高职《机械设计基础》螺纹连接与螺旋传动.ppt.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,*,*,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,*,机电工程系 模具教研室,*,罗定职业技术学院,第,7,章 螺纹连接,7-1,螺纹连接的基本类型及标准件连接,7-2,螺纹连接的拧紧与防松,7-3,螺纹的强度计算,7-4,螺栓组的连接设计和受力分析,本章要求,:,1.,了解螺纹连接的主要类型及螺纹连接件。,2.,掌握螺栓强度计算方法，会查阅国家标准。,3.,理解螺栓的拧紧与防松的概念。,连接：,将两个或两个以上的零件连成一体的结构。,常见的机械连接有两类：,（,1,）机械动连接（,动连接,）：,被连接的各零部件之间,可以有相对位置变化,，如运动副；,（,2,）机械静连接（,静连接）：,被连接的各零部件间的,相对位置固定不变,，不允许产生相对运动。,静连接,不可拆连接,装拆方便，装拆不损伤连接,中的任何零件。,如,螺纹连,接、键连接、销连接,在拆开连接时会损坏连接,中的零件或使用性能。如,焊接、铆接、黏接,可拆连接,（永久连接）,机电工程系 模具教研室,7-1,螺纹连接的基本类型及标准件连接,螺纹连接,是利用具有螺纹的零件构成的一,种,可拆卸,连接，基本要求是不断（具有足够,的强度）、不松（连接可靠）。,一、螺纹连接的基本类型,（,1,）螺栓连接,（,2,）双头螺柱连接,（,3,）螺钉连接,（,4,）紧定螺钉连接,（,1,）,螺栓连接,栓连接,连,连,连,连,（,2,）,双头螺柱连接,连,连,连,连,（,3,）,螺钉连接,连,连,（,4,）,紧定螺钉连接,吊环螺钉,地脚螺栓,1.,螺,栓、螺柱、螺钉连接件,二、标准螺纹连接件,2,.,紧定螺钉、螺母,3,.,垫圈,7-2,螺纹连接的拧紧与防松,一、螺纹连接的拧紧,绝大多数螺纹连接在装配时需要拧紧，使连接在,承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加的作,用力称为,预紧力,。,一般螺纹连接在装配的时候都必须拧紧，以增强连,接的可靠性、紧密性和防松能力。,对于一般连接，可凭经验来控制预紧力的大小，但对于重要的连接就要严格控制其预紧力,。,机电工程系 模具教研室,连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、振动、变载荷下或温度变化过大时容易产生松脱现象。,螺纹连接防松的根本问题,在于要,防止螺旋副的相对运动。,常用的防松方法,:,（,1,）摩擦防松,（,2,）机械防松,:,（,3,）铆冲防松：,端铆、冲头,弹簧垫,圈,对顶螺母,自,锁螺母,开口销,与槽形螺母,止动垫片,二、螺纹连接的防松,串联钢丝,机电工程系 模具教研室,7-3,螺栓的强度计算,螺栓的强度,是指连接螺栓中承受,最大载荷,的单个螺栓的强度。,1.,螺栓传递的载荷主要有两类：,（,1,）轴向载荷：,外载荷沿螺栓轴线方向，即受拉螺栓。,（,2,）横向载荷：,外载荷垂直于螺栓轴线方向。,采用普通螺栓，靠预紧力使被连接件接合面间产生的摩擦力传递横向载荷，此时螺栓所受的是预紧力，为,轴向拉力。,机电工程系 模具教研室,绞制孔用螺栓，螺杆与绞制孔间是过渡配合，工作时靠螺杆受剪，杆壁与孔相互挤压传递横向载荷，此时杆件,受剪切力作用,，故称受剪螺栓。,2.,螺纹连接的主要失效形式有三类：,（,1,）拉断；（,2,）剪断；,（,3,）对于铰制孔连接出现孔或螺栓挤压变形。,一、普通螺栓的强度计算,（,1,）,受拉螺栓常见的失效形式,多为螺纹的,塑性,变形和断裂,。实践表明，螺栓断裂多发生,在开始传力的第一、第二圈旋合螺纹的牙,根处，因应力集中较大。,（,2,）一般选用标准螺纹零件，其主要尺寸已作,出规定，故螺栓的,强度计算,主要是,求出或,校核螺纹危险剖面的尺寸，即螺纹小径,d1,。,1.,松螺栓连接的强度计算,工作时不需要将螺母拧紧。,如吊钩螺栓。,螺栓所受拉力,=,工作载荷,d1,螺纹小径（,mm,）；,F,螺栓承受的轴向工作载荷（,N,）。,松螺栓连接的拉应力：,松螺栓连接的拉应力（,N/mm,2,）,机电工程系 模具教研室,机电工程系 模具教研室,机电工程系 模具教研室,2.,紧螺栓连接的强度计算,（,1,）只受预紧力作用的螺栓。,螺纹部分强度条件为,F,螺栓承受的预紧力（,N,）；,d1,螺纹小径（,mm,）；,紧螺栓连接的拉应力（,N/mm,2,）,机电工程系 模具教研室,（,2,）受预紧力和轴向静工作拉力的螺栓连接。