴向工受预紧力和轴向工作载荷作载荷6.96.9式（静载）式（静载）6.106.10式（变载式（变载）受翻转力矩受翻转力矩受剪受剪螺栓螺栓联接联接受横向外载受横向外载挤压和剪切挤压和剪切6.116.11式式6.126.12式式如图所示，有一

15、支架用一组螺栓与机座联接，所受外载为F=10000N，=45.接合面的摩擦系数为0.15，摩擦传力可靠系数kf=1.2，螺栓的许用应力=400MPa.试求螺栓的计算直径。1234解：将F正交分解得：FFaFh轴向分力：NFFa2500045cos10000cos横向分力：NFFh2500045sin10000sin每个螺栓所受的轴向工作载荷：NzFFa21250425000工作承受横向载荷需满足：hfsFkmzF NmzFkFshf1 .141424115. 0250002 . 1 NFFF9 .159091 工作螺栓的轴向总拉力：所以螺栓的计算直径： mmFdc12

16、. 83 . 140 MPa06板A用5个普通螺钉固定在机座B上，已知板与机座间摩擦系数=0.15，防滑系数（可靠性系数）Kf=1.2，螺钉许用应力，试指出哪个螺钉是危险螺钉？并按强度计算该螺钉联接中螺钉所需的小径（或计算直径）尺寸。1）将力向形心简化：FQ2000N；MFQ N mm9002000900181052）FQ使每一个螺钉产生作用力FFRQN152000 5400/ M使每个螺钉产生作用力FMrR2N/ ()41810415030005方向如图（中间螺钉FR2 03）第2个螺钉受力最大，为危险螺钉，设其受力为FRFFFRR1R2N40030003400FK FfR34002 .115.0F F27200N4）， 13412./ Fd413272006012./ d d127 39.mm复习思考题复习思考题1.1.螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对重要联螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对重要联接要控制预紧力？接要控制预紧力？2.2.螺纹联接常用的防松原理有哪些？螺纹联接常用的防松原理有哪些？3.3.受横向载荷的螺栓组联接，什么情