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1、联接第二篇联接一 联接的作用构件 机构需要联接-运动副零件 构件需要联接二 分类1. 动联接：两构件之间的联接，构成运动副。2. 静联接：同一构件上零件之间的联接。可拆联接 例：螺纹、键、花键、销等静联接 不可拆联接 例：铆接、焊接、胶接过盈配合联接3.联接类型的选用第五章 螺纹联接第1节 概述一 螺纹的形成二 螺纹的基本参数1. 大径d-例：公称直径M162. 小径d13. 中径d24. 螺距t5. 升角四 螺纹类型：1.按旋向分：左旋和右旋。见形成2.按配对分：内螺纹和外螺纹。3.按轴剖面形状分：1) 三角螺纹a. 粗牙螺纹b. 细牙螺纹2) 管螺纹a.圆柱管螺纹b.圆锥管螺纹3)矩形螺纹

2、4)梯形螺纹5)锯齿形螺纹第2节 螺纹联接的主要类型、材料一 螺纹联接的基本类型1.螺栓联接1)受拉（普通）螺栓联接.2)受剪（铰制孔）螺栓联接2.双头螺柱联接3.螺钉联接4.紧定螺钉联接二 螺纹紧固件的性能等级和材料国标规定螺纹紧固件机械性能分级1. 螺栓、螺柱、螺钉的性能分为十级：精度等级3.64.6、4.8、5.6、5.8、6.88.8、9.810.912.9常用材料低碳钢低碳钢或中碳钢中碳钢或低碳合金钢中碳钢或低碳合金钢合金钢2. 机械强度与性能等级关系：Bmin=100点前数字 smin=10(点前数字点后数字)例：3.6级螺栓：Bmin=100点前数字=1003=300(Mpa)s

3、min=10(点前数字点后数字)=10(36)=180(Mpa)3. 螺母性能等级：根据螺母高度m不同，分为两类螺母高性能等级m0.8D4、5、6、8、9、10、120.5Dm0.8D04、054. 机械强度与性能等级关系：Bmin=100级别例：级别为6的螺母：Bmin=100级别=1006=600(Mpa)三 许用应力与安全系数第3节 螺纹联接的拧紧和防松一 螺栓联接的拧紧1. 拧紧的目的1) 增强联接的可靠性和紧密性。例：汽缸缸盖的拧紧2) 提高疲劳强度2. 拧紧力和预紧力矩的关系3. 拧紧力矩的控制1) 目的：防止F过大拧断螺栓例：对于标准扳手，L=15d，设拧紧时扳手力为F=200N

4、. 则：F=T/0.2d=20015d/0.2d=15000N如果螺栓小于M12可能被拧断。2) 方法a)测力矩扳手、b)定力矩扳手、c)测量螺栓伸长量二 螺纹联接的防松1. 防松的目的=104230202. 对密封有要求F=(1.51.8)F3. 一般联接、载荷平稳F=(0.20.6)F4. 载荷不平稳F=(0.61.0)FF0=F+F1=2(F0-F)/c1=(F-F)/c2解得： F=F-(c2/(c1+c2)F 已知F、F求FF=F+(c2/(c1+c2)F 已知F、F求FF0=F+(c1/(c1+c2)F 已知F、F求F0F=F0-(c1/(c1+c2)F 已知F0、F求Fc1/(c

5、1+c2)称为螺栓相对刚度 强度计算 静强度计算拉应力：0=4F0/d12剪应力：=0.50等效应力：ca=41.3F0/d12 校核式d1(41.3F0/)1/2 设计式 疲劳强度计算工作载荷：F=F1F2力幅：Fa=(F02-F01)/2=(c1/(c1+c2)(F2-F1)/2疲劳强度：a=Fa/A二 受剪螺栓联接1. 工作原理2. 失效形式1).螺杆剪切面被剪断2)强度较弱的螺杆或孔被压溃3. 条件性强度计算螺栓剪切强度：4Fs/d2m挤压强度：Fs/dhminP例题 已知汽缸工作压力p=00.5Mpa，工作温度1250C，汽缸内径D2=1100mm，螺栓数目z=20，采用铜皮石棉垫。

