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1、2023-4-191机械设计基础2023-4-192 总总 论论 螺纹联接螺纹联接 键联接和花键联接键联接和花键联接 销联接销联接2023-4-193静联接静联接动联接动联接运动副运动副与动力与动力源组合源组合零件零件构件构件机构机构机器机器静联接静联接动联接动联接(运动副运动副)可拆联接：可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等螺纹联接、键联接、销联接等不可拆联接不可拆联接：铆接、焊接、胶接等：铆接、焊接、胶接等联接联接2023-4-194螺纹联接101螺纹参数螺纹参数102螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁103机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹104螺纹联接的基本类型及螺
2、纹紧固件螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件105螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松106螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算107螺栓的材料和许用应力螺栓的材料和许用应力108提高螺栓联接的强度措施提高螺栓联接的强度措施2023-4-195 101螺纹参数螺纹参数1 .1 .螺纹形成螺纹形成u螺旋线形成：螺旋线形成：把底边等于把底边等于 d2d2的直的直角三角形绕于直径为角三角形绕于直径为d2d2的圆柱体上，的圆柱体上，并使底边与圆柱体的底边对齐，则并使底边与圆柱体的底边对齐，则它的斜边在圆柱表面上便形成一条它的斜边在圆柱表面上便形成一条螺旋线。螺旋线。u旋向旋向( (螺旋线方向螺旋线方向)
3、 )：常用右旋，特殊要求时用左旋常用右旋，特殊要求时用左旋u问题：问题：旋向判断旋向判断 ？ d2SP联接联接传动传动 u螺纹形成：螺纹形成：平面图形沿螺旋线形成三角形、矩平面图形沿螺旋线形成三角形、矩形、梯形、锯齿形螺纹形、梯形、锯齿形螺纹u螺旋线的数目螺旋线的数目( (线数线数):):单线、多线单线、多线说明2023-4-19630 梯形梯形330 锯齿形锯齿形矩形矩形60 普通普通牙型: =60 30 =30 15工工3,非非30 =0 0矩形矩形非矩形非矩形牙牙 =60 型型 =30 =33 =0 2023-4-197螺纹旋向判断螺纹旋向判断u旋向旋向(螺旋线方向螺旋线方向)：常用右旋
4、，特常用右旋，特殊要求时用左旋殊要求时用左旋u旋向判断旋向判断:（1）轴线垂直放，右边高轴线垂直放，右边高右旋右旋 左左边高边高左旋左旋（2）右手右手旋，前进旋，前进右旋右旋 左左手手旋，前进旋，前进左旋左旋2023-4-198螺螺 内螺纹内螺纹 纹纹 外螺纹外螺纹螺旋副螺旋副螺纹联接螺纹联接(静联接静联接构件构件)螺旋传动螺旋传动(动联接动联接机构机构)2023-4-199螺螺 内螺纹内螺纹 纹纹 外螺纹外螺纹螺旋副螺旋副螺纹联接螺纹联接(静联接静联接构件构件)螺旋传动螺旋传动(动联接动联接机构机构)2023-4-19102 .2 .主主要要参参数数u大径大径d、D： 最大直径最大直径公称直
5、径公称直径u小径小径d1： 外螺纹的危险剖面直径外螺纹的危险剖面直径强度直径强度直径u中径中径d2、D2：假想直径，牙型沟槽宽与牙的宽度相假想直径，牙型沟槽宽与牙的宽度相等等 计算直径计算直径2023-4-19112 .2 .主主要要参参数数u螺距螺距P：相邻两牙轴向距离相邻两牙轴向距离u导程导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间的轴向距离，同一条螺纹线的相邻两牙间的轴向距离，S = nPu升角升角 ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角u牙型角牙型角a a ：螺纹两侧边的夹角螺纹两侧边的夹角2023-4-1912在轴向载荷下相对运动在轴向载荷下相对运动2dS (n p)
