lesson16螺栓键4详解
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称布置，托架固定于工字钢立柱上。所有零件材料为 45号钢。 1）如挤压强度足够,设计受剪螺栓和受拉紧螺栓连接 (计算各需用什么螺栓)。 2）如考虑挤压强度,托架和工字钢立柱连接部分厚度 以何为宜。画一个简单结构图，图中画一个铰制用孔 螺栓连接的剖视图，一个普通螺栓连接的剖视图。 3）比较其中两个方案的优劣。
*
*第7章 轴类连接零件
7.1 键 键和花键用途：
*轴和带毂零件的周向固定； *传递转矩。
* 连接
选择键连接的类型、材料； 根据轴径查键的尺寸
重选个数、类型
避免失效，进行必要的强度等计算。 强度不够
*1. 键连接的类型和构造
*松连接：
平键； 半圆键。
*紧连接——斜键：
楔键； 切向键。
*(1) 平ห้องสมุดไป่ตู้连接
2. 6-29 油压在1.5~3MPa之间变化
断螺钉取出器
螺纹量规
*6.4 螺旋传动
*螺旋传动用途： 变回转运动为直线运动，同时传递
能量或力；
调整零件的相互位置。 如：
螺旋千斤顶； 螺旋丝扛； 螺旋压力机等。
*
* 螺旋传动形式
*旋转运动转换成直线
运动
*螺杆原位转动、螺母
移动，多用于机床进 给机构
螺栓受拉力，最大值：
*上面两个螺栓的工作载
荷：示例1：
F1
FQ z
919N
F2
Mrmax
z
1087N
ri2
i 1
F F1 F2
a α
P b
*横向载荷FR作用下，不滑动的条件： ssFmFz k ff FFRR
s
F
S
z
F
c1
c2
c2
FQ z
k f FR
s
zF
c2 c1 c2
*螺杆常用材料： A5、A6； 45、50； 65Mn、4Ocr、20CrMnTi钢等。
*螺母常用材料： 铸锡青铜ZCuSnl0Pb1、ZCuSn5Pb5Zn5； 铸造铝青铜ZcuAl10Fe3； 铸造黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3； 球墨铸铁等。
*滑动螺旋传动螺纹用：
梯形； 矩形； 锯齿形。
*螺母固定、螺杆转动
和移动，多用于螺旋 压力机构中 （闸门）
*螺母原位转动、螺杆
移动，用于升降装置
*根据螺纹副的摩擦情况可分为： 滑动螺旋； 滚动螺旋； 静压螺旋。
1. 滑动螺旋传动
*构造简单； *加工方便； *易于自锁； *摩擦大； *效率低； *磨损快； *低速时可能爬行； *定位精度和轴向刚度较差。
示例1：
P sinα
a α
P b
P cosα
P cosα
P sinα
M= a P sinα + b P cosα
示例2：
Q
a
Q F合
T= Q a T
示例3：
图示为铰制孔用螺栓组连接的两种方案，试分析哪 个方案较好？
L
P
L
P
P
2a
T
P T
2a
首先将P向0点简化，可以得到一个横向力和一个转矩。 ● 在P 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ ● 在T 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？
● 将P和T作用下螺栓所受的力进行合成，结果如何？
注意：
对普通螺栓：
按 轴、倾 横、转
螺栓的工作拉力F0
螺栓的总拉力
连接所需的预紧力F’
对铰制孔用螺栓：
按横向载荷或转矩
确定螺栓所受的工作剪力
示例1：
P sinα
a α
P 150
P cosα
P cosα
P sinα
M= a P sinα + b P cosα
方头普通平键 ----用盘铣刀加工，轴的应力集中小。 单圆头普通平键 ----常用于轴端。
* 将载荷简化到螺栓组的几何形心
FQ P sin 3677N FR P cos 3085N
M FQ 160 FR150 1051070Nmm
P cosα
P sinα
M= a P sinα + b P cosα
*2. 上述4种分析方法为基础，分析受力
*螺轴栓向受力的FQ工的作作拉用力下：，各 *翻转力矩M作用下，上面
*平键的工作面——侧面。
*键与键槽的侧面互压传递转矩。
*平键按用途分为：
普通平键； 导向平键；
间隙
工作面
滑键。
轴
T
平键
普通平键 薄型平键 导向平键 滑键