6、试计算汽缸盖螺栓直径。解一 力分析1.汽缸盖受气体最大压力：FQ=pD22/4=0.53.1411002/4=475200(N)2.单个螺栓工作载荷：F1=0F2=FQ/z=475200/20=23760(N)3.剩余预紧力：F=1.5F2=1.523760=35640(N)4.螺栓最大拉力F02=F2+F=23760+35640=59400(N)5.预紧力F=F02-c1/(c1+c2)F=59400-0.823760=40390(N)6.螺栓拉力变化幅度：Fa=(F02-F)/2=(59400-40390)/2=9505(N)二 计算螺栓疲劳强度1. 螺栓直径：初取M42，查手册d=42m

7、m，d1=37.129mm，d2=39.07mm(取标准，也可先按静强度计算d，再校核疲劳强度)2. 螺栓截面积A=d12/4=3.1437.1292/4=1082.17mm23. 螺栓应力幅：a=Fa/A=9505/1082.17=8.78(Mpa)4. 选材：35钢，螺栓强度级别5.6级。B=500Mpas=300Mpa5. 螺栓材料疲劳极限-1=0.41B=0.41500=205Mpa6. 螺栓极限应力幅=0.62km=1ku=1k=3.45alim=kmku -1/k=0.6211205/3.45=36.84(Mpa)7. 螺栓许用应力幅sa=3a=alim/sa=36.84/3=12

8、.28(Mpa)8. 校核a=8.78(Mpa)a=12.28(Mpa)满足疲劳强度三 计算静强度1.拉应力=F02/d12/4=59400/(3.1437.1292/4)=54.88(Mpa)2. 许用应力： ss=2.5=s/ss=300/2.5=120(Mpa)3.等效应力： ca=1.3 =1.354.88=71.344(Mpa)4.强度校核： ca=71.344.各螺栓预紧力相同。2.各螺栓材料、直径、长度相同。3.螺栓组中心和结合面中心重合。4.受载后结合面仍为平面。1. 受轴向力FQ的螺栓组联接每个螺栓受工作载荷：F=FQ/z （F0=F+F）2. 受横向载荷的螺栓组联接受力分析

9、1) 受拉螺栓联接a) 力分析力平衡：s Fm z=kfFR预紧力：F= kfFR /smz式中：kf-可靠性系数 s-摩擦系数b)强度计算 ca=41.3F /d122) 受剪螺栓联接a) 力分析由力平衡：zFs=FR有：Fs=FR/Zb)强度计算（略）3. 受旋转力矩的螺栓组联接1) 受拉螺栓联接sFr1+ sFri+sFrz=kfTF=kfT/s(ri)2) 受剪螺栓联接 a) 力矩平衡Fs1r1+ Fsiri+Fszrz=Tb)由变形协调条件：Fs1/r1=Fsi/ri= =Fsz/rz= Fsmax/rmax代入得：Fsmax=Trmax/ri2Fsi=(Fsmax/rmax) ri

10、4. 受翻转力矩的螺栓组联接a) 力矩平衡F1r1+Firi+Fzrz=Mb) 变形协调条件F1/r1=Fi/ri=Fz/rz=Fmax/rmax解得：Fmax=Mrmax/ri25. 受复杂力系的螺栓组联接方法：将力系向结合面形心分解成轴向、横向、旋转、反转等简单力系。例题：已知P=4800N， 结合面尺寸如图， 设计螺栓组联接。解：1. 结构设计略2. 螺栓受力分析1) 将力向形心简化轴向力 P1=Psin=4800sin500=3677(N)横向力 P2=Pcos=4800cos500=3085(N)翻转力矩M=P1160+P2150=3677160+3085150=1051070(N)

11、2) 在P1作用下各螺栓所受工作拉力F1=P1/z=3677/4=919(N)3) 在M作用下上边螺栓受力Fmax=Mrmax/ri2=1051070140/(41402)=1877(N)4) 在P2作用下结合面不滑移条件求拧紧力 szF-c2/(c1+c2)p1=kfP2s=0.16，kf=1.2取：c1/(c1+c2)=0.2 则：c2/(c1+c2)=1-c1/(c1+c2)=0.8F=kfP2/s +c2/(c1+c2)p1/z =1.23085/0.16+0.83677/4=6520(N)5) 螺栓受总拉力工作拉力：F=F1+Fmax=919+1877=2796(N)总拉力：F0=F

