第九章机械联接.doc

第十二章 螺纹联接 机械联接是指实现机械零（部）件之间互相联接功能的方法。机械联接分为两大类：1）机械动联接，即被联接的零（部）件之间可以有相对运动的联接，如各种运动副；2）机械静联接，即被联接零（部）件之间不允许有相对运动的联接。除有特殊说明之外，一般的机械联接是指机械静联接，本章主要介绍机械静联接的内容。 机械静联接又可分为两类：1）可拆联接，即允许多次装拆而不失效的联接，包括螺纹联接、键联接（包括花键联接和无键联接）和销联接；2）不可拆联接，即必须破坏联接某一部分才能拆开的联接，包括铆钉联接、焊接和粘接等。另外，过盈联接既可做成可拆联接，也可做成不可拆联接。 本章重点学习内容 螺纹、螺纹联接及其零件的结构和类型； 螺纹联接的受力分析及强度计算； 螺纹联接的预紧和防松； 提高螺纹联接强度的措施； 键与花键联??的类型、结构、特点和应用； 键联接的类型和尺寸的选择方法，以及平键联接的强度计算方法； §12-1 螺纹联接 螺纹联接是利用具有螺纹的零件所构成的联接，是应用最为广泛的一种可拆机械联接。 一、螺纹的形成原理和类型及其主要参数 如图12-1所示，将一倾斜角为?的直线绕在圆柱体上，即可形成一条螺旋线。如果用一个平面图形（梯形、三角形或矩形）沿着螺旋线运动，并保持此平面图形始终在通过圆柱轴线的平面内，则此平面图形的轮廓在空间的轨迹便形成螺纹。根据平面图形的形状，螺纹牙形有矩形（图12-2a）、三角形（图12-2b）、梯形（图12-2c）和锯齿形（图12-2d）等。 a) b) c) d) 图9-1 图9-2 根据螺旋线的绕行方向，螺纹分为右旋螺纹（图12-3a）和左旋螺纹（图12-3b）；根据螺纹线的数目，螺纹又可以分为单线螺纹（图12-3a）和双线或以上的多线螺纹(图12-3b)；在圆柱体外表面上形成的螺纹称为外螺纹，在圆柱体孔壁上形成的螺纹称为内螺纹（图12-4）。 a) b) c) 图9-3 图9-4 以三角螺纹为例，圆柱普通螺纹有以下主要参数（图12-4）。 1? 大径d、D—分别表示外、内螺纹的最大直径，为螺纹的公称直径。 2? 小径d1、D1—分别表示外、内螺纹的最小直径。 3. 中径d2、D2—分别表示螺纹牙宽度和牙槽宽度相等处的圆柱直径。 螺距P—表示相邻两螺纹牙同侧齿廓之间的轴向距离。 线数n—表示螺纹的螺旋线数目。 6. 导程S —表示在同一条螺旋线上相邻两螺纹牙之间的轴向距离，S = nP。 7. 螺纹升角?—中径d2圆柱上螺旋线的切线与螺纹轴线的垂直平面间的夹角，如图12-1示，S=?d2tan?。 8. 牙形角?—在螺纹轴向剖面内螺纹牙形两侧边的夹角。 二、螺旋副的受力分析、效率和自锁 1． 矩形螺纹 如图12-5a)所示，在外力（或外力矩）作用下，螺旋副作相对运动，可看作推动滑块沿螺纹表面运动。如图12-5b)示，将矩形螺纹沿中径d2处展开，得一倾斜角为?的斜面，斜面上的滑块代表螺母，螺母与螺杆的相对运动可看成滑块在斜面上的运动。 a) b) 图9-5 如图12-5 b)所示，当滑块沿斜面向上等速运动时，所受作用力包括轴向载荷Q、水平推力F、斜面对滑块的法向反力F以及摩擦力Ff 。N与Ff的合力为R，Ff=fN，f为摩擦系数，R与N的夹角为摩擦角?。由力R、F和Q组成的力多边形封闭图（图12-5b）得 F=Qtan(???) N （12-1） 转动螺纹所需的转矩为 （12-2） 螺旋副的效率?是指有用功与输入功之比。螺母旋转一周所需的输入功为W1=2?T1，有用功为W2=Q?S，因此，螺旋副的效率为 （12-3） 由式（12-3）可知，效率?与螺纹升角?和摩擦角?有关，螺旋线的线数多、升角大，则效率高，反之亦然。当?一定时，对式（12-3）求极值，可得当升角??40?时效率最高。但是，螺纹升角过大，螺纹制造很困难，而且当?25?后，效率增长不明显，因此，通常升角不超过25?。 如图12-5b示，当滑块沿斜面等速下滑时，轴向载荷Q变为驱动滑块等速下滑的驱动力，F为阻碍滑块下滑的支持力，摩擦力Ff的方向与滑块运动方向相反。由R、F和Q组成的力多边形封闭图得 F=Qtan(???) N (12-4) 此时，螺母反转一周