第六章螺纹连接

第六章连接机械连接：指实现机械零（部）件之间互相联接功能的方法。机械连接分为两大类：2）机械静连接，即被连接零（部）件之间不允许有相对运动的连接。1）机械动连接，即被连接的零（部）件间可以有相对运动的连接，如各种运动副；螺纹连接：螺纹连接是采用螺纹和螺纹连接件来实现的机械静连接。一、螺纹的类型与应用螺纹:●●螺旋线在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续凸起部分。右旋左旋§1螺纹的基本知识车外螺纹车内螺纹工件卡盘车刀工件旋转车刀沿轴向移动螺纹加工方法圆柱体外表面加工的螺纹叫外螺纹。圆柱体内表面加工出螺纹叫内螺纹。1）普通螺纹：牙型角为60º（螺纹牙型两侧边的夹角），同一直径按螺距大小分为粗牙和细牙，一般连接多用粗牙；细牙用于薄壁零件和微调装置。常用的螺纹牙型有普通螺纹、管螺纹（圆柱、圆锥）、梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹。2）管螺纹：用于有紧密性要求的管件联接，牙型角为55º，公称直径近似于管子内径，属细牙三角螺纹。3）梯形螺纹：牙型角为30º，内径和外径处有相等间隙。广泛用于传动。4）锯齿型螺纹：两侧牙型角分别为3º和30º，3º的一侧用来承受载荷，可得到较高效率；30º一侧用来增加牙根强度，适用于单向受载的传动螺纹。5）矩形螺纹：牙型角为0º，牙型为正方形，牙厚为螺距的一半，适于作传动螺纹。1）大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径。D、d2）小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径。D1、d1牙顶牙顶牙底牙底小径大径二、螺纹要素外螺纹内螺纹牙顶牙底牙底牙顶大径D、d小径D1、d1中径D2、d23）螺纹的中径：在轴向剖面内，螺纹牙厚度与牙间宽度相等处的假想圆柱直径。D2、d24）螺距P和导程Ph螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P称为螺距。同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离Ph称为导程。单线螺纹:Ph=P多线螺纹：Ph=nP螺距=导程螺距导程5）螺纹升角λ螺纹升角λ：在中径d2的圆柱面上，螺纹线的切线与垂直轴线的平面间夹角。22tandnPdPh升角与导程关系：6）螺纹的线数n沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做多线螺纹。单线螺纹双线螺纹7）旋向螺纹旋进的方向，一般常用右旋螺纹。三、螺纹标记螺纹代号公称直径×螺距(导程/线数)旋向公差带代号－旋合长度代号☆粗牙螺纹允许不标注螺距；☆旋合长度为中等时，“N”可省略。☆单线螺纹允许不标注导程与线数；☆右旋螺纹省略“右”字，左旋时则标注LH;右旋左旋长：L中等：N短：S中径和顶径公差带代号－M20×2LH-5g6g-s普通螺纹大径d＝20螺距P=2(细牙)短旋合长度顶径公差带代号左旋中径公差带代号例1：例2：Tr40×7(14/2)－7H－L梯形螺纹大径D＝40螺距P=7导程14线数2中径公差带代号长旋合长度右旋§2螺纹连接的类型及应用一、螺纹连接的类型1、螺栓联接2、双头螺柱联接3、螺钉联接4、紧定螺钉联接5、特殊联接(a)(b)(a)(b)地脚螺栓联接吊环螺钉联接二、螺纹连接的应用实例螺纹连接在机械应用极为广泛，可用于紧固、定位或用于零件位置调整。1）紧固见教材图6-4、5、7、10、112）定位见教材图6-93）调整见教材图6-6、8课堂练习：见教材图-12§3螺纹连接的防松与预紧一、螺纹连接的防松连接螺纹在变载荷、冲击、振动下，螺纹副之间的摩擦力会出现瞬时消失或减小；在高温或温度变化较大时，材料发生蠕变和应力松弛，也会使摩擦力减小。因而在多次作用下就会造成连接的逐渐松脱。机械中连接的失效（松脱），轻者会造成工作不正常，重者要引起严重事故。因此，螺纹连接的防松是工程工作中必须考虑的问题之一。常用的防松方法:摩擦防松机械防松:永久防松•弹簧垫圈•对顶螺母•自锁螺母•开口销•带翅垫片•止动垫片机械、摩擦防松为可拆卸防松，永久防松为不可拆卸防松。•点焊•铆接•粘合常见摩擦防松：利用弹簧垫圈、自锁螺母及对顶螺母等。弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈自锁螺母常见机械防松：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。