机械设计基础(第六版)第10章高教版课件.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
螺旋线 ---- 一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴 线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。
螺 纹 ---- 一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该 图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。 d
螺纹
2
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
ψ F’ F Fa S
F
d2 Fa
π d2 d2 d2 T F Fa tan( ) 2 2 zpofrp 2013-10-23
F
当螺纹拧松(滑块下滑)时：
F、F 、F 三力作 Fa ---为驱动力，F成为阻力， 滑块在 用下处于平衡状态 摩擦力F’沿斜面朝上。 FR ∠FRFa = ψ-ρ
F
F
d2
Fa
T
F
不会！ --这种现象称为自锁。
zpofrp 2013-10-23
二、 非矩形螺纹β≠ 0º
矩形螺纹忽略升角的影响时有： Fn=Fa 当β≠ 0º时，摩擦力为：
轴 线
Fa
螺母
F ' f Fn s oc f 'Fa
f
Fa
轴 线
螺杆 Fn
摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生 β 的摩擦力与摩擦系数为f ’ ，的矩 形螺纹所产生的摩擦力相当。 螺杆 Fn 故称 f ’ 为当量摩擦系数。 f f ' tg ' 称 ρ’ 为当量摩擦角 zpofrp 2013-10-23 s oc
R a
列出力平衡方程：
FR + Fa +F =0 作力多边形可得： F=Fatg(ψ-ρ ) 驱动力矩：
Fn ψ
ρ
v ψ
ψ-ρ
Fa
F
F’
d2 FR
Fa
F
ψ-ρ
Fa
F
d2 d2 T F Fa tg ( ) 2 2
F
zpofrp 2013-10-23
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
S P
S
S = 2P
单线螺纹
双线螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
内螺纹
螺纹副
外螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
联接螺纹 传动螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
圆柱螺纹
圆锥螺纹
管螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
高等教育出版社
zpofrp 2013-10-23
第10章 联 接
§10.1 螺纹联接 §10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
§10.3 机械制造常用螺纹
§10.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件
§10.5 螺纹联接的预紧和防松
§10.6 螺纹联接的强度计算 §10.7 螺栓的材料和许用应力 §10.8 提高螺栓联接强度的措施 §10.11 键联接和花键联接 §10.12 销联接
d2 T Fa tan( ) 2 若ψ>ρ ，则T为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是阻力； 若 ψ≤ρ ， 则 T 为负值，方向相反，其 F 方向与预先假定的方向相反，而与螺母 运动方向相同，成为放松螺母所需外加 T 的驱动力矩。
提问：当ψ≤ρ时，若没有力矩T，螺 母在Fa的作用下会运动吗？
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹
1. 受力分析
展开中径d2 圆柱面得一斜面.
F
Fa ----轴向载荷 Fn ----法向反力 f ----摩擦系数 ρ ----摩擦角
F Байду номын сангаас---水平推力 F’=f Fn ----摩擦力 FR ----总反力
Fa
FR
v
Fn ρ F’ π d2
d2 v F Fa S
F
zpofrp 2013-10-23
当螺纹拧紧(滑块上升)时：
滑块在F、FR 、Fa三力作用 下处于平衡状态
Fa ---为阻力，F为驱动力，摩擦力F’ 沿斜面朝下。 ∠FRFa = ψ+ρ FR ψ+ρ FR = Fn +F’ Fa FR =(1 + f ) Fn F 列出力平衡方程： Fn FR + Fa +F =0 v FR ρ ψ 作力多边形 得： F=Fatan(ψ+ρ ) 驱动力矩：
10.1 螺纹联接
螺纹的牙型
30º 15º 3º 30º
矩形螺纹
三角形螺纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
左旋螺纹和右旋螺纹
左旋
右旋
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
单线螺纹、多线螺纹
n线螺纹: S = n P 一般: n ≤ 4
P P
S =P
三、主要参数(以圆柱螺纹为例)
d -- 螺纹大径 d1 -- 螺纹小径
d2 -- 螺纹中径 n-- 线数
nP S arctan P -- 螺距 arctan d 2 d 2
S -- 导程（S=nP）
( )-- 螺纹升角
， -- 牙型角，牙侧角
zpofrp 2013-10-23
Fa
螺母 α β Fa
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
引入参数f ’和ρ’ 就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进 行力的分析。 滑块上升：
水平推力: F Fa tg ( ' ) d2 驱动力矩: T Fa tg ( ' ) 2
滑块下降：
F Fa tg ( ' ) d2 T Fa tg ( ' ) 2
二、螺纹的分类
按螺纹的牙型分： 矩形螺纹、三角形螺纹
梯形螺纹、锯齿形螺纹
按螺纹的旋向分： 右旋螺纹、左旋螺纹 螺 纹 的 分 类 按螺旋线根数分： 单线螺纹、多线螺纹
按回转体的内外表面分：
外螺纹 内螺纹
螺纹副
按螺旋的作用分： 联接螺纹、传动螺纹 按母体的形状分： 圆柱螺纹、圆锥螺纹
zpofrp 2013-10-23
ψ≤ρ’ 对于联接螺纹必须满足自锁条件
非矩形螺旋的自锁条件：
zpofrp 2013-10-23
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
螺旋转动一圈时，有效功为FaS, 输入功为2πT。 定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：
当ρ’一定时，效率 只是螺纹升角的函 数，由此可以绘出 效率曲线.
