机械课件含动画第四章螺旋机构

本章主要内容1.掌握螺纹的基本知识；2.掌握螺旋副的摩擦、效率和自锁。CMEE第四章螺旋机构1.螺纹的形成:螺旋线→螺纹§4-1

螺旋机构的组成和螺纹一.螺纹CMEE2.螺纹的类型螺纹轴向剖面：三角形、矩形、梯形、锯齿形。螺旋线数目： 单线、双线、多线。螺旋线方向：

右旋、左旋。按体面分布：

内螺纹、外螺旋。按母体形状：

圆柱螺纹、圆锥螺纹。CMEECMEECMEEd1d2Pαγ外螺纹λ大径d小径d1中径d2螺距P导程S=nP。螺旋升角ψtanλ=S/πd2牙型角α牙斜角β对称牙型β

=α/2。3.螺纹的主要参数dCMEE§4-2螺旋副中的摩擦、效率和自锁一、矩形螺纹（

β

＝0

）CMEEψFN12fFN12ψ+λ22=

F

tan(y

+

l)d2

d2T

=

FwF

=

Fw

tan(y

+

l)ψλλfFN12FwFFN12FR12FFwFR12λλ-ψλ-ψ2222=

F

tan(l

-y

)d

dT

=

FwF

=

Fw

tan(l

-y

)ψFwFFR12FwFFR12FN12f

FN12λ≤ψ自锁vvfcosβfcosβFacosβ=

tanyFa

=

fv

Faf

=当量摩擦系数：f

=摩擦力:二、非矩形螺纹（b≠0）CMEE二、非矩形螺纹螺旋副自锁的条件:λ≤ψv2

22

222w

vvwd2

dd2

dtg(l

-y

)T

=

F

=

FF

=

Fw

tg(l

-y

v

)tan(l

+y

)T

=

F

=

FF

=

Fw

tan(l

+y

v

)自锁性越好fv

,y

v

›结论：a

›,CMEE三、螺旋副的效率2tan(

l

+y

)=

tan

l

2p

F

d

2

tan(

l

+y

)pd

2

tan

l2pTw=

Fw

S

=

Fw有效功拧紧时：h

=输入功CMEE课堂练习：1.试计算粗牙普通螺纹M10和M30的螺纹升角，并说明在静载荷作用下能否自锁？（摩擦系数0.1～0.15）2.两个牙型和中径相同的螺旋副，一个导程比另一个大，而轴向载荷以及其它条件均相同，试问旋转哪一个螺旋副的螺母所需要的力矩较？为什么？3.思考题：为什么单线螺纹多用于联接，多线螺纹多用于传动？CMEE§11-2螺纹连接一、机械制造中常见的连接螺纹二、螺纹联接的基本类型三、螺纹联接件的主要类型§11-2螺纹联接和螺纹联接件一、机械制造中常见的连接螺纹螺栓联接双头螺柱联接螺钉联接紧定螺钉联接§11-2

螺纹联接和螺纹联接件二、螺纹联接的基本类型（4种）普通螺栓联接：螺栓杆与通孔间留有间隙，故通孔加工精度低。铰制孔螺栓联接：螺栓杆与通孔采用过渡配合，能固定相对

位置、承受横向载荷，孔的加工精度高。eLa有间隙

无间隙适用于被联接件都不太厚、承受垂直于螺栓轴线的横向载荷H2H1螺钉联接：被联接件之一较厚不便穿通孔，不宜经常装拆。L1H双头螺柱联接：被联接件之一较厚或结构需要采用盲孔的

联接，允许多次装拆。L1L2紧定螺钉联接多用于固定轴和轴上零件的相对位置，可传递不大的力或扭矩。三、螺纹联接件的主要类型1.螺栓2.双头螺柱3.螺钉、紧定螺钉4.螺母5.垫圈：平垫圈、斜垫圈§11-3螺纹联接的预紧与防松一、螺纹联接的预紧二、螺栓组连接问题三、螺纹联接的防松四、提高螺栓连接强度的方法ddwFad0TT一、螺纹联接的预紧：预紧力与拧紧力矩Facd=

F

2

aTS

=

T1

+T22+

rv

)

+

Fa

f

rtan(y4rf=

dw

+

d0§11-3螺纹联接的预紧与防松二、螺栓组连接问题1、螺栓的数目和分布2、装配空间3、螺栓的强度和规格1、摩擦防松三、螺纹联接的防松2、机械防松3、其它方法四、提高螺栓连接强度的方法1、避免或减小附加应力2、减小应力集中四、提高螺栓连接强度的方法§11-4螺栓联接的强度计算以失效形式为依据和出发点拟定零件的设计方法。一、概述1.螺栓的主要失效形式螺纹的塑性变形、断裂、滑扣螺栓杆剪断、压溃；2.设计计算准则与思路失效→相应的强度准则→确定螺纹小径→按照标准选定螺纹其它尺寸二、单个螺栓联接分类（受力和失效）1、松螺栓联接2、紧螺栓联接（受横向工作载荷）普通螺栓联接铰制孔螺栓联接3、紧螺栓联接（受轴向工作载荷）£

