螺纹连接与螺旋传动课件.ppt
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- 螺纹 连接 螺旋 传动 课件
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1、 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授 第六章螺纹连接与螺旋传动第六章螺纹连接与螺旋传动 6.1 6.1 螺纹螺纹 6.2 6.2 螺纹联接和螺纹连接件螺纹联接和螺纹连接件 6.3 6.3 螺纹联接及其预紧、防松螺纹联接及其预紧、防松 6.4 6.4 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算 6.56.5 螺栓组的设计与受力分析螺栓组的设计与受力分析 6.66.6 提高螺栓连接的强度的措施提高螺栓连接的强度的措施 6.76.7 螺旋传动螺旋传动 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授 了解和掌握螺纹联接的基本型式及其特点。了解和掌握螺纹联接的基本型式及其特点。掌握螺掌握螺栓联接的设计和强度计
2、算,了解螺旋传动的应用和计算。栓联接的设计和强度计算,了解螺旋传动的应用和计算。 重点:掌握螺纹的基本参数,螺纹联接的基本型重点:掌握螺纹的基本参数,螺纹联接的基本型式及其特点。式及其特点。 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K,可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹一、螺纹的形成6-1 6-1 螺纹螺纹 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹按位置: 内螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹在圆柱孔的外表面形成的螺纹三角形螺纹:
3、 粗牙螺纹用于紧固件 细牙螺纹同样的公称直径下,螺距最小,自锁性好,适于薄壁细小零件和冲击变载等根据螺旋线绕行方向: 左旋如图 右旋常用根据螺旋线头数: 单头螺纹(n=1)用于联接 双头螺纹(n=2)如图 多线螺纹(n2)用于传动二、螺纹的类型 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授1)外径(大径)d(D)与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 面直径,亦称公称直径2)内径(小径)d1(D1) 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径3)中径d2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱 面的直径,d20.5(d+d1)三、螺纹的主要参数 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授4)螺 距 P 相邻两牙在中径圆柱
4、面的母线上对应两点间 的轴向距离5)导程(L)同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线 上的对应两点间的轴向距离6)线 数 n 螺纹螺旋线数目,一般为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系:L=nP 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授7)螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角8)牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9)牙型斜角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角22/dnParctgdarctgL 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授rvarctgfftgcos1)(vtgtg2)(2)(22dQtgdFTQtgFvv螺旋副的自锁条件为:螺旋副的传动效率为:克服
5、轴向力Q匀速上升所需的圆周力:四、常用螺纹的种类、特点与应用具体见下图 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授锯齿形螺纹三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授一、螺纹联接主要类型1、螺栓联接a) 普通螺栓联接被联接件不太厚,螺杆带钉头,通孔不带螺纹,螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙,并在工作中不许消失,结构简单,装拆方便,可多个装拆,应用较广。b) 精密螺栓联接装配后无间隙,主要承受横向载荷,也可作定位用,采用基孔制配合铰制孔螺栓联接62 螺纹联接和螺纹联接件 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授2、双头螺栓联接螺杆两端无钉头,但均有螺纹,装配时一端旋入
6、被联接件,另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。折装时只需拆螺母,而不将双头螺栓从被联接件中拧出。3、螺钉联接适于被联接件之一较厚(上带螺纹孔),不需经常装拆,一端有螺钉头,不需螺母,适于受载较小情况 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授特殊联接:地脚螺栓联接 , 吊环螺钉联接4、紧定螺钉联接拧入后,利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授二、螺纹联接件 1)螺栓 普通螺栓 六角头,小六角头,标准六角头,大六角头, 内六角 铰制孔螺栓螺纹部分直径较小螺母 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授
7、 2)双头螺柱两端带螺纹 A型有退刀槽 B型无退刀槽 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授4)紧定螺钉 锥 端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平 端接触面积大、不伤零件表面,用于顶紧硬度较大的平面,适于经常拆卸 圆柱端压入轴上凹抗中,适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板3)螺钉 与螺栓区别要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授6)螺母 六角螺母:标准,扁,厚 5)自攻螺钉由螺钉攻出螺纹圆螺母+止退垫圈带有缺口,应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中,外舌嵌入圆螺母的槽内,螺母即被锁紧 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授7)垫圈 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教
8、授目的要求:目的要求:通过讨论螺旋副的效率和自锁,并明确于 联接和传动的螺纹类型 。教学重点:教学重点:螺纹联接的自锁条件 ;结构设计中应注 意的问题、及防松方法。紧螺栓的强度 计算。教学难点:教学难点:受轴向载荷的紧螺栓的强度计算。受力 分析教学内容:教学内容:螺旋副的受力分析、自锁、效率;螺纹 联接的强度计算;螺纹联接的结构、预 紧和防松第二讲 螺纹联接的预紧与防松、螺旋传动 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授一、预紧一、预紧预紧目的保持正常工作。如汽缸螺栓联接,有紧密性要求,防漏气,接触面积要大,靠摩擦力工作,增大刚性等。增大刚性增加联接刚度、紧密性和提高防松能力预紧力QP预先轴向作用
