《机械设计基础》第10章联接

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1、第第10章章联接联接常见的连接：常见的连接：由于使用、结构、制造、装配、由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼运输等方面的原因，机器中很多零件需要彼此连接。此连接。v连接的类型：连接的类型：螺纹连接螺纹连接键连接、花键连接、销连接键连接、花键连接、销连接弹性环连接等弹性环连接等焊接焊接铆接铆接粘接粘接连接连接可拆连接可拆连接不可拆连接不可拆连接本章介绍的内容本章介绍的内容一、螺纹及其主要参数一、螺纹及其主要参数10.1 10.1 螺纹联接螺纹联接1 1、螺纹的形成：、螺纹的形成：将一倾斜角为将一倾斜角为的直线绕在圆住体上便形成的直线绕在圆住体上便形成一条螺旋线。如用

2、平面图形三角形一条螺旋线。如用平面图形三角形K K 沿螺旋线运动并使沿螺旋线运动并使K K平面平面始终通过圆柱体轴线，就得到三角形螺纹。始终通过圆柱体轴线，就得到三角形螺纹。 同样取平面图形同样取平面图形K K的形状如右上角任一图形，可得到矩形、的形状如右上角任一图形，可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹等。梯形、锯齿形、管螺纹等。2 2、螺纹的类型、螺纹的类型三角形螺纹：粗牙螺纹三角形螺纹：粗牙螺纹用于紧固件用于紧固件 细牙螺纹细牙螺纹同样的公称直径下，螺距最小，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自锁性好，适于薄壁细小零件和 冲击变载等冲击变载等按位置：按位置： 内螺纹内

3、螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹外螺纹在圆柱的外表面形成的螺纹在圆柱的外表面形成的螺纹按牙型按牙型: : 三角形螺纹、管螺纹三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹 传动螺纹传动螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹管螺纹管螺纹根据螺旋线头数：根据螺旋线头数： 单头螺纹（单头螺纹（n=1n=1）用于联接用于联接 双头螺纹（双头螺纹（n=2n=2）如图如图 多线螺纹（多线螺纹（n2n2）用于传动用于传动根据螺旋线绕方向：根据螺旋线绕方向： 左旋左旋如图如图 右旋右旋常用常用1 1）大径）大径d d（D

4、 D）与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径， 亦称公称直径亦称公称直径2 2）小径）小径d d1 1（D D1 1）与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径 常用于强度计算常用于强度计算3 3）中径）中径d d2 2（D D2 2）在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假 想圆柱面的直径，想圆柱面的直径，d d2 20.5(d+d0.5(d+d1 1) )3 3、螺纹的主要参数、螺纹的主要参数4）螺距）螺距P相邻两个牙型对应两点间的轴向距离相邻两个牙型对应两点间的轴向距离5）导程）导程S螺纹上任一点沿同一

5、螺旋线旋转一周移动的轴螺纹上任一点沿同一螺旋线旋转一周移动的轴 向距离向距离6）线数）线数n螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=nP 单线螺纹单线螺纹PSS =P双线螺纹双线螺纹PSP7）螺旋升角）螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋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线轴线的平面的夹角8）牙型角）牙型角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9）牙侧角）牙侧角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角22arctan/ar

6、ctandnPdS字母字母公称直径公称直径螺距螺距左旋左旋M242-2-LHFFaF螺纹的拧松螺纹的拧松-螺母在螺母在F F和和F Fa a的联的联合作用下，顺着合作用下，顺着F Fa a等速向下运动。等速向下运动。螺纹的拧紧螺纹的拧紧-螺母在螺母在F F和和F Fa a的联的联合作用下，逆着合作用下，逆着F Fa a等速向上运动。等速向上运动。1 1、矩形螺纹、矩形螺纹二、二、螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁展开中径展开中径d d2 2圆柱面得一斜面圆柱面得一斜面. .螺旋副在轴向载荷螺旋副在轴向载荷FaFa作用下相对运动，作用下相对运动，可看作在中径的水平力可看作在