,F0,总拉力；,F,预紧力；,F,工作拉力；,F”,螺栓受载变形后的剩余预紧力，大于零；,螺栓的相对刚度。,机电工程系 模具教研室,螺栓相对刚度,，其大小和连接的材料、结构形,式、尺寸大小及载荷作用方式等有关。一般设计时,钢,制被连接件,可取：金属垫（或无垫）,0.2,0.3,、皮革,垫,0.7,、铜皮石棉垫,0.8,、橡胶垫,0.9,；一般当工作拉,力,F,无变化时，螺栓受载变形后的剩余预紧力,F”=,（,0.2,0.6,）,F,，当,F,有变化时，,F”=,（,0.6,1.0,）F,；对,要求紧密性的螺栓连接,，取,F”=,（,1.5,1.8,）,F,。,若螺栓工作时被补充拧紧，在螺纹部分产生扭转剪应力，将总拉力,F,0,增大,30%,作为计算载荷，则受拉螺栓螺纹部分的强度条件为,或,F,0,总拉力；,d,1,螺纹小径（,mm,）,机电工程系 模具教研室,二、绞制孔用螺栓连接的强度计算,这种连接是将螺栓穿过被连接件上的绞制孔并与,之过渡配合。在被连接件的接合面处螺栓杆受剪切，,螺栓杆表面与孔壁之间受挤压。因此，应分别按挤压,强度和抗剪强度计算。,（,1,）螺栓杆与孔壁的挤压强度,条件为,机电工程系 模具教研室,（,2,）螺栓杆的抗剪强度条件为,F,s,单个螺栓所受的横向工作载荷（,N,）；,L,min,螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度（,mm,）,;,d,0,螺栓剪切面的直径（,mm,）,;,m,螺栓受剪面数；,:,螺栓或孔壁材料中较弱者的许用挤压应力（,N/mm,2,）,：,螺栓材料的许用切应力（,N/mm,2,）,机电工程系 模具教研室,7-4,螺栓组的连接设计和受力分析,一、螺栓组连接的结构设计,（,1,）接合面设计成,轴,对称的几何形,状,，使接合面受,力均匀。,（,2,）,螺栓均匀布置,，,远离螺栓组的几何中,心。圆周上的螺栓数,宜采用,3,、,4,、,6,、,8,、,12,等，便于加工,时分度、画线。,机电工程系 模具教研室,连,接,机电工程系 模具教研室,（,3,）螺栓的布置应有合理的间距、边距和扳手空间。,机电工程系 模具教研室,（,4,）应保证,螺栓与螺母的支承面平整,，并,与螺栓轴线垂直,，以避免引起偏心载荷。一般可将被连接件的支承表面制成凸台或沉头座。,机电工程系 模具教研室,二、螺栓组的受力分析,受力分析的,目的,是,找出受力最大的螺栓,，,求其所,受力的大小和方向，,利用公式校核螺栓强度或求出,螺栓直径，确定螺栓尺寸。螺栓组的其余螺栓可按,受力最大螺栓的直径选取。分析时有,4,点假设,:,（,1,）,被连接件不变形；,（,2,）,各螺栓材料、尺寸和拧紧力均相同；,（,3,）,受力后材料变形（应变）在弹性范围内；,（,4,接合面型心与螺栓组型心重合，受力后接合面,仍为平面。,机电工程系 模具教研室,1.,受轴向载荷的螺栓组连接,特点：,只能用普通螺栓，有间隙，螺栓杆受,F,拉伸作用,单个螺栓工作载荷,R,为,R=F/z,F,轴向外载荷；,Z,螺栓个数。,机电工程系 模具教研室,2.,受横向载荷的螺栓组连接,特点：,普通螺栓，绞制孔螺栓都可用。,（,1,）普通螺栓。,螺栓受,F,拉伸作用，载荷,Q,靠被连,接件接合面的摩擦力平衡。因此每个螺栓所需,的预紧力,F,为,Ks,可靠系数，取,1.1,1.5,；,Q,横向载荷；,f,接合面的摩擦系数，钢与铸铁,f=0.10,0.15,，接,合面沾有油质时，,f=0.06,0.10,，未加工的钢构,件表面,f=0.3,；,Z,螺栓数目；,i,接合面对数。,（,2,）绞制孔螺栓。,受横向载荷剪切、挤压作用。,每个螺栓所承受的横向载荷,R,相等，则,R=Q/Z,Q,横向载荷；,Z,螺栓数目,3.,受横向扭矩的螺栓组连接,机电工程系 模具教研室,（,1,）普通螺栓连接。,各个螺栓所需的预紧力,F,为,f,接合面间摩擦系数；,r,i,第,i,个螺栓轴线至螺栓组中心的距离；,Z,螺栓个数；,T,扭矩（,N.mm,）；,K,s,防滑系数（可靠性系数），,Ks=1.1,1.3,。,（,2,）绞制孔螺栓连接组。,各个螺栓的变形量和受力,大小与其中心到接合面型心的距离成正比。单,个螺栓最大工作剪力,R,max,为,圆形接合面，,单个螺栓,所受的横向载荷,R=T/,Zr,T,扭矩（,N.mm,），,r,分布圆半径。,4.,受倾覆（纵向）力矩螺栓组连接,特点：,M,在铅直平面内，绕,O-O,回转，只能用普通螺,栓。,受力最大单个螺栓的工作载荷,Fmax,（,N,）,Lmax,距回转轴线,O-O,最远,距离（,mm,）；,Li,第,i,个螺栓离回转轴线,O-,O,的距离。,Fmax,出现在,第,1,、,10,号,螺栓。,机电工程系 模具教研室,