第7章 机械设计基础联接

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1、 7-1 总 论 7-2 螺纹联接 7-3 键 联 接基本要求基本要求: :v了解螺纹联接的基本知识：类型、特性、标准、结构、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应用场合及防松方法等v掌握螺栓联接强度计算方法掌握螺栓联接强度计算方法v了解键联接的主要类型及应用特点了解键联接的主要类型及应用特点v掌握平键联接强度校核计算方法掌握平键联接强度校核计算方法机械设计基础联接静联接静联接动联接动联接运动副运动副机械设计基础联接与动力与动力源组合源组合零件零件构件构件机构机构机器机器静联接静联接动联接动联接(运动副运动副)可拆联接：可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等螺纹联

2、接、键联接、销联接等不可拆联接不可拆联接：铆接、焊接、胶接等：铆接、焊接、胶接等联接联接一、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一、螺纹的主要参数一、螺纹的主要参数1 螺纹形成螺纹形成v螺旋线形成：螺旋线形成：倾斜线绕在圆柱体上倾斜线绕在圆柱体上形成的曲线形成的曲线v螺纹形成：螺纹形成：平面图形沿螺旋线形成平面图形沿螺旋线形成三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形螺纹机械设计基础联接 d2SP d2 2 主要参数主要参数v大径大径d、D：最大直径最大直

3、径公称直径公称直径v小径小径d1：外螺纹的危险剖面直径外螺纹的危险剖面直径v 强度直径强度直径v中径中径d2、D2：假想直径，牙型沟槽假想直径，牙型沟槽宽与牙的宽度相等宽与牙的宽度相等 计算直径计算直径v螺距螺距P：相邻两牙轴向距离相邻两牙轴向距离v导程导程S：同一条螺纹线的相邻两牙间同一条螺纹线的相邻两牙间的轴向距离，的轴向距离，S = nP机械设计基础联接v升角升角 ：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角v牙型角牙型角a a ：螺纹两侧边的夹角螺纹两侧边的夹角d1D, dSP二、螺旋副力学特性二、螺旋副力学特性v螺旋副作为一种空间运动副，其接触面为螺旋面螺旋副作

4、为一种空间运动副，其接触面为螺旋面v螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动v当螺杆和螺母之间受到轴向力当螺杆和螺母之间受到轴向力Q时，拧动螺杆或螺母，时，拧动螺杆或螺母，螺旋面间将产生摩擦力螺旋面间将产生摩擦力1 斜面摩擦斜面摩擦2 槽面摩擦槽面摩擦3 矩形螺纹矩形螺纹4 三角形螺纹三角形螺纹5 螺纹联接的拧紧力矩螺纹联接的拧紧力矩机械设计基础联接1 斜面摩擦斜面摩擦分析使滑块等速运动所需要的水平力分析使滑块等速运动所需要的水平力等速上升：等速上升：v平衡条件：平衡条件：v驱动力：驱动力：等速下滑：等速下滑：v平衡条件：平衡条件：v维持力：维持力：自锁

5、条件：自锁条件：v当当 r r时，时，F 0，原工作阻力，原工作阻力F反向作用，作为驱动力反向作用，作为驱动力时，滑块才能移动时，滑块才能移动v结论：结论：当当 r r 时，滑块自锁时，滑块自锁 FQR21+r v12QFN21F21v12FQ r rR21R21QF FN21F21rR21021 RQF)tan(r r QFr021 RQF)tan(r r QF机械设计基础联接2 槽面摩擦槽面摩擦力分析：力分析：v摩擦力：摩擦力：v当量摩擦角：当量摩擦角：2121fNF 12QN212N2122rvN212N212Q思考思考: : 与平面摩擦比较与平面摩擦比较？结论：结论：槽面的摩擦力大于平

6、面的摩擦力槽面的摩擦力大于平面的摩擦力 sin21QfF QfFv 21vvffr r tansin vvfarctan r r机械设计基础联接1 1 1 1Pv121R21N21F21Q3 矩形螺纹矩形螺纹v螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动 滑块沿斜面运动滑块沿斜面运动v假设：假设：1)载荷分布在中线上载荷分布在中线上; 2)单面产生摩擦力单面产生摩擦力v螺旋升角螺旋升角d2dd1 2d s =z pv12rR21nnF 22tandpzds拧紧力拧紧力)tan(r QF)tan(2222r r QddFM拧紧力矩拧紧力矩防松力防松力)tan(r r QF)tan

