第十章连接演示文稿修改讲课资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第10章 连 接,基本要求：,1.了解连接的基本分类；,2.了解,螺纹连接,的主要类型；,3.了解螺栓拧紧时连接中各零件的受力及螺栓的防松原理、装置和方法；,4.掌握单个螺栓的受力分析及强度计算；,5.了解提高螺栓连接强度的措施；,6.掌握平键类型、结构特点、尺寸选择及强度计算；,7.了解花键联接、销连接的基本概念。,连接,机械动连接,运动副,机械静联接,可拆连接,不可拆连接,螺纹连接,键、花键、销连接,无键连接,铆接,焊接,粘接,过盈连接,连接的基本类型,10 1 螺纹参数,一.螺纹的形成：,单线螺纹,S,d,2,多线螺纹,3）按旋向分：,右旋、左旋。一般用右旋。,4）内、外螺纹之分：,二者旋合组成螺旋副（螺纹副）,5）按母体的形状分：,圆柱螺纹、圆锥螺纹,6）按采取标准制度的不同：,公制、英制,注：,除了矩形螺纹外，其它螺纹都已标准化，设计时应按国家标准设计。,三.螺纹的基本参数：,大径d,(D),：,公称直径,小径d,1,(D,1,),：,强度计算用,中径d,2,(D,2,),：,分析效率用,螺距P：,相邻两牙在中径线,上对应两点间的轴向距离。,导程S：,同一条螺旋线上相,邻两牙在中径线上对应两,点间的轴向距离。S=nP,牙形角：,螺纹轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边夹角。,牙侧角,：,牙型侧边,与螺纹轴线的垂线间的夹角。,对于对称牙型,=,/2。,P,d,2,S,d,2,螺纹升角：,中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面间的夹角。,一.矩形螺纹：,（0）,螺旋副在力矩 T 和轴向载荷Fa作用下相对运动，可看成作用在中径的水平推力F推动滑块沿螺纹运动，,矩形,螺纹沿中径展开得一斜面,10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁,F,F,S,F,a,F,F,n,fF,n,F,R,1.当滑块沿斜面匀速上升时（拧紧螺母：轴向载荷为阻力阻止螺旋副相对运动时）：,：摩擦角,作用在螺旋副上的驱动力矩,T,为：（拧紧螺母时 等于螺纹副间的摩擦阻力矩）,F,F,a,F,R,+,F,F,a,F,R,-,S,2.当滑块沿斜面匀速下降时：,（松开螺母）,F,（阻力）,F,a,（,驱动力）,F,R,-,相应的力矩为:,时，F0，此时F为阻止滑块加速下滑的平衡力。,当,时，F0，表示要使滑块下滑，必须改变力F方向，,即必须施加推力，否则无论F,a,有多大，滑块都不会自行下滑。这种现象称为螺旋副的,自锁现象,。,二.非矩形螺纹：（0）,矩形螺纹：,非矩形螺纹：,当量摩擦系数,当量摩擦角,Fa,Fa,F,n,=F,a,1.当滑块沿斜面匀速上升时：,2.当滑块沿斜面匀速下降时：,当,0。推荐：,（1）,有紧密性要求的联接，,（2）,一般联接，工作载荷稳定时，,（3）,工作载荷不稳定时，,（4）,对于地脚螺栓联接，,10-7 螺栓的材料和许用应力,螺栓的常用材料,：,碳素钢 Q215、Q235、10、35、45等 合金钢 15Cr、40Cr、30CrMnSi等,P145,表10-6 螺栓联接的许用应力,变载荷,静载荷,铰制孔螺栓受横向载荷,控制预紧力时S=1.21.5；,不能严格控制预紧力时S查表10-7,受轴向载,荷、横向载荷,许用应力,紧螺栓连接受载情况,强度极限查P123表9-1,表10-7,紧螺栓联接的安全系数（不能严格控制预紧力时）,M16,M30,M16,M30,M6,M16,M6,M16,5,7.6,5,4,2.5,5,4,合金钢,6.5,10,6.5,3,2,4,3,碳素钢,变载荷,静载荷,材料,10-8 提高螺栓联接强度的措施,一.改善螺纹牙间的载荷分布:,变形不谐调是螺纹牙受力不均的根本原因。普通螺母第一圈受载最大，然后各圈递减，到第810圈以后，螺纹几乎不受载荷，故采用圈数多的厚螺母并不能提高联接的强度。,二.减小应力集中:,对螺纹来讲，形状突变是,产生应力集中的主要原因。,三.避免或减小附加应力:,偏心拉伸对螺栓十分不利。,四.其它措施：,采用冷镦头部和辗压螺纹的螺栓、进行氰化、氮化、喷丸等表面硬化处理,都能提高螺栓的疲劳强度。但经强化的螺栓耐腐性能都会下降。,五.降低应力幅：,应力变化幅度过大是疲劳断裂的根本原因。,解：1.决定螺栓的工作载荷F,E,压力不变，螺柱直径大则数目Z小；反之Z大则螺柱直径小。