螺纹连接件的材料和许用应力

机械设计基础课程教案 授课时间 授课方式 （请打√） 第 14周周第 28 节 理论课□讨论课□实验课□习题课□ 其他□ 课次 课时 安排 2 2 授课题目： 螺栓组连接 1.螺纹连接件的材料和许用应力 2.提高螺栓联接强度的措施 3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松 主要教学方法教学方法： 与手段教学手段：多媒体教学，结合工程实际分组讨论 本课次教学目的、要求： 1.熟悉螺纹连接件的材料和许用应力 2.了解提高螺纹联接强度的常用措施和螺旋传动的设计 教学重点及难点： 重点：提高螺栓联接强度的措施。 难点：提高螺栓联接强度的措施。 教学基本内容及过程 一、螺纹连接件的材料和许用应力一、螺纹连接件的材料和许用应力 1 1、、 螺纹连接件的材料螺纹连接件的材料 一般条件下，螺纹连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35 和 45 钢，受冲击、振动和变载荷作用的螺纹连接件可采用合金钢，如 15Cr、40Cr、30CrMnSi 和 15CrVB 等；有腐蚀、防磁、导电、耐高温等特殊要求时采用 1Cr13、2Cr!3、CrNi2 等。螺 纹连接件的常用材料的力学性能见表7－7。 2 2、、 螺纹连接的许用应力螺纹连接的许用应力 螺纹连接的许用应力见表7－8。 二、提高螺栓联接强度的措施二、提高螺栓联接强度的措施 1 1、改善螺纹牙间载荷分布不均状况、改善螺纹牙间载荷分布不均状况 a) 悬置螺母——强度↑40%（母也受拉，与螺栓变形协调，使载荷分布均匀） 1 b) 环槽螺母——强度↑30%（螺母接近支承面处受拉） c) 内斜螺母——强度↑20%（接触圈减少，载荷上移） d) （b）(c)结合螺母——强度↑40% e) 不同材料匹配——强度↑40% 2 2、降低螺栓应力幅（、降低螺栓应力幅（ 3 3、减小应力集中、减小应力集中 螺纹牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的过渡处等均可能产生应力集中。 1）加大过渡处圆角 2）改用退刀槽↑20~40%（螺纹收尾处） 3）卸载槽 4）卸载过渡结构。 4 4、采用合理的制造工艺、采用合理的制造工艺 1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度↑30~40% 2）冷作硬化，表层有残余应力（压） 、氰化、氮化、喷丸等。可提高疲劳强度 3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度↑ 70~100%，此法具有优质、高产、低消 耗功能。 4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。 a）） 三、三、 滑动螺旋传动简介滑动螺旋传动简介 螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的， 主要用于将回转运动转 变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。 1 1、螺旋传动的类型、螺旋传动的类型 1）传力螺旋——举重器、千斤顶、加压螺旋。特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、 自锁 2）传导螺旋——机床进给汇杠—传递运动和动力，特点：速度高、连续工作、精度高 3）调整螺旋——机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。其特点是受力较小且不经常转 动 按摩擦副的性质分： 1）滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、 易于自锁。 2 2）滚动螺旋传动——摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺 杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球） ，当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并 形成循环。按循环方式有：内循环、外循环，滚动螺旋两种。 3）静压螺旋——液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹 间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开。 7.7.27.7.2 螺旋传动的结构及材料螺旋传动的结构及材料 1 1、螺母结构、螺母结构 （1）整体螺母 （2）组合螺母 （3）对开螺母 2 2、螺杆结构、螺杆结构 3 3、材料、材料 螺杆材料的选用原则： （1）高精度传动时多选碳素工具钢。 （2）需要较高硬度，如50～ 56HRC 时，可采用铬锰合金钢；当需要硬度为 35～45HRC 时，采用 65Mn 钢。 （3）一般情况 下采用 45、50 钢。 小结：小结： 1.螺纹连接件的材料和许用应力 2.提高螺栓联接强度的措施 3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松 3 机械设计基础课程教案 授课时间 授课方式 （请打√） 第 15 周周第 29节 理论课□讨论课□实验课□习题课□ 其他□ 课次 课时 安排 2 2 授课题目： 键键 1.键联接的类型、特点及应用 2.普通平键联接尺寸选择及强度校核 3.花键联接 主要教学方法教学方法： 与手段 教学手段：采用多媒体教学（加动画演示） ，结合教具，提高学生的 学习兴趣。 本课次教学目的、要求：1.了解键的类型、特点及应用 2.掌握键的选择与验算 教学重点及难点：键的选择与验算。 重点： 难点： 教学基本内容及过程 一、轴毂联接 轴毂联接：轴与轮状零件的毂间的联接。 主要类型：键联接、花键联接、过盈配合联接及销联接。 1 1、键联接、键联接 （一）键联接的类型和应用（一）键联接的类型和应用 键可分为平键、半圆键、楔键、切向键等多种类型，且已标准化。 1、平键联接平键的两侧面是工作面，与键槽配合，工作时靠键与键槽侧面互相挤压 传递扭矩。 按用途可分为普通平键、导键、滑键。 普通平键用于静联接， 即轴与轮毂间无相对轴向移动的联接。 按端部形状可分为 A 型(圆 4 头)B 型(方头)、C 型(单圆头)三种。 导键和滑键都用于动联接， 即轴与轮毂间有相对轴向移动的联接。 导键适用于轴向移动 距离不大的场合，如机床变速箱中的滑移齿轮。 滑键用于轴上零件在轴上移动距离较大的场 合，以免使用长导键。 滑键联接 2、半圆键联接键的两侧面为工作面。用于静联接，定心性好，装配方便，但键槽较 深，对轴的强度削弱较大。主要用于轻载荷和锥形轴端。 3、楔键联接和切向键联接 楔键的上、下两面是工作面。仅适用于传动精度要求不高，载荷平稳和低速的场合。 楔键分普通楔键和钩头楔键两种。 5 切向键是由一对具有斜度 1﹕100 的楔键组成。切向键的上下两个相互平行的窄面为工 作面。适用于对中要求不严，载荷很大，大直径轴的联接。 （二）键联接的类型选择和平键的强度验算（二）键联接的类型选择和平键的强度验算 1、键联接的类型选择 2、平键的尺寸选择 3、平键联接的强度验算 其强度条件为   p   4 4T   [ ] p dhl L   b 2 2 。式中 l －键的工作长度（㎜） ，圆头平键l =L-b，方头平键l=L,单圆头平键l＝   p－键联接中挤压强度最低的零件的许用挤压应力（对于动联接则以许用压强[p] 代替式中的   p（N/㎜ 2） ，查表 13.6 2 2、、 花键联接花键联接 花键联接由多个键齿构成，键齿沿轴和毂孔的周向均布。齿侧面为工作面，适用于静、 动联接。 6 3 3、销联接、销联接 销联接主要用来固定零件之间的相互位置， 也可用于轴和轮或其它零件的联接， 并传递 不大的载荷，有时还可用来作安全装置中的过载剪断元件。 圆柱销利用微量的过盈装配在铰光的销孔中，如果多次装拆，就会松动，失去定位的精 确性和联接的紧固性。 圆锥销有 1﹕50 的锥度，在受横向力时