6、内螺纹内螺纹 外螺纹外螺纹拧紧、加载拧紧、加载、顶起重物顶起重物相对运动相对运动联接联接传动传动螺旋副螺旋副FFa将螺旋线沿中径展开将螺旋线沿中径展开10-2 10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁滑块滑块(重物重物)在斜面运动在斜面运动2023-4-1913 分析分析: 1.当匀速上升当匀速上升: FaFFnFRFfFaFFR+FR与与Fn夹角夹角摩擦角摩擦角: tg f Ff /n R与与a 夹角夹角加载加载a(轴向力轴向力,自重自重,阻力阻力)作用在螺旋副上的驱动力矩：作用在螺旋副上的驱动力矩：2)(222dtgFdFTaatg( ) 合反力合反力FRV(滑块
7、滑块) 合力合力法向反力法向反力Fn(斜面)施加水平推力施加水平推力摩擦阻力摩擦阻力: f Fn=Ff二二. .矩形螺纹矩形螺纹2023-4-1914施加施加水平支持力水平支持力 (匀速下滑匀速下滑) 当当 自锁条件自锁条件：滑块在斜面运动状态不变滑块在斜面运动状态不变 作用力与假设力的方向相反作用力与假设力的方向相反推力推力 2)(222dtgFdFTa FaFFnFRFfFaFFR)( tgFFa无论无论a多大，滑块不会自动下滑多大，滑块不会自动下滑自锁自锁2. 2. 当匀速下降当匀速下降 :2023-4-1915二二. .非矩形螺纹非矩形螺纹u反力反力u摩擦力摩擦力u当量摩擦角当量摩擦角
8、N/2N/2NN 900- 900- FcosF2vffffNF Fcos2 N cosarctanarctanffvv 2023-4-1916 将将 (当量摩擦角当量摩擦角)tgf / cos = f (当量摩擦系数当量摩擦系数) ( ) 匀速上升匀速上升: atg() 匀速下降匀速下降: Fatg( ) 2)(222dtgFdFTa2)(222dtgFdFTa自锁条件自锁条件： 要自锁好要自锁好 ( ) , (单头单头)自锁性自锁性自锁性自锁性二二. .非矩形螺纹非矩形螺纹2023-4-1917)(tgtg2dS要效率高要效率高 max2/45 过大，制造困难过大，制造困难25max/当量
9、摩擦角当量摩擦角 , 升角升角有效功输入功有效功输入功 a a（2 2） a a2 2 tg /tg /a atg(tg()2 2 要自锁好要自锁好 (单单) ;要效率高要效率高(多多) , (多头多头) , 当匀速上升当匀速上升:2/45三三. .效率效率2023-4-1918联接联接(可靠可靠) 要自锁要自锁传动传动效率高效率高螺螺旋旋副副 单线单线=1 多线多线10-3 10-3 机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹 1. 1. 三角形螺纹三角形螺纹 (M)(M)u普通螺纹普通螺纹: :6060，f f 大，易自锁大，易自锁 粗牙粗牙: :牙高牙高, d, d1 1小小, , 大大 细牙细牙
10、: :牙浅牙浅, d, d1 1大大, , 小小, , 更易自锁更易自锁u管螺纹管螺纹: :5555，紧密，紧密 , , 无径向间隙无径向间隙2023-4-19192. 2. 梯形螺纹梯形螺纹 (Tr)(Tr)：3030、15153. 3. 锯齿形螺纹锯齿形螺纹(S)(S)：3333、工工3 34. 4. 矩形螺纹矩形螺纹 ：联接螺纹：联接螺纹：普通三角螺纹、锥螺纹、管螺纹普通三角螺纹、锥螺纹、管螺纹( (英制英制) ) （小，单线，自锁好）小，单线，自锁好）传动螺纹：传动螺纹：矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹（小、小、大，多线，效率高）大，多线，效率高）2023-4-
11、1920管螺纹及特点：2023-4-192110-4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件u螺栓联接螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接u双头螺栓联接双头螺栓联接u螺钉联接螺钉联接螺钉联接螺钉联接紧定螺钉紧定螺钉、自攻螺钉联接、自攻螺钉联接u螺纹联接类型主要根据受力、结构形式、螺纹联接类型主要根据受力、结构形式、装拆要求等进行选择装拆要求等进行选择2023-4-1922螺栓联接螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接u特点：特点：孔与杆间有间隙、被孔与杆间有间隙、被联接件上无需切制螺纹、装联接件上无需切制螺纹、装拆方便拆方便u适用场合：适用场合：经常装拆的一般经常装拆的一般场合场合铰
