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第二章联接一、理解各种螺纹的类型与特点,了解螺纹联接的类型、特点及应用,了解螺纹预紧与防松的目的、常用的预紧工具,掌握常用防松装置、特点、掌握螺纹联接结构设计时应注意的问题二、了解键联接的类型,掌握各种键联接的工作面与键联接的设计计算三、理解花键联接、销联接、过盈配合联接、胶接等其他联接的类型、特点与应用第一节概述机械联接是将两个或两个以上的零件联成一体的结构。常见的机械联接有两大类:一类是被联接的各零、部件之间可以有相对位置变化,这类联接统称为机械动联接,如运动副;另一类是被联接的各零、部件间的相对位置固定不变,不允许产生相对运动,这类联接统称为机械静联接。在机器制造中,“联接”这一术语常常指的是机械静联接,故在本书中,除特殊说明外,“联接”均指机械静联接。机械静联接又可分为不可拆联接和可拆联接两种。不可拆联接常见的有铆接、焊接和胶接等。可拆联接的类型很多,如螺纹联接、键联接和销联接等。过盈联接可做成可拆联接,也可做成不可拆联接。第二节螺纹参数一、螺纹的形成如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K,可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹yyKddLyyKddLyyKddLyyKddL二、螺纹的类型按牙型:三角形螺纹、管螺纹——联接螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹按位置:内螺纹——在圆柱孔的内表面形成的螺纹外螺纹——在圆柱孔的外表面形成的螺纹三角形螺纹:粗牙螺纹——用于紧固件细牙螺纹——同样的公称直径下,螺距最小,自锁性好,适于薄壁细小零件和冲击变载等根据螺旋线绕行方向:左旋——如图右旋——常用根据螺旋线头数:单头螺纹(n=1)——用于联接双头螺纹(n=2)——如图多线螺纹(n≥2)——用于传动类型牙型图特点及应用牙型为等边三角形,牙型角α=60°,牙根强度较高,自锁性能好,是最常用的联接螺纹。同一公称直径按螺距大小分为粗牙和细牙螺纹。一般情况下用粗牙螺纹,细牙螺纹常用于薄壁零件或变载荷的联接,也可作为微调机构的调整螺纹用。牙型为正方形,牙型角α=0°,牙厚为螺距的一半,尚未标准化。传动效率较其它螺纹高,故多用于传动。缺点是牙根强度较低,磨损后间隙难以补偿,传动精度较低。牙型为等腰梯形,牙型角α=30°。传动效率比矩形螺纹略低,但工艺性好,牙根强度高,避免了矩形螺纹的缺点,是最常用的传动螺纹。牙型为不等腰梯形,工作面牙型角为3°,非工作面牙型角为30°。它兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点,但只能用于单方向的螺旋传动中。牙形角a=55°,联接紧密,内外螺纹无间隙。英制螺纹,常用于密封性要求较高的场合,如管道的联接,管子的内径为公称直径。三角螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹管形螺纹三、螺纹的主要参数1、径向参数1)外径(大径)d(D)——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径,亦称公称直径2)内径(小径)d1(D1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径3)中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径,d2≈0.5(d+d1)d2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lhd2dd1Pdd2d1L=nP(n=2)Lh2、轴向参数1)螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离2)导程(L)——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离3)线数n——螺纹螺旋线数目,一般为便于制造n≤4螺距、导程、线数之间关系:L=nP3、角度参数1)螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角tanψ=nP/πd22)牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角3)牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角第三节螺纹联接的类型及螺纹联接件一、螺纹联接主要类型1、螺栓联接a)普通螺栓联接——被联接件不太厚,螺杆带钉头,通孔不带螺纹,螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙,并在工作中不许消失,结构简单,装拆方便,可多个装拆,应用较广。dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)b)精密螺栓联接——装配后无间隙,主要承受横向载荷,也可作定位用,采用基孔制配合铰制孔螺栓联接2、双头螺栓联接——螺杆两端无钉头,但均有螺纹,装配时一端旋入被联接件,另一端配以螺母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。拆装时只需拆螺母,而不将双头螺栓从被联接件中拧出。dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l13、螺钉联接——适于被联接件之一较厚(上带螺纹孔),不需经常装拆,一端有螺钉头,不需螺母,适于受载较小情况(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l14、紧定螺钉联接——拧入后,利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)特殊联接:地脚螺栓联接,吊环螺钉联接二、螺纹联接件1)螺栓普通螺栓——六角头,小六角头,标准六角头,大六角头,内六角铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小rdadsk'lskllgd15°~30°辗制末端esrdadsk'lskllgd15°~30°辗制末端es2)双头螺柱——两端带螺纹A型——有退刀槽B型——无退刀槽bmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型bmlbXXdsd倒角端倒角端辗制末端辗制末端dsdbmlbXXA型B型3)螺钉与螺栓区别——要求螺纹部分直径较粗;要求全螺纹nbXdktldRnbXdktldRltnd90°Rltnd90°R4)紧定螺钉锥端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合平端——接触面积大、不伤零件表面,用于顶紧硬度较大的平面,适于经常拆卸圆柱端——压入轴上凹坑中,适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板5)螺母六角螺母:标准,扁,厚6)垫圈DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈DC1120°btHD1dC×45°30°b30°30°30°30°15°d0D1hd1d2平垫圈斜垫圈自学单个螺纹联接的强度计算P31-351.