机械设计期末复习重点知识

3．楔键连接
楔键的上下面是工作面，产生很大的预紧力 Fn。工作时主要 靠接触面上的摩擦力 fFn 传递转矩 T, 并能承受单方向的轴向力 。楔键仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的连接。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
4．切向键连接
在重型机械中常采用切向键连接。键的工作面为窄面，其上 的工作压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。当双向 传递转矩时，可用两对切向键并分布成120°～130°。
• 梯形螺纹和锯齿形螺纹：其牙侧角都比三角螺纹的小的
多，而且有较大的间隙便于储存润滑油，从而可减少摩擦 和提高效率，常用于传动。
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2.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件
1．螺纹联接的基本类型 1）螺栓联接 • 普通螺栓联接——螺栓与孔之间有间隙。这种联接的优点
是加工简便，成本低，使用时不受被联接件材料的限制，故 应用极广。 • 铰制孔用螺栓联接——其螺杆外径与螺栓孔的内径具有 同一基本尺寸，常采用基孔制过渡配合( H7/m6 ； H7/n6）。 它能精确固定被联接件的相对位臵，但孔的加工精度要求较 高，适用于承受垂直于螺栓轴线的横向载荷。
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2.2 销连接
•销的主要用途：固定零件之间的相对位臵，并可传递不
大的载荷。
•常用材料：35，45钢。
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•分类及特点： 1.按销的用途分
1）定位销——固定两个零件的相对位臵，起定位作用，是组 合加工和装配时必不可少的；
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F
• 剪切强度条件 F ≤ [ ] 2 π d0 4
式中：F为螺栓所受的工作剪力,N；d0为螺栓剪切面的直径，mm； 1，2分别为螺栓杆与孔壁挤压面的高度，mm,设计时应使1.25d0；
[P]为螺栓或孔壁材料的许用挤压应力, Mpa，计算时取两者较小值； []为螺栓材料的许用切应力，MPa。
4）紧定螺钉联接
紧定螺钉联接是拧入零件螺纹 孔中的螺钉末端顶住另一个零件的 表面或顶入相应的凹坑中，以固定 两零件的相对位臵，并可传递不大 的力或转矩。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
• 预紧力——联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。
这个预加的作用力称为预紧力 (用F´表示）。 • 预紧力的目的——增强联接的可靠性和密封性，防止受载 后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。对于重要的螺纹联 接，为了保证螺纹联接的可靠性、强度和密封性，在装配时 应控制其预紧力。
•滑动平键
滑动平键连接能实现轴上零件的轴向移动，构成动连接。
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2．半圆键连接
半圆键连接具有良好的定心性能。半圆键能在轴槽中摆动 以适应毂槽底面，装配方便。但键槽对轴的强度削弱较大， 适用于轻载连接。 锥形轴端采用半圆键连接在工艺上较为方便。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
第一章 多媒体CAI课件设计基础
力平衡条件：
S F r1 S F r2 S F rz K f T
S F ri K f T
i 1 z
F
K fT
S ri
i 1
z
1.3F ≤ [ ] 2 πd1 4
S Zr
对于
r1 ri r
F
2）连接销——可用于传递不大的载荷，主要用于轴毂连接；
3）安全销——作安全装臵中的过载剪断元件，保护机器中的 重要零件。
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轮 直 接 接 触 ， 可 实 现 无级 变 速 。 摩 擦 轮 传 动 ： 靠 两 摩 擦 带 传 动 ： P 50 kW, 最 高 100kW, 0.92 ~ 0.97， 摩 擦 传 动 i 8, 最 大15， 20 ~ 30m/s。 靠中间挠性件传动，可 过载保护，但有丢转现 象。 0.96 ~ 0.99(闭 式 ） ， i 5, 最 大10， 20m/s。 直 齿 圆 柱 ： 齿 轮斜 齿 圆 柱 ： 0.94 ~ 0.99，i 8, 最 大 20， 50m/s。 直 齿 圆 锥 ： 0.92 ~ 0.98，i 4, 最 大 8， 20m/s。 机械传动 传动准确可靠，可实现 有级变速， P极 小 ~ 6万kW （ 运 动 达1000 ）， 蜗 杆 ： 0.3 ~ 0.92，i 40, 最 大 80 啮 合 传 动 s 15 ~ 35m/s, P 50kW 。 链 ： 0.90 ~ 0.98，i 6, 最 大 10， 40m/s, P 100kW 。 同 步 齿 形 带 ： 0.95 ~ 0.98，i 6, 最 大 20， 40 ~ 100m/s, P 10kW 。
