机械设计基础 第4版 课件 第十一章联接.pdf

第十一章寐接教学要求知识要素：L螺软联接的类型、预紫和防松。2,螺欲寐接工作能力分析，螺栓组寐接结构设计。3,键、花键、糖联接的类型与应用场合。4,平键联接尺寸选择和强度计算。5.其他寐接方式简介。能力要求：L能根据工作要求选择合迨的联接方式。2,能合理选择螺吹联接的防松方式，正确预紧螺致馨接。3,能根据工作要求正确选择键球接、结寐接和其他原接形式。4,能根据工作要求正确设计平键联接。第十一章寐接教学要求学习重点与难点：L螺栓组联接结构设计。2,平键联接的设计计算。知识延伸：弹簧张接。第十一章寐接第一节概述第二节螺欲联接第三节健和龙徒联接第四节辅联接第五节其他带用寐接 知短延伸弹要寐接第一节概述联接：被联接件和联接件的组合结构。分类：按组成联接件的两零件间相对位置是否变动，联接可分 为：静联接、动联接根据是否可拆，联接可分为：可拆联接、不可拆联接r螺纹联接（可拆联接 键、花键、销联接【成形联接联接Y 过盈配合C狮接I不可拆联接焊接I粘接第二节螺纹联接基本类型冲击载荷或弯曲载荷d;较制孔用螺栓0;螺纹伸出长度a=(0.20.3)d;螺栓轴线到边缘的距离 e=d+(36)mm一、螺纹联接类型、结构尺寸及应用场合基本类型螺栓联接 螺钉联接双头螺柱联接参数4、e、a与螺栓相同座端拧入深度H,当螺孔材料为:钢或青铜H=d;铸铁H=(l.25l.5)d铝合金H=(L52.5)d螺纹孔深度Hi=H+(22.5)P;钻孔深度 比=氏+(0.512;一、螺纹联接类型、结构尺寸及应用场合。螺栓联接 螺钉联接 双头螺柱联接J紧定螺钉联接紧定螺钉二、标准螺纹联接件螺栓的结构形式小六角头二、标准螺纹联接件r螺栓双头螺柱YL%-II司L-座端长度d螺母端长度二、标准螺纹联接件螺纹紧固件r螺栓双头螺柱螺钉、紧定螺钉头部-结构末端二、标准螺纹联接件螺纹紧固件r螺栓双头螺柱螺钉、紧定螺钉螺母六角螺母 K角扁螺母 六角厚螺母 圆螺母其它螺母:螺母X门型六角螂母-C级 六鬲箍原每-云白区 细牙薄操母A B级 六角厚螺母 小回螺母 小圆螺母 回探母 用密母 探毯螺母-A型 蝶形密母-B型 环形螺母 一 组合式盖形螺母 方螺母C级 球面六角螺母 扣紧螺母 滚花高螺母 滚花薄鳏母小六角特扁细牙端母 嵌装圆蜉母-A型 嵌装圆螺母-B型GB41-86RGB 6172.二-86Previous GB810甘-86QGB 623一毙Hgb的T7-88GB 804-88旨 GB807|t-881 GB808：-88OKCancelNext其它螺母:螺母X1型六角操母-C级 六鬲潘短短在由区 细牙薄螂母-A B级 六角厚螂母 小圆螺母 小圆螺母 圆螺母 回辱母 蝶用螺母-A型 蝶形蟒母-B型 环形操母 蛆合式盖龙擦母 方螺母-C级 球面六角蜉母 扣紧螺母 滚花高螂母 滚花薄螺母 小六角特扁细牙鳏母 嵌装圆蟒母A型 嵌装圆蟒母-B型n GB815-4-88QGB8891一-86|=|GB6174 甘-866JGB6178-pg-86日 GB6182 甘-86IOKCancelPreviousNext二、标准螺纹联接件作强防螺纹紧固件，松螺栓双头螺柱螺钉、紧定螺钉螺母:增加支撑面积以减小压 避免拧紧螺母擦伤表面、薄平垫平垫三、螺纹联接的预紧和防松(一)螺纹联接的预紧目的：增加联接的刚度、紧密性和提高放松能力。预紧力大小：合金钢螺栓尸(0.50.6)碳素钢螺栓 F (0.60.7)G4:二二仆为螺栓的材料的屈服强度；4为螺杆的横截面面积工程上常采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。二、螺纹联接的防松防松的方法冲点防松法、粘合法防松、工作能力分析 螺纹联接件是标准件，其工作能力分析，主要是螺栓的受 力及强度计算。（一）工作情况分析对于重要的工作场合，应根据螺栓联接的具体工 作情况，选取相应的强度计算公式进行计算。（二）螺纹联接件常用材料及许用应力L螺纹联接件常用材料一般螺栓Q215 Q235 10 35 45重要螺栓15Cr 40Cr 30Cr MnSi2.螺纹联接件的许用应力螺纹联接件许用应力与联接是否拧紧、是否控制预紧力、受力 性质和材料等有关。紧螺栓联接的受载情况受轴向载荷，横向载荷静载荷较制孔用螺栓受 横向载荷变载荷螺栓的许用应力 许用应力S 控制预先紧力时S=l.2l.5。