机械设计第八版西工大课件_第5章
机械设计第八版西工大课件-(5)共27页
Cb Cm
静强度条件:
s ca
1.3F2
d12 / 4
s
疲劳强度校核
zpofrp 2013-10-23
螺纹联接的强度计算
3.承受工作剪力的紧螺栓联接
螺纹联接的强度计算4
这种联接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间 无间隙,接触表面பைடு நூலகம்挤压。在联接结合面处,螺栓杆则受剪切。
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为:
螺纹联接的防松
螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自螺纹动联接的松防松脱。但在冲击、振动或变 载荷作用下,或在高温或温度变化较大的情况下,螺纹联接中的预紧力和 摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失,导致联接失效。
防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。按工作原理的不同,防松 方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法,例如铆 冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等。
螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计
螺纹联接组的设计1
大多数机械中螺栓都是成组使用的。
在设计螺栓组联接时,关键是联接的结构设计。它是根据被联接件的结 构和联接的用途,确定螺栓数目和分布形式。
各螺栓之间的距离大小既要保证联接的可靠性又要考虑装拆方便,还应 留有足够的扳手空间。
❖为了便于加工制造和对称布置螺栓,保证联接结合面受力均匀,通常联 接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。
文 家 。汉 族 ,东 晋 浔阳 柴桑 人 (今 江西 九江 ) 。曾 做过 几 年小 官, 后辞 官 回家 ,从 此 隐居 ,田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材, 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
西北工业大学机械设计第八版第五章答案
第五章参考答案5-2答:可以减小螺栓的刚度,从而提高螺栓联接的强度。
5-3 解:⎪⎭⎫⎝⎛=++==21202243.1,,4d F F C C C F F z D P F ca m b b πσπ最大应力出现在压缩到最小体积时,最小应力出现在膨胀到最大体积时。
当汽缸内的最高压力提高时,它的最大应力增大,最小应力不变。
5-4 解:将∑F 力等效转化到底板面上,可知底板受到轴向力y F ∑,横向力x F ∑和倾覆力矩M 。
1) 底板最左侧的螺栓受力最大,应验算该螺栓的拉伸强度,要求拉应力[]σσ≤。
2) 应验算底板右侧边缘的最大挤压应力,要求最大挤压应力[]pp σσ≤max ,0minp σ。
3) 应验算底板在横向力的作用下是否会滑移,要求摩擦力2F F f 。
5-5 解:采用铰制孔螺栓联接为宜,因为托架所承受的载荷有较大变动,普通螺栓联接靠接合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩。
用普通螺栓时,由公式:()∑==+++≥z i is z s r f TK r r r f T K F 1210...和[]σπσ≤=21043.1d F ca 可求得螺栓的最小直径;用铰制孔螺栓时,由公式∑==zi irTr F 12maxmax 及挤压强度和剪切强度公式可以计算出此时的最小直径,两个直径进行比较可得出用铰制孔螺栓的直径小。
5-6 解:螺栓组受到剪力F 和转矩()FL T T =作用,设剪力F 分在各螺栓上的力为i F ,转矩T 分在各螺栓上的力为Tj F 。