开口销止动垫片冲边法常见永久防松：利用冲边、粘接及点焊等。粘合法焊点法二、螺纹连接的预紧在实用中，大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧，使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个力称为预紧力。预紧目的是保证联接的可靠性和密封性，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。碳素钢螺栓：合金钢螺栓：式中：A1—为螺栓的危险剖面面积。1)7.0~6.0(AQsp1)6.0~5.0(AQsp螺栓在装配时，对于一般普通螺栓连接，预紧力靠生产经验控制，对于较重要的普通螺栓连接，则借助于测力矩扳手或定力矩扳手控制。拧紧时扳手力矩为T=T1+T2=KF0d式中K为拧紧力矩系数T可由测力矩扳手测定。预紧力控制方法：螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，提高螺栓强度有以下几种措施：改善螺纹牙间载荷分配内斜螺母环槽螺母悬置螺母螺纹连接强度提高措施减小螺栓应力变化幅度减小螺栓刚度或增大被联接件刚度等皆可以使螺栓的应力变化幅度减小。减小螺栓刚度的方法a.柔性螺栓b.弹性元件增大被连接件刚度方法a.金属垫片b.密封环减小应力集中避免附加弯曲应力1、刚性凸缘联轴器用四只铰制孔螺栓联接，螺栓中心的圆直径D=200mm，轴传递扭矩T=180N.m，则作用在每个螺栓上的力?课堂练习2、调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm，螺杆应转多少圈。§4其他连接一、键联接键主要用于连接轴和轴上零件（如齿轮、皮带轮等）以传递扭矩。也有的键具有导向的作用。常用键有普通平键、半圆键和钩头楔键普通平键主要用于静联接。普通平键按端部形状不同分为A型（圆头）、B型（平头）、C型（半圆头）三种型式，如图所示。特点：键的两侧面是工作面，靠键与键槽的侧面挤压来传递扭矩；平键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定作用。1）平键联接半圆键用于静联接，其两侧面是工作面。键槽用半圆键铣刀铣出，键在槽中能绕其几何中心摆动以适应毂上键槽的倾斜度，工艺性好。缺点是键槽较深，对轴的强度影响较大。2）半圆键联接3）花键联接由具有多个凸齿的轴和相应凹槽的毂孔构成的连接称为花键连接。工作面为齿的侧面，靠工作面挤压传递扭矩。因多齿传递载荷，具有承载力高、轴和毂受力均匀、定心性和导向性好等优点。二、销连接销联接也是工程中常用的一种重要联接形式，主要用来固定零件之间的相对位置，当载荷不大时也可以用作传递载荷的联接，同时可作为安全装置中的过载剪断元件。销连接分类开口销圆柱销圆锥销定位销：用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于2个。安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。连接销：用来实现两零件之间的连接，可用来传递不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。三、铆接铆接就利用铆钉将两个或两个以上的物体连接在一起的方法。如一部分桥架、起重机架等。1）活动铆接。结合件可相互转动。不是刚性连接。如：剪刀，钳子。2）固定铆接。结合件不能相互活动。刚性连接。如：角尺、三环锁上的铭牌、桥梁建筑。3）密缝铆接。铆缝严密，不漏气体、液体。刚体连接。1、铆接分类2、铆钉的主要类型铆钉有空心的和实心两大类，且大部分都以标准化。1）直径d≥12mm钢制铆钉，加热后进行铆接。2）直径d＜10mm钢制铆钉及其它铆钉常温下冷铆。实心铆钉半圆头铆钉沉头铆钉半沉头铆钉空心铆钉3、铆接方法焊接1四、焊接焊接是利用局部加热(或加压)的方法使被联接件接头处的材料熔融联接成一体。与铆接相比，焊接结构重量轻，施工方便，生产率高，易实现自动化，且焊接结构成本低，应用很广。焊接可分为：熔化焊：压力焊：钎焊：电弧焊、气焊、电渣焊。电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。锡焊、铜焊。五、粘接•胶接是用胶粘剂直接把被联接件联接在一起且具有一定强度且不可拆卸的联接，利用胶粘剂凝固后出现的粘附力来传递载荷。蜂窝结构填料蒙皮与型材胶接螺纹接套与管件胶结胶结组合涡轮