机械设计联接

机械设计
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四、螺纹联接的防松
防松目的：防止螺纹联接在冲击、振动、变载或 温升的作用下，自动松脱。
常用方法
利用摩擦 直接锁住 破坏螺纹副
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防松方法
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防松方法
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螺栓组的结构设计
2. 螺栓的布置应使各螺栓受力合理。
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螺栓组的结构设计
3. 螺栓的排列应有合理的间距、边距。
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螺栓组的结构设计
螺栓间距t0
4. 分布在同一圆周的螺栓数目,宜取偶数,以便在 圆周上钻孔时,分度和划线。在同一圆周的螺栓组中， 螺栓的材料、直径和长度均应相同。
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螺栓组受力分析
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螺栓组受力分析
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螺栓组受力分析
3.受旋转力矩的螺栓 组联接（受拉螺栓）
各螺栓所需要的预紧力为：
ri——螺栓的轴线到螺栓组对称中心的距离；
ks——防滑系数。
求气缸盖最大载荷FQ； 求螺栓工作载荷的最小值和最大值F1、F2； 选定残余预紧力F”；
求螺栓最大拉力F02；最小拉力F01；
3、按螺栓静强度要求计算螺栓尺寸 4、校核螺栓的疲劳强度
求最大应力、最小应力 应力幅 校核安全系数
5、校核螺栓的间距
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例题：分析螺栓受力，保证联接安全的条件
受轴向力的螺栓组
4、螺栓组联接的受力分析： 5、螺栓组联接的结构设计
受横向力的螺栓组 受旋转力矩的螺栓组 受翻转力矩的螺栓组
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螺纹联接结构分析示例：
例1：试分析图示螺纹联接中结构错误
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螺纹联接结构分析示例：
例2：试比较图示几种螺钉联接布置方案
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防松方法
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防松方法
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五、螺栓联接的受力分析及强度计算
主要失效形式：
受拉螺栓一螺栓杆螺纹部分发生断裂
受剪螺栓一螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断
设计准则
保证受拉螺栓的静力或疲劳拉伸强度；保证受剪螺栓联接的 挤压强度和螺栓的剪切强度。
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一、螺 纹
普通螺纹
联 接 螺 纹
管螺纹
锥螺纹
矩形螺纹
传 动 螺 纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺纹的类型
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螺纹的参数
大径 d 小径 d1 中径 d2 线数 n 螺距 P 导程 S S=nP
升角 tan =S/d2 牙型角
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二、螺纹联接的类型
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课堂小结
1、螺纹联接的类型：
螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接
2、螺纹联接的预紧和防松
目的、常用方法、要求
3、螺纹联接的强度计算
受拉螺栓（松联接、紧联接、预紧后又加工作载荷） 受剪螺栓
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六、螺栓组受力分析
拧紧螺母后：螺栓受预紧拉力F′ , 伸长量为δ1，被联接件受 其反作用力，即预紧压力F′ ，压缩量为δ2（图b）。
联接承受工作载荷 F ：螺栓总拉力F 0，拉力增量为 F 0 - F′
，伸长增量为△δ1；被联接件随之放松，其压力减小为残余预
紧力 F″，压力减量为 F′ -F〞，压缩减量为△δ2 （图c） 。
机械设计联接
2020/11/18
机械设计联接
联接类型
机械设计
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内容提要
螺纹联接类型及其拧紧和防松 螺栓联接的受力分析及强度计算 螺栓组的结构设计及受力分析 键联接的类型及结构
花键联接的类型、结构及定心方式 销联接的类型及结构
其它联接
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页 机械设计联页接
机械设计
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螺栓组受力分析
1.受轴向力的螺栓组联接
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螺栓组受力分析
2.受横向力的螺栓组联接
用受拉螺栓联接时：
f——接合面磨擦系数； i——接合面数；
ks——防滑系数 ks=1.1～1.3
用受剪螺栓时： 假设各螺栓所受工作载荷均为FS
螺栓螺纹部分的强度条件：
静载时的许用应力见表。
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
若受变载，工作载荷在F1与F2之间变化， 则螺栓受力在F01与F02之间变化
螺栓的拉力变幅为：
强度条件：
[a]——螺栓变载时的许用应力幅。
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螺栓组受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接
根据板的静力平衡条件得：
根据变形协调条件得： 受力最大的螺栓的工作载荷为：
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螺栓组受力分析
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七、螺栓组的结构设计
1. 联接结合面形状应通常设计成轴对称的简 单几何形状。
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2、 受剪螺栓联接
螺栓杆的剪切强度条件为：
i——受剪面数； []——螺栓许用切应力
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
hmin ——螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度
[p]——螺栓或孔的许用挤压应力
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受剪螺栓联接
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受横向载荷的减载措施
机械设计
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提高螺栓联接强度的措施
机械设计
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提高螺栓联接强度的措施
机械设计
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提高螺栓联接强度的措施
减 小 螺 栓 刚 度 的 措 施
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例6.1 已知气缸工作压力p在0~1MPa间变化，气缸 内径D2=250 mm,螺栓中心分布直径D1=350mm,试设 计此联接。 1、试选螺栓个数和螺栓材料 2、计算螺栓受力
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工程应用
飞 机 机 翼