二不能严格控制预紧力时查表Kp=rV 被联接件为钢口 1.25p=怎-被联接件为铸铁6sOp按静载荷Cp值降低20%30%五、螺纹联接结构设计要点机械设备中螺栓联接一般都是成组使用的，如何尽可能地使各 螺栓接近均匀地承担载荷，是设计、安装螺栓联接时要解决的 主要问题。1）螺栓组的布置应尽可能对称，结合面设计成对称简单几何 形状，使螺栓组对称中心与结合面的形心重合。2）螺栓组联接承受弯矩和转矩时，螺栓应尽可能地布置在靠 近结合面边缘的地方。若普通螺栓接受到较大的横醯淌，则 可用套筒、键、销等零件来分担横向载荷。3）分布在同一圆周上的螺栓数，应取为3、4、6、8等易于等分的数目。4）一般情况下，同一组螺栓中不论其受力大小，均采用同样 的材料和尺寸。5）螺栓布置要有合理的距离，由扳至活动所需的空间大小决定。6）避免承受附加弯曲应力。第三节键联接和花键联接一、键联接的类型、特点及应用 作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩,或实现零件的轴向固定或移动O类型：平键、半圆键、操键、切向键等。（一）平键联接特点：定心好、装拆方便。种类 昱同垩键I滑键工作面间隙轴1.普通平键结构 方头（B型）用盘铳刀加工，轴的应力集中小加型用指状铳刀加工，固定良好，轴槽应力集中大普通平键应用最广。普通平键和键槽尺寸（GB1095-2003、GB1096-2003）标记实例：圆头普通平键（A型）：键16 X 100 GB1096-2003 方头普通平键（B型）:键B16X 100 GB1096-2003 单圆头普通平键（C型）:键C16X100 GB1096-2003普通平键和键槽尺寸(GB1095-2003、GB1096-2003)轴的直径d键的尺寸键 槽bhC或r.Lt半径r自68226201.218 10330160256361.81.40.080.1610-12448452.51.812175510-563.02.31722660.250.414 703.52.80.16-0.2522308718 904.03.33038108221105.03.33844128281405.03.34450149040.6361605.53.80250450-581610451806.04.358651811502007.04.46575201256 2207.54.9060.8040.675852214632509.05.42.导向平键和滑键结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。零件可以在轴上移动，构成动联接固定螺钉结构特点：滑移距离较长，滑键固定在轮毂上。轮毂带动滑键在轴槽中做轴向移动。构成动联接。（二）优点：定心好，装配方便。缺点：对轴的削弱较大，只适 用于轻载联接。特别适用于锥形轴端的联接。工作面（三）楔键联接 结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的底面也有1：100的斜度。缺点：定心精度不高。应用：只能应用于定心精度不高，载荷 平稳和低速的联接。安装时用力工作面拆卸空间类型：普通楔键、钩头楔键。在重型机械中常采用切向键A对楔键组成。二、平键联接的强度校核键的材料：久 370 Mpa的碳素钢，常用45钢。键的截面尺寸b、h查表选取，长度L参照轮毂长度从标准中 选取。键的主要失效形式：压溃、磨损（动联接）、剪断。挤压强度条件：%pS-(d/2)(h/2)lMPadhll=L-bl=L对于导向平键联接，计算依据是磨损，应限制压强:4T P=dhT/键联接的许用压强许用值轮毂材料Opp钢 铸铁钢静载荷 125-15070-8050载荷性 轻微冲击 100-12050-6040若强度不时，可采用两个键按180。布置。考 虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按L5 个键计算。冲击 60-9030-4530三、花键联接结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。优点：承载能力高、对轴的削弱程度小、定心好、导向性好。类型：矩形花键、键开线花键、三角形花键。