机械设计基础 机械设计基础 模块一 设计台式钻床立柱的螺纹连接.doc

《机械设计基础》教师教案 模块一 设计台式钻床中立柱的螺纹连接 任务提出 如图3-1-1所示，台式钻床立柱用四个螺栓与底座连接，已知载荷FQ=25KN；试分析受力情况并设计螺栓的直径尺寸。 图3-1-1 台式钻床 任务分析 螺栓联接实际上是螺纹联接一种常见形式，本任务首先要明确螺纹的类型、螺纹的主要参数、螺纹联接件的材料和许用应力，其次是螺栓联接的受力情况及强度计算要求。最后是螺栓组联接的结构设计。掌握以上知识，才能设计符合要求螺栓的直径尺寸。 知识要求与 技能要求 知识要求： 1. 分析螺纹联接的类型； 2. 分析螺纹联接的结构； 3. 提高螺纹联接强度的措施； 4. 螺栓联接的强度计算； 5. 螺栓组联接的结构设计； 技能要求： 螺纹联接的设计计算。 教学方法 项目教学法、协作讨论法 知识点学习 3.1 螺纹联接的基本知识 3.1.1 螺纹的形成及类型 1.螺纹的形成 如图3-1-2所示，将一底边长度为CB等于πd2的直角三角形ΔACB，绕在一直径为d2的圆柱体上，并使底边CB绕在圆柱体的底边上，则斜边AB在圆柱体上便形成一条螺旋线。取一平面图形（三角形、梯形或矩形），使它的一边靠在圆柱体的母线上并沿螺旋线移动，移动时始终保持该图形位于圆柱体的轴截面内，即可得到相应的螺纹。 2.螺纹的类型 （1）根据母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。 （2）根据牙型不同（见图3-1-3），螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、圆弧形螺纹和矩形螺纹。其中三角形螺纹主要用于联接，梯形、锯齿形和矩形螺纹主要用于传动，圆弧形螺纹多用于排污设备、水闸闸门等的传动螺旋及玻璃器皿的瓶口螺旋。 （3）根据螺旋线的绕行方向(见图3-1-4a、b)，可分为左旋螺纹和右旋螺纹。螺纹的旋向判断方法为：规定将螺纹直立时螺旋线向右上升为右旋螺纹，向左上升为左旋螺纹。或者采用左右手定则：用左（右）手握住螺杆，将螺杆竖立，从螺杆前方向后看，若左（右）手大拇指侧的螺纹线较高，则为左（右）旋螺纹。机械制造中一般采用右旋螺纹，有特殊要求时，才采用左旋螺纹，比如煤汽罐等危险设备中使用的螺纹。 （4）根据螺旋线的数目（见图3-1-5a、b），可分为单线螺纹(n=1)和等距排列的多线螺纹(n≥2)。为了制造方便，螺纹一般不超过4线。 （5）根据螺纹所处位置可分为内螺纹和外螺纹。在圆柱或圆锥外表面形成的螺纹称为外螺纹，在其内表面上形成的螺纹为内螺纹。 （6）根据用途不同，螺纹分为联接螺纹和传动螺纹。 (a)三角螺纹 (b)矩形螺纹 (c)梯形螺纹 (d) 锯齿螺纹 图3-1-3 螺纹的牙型 (a) (b) (a)单线n=1 (b)双线n=2 图3-1-4 螺纹的旋向 图3-1-5 螺纹的线数 3.1.2 螺纹的主要参数 如图3-1-6所示的圆柱普通螺纹为例说明螺纹的主要几何参数。 1. 大径d(D) 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体的直径，是螺纹的最大直径。在螺纹的标准中称为公称直径。 2. 小径d1(D1) 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直径，是螺纹的最小直径。常作为强度计算直径。 3. 中径d2(D2) 在螺纹的轴向剖面内，牙厚和牙槽宽相等处的假想圆柱体的直径。 4. 螺距P 螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 5. 导程S 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。螺纹线数为，单线螺纹S=P；多线螺纹S=nP。如图3-1-5所示。 6. 升角Ф 在中径d2的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 （3-1-1） 7．牙型角α、牙型斜角β在螺纹的轴向剖面内，螺纹牙型相邻两侧边的夹角称为牙型角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角β，对称牙型的 。 8．螺纹牙的高度h 内外螺纹旋合后，螺纹接触面在垂直于螺纹轴线方向上的距离。 图3-1-6 螺纹的主要参数 3.1.3 常用螺纹的特点及应用 常用螺纹的类型、特点及应用，如表3-1-1所示。 表3-1-2 螺纹类型、特点及