太原理工大学机械零件教研室ppt课件

1、太原理工大学机械零件教研室 联接：为了便于制造、安装、运输、维修，机器不联接：为了便于制造、安装、运输、维修，机器不能够被制呵斥一个整体，而是由许多零件、部件组能够被制呵斥一个整体，而是由许多零件、部件组成。要把这些零部件组装成一台机器，需求用一定成。要把这些零部件组装成一台机器，需求用一定的方式将它们联接起来的方式将它们联接起来动联接：机器任务时，零部件之间可以有相对动联接：机器任务时，零部件之间可以有相对 运动。例如：机械原理中，各种运动运动。例如：机械原理中，各种运动 副之间的联接。副之间的联接。静联接：在机器任务中，不允许零部件之间存静联接：在机器任务中，不允许零部件之间存 在相对运动

2、的联接。在相对运动的联接。根据结合可否运动分静联接静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆可拆联接：不须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、键联接开的联接。例如：螺纹联接、键联接 、过盈结合。、过盈结合。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才干拆开不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才干拆开的的 联接。例如：铆接、焊接、胶接等联接。例如：铆接、焊接、胶接等根据任务根据任务原理分原理分摩擦：靠联接配合面间的摩擦传送载荷，如：过盈摩擦：靠联接配合面间的摩擦传送载荷，如：过盈 结合结合非摩擦：经过零件的嵌合来传送载荷。例如：平非摩擦：经过零件的嵌合来传送载荷。例如：平 键

3、键共同作用：同时靠摩擦和嵌合传送载荷。如：楔共同作用：同时靠摩擦和嵌合传送载荷。如：楔键键第六章第六章 螺纹联接螺纹联接 根本要求及重点、难点根本要求及重点、难点 螺纹及螺纹联接的根本知识；螺栓组联接的设计，包括单螺纹及螺纹联接的根本知识；螺栓组联接的设计，包括单个螺栓联接的拧紧、强度计算、螺栓组构造设计、受力分个螺栓联接的拧紧、强度计算、螺栓组构造设计、受力分析及提高螺栓联接强度的措施等；滑动螺旋传动的设计计析及提高螺栓联接强度的措施等；滑动螺旋传动的设计计算方法。算方法。 根本要求根本要求: : 1) 1) 掌握螺纹的根本知识掌握螺纹的根本知识螺纹的根本参数、常用螺纹的螺纹的根本参数、常用

4、螺纹的种类、特性及其运用。种类、特性及其运用。 2) 2) 掌握螺纹联接的根本知识掌握螺纹联接的根本知识螺纹联接的根本类型、构螺纹联接的根本类型、构造特点及其运用，螺纹联接规范件，螺纹联接的拧紧与防造特点及其运用，螺纹联接规范件，螺纹联接的拧紧与防松。松。 3) 3) 掌握螺栓组联接设计的根本方法掌握螺栓组联接设计的根本方法螺栓组联接的构造螺栓组联接的构造设计，受力分析，螺栓联接的强度计算实际与方法。设计，受力分析，螺栓联接的强度计算实际与方法。 4) 4) 掌握提高螺纹联接强度的各种措施。掌握提高螺纹联接强度的各种措施。 5) 5) 掌握滑动螺旋传动的常用设计方法。掌握滑动螺旋传动的常用设计

5、方法。 难点：难点： 1) 1) 螺纹联接的构造设计与表达。螺纹联接的构造设计与表达。 2) 2) 受倾覆力矩作用的螺栓组联接受力分析。受倾覆力矩作用的螺栓组联接受力分析。 3) 3) 复杂受力形状下的螺栓组联接受力分析。复杂受力形状下的螺栓组联接受力分析。 4) 4) 受预紧力和轴向任务载荷作用时，单个螺栓联接的螺栓受预紧力和轴向任务载荷作用时，单个螺栓联接的螺栓总拉力确实定总拉力确实定 6.1 螺纹联接的主要类型、资料和精度螺纹联接的主要类型、资料和精度 6.1.1 主要类型螺纹结合件普通为规范件、各种类型的特主要类型螺纹结合件普通为规范件、各种类型的特点见表点见表6.1 螺栓：用于通孔，

