机械设计基础 第10章 连接

§10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
联接 内螺纹 拧紧、加载、 →螺旋副 传动 相对运动→ 外螺纹 顶起重物 →在轴向载荷下相对运动 →滑块(重物)在斜面运动
F Fa
→将螺旋线沿中径展开
S (n p)

d 2
一．矩形螺纹 : (α =0○ ) 分析: 1.当匀速上升:
Fn ρ FR F φ F f F a Fa
(10-8)
ρ′－当量摩擦角 , φ－升角 要效率高→ φ ↑, ρ′↓ → α ↓, φ ↑(多头)
45 / 2 max 25 / max \ 过大，制造困难
要自锁好→α↑ φ ↓(单) ;要效率高→α↓φ↑(多)
§10-3 机械制造常用螺纹及标准
匀速下降: Ｆ＝Fa· tg(φ－ρ ′)
二．非矩形螺纹
d2 d2 T F Fa tg ( ) 2 2
(10-5b)
(10-6a)
自锁条件： φ ≤ρ′ (10-7) α (β )↑ ρ′ ↑ → 自锁性↑ φ ↑ → 自锁性↓
d2 d2 T F Fa tg ( ) 2 2
2. 当匀速下降 : →施加水平支持力Ｆ (匀速下滑)
Fn源自文库
FR
Ff
当Ｆ＝０→ 滑块在斜面运动状态不变 Ｆ＜０→ 作用力Ｆ与假设力的方向相反→推力
d2 d2 T F Fa tg ( ) 2 2
F Fatg ( )
φ
ρ F Fa
FR φ－ρ Fa F (10-3b)
→无论Ｆa多大，滑块不会自动下滑→自锁
GB/T 196-2003
§10-3 机械制造常用螺纹及标准
管螺纹
普通细牙螺纹 非螺纹密封的管螺纹 用螺纹密封的管螺纹 60°圆锥管螺纹
60°圆锥管螺纹
2.传动螺纹 →效率高 →α小、 φ大 →多线 梯形螺纹 Tr →α＝30°, β＝15°（GB/T 5796.3-2005） 锯齿形螺纹S →β工＝3°,β非＝30°（单方向载荷） 矩形螺纹 →α＝０ °
第十章
联
接
主要内容: 螺旋副的自锁条件及效率分析 螺纹及螺纹联接基本类型 螺纹联接的预紧和防松 螺栓联接的受力分析及强度计算 螺旋传动 本章重点: 螺旋副的自锁条件及效率分析 螺栓联接的受力分析及强度计算 本章难点: 螺栓联接的受力分析及强度计算
第十章
§10-1 §10-2 §10-3 §10-4 §10-5 §10-6 §10-7 §10-8 §10-9
小径ｄ1：与外螺纹 牙底（或内螺纹牙 顶）相重合的假想 圆柱的直径； 中径ｄ2：牙型沟槽和凸起宽度相 等的假想圆柱的直径；
注：外螺纹小写字 母表示，内螺纹大 写字母表示
§10-1 螺纹参数
(二)螺纹参数： 螺距 P：相邻两牙在中 径线上对应两点间的 轴向距离；
导程Ph：同一螺旋线上 相邻两牙在中径线上对 应两点间的轴向距离 Ph ＝n P ； α （牙型角） ; β (牙側角) ; φ（升角）；

d 2
tgφ＝n P／πｄ2
Ph
牙型:
锯齿形 60 ° 普通 α =60 ° β＝30° 30 °
梯形
α =30 ° β＝15°
3° 30 ° β工 ＝ 3 ° , β非＝30°
矩形 α =0 ° β＝ 0°
非 牙 α =60 ° 矩 型 α =30 ° 形 α =33 ° α =0 ° → 矩形
联接(螺纹联接)
前言 螺纹参数 螺旋副的受力分析、效率和自锁 机械制造常用螺纹及标准 螺纹联接基本类型及螺纹联接件 螺纹联接的预紧和防松 螺栓联接的强度计算 螺栓的材料和许用应力 提高螺栓联接强度的措施 螺旋传动
前
(制造单元)
联接 静联接
言:
动联接 零件 → 机器 联接
机械零件 → 构件(运动单元) → 机构
(10-6b)
α β
要自锁好→ α (β ) ↑ , φ ↓(单头)
三.效率:
当匀速上升:
η

S
η ＝有效功／输入功 d φ 2 ＝Ｆa· Ph ／（Ｆπ ｄ2） 45 / 2 ＝Ｆa· π ｄ2 tg φ /[Ｆa· tg(φ ＋ρ ′)π ｄ2]
tg tg ( )
自锁条件： Ｆ ≤０ → φ ≤ ρ
二．非矩形螺纹 牙侧角β不为零，略去螺纹升角的影响
Fa f ' f F f Fa a 摩擦阻力： cos cos
结论：法向压力比矩形螺纹大
→将ρ→ρ′ (当量摩擦角) tgρ′＝f / cos β = f ′ (10-4) (当量摩擦系数) 匀速上升: Ｆ＝Ｆa· tg(φ＋ρ′) (10-5a)
被联接件 联接件
联接 机械静联接→ 可拆联接 →螺纹、键、销 分类 不可拆联接→焊、粘、铆 机械动联接→运动副 螺 内螺纹 螺旋副→ 螺纹联接(静联接→构件) 纹 外螺纹 螺旋传动(动联接→机构)
§10-1 螺纹参数
(一)螺纹的形成： 三角形螺纹
梯形螺纹 锯齿形形螺纹
螺旋线的形成
§10-1 螺纹参数
(一)螺纹的形成：
螺纹的类型
§10-1 螺纹参数
(一)螺纹的形成： 右旋 ①顺时针旋进→右旋 旋向 →判断方法 左旋 ②以轴线为基准(外) 单头→联接 线数 多头→传动 →判断方法 二．螺纹参数：
n=1
n=2
n=3
§10-1 螺纹参数
(二)螺纹参数： 大径ｄ：与外螺纹牙 顶（或内螺纹牙底） 相重合的假想圆柱的 直径；
ρ′↑ →α↑ 联接 ( 自锁 ) 螺 φ ↓ →单线ｎ=1 旋 副 传动（效率高） ρ′↓→α↓ φ ↑→多线ｎ＞１ 1 .三角形 普通螺纹(M) →α＝60°, β=30° 螺纹 →紧固→联接(单线、α大)(粗,细) (联接) 管螺纹 →α＝60°、55°→紧密
粗牙螺纹
普通螺纹
细牙螺纹
大径d作为公称直径
FR
φ+ρ
F 加载Ｆa(轴向力,自重,阻力) →法向反力Fn(⊥斜面) →摩擦阻力: f·Fn=Ff →合反力FR
FR与Fn夹角→摩擦角ρ: tgρ＝ f ＝ Ff /Ｆn ∴ＦR与Ｆa 夹角＝φ＋ρ
∵(滑块) 合力＝０ → 施加水平推力Ｆ ∴Ｆ＝Ｆa· tg(φ ＋ρ) (10－2a) 作用在螺旋副上的驱动力矩： d2 d2 (10-2b) T F Fa tg ( ) 2 2