第5章 螺纹联接和螺旋传动精选PPT.ppt

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1、第5章 螺纹联接和螺旋传动第1页，本讲稿共55页第5章螺纹联接和螺旋传动第2页，本讲稿共55页第5章螺纹联接和螺旋传动5.1螺纹的应用和螺纹的形成5.2螺纹的类型和螺纹的参数5.3螺纹联接5.4螺纹的预紧与防松5.5螺栓的强度计算5.6螺栓联接的结构设计5.7螺旋传动第3页，本讲稿共55页5.1螺纹的应用和螺纹的形成5.1.1螺纹的应用螺纹联接在生产中的应用实例很多，如图51所示。图51a为起重滑轮的松螺栓联接；图51b为固定机器的地脚螺栓联接；图51c为用于联接两半联轴器的普通螺栓联接；图51d为用于夹具的螺栓联接；图51e为用于压力容器的紧螺栓联接。螺旋传动的应用实例很多，如图52所示。图

2、52a为螺旋千斤顶，用于升举重物；图52b为车床溜板箱的传动丝杠；图52c为用于精密机械(如数控机床、机器人等)的滚珠丝杠。图5-1螺纹联接第4页，本讲稿共55页5.1螺纹的应用和螺纹的形成图5-2螺旋传动第5页，本讲稿共55页5.1螺纹的应用和螺纹的形成5.1.2螺纹的形成如图53所示，将一直角三角形绕在直径为d2的圆柱体表面上，使三角形底边与圆柱体的底边重合，则三角形的斜边在圆柱体表面形成一条螺旋线。若取一平面图形，例如图53中的三角形，使其以ab边与圆柱母线贴合，并沿着螺旋线上升(保持三角形平面始终位于圆柱体的轴线平面内)，三角形在空间的轨迹为三角形牙型的螺旋。若取不同的平面图形，可得到

3、不同牙型的螺纹。三角形螺纹多用于联接，其余多用于传动。图5-3螺纹的形成第6页，本讲稿共55页5.1螺纹的应用和螺纹的形成图5-4螺纹的成形加工方法第7页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数5.2.1螺纹的分类螺纹有外螺纹和内螺纹之分，共同组成螺纹副使用。起联接作用的螺纹称为联接螺纹，起传动作用的螺纹称为传动螺纹。螺纹分布在圆柱体的外表面，称为外螺纹；螺纹分布在圆柱体的内表面，称为内螺纹。在圆锥外表面(或内表面)上的螺纹，称为圆锥外螺纹(或圆锥内螺纹)。图5-5螺纹的旋向a)左旋b)右旋第8页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数图5-6螺纹的线数、螺距和导程a)单线b)双线c)

4、三线第9页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数表5-1常用螺纹的类型、特点和应用第10页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数表5-1常用螺纹的类型、特点和应用第11页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数表5-1常用螺纹的类型、特点和应用第12页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数5.2.2螺纹的主要参数圆柱螺纹的主要参数见图57。图5-7圆柱螺纹的主要参数第13页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数(1)大径d(D)大径是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径，一般定为螺纹的公称直径。(2)小径d1(D1)小径是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假

5、想圆柱的直径，一般取为外螺纹危险剖面的计算直径。(3)中径d2(D2)它是一个假想圆柱的直径，该圆柱的素线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方。(4)螺距P相邻牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为螺距P。图5-8升角与导程、螺距之间的关系第14页，本讲稿共55页5.2螺纹的类型和螺纹的参数(5)导程Ph同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(6)升角(7)牙型角在轴向剖面内螺纹牙型两侧之间的夹角。第15页，本讲稿共55页5.3螺纹联接5.3.1螺纹联接的主要类型螺纹联接的主要类型有：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其中螺栓联接还可分为普通螺栓联接（螺栓与孔之间留