6、运用广泛，包括普通螺栓受拉和铰制螺栓：用于通孔，运用广泛，包括普通螺栓受拉和铰制孔用螺栓受剪两种孔用螺栓受剪两种 双头螺柱：用于常装配的场所双头螺柱：用于常装配的场所 螺钉：用于被衔接件之一较厚、不常装配的情况螺钉：用于被衔接件之一较厚、不常装配的情况 紧定螺钉：用于定位紧定螺钉：用于定位普通螺栓铰制孔螺栓 6.1.2 螺纹紧固件的性能等级和资料 性能等级分十级P101，如3.6; 4.6; 4.8等，小数点前数字表示Bmin/100，点后数字为10(Smin/Bmin) 资料根据性能等级选取低碳钢、中碳钢、合金钢等 螺母性能等级按螺母高度分两大类 6.1.3 螺纹公差和精度 公差：内螺纹的公

7、差带为G和H，外螺纹采用e、f、g、h，G的根本偏向为正，efg的根本偏向为负，内外配合最好用G/h，H/g，H/h 精度等级分精细(46级)、中等7级和粗糙78级三种 6.2 螺栓结合的拧紧和防松 6.2.1 螺栓结合的拧紧 拧紧予紧的目的：加强结合的严密性、可靠性，防止出现间隙，加强结合的刚性。对受拉螺栓，还可提高螺栓的疲劳强度 拧紧力矩的计算 T=T1(螺纹力矩)+T2螺母支撑面摩擦力矩dddDddvc1 . 117. 0tan7 . 1; 2 . 01 . 09 . 0,23241002对普通螺栓：20203030231dDdDFTpc) 211(32)tan(21202030302d

8、FdDdDdddTpcvpF)(221vptgFdT) 311(25. 015. 0211dFTp）（）式：代入（ 予紧方法：测力扳手、定力矩扳手 例题：知扳手力臂L=15d，板动力F=200N，求予紧力F 解：T=FL=15dF T=0.2Fd 15dF=0.2Fd F=15F/0.2=1.5吨 6.2.2 螺纹联接的防松(表6.2) 螺纹联接防松的本质在于限制螺旋副的相对转动。以防止联接的松动影响正常任务。螺栓装配图开槽螺母开口销正确错误焊住 冲点 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 6.3.1 受拉螺栓联接受拉螺栓联接 螺栓为规范件，故普通仅仅计算螺

9、栓强度，螺母、螺栓为规范件，故普通仅仅计算螺栓强度，螺母、垫圈等直接从规范中选定垫圈等直接从规范中选定 失效方式：塑性变形、断裂、疲劳、滑扣等失效方式：塑性变形、断裂、疲劳、滑扣等 危险截面确实定危险截面确实定:dc=d1-H/6 1.受拉松螺栓联接受拉松螺栓联接 4F/dc2 2.受拉紧螺栓联接受拉紧螺栓联接 只受予紧力的紧螺栓联接靠摩擦力传送载荷只受予紧力的紧螺栓联接靠摩擦力传送载荷 受予紧力和螺纹力矩共同作用，故运用第四强度实受予紧力和螺纹力矩共同作用，故运用第四强度实际得际得 4x1.3F/ dc2受予紧力和任务载荷的紧螺栓联接 F0F+F F0=F+F在受任务载荷前被联接件和螺栓受相

10、等都为F,螺栓伸长量1=F/C1, 2=F/C2受任务载荷后，在被联接件出现缝隙前，所受力不同，但伸长和缩减增量一样，故可得：F=F- Fc2/c1+c2 F=F+Fc2/c1+c2 F0=F+Fc1/c1+c2由上式可知，F0与相对刚度系数c1/c1+c2有关，采用刚度较大得被联接件，有助于减小F0 被联接件为钢铁件时，根据垫片可采用： 金属0.20.3；皮革0.7；铜皮石棉0.8；橡胶0.9 予紧力F应大大于，其中F无变化化时，F=(0.20.6)F，有变化时F=(0.6-1)F，压力容器及其它严密结合F=(1.51.8)F 强度计算公式： 4x1.3F/ dc2 变载荷作用时，应力幅为主

11、要要素，计算公式和阐明见P108和P110表6.3 6.3.2 受剪螺栓联接铰制孔螺栓联接 失效方式为剪断、压溃等 剪切强度条件： 4xFs/ md2 压溃强度条件：Fsdhp 例题6.1P110 6.4 螺栓组联接的受力分析 同一组螺栓应尽量采用一样的螺栓 螺栓组要有适宜的间距、边距，要思索扳手空间方便装配 螺栓组受力分析的目的就是找出其中受力最大的螺栓和载荷，然后运用单个螺栓强度计算方法计算 在螺栓组分析时采用的一些理想化的假设有： 被结合体为刚体、各个螺栓的刚度和予紧力一样、螺栓应变在弹性范围内 6.4.1 受轴向力FQ的螺栓组联接 任务载荷均分F= FQ/Z 6.4.2 受横向力FR的

