文档介绍：第四章螺纹联接与螺旋传动
(一)教学要求
掌握螺纹联接类型及防松方法,松、紧螺栓联接强度计算
掌握螺栓组设计方法,了解提高螺纹联接强度的常用措施和螺旋传动的设计
(二)教学的重点与难点
螺纹联接类型及防松原理,紧螺栓联接的强度计算
螺栓组联接的设计与受力分析
(三)教学内容
§4—1 螺纹
为使机器制造、安装、调整、维修和运输、减重、省科、降成、提高效率、等等必须采用各种方式联接成整体,才能实现上述要求。因此一个出色的设计者应了解联接的种类、特点和应用,熟悉联接设计的准则。掌握好设计的方法。
联接——近代机械设计(机器设计)中最感兴趣的课题之一,也是近一些年来,发明创造最多的。
在通用机械中,联接件占总零件数的20~50%。如Boeng’s 747中有250万个紧固联接件
联接:
静联接——被联接件间不充许产生相对运动
①不可折联接:铆、焊、介于可折不可折之间,胶(粘)接等
②可折联接:螺纹、键、花键、销、成型而联接等
动联接——被联接零件间可产生相对运动——各种运动副联接
一、螺纹的形成
如图4-1所示:把一锐角为ψ的直角三角形绕到一直径为d的圆柱体上,绕时底边与圆柱底边重合,则斜边就在圆柱体上形成一条空间螺旋线。
如用一个平面图形K(如三角形)沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线YY-这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K,同样可得到矩形、梯形、锯齿形、圆弧形(管螺纹)
二、螺纹的类型
螺纹三角形(普通螺纹)、管螺纹——联接螺纹(精密传动)
按牙型矩形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹——传动螺纹
按位置内螺纹——在圆柱孔的内表面形成的螺纹
螺纹外螺纹——在圆柱孔的外表面形成的螺纹
三角形粗牙螺纹——用于紧固件
螺纹细牙螺纹——同样的公称直径d下,P小,自锁性好,适于薄壁细小零件和
冲击变载等情况
根据螺旋线左旋——图4-2b
绕行方向螺纹右旋——常用
单头螺纹(n=1)——用于联接
根据螺旋双头螺纹(n=2)
线头数多线螺纹(n≥2) 用于传动
三、螺纹的主要参数(图4-3)
1)外径d(大径)(D)——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径——亦称公称直径
2)内径(小径)d1(D1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径,在强度计算中作危险剖面的计算直径
3)中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径,近似等于螺纹的平均直径 d2≈(d+d1)
4)螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离
5)导程(S)——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离
6)线数n——螺纹螺旋线数目,一般为便于制造n≤4
螺距、导程、线数之间关系:L=nP
7)螺旋升角ψ——在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。
8)牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
9)牙型斜角β——螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。对称牙型
各种螺纹(除矩形螺纹)的主要几何尺寸可查阅有关标准——公称尺寸为螺纹外径对管螺纹近似等于管子的内径。
螺旋副的自锁条件为:
(见机械原理)
螺旋副的传动效率为:
克服轴向力Q匀速上升所需的圆周力
四、常用螺纹的种类、特点与应用,比较具体见表4-1,为加深印象,特列表如下(管螺纹除外)。
英制细牙螺纹,,内外螺纹旋合后无径向间隙,以保证配合紧密,公称直径为管子内径,适于以下的水、煤、气、油等管路。
常用螺纹的比较(管螺纹除外类似于三角形)
名称
三角
梯形
锯齿
矩形
剖面形状
结构特点
牙型角α
正三角形
α=60°
等腰梯形
α=30°
不等腰梯形
α=30°
正方形
α=0°
牙型倾角β
β=30°
β=15°
β=3°
β=0°
当量摩擦系数-fv
当量摩擦角-ψv
传动效率η
自锁性
牙根强度
工艺性能
一般应用
Fv=f/cosβ=
fv=
fv=
fv=f
错误!链接无效。
(在螺纹升角ψ相同的条件下)
条件
当(p、d、tv材料相同的条件下)t0——旋合长度
即可车
又可铣
只能车不能铣
联接
传动
传动
传动
特点(优缺点及结构性能)
由P分:粗牙Md—用于紧固件
细牙Mdxp—d同而d小,因而ψP↓,自锁性↑,适于薄壁细小零件、冲击、变载等场合联接
可靠、防震性好,适于重要的动力传动,要求精密强度高等,适于双向传动,如车库丝扭、双面工作。用部分螺母可调间隙,应用广泛。
性能介于梯形与矩形之间,适于单向传动,单面工作(3°)应用千斤顶等
特适于高效、轻载传动如高低机、方向