6、有间隙）和铰制孔螺栓联接（孔与螺栓杆之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合）两种结构。螺纹联接的主要类型的结构、尺寸关系、特点和应用见表52。第16页，本讲稿共55页5.3螺纹联接表5-2螺纹联接的主要类型第17页，本讲稿共55页5.3螺纹联接表5-2螺纹联接的主要类型第18页，本讲稿共55页5.3螺纹联接5.3.2标准螺纹联接件图5-9地脚螺栓联接第19页，本讲稿共55页5.3螺纹联接图5-10吊环螺栓联接第20页，本讲稿共55页5.3螺纹联接表5-3常用标准螺纹联接件第21页，本讲稿共55页5.3螺纹联接表5-3常用标准螺纹联接件第22页，本讲稿共55页5.3螺纹联接表5-3常用标准螺纹联接件

7、第23页，本讲稿共55页5.3螺纹联接5.3.3螺纹紧固件的材料及等级螺纹紧固件有两类等级，一类是产品等级，另一类是力学性能等级。1.产品等级2.力学性能等级和材料表5-4螺纹联接件的常用材料第24页，本讲稿共55页5.3螺纹联接表5-5螺栓的性能等级(摘自GB/T 3098.12000)第25页，本讲稿共55页5.3螺纹联接表5-6螺母的性能等级(摘自GB/T 3098.22000)2.性能等级为10、12的硬度最大值为38HRC，其余性能等级的硬度最大值为30HRC。第26页，本讲稿共55页5.4螺纹的预紧与防松5.4.1螺纹联接的预紧绝大多数螺纹联接在装配时需要拧紧，使联接在承受工作载荷

8、之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。预紧的目的是为了提高联接的紧密性和可靠性。此外，适当地提高预紧力，还能提高螺栓的疲劳强度。图5-11指针式扭力扳手第27页，本讲稿共55页5.4螺纹的预紧与防松图5-12定力矩扳手第28页，本讲稿共55页5.4螺纹的预紧与防松图5-13测量螺纹螺栓伸长量的方法第29页，本讲稿共55页5.4螺纹的预紧与防松5.4.2螺纹联接的防松在静载荷作用下，联接螺纹升角较小，能满足自锁条件，但在受冲击、振动或变载荷以及温度变化大时，联接有可能自动松脱，容易发生事故。因此在设计螺纹联接时，必须考虑防松问题。第30页，本讲稿共55页5.4螺纹的预紧与防松表5-7

9、螺纹联接常用的防松方法第31页，本讲稿共55页5.4螺纹的预紧与防松表5-7螺纹联接常用的防松方法第32页，本讲稿共55页5.4螺纹的预紧与防松表5-7螺纹联接常用的防松方法第33页，本讲稿共55页5.5螺栓的强度计算5.5.1普通螺栓联接的强度计算1.松螺栓联接图5-14起重滑轮的松螺栓联接第34页，本讲稿共55页5.5螺栓的强度计算表5-8一般机械用螺栓联接在静载荷下的许用应力与安全系数2.紧螺栓联接(1)受横向工作载荷的紧螺栓联接第35页，本讲稿共55页5.5螺栓的强度计算图5-15只受预紧力的紧螺栓联接第36页，本讲稿共55页5.5螺栓的强度计算(2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接这种紧螺

10、栓联接常见于对紧密性要求较高的压力容器中，如气缸、液压缸中的法兰联接。表5-9残余预紧力F的推荐值第37页，本讲稿共55页5.5螺栓的强度计算图5-16受轴向载荷的普通螺栓连接a)工作载荷作用前b)工作载荷作用后第38页，本讲稿共55页5.5螺栓的强度计算5.5.2受剪螺栓联接的强度计算在受横向载荷的铰制孔螺栓联接(图517)中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。这种联接的失效形式有两种：螺杆受剪面的塑性变形或剪断；螺杆与被联接件中强度小者的挤压面被压溃。图5-17受剪螺栓连接1、2被连接件3螺杆受压面4受剪面第39页，本讲稿共55页5.6螺栓联接的结构设计5.6.1螺栓组

