哈工大机械设计课程(授课老师赵小力)第24讲课程总结

5.4 螺纹连接的防松
• 当螺纹连接承受冲击、振动或变载荷下或温度变化大的情况 下，螺纹副中的正压力就会发生变化，在某一瞬间可能消失， 导致摩擦力为零，这样螺纹连接就会出现相对滑动，如此反 复多次就使螺纹逐渐松脱，甚至脱落。
双螺母
弹簧垫圈
防
锁紧螺母
松
开口销与六角开槽螺母
止动垫圈
串联钢丝
5.5 单个螺栓连接的强度计算
承受轴向工作载荷时，防止被连接件之间出现间隙
受横向工作载荷的紧螺纹连接: 普通螺纹连接
F′
预紧力 F '
摩擦力矩
T1
F
'
tan
'
d2 2
Fs
螺栓截面上的拉应力和扭转切应力：
Fs
4
T1 Wt
F'
d12F
'
tan
d13
'
d2 2
F′
4F '
d12
tan
'
2d2 d1
16
在拉应力、扭转切应力的复合作用下，由第四强度理论可得螺
机械零件——机械制造过程中不可分拆的最小单元； 机械部件——机械制造过程中为完成同一目的而由若干协同
工作的零件组合在一起的组合体。
2.2 载荷和应力
静载荷——不随时间变化或缓慢变化的载荷 动载荷——随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷
静应力——大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力； 零件在静应力作用下可能发生断裂或塑形变形；
松连接：螺栓连接在承受工作载荷之前不拧紧螺母 仅承受轴
向载荷
松连接的强度条件
4F [ ] d12
MPa
紧连接：螺栓连接在承受工作载荷之前必须拧紧螺母，即预紧
可承受横向和轴向载荷
紧连接： 承受工作载荷之前螺母拧紧，使被连接件间产生足够的预紧力 目的：承受横向工作载荷时，防止摩擦力不足而相对运动
• 受轴向工作载荷的紧螺栓连接：变形协调条件
F0
F '
CB CB Cm
F
F '' F ' Cm F CB Cm
21
静强度计算ຫໍສະໝຸດ 校核公式： 4 1.3F0
d12
[ ]
设计公式： d1
4 1.3F0
[ ]
疲劳强度条件为
a
CB CB Cm
2F
d12
[ ]a
[ ]a
km 1
K Sa
22
5.6 螺栓组连接设计
变应力——大小和方向随时间变化的应力 零件在变应力作用下可能发生疲劳破坏；
名义载荷——根据原动机或工作机的额定功率计算出的作用于机
F
械零件上的载荷，或称为额定载荷
计算载荷——考虑到载荷不均匀性和其他影响因素的情况下，在
Fca
名义载荷的基础上乘上载荷系数K，Fca=KF
2.2 载荷和应力
变应力又分为循环变应力和非循环变应力
铰制孔螺栓连接
12
螺纹连接基本类型
2、螺钉连接
13
螺纹连接基本类型
3、双头螺柱连接
14
螺纹连接基本类型
4、 紧定螺钉连接
15
5.3 螺纹连接的预紧
预紧的目的：
预紧可使连接在承受工作载荷之前就受到预紧力F’的作用， 增强连接的可靠性和紧密性，防止连接受载后被连接件间出现 间隙或横向滑移。预紧也可以防松。
变循环应力有5个基本参数：最大应力、最小应力、平均应 力、应力幅和循环特征，其中只有2个为独立参数，其中循 环特征r是重要指标。
2.2 载荷和应力
根据循环特征r可分为：对称循环变应力、脉动循环变应力和 非对称循环变应力。
2.2 载荷和应力
工作应力——根据计算载荷，按照材料力学的基本公式求出 的、作用于机械零件剖面上的应力 计算应力——当零件危险剖面上呈复杂应力状态时，按照某 一强度理论求出、与单向拉伸时有同等破坏作用的应力 极限应力——按照强度准则设计机械零件时，根据材料性质 及应力种类而采用材料的某个应力极限值 许用应力——设计零件时计算应力允许打到的最大值，是极 限应力和许用安全系数的比值，用 [σ] 和[τ] 表示。
齿形螺纹、管螺纹 按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹
第五章 螺纹连接和螺纹传动
细牙螺纹与粗牙螺纹的比较
粗牙：常用
细牙的优点：螺杆强度较高，自锁性能更好 细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣 适用场合：冲击、振动及变载荷、或空心、薄壁零件上及微 调装置中
螺纹连接基本类型
1、 螺栓连接
普通螺栓连接
在实际应用中，螺栓组连接所受的载荷通常由上述四种受力 状态的不同组合，故可采用静力学分析方法，将各种受力状 态转化为上述四种基本受力状态的某种组合。
普通螺栓连接：
横向载荷+旋转力矩 强度计算
预紧力 总拉力
控制预紧力的原则：
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 σs 的80%。预紧力过大，会使连接超载。预紧力不足，可能导 致连接失效，重要的螺栓要控制预紧力。
拧紧螺母时，拧紧力矩需要克服两个力：
1、螺纹副的摩擦力矩 T1 2、螺母与支承面间的摩擦力矩 T2
故拧紧力矩T： T= T1 + T2
栓的当量应力:
e 2 3 2 2 30.5 2 1.3
受横向工作载荷的紧螺纹连接：铰制孔用螺纹连接
螺栓在接合面处的横截面受剪切
螺栓与孔壁接触表面受挤压
Fs
螺栓与孔壁的挤压强度条件为：
4Fs [ ]
hmin Fs
ds
d s 2m
螺栓杆的剪切强度条件为:
p
Fs d s hmin
[ ] p
结构设计
第五章 螺纹连接和螺纹传动
5.1 螺纹的主要参数
d--螺纹大径 公称直径
d1-螺纹小径 d2--螺纹中径 p--螺距
校核直径 基准直径 相邻两牙
n--线数
螺旋线数
S--导程
同一螺旋线
φ--螺纹升角
—牙型角
--牙侧角
旋向
第五章 螺纹连接和螺纹传动
5.1 螺纹副的自锁条件
常用螺纹的特点与应用 按牙形：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯
《机械设计》 课程总结
2013-12-12
1.1 机械的组成
一
原动机：机械设备完成其工作任务的动力来源；
般 传动装置：将原动机的运动和动力传递给工作机的装置；
机 控制装置：根据机械系统的不同工况对原动机、传动装
械 置和工作机实施控制的装置；
设 备
工作机：完成生产任务的执行装置；
辅助装置：机架、润滑、照明、排污、通风等
疲劳极限的主要影响因素： （1）应力集中；（2）绝对尺寸；（3）表面状态
2.2 载荷和应力
接触应力 当两物体在压力下接触时，若两接触面（或其中一个）为曲 面，那么在接触处的表层产生很大的局部应力，即接触应力。 高副接触中都存在接触应力，通常采用赫兹接触理论来计算。
机械零部件的主要内容
原理特点，受力失效 设计准则，材料选择 强度计算，参数选择