同济大学机械设计课件ch5.ppt
《同济大学机械设计课件ch5.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《同济大学机械设计课件ch5.ppt(97页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第一节概述第二节螺纹联接的主要类型、材料第三节螺纹联接的拧紧和防松第四节单个螺栓联接的受力分析和强度计算第五节螺栓组联接的受力分析第六节提高螺栓联接强度的措施第七节螺旋传动第五章小结第五章小结思考题思考题第五章第五章 螺纹联接螺纹联接篇 头第一页,编辑于星期六:二十点 五分。5-1 螺纹螺纹一 螺纹的形成二 螺纹的基本参数三 螺纹类型章 头第二页,编辑于星期六:二十点 五分。一、螺纹的类型外螺纹内螺纹1.按旋向分:左旋和右旋。见按旋向分:左旋和右旋。见螺纹形成螺纹形成2.按配对分:内螺纹和外螺纹。见右图按配对分:内螺纹和外螺纹。见右图3.按轴剖面形状分按轴剖面形状分1)三角螺纹三角螺纹a)粗牙
2、螺纹粗牙螺纹b)细牙螺纹细牙螺纹2)管螺纹管螺纹a)圆柱管螺纹圆柱管螺纹b)圆锥管螺纹圆锥管螺纹3)矩形螺纹矩形螺纹4)梯形螺纹梯形螺纹5)锯齿形螺纹锯齿形螺纹节 头第三页,编辑于星期六:二十点 五分。二、螺纹的基本参数dd2d1t1.大径d-公称直径 例:M162.小径d13.中径d24.螺距ty5.升角y第四页,编辑于星期六:二十点 五分。5-2螺纹联接的类型和标准联接件螺纹联接的类型和标准联接件一一 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型1.螺栓联接螺栓联接1)受拉(普通)螺栓联接 2)受剪(铰制孔)螺栓联接2.双头螺柱联接3.螺钉联接4.紧定螺钉联接章 头第五页,编辑于星期六:二十点 五
3、分。5-3螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧 一 螺栓联接的拧紧栓联接的拧紧1.拧紧的目的拧紧的目的1)增强联接的可靠性和紧密性例:汽缸缸盖的拧紧2)提高疲劳强度2.拧紧力和预紧力矩的关系拧紧力和预紧力矩的关系3.拧紧力矩的控制拧紧力矩的控制 1)目的目的:防止预紧力F0过大拧断螺栓例:对于标准扳手,L=15d,设拧紧时扳手力为F=200N.T=FL=200L=3000ddLF则 F0=T/0.2d=3000d/0.2d=15000N如果螺栓小于M12可能被拧断 2)方法方法a)测力矩扳手、b)定力矩扳手 c)测量螺栓伸长量章 头第六页,编辑于星期六:二十点 五分。1.防松的目的防松的目的y=104
4、2302rv,自锁,但在振动、冲击、变载荷作用下摩擦力会减小或消失,引起联接松脱,所以,必须防松。2.防松的根本问题防松的根本问题防止螺旋副的相对转动3.防松的方法防松的方法1)摩擦防松摩擦防松2)机械防松机械防松3)破坏螺旋副破坏螺旋副5-4 螺纹联接的防松螺纹联接的防松5-4 螺纹联接防松第七页,编辑于星期六:二十点 五分。5-5 螺栓联接螺栓联接的强度计算的强度计算一 受拉螺栓联接二 受剪螺栓联接三 受拉螺栓联接例题章 头第八页,编辑于星期六:二十点 五分。一一.松螺栓联接松螺栓联接FFa)受力分析螺栓中受力Fb)强度计算s=F/A=4F/pd12s 校核式d1(4F/ps)1/2 设计
5、式条 头第九页,编辑于星期六:二十点 五分。二二.紧螺栓联接紧螺栓联接1.仅受预紧力的仅受预紧力的紧螺栓联接紧螺栓联接 拉力:F=F0 扭矩:T1=F0tg(y+rv)d2/2$强度计算 拉应力:s=4F0/pd12 扭转剪应力:t=T1/pd13/16对于M10M68的钢制螺栓,tg(rv)0.17,l2.80,d2/d1=1.041.08代入t得:t0.5s等效应力:sca=(s2+3t2)1/2 sca 1.3ss 校核式 即:41.3F0/pd12sd1(41.3F0/sp)1/2 设计式$结论:仅受预紧力的螺栓联接可以按拉伸计算,但须将拉应力放大30%.FR/2FR/2FRF0条 头
