西安石油大学：《机械设计基础》课程教学资源（PPT课件）第10章 联接

第10章联,接 §10-1螺纹参数 帆 5102螺旋副的分标、效率和自锁 1081“机械制造常用螺纹 tensity 310-4a螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 §10-5螺纹联接的预紧和防松 §10-6螺栓联接的强度计算 螺栓的材料和许用应 §10提高螺栓联接强度的猎施 §10-9键联接和花键联接 诚设计基础 810-10销联接

第10章 联 接 §10-1 螺纹参数 §10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 §10-3 机械制造常用螺纹 §10-4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 §10-5 螺纹联接的预紧和防松 §10-6 螺栓联接的强度计算 §10-7 螺栓的材料和许用应力 §10-8 提高螺栓联接强度的措施 §10-9 键联接和花键联接 §10-10 销 联 接

§10-1螺纹参数 ◆将一倾斜角为ψ的直线 绕在圆住体上便形咸 条螺旋线。取一平面图 形(图b),使它沿着螺旋a 线运动,运动时保持此 图形通过圆柱体的轴 线.就得到螺纹。 图10-1螺旋线的形成 〉按照平面图形的形状,螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿 形螺纹等

§10-1 螺纹参数 ◆ 将一倾斜角为ψ的直线 绕在圆住体上便形咸一 条螺旋线。取一平面图 形(图b)，使它沿着螺旋 线运动，运动时保持此 图形通过圆柱体的轴 线．就得到螺纹。 按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿 形螺纹等

按照螺旋线的旋向,螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。一般采 用右旋螺纹 ◆按照螺旋线的数目,螺纹还分为单线螺纹和等距排列的多线 螺纹,(如下图)。 ◆螺纹有内螺纹和外螺纹之 分,两者旋合组成螺旋副 或称螺纹副。用于联接的 螺纹称为联接螺纹;用于 传动的螺纹称为传动螺纹, 相应的传动称为螺旋传动。 单线螺纹 双线瓢纹 图10-2不同线数的右旋螺纹

◆ 按照螺旋线的旋向，螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。一般采 用右旋螺纹。 ◆ 按照螺旋线的数目，螺纹还分为单线螺纹和等距排列的多线 螺纹，(如下图)。 ◆ 螺纹有内螺纹和外螺纹之 分，两者旋合组成螺旋副 或称螺纹副。用于联接的 螺纹称为联接螺纹；用于 传动的螺纹称为传动螺纹， 相应的传动称为螺旋传动

按照母体形状,螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。 螺纹的主要几何参数有: 1)大径以—与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的 直径。 2)小径d与外螺纹牙底(或内 螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体 的直径。 中径d2个假想圆柱体的 直径,该圆柱的母线上牙型沟 槽和凸起宽度相等。 4)螺距尸——相邻两牙在中径 线上对应两点间的轴向距离。 图10-3國柱螺纹的主要几何参数

◆ 按照母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。 ◆ 螺纹的主要几何参数有： 1) 大径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。 2) 小径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。 3) 中径d2——一个假想圆柱体的 直径，该圆柱的母线上牙型沟 槽和凸起宽度相等。 4) 螺距P——相邻两牙在中径 线上对应两点间的轴向距离

5)导程S——同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的 轴向距离。(如图10-3)设螺旋线数为n,则S=nP。 6)螺纹升角ψ——中径α2圆柱上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面的夹角(图10-1)。 nP gy= (10-1) T 7)牙型角a——轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角 8)牙侧角β——牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角

5) 导程S——同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的 轴向距离。(如图10-3)设螺旋线数为n，则S=nP。 6) 螺纹升角ψ——中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面的夹角(图10-1)。 7) 牙型角α——轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。 8) 牙侧角β——牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。 (10 1) 2 −   = d nP t g

0-2螺旋副的受力分析 效率和自锁 、矩形螺纹(β=0°) ◆螺旋副在力矩和轴向载荷作用下的相对运动,可看成作用在中 径的水平力推动滑块沿螺纹运动,如图⑩0-4a所示。将矩形螺 纹沿中径d2展开可得一斜面(图10-4b)。 ◆当滑块沿斜面等速上升(拧紧螺母)时,厂为阻力,F为驱动力。 因摩擦力向下,故总反力FR与F的夹角为ψ+p。由力的平衡条 件可得: F=Fatg(u+p) (10-2a)

