机械设计基础第9章

第九章联接第一节螺纹第二节螺纹联接及其预紧和防松第三节螺栓组联接和设计与受力分析第四节单个螺栓联接的强度计算第五节提高螺栓联接强度的措施第六节轴一毂联接第七节铆接、焊接、胶接机械设计基础9第一节螺纹一、螺纹的类型和应用螺纹有外螺纹和内螺纹，共同组成螺纹副使用。起联接作用的螺纹称为联接螺纹，起传动作用的螺纹称为传动螺纹。按螺纹的旋向可分为左旋和右旋，常用的为右旋螺纹。螺纹的螺旋线数分单线、双线及多线，联接螺纹一般用单线。螺纹又分为米制和英制两类。常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹。9二、螺纹的主要参数9⒈大径d⒉小径d1⒊中径d2⒋螺距P⒌导程L⒍升角λ⒎牙型角α螺纹副在效率为自锁条件为22arctanarctandnpdL松开时拧紧时tan)tan()tan(tanvvv9第二节螺纹联接及其预紧和防松一、螺纹联接的主要类型螺纹联接的主要类型有：螺纹联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其中螺栓联接分为普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种结构。9二、标准螺纹联接件常用的标准螺纹联接件有螺栓、双头螺栓、螺钉、螺母、垫圈等。三、螺纹联接的预紧绝大多数螺纹联接在装配时需要拧紧，使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。其目的是为了增大联接的紧密性和可靠性，同时还能提高螺栓的疲劳强度。螺旋副间的磨擦力矩为对于M10~M68的粗牙普通螺纹，无润滑时可取)tan(221vdFMdFM2.0999四、螺纹联接的防松在静载荷作用下，联接螺纹升角较小，能满足自锁条件。在设计螺纹联接时，又必须考虑防松问题。按工作原理有三种防松方式：利用磨擦力防松；利用机械元件直接锁住防松；破坏螺纹副的运动关系防松。9第三节螺栓组联接的设计与受力分析一、螺栓的结构设计⒈从加工看，联接接合面的几何形状尽量简单。⒉受力矩作用的螺栓组，布置螺栓应尽量无离对称轴，同一圆周上螺栓数目应采用偶数。9⒊应使螺栓受力合理，对于普通螺栓在同时承受轴向载荷和较大横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷。9⒋螺栓的排列应有合理的间距、边距99二、螺栓组联接受力分析9㈠受横向载荷的螺栓组联接⒈靠磨擦传力⒉靠剪切传力㈡受转矩的螺栓组联接⒈靠底板间磨擦传力⒉靠螺杆受剪切传力nmfRKFsfnmFFRs)(21nsfrrrfTKFniiSrTrF12maxmax99㈢受轴向载荷的螺栓组联接除上述三种螺栓组联接外，还有如受翻转力矩的螺栓组联接等其它一些型式的螺栓组联接。nFF9第四节单个螺栓联接的强度计算对单个螺栓来说主要有两类：一类为外载荷沿螺栓轴线方向，称为轴向载荷；一类为外载荷垂直于螺栓轴线方向，称为横向载荷。一、受拉螺栓的强度计算静载荷作用下受拉螺栓常见的失效形式多为螺纹的塑性变形或断裂。㈠松螺栓联接的强度计算421dF9㈡紧螺栓联接的强度计算⒈只受预紧力作用的螺栓螺纹部分的强度为⒉受预紧力和轴向静工作拉力的螺栓联接由于螺栓和被联接件都是弹性件，在受有预紧力的基础上，因受到两者弹性变形的相互制约。分析这一类问题除根据静力平衡条件外，还要利用变形协调条件，才能求出各力之间的关系式。43.121dF999FcccFF2110FcccFF211012103.1443.1FddF或螺栓工作时所受到的总拉力也可等于预紧力与一部分工作接力之和，即为保证获得指定的剩余预紧力，联接在拧紧时需要的预紧力可由下式计算出受拉螺栓螺纹部分的强度条件为9二、受剪螺栓联接的强度计算螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为螺栓杆的抗剪强度条件为pSPdF0mdFS2049三、螺纹联接的材料和许用应力㈠螺纹紧固件的材料9㈡螺纹联接的许用应力9第五节提高螺栓联接强度的措施一、避免附加弯曲应力9二、改善螺纹牙上载荷分布不均现象三、减小应力集中四、改进工艺措施9第六节轴—毂联接轴—毂联接是指轴与轮状零件的轮毂间的联接，其作用是实现轴向固定或轴向导向移动。一、键联接㈠键联接的类型和应用⒈平键联接9导键和滑键都用于动联接，即轴与轮毂间有相对轴向移动的联接。9⒉半圆键联接9⒊楔键联接和切向键联接99㈡键联接的类型选择和平键的强度验算⒈键联接的类型选择⒉平键的尺寸选择⒊平键联接的强度验算pPdhlT49如果验算结果强度不够时，可采用以下措施：⑴适当增加键和轮毂的长度，但键的长度一般不应超过2.5d。⑵可在同一轴毂联接处相隔180度布置两个平键。9二、花键联接花键联接由多个键齿构成，键齿沿轴和毂孔的周向均布。㈠花键联接的类型、特点和应用花键联接按齿形分为矩形花键、渐开线花键、三角花键。——矩形花键分轻载、中载、重载和补充四个尺寸系列。有外径定心、内径定心、齿侧定心三种定心方式。——渐开线花键采用齿形定心和按与分度圆同心的圆柱面定心两种定心方式。——三角花键只按齿侧定心。999㈡花键联接的强度校核花键的挤压强度条件为pmPzhlDT299三、销联接、无键联接⒈销联接——用来固定零件之间的相互位置，也可用于轴和轮毂或其它零件的联接，并传递不大的载荷，有时还可用来作安全装置中的过载剪断元件。999⒉成形联接——利用非圆剖面轴与轮毂上相应的孔构成的联接。9⒊弹性环联接——利用锥面互相贴合的内、外钢环作为中间体，挤压在轴与毂之间。9四、过盈配合联接利用零件间的装配过盈形成的紧联接。9优点：结构简单，对中性好，对轴削弱少，在冲击振动载荷下工作可靠。9•圆柱面过盈联接的装配方法有压入法和温差法。•圆锥面过盈联接是利用被包容件的轴向位移压紧包容件的装配方法。9液压装拆法使过盈联接能多次装拆。9第七节铆接、焊接、胶接一、铆接1)铆接是一种早就使用的简单的机械联接。2)铆接的类型是多种多样的，而且都已标准化。3)根据工作要求的不同，可分为：强固铆缝、强密铆缝、紧密铆缝。4)铆接且有工艺设备简单、抗震、耐冲击和牢固可靠等特点，但结构一般较笨重。999二、焊接机械制造业中常用的方法有属于熔融焊的气焊和电焊。电焊又分为电弧焊和接触焊两大类。9三、胶接利用胶粘剂在一定条件下把预制的元件联接在一起，并且有一定的联接强度。与其它传统的联接方法相比较具有以下特点：⑴不受被联接材料的限制。⑵接头的应力分布均匀。⑶一般不需要机械紧固件和联接孔，减少机构加工量，降低结构的重量。⑷胶接的密封性能好。⑸工艺过程易实现机械化和自动化。胶接缺点：工作温度过高时，胶接强度将随温度增高而显著下降。9