ch5-联接和螺旋传动

§5-1螺纹的主要参数和常用类型§5-2螺旋副的受力分析、效率和自锁§5-3螺纹联接和螺纹联接件第五章连接和螺旋传动

§5-4螺栓联接的强度计算§5-5设计螺纹联接时应注意的问题联接可拆联接不可拆联接第五章联接和螺旋传动可拆联接

允许多次装拆而无损于使用性能的联接。不可拆联接拆开时至少要损坏联接中某一部分的联接。一、螺纹的形成§5－1螺纹的主要参数和常用类型d2螺纹一平面图形沿螺旋线运动时在空间的轨迹螺纹外螺纹内螺纹螺栓的螺纹螺母的螺纹二、螺纹的分类内螺纹外螺纹螺旋副§5－1螺纹的主要参数和常用类型按螺纹的牙型分30º3º矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹§5－1螺纹的主要参数和常用类型60º30º三角形螺纹（普通螺纹）按螺纹的旋向分右旋螺纹左旋螺纹右旋左旋§5－1螺纹的主要参数和常用类型一般:

n≤4单线螺纹多线螺纹按螺旋线的数目分双线螺纹单线螺纹§5－1螺纹的主要参数和常用类型联接螺纹传动螺纹联接螺纹传动螺纹螺旋传动按螺纹的作用分§5－1螺纹的主要参数和常用类型③中径d2d1d2d②小径d1三、螺纹的主要参数---螺纹的公称直径①大径d§5－1螺纹的主要参数和常用类型---常作为螺纹危险截面计算直径⑤导程（升距）S

④螺距PSPd1d2dP§5－1螺纹的主要参数和常用类型S=nP§5－1螺纹的主要参数和常用类型λαγ⑦牙型角αtanλ=πd2S牙型斜角γ

γ⑥螺纹升角λπd2Sλ§5－2螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹

(γ=0°)FQFtd2Ft1、问题的转化§5-2螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹

(γ=0°)FQFtd2FtFtFQλv1、问题的转化转化为FQFtλvFRFnλρFQFRFtλ+ρ2、滑块沿斜面等速上升斜面对滑块的总反作用力使滑块等速上升所需的水平力

FfT=Ftd22=FQd22tan(λ+ρ

)Ft=FQtan(λ+ρ

)3、滑块沿斜面等速下滑维持滑块等速下滑所需的平衡力

Ft=FQ

tan(λ-ρ

)FRFnρλλFQvFt

FfFQFtFRλ-ρ4、螺旋副的自锁Ft=FQ

tan(λ-ρ

)FRFnρλλFQvFt

Ff螺旋副被拧紧后，若不加外力矩，不论轴向载荷FQ有多大，螺母也不会在其作用下自动松脱。自锁条件：λ≤ρα轴线螺杆螺母轴线§5-2螺旋副的受力分析、效率和自锁二、非矩形螺纹

(γ≠0°)FQFn=

FQFQγFQFn

=FQcosγFQcosγ=ffcosγFQ=Ff=Fn

f=fFQ矩形：Ff=F’n

f非矩形：γfcosγFQ=Ff=Fn

f=fFQ矩形：Ff=Fn

f非矩形：=fv

FQ式中

fv----当量摩擦系数=tanρvfcosγ=fvρv----当量摩擦角对比将f→

fv，ρ→ρv，就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。§5－2螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副效率：◆滑块沿非矩形螺纹等速上升时（即拧紧螺母时），施加在中径处的水平推力：驱动力矩：tan(λ+ρv

)T=Ftd22=FQd22Ft

=

FQtan(λ+ρv)§5－2螺旋副的受力分析、效率和自锁自锁条件：λ≤ρv1.螺栓联接铰制孔用螺栓螺栓联接孔与螺杆之间留有间隙潘存云教授研制潘存云教授研制dd一、螺纹联接的基本类型§5-3螺纹连接和螺纹联接件普通螺栓联接潘存云教授研制2.螺钉联接3.双头螺柱联接----用于不常拆卸的场合----用于经常拆卸的场合盲孔联接§5-3螺纹联接和螺纹联接件潘存云教授研制4.紧定螺钉联接紧定螺钉三、螺纹紧固件（自学）§5-3螺纹联接和螺纹联接件§5-4螺栓连接的预紧预紧力：

大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到的力FQ0。预紧的目的：

增强联接的可靠性和紧密性，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。T∑

≈0.2FQ0

ddw式中：d为螺纹的公称直径FaT

∑d0d二、预紧力F0及拧紧力矩T间的关系

F0为预紧力§5-4螺栓连接的预紧一、概述一般扳手长度L≈15d，拧紧力为F，则T=FLFL=F×15d=0.2

FQ0dFQ0=75F若加在扳手上的力：F=200N则：FQ0≈15000N若用这个预紧力拧M12的钢制螺栓，则很可能因过载而被拧断。∴对于重要的联接，不宜采用<M12的螺栓。T∑