6、第十页,编辑于星期六:二十点 五分。2.同时受预紧力和工作载荷的紧螺栓联接例汽缸盖联接a)开始拧紧d1d2F0F0Fb)拧紧后Fd1d2FFFc)受工作载荷缝隙d)工作载荷过大$力与变形分析下 页第十一页,编辑于星期六:二十点 五分。F0d1F0d2变形条 头d2F0d1总拉力 F2=F1+F=F0+F其中F1称为残余预紧力,F为工作栽荷,F0为预紧力FF1d1=d2d2d1力变形F2F0bFmF0/d1=tg b=Cb Cb为联接件刚度 F0/d2=tg m=Cm Cm为被联接件刚度 F=d1 tg b=d1CbF-F=d2 tg m=d1 CmF=F ,CbCb+Cm 为相对刚度CbCb+
7、Cm第十二页,编辑于星期六:二十点 五分。强度条件为强度条件为 ca=1.3F2/d12 4 当工作拉力在当工作拉力在0F之间变化时之间变化时,螺栓总拉力将在螺栓总拉力将在F0F2之间变化之间变化3.承受工作剪力的紧螺栓联接承受工作剪力的紧螺栓联接FFd0Lmin螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为 P=PFd0 Lmin螺栓杆剪切强度条件为螺栓杆剪切强度条件为=F d02 4 其中其中F为螺栓所受工作剪力为螺栓所受工作剪力 d0为螺栓面的直径为螺栓面的直径 Lmin为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度 P为螺栓杆与孔壁材料的许用挤压应力为螺栓杆与孔
8、壁材料的许用挤压应力 为为螺栓材料的许用切应力螺栓材料的许用切应力第十三页,编辑于星期六:二十点 五分。5-6 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计 通常螺栓都是成组使用的,对螺栓组设计要解 决螺栓的数目、布置、被联接件结合面设计、螺 栓尺寸。章 头 一 螺栓组联接的结构设计二 螺栓组联接受力分析第十四页,编辑于星期六:二十点 五分。1.受横向栽荷的螺栓组联接受横向栽荷的螺栓组联接F/2F/2FF0fF0F0条 头(1)普通螺栓 力平衡:fF0 zi=ksF 式中:(2)强度计算 sca=41.3F0/pd12s 预紧力:F0=ksF /fziF0 单个螺栓的预紧力 ks 防滑可靠系数Z 螺栓个数
9、 i 结合面层数第十五页,编辑于星期六:二十点 五分。FRFRFRb)铰制孔螺栓联条 头FSFS(1)力分析 由力平衡:zFs=FR 有:Fs=FR/Z(2)强度计算 螺栓剪切强度:4Fs/pd2mt 挤压强度:Fs/dhminsP第十六页,编辑于星期六:二十点 五分。2.受转矩的螺栓组联接受转矩的螺栓组联接fF0r1+fF0ri+fF0rz=kSTF0fF0F0TrifF0T条 头F0=k ST/f(ri)a)普通螺栓第十七页,编辑于星期六:二十点 五分。b)铰制孔螺栓联接riFiTrmax条 头(1)力矩平衡 F1r1+Firi+Fzrz=T(2)由变形协调条件 F1/r1=Fi/ri=F
10、z/rz=Fmax/rmax代入得:Fmax=Trmax/ri2Fi=(Fmax/rmax)ri第十八页,编辑于星期六:二十点 五分。3.受轴向力的螺栓组联接条 头D2D1FQ螺栓受工作载荷工作载荷FQ螺栓受总载荷:F2=F+F1每个螺栓受工作载荷:F=FQ/z第十九页,编辑于星期六:二十点 五分。4 受翻转力矩的螺栓组联接MF左F左左F右右F右右变形力F条 头a)力矩平衡 F1r1+Firi+Fzrz=Mb)变形协调条件 F1/r1=Fi/ri=Fz/rz=Fmax/rmax解得:Fmax=Mrmax/ri2第二十页,编辑于星期六:二十点 五分。M5受复杂力系的螺栓组联接受复杂力系的螺栓组联
11、接条 头F(1)方法:先方法:先将力系向结合面形心分解成轴向、横向、旋转、翻转等简单力系,再求各分力作用下螺栓受力,最后求螺栓所受合力。(2)例题1,例题解例题解2第二十一页,编辑于星期六:二十点 五分。受复杂力系的螺栓组联接例题1/2例题:已知P=4800N,结合面尺寸如图,设计螺栓组联接。(尺寸、F)150220340150280160a=500P钢铸铁P2P1解:2.螺栓受力分析螺栓受力分析轴向力 P1=Psina=4800sin500=3677(N)横向力 P2=Pcosa=4800cos500=3085(N)翻转力矩 M=P1160+P2150=3677160+3085150=105