7、(2222rQddFM防松力矩防松力矩自锁条件自锁条件0)tan( r r QF r r效率效率)tan(/tan/r r drWW机械设计基础联接4 三角三角形螺纹形螺纹v反力反力v摩擦力摩擦力v当量摩擦角当量摩擦角N/2N/2NN 900- 900- QffQfNFvf cos2QN cos2 r rcosarctanarctanffvv 机械设计基础联接v拧紧力拧紧力v拧紧力矩拧紧力矩)tan(22vQddFMr r )tan(vQFr r )tan(2222vQddFMr r )tan(vQFr r v防松力防松力v防松力矩防松力矩三角三角形螺纹形螺纹（续）（续）v效效 率率v自锁条件

8、自锁条件N/2N/2NN 900- 900- 0)tan( vQFr r r rv)tan(/tan/vdrWWr r v思考：思考：1. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动？2. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接？机械设计基础联接机械设计基础联接1.按螺纹牙分的表面分类：按螺纹牙分的表面分类：l外螺纹外螺纹在圆柱外表面上形成的螺纹，如螺栓、螺钉在圆柱外表面上形成的螺纹，如螺栓、螺钉l内螺纹内螺纹在圆柱孔内表面上形成的螺纹，如螺母在圆柱孔内表面上形成的螺纹，如螺母2.按螺纹绕行方向分类：按螺纹

9、绕行方向分类：l左旋螺纹左旋螺纹自右下方向左上方绕行的螺纹自右下方向左上方绕行的螺纹l右旋螺纹右旋螺纹自左下方向右上方绕行的螺纹自左下方向右上方绕行的螺纹常用右旋，特殊要求时用左旋常用右旋，特殊要求时用左旋问题：旋向判断问题：旋向判断 ？三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型螺纹旋向判断螺纹旋向判断v旋向旋向(螺旋线方向螺旋线方向)：常用右旋，特殊要求时用左旋常用右旋，特殊要求时用左旋v旋向判断旋向判断:(1)轴线垂直放，右边高轴线垂直放，右边高右旋右旋 左左边高边高左旋左旋机械设计基础联接v(2)右手右手旋，前进旋，前进右旋右旋v 左左手手旋，前进旋，前进左旋左旋右旋右旋左旋左旋三、螺纹常用类型三

10、、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 普通螺纹即普通螺纹即米制米制三角形螺纹，三角形螺纹，牙型牙型=60=60。同一直。同一直径按螺距的大小分为径按螺距的大小分为粗牙粗牙和和细牙细牙两种，螺距最大的一种两种，螺距最大的一种是粗牙，其余的均为细牙。一般连接多用粗牙螺纹。细是粗牙，其余的均为细牙。一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹的牙浅、升角小、自锁性能好，多用于薄壁零件牙螺纹的牙浅、升角小、自锁性能好，多用于薄壁零件或细小零件，以及受冲击、振动和变载荷的连接中，也或细小零件，以及受冲击、振动和变载荷的连接中，也可用作微调机构的调整螺纹。可用作微调机构的调整螺纹。 （

11、1 1）普通螺纹）普通螺纹三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 管螺纹是管螺纹是英制英制细牙三角形螺纹，细牙三角形螺纹，牙型角牙型角=55=55，牙，牙顶有较大的圆角，内、外螺纹旋合后牙型间无径向间隙，顶有较大的圆角，内、外螺纹旋合后牙型间无径向间隙，公称直径近似为管子的内径。多用于有紧密性要求的管公称直径近似为管子的内径。多用于有紧密性要求的管件连接。件连接。 （2 2）管螺纹）管螺纹管螺纹管螺纹三、螺纹常用类型三、螺纹常用类型3.按螺纹牙的牙型分类按螺纹牙的牙型分类机械设计基础联接 牙型为正方形，牙型为正方形，牙型角牙型角=0=0。传动效