在图(a )螺栓布置方案中,各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离都为mm r 125=,故kN rT F kN F F Tj i 206,1061====,所以各螺栓受力最大为kN F a 302010=+= 在图(b )螺栓布置方案中,最大螺栓所受的力为:,1061kN F F i ==kN r Tr F z i i Tj 4.2412max max ==∑= 所以合外力为:kN F F F F F j i Tj i b 6.33cos 2max 2max 2=++=θ由以上可得出,采用(a )所用的螺栓直径较小。
机械设计第八版课件(高等教育出版社)
花键联接
渐开线花键:
主讲:胡昌军
花键联接2
花键联接
矩形花键:键齿形状简单,加工方便,可通过磨削获得高精度。 分为:轻、中两个系列。 有:大径、小径和齿宽三种定心方式。 国家标准采用小径定心(定心精度高)。 渐开线花键:强度高,承载能力大,寿命长;
工艺性好,加工精度高;
有自动定心作用。 渐开线花键 压力角=30°
详细说明
压力角=45°:齿数多,模数小。多用于轴与薄壁零件 (三角形花键) 之间的联接。
主讲:胡昌军
花键联接
二、花键联接强度计算 其主要失效形式是工作面被压溃(静联接) 或工作面过度磨损(动联接)。 静联接: 动联接:
花键联接3
2T 103 p p zhld m 2T 103 p p zhld m
第五章 键、花键、销和形面联接
§5-1 键联接 §5-2 花键联接 §5-3销联接
§5-4形面联接
键和花键联接是最常用的轴毂联接方式,属于可拆联接。主要用于 轴和轮毂之间的周向固定,并传递转矩。 销联接也常用于轴毂联接,此外,还常用来确定零件之间的相对位 置(定位销),或用作安全保护装置(安全销)。
主讲:胡昌军
§5-2花键联接1
§5-2 花键联接
一、花键联接的特点 花键联接由具有纵向键齿的外花键(花键轴)和内花键(花键孔)组 成。键齿侧面是工作面。可用于静联接,也可用于动联接。 特点:承载能力高,对中性和导向性 好,对轴的削弱小。 但结构复杂,成本较高。 用于定心精度要求高、载荷较大的场合。 矩形花键:
详细说明
导向平键联接和滑键联接(动联接)
其主要失效形式:工作面的过度磨损。 静联接的挤压强度条件为:
主讲:胡昌军
2T p [ p ] kld
西工大机械设计第5章PPT
重点
不同材料的性能特点、适用范围 以及加工工艺;材料在机械设计 中的应用及选型原则;材料性能 对机械零件性能的影响。
难点
不同材料间的性能对比与评估; 材料加工工艺的原理与实践;材 料与机械零件性能的关联性分析 。
第5章重点与难点
重点
不同材料的性能特点、适用范围 以及加工工艺;材料在机械设计 中的应用及选型原则;材料性能 对机械零件性能的影响。
优化设计
根据技术设计的结果,对机械 的结构和性能进行优化,以提 高机械的性能和效率。
需求分析
根据使用要求,对机械的功能、 性能、成本等进行分析,确定 设计目标。
技术设计
根据概念设计的结果,进行详 细的结构设计,确定各个零部 件的形状、尺寸、材料等。
制造与试验
根据优化设计的结果,制造出 样机并进行试验,以验证设计 的可行性和有效性。
学习的意义
在现代工业生产中,机械系统广泛应用于各种领域,如制造业、航空航天、交通运输等。掌握机械设计的基本原 理和方法,对于培养机械工程师的工程素养和实际设计能力具有重要意义。同时,这也是进一步学习其他机械工 程学科的基础。
02 机械设计基础
02 机械设计基础
机械设计概述
机械设计定义
机械设计是根据使用要求,对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、 各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述 以作为制造依据的工作过程。
齿轮材料与热处理
讲解了齿轮材料的要求以及常用的 齿轮材料,如铸钢、锻钢、铸铁等, 并介绍了材料的热处理方法以提高 齿轮的力学性能。
齿轮的强度计算
介绍了齿轮的弯曲强度和接触强度 计算方法,以及齿根弯曲疲劳强度 的计算。
机械设计第八版西工课件
Ff为悬垂拉力,与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。
在上述各式中,P 为传递的功率(kW);v为链速(m/s);q为单位长度链 条的质量(kg/m)。
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设计C时o,p链y节ri数gh以t取2为0偶19数-为2宜01,9这A样s可pose Pty Ltd.
