广东工业大学：《机械设计基础 Fundamentals of Machine Design》课程教学资源（PPT课件讲稿）第7章 联接

机械设计基础—联接 K[∏ 第7章联接 7-1总论 7-2螺纹联接 7-3键联接 基本要求: 令了解螺纹联接的基本知识:类型、特性、标准、结构、 应用场合及防松方法等 令掌握螺栓联接强度计算方法 了解犍联接的主要类型及应用特点 令掌握平键联接强度校核计算方法

第7章 联 接 7-1 总 论 7-2 螺纹联接 7-3 键 联 接 基本要求: ❖ 了解螺纹联接的基本知识：类型、特性、标准、结构、 应用场合及防松方法等 ❖ 掌握螺栓联接强度计算方法 ❖ 了解键联接的主要类型及应用特点 ❖ 掌握平键联接强度校核计算方法 机械设计基础——联接

机械设计基础—联接 7-1总论 零件静联构件动联接 运奶机构与动力相器 源组合 可拆联接∶螺纹联接、键联接、销联接等 静联接 不可拆联接:铆接、焊接、胶接等 联接 动联接运动副

7-1 总 论 静联接 动联接——运动副 机械设计基础——联接 与动力 源组合 零件 构件 机构 机器 静联接 动联接 (运动副) 可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等 不可拆联接：铆接、焊接、胶接等 联 接

机械设计基础—联接 7-2螺纹联接 一、螺纹的主要参数 螺旋副力学特性 螺纹常用类型 四、螺纹联接件主要类型 象 五、螺纹联接防松装置 六、螺栓联接的计算 七、螺栓材料和许用应力

7-2 螺纹联接 一、螺纹的主要参数 二、螺旋副力学特性 三、螺纹常用类型 四、螺纹联接件主要类型 五、螺纹联接防松装置 六、螺栓联接的计算 七、螺栓材料和许用应力 机械设计基础——联接

机械设计基础—联接 螺纹的主要参教 1螺纹形成 令螺旋线形成:倾斜线绕在圆柱体上 形成的曲线 令螺纹形成:平面图形沿螺旋线形成 三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹 令螺旋线的数目(线数)单线、多线 联接传动 Td 令旋向螺旋线方向):常用右旋,特殊要求时用左旋 问题:旋向判断? 令粗牙螺纹——一般联接 令细牙螺纹——d1大、强度大、自锁性好,常用于变载

一、螺纹的主要参数 1 螺纹形成 ❖ 螺旋线形成：倾斜线绕在圆柱体上 形成的曲线 ❖ 螺纹形成：平面图形沿螺旋线形成 三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹 ❖ 螺旋线的数目(线数):单线、多线 机械设计基础——联接 ❖ 旋向(螺旋线方向)：常用右旋，特殊要求时用左旋 ❖ 问题：旋向判断 ？ ❖ 粗牙螺纹—— 一般联接 ❖ 细牙螺纹—— d1大、强度大、自锁性好，常用于变载 d2 S P 联接 传动 

机械设计基础—联接 螺纹旋向判断 令旋向(螺旋线方向):常用右旋,特殊 要求时用左旋 旋向判断: (1)轴线垂直放,右边高一右旋 左边高一左旋 令(2)右手旋,前进右旋 左手旋,前进一左旋 旋进方向 右旋 左旋

螺纹旋向判断 ❖ 旋向(螺旋线方向)：常用右旋，特殊 要求时用左旋 ❖ 旋向判断: (1)轴线垂直放，右边高—右旋 左边高—左旋 机械设计基础——联接 ❖ (2)右手旋，前进—右旋 ❖ 左手旋，前进—左旋

机械设计基础—联接 2主要参数 大径d、D:最大直径一公称直径 令小径d:外螺纹的危险剖面直径 强度直径 Did 令中径d2、D2假想直径,牙型沟槽 宽与牙的宽度相等—计算直径 令螺距P:相邻两牙轴向距离 今导程S:同一条螺纹线的相邻两牙间S 的轴向距离,S=nP 兀d2,丁 令升角v:螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角 牙型角a:螺纹两侧边的夹角

d2  2 主要参数 ❖ 大径d、D：最大直径—公称直径 ❖ 小径d1：外螺纹的危险剖面直径 ❖ ——强度直径 ❖ 中径d2、D2：假想直径，牙型沟槽 宽与牙的宽度相等 ——计算直径 ❖ 螺距P：相邻两牙轴向距离 ❖ 导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间 的轴向距离，S = nP 机械设计基础——联接 ❖ 升角 ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角 ❖ 牙型角a ：螺纹两侧边的夹角 d1 D, d α S P