考虑到油缸是压力容器，有紧密性要求，故Z应适当大些并取偶数（便于分度）。综上：本题取,Z=8,例：一钢制液压油缸，油缸壁厚为10mm，油压p=1.6MPa，D=160mm，试设计其上盖的螺栓联接和螺栓分布圆直径D,0,。,2.决定螺栓总拉伸载荷F,a,对压力容器，取残余预紧力F,R,=1.8F,E,，,由强度条件得：,3.求螺栓直径d1,选螺栓材料为45钢，,s,355MPa（表91），装配时不要求控制预紧力，暂取安全系数S3（表10-7）,s,/S355/3118MPa,查表10-1，取M16螺栓（d,1,=13.835），故S3正确。,4.确定螺栓分布圆直径D,0,由于螺栓置于凸缘中部，故D,0,=D+210+2e=160+20+216+(36)=218224 取D,0,220 mm，,螺栓间距为,由教材P143页脚注可知，,所以，D,0,和Z是合理的。,10-11 键联接和花键联接,一.键联接的类型、工作原理及特点,轴毂联接：,支撑回转件的零件称为轴，回转零件的孔及其周边部分称为,轮毂,。所谓轴毂联接，指的是轴与毂孔圆周方向的固定。,概 述,作用：,实现轴毂联接以传递扭矩。有些键还可实现轴上零件的轴向移动或轴向固定。,键是标准件，应按标准选用。,键的类型,平键,半圆键,楔键,切向键,普通平键,导向键,滑键,实现静连接,实现动连接,用于轴向移动位移不大的情况,用于轴向移动位移大的情况,构成紧连接,1.平键,按用途分为双圆头（A型）、方头（B型）、单圆头（C型）,应用最广。两侧面是工作面，靠键与键槽的挤压传递转矩。定心性较好、装拆方便。,1）普通平键,3）滑键,2）导向平键,用于轴向移动位移不大的情况,用于轴向移动位移大的情况,半圆键也是以,两侧面为工作面,。靠键与键槽的挤压传递转矩，键可在键槽中摆动以适应毂槽的斜度，,定心性更好,，但键槽,对轴的削弱较大,，常用作锥形轴段的辅助联接和轻载连接。,2.半圆键联接,楔键：,上下表面为工作面,。键的上表面有1:100 的斜度。安装时，使键相对于键槽轴向移动从而楔紧轴与轮毂；工作时，,靠上下表面的摩擦力传递转矩。可承受单向的轴向力,，由于,定心性能差,而且是靠摩擦传力，故只能用于定心精度要求不高、低转速和工作平稳的情况下。,3.楔键和切向键,切向键,：两个楔键成对布置在轴断面的切线上，装配时两键楔紧，可承受很大的单向转矩。传递双向转矩时，两对切向键分布120,至130,当采用单,平键,强度不满足时，应采用双键。两个键应按180,布置,；,半圆键,应位于同一母线上；,楔键和切向键,应间隔120,左右。,类型的选择：,据联接的结构、使用特性、工作条件来选择。选择时应考虑的因素有：,1）需传递扭矩的大小；,2）是否有相对运动；,3）滑动距离的长短；,4）联接中对心性的要求；,5）是否有轴向定位；,6）键在轴上的位置（中部、端部）等。,2.尺寸的选择：,L,b,h,主要尺寸,b,h,与长度,L,由轴的直径选,由,轮毂的长度,定；导向键应按,轮毂的长度和滑动距离,定。所选长度应,符合国标中规定的长度系列,。,键的类型选择,二.平键联接的强度校核,1.平键联接的失效形式：,1）,键与键槽工作面被压溃,（静联接）；,2）,键被剪断,3）,键与键槽工作面的磨损,（动连接）。,对于实际采用的材料组合和尺寸来说，,压溃和磨损,是主要失效形式。,静联接：,挤压条件,动联接：,耐磨条件,L,b,注意：,式中 为接触长度。圆头键,方头键 ；一端方头,查表10-10,当采用单键强度不满足时，应采用双键。考虑到载荷分配不均的问题，,双键只能按1.5个键计算,。此外，采用双键时，两个键应按180,布置,；半圆键应位于同一母线上；楔键和切向键应间隔120,左右。,传递,大转矩,或,轴向移动频繁且要求较高的定心精度,时，从使用和制造来讲，使用键联接都不合理。一个花键相当于多个平键，因键轴一体，,对轴的削弱程度小,（齿浅、应力集中小），,定心性和导向性能好,，故花键联接广泛用于,重载、高速、要求轴向移动频繁及高定心精度的场合。,花键分一般的,矩形花键,和强度高的,渐开线花键,。矩形花键最为常用；渐开线花键承载力大、制造精度高，多用于重要场合。,轴和轮毂孔周向均布多个键齿构成的联接称为花键联接。齿的侧面是工作面。,三.花键联接,销联接的作用,：,固定零件间的相对位置，并传递不大的载荷。有时也作安全装置中的过载保护元件（安全销）。,10-12 销联接,销已标准化，使用时应按标准选用。,销联接的基本形式：,圆柱销：多次拆装定位精度会降低。,圆锥销：有,1,50,的锥度，安装比圆柱销方便，多次拆装对,定位精度的影响较小。,教材P157,158,10-3、10-5、10-11,END,本章作业,