12、制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接u特点：特点：孔与杆间无间隙、孔与杆间无间隙、被联接件上无需切制螺纹、被联接件上无需切制螺纹、装拆方便装拆方便u适用场合：适用场合：承受横向载荷承受横向载荷的场合的场合2023-4-1923双头螺栓、螺钉联接双头螺栓联接双头螺栓联接u特点：特点：采用盲孔采用盲孔,允许多次装允许多次装拆。拆。u适用场合：适用场合：用于被联接件之用于被联接件之一较厚、经常装拆的场合一较厚、经常装拆的场合螺钉联接u特点：特点：省去了螺母，不宜经省去了螺母，不宜经常装拆。常装拆。u适用场合：适用场合：被联接件之一较被联接件之一较厚，且不常装拆的场合厚，且不常装拆的场合2023-4-1924紧
13、定螺钉联接适用场合：适用场合：u多用于轴上零件的固多用于轴上零件的固定，传递较小的力定，传递较小的力u锥端螺钉联接锥端螺钉联接u平端螺钉联接平端螺钉联接u圆柱端螺钉联接圆柱端螺钉联接2023-4-1925其他联接其他联接u地脚螺栓联接、吊环螺栓联接、 T形槽螺栓联接2023-4-1926u螺栓螺栓一一普通螺栓普通螺栓 二二铰制孔螺栓铰制孔螺栓u双头螺栓双头螺栓u螺钉螺钉一一联接螺钉联接螺钉二二紧定螺钉、自攻螺紧定螺钉、自攻螺钉钉u螺母螺母：六角螺母、圆螺母：六角螺母、圆螺母u垫圈垫圈：平垫圈、斜垫圈：平垫圈、斜垫圈螺纹联接件通过组合形成螺纹联接螺纹联接件通过组合形成螺纹联接二.螺纹紧固件202
14、3-4-1927u预紧目的：预紧目的：防止松动防止松动提高可提高可靠性、紧密性、防松能力靠性、紧密性、防松能力u螺母拧紧时螺母拧紧时预紧力预紧力F Fu拧紧阻力矩拧紧阻力矩 T 的大小：的大小： ？u螺旋副间的摩擦力矩螺旋副间的摩擦力矩 T1 ：u螺母与支承面间摩擦力矩螺母与支承面间摩擦力矩 T2 ：螺栓预紧拉力预紧拉力F F0 0被联接件预紧压力F0u施加在扳手上的力施加在扳手上的力FT21TTT)tan(221vdFTmzrFfT2TFFLFTTTT 21T1T210-4 螺纹联接的预紧和防松2023-4-1928控制控制拧紧力矩拧紧力矩的扳手的扳手u定力矩扳手u测力矩扳手2023-4-1
15、929控制控制拧紧力拧紧力臂臂u选择扳手长度2023-4-1930二、螺纹联接的防松二、螺纹联接的防松问题：问题：u为什么要防松？防松的原理？防松零件的装配方法？为什么要防松？防松的原理？防松零件的装配方法？u静载荷：静载荷： v(自锁自锁) + 预紧后摩擦力预紧后摩擦力防止松动防止松动u动载荷：动载荷：摩擦力减小、消失摩擦力减小、消失不可靠不可靠u螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动u螺纹联接防松的方法按工作原理可分为螺纹联接防松的方法按工作原理可分为:1 摩擦防松摩擦防松2 机械防松机械防松3其它：其它：破坏螺纹副关系（铆冲、粘接、焊接）破坏
16、螺纹副关系（铆冲、粘接、焊接）2023-4-19311. 1. 摩擦防松摩擦防松u使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩止螺旋副转动的摩擦阻力矩u弹簧垫圈防松、自锁螺母防松、弹簧垫圈防松、自锁螺母防松、对顶螺母对顶螺母(双螺母双螺母)防松防松2023-4-1932对顶螺母防松对顶螺母防松u使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻使螺纹接触面间始终保持一定的压力，始终有阻止螺旋副转动的摩擦阻力矩止螺旋副转动的摩擦阻力矩u对顶螺母防松对顶螺母防松2023-4-19332 .机械防松u用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的可能性之间相对转动的可能性u开口销、止动垫圈、串联钢丝防松螺栓螺栓开槽螺母开槽螺母开口销开口销装配图装配图2023-4-1934止动垫圈止动垫圈防松防松u用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们之间相对转动的可能性2023-4-1935串联钢丝防松串联钢丝防松正确错误u用机械装用机械装置把螺母置把螺母和螺栓联和螺栓联成一体，成一体，消除了它消