10.1 螺纹联接
联接的分类 ：
动联接
静联接
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
一、螺纹的形成
• 将一倾斜角为ψ的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋 线。取一平面图形，使它沿着螺旋线运动，同时保证 平面图形运动时始终通过圆柱体的轴线，就得到螺纹
三角形螺纹
C A B
梯形螺纹 锯齿形螺纹
10.1 螺纹联接
螺旋线 ---- 一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴 线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。
螺 纹 ---- 一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该 图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。 d
螺纹
2
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
ψ F’ F Fa S
F
d2 Fa
π d2 d2 d2 T F Fa tan( ) 2 2 zpofrp 2013-10-23
F
当螺纹拧松(滑块下滑)时：
F、F 、F 三力作 Fa ---为驱动力，F成为阻力， 滑块在 用下处于平衡状态 摩擦力F’沿斜面朝上。 FR ∠FRFa = ψ-ρ
F
F
d2
Fa
T
F
不会！ --这种现象称为自锁。
zpofrp 2013-10-23
二、 非矩形螺纹β≠ 0º
矩形螺纹忽略升角的影响时有： Fn=Fa 当β≠ 0º时，摩擦力为：
轴 线
Fa
螺母
F ' f Fn s oc f 'Fa
f
Fa
轴 线
螺杆 Fn
摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生 β 的摩擦力与摩擦系数为f ’ ，的矩 形螺纹所产生的摩擦力相当。 螺杆 Fn 故称 f ’ 为当量摩擦系数。 f f ' tg ' 称 ρ’ 为当量摩擦角 zpofrp 2013-10-23 s oc
R a
列出力平衡方程：
FR + Fa +F =0 作力多边形可得： F=Fatg(ψ-ρ ) 驱动力矩：
Fn ψ
ρ
v ψ
ψ-ρ
Fa
F
F’
d2 FR
Fa
F
ψ-ρ
Fa
F
d2 d2 T F Fa tg ( ) 2 2
F
zpofrp 2013-10-23
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
S P
S
S = 2P
单线螺纹
双线螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
内螺纹
螺纹副
外螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
联接螺纹 传动螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
圆柱螺纹
圆锥螺纹
管螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
高等教育出版社
zpofrp 2013-10-23
第10章 联 接
§10.1 螺纹联接 §10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
§10.3 机械制造常用螺纹
§10.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件
§10.5 螺纹联接的预紧和防松
§10.6 螺纹联接的强度计算 §10.7 螺栓的材料和许用应力 §10.8 提高螺栓联接强度的措施 §10.11 键联接和花键联接 §10.12 销联接
d2 T Fa tan( ) 2 若ψ>ρ ，则T为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是阻力； 若 ψ≤ρ ， 则 T 为负值，方向相反，其 F 方向与预先假定的方向相反，而与螺母 运动方向相同，成为放松螺母所需外加 T 的驱动力矩。
提问：当ψ≤ρ时，若没有力矩T，螺 母在Fa的作用下会运动吗？
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹
1. 受力分析
展开中径d2 圆柱面得一斜面.
F
Fa ----轴向载荷 Fn ----法向反力 f ----摩擦系数 ρ ----摩擦角
F Байду номын сангаас---水平推力 F’=f Fn ----摩擦力 FR ----总反力
Fa
FR
v
Fn ρ F’ π d2
d2 v F Fa S
F
zpofrp 2013-10-23
当螺纹拧紧(滑块上升)时：
滑块在F、FR 、Fa三力作用 下处于平衡状态
Fa ---为阻力，F为驱动力，摩擦力F’ 沿斜面朝下。 ∠FRFa = ψ+ρ FR ψ+ρ FR = Fn +F’ Fa FR =(1 + f ) Fn F 列出力平衡方程： Fn FR + Fa +F =0 v FR ρ ψ 作力多边形 得： F=Fatan(ψ+ρ ) 驱动力矩：
10.1 螺纹联接
螺纹的牙型
30º 15º 3º 30º
矩形螺纹
三角形螺纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
左旋螺纹和右旋螺纹
左旋
右旋
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
单线螺纹、多线螺纹
n线螺纹: S = n P 一般: n ≤ 4
P P
S =P
三、主要参数(以圆柱螺纹为例)
d -- 螺纹大径 d1 -- 螺纹小径
d2 -- 螺纹中径 n-- 线数
nP S arctan P -- 螺距 arctan d 2 d 2
S -- 导程（S=nP）
( )-- 螺纹升角
， -- 牙型角，牙侧角
zpofrp 2013-10-23
Fa
螺母 α β Fa
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
引入参数f ’和ρ’ 就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进 行力的分析。 滑块上升：
水平推力: F Fa tg ( ' ) d2 驱动力矩: T Fa tg ( ' ) 2
滑块下降：
F Fa tg ( ' ) d2 T Fa tg ( ' ) 2
二、螺纹的分类
按螺纹的牙型分： 矩形螺纹、三角形螺纹
梯形螺纹、锯齿形螺纹
按螺纹的旋向分： 右旋螺纹、左旋螺纹 螺 纹 的 分 类 按螺旋线根数分： 单线螺纹、多线螺纹
按回转体的内外表面分：
外螺纹 内螺纹
螺纹副
按螺旋的作用分： 联接螺纹、传动螺纹 按母体的形状分： 圆柱螺纹、圆锥螺纹
zpofrp 2013-10-23
ψ≤ρ’ 对于联接螺纹必须满足自锁条件
非矩形螺旋的自锁条件：
zpofrp 2013-10-23
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
螺旋转动一圈时，有效功为FaS, 输入功为2πT。 定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：
当ρ’一定时，效率 只是螺纹升角的函 数，由此可以绘出 效率曲线.
10.1 螺纹联接
联接的分类 ：
动联接
静联接
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
一、螺纹的形成
• 将一倾斜角为ψ的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋 线。取一平面图形，使它沿着螺旋线运动，同时保证 平面图形运动时始终通过圆柱体的轴线，就得到螺纹
三角形螺纹
C A B
梯形螺纹 锯齿形螺纹