9、力(拉力)螺纹联接:松联接在装配时不拧紧,只存受外载时才受到力的作用 紧联接在装配时需拧紧,即在承载时,已预先受力,预紧力QP预紧过紧拧紧力QP过大,螺杆静载荷增大、降低本身强度 过松拧紧力QP过小,工作不可靠 63 螺纹联接和预紧和防松 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授扳手拧紧力矩T=FHL, 拧紧时螺母:T=T1+T2T拧紧力矩 T1螺纹摩擦阻力矩 T2螺母端环形面与被联接件间的摩擦力矩FH作用于手柄上的力,L力臂2)(21dtgQTvP)(31202130312dDdDQfTpc )(32)(21 20213031221dDdDftgdQTTTcvp)(32)(21202130212
10、dDdDdftgddKcvdKQTP 一般 K=0.10.3 拧紧力矩系数由于直径过小的螺栓,容易在拧紧时过载拉断,所以对于重要的联接不宜小于M10M14 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授预紧力QP的控制:测力矩板手测出预紧力矩,如左图定力矩板手达到固定的拧紧力矩T时,弹簧受压将自动打滑,如右图测量预紧前后螺栓伸长量精度较高 二、螺纹防松二、螺纹防松 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授1、防松目的实际工作中,外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少,螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零,从而使螺纹联接松动,如经反复作用,螺纹联接就会松驰而失效。因此,必须进行防松,否则会影响
11、正常工作,造成事故 2、防松原理消除(或限制)螺纹副之间的相对运动,或增大相对运动的难度。3、防松办法及措施 1)摩擦防松 双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授弹簧垫圈自锁螺母螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口,螺母拧紧后收口涨开,利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧2)机械防松: 开槽螺母与开口销,圆螺母与止动垫圈,弹簧垫片,轴用带翅垫片,止动垫片,串联钢丝等 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授3)永久防松:端铆、冲点、点焊4)化学防松粘合 开槽螺母与开口销圆螺母与止动垫圈串联钢丝 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授针对不同零件的不同失效形式,分别拟
12、定其设计计算方法,则失效形式是设计计算依据和出点。1、失效形式和原因 受拉螺栓螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂受剪螺栓螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断b)失效原因:应力集中 a)失效形式 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓:设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度受剪螺栓:设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程2、设计计算准则与思路64 单个螺栓联接的强度计算 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授、松螺栓联接、松螺栓联接如吊钩螺栓,工作前不拧紧,无QP,只有工作载荷F起拉伸作用强度条件为:421dF41Fd 验算用 设计用 d1螺杆危险截面直径(m
13、m)许用拉应力 N/mm2 (MPa) nS/ s材料屈服极限Mpa表4-8 N 安全系数,表4-9 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授二、紧螺栓联接二、紧螺栓联接工作前有预紧力工作前有预紧力QP工作前拧紧,在拧紧力矩T作用下:预紧力QP产生拉伸应力螺纹摩擦力矩T1产生剪应力 复合应力状态:2141dQp)5 .0(48.0448.061042)(161)(221212312或当dQMMdQddtgdtgdQWPPPvvpT接第四强度理论:3 .1322ca 强度条件为: 2143 . 1dQPca 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授式中:QP 预紧力(N) T1 螺纹摩擦力矩,起扭剪作用
14、,又称螺纹扭矩,N.mm 1.3系数将外载荷提高30%,以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响,这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理,大大简化了计算手续,故又称简化计算法 2143 . 1dQPca 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授1、横向载荷的紧螺栓联接计算主要防止被联接件错动 特点:杆孔间有间隙,靠拧紧的正压力(QP)产生摩擦力来传递外载荷,保证联接可靠(不产生相对滑移)的条件为:(1)普通螺栓联接RKQfiSPifRKQSPf 接缝面间的摩擦系数 i接缝界面数目 KS防滑系数(可靠性系数) KS=1.11.3 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授强度条件验算公式: 设计公式: 分析
15、:由上式可知,当f=0.2,i=1,KS=1则QP=5R,说明这种联接螺栓直径大,且在冲击振动变载下工作极不可靠 为增加可靠性,减小直径,简化结构,提高承载能力 可采用如下减载装置: a)减载销 b)减载套筒 c)减载键2143.1dQPca PQd23 . 11 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授2、铰制孔螺栓联接防滑动特点:螺杆与孔间紧密配合,无间隙,由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R进行工作420dR螺栓的剪切强度条件为:螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为: PPldRmin0 R 横向载荷(N) d0螺杆或孔的直径(mm) Lmin 被联接件中受挤压孔壁的最小长度(mm),如图所
16、示螺栓许用剪应力,MPa,P螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力,MPa铰制孔螺栓能承受较大的横向载荷,但被加工件孔壁加工精度较高,成本较高 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授2、轴向载荷紧螺栓联接强度计算工作特点:工作前拧紧,有QP;工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化工作原理:靠螺杆抗拉强度传递外载F解决问题: a) 保证安全可靠的工作,QP=? b) 工作时螺栓总载荷, Q=? 分析: 图1,螺母未拧紧螺栓螺母松驰状态 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授 图,拧紧预紧状态 凸缘压m QP 栓杆拉b QP 新余高等专科学校 作者 朱双霞副教授FQQQppbbbb从 图3,加载F
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