12、1070(N)2)在P1作用下螺栓受工作拉力 Fa=P1/z=3677/4=919(N)3)在M作用下上边螺栓受力Fmax=Mrmax/ri2=1051070140/(41402)=1877(N)4)在P2作用下螺栓受力求拧紧力fzF0-cm/(cb+cm)p1=kf P2取:f=0.16,kf=1.2 cb/(cb+cm)=0.2 F0=kfP2/f+cm/(cb+cm)p1/z=1.23085/0.16+0.83677/4=6520(N)1)将力向形心简化1.结构设计结构设计(略略)2.螺栓受力分析螺栓受力分析3.确定螺栓直径确定螺栓直径4.校核被联接件结合面的工作能力校核被联接件结合面的
13、工作能力P2P1M下 页第二十二页,编辑于星期六:二十点 五分。受复杂力系的螺栓组联接例题2/25)螺栓受总拉力工作拉力:F=Fa+Fmax=919+1877=2796(N)3.确定螺栓直径确定螺栓直径1)许用应力 选材:A3;螺栓强度级别:4.6;许用应力:ss=240MPa,取:s=1.5,s=ss/s=240/1.5=160(MPa)2)螺栓直径d1(41.3F2/sp)1/2=(41.37079/1603.14)1/2=8.6(mm)查手册:d=10mm时,d1=8.376mmd1min4.校核被联接件结合面的工作能力校核被联接件结合面的工作能力1)校核下端挤压spmax=(zF0-c
14、m/(cb+cm)P1)/A+M/W =(代入数据)=1.84(Mpa)取许用挤压安全系数:sp=2.5 由手册:sB=250Mpa sp=sB/sp=250/2.5=100Mpaspmax0不会出现缝隙总拉力:F2=F0+(cb/(cb+cm)F =6520+0.22796=7079(N)条 头安全强度不足满足强度 第二十三页,编辑于星期六:二十点 五分。一一.螺纹紧固件的性能等级和材料螺纹紧固件的性能等级和材料二二 .许用应力与安全系数许用应力与安全系数5-7 螺纹联接件的材料及许用应力 第二十四页,编辑于星期六:二十点 五分。5-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施一 均匀螺
15、纹牙受力分配螺纹牙受力不均原因:一般的螺栓联接,由于螺杆受拉,螺距变大;螺母受压,螺距变小。措施:使螺母受拉。二二 减小附加应力减小附加应力例:螺栓受附加应力措施:三三 减小应力集中减小应力集中四四 降低应力幅原理方法章 头五五 改善制造工艺改善制造工艺第二十五页,编辑于星期六:二十点 五分。5-9 螺旋传动螺旋传动一一 作用作用:将转动变为移动,传递运动和动力。例二二 分类分类(按摩擦分):滑动螺旋:结构简单、加工方便、易自锁;效率底、磨损快。滚动螺旋静压螺旋:效率高、结构复杂、成本高.三三 滑动螺旋传动设计滑动螺旋传动设计1.选材选材螺杆:受力复杂(例),用优质碳钢及合金钢。螺母:铜合金、
16、铸铁等2.失效形式失效形式(1)螺纹磨损 (2)螺杆或螺纹断裂(3)自锁 (4)压杆稳定性3.设计计算设计计算(1)螺旋副耐磨性计算(条件性计算见图)F/pd2hzp,z为螺旋副的工作圈数用螺母高H和螺距表示p得校核式p-螺距,p-许用比压取H/d2=,整理得设计式:(2)螺纹牙强度螺纹牙强度(螺母材料强度低,故按螺母校核)a)剪切强度b)弯曲强度(3)螺杆强度螺杆强度4)自锁性校核自锁性校核 yryrv5)压杆稳定性压杆稳定性tsbs见表章 头第二十六页,编辑于星期六:二十点 五分。螺螺纹纹联联接接小小结结螺纹概述螺纹概述设计计算设计计算提高螺栓联接强度措施提高螺栓联接强度措施螺纹类型、应用
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 同济大学 机械设计 课件 ch5
限制150内