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第九章 连接
§9-1 机械制造中的常用螺纹 §9-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 §9-3 螺纹联接的基本类型及预紧和防松 §9-4 螺栓联接的强度计算 §9-5 螺栓材料及其许用应力 §9-6 提高螺栓联接强度的措施 §9-7 螺旋传动 * 上页 下页 总目录 本章 联 接 可拆联接 不可拆联接 —键联接、销联接、螺纹联接 —焊接、铆接、粘接 §9-1 机械制造中的常用螺纹 一、螺纹的形成 如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K,可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹 二、螺纹参数 螺纹牙型 三角螺纹 普通螺纹 矩形螺纹 锯齿型螺纹 梯形螺纹 管螺纹 管路联接 一般联接 传递运动或传力 d — 螺纹大径,公称直径 d1 — 螺纹小径 d2 — 螺纹中径 n — 螺纹线数 p — 螺距 s — 导程,s = np λ — 升角 α — 牙型角 1、矩形螺纹( α= 0o) 螺纹受力分析 F = Qtg(λ+ρ) 摩擦角ρ = arctg f Q F πd2 N R fN v s F R Q λ+ρ λ λ ρ §9-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 螺旋副的效率 由此可见, λ增加→效率提高 另一方面,当滑块等速下滑时 Q F πd2 R fN v s λ N ρ λ F R Q λ-ρ F = Qtg(λ -ρ) 若λ≤ρ,则η’ ≤0。自锁条件: λ≤ρ 2、三角螺纹( α≠ 0o) 比较矩形螺纹和三角螺纹的受力(忽略升角λ的影响) 三角螺纹的摩擦力: β— 牙型斜角 fv— 当量摩擦系数, ρv— 当量摩擦角 用 fv、 ρv代替 f 、ρ,得到三角螺纹的受力及效率公式: 螺纹力矩: 螺纹副效率: 自锁条件: λ≤ρv 三、螺纹联接的预紧和防松 1、螺纹联接的预紧 预紧的目的 防止联接松脱,增强可靠性 被联接件接合面具有足够的紧密性 使接合面产生摩擦力,以承受横向载荷 F′— 预紧力 拧紧力矩 T: T = T1+T2 T1 — 螺纹阻力矩 T2 — 螺母支承面摩擦阻力矩 对于M10~M68的普通粗牙螺纹: 取 fv=tgρv=0.15 fc=0.15 2、螺纹联接的防松 1)摩擦防松 2)机械防松 3)变成不可拆卸 §9-4 螺栓联接的强度计算 螺栓联接 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 工作载荷 横向工作载荷 轴向工作载荷 外载方向垂直于螺栓轴线 外载方向平行于螺栓轴线 用于轴向或横向工作载荷 用于横向工作载荷 1、螺栓联接的失效形式 对于普通螺栓:螺栓杆在制有螺纹的部分被拉断 对于铰制孔用螺栓:工作面被压溃或剪断 2、松螺栓联接的计算 螺栓所受拉力 工作载荷 = 危险截面的强度条件: F—拉力;A—危险截面面积; 设计式: d1—螺纹小径 装配时要拧紧,工作载荷作用之前,螺栓已受预紧力 F′作用 3、紧螺栓联接的计算 1)受横向工作载荷时: 普通螺栓联接 F′ F′ R R T T1 F′ F′ 螺栓受 F′和 T1 作用 F′引起的拉应力: T1 引起的扭剪应力: m — 接合面对数 f — 摩擦系数 C —可靠性系数 R — 横向工作载荷 当 m =1、f = 0.15、 C = 1.2 时, F′ ≥ 8 R 应使接合面摩擦力大于工作载荷R 拉、扭联合作用时,按第四强度理论: 当量拉应力: 强度条件: 设计式: 预紧力F′应满足的条件? 摩擦力: m f F′ R C ≥ 铰制孔用螺栓联接 螺栓杆受挤压应力和剪切应力作用。 此类螺栓预紧力小,计算时可忽略 强度条件: d 0 — 螺栓杆受剪面直径 δ — 最小挤压高度 设计时,按上述公式分别计算出d 0 ,取大值 强度条件: 注意:对于普通螺栓联接,无论联接是受横向工作载荷还是轴向工作载荷,螺栓本身总是受拉力作用 残余预紧力应满足下列要求: 1)无特殊要求时 F″ =(0.2~0.6) F 2)变载作用时 F″ =(0.6~1.0) F 3)有紧密性要求时 F″ =(1.5~1.8) F §9-5 螺栓材料及其许用应力 一般用途:碳素钢; 重要联接:合金钢 许用应力和安全系数:见表9-6 螺栓组的结构设计 目的:合理确定螺栓组的布置形式及接合面的几何形状; 使各螺栓受力均匀,便于加工、装配 1、接合面应设计成轴对称的简单几何形状 2、合理布置螺栓,使其受力均匀 3、合理确定螺栓的间距和边距,保证足够的扳手空间 4、同一分布圆上的螺栓应取偶数,便于钻孔时分度画线 5、同一螺栓组,螺栓材料、规格相同 6、螺母及螺栓头的支承面应光洁、平整 注意:对于螺栓组联接,应首先对螺
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