----用于静联接 ----用于动联接
● 普通平键
圆 头 (A型) 方 头 (B型) 单圆头 ( C 型 )
A型
B型
C型
盘铣刀
圆头普通平键 ----用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。
FQ
kf
FR
1.2
F
1 z
k f FR
S
c2 c1 c2
FQ
6905N
0.15
0.8
螺栓 总拉力
F0
F
c1 c1 c2
F
7464 N
d1
4 1.3 F0
8.79m m
小径
查标准，大径，
M8，M10，M12，M14， M16，M8，M20
*校核
*接合面压碎
α P
p m a x
受M作用的螺栓组连接，除要保证螺栓有足够的强 度外，还需对接合面的情况进行验算。
F1
M
F2m
为防止受压最大处被压碎，要求：
p max
F
M
AW
p
为防止受压最小处出现间隙，要求 ：
p m in
F M 0 AW
5. 受任意载荷的螺栓组连接
作法： 载荷分解成四种典型情况，简化载荷到螺栓 组的几何形心； 按以上四种典型的螺栓组连接受力分析方法， 求出各典型载荷下的螺栓受力，并将其向量 叠加。 求出受力最大螺栓的载荷； 按此载荷进行螺栓的强度计算。
zF M
A板
W板
p 铸铁
bs 2
接合面有剩余预紧力
6
p m in
zF M A板 W 板
0
注意：
对普通螺栓：
按 轴、倾 横、转
螺栓的工作拉力F0
螺栓的总拉力
连接所需的预紧力F’
对铰制孔用螺栓：
按横向载荷或转矩
确定螺栓所受的工作剪力
作业：1. P217, 6-26。外载荷W=20KN, 8个螺栓对
*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; 螺杆较长时还可能失稳。
*螺旋传动
*针对螺纹磨损——应进行螺纹副耐磨性
计算。
*传力较大时——验算有螺纹部分的螺杆
强度或螺纹牙强度。
*要求自锁时——验算螺纹副的自锁条件。 *要求运动精确时——验算螺杆的刚度。 *对于长径比很大的受压螺杆——验算其
稳定性。
*对于高速长螺杆——验算其临界转速。
2. 滚动螺旋（滚珠丝杠）传动
*效率高，＞90%。 *已有专业化工厂按系列批量生产，设
计时，可按产品样本选用。
*录像1 *加工 *刚度 *定位精度
*线性滑轨
3. 静压螺旋传动
*采用静压流体润滑的滑动螺旋。 *效率可达99%； *构造较复杂，需要供油系统，加工复杂 。
*
*第7章 轴类连接零件
7.1 键 键和花键用途：
*轴和带毂零件的周向固定； *传递转矩。
* 连接
选择键连接的类型、材料； 根据轴径查键的尺寸
重选个数、类型
避免失效，进行必要的强度等计算。 强度不够
*1. 键连接的类型和构造
*松连接：
平键； 半圆键。
*紧连接——斜键：
楔键； 切向键。
*(1) 平ห้องสมุดไป่ตู้连接
2. 6-29 油压在1.5~3MPa之间变化
断螺钉取出器
螺纹量规
*6.4 螺旋传动
*螺旋传动用途： 变回转运动为直线运动，同时传递
能量或力；
调整零件的相互位置。 如：
螺旋千斤顶； 螺旋丝扛； 螺旋压力机等。
*
* 螺旋传动形式
*旋转运动转换成直线
运动
*螺杆原位转动、螺母
移动，多用于机床进 给机构
螺栓受拉力，最大值：
*上面两个螺栓的工作载
荷：示例1：
F1
FQ z
919N
F2
Mrmax
z
1087N
ri2
i 1
F F1 F2
a α
P b
*横向载荷FR作用下，不滑动的条件： ssFmFz k ff FFRR
s
F
S
z
F
c1
c2
c2
FQ z
k f FR
s
zF
c2 c1 c2
*螺杆常用材料： A5、A6； 45、50； 65Mn、4Ocr、20CrMnTi钢等。
*螺母常用材料： 铸锡青铜ZCuSnl0Pb1、ZCuSn5Pb5Zn5； 铸造铝青铜ZcuAl10Fe3； 铸造黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3； 球墨铸铁等。
*滑动螺旋传动螺纹用：
梯形； 矩形； 锯齿形。
*螺母固定、螺杆转动
和移动，多用于螺旋 压力机构中 （闸门）
*螺母原位转动、螺杆
移动，用于升降装置
*根据螺纹副的摩擦情况可分为： 滑动螺旋； 滚动螺旋； 静压螺旋。
1. 滑动螺旋传动