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工程应用
发 动 机 气 缸
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工程应用
化 工 管 道
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工程应用
自 行 车
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工程应用
锁 紧 螺 母
机械设计
P
R
H
1、螺栓组受力分析
轴向力 P 工作载荷 横向力 H
翻转力矩M=Hh-Pl P作用下每个螺栓所受轴向载荷：F1=P/z
M作用下左面螺栓载荷增大：Fmax=Ml1/4(l22+l12) H作用下按接合面不滑移条件知：
螺栓所受总拉力：
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Hale Waihona Puke Baidu
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例题：分析螺栓受力，保证联接安全的条件
2、接合面的工作能力 保证接合面右端不致于压碎
保证接合面左端不产生间隙
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课堂小结
1、单个螺栓联接的 受力分析及强度计算：
2、螺栓组联接的受力 分析：
受拉松螺栓、 只受预紧力的螺栓、 受预紧力和工作载荷的螺栓、 受剪螺栓 受轴向力的螺栓组、 受横向力的螺栓组、 受旋转力矩的螺栓组、 受翻转力矩的螺栓组
松联接 紧联接
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平键联接
平键联接：键的侧面是工作面。工作时，靠键与键槽侧面的
挤压来传递转矩。
平键联接
普通平键 薄型平键 导向平键
滑动平键
静联接 动联接
普 通 平 键
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平键联接
平键键槽的加工
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根据螺栓的静力平衡条件得： F 0 = F + F″〞
即螺栓总拉力为工作载荷与被联接件给它的残余预紧力之和。
或：
螺栓总拉力为预紧力加上部分 工作载荷
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
（图a）
（图b）
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（图c）
（图d）
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平键联接
导向平键和滑键
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平键联接
平键联接具有结构简单，拆装方便、对中性较好等优点， 因而得到广泛的应用。但这种键不能起轴向固定的作用。
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螺栓组受力分析
机械设计
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螺栓组受力分析
3.受旋转力矩的螺栓 组联接（受剪螺栓）
根据板的静力平衡条件得：
根据变形协调条件得：
受力最大的螺栓的工作剪力为：
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螺栓组受力分析
机械设计
a)
b)
c)
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工程应用
机械设计
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工程应用
桑 塔 纳 轿 车
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工程应用
机 床
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工程应用
摩 托 车
机械设计
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螺栓强度计算时，螺栓螺纹部分危险截面的面积要用计算直
径dc ，其经验公式：
螺纹小径，
螺纹牙形的三角形高度，普通螺纹
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失效形式
机械设计
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1、受拉螺栓联接
1） 受拉松螺栓联接
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受拉螺栓联接
测力矩扳手
定力矩扳手
控制拧紧力矩常用的扳手：
为防止将螺栓拧断，对于要求拧紧的强度螺栓联接应严格 控制其适度的拧紧力，并不宜用小于M12 ~ M16的螺栓。
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拧紧过程
由于拧紧力矩T的作用，使螺栓和被联接件之间产生预紧力F′，
T=T1+T2==ktF′d =一般kt=0.2 则T=0.2F′d
受预紧力和工作载荷的螺栓联接
机械设计
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
机械设计
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
为保证结合面压紧，必须保持一定的残余预紧力F〃. 工作载荷F 无变化时： F〃=（0 .2~ 0.6）F
工作载荷F 有变化时： F〃=（0 .6~ 1.0）F 压力容器的紧密联接： F〃=（1 .5~ 1.8）F，且应保 证密封面的残余预紧力大于压力容器的工作压力。
机械设计
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螺栓组的结构设计
5. 避免螺栓承受偏心载荷。
机械设计
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八、提高螺栓联接强度的措施
改 善 螺 纹 牙 上 载 荷 分 布 不 均
机械设计
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提高螺栓联接强度的措施
改善螺纹牙受力状态的螺母结构
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工程应用
汽 车 轮 胎
机械设计
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键联接的类型和结构
键联接的功能、分类、结构型式及应用
键主要用于轴和轮毂零件，实现周向固定以传 递转矩的轴毂联接。有的还能实现轴上零件的轴向 固定或轴向滑动的导向。
主要类型
平键联接
半圆键联接 楔键联接 切向键联接
2）只受预紧力的紧螺栓联接
要平衡横向力R需要足够的预紧力F′来产生摩擦 力， 所需拧紧力矩：
由于拧紧螺栓受拉伸应力
由于拧紧螺栓受扭转切应力 化简得：
合成后的计算应力为：
强度条件为：
机械设计
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受拉螺栓联接
3）受预紧力和工作载荷的螺栓联接
未拧紧螺母前：螺栓与被联接件都不受力，没有变形（图a）。
机械设计
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螺纹联接的类型
机械设计
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螺纹联接的类型
机械设计
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螺纹联接的类型
机械设计
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三、螺纹联接的拧紧
拧紧联接能增强联接的刚度、紧密性和防松能力。对于 受拉螺栓联接，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓联 接，有利于增大联接中的摩擦力。但拧紧程度要适度。
3、螺栓组联接的结构设计
作业：5-8、 5-10
机械设计
思考：5-4
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螺纹联接小结：
1、螺纹联接的类型
螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接
紧定螺钉联接
2、螺纹联接的预紧和防松
3、单个螺栓联接的
受拉松螺栓 只受预紧力的螺栓
受力分析及强度计算： 受预紧力和工作载荷的螺栓
受剪螺栓