避免使用过渡链节,因为过渡链节会使链的承 载能力下降。
滚子链的规格和主要参数
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§9-6 滚子链传动的设计计算 §9-7 链传动的布置、张紧和润滑
链传动的特点及应用
链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。
特点及应用1
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Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
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滚子链链轮的结构和材料
度的链传动中,链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度;随着链轮
转速的增高,链传动的多边形效应增大,传动能力主要取决于滚子和套筒
机械设计第五章答案西北工业大学第八版1
机械设计第五章课后习题5-1分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点,各举一例说明它们的应用5-2将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处?5-2分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况,它的最大应力,最小应力如何得出?当气缸内的最高压力提高时,它的最大应力,最小应力将如何变化?5-4?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力FΣ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大?堡证联接安全工作的必要条件有哪些?5-5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相联接,托架所承受的最大载荷为KN,载荷有较大的变动。
试问:此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜?为什么?5-6已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用。
现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式,设采用铰制孔用螺栓联接,试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小?为什么?5-7图5-52所示为一拉杆螺纹联接。
已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定,拉丁材料为Q235钢,试设计此联接。
5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。
若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。
螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷。
5-9受轴向载荷的紧螺栓联接,被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F=10 000N时,求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。
已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa,缸盖与缸体均为钢制,直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。
5-11设计简单千斤顶(参见图5-41)的螺杆和螺母的主要尺寸。
机械设计 第八版 西北工业大学课后习题标准答案
第三章 机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ,取循环基数60105⨯=N ,9=m ,试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N ζζN M P a 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N ζζN M P a 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ,MPa 1701=-ζ,2.0=ζΦ,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解] )170,0('A )0,260(C 012ζζζΦζ-=- ζΦζζ+=∴-121M P a 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-ζΦζζ得)233.283,233.283(D ',即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为:D =72mm ,d =62mm ,r =3mm 。
如用题3-2中的材料,设其强度极限σB =420MPa ,精车,弯曲,βq =1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
[解] 因2.14554==d D ,067.0453==d r ,查附表3-2,插值得88.1=αζ,查附图3-1得78.0≈ζq ,将所查值代入公式,即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=ζζζq查附图3-2,得75.0=ζε;按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=ζβ,已知1=q β,则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q ζζζζββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ,应力幅MPa 20a =ζ,试分别按①C r =②C ζ=m ,求出该截面的计算安全系数ca S 。
《机械设计》讲义(第八版)濮良贵(第5章)
(5-8)
为避免相对滑动,必须使预紧后接合面间的最大摩擦力≥FΣ,即:
fFo z i K S F
或
Fo
K S F f z i
P.76. 表 5-5.
(5 - 9)
f ── 接合面间的摩擦系数。 i ── 接合面数(上图 i = 2) 。 KS── 防滑系数。 2.受转矩的螺栓组: 1)普通螺栓联接: 各螺栓的 Fo 产生的摩擦力 fFo 对形心 O 的矩之和应大 于 T, 即: 或: ΣfFori = fFo·Σri ≥KST Fo≥KST/f·Σri
a.倾覆力矩 M 作用于通过 x-x 轴且垂直接合面的平面中,图 a) b. 已受 Fo,但未受倾覆力矩 M 作用,图 b) 螺栓: 均匀受拉,拉力为 Fo 地基: 均匀受压,压强 σP 底板: 其上 Fo 的合力与 σP 的合力相等,底板所受的总作用力为零。 c. 已受 M 作用,底板绕 O-O 轴向右倾侧,图 c) 在 O-O 轴左侧:螺栓:拉力由 Fo 增大到 F2 地基:挤压应力由 σP 下降为 σP1,右侧压紧 σP↗σP2 底板:螺栓的合力>地基的合力,总合力为 F,方向向下 在 O-O 轴右侧:螺栓:拉力由 Fo 减小到 F2m
14
以图 5-1 的外螺纹为例.