*构造简单； *加工方便； *易于自锁； *摩擦大； *效率低； *磨损快； *低速时可能爬行； *定位精度和轴向刚度较差。
示例1：
P sinα
a α
P b
P cosα
P cosα
P sinα
M= a P sinα + b P cosα
示例2：
Q
a
Q F合
T= Q a T
示例3：
图示为铰制孔用螺栓组连接的两种方案，试分析哪 个方案较好？
L
P
L
P
P
2a
T
P T
2a
首先将P向0点简化，可以得到一个横向力和一个转矩。 ● 在P 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？ ● 在T 作用下每个螺栓受到什么力作用？方向、大小如何？
● 将P和T作用下螺栓所受的力进行合成，结果如何？
注意：
对普通螺栓：
按 轴、倾 横、转
螺栓的工作拉力F0
螺栓的总拉力
连接所需的预紧力F’
对铰制孔用螺栓：
按横向载荷或转矩
确定螺栓所受的工作剪力
示例1：
P sinα
a α
P 150
P cosα
P cosα
P sinα
M= a P sinα + b P cosα
方头普通平键 ----用盘铣刀加工，轴的应力集中小。 单圆头普通平键 ----常用于轴端。
* 将载荷简化到螺栓组的几何形心
FQ P sin 3677N FR P cos 3085N
M FQ 160 FR150 1051070Nmm
P cosα
P sinα
M= a P sinα + b P cosα
*2. 上述4种分析方法为基础，分析受力
*螺轴栓向受力的FQ工的作作拉用力下：，各 *翻转力矩M作用下，上面
*平键的工作面——侧面。
*键与键槽的侧面互压传递转矩。
*平键按用途分为：
普通平键； 导向平键；
间隙
工作面
滑键。
轴
T
平键
普通平键 薄型平键 导向平键 滑键
----用于静联接 ----用于动联接
● 普通平键
圆 头 (A型) 方 头 (B型) 单圆头 ( C 型 )
A型
B型
C型
盘铣刀
圆头普通平键 ----用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。
FQ
kf
FR
1.2
F
1 z
k f FR
S
c2 c1 c2
FQ
6905N
0.15
0.8
螺栓 总拉力
F0
F
c1 c1 c2
F
7464 N
d1
4 1.3 F0
8.79m m
小径
查标准，大径，
M8，M10，M12，M14， M16，M8，M20
*校核
*接合面压碎
α P
p m a x
受M作用的螺栓组连接，除要保证螺栓有足够的强 度外，还需对接合面的情况进行验算。
F1
M
F2m
为防止受压最大处被压碎，要求：
p max
F
M
AW
p
为防止受压最小处出现间隙，要求 ：
p m in
F M 0 AW
5. 受任意载荷的螺栓组连接
作法： 载荷分解成四种典型情况，简化载荷到螺栓 组的几何形心； 按以上四种典型的螺栓组连接受力分析方法， 求出各典型载荷下的螺栓受力，并将其向量 叠加。 求出受力最大螺栓的载荷； 按此载荷进行螺栓的强度计算。
zF M
A板
W板
p 铸铁
bs 2
接合面有剩余预紧力
6
p m in
zF M A板 W 板
0
注意：
对普通螺栓：
按 轴、倾 横、转
螺栓的工作拉力F0
螺栓的总拉力
连接所需的预紧力F’
对铰制孔用螺栓：
按横向载荷或转矩
确定螺栓所受的工作剪力
作业：1. P217, 6-26。外载荷W=20KN, 8个螺栓对
*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; 螺杆较长时还可能失稳。
*螺旋传动
*针对螺纹磨损——应进行螺纹副耐磨性
计算。
*传力较大时——验算有螺纹部分的螺杆
强度或螺纹牙强度。
*要求自锁时——验算螺纹副的自锁条件。 *要求运动精确时——验算螺杆的刚度。 *对于长径比很大的受压螺杆——验算其
稳定性。
*对于高速长螺杆——验算其临界转速。
2. 滚动螺旋（滚珠丝杠）传动
*效率高，＞90%。 *已有专业化工厂按系列批量生产，设
计时，可按产品样本选用。
*录像1 *加工 *刚度 *定位精度
*线性滑轨
3. 静压螺旋传动
*采用静压流体润滑的滑动螺旋。 *效率可达99%； *构造较复杂，需要供油系统，加工复杂 。