12、螺栓组联接 用受拉螺栓联接时，仅靠予紧力产生的摩擦面间的摩擦力传送载荷； F=kfFR/smz，这种方法的主要缺陷时予紧力很大，普通是横向载荷的很多倍 用受剪螺栓联接时，经过螺栓受剪和螺栓与被联接件挤压来传送载荷;Fs=FR/z 6.4.3 受旋转力矩T的螺栓组联接 用普通受拉螺栓联接时各个螺栓摩擦力一样 kfT= sFr1+sFr2+sFr3+.+sFrn 用受剪螺栓联接时： T= Fs1r1+Fs2r2+Fs3r3+.+Fsnrn Fs1/r1=Fs2/r2=Fs3/r3=.=Fsn/rn 各个螺栓受剪力与 间隔成正比 经过求解以上公式可得：)711(22221maxmax nrrrTrF

13、受力最大螺栓： 受翻转力矩M得螺栓联接 M= F1r1+F2r2+F3r3+.+Fnrn F1/r1=F2/r2=F3/r3=.=Fn/rn各个螺栓得变形量与间隔成正比，也就是任务拉力与间隔成正比nrrrMRF.21maxmax 6.5 提高螺栓联接强度的措施 改善螺纹牙载荷分布不均的景象，第一圈螺纹承当约三分之一的载荷，为平衡载荷，可以采用悬置螺母、内斜螺母、环槽螺母、低弹性模量螺母、钢丝螺套等图6.14,6.15,6.16 减少附加应力(图6.17,6.18) 减轻应力集中(加大牙根圆角半径) 降低应力幅，采用柔性螺栓、坚持被联接件的刚度 选择恰当的予紧力并坚持不减退 改善制造工艺、提高制

14、造质量 例题1：图示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上，知作用于轴承盖上的力FQ10.4kN，螺钉资料为Q235钢，屈服极限为240Mpa，取剩余预紧力F为任务拉力的0.4倍，不控制预紧力，取平安系数为4，求螺栓所需最小直径。 许用拉应力 4个螺钉，z4，每个螺钉的任务载荷 剩余预紧力F0.4F=0.42600=1040 N 故得螺钉中总拉力 按强度条件，螺栓小径 SSMPaS240460FFzQ2600 N104004FFF0260010403640 N ddF1041341336406010021().或cmm 例题2：设螺栓刚度为被联接件刚度的3倍，当螺栓的预紧力为60kN，轴向任务载荷在

15、40kN至10kN之间交替变化时，试计算作用在螺栓上对应的拉力变化幅值范围。kN)705 .62()4010(4160)4010(3601112110CCCFCCCFF 例题3：如下图起重机卷筒，钢丝绳起分量W60000N，利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力矩使转矩由齿轮传到卷筒上。8个螺柱均匀分布在直径 的圆周上。联接件接触面摩擦系数=0.12，为了平安，希望摩擦力矩比计算值大20，螺柱资料为6.8级，45钢 。 控制预紧力， 取平安系数 试求螺柱所需最小直径或计算直径。D1500mmSMPa 480SS 2TWD260000400212000000 N mm SSMPaS4802240 FK T

16、zDfN1212120000008012500260000. ddF104134136000024020342().或cmm转矩许用拉应力每个螺柱所需预紧力由强度条件，螺柱小径 Fmax 10kNCC1213例题：例题： 用绳索经过吊环螺钉起重，绳索受最大拉力用绳索经过吊环螺钉起重，绳索受最大拉力,螺钉刚度与被联接件刚度之比螺钉刚度与被联接件刚度之比，试求：，试求：1为使螺钉头与重物接触面不离缝，螺钉的最小预紧力；为使螺钉头与重物接触面不离缝，螺钉的最小预紧力；2假设预紧力为假设预紧力为10kN，任务螺钉的剩余预紧力为多少？，任务螺钉的剩余预紧力为多少？ FFCCCF2120FCCCFCCCF2121113334100007500maxN FFCCCFCCCF21211110000331000034100002500maxN1螺钉头与重物接触面不离缝，应使剩余预紧力螺钉头与重物接触面不离缝，应使剩余预紧力故得螺钉最小预紧力2预紧力F 10 kN，那么任务螺钉剩余预紧力 MPa06板A用5个普通螺钉固定在机座B上，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