螺纹的最大直径(外螺纹牙顶所在的圆柱面直径) 。
《机械设计》 (第八版) 濮良贵主编
第五章 螺纹联接和螺旋传动
4.线数 n:
螺纹的螺旋线数目。 单线螺纹: 沿一根螺旋线形成的螺纹。 多线螺纹: 沿多根螺旋线形成的螺纹。
5.螺距 P: 6.导程 S:
相邻两螺牙对应点间的轴向距离。 沿同一条螺旋线转一周移动的轴向距离。 ψ= arctg(S/πd2) S = nP
机械设计课程设计5-精品PPT课件
No Image
图中:
△齿1轮、端△面2。与—机—体分内别壁为之大间齿应轮留顶有圆的(间蜗隙轮,外以圆I)和
免铸造机体时的误差造成间隙过小甚至齿轮 (蜗轮)与机体相碰。 △1 、△2 值由I
查表得;小齿轮与机体内壁距离暂不定。 L——内壁距离,其值应圆整; I 空间的l c2—1 、—内 c 壁2 值至有轴关承,座见端图面3距3;离,与I考虑扳手 B——轴承座端面距离,其值应圆整; I 轴采△承用3—用油—机 脂轴体润承内滑内润,侧滑则至油需机润安体滑装内,挡壁油△之板3间值,的见△距图3离a; 值。如 见如轴图果承b;
步骤
装配草图设计的准备工作主要有两方面:
1.由运动简图划分部件,明确各部件运动、 动力和主要参数及尺寸如图5—1所示运动简图可 以划分为电动机、V带传动、减速器、联轴器、 驱动卷筒轴系部件及机架等部件.由总体设计、 传动件设计可获得电动机的型号、额定功率、输 出功率、满载转速,各轴的转速、输入功率和转 矩,减速器两齿轮的模数、齿数、轮宽、中心距 和圆周速度,v带传动的型号、带长,根数、两V 带轮的宽度,基准直径和中心距等主要参数和尺 寸数据
容分别为: a)一级圆柱齿轮减速器,如图所示。 b)二级圆柱齿轮减速器,如图30所示。 c)圆锥一圆柱齿轮减速器,如图31所示。 d)蜗杆减速器,如图32所示。
一
级
圆 柱 齿
No
轮
机械设计(西北工业大学第八版)蜗杆传动修改螺纹联接
ψ
§ 5-2
螺纹联接的基本类型 及螺纹标准件
一.螺纹联接的基本类型:
螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。 1. 螺栓联接: 1)被联接件的孔不用加工螺纹,装拆方便,用于经常
拆装的场合。 2)只适用于被联接件都较薄的情况。
( 1 ) 普 通 螺 栓 联 接
( 2 ) 铰 制 孔 螺 栓 联 接
ca
4 1.3F2 [ ] 2 d1
校核公式 设计公式
d1
4 1.3F2 [ ]
垫类别 金属垫片或无垫片 皮革垫片 铜皮或石棉垫片 橡胶垫片
Cb Cb C m
0.2 ~ 0.3
0.7
0.8
0.9
为了保证联接的紧密性,防止联接受载后结合面间产生 缝隙,应使F1>0。推荐: (1)对于有紧密性要求的联接, F1 1.5 ~ 1.8F (2)对于一般联接,工作载荷稳定时,
T1
F0
F
F0tg v d 2 / 2 2d 2 F0 剪应力 tg v 2 3 3 d1 d1 / 16 d1 / 16 d1 / 4
对于M10-M68的螺纹,d1、d2、取平均值,并取tgv=f´=0.15
F0
得:
0.5
ca 3 30.5
§5-3
螺纹联接的预紧
在装配时,螺纹联接都必须预紧。对于重要的螺纹 联接,还应控制其预紧力的大小。
1.预紧力: 使联接在承受工作载荷之前预先受到力的作用, 这个力称为预紧力。 2.预紧的目的:
1)增加联接的可靠性; 2)增加联接的刚性; 3)防松; 4)受横向载荷作用时,增大摩擦力,防止相对滑动; 5)增大疲劳强度。 预紧力不能太大,太大易过载拉断,因此,预紧力要 保证且又不使其过载。
机械设计(第八版)课后答案高等教育出版社第五章习题ppt(1)
解: 1. 联接受力分析 受力平移
T
T
1
竖向载荷 FΣ= 60kN
转矩 T = FΣL = 60× 250 = 15000N ?m 2. 螺栓受力
1
F F1
F2
F1
F F2
在F作用下,每个螺栓受到的横向力
F1 = FΣ/ 6 = 10kN
T下,每个螺栓受到切向力
a情况 b情况
F2 = T /6× 125 = 20kN
解: 1. 联接受力分析 受力平移