7、中径的水平力F F推动滑块推动滑块( (重重物物) )沿螺纹运动沿螺纹运动d20nn2d s =n pvFRF 当螺纹拧紧当螺纹拧紧(滑块上升滑块上升)时：时：u拧紧力矩为：拧紧力矩为：22tg()22addTFFn拧紧力为：拧紧力为：a()FF tgnn2d s =n pvFRF FFR+当螺纹拧松当螺纹拧松(滑块沿斜面等速下滑滑块沿斜面等速下滑)时：时：自锁条件：自锁条件： 防松力矩为：防松力矩为：atg()FF22tg()22addTFF0)(tga FFu维持滑块等速运动所需的平衡力（防松力）为：维持滑块等速运动所需的平衡力（防松力）为：FFR-nn2d s =n pvFRF 2 2、

8、非矩形螺纹受力分析、非矩形螺纹受力分析(0(0) )如图所示，非矩形螺纹的法向如图所示，非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹的大。力比矩形螺纹的大。若把若把法向力法向力的增加看作的增加看作摩擦系摩擦系数数的增加，则非矩形螺纹的摩的增加，则非矩形螺纹的摩擦阻力可写为擦阻力可写为aaaFfFffFcoscos式中式中f为当量摩擦系数，即为当量摩擦系数，即tan(104)cosff式中式中 为当量摩擦角，为当量摩擦角， 为牙侧角。为牙侧角。1）拧紧螺母拧紧螺母当滑块沿非矩形螺纹等速上升时，可得水平推力：当滑块沿非矩形螺纹等速上升时，可得水平推力： F=Fatg(+)相应的拧紧力矩相应的拧紧力矩2）松开螺母）

9、松开螺母当滑块沿非矩形螺纹等速下滑时，可得：当滑块沿非矩形螺纹等速下滑时，可得： F=Fatg(-) 相应的防松力矩为相应的防松力矩为22tg()22addTFF22tg()22addTFF 若螺纹升角若螺纹升角 小于当量摩擦角小于当量摩擦角 ，则螺旋具有自锁特，则螺旋具有自锁特性，如不施加驱动力矩，无论轴向驱动力性，如不施加驱动力矩，无论轴向驱动力Fa多大，都不能多大，都不能使螺旋副相对运动。使螺旋副相对运动。非矩形螺纹的自锁条件可表示为非矩形螺纹的自锁条件可表示为 为了防止螺母在轴向力作用下自动松开，用于连接的紧为了防止螺母在轴向力作用下自动松开，用于连接的紧固螺纹必须满足自锁条件。固螺纹

10、必须满足自锁条件。3 3、螺旋副的效率、螺旋副的效率螺旋副的效率是有效功与输入功之比。螺旋副的效率是有效功与输入功之比。螺旋转动一圈时，有效功为螺旋转动一圈时，有效功为F Fa aS S, , 输入功为输入功为2T2T。0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 螺旋副的效率为：螺旋副的效率为：TSFa22)(dStgFFaa当当一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线. .当当一定时，在一定时，在=45=45- -/2 /2 处效率曲线有极大值。处效率曲线有极大值。对于传动螺旋，一般取：对于传动螺旋，一般

11、取：对于联接螺纹，必须取：对于联接螺纹，必须取：升角过大升角过大, , 制造困难，且效制造困难，且效率增高也不明显。率增高也不明显。f =tg=tg =0.1 =0.1自锁极限自锁极限紧固螺纹区紧固螺纹区)(tgtg257 . 5滑块沿斜面匀速上升（旋紧）滑块沿斜面匀速上升（旋紧）滑块沿斜面匀速下滑（松开）滑块沿斜面匀速下滑（松开）水平推力水平推力 驱动力矩驱动力矩 效率效率 自锁条件自锁条件 ) (tgFFa) (22tgdFTa) (tgtg) (tgFFa) (22tgdFTa三、机械制造常用螺纹三、机械制造常用螺纹三角形螺纹三角形螺纹普通螺纹普通螺纹 = = 60 普通螺纹以大径普通螺