华中科技大学机械设计基础课件讲义

第十三章联接联接可拆联接不可拆联接—键联接、销联接、螺纹联接—焊接、铆接、粘接重点讨论—键联接、螺纹联接§13-1键联接作用—对轴上旋转零件作周向固定，并传递转矩一、键联接的类型键联接平键半圆键斜键花键普通平键——静联接导向平键（短距离）滑键（长距离）—动联接第十三章联接联接可拆联接—键联接、销联接、螺纹联1二、键联接的选择设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算类型选择—静联接→普通平键、半圆键、花键动联接→导向平键、滑键尺寸选择—根据轴径d查标准，确定b、h根据轮毂宽度，确定键长L三、平键联接的校核平键联接的失效形式：1、工作面压溃—静联接2、工作面磨损—动联接二、键联接的选择设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算类型选2每个工作面的受力：挤压应力：l—键的工作长度：对于A型键l=L-b 对于B型键l=L 对于C型键l=L-b/2强度条件：静联接，防止压溃—动联接，防止磨损—平键联接的校核计算：每个工作面的受力：挤压应力：l—键的工作长度：对于A型键3选择平键联接类型按静或动联接校核强度取决于键、轴、轮毂三者中强度最弱的那种材料▲增大键长设计步骤根据轴径、毂宽查标准确定键的尺寸设计时注意：许用应力强度不够时不同轴段的键槽应开在同一母线上▲同一截面采用双键联接（按1.5个键计算）选择平键联接类型按静或动联接校核强度取决于键、轴、轮毂三者中4§13-2螺纹联接一、螺纹参数螺纹牙型三角螺纹普通螺纹矩形螺纹锯齿型螺纹梯形螺纹管螺纹管路联接一般联接传递运动或传力d—螺纹大径，公称直径d1—螺纹小径d2—螺纹中径n—螺纹线数p—螺距s—导程，s=npλ—升角α—牙型角§13-2螺纹联接一、螺纹参数螺纹牙型三角螺纹普通螺纹矩5螺纹旋向——常用右旋，特殊要求时用左旋粗牙螺纹——一般联接细牙螺纹——d1大、强度大、自锁性好，常用于变载二、螺旋副的受力分析、效率和自锁1、矩形螺纹（α=

0o)螺纹受力分析F=Qtg(λ+ρ）摩擦角ρ=arctgfQFπd2NRfNvsFRQλ+ρλλρ螺纹旋向——常用右旋，特殊要求时用左旋粗牙螺纹——一般联接二6螺旋副的效率由此可见，λ增加→效率提高另一方面，当滑块等速下滑时QFπd2RfNvsλNρλFRQλ-ρF=Qtg(λ-ρ）若λ≤ρ，则η’≤0。自锁条件：λ≤ρ螺旋副的效率由此可见，λ增加→效率提高另一方面，当滑块等速72、三角螺纹（α≠

0o)比较矩形螺纹和三角螺纹的受力（忽略升角λ的影响）三角螺纹的摩擦力：β—牙型斜角fv—当量摩擦系数，ρv—当量摩擦角用fv、ρv代替f、ρ，得到三角螺纹的受力及效率公式：螺纹力矩：螺纹副效率：自锁条件：

λ≤ρv2、三角螺纹（α≠0o)比较矩形螺纹和三角螺纹的受力（忽8三、螺纹联接的预紧和防松1、螺纹联接的预紧预紧的目的防止联接松脱，增强可靠性被联接件接合面具有足够的紧密性使接合面产生摩擦力，以承受横向载荷F′—预紧力拧紧力矩T：T=T1+T2T1—螺纹阻力矩T2—螺母支承面摩擦阻力矩对于M10~M68的普通粗牙螺纹：取fv=tgρv=0.15