竖向载荷 FΣ= 20kN
转矩 T = FΣL = 20× 300 = 6000N ?m
2. 螺栓受力 在F作用下 ,每个螺栓受到的横向力
F2
1 F1
T2
F1 F2
F2 3 F1
F4
F2 F1
F1 = FΣ/8 = 2.5kN
T下,每个螺栓受到切向力
2
2
如图所示,受力最大的为 2、4螺栓,其值为:
=
1.2× 9 0.15× 1
=
72kN
F2
1 F1
T2
F1 F2
3
F4
F2 F1 F2 F1
d1 ≥
4× 1.3F0
π [σ] =
4× 1.3F0S
πσ S
查表5-10(控制预紧力 ) S = 1.5 d1 ≥23.6mm
不控制预紧力 S = 12.5 d1 ≥68.2mm
4. 螺栓比较 取控制预紧力的普通螺栓联接, M30 (GB196-81)
F=
2
F1 + F2
2
+
2F1F2
cos45°
= 9kN
3. 设计螺栓
西工大机械设计课件完整版
本章论述了机械设计课程教学内容总纲、设计基本 知识和一些共性问题。
一、机械(机器)的组成 二、机械设计步骤 三、零件的设计步骤 四、课程的主要内容 五、课程的特点 六、学习要求 七、达到的水平(国家教委制定)
zpofrp 2013-10-23
一、机械(机器)的组成
我们以洗衣机为例,来说明机械的组成:
其中:max—变应力最大值;min—变应力最小值;m—平均应力; a—应力幅;r—循环特性,-1 r +1。
由此可以看出,一种变应力的状况,一般地可由max、min、m、 a及r五个参数中的任意两个来确定。
zpofrp 2013-10-23
三、几种特殊的变应力
特殊点:
0
m t
5、变应力特性max、min、m、a及r等五个参数中的任意 2 来描述。
(1)一个;(2)两个;(3)三个;(4)四个。
zpofrp 2013-10-23
6、机械零件的强度条件可以写成 3 。
(1) , 或 S S ,S S (2) , 或 S S ,S S (3) , 或 S S ,S S (4) , 或 S S ,S S
Sm in
刚度准则: y y
寿命准则:(表示耐磨程度)
zpofrp 2013-10-23
下面我们以设计千斤顶立柱为例,来说明机械零件的设计步骤:
车自重W=2000kg=2吨 s为屈服极限
l d
4W
d 2
s
Sm in
由此可求出d;其中Smin根据工作环境来定。
zpofrp 2013-10-23
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z
由此可以求出最大工作载荷: Fmax
MLmax
i 1
Li
Z
2
zpofrp 2013-10-23
螺栓组联接的设计
受倾覆力矩的底板螺栓组联接的受 力过程可用右图表示。
螺纹联接组的设计7
为防止结合面受压最大处被压碎或 受压最小处出现间隙,要求:
zF0 M [s P ] A W zF M s P min 0 0 A W 在倾覆力矩作用前,螺栓和地基的工作点都处于A点。
螺纹联接组的设计4
F0 fr1 F0 fr2 F0 frz K sT
F0 K ST f ri
i 1 z
采用铰制孔用螺栓,是靠螺栓的剪切和 螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。
Fmax Fi rmax ri
Fr T
i 1 i i
z
Fmax
Trmax
2 r i i 1 Z
说明
zpofrp 2013-10-23
螺纹联接的类型与标准联接件
二、标准螺纹联接件 螺纹联接的类型很多,在机械制造中常见的螺纹联接件的结构型式和 尺寸都已经标准化,设计时可以根据有关标准选用。
联接类型与标准件2
虚拟现实中的螺纹联接件 zpofrp 2013-10-23
螺纹联接的预紧
预紧力:
纹联接的预紧
提高螺纹联接强度的措施
提高螺纹联接强度的措施
以螺栓联接为例,螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度,因此,提高 螺栓的强度,将大大提高联接系统的可靠性。
影响螺栓强度的因素主要有以下几个方面,或从以下几个方面提高螺栓 强度。