受轴向载荷的普通松螺栓的主要失效形式是()。2.受轴向载荷的普通紧螺栓的主要失效形式是()。3.受横向载荷的普通紧螺栓的主要失效形式是()。4.受横向载荷的铰制孔螺栓的主要失效形式是()。5.在受横向力的螺栓联接中,当用普通螺栓联接时,靠()来传递载荷;当用铰制孔用栓联接时,靠()来传递载荷1.受轴向载荷的普通松螺栓的主要失效形式是(拉断)。2.受轴向载荷的普通紧螺栓的主要失效形式是(塑性变形)。3.受横向载荷的普通紧螺栓的主要失效形式是(疲劳断裂)。4.受横向载荷的铰制孔螺栓的主要失效形式是(压溃或剪断)。5.在受横向力的螺栓联接中,当用普通螺栓联接时,靠(被联接件接合面之间的摩擦力)来传递载荷;当用铰制孔用栓联接时,靠(螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压)来传递载荷。第四节螺纹联接的预紧和防松一、预紧螺纹联接:松联接——在装配时不拧紧,只有受外载时才受到力的作用紧联接——在装配时需拧紧,即在承载时,已预先受力,预紧力F’预紧力F’——预先轴向作用力(拉力)预紧目的——保持正常工作。如汽缸螺栓联接,有紧密性要求,防漏气,接触面积要大,靠摩擦力工作,增大刚性等。预紧过紧——拧紧力F’过大,螺杆静载荷增大、降低本身强度过松——拧紧力F’过小,工作不可靠预紧力F’的控制:测力矩板手——测出预紧力矩,如左图定力矩板手——达到固定的拧紧力矩T时,弹簧受压将自动打滑,如右图12图4-12测力矩扳手123412图4-12测力矩扳手123412图4-12测力矩扳手123412图4-12测力矩扳手1234对于M10-M68mm的粗牙螺纹,拧紧力矩T=0.2F’dT-拧紧力矩(N•mm)F’-预紧力(N)d-螺纹的公称直径(mm)小直径的螺栓装配时容易被拧断,因此需施加小的拧紧力矩。对重要的、有强度要求的螺栓联接,如无控制拧紧力矩的措施,不宜采用小于M12-M16mm的螺栓。二、螺纹防松1、防松目的实际工作中,外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少,螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零,从而使螺纹联接松动,如经反复作用,螺纹联接就会松驰而失效。因此,必须进行防松,否则会影响正常工作,造成事故。2、防松原理消除(或限制)螺纹副之间的相对运动,或增大相对运动的难度。3、防松办法及措施1)摩擦防松双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等上螺母螺栓下螺母上螺母螺栓下螺母自锁螺母——螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口,螺母拧紧后收口涨开,利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧2)机械防松:开槽螺母与开口销,圆螺母与止动垫圈,轴用带翅垫片,止动垫片,串联钢丝等开槽螺母与开口销圆螺母与止动垫圈(a)正确(b)不正确串联钢丝(a)正确(b)不正确3)永久防松:端铆、冲点、点焊4)化学防松——粘合第五节螺纹联接结构设计应注意的问题大多数机器的螺纹联接件都是成组使用的,其中以螺栓组联接最具有典型性,因此下面以螺栓联接为例,讨论它结构设计当中应注意的问题。螺栓组联接结构设计的主要目的,在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式,力求各螺栓和联接接合面受力均匀,便于加工和装配。为此,设计时应综合考虑以下几方面的问题:1、避免螺栓承受偏心载荷。导致螺栓承受偏心载荷的原因如图1所示。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外,还应在工艺上保证被联接件、螺母和螺栓头部的支承面平整,并与螺栓轴线垂直。对于在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时,应制成凸台或沉头座。当支承面为倾斜表面时,应采用斜面垫圈(图2)等。图1产生偏心载荷的原因图2避免偏心载荷的方法2、联接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状(图3),如矩形、等边三角形、圆形。这样有利于对称布置螺栓,保证联接接合面受力比较均匀。图3对称的几何形状3、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。对于配合螺栓联接,不要在平行于工作载荷的方向上成排布置八个以上的螺栓,以免载荷分布过于不均。当螺栓联接承受弯矩或扭矩时,应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘,以减小螺栓的受力(图4)。如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时,应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷(图5),以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。不合理合理图4受力合理图5承受横向载荷的减载装置4、螺栓的排列应有合理的间距、边距。布置螺栓时,各螺栓间以及螺栓与箱体壁间应留有扳手的操作空间(图6)。相邻螺栓的中间距一般应小于10d(d为螺栓的公称直径)。推荐值见表2-9。P42图6扳手的活动空间5、分布在同一圆周上的螺栓数目,应取成4、6、8等偶数,以便在圆周上钻孔时的分度和划线。同一螺栓组中螺栓的直径和长度均应相等。第六节螺旋传动简介P42螺旋传动是实现把转动变为直线运动的机构,其特点是结构紧凑。一、螺旋传动按用途分为:1.传力螺旋传动要求以小的扭矩产生较大的轴向推力,要求自锁,例如:千斤顶,压力机。2.传导螺旋传动以低速运动为主要,有较高的传动精度和效率例如车床、溜板箱、小刀架、工作台移动3.调整螺旋:固定两零件的相对位置机床测试装置中,微调机构,螺旋测微器,检测幻灯片。二、根据摩擦性质分为:滑动螺旋传动:结构简单,工作平稳、无噪声,承载能力较高,但螺旋副间摩擦力大,效率低。滚动螺旋传动(螺杆和螺纹滚道内填充滚珠):传动精度较高,传动平稳,工作寿命长,但传递载荷较小,抗冲击能力较差,结构复杂,对材料要求较高,制造困难。第七节键、花键和过盈联接键是一种标准件,通常用于联接轴与轴上旋转零件与摆动零件,起周向固定零件的作用以传递旋转运动成扭
本文标题:机械联接资料
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