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基本要求:
第2章 轴 毂 连 接
1）掌握键联接的类型及应用。 2）掌握平键键联接的强度计算。 3）了解花键联接类型及应用。 4）了解花键联接的强度计算。 5）掌握销联接类型、特点、应用。 6）了解过盈联接及型面联接。
重点、难点：
1）掌握键联接的类型及应用。 2）掌握平键键联接的强度计算。 3）掌握花键联接类型及应用。 4）掌握销联接类型、特点、应用。
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1. 受转矩作用的螺栓组连接 转矩作用在连接的接合面内，各螺栓到接合面几 何中心的距离不等。 1) 普通螺栓连接
• 假设条件：
1）各螺栓的预紧 力相同，由此产 2）各螺栓的中心到螺栓组 生的摩擦力相等， 对称中心O连线为力臂，记 并集中作用在螺 为ri，与相应的摩擦力。垂 栓中心处。 直。
• 细牙螺纹——其余螺距的其他螺纹均称为细牙螺纹。它的 升角小、小径大，自锁性能好、强度高，但不耐磨、易滑 扣，适用于薄壁零件、受动载荷的零件和微调机构。
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• 管联接螺纹分类：普通细牙螺纹、非螺纹密封的管螺纹、
用螺纹密封的管螺纹和米制锥管螺纹。管螺纹公称直径是 管子的公称通径。
或
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• 力平衡条件：
F1r1 F2 r2 F0rz T
或
Fr T
i 1 i i
z
联解 对于
Fmax T
rmax
r
i 1
z
2
i
p =
F d 0 1
≤ [ p ]
r1 ri r
T F zr
F ≤ [ ] 2 π d0 4
FL
i 1 i
z
i
M
Lmax
2 L i i 1 z
联解
Fmax M
受力最大的螺栓的总的拉力为
F0max
C1 F Fmax C1 C2
1.3F0max ≤ [ ] 2 πd1 4
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2.10.2滑动螺旋的失效形式和材料
螺旋受力：
滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺 杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。 滑动螺旋的失效形式有： 螺纹磨损， 螺杆断裂， 螺纹牙根剪断和弯断， 受压螺杆很长时还可能失稳。
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2.3 机械制造常用螺纹
• 三角螺纹 ——其牙形为等腰三角
形，主要有普通螺纹和管螺纹，其 当量摩擦角´大，自锁性好，且强 度高，主要用于联接。普通螺纹多 用于紧固联接，管螺纹则用于紧密 联接。
• 普通螺纹——=60的三角形米制螺纹称为普通螺纹。
• 粗牙螺纹——同一公称直径的普通螺纹中螺距最大的称为 粗牙螺纹。
设计公式：
4 Fa d1 [ ]
式中：d1——螺纹小径，mm； []——许用拉应力，MPa。
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2．紧螺栓联接 1) 仅承受预紧力的普通螺栓联接
• 强度验算公式
• 强度设计公式
1.3F ≤ [ ] 2 πd1 4
4 1.3F d1 ≥ π [ ]
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• 螺栓组联接：z个螺栓组成的螺栓组联接，并且横向载
荷的作用线通过螺栓组的对称中心
F ≥
Kf F zms
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2) 承受工作剪力的铰制孔用螺栓联接 • 挤压强度条件
p =
F d 0 1
≤ [ p ]
或 p d ≤ [ p ] 0 2
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2. 受翻转力矩作用的螺栓组连接 翻转力矩M作用在通过x-x轴并垂 直连接接合面的对称平面内。
• 假设条件：
1）底板为刚体，受载后保持平面； 2）地基与螺栓为弹性体； 3）底板在M作用下绕o-o轴倾转； 4）各螺栓预紧力相等
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力平衡条件：
•圆螺母和带翅垫片防松
•六角Leabharlann Baidu母和止动垫片防松
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•串联钢丝防松
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3）其他方法防松——永久防松 •冲点法防松 •焊接法防松
•粘合法防松
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1．松螺栓联接