降低影响螺栓疲 劳强度的应力幅
分析
改善螺纹牙上载荷 分布不均的现象
分析
减小应力集中 的影响
为使工作载荷作用后,联接结合面间有残余预紧力F1存在,要求螺栓 联接的预紧力F0为: Cm F0 F1 F Cb Cm Cb 这时螺栓的总拉力为: F2 F0 F Cb Cm Cb 式中: 为螺栓的相对刚度,其取值范围为 0~1。 Cb Cm 1 .3 F 疲劳强度校核 静强度条件: s ca 2 2 s d1 / 4
zpofrp 2013-10-23
螺纹联接的强度计算
联接的失效形式:主要是指螺纹联接件的失效。对于受拉螺栓,其失效 形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。对于受剪螺栓,其失效 形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。 螺栓联接强度计算的目的是根据强度 15% 条件确定螺栓直径,而螺栓和螺母的螺纹牙 及其他各部分尺寸均按标准选定。 螺栓联接的强度计算主要与联接的装配 情况(预紧或不预紧)、外载荷的性质和材料性能等有关。 一、松螺栓联接强度计算
螺纹联接的防松
螺纹联接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振动或变 载荷作用下,或在高温或温度变化较大的情况下,螺纹联接中的预紧力和 摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失,导致联接失效。
螺纹联接的防松
防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。按工作原理的不同,防松 方法分为摩擦防松、机械防松等。此外还有一些特殊的防松方法,例如铆 冲防松、在旋合螺纹间涂胶防松等。
F∑ F∑ F∑ F∑
a)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
b)
(2)对于普通螺栓联接(图a) ,按预紧后接合面间所产生的最大摩擦 力必须大于或等于横向载荷的要求,有:
fF0 zi K S F
或
K S F F0 fzi
Ks为防滑系数,设计中可取Ks =1.1~1.3。
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螺栓组联接的设计
2.受转矩的螺栓组联接 采用普通螺栓和铰制孔用螺栓组成的螺 栓组受转矩时的受力情况是不同的。 采用普通螺栓,是靠联接预紧后在接合 面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。
[s P ]
sB
SP
(被联接件为铸铁)
3.螺纹联接件的安全系数
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螺旋传动
一、螺旋传动的类型和应用
螺旋传动1
螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。它主要用于 将回转运动转变为直线运动,同时传递动力。 螺旋传动常见的运动形式有:螺杆转动,螺母移动或螺母固定,螺杆 转动并移动。 螺旋传动按其用途不同,可分为以下三种类型: 传力螺旋 传导螺旋 调整螺旋
预紧力限制
利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。通常可采用测力矩扳手或 定力矩扳手,对于重要的螺栓联接,也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预 紧力。
预紧力和预紧力矩之间的关系: 详细推导 T 0.2 F0d 注意:对于重要的联接,应尽可能不采用直径过小(<M12)的螺栓。
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螺纹联接的强度计算
2.受轴向载荷的紧螺栓联接 螺栓预紧力F0后,在工作拉力F 的作 用下,螺栓的总拉力F2 = ?