≈0.2FQ0

d§5-4螺栓连接的预紧测力矩扳手三、预紧力的控制方法F定力矩扳手1)凭手感经验；2)测力矩扳手；3)定力矩扳手；§5-4螺栓连接的预紧§5-5螺栓连接的强度计算螺栓联接的强度计算根据联接类型装配受力d1公称直径d螺栓的受力一、松螺栓联接特点：装配时，螺母不拧紧。强度条件：式中:d1----螺纹小径mm，设计公式：[σ]—许用应力Mpa§5-5螺栓联接的强度计算二、紧螺栓联接特点：装配时，螺母需要拧紧。§5-5螺栓联接的强度计算1.受横向载荷的紧螺栓联接FF1.受横向载荷的紧螺栓联接A.采用普通螺栓联接时二、紧螺栓联接F0F0F0F0工作原理：依靠螺栓预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷FF1.受横向载荷的紧螺栓联接A.采用普通螺栓联接时二、紧螺栓联接F0F0F0F0工作原理：依靠螺栓预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷为防止被联接件之间发生相对滑动预紧力：FF/2F/2FFm=1m=2强度条件：注意：联接所受载荷与螺栓所受载荷之间有何不同?1.受横向载荷的紧螺栓联接B.采用铰制孔用螺栓联接时工作原理：依靠螺栓杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷。剪切强度条件：挤压强度条件：潘存云教授研制FF/2F/2§5-5螺栓联接的强度计算潘存云教授研制FF/2F/2----杆与孔壁挤压面的最小高度n

----剪切面数目d0d0----螺栓剪切面的直径剪切强度条件：挤压强度条件：见表5---6m=2式中：F----螺栓所受的工作剪力2.受轴向载荷的紧螺栓联接每个螺栓平均承受的轴向工作载荷：p·πD2/4FQ=ZpFQFQD注意：螺栓实际承受的总拉伸载荷FQ∑≠

FQ

+F0

=FQ+FQr§5-5螺栓联接的强度计算2.受轴向载荷的紧螺栓联接§5-5螺栓联接的强度计算紧螺栓联接应能保证被联接件的接合面不出现缝隙，因此，残余预紧力

FQr>0当工作载荷稳定时，取：FQr=（0.2~0.6）FQ当工作载荷有变化时，取：FQr=（0.6~1.0）FQ对有紧密性要求的联接（压力容器）：FQr=（1.5~1.8）FQ通常，先根据联接的工作要求确定FQ求出总拉伸载荷Fa计算螺栓强度§5-5螺栓联接的强度计算FQ∑=FQ+FQr一、键联接的类型、特点及应用平键联接半圆键联接楔键联接键联接§5-9键联接和花键联接1.平键联接普通平键导向平键(1).普通平键联接特点：●

键的两个侧面是工作面，工作时依靠键与键槽侧壁的挤压传递扭矩。间隙●对中心性较好、装拆方便。●不能轴向固定零件。轴工作面单圆头

(C型)圆头

(A型)平头

(B型)普通平键1.平键联接§5-9键联接和花键联接起键螺孔固定螺钉潘存云教授研制起键螺孔固定螺钉●长度较长，需用螺钉固定。特点：●可实现轴上零件的轴向移动，构成动联接。如变速箱内的滑移齿轮（2）导向平键2.半圆键联接优点：定心好，装配方便。特别适用于锥形轴端的联接。工作面缺点：键槽较深，对轴的削弱较大，只适用于轻载联接安装时用力打入工作面3.楔键联接特点：●楔键的上下两面为工作面。工作时，依靠键的楔紧作用来传递扭矩。●对中性较差。●能承受单方向的轴向力。工作面斜度1：100拆卸空间楔键普通楔键钩头楔键应用：仅适用于对中要求不高，载荷平稳和低速的场合3.楔键联接二.平键的选择和键联接的强度计算1.平键的选择类型选择尺寸选择剖面尺寸（b×h）键长L（公称长度）----按轴径d

从标准中查取-----L≤轮毂长度（表9-4）键长应符合标准规定的长度系列剖面尺寸（b×h）键长L主要失效形式：导向平键联接（动联接）平键联接普通平键联接（静联接）---工作面被压溃---工作面的磨损平键联接受力情况dTFF2.平键联接的强度计算≤[σp

]dkl2T=普通平键联接的挤压强度条件：σp=FklT=Fd2d22.平键联接的强度校核dbkdTFF≤[p

]dkl2Tp=导向平键联接的强度条件：式中：

k----键与键槽的接触高度，k≈h/2

l----键的工作长度Ll=L-bl=LbA型bB型l≤[σp

]dkl2T=σp=Fkl普通平键联接的挤压强度条件：组成：

外花键、内花键。----多键联接三、花键联接应用：对中性要求高、载荷大或经常滑移的联接。组成：

外花键、内花键。优点：2)对轴的削弱程度小;因齿槽浅，齿根应力集中小1)多齿传递载荷，承载能力高;3)轴上零件与轴的对中性好；导向性好;对