11、的结构设计当确定螺栓的布置方式和螺栓的数目时，应使联接结构受力合理，力求各螺栓受力均匀，要利于加工和装配等，以下各点可供结构设计时参考。图5-19常用螺栓组联接接合面第40页，本讲稿共55页5.6螺栓联接的结构设计1)从加工看，联接接合面的几何形状尽量简单(图5-19)，常使螺栓组的形心与联接接合面的形心重合，从而保证联接接合面受力比较均匀。2)受力矩作用的螺栓组，布置螺栓应尽量远离对称轴。3)应使螺栓受力合理。图5-20承受横向载荷的减载装置a)用减载销b)用减载套筒c)用减载键第41页，本讲稿共55页5.6螺栓联接的结构设计图5-21扳手空间尺寸4)螺栓的排列应有合理的间距、边距。第42页

12、，本讲稿共55页5.6螺栓联接的结构设计表5-10螺栓间距5.6.2提高螺栓强度的措施螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度。影响螺栓强度的主要因素有载荷分布、应力变化幅度、应力集中和附加应力以及材料的力学性能等几个方面。1.减少应力集中的影响第43页，本讲稿共55页5.6螺栓联接的结构设计图5-22减小应力集中的方法第44页，本讲稿共55页5.6螺栓联接的结构设计图5-23降低载荷变化量a)减小直径或用空心杆b)螺母下装弹性元件2.降低载荷变化量第45页，本讲稿共55页5.6螺栓联接的结构设计3.避免附加弯曲应力图5-24螺栓的附加应力a)支承面不平b)螺母孔不正c)被连接件刚度小第46页，本讲

13、稿共55页5.6螺栓联接的结构设计图5-25减小或避免弯曲应力的措施第47页，本讲稿共55页5.7螺旋传动5.7.1螺旋机构的工作原理和类型图5-26简单螺旋机构1螺母2螺杆3机架第48页，本讲稿共55页5.7螺旋传动1.根据螺旋副的摩擦状态，螺旋机构可以分为三种(1)滑动螺旋机构如图5-26所示，3为机架，螺母1与螺杆2的螺旋面直接接触，摩擦状态为滑动摩擦，这是最常见的螺旋机构。(2)滚动螺旋机构在螺杆与螺母的螺纹滚道间装有滚动体(大多为滚珠，也有少数用滚子)，如图5-27所示。图5-27滚动螺旋机构a)外循环式b)内循环式第49页，本讲稿共55页5.7螺旋传动(3)静压螺旋机构图5-28静

14、压螺旋机构第50页，本讲稿共55页5.7螺旋传动2.根据其用途不同，螺旋机构可以分为三种(1)传力螺旋机构这种机构以传递动力为主，要求以较小的力矩转动螺杆(或螺母)，使其产生轴向运动和较大的轴向力，用来做起重或加压工作，如图5-29a、图5-29b所示。(2)传导螺旋机构这种机构以传递运动为主，有时也承受较大的轴向力，常用于机床刀架或工作台的进给机构，如图5-29c所示。(3)调整螺旋机构这种机构是用来调整和固定零件的相对位置，如机床、仪器及测试装置中的微调机构。图5-29传力和传导螺旋机构第51页，本讲稿共55页5.7螺旋传动图5-30镗刀调节螺旋机构图第52页，本讲稿共55页5.7螺旋传动图5-31车辆联接的调节螺旋机构第53页，本讲稿共55页5.7螺旋传动5.7.2螺旋机构的运动分析螺旋机构的运动参数主要是指螺旋副的转角和位移l，或转速n和移动速度v。如图526所示的简单螺旋机构中，当螺杆2转过角时，螺母1将沿螺杆的轴向移动一距离l，其值为图5-32双螺旋副螺旋机构第54页，本讲稿共55页5.7螺旋传动5.7.3螺旋副的效率和自锁螺旋副传动的效率可按照下式计算图5-33螺旋副的效率曲线第55页，本讲稿共55页