12、+(c1/(c1+c2)F=6520+0.22796=7079(N)3. 确定螺栓直径1) 许用应力选材：A3；螺栓强度级别：4.6；许用应力： s=240MPa，s=1.5，= s/s= 240/1.5=160(MPa)2) 螺栓直径d1(41.3F0/)1/2=(41.37079/1603.14)1/2=8.6(mm)查手册： d=10mm时，d1=8.376mmd1min 满足强度4. 校核被联接件结合面的工作能力1) 校核下端挤压pmax=(zF-c2/(c1+c2)P1)/A+M/W =(46520-0.86377)/(150(340-220)+1051070/2107059=1.7

13、8(Mpa)由许用挤压安全系数：sp=2.5由手册：sB=250Mpap=B/sp= 250/2.5=100Mpapmax0不会出现缝隙第6节 提高螺栓联接强度的措施一 均匀螺纹牙受力分配螺纹牙受力不均原因：一般的螺栓联接，由于螺杆受拉，螺距变大；螺母受压，螺距变小。措施：使螺母受拉。二 减小附加应力例：螺栓受附加应力措施：三 减小应力集中退刀槽四 降低应力幅增大被联接件刚度、降低螺栓刚度、适当增大预紧力。降低螺栓刚度措施：增长螺栓长度、减小螺栓直径或作成空心螺栓。五 改善制造工艺第7节 螺旋传动一 作用将转动变为移动，传递运动和动力。例：二 分类按摩擦分：1. 滑动螺旋：结构简单、加工方便、

14、易自锁；效率底、磨损快。2. 滚动摩擦：3. 静压螺旋： 效率高、结构复杂、成本高。三 滑动螺旋传动设计1. 选材螺杆：受力复杂，用优质碳钢及合金钢。螺母：铜合金、铸铁等2. 失效形式1) 螺纹磨损2) 螺杆或螺纹断裂3) 自锁4) 压杆稳定性3. 设计计算1) 螺旋副耐磨性计算条件性计算F/d2hzp用螺母高H和螺距表示得校核式：p-螺距，p-许用比压对矩形和梯形螺纹 h=0.5p；锯齿形螺纹，h=0.75p取H/d2=，整理得设计式：2) 螺纹牙强度（螺母材料强度低，故按螺母校核）a)剪切强度b)弯曲强度3) 螺杆强度4) 自锁性校核v5) 压杆稳定性37 1/2第六章小结螺纹联接螺纹概述

15、螺纹类型、应用1.摩擦防松2.机械防松3.破坏螺旋副螺纹联接的类型预紧、防松问题设计计算单个螺栓联接强度计算受拉松螺栓联接1.只受预紧力2.受预紧力和工作载荷受拉紧螺栓联接受剪螺栓联接螺栓组设计受轴向载荷受拉螺栓联接受横向载荷受拉/受剪螺栓联接受旋转载荷受翻转载荷受拉螺栓联接受复杂力系受拉/受剪螺栓联接提高螺栓联接强度措施：1.c1、c2、F2.受拉螺母3. 附加载荷C:workwincodedata思考题螺纹联接思考题.doc思考题1. 三角形螺纹有何特点？主要用途？2. 螺纹联接有哪几种类型？受拉螺栓和受剪螺栓联接有何不同？它们的画法有何不同？载荷是怎样传递的？3. 双头螺柱和螺钉联接哪一

16、种不宜用在经常装拆的场合？4. 强度级别为5.8的螺栓，B=?，S=?5. 防松的根本问题是什么？有哪些防松措施？6. 弹簧垫片开口旋向是左旋还是右旋？串联钢丝防松时，金属丝的方向如何？7. 松螺栓联接如何进行强度计算？8. 只受拧紧力的紧螺栓联接的等效应力与拉应力有何关系？9. 既受拧紧力又受工作载荷的紧螺栓联接F、F、F、F0之间的关系？什么是螺栓的相对刚度系数？10. 受拉螺栓联接的失效形式是什么？受剪螺栓联接呢？11. 导出受轴向力、横向力、旋转力矩、翻转力矩的螺栓联接中受力最大的螺栓所受最大力。12. 受拉螺栓既受拧紧力又受工作载荷时，如果工作载荷在0F之间变化，在图上标出螺栓最大变形量1max、受工作载荷F后变形量增量1；标出被联接件最大变形量2max、受工作载荷F后变形量增量2；标出拧紧力F、最小总拉力F0min、最大总拉力F0max、力变化幅Fa、剩余拧紧力F。13. 改变螺栓的相对刚度和拧紧力是如何提高疲劳强度的？14. 受拉紧螺栓联接，螺杆受拉应力=50Mpa，许用应力=60Mpa，37 2/2该螺杆是否满足强度条件？