• 强度条件：
验算公式：
Fa = 2 ≤ [ ] π d1 4
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• 键连接的设计过程
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2.1.3
花键连接
•花键连接——轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的连接。
•组成：外花键，内花键。
•特点： 花键连接比平键连接的承载能力高，对轴的削弱程
度小（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好。它适用于 定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。
2.5 螺纹联接的预紧和防松
1．拧紧力矩
螺纹联接的拧紧力矩T等于克服 螺纹副相对转动的阻力矩T1和螺母支 承面上的摩擦阻力矩 T2之和 Fa d 2 T T1 T2 tg( ) f c Fa ri 2 式中：Fa——轴向力，对于不承受轴向工作载荷的螺纹，Fa = F´ ； 对于M10～M68粗牙普通螺纹的钢制螺栓，可简化为
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• 自锁 ——当时 <时，F<0 ，这表明要使滑块下滑， 必须改变F力的方向，即F力也为驱动力才行，否则 单凭轴向力Fa的作用，无论其多大，滑块都不会自 动下滑。这种现象称为螺旋副的自锁。 ≤ • 自锁条件： • 非矩形螺纹的自锁条件：
≤ '
• 为了防止螺纹在轴向力的作用下自动松开，用于 联接的螺纹必须满足自锁条件。
K fT
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2) 铰制孔用螺栓连接
• 假设条件：
1）被连接件为刚体，受载后接合面保持平面； 2）各螺栓的剪切刚度相同。
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• 变形协调条件：
各螺栓的工作剪力与剪切变形量成正比，也与螺 栓轴线到螺栓组的对称中心成正比。 即
Fi Fmax C ri rmax Fi Fmax ri rmax
• 强度验算公式： • 强度设计公式：
F0 F F "
C1 F0 F F C1 C2
1.3F0 πd1 4
2
≤ [ ]
4 1.3F0 d1 ≥ π [ ]
C2 F F ( )F C1 C2
C2 C1 F F ( ) F F (1 )F C1 C2 C1 C2
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3) 同时承受预紧力和轴向工作拉力的普通螺栓联接
在图示的压力容器中，设内部压强为P，螺栓数为z ， 则容器周围每个螺栓平均承受的轴向工作载荷为F，并且与 螺栓轴线重合。这种受力形式通常采用普通螺栓联接。
p πD 2 4 F z
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第2章
基本要求:
螺 纹 连 接
1）螺旋副的效率、自锁。 2）螺纹连接的类型。 4）螺纹联接的预紧和防松方法。 5）螺栓的强度计算。 6）提高螺纹联接强度的主要措施。
重点：
1）自锁概念及自锁条件。 2）螺纹连接的防松方法。 3）螺栓的强度计算。
难点：
1）螺栓组的强度计算。 2）螺旋传动的设计。
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2.1.1 键连接的类型
键是标准件，分为平键、半圆键、楔键和切向键等。
1．平键连接
平键：普通平键和导向平键。定心性较好、装拆方便。
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•导向平键
导向平键连接能实现轴上零件的轴向移动，构成动连接。
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T 0.2Fa d
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2．螺纹联接的防松
螺纹联接防松的根本问题在于防止螺旋副的相对运动。
1）利用附加摩擦力防松 ——摩擦防松
•弹簧垫片防松
•对顶螺母防松
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•尼龙圈锁紧螺母防松
2）采用专门防松元件防松——机械防松
•槽型螺母和开口销防松
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2）螺钉联接
螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中，省去了螺母，因此 结构上比较简单。但这种联接不宜经常装拆，以免被联接件 的螺纹孔磨损而修复困难。
3）双头螺柱联接
双头螺柱多用于较厚的被联接件或为了结构紧凑而采用盲 孔的联接。双头螺柱联接允许多次装拆而不损坏被联接零件。
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