机械传动(全)

1).掌握常用螺纹的类型、特点和普通螺纹的主要参数；2).掌握常用螺纹联接的主要类型和应用；3).了解常用螺纹联接的拧紧与防松；4).掌握单个螺栓联接的强度计算；5).掌握螺栓组联接的受力分析；基本要求第6章螺纹联接重点：受力分析、强度计算难点：受翻转力矩的螺栓组联接1.螺纹紧固件6.1.2螺纹紧固件的性能等级和材料2.紧固件的材料和性能等级螺纹紧固件6.1螺纹联接的主要类型、材料和精度6.1.1螺纹联接的主要类型螺栓联接按紧固件不同分螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接根据装配时是否拧紧分松联接紧联接按螺栓受力状况分受拉螺栓联接受剪螺栓联接螺纹联接的分类图6.2螺纹联接的拧紧与防松6.2.1螺纹联接的拧紧1.拧紧的目的：增强联接的刚性、紧密性和防松能力。对于受拉螺栓联接，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓联接，有利于增大联接中的摩擦力。2.拧紧力矩:3.控制拧紧力矩的方法：如使用测力矩扳手或定力矩扳手6.2.2螺纹联接的防松防松目的：虽然螺纹联接一般能满足自锁条件，但在冲击、振动或变载荷下，或当问对变化大时，联接有可能松动。防松原理：摩擦力防松（对顶螺母、弹簧垫圈、锁紧螺母等）；利用机械元件防松（止动垫片、串联金属丝等）；破坏螺纹副关系（焊住螺纹副或对螺纹副冲点等）。6.3单个螺栓联接的受力分析和强度计算6.3.1受拉螺栓联接主要失效形式：静载：螺纹部分的塑性变形或断裂；变载：栓杆部分的疲劳断裂；精度低或时常装拆时：滑扣。1.受拉松螺栓联接只承受轴向静载强度条件：2.受拉紧螺栓联接（1）只受预紧力的紧螺栓联接载荷传递：靠被联接件接合面上的摩擦力来传递外载FR螺栓受载：只受预紧力F’外载：横向载荷强度条件：(6.4)（2）承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接(6.5～6.8）螺栓与被联接件的受力与变形线图：静强度：（6.9）疲劳强度：（6.10）6.3.2受剪螺栓联接挤压强度条件：（6.12）剪切强度条件：（6.11）6.4螺栓组联接的设计6.4.1螺栓组联接的结构设计应考虑以下几个方面：1.接合面的几何形状设计成轴对称式。结构设计目的：确定合理的接合面的几何形状及螺栓的布置形式，以使各螺栓受力均匀，且便于加工装配。1).分布在同一圆周上的螺栓应取偶数且均匀布置；2).螺栓应有合理的间距和边距；3).受剪螺栓应布置在载荷方向上（或平行），数目不超过6个；4).联接承受转矩、弯矩时，应尽量使螺栓靠近接合面的边缘。5）.避免螺栓承受附加的弯曲载荷2.螺栓的布置要合理6.4.2螺栓组联接的受力分析假设：1）被联接件为刚体；2）各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度（材料、直径、长度）和预紧力都相同；3）螺栓的应变在弹性范围内。受力分析的目的：分析各螺栓受力，求出受载最大螺栓所受载荷，进而进行强度计算。1.受轴向力FQ的螺栓组联接工作载荷:板的平衡条件：2.受横向载荷的螺栓组联接（1）受拉螺栓联接（2）受剪螺栓联接板平衡条件：3.受旋转力矩T的螺栓组联接（1）用受拉螺栓联接板的平衡条件：（2）受剪螺栓联接静力平衡条件：变形协调条件：4．受翻转力矩M的螺栓组联接底板的静力平衡条件：变形协调条件：一般说，对普通螺栓可按轴向载荷或（和）倾覆力矩确定螺栓的工作拉力；按横向载荷或（和）转矩确定联接所需要的预紧力，然后求出螺栓的总拉力。再按单个螺栓联接的强度计算公式校核6.5提高螺栓联接强度的措施6.5.1均匀螺纹牙受力分配6.5.2减小附加应力从两方面入手：1）减小螺栓的实际应力；2）提高螺栓的许用疲劳强度。改善措施：采用悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母。采用钢丝螺套。凸台、沉头座斜垫圈、球面垫圈措施：加高螺母以增加旋合圈数，对提高螺栓强度没有多少作用。装配时用扳手在螺栓末端加一相反力矩可消除附加切应力。减小螺栓的刚度（适当增大螺栓的长度，部分减小栓杆直径或作成中空的结构，在螺母的下面安装弹性元件等）或增大被联接件的刚度（用刚度大的垫片等）6.5.4降低应力幅6.5.3减轻应力集中适当加大牙根圆角半径，在螺纹收尾处用退刀槽，在螺母承压面以内的栓杆有余留螺纹等都有良好的效果。6.5.6改善制造工艺6.5.5选择恰当的预紧力并保持其不减退冷镦、碾压、氮化、喷丸等工艺均可提高螺栓的强度。分析总结：螺纹联接的受力分析和强度计算联接类型受力分析强度条件松螺栓联接轴向静载6.3式紧螺栓联接受拉螺栓联接外载螺栓受力6.4式受横向外载螺栓只受预紧力受旋转力矩受轴向外载（静载或变载）受预紧力和轴向工作载荷6.9式（静载）6.10式（变载）受翻转力矩受剪螺栓联接受横向外载挤压和剪切6.11式6.12式如图所示，有一支架用一组螺栓与机座联接，所受外载为F=10000N，α=45˚.接合面的摩擦系数为0.15，摩擦传力可靠系数kf=1.2，螺栓的许用应力[σ]=400MPa.试求螺栓的计算直径。α1234α解：将F正交分解得：FFaFh轴向分力：NFFa2500045cos10000cos横向分力：NFFh2500045sin10000sin每个螺栓所受的轴向工作载荷：NzFFa21250425000工作承受横向载荷需满足：hfsFkmzFNmzFkFshf1.141424115.0250002.1NFFF9.159091.14142212500工作螺栓的轴向总拉力：所以螺栓的计算直径：mmFdc12.83.140MPa06板A用5个普通螺钉固定在机座B上，已知板与机座间摩擦系数=0.15，防滑系数（可靠性系数）Kf=1.2，螺钉许用应力，试指出哪个螺钉是危险螺钉？并按强度计算该螺钉联接中螺钉所需的小径（或计算直径）尺寸。1）将力向形心简化：FQ＝2000 N；MF＝＝＝QNmm9002000900181052）FQ使每一个螺钉产生作用力FFRQN1520005400//M使每个螺钉产生作用力FMrR2N//()41810415030005方向如图（中间螺钉FR203）第2个螺钉受力最大，为危险螺钉，设其受力为FRFFFRR1R2N40030003400FKF≥fR34002.115.0FF27200N4），，13412./Fd≤413272006012./d≤d12739.mm复习思考题1.螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对重要联接要控制预紧力？2.螺纹联接常用的防松原理有哪些？3.受横向载荷的螺栓组联接，什么情况下宜采用铰制孔用螺栓？4.受拉紧螺栓联接中的螺栓危险截面上都有什么应力存在？强度计算公式中1.3的含义是什么？5.常用的提高螺栓联接强度的措施有哪些？这些措施中哪些主要针对静载荷？哪些主要针对变载荷？6.为什么有些气缸盖螺栓用细腰结构的长螺栓？