§10-2 螺旋副的受力分析、 效率和自锁 一、矩形螺纹(β=0°) ◆ 螺旋副在力矩和轴向载荷作用下的相对运动，可看成作用在中 径的水平力推动滑块沿螺纹运动，如图10-4a所示。将矩形螺 纹沿中径d2展开可得一斜面(图10-4b) 。 ◆ 当滑块沿斜面等速上升(拧紧螺母)时，Fa为阻力，F为驱动力。 因摩擦力向下，故总反力FR与Fa的夹角为ψ+ρ。由力的平衡条 件可得： F=Fa tg(ψ+ρ) (10-2a)

作用在螺旋副上的相应驱动力矩(拧紧力矩) +) (10-2b 2 当滑块沿斜面等速下滑(松开螺母)时,轴向载荷F变为驱动力 而F变为维持滑块等速运动所需的平衡力(图10-4c)。 图10-4矩形鄭纹的受力分析

◆ 作用在螺旋副上的相应驱动力矩(拧紧力矩) ◆ 当滑块沿斜面等速下滑(松开螺母)时，轴向载荷Fa变为驱动力， 而F变为维持滑块等速运动所需的平衡力(图10-4c)。 tg( ) (10 2 ) 2 2 2 2 b d F d T = F  = a  +  −

F=Fatg(u-p (10-3a) ◆作用在螺旋副上的相应力矩 T=F. (10-3b) ◆当斜面倾角ψ大于摩擦角ρ时,滑块在重力作用下有向下加速的趋 势。这时由式(10-3a)求出的平衡力F为正,方向如图10-4c所示 它阻止滑块加速以便保持等速下滑,故F是阻力。 ◆当斜面倾角ψ小于摩擦角p(斜面自锁条件)时,滑块不能在重力作 用下自行下滑,即处于自锁状态,由式(10-3a)求出的平衡力F为 负,即F与运动方向成锐角,F为驱动力。它说明在自锁条件下 必须施加驱动力F才能使滑块等速下滑

F=Fa tg(ψ-ρ) (10-3a) ◆ 作用在螺旋副上的相应力矩 ◆ 当斜面倾角ψ大于摩擦角ρ时，滑块在重力作用下有向下加速的趋 势。这时由式(10-3a) 求出的平衡力F为正，方向如图10-4c所示。 它阻止滑块加速以便保持等速下滑，故F是阻力。 ◆ 当斜面倾角ψ小于摩擦角ρ(斜面自锁条件)时，滑块不能在重力作 用下自行下滑，即处于自锁状态，由式(10-3a) 求出的平衡力F为 负， 即F与运动方向成锐角，F为驱动力。它说明在自锁条件下， 必须施加驱动力F才能使滑块等速下滑。 tg( ) (10 3 ) 2 2 2 2 b d F d T = F  = a  −  −

、非矩形螺纹(β≠0°) 对比图10-5a和b可知,若略去螺纹升角的影响,在轴向载荷厂a 作用下,非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹的大。若把法向力的增 加看作摩擦系数的增加,则非矩形螺纹的摩擦阻力可写为 F=fF 轴 轴!杆 a cOS COS 线螺杆 线 ◆式中f为当量摩擦系数, 螺母 e,螺母 F=F F =tgp(10-4) cOS 图10-5矩形蜗纹与非矩形螺纹的法向力 〉式中p为当量摩擦角,β为牙侧角

二、非矩形螺纹(β≠0°) ◆ 对比图10-5a和b可知，若略去螺纹升角的影响，在轴向载荷Fa 作用下，非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹的大。若把法向力的增 加看作摩擦系数的增加，则非矩形螺纹的摩擦阻力可写为 ◆ 式中f′为当量摩擦系数， 即 a a a F f F f f F =   = cos cos tg (10 4) cos =  −   = f f 式中ρ′为当量摩擦角， β为牙侧角

当滑块沿非矩形螺纹等速上升(拧紧螺母)时,可得水平推力 F=Fatg(y+p,) (10-5a) 相应的驱动力矩 T=F.=Ftg(y+p,) (10-5b) 2 ◆当滑块沿非矩形螺纹等速下滑时,可得: F=Fatg(u-p) (10-6a) ◆相应的力矩为 Fotg(y-p,) (10-6b)

◆ 当滑块沿非矩形螺纹等速上升(拧紧螺母)时，可得水平推力： F=Fa tg(ψ+ρ′) (10-5a) ◆ 相应的驱动力矩 ◆ 当滑块沿非矩形螺纹等速下滑时，可得： F=Fa tg(ψ-ρ′) (10-6a) ◆ 相应的力矩为 tg( ) (10 5 ) 2 2 2 2 b d F d T = F  = a  +  − tg( ) (10 6 ) 2 2 2 2 b d F d T = F  = a  −  −