[s

]4Faσ

=

Fa

=A

πd

2

1

π[σ]14Fad

‡FaFadd11.松螺栓联接主要失效形式：拉断查手册确定螺栓的规格如果

d

1

‡

11

.5

mm

M

14

取M

16(第一系列）公称直径d螺距t大径d中径d2小径d1121.751210.96310.106(14)21412.70111.8351621614.70113.835粗牙普通螺纹TFaFaeσ

=

σ2

+3τ2

=

σ2

+3(0.5

σ)2σ1£

[σ

]πd

2e=

4

·1.3Faσe

»1.3σ2.紧螺栓联接：受力分析主要失效形式：拉断或扭断强度条件

1

16

1

16

1

4πd3πd2

πd3σ

=

Fa

,τ

=

Τ1=

Fa

tan(y

+

ρv

)

d2

2FFσ1£

[σ

]πd

2e=

4

·1.3Fa2.紧螺栓联接（普通）受横向载荷强度条件C

-可靠性系数，m

-结合面数，f

-结合面摩擦系数主要失效形式：拉断或扭断m

·

fFa

‡CFFa

-预紧力，FFπd

21σe

=

a

£

[σ

]4

·1.3Fm

·

fFa

‡CFFa

-预紧力，C

-可靠性系数，m

-结合面数，f

-结合面摩擦系数强度条件受横向载荷0£

[τ

]τ

=

4F

2mpdF/2F/2Fh1h2h2d0pd

lF£

[σ

]0

minpσ

=2.紧螺栓联接（铰制孔）主要失效形式：剪断、压溃M=2强度条件s£

[s

]1epd

2=

4

·1.3Fa3、紧螺栓联接（受轴向工作载荷）尚未拧紧螺母拧紧F0F0

F0δb0δc0承受工作载荷

FEFEEFRFFF0DdDdFFa=FE+FR§11-5螺栓的材料和许用应力一、螺栓的常用材料二、螺栓联接的许用应力三、螺栓的选择与强度校核§11-5螺栓的材料和许用应力一、螺栓的常用材料Q215、Q235、10、45钢15Cr、40Cr等合金钢二、螺栓联接许用应力安全系数计算时的注意事项：1.根据装配情况确定螺栓的受力情况2.确定螺栓的分布和数量3.确定受力最大的螺栓的载荷4.按强度条件确定危险剖面的尺寸三、螺栓的选择与强度校核例题1：端部采用组牙普通螺纹联接，已知拉杆受最大

载荷F=15KN，载荷很少变化，拉杆材料为Q235（A3)钢，试确定拉杆螺栓的直径。解：松联接πd2

1

4Fa£

[s

]σ=

Fa

=Aπ[σ]4Fa1d

‡SsS

=1.2

~

1.7(0.6

~

0.83),取S

=1.5[s

]

=

s

s

,s

=

240MPa

d1

=10.9(S

=1.5)

取M16例题2解：查表得d1=17.294mm(注意不是公称直径)1.单个螺栓所受预紧力F00=

36110N4

·1.34

·1.3Fpd

2

[s

]£

[s

]

F

£

0

pd

2由2.求该螺栓组所能传递的载荷由：zmfF0

‡

CF

F

£

zmfF0

=

2

·

2

·0.2

·36110

=

24073C

1.2例题3：一凸缘联轴器，用8只精制螺栓联接，材料为A3钢；螺栓的中心圆直径D=195mm，联轴器传递的转矩

T=1.1KN.m，已知接合面间的摩擦系数f为0.2，可靠性系数c=1.2，试确定螺栓的直径。解：8

8

D=

1

2T1.F

=

FΣ0mf

1·0.22.F

=

cF

=

1.2

·1.41

=

8.64KN1»

13.4mm3.14

·0.33

·

235=4

·1.3F0

4

·1.3

·8.64π[σ]d

=3.初选螺栓直径16mm§11-6

键联接和销联接一、概述实现轴和轴上零件之间的周向固定并传递转矩二、键的主要类型平键

半圆键楔键

切向键花键平键联接（普通平键、导向平键）圆头方头半圆头导向平键半圆键楔键靠摩擦力传递转矩能承受单向的轴向载荷易产生偏心多用于要求不高和低速场合切向键关于平键的尺寸确定及强度问题如何确定平键的截面尺寸(b×h）？如何确定平键的长度？平键的强度校核dhldhlpp导向平键：p

=

4T

£

[p

]平

键：s

=

4T

£

[s

]平键联接的主要失效形式：压溃和磨损关于花键？花键联接的类型和特点矩形花