fc=0.15三、螺纹联接的预紧和防松1、螺纹联接的预紧预紧的目的防止联92、螺纹联接的防松了解：1）为什么要防松？2）防松的原理；3）防松零件的装配方法四、单个螺栓联接的强度计算螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接工作载荷横向工作载荷轴向工作载荷外载方向垂直于螺栓轴线外载方向平行于螺栓轴线用于轴向或横向工作载荷用于横向工作载荷2、螺纹联接的防松了解：1）为什么要防松？四、单个螺栓联接的101、螺栓联接的失效形式对于普通螺栓：螺栓杆在制有螺纹的部分被拉断对于铰制孔用螺栓：工作面被压溃或剪断2、松螺栓联接的计算螺栓所受拉力工作载荷=危险截面的强度条件：F—拉力；A—危险截面面积；设计式：d1—螺纹小径1、螺栓联接的失效形式对于普通螺栓：螺栓杆在制有螺纹的部分被11装配时要拧紧，工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力F′作用3、紧螺栓联接的计算1）受横向工作载荷时：普通螺栓联接F′F′RRTT1F′F′螺栓受F′和T1作用

F′引起的拉应力：

T1引起的扭剪应力：装配时要拧紧，工作载荷作用之前，螺栓已受预紧力F′作用3、12m—接合面对数f—摩擦系数Kf—可靠性系数R—横向工作载荷当m=1、f=0.15、Kf=1.2时，F′≥8R应使接合面摩擦力大于工作载荷R拉、扭联合作用时，按第四强度理论：当量拉应力：强度条件：设计式：预紧力F′应满足的条件？摩擦力：mfF′RKf≥m—接合面对数当m=1、f=0.15、应使接合13铰制孔用螺栓联接螺栓杆受挤压应力和剪切应力作用。此类螺栓预紧力小，计算时可忽略强度条件：d0—螺栓杆受剪面直径δ—最小挤压高度设计时，按上述公式分别计算出d0，取大值铰制孔用螺栓联接螺栓杆受挤压应力和剪切应力作用。强142）受轴向工作载荷时：F′F′FFTF′F′F0F″F″F0螺栓所受的总拉力：F0=F′+F?×此时，联接中各零件的受力关系属静不定问题未知力有两个：F0—总拉力F″—残余预紧力须根据静力平衡方程和变形协调条件求解2）受轴向工作载荷时：F′F′FFTF′F′F0F″F″F015F′F′F′F′FFF0F″F″F0δc0δb0△δb△δcT变形协调条件：

△δb=△δc=△δ静力平衡条件：

F0

=F″+F螺栓总拉力残余预紧力轴向外载荷F′F′F′F′FFF0F″F″F0δc0δb0△δb△δc16变形力力力变形δb0δc0δb0δc0△δF′F′F0FF″αbαc(a)(b)(c)F′螺栓刚度:kb

=

F′/δb0=tgαb被联接件刚度:kc

=

F′/δc0=tgαc当kc＞＞kb时，相对刚度系数→0，F0≈F′反之，当kc＜＜kb时，相对刚度系数→1，F0≈F′+F相对刚度系数变形力力力变形δb0δc0δb0δc0△δF′F′F0FF″17强度条件：注意：对于普通螺栓联接，无论联接是受横向工作载荷还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用残余预紧力应满足下列要求：1）无特殊要求时F″=（0.2~0.6)F2）变载作用时F″=（0.6~1.0)F3）有紧密性要求时F″=（1.5~1.8)F五、螺栓材料及其许用应力一般用途：碳素钢；重要联接：合金钢许用应力：见表13-2、13-3、13-4强度条件：注意：对于普通螺栓联接，无论联接是受横向工作载荷还18六、螺栓组的结构设计目的：合理确定螺栓组的布置形式及接合面的几何形状；使各螺栓受力均匀，便于加工、装配1、接合面应设计成轴对称的简单几何形状2、合理布置螺栓，使其受力均匀3、合理确定螺栓的间距和边距，保证足够的扳手空间4、同一分布圆上的螺栓应取偶数，便于钻孔时分度画线5、同一螺栓组，螺栓材料、规格相同6、螺母及螺栓头的支承面应光洁、平整注意：对于螺栓组联接，应首先对螺栓组进行受力分析，找出受载最大的螺栓，然后对该螺栓进行强度计算