螺纹联接的强度计算3
F
F2 F1 F
详细分析
D D
p
式中F1为残余预紧力,为保证联接的紧密 性,应使 F1 >0,一般根据联接的性质确定F1的大小。
常用的螺纹联接件材料为Q215、Q235、35、45等碳素钢。当强度要求高 时,还可采用合金钢,如15Cr、40Cr等。 二、螺纹联接件的许用应力
1.螺纹联接件的许用拉应力
S 2.螺纹联接件的许用剪应力和许用挤压应力
[s ]
ss
[ ]
ss
S
ss [s P ] (被联接件为钢) SP
说明
sP
Lmin F
F d0
F
2 d0
4
式中:F-螺栓所受的工作剪力,单位为N; d0-螺栓剪切面的直径(可取螺栓孔直径),单位为mm; Lmin-螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度,单位为mm;设计时 应使Lmin≥1.25d0
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螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计 大多数机械中螺栓都是成组使用的。 在设计螺栓组联接时,关键是联接的结构设计。它是根据被联接件的结 构和联接的用途,确定螺栓数目和分布形式。 各螺栓之间的距离大小既要保证联接的可靠性又要考虑装拆方便,还应 留有足够的扳手空间。 为了便于加工制造和对称布置螺栓,保证联接结合面受力均匀,通常联 接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。
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F F z
F2 = F1 + F
螺栓组联接的设计
4.受倾覆力矩的螺栓组联接
螺纹联接组的设计6
倾覆力矩 M 作 用在联接接合面的 一个对称面内,底 板在承受倾覆力矩 之前,螺栓已拧紧 并承受预紧力F0。
作用在底板两 侧的合力矩与倾覆 力矩M平衡,即:
M Fi Li
说明
螺旋传动按其螺旋副摩擦性质的不同,又可分为:
滑动螺旋 滚动螺旋 静压螺旋
说明
螺旋机构在机床的进给机构、起重设备、锻压机械、测量仪器、工具、 夹具、玩具及其他工业装备中有着广泛的应用。
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螺旋传动
二、滑动螺旋的结构和材料 1.滑动螺旋的结构
螺旋传动2
滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支 承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承 结构有直接关系。 螺母结构: 整体螺母 组合螺母 剖分螺母
第五章 螺纹联接与螺旋传动
§5-1 螺纹
§5-2 螺纹联接的类型与标准联接件 §5-3 螺纹联接的预紧
§5-4 螺纹联接的防松
§5-5 螺纹联接的强度计算 §5-6 螺纹联接组的设计
§5-7 螺纹联接件的材料与许用应力
§5-8 提高螺纹联接强度的措施 §5-9 螺旋传动
螺 纹
二、普通螺纹的主要参数 大径d-即螺纹的公称直径。 小径d1-常用于联接的强度计算。 中径d2-常用于联接的几何计算。 螺距P-螺纹相邻两个牙型上对应点间的 轴向距离。 牙型角a-螺纹轴向截面内,螺纹牙型两 侧边的夹角。 升角y-螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。 线数n-螺纹的螺旋线数目。 导程S-螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动的轴向距离,S=nP。
大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧,使之在承受工作载荷之前,预先受 到力的作用,这个预加作用力称为预紧力。
预紧的目的:
增强联接的可靠性和紧密性,以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相 对移动。 预紧力的确定原则: 拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。 预紧力的控制:
20% 65%
螺纹联接的强度计算1
s
F s 2 d1 / 4
详细推导
1.仅受预紧力的紧螺栓联接 二、紧螺栓联接强度计算 2.受轴向载荷的紧螺栓联接
3.承受工作剪力的紧螺栓联接
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螺纹联接的强度计算
1.仅受预紧力的紧螺栓联接
螺纹联接的强度计算2
F0 F
预紧力引起的拉应力:s
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螺纹联接的强度计算
3.承受工作剪力的紧螺栓联接
螺纹联接的强度计算4
这种联接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间 无间隙,接触表面受挤压。在联接结合面处,螺栓杆则受剪切。 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为:
F s P d 0 Lmin 螺栓杆的剪切强度条件为:
ri
T fF0
fF0
1.受横向载荷
2.受转矩
3.受轴向载荷
4.受倾覆力矩
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螺栓组联接的设计
1.受横向载荷的螺栓组联接 图示为由四个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。
螺纹联接组的设计3