机械设计基础—联接 =、螺旋副为学特性 令螺旋副作为一种空间运动副,其接触面为螺旋面 螺纹在旋紧或松开过程中,螺纹之间相对移动 令当螺杄和螺母之间受到轴向力Q时,拧动螺杄或螺母 螺旋面间将产生摩擦力 1斜面摩擦 2槽面摩擦 3矩形螺纹 4三角形螺纹 5螺纹联接的拧紧力矩

二、螺旋副力学特性 ❖ 螺旋副作为一种空间运动副，其接触面为螺旋面 ❖ 螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动 ❖ 当螺杆和螺母之间受到轴向力Q时，拧动螺杆或螺母， 螺旋面间将产生摩擦力 1 斜面摩擦 2 槽面摩擦 3 矩形螺纹 4 三角形螺纹 5 螺纹联接的拧紧力矩 机械设计基础——联接

机械设计基础—联接 1斜面摩擦 R 21 分析使滑块等速运动所需要的水平力 F 等速上升: F RW+DQ 平衡条件:F+Q+R2=0 v↓Q 驱动力:F=Qtan(v+p) 等速下滑: R v12 平衡条件:F"+Q+R21=0 F R21 维持力:F=tan(-p) 自锁条件 令当v≤p时,F≤0,原工作阻力F反向作用,作为驱动力 时,滑块才能移动 结论:当ψsp时,滑块自锁

1 斜面摩擦 分析使滑块等速运动所需要的水平力 等速上升： ❖ 平衡条件： ❖ 驱动力： 等速下滑： ❖ 平衡条件： ❖ 维持力： 自锁条件： ❖ 当 r时，F’ 0，原工作阻力F’反向作用，作为驱动力 时，滑块才能移动 ❖ 结论：当  r 时，滑块自锁   F Q R21 +r v12 Q F N21 F21 v12 F’ Q –r R21’ R21 ’ Q F’ N21 ’ F21 ’ r R21 F + Q + R21 = 0    F = Qtan( + r) r F'+Q + R' 21 = 0    F'= Q tan( − r) 机械设计基础——联接

机械设计基础—联接 2槽面摩擦 n2 力分析: 12 ◆摩擦力:F21=⑩21 O 21 sine N 2 F21=f,o Q 当量摩擦角: =tan P, pw=arctan f y sine 思考:与平面摩擦比较? 2 结论:槽面的摩擦力大于平面的摩擦力

2 槽面摩擦 力分析： ❖ 摩擦力： ❖ 当量摩擦角： 21 21 F = fN 1 2   Q N21 2 N21 2 2 rv N21 2 N21 2 Q  思考: 与平面摩擦比较？ 结论：槽面的摩擦力大于平面的摩擦力 sin 21 Q F = f F21 = f v Q v v f f r  tan sin = = v v r = arctan f 机械设计基础——联接 1 1 1 1 P v12 1 R21 N’21 F21 Q

机械设计基础—联接 3矩形螺纹 ◆螺旋副(螺母与螺杆)的相对运动→滑块沿斜面运动 令假设:1)载荷分布在中线上;2)单面产生摩擦力 R21 p n 防松力F=g.tan(W-p) d 防松力矩M'=F.2=2Qtan(v-p) 螺旋升角tanv d2 拧紧力F=Qtny+p) 效率m=W/W=tan/tan(v+p) 拧紧力矩M=F2=2+p)自锁条件F=uy-p)s p

3 矩形螺纹 ❖ 螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动  滑块沿斜面运动 ❖ 假设：1)载荷分布在中线上; 2)单面产生摩擦力 ❖ 螺旋升角 Q d2 d d1  2 d s =z p v12 R r 21 n n F Q  2 2 tan d z p d s    = = 拧紧力 F = Qtan( + r) tan( ) 2 2 2 2 =  = Q  + r d d 拧紧力矩 M F 防松力 F'= Q tan( − r) tan( ) 2 2 ' ' 2 2 =  = Q  − r d d 防松力矩 M F 自锁条件 F'= Qtan( − r)  0  r 效率  = / = tan / tan( + r ) Wr Wd 机械设计基础——联接