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。-经多次拆装后，定位精度会降低;类型1开口销、异形销有1:50的锥度，可反复多次拆装。可多次装拆。第五节其他常用联接一、钟接 定义：钾接是将钾钉穿过被联接件上的预制孔，经钾合而成的 不可拆联接。优缺点：设备简单、耐冲击载荷；结构笨重，狮合时有剧烈噪 声。应用：桥梁、飞机制造等。二、焊接定义：焊接是利用局部加热（或加压）的方法使两个以上的金属 元件在联接接头处形成原子间或分子间的接合而构成的不可拆 联接。分类：电弧焊、电阻焊、气焊等优缺点：结构重量轻，工艺简单，强度高、生产率高，易实现 自动化，成本低，应用很广。三、粘接定义：粘接是用黏结剂直接把被联接件联接在一起且具有一定 强度的不可拆联接。优缺点：工艺简单、无残余应力、质量轻、密封性好并可用于 不同材料的联接；对粘接接头载荷的方向有限制，不宜长寿严 重的冲击载荷，不适用于高温等。过盈配合联接定义：过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被联接件联 接在一起。（通常为不可拆联接）优缺点：结构简单、同轴性好，耐冲击性强；配合表面的加工 精度要求较高，装配不方便。工作原理：装配后结合处的弹性变形和过盈量，在配合面间产生很大的压力，工作时靠配合表面产生的摩擦力来传递载荷。装配方法：当配合面为圆柱面时，若过盈量较小，可采用压入法；过盈量和直径较大时，用温差法（加热包容件或冷却被 包容件）装配。圆锥面过盈配合联接可用高压油装拆。五、成形联接定义：成形联接是利用非圆面的轴与相应的毂孔构成的可拆联接。优缺点：没有应力集中，定心好、承载能力强，装拆方便；加工比较复杂，应用并不普遍。知诙延伸弹要第一节概述 第二节弹签的材料和制造 第三节HI柱形螺及弹簧第一节概述弹簧在外力作用下能产生较大的弹性变形，在机械设备中被广泛 用作弹性元件。一、弹簧的功用1.控制机构运动或零件的位置；2.缓冲吸振3.存储能量；4.测量力的大小。二弹鸳”形2弹簧圆柱形L截锥形 r拉伸弹簧按受载分1压缩弹簧 扭转弹簧分类r螺旋弹簧Vr圆柱形按形状分I截锥形r拉伸弹簧本章内容分类环形弹簧 I按受载分 12mm,不易淬透，故仅适用于小尺寸的弹簧。合金弹簧钢：硅锈钢、络机钢。优点：适用于承受变载荷、冲击载荷或工作温度较高的弹簧。有色金属合金：硅青铜、锡青铜、镀青铜。选用原则:充分考虑载荷条件（载荷的大小及性质、工作温度和周围介质的情况）、功用及经济性等因素。一般应优先采用碳素碳簧钢丝。二、弹簧的制造制造过程：卷绕、端面加工（压簧）或拉钩制作（拉簧或扭 簧）、热处理和工艺性试验。冷卷：d10mm 淬火、回火制产压黑曙鬻/耍普鬻:小、十八、口人力相反的残余应力，受载时可抵消一部分工作应力。经强压处理可提高承载能力。第三节圆柱形螺旋弹簧、圆柱形螺旋弹簧的端部结构1.圆柱形压缩螺旋弹簧压缩弹簧在自由状态下，各圈之间留有一定间距6。变形SIJZ/I支承圈或死圈一两端有3/45/4圈并紧，以使弹簧站立平直,这部分不参与变形。端部磨平一重要弹簧端部不磨平般用途压缩弹簧的总圈数:Hi=n+(l.52.5)为使工作平稳，%的尾数取1/22.圆柱形拉伸弹簧a）各圈相互并紧6=0;b）制作完成后具有初拉力；c）端部做有拉钩，以便安装和加载。拉伸弹簧的结构尺寸计算与压缩弹簧相同。二、圆柱形螺旋弹簧的参数、主要尺寸及特性曲线1.圆柱形螺旋弹簧的参数节距：t=d+螺旋升角：y=arctan 通常 t(0.3-0.5)D2,=59 弹簧丝的展开长度：L=端邛 弹簧丝直径：d弹簧中径：D工作圈数：nHoo进筋匹.r=n/H是弹簧的主要参数之一，影响弹簧的刚度、晚统%.S 稳定性以及制造的难度程度。一般取 4&C&16r 5.3 两端固定的弹簧高径比:=H0/D21I 3.7 一端固定，另一端较支的弹簧当力大于许用值时，弹簧工作时会弯曲而失稳。措施：内部加装导向杆、或外部加导向套。失稳加装导向杆加装导向套2.压缩弹簧的特性曲线特性曲线一载荷一变形曲线F/压缩弹簧的特性曲线最小工作载荷:Fi=(0.20.5)F2最小变形一A 1最大工作载荷一 F2在F2的作用下，T max T 对应的变形一2 2 o.8n 6 极限载荷一 Flim极限变形一 Aiimm压缩弹簧的 特性曲线弹簧刚度：弹簧势能E自由高度