机械设计基础-第5章-螺纹连接和螺旋传动
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螺纹连接和螺旋传动1、 简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹的特点,并说明哪些螺纹适合用于连接,哪些螺纹适合用于传动?哪些螺纹已经标准化?【答】普通螺纹:牙型为等边三角形,牙型角60度,内外螺纹旋合后留有径向间隙,外螺纹牙根允许有较大的圆角,以减小应力集中。
同一公称直径按螺距大小,分为粗牙和细牙,细牙螺纹升角小,自锁性好,抗剪切强度高,但因牙细不耐磨,容易滑扣。
应用:一般连接多用粗牙螺纹。
细牙螺纹常用于细小零件,薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中,也可作为微调机构的调整螺纹用。
矩形螺纹:牙型为正方形,牙型角0=α,传动效率较其它螺纹高,但牙根强度弱,螺旋副磨损后,间隙难以修复和补偿,传动精度降低。
梯形螺纹:牙型为等腰梯形,牙型角为30度,内外螺纹以锥面贴紧不易松动,工艺较好,牙根强度高,对中性好。
主要用于传动螺纹。
锯齿型螺纹:牙型为不等腰梯形,工作面的牙侧角3度,非工作面牙侧角30度。
外螺纹牙根有较大的圆角,以减小应力集中,内外螺纹旋合后,大径无间隙便于对中,兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。
用于单向受力的传动螺纹。
普通螺纹适合用于连接,矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。
普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。
2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处?【答】可以减小螺栓的刚度,从而提高螺栓连接的强度。
3、螺纹联接为何要防松?常见的防松方法有哪些?【答】连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件,并且拧紧后,螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用,因此在承受静载荷和工作温度变化不大时,螺纹连接一般都不会自动松脱。
但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下,连接有可能松动,甚至松开,造成连接失效,引起机器损坏,甚至导致严重的人身事故等。
所以在设计螺纹连接时,必须考虑防松问题。
螺纹连接防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。
具体的防松装置或方法很多,按工作原理可分为摩擦防松、机械防松和其它方法,如端面冲点法防松、粘合法防松,防松效果良好,但仅适用于很少拆开或不拆的连接。
第5章 螺纹连接和螺旋传动一、选择题1.采用螺纹连接时,若被连接件的厚度总厚度较大,且材料较软,强度较低,需经常装拆的情况下,一般多选用( )。
A.螺栓连接B.双头螺柱连接C.螺钉连接D.紧定螺钉连接【答案】B【解析】A项,螺栓连接的特点是被连接件的孔中不切制螺纹,适用于承受垂直于螺栓轴线的横向载荷。
B项,双头螺柱连接适用于结构上不能采用螺栓连接的场合。
例如被连接件之一太厚不宜制成通孔,材料又比较软(例如用铝镁合金制造的壳体),且需要经常拆装时,往往采用双头螺柱连接。
C项,螺钉连接直接旋入被连接件的螺纹孔中,不宜经常装拆。
D项,紧定螺钉连接利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入相应的凹坑中,以固定两个零件的相对位置,并可传递不大的力或转矩。
2.对于受轴向变载荷的紧螺栓连接,在限定螺栓总拉力的情况下,提高螺栓疲劳强度的有效措施是( )。
A.增大被连接件的刚度B.减小被连接件的刚度C.增大螺栓的刚度D.减小螺栓的长度【答案】A【解析】ABC三项,提高螺栓疲劳强度可以通过降低影响螺栓疲劳强度的应力幅来实现。
由螺栓总拉力公式F2=F0+FC b/(C b+C m)可知,在保持预紧力F0不变的条件下,若减小螺栓刚度C b或增大被连接件刚度C m,都可以达到减小总拉力F2的变动范围(即减小应力幅σa)的目的。
而D项,减小螺栓的长度会增大螺栓的刚度。
3.螺旋副相对转动一转时,螺钉螺母沿轴线方向的相对位移是( )。
A.一个螺距B.一个导程C.导程×头数D.导程÷头数【答案】B【解析】螺旋副相对转动一转时,螺钉螺母沿轴线方向的相对位移是一个导程。
螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离为螺距。
导程=螺距×头数。
4.螺旋传动最常用的螺纹是( )。
A.矩形螺纹B.梯形螺纹C.三角形螺纹D.锯齿螺旋【答案】B【解析】A项,矩形螺纹,效率高,用于传动,但由于制造困难,螺母和螺杆同心度差,牙根强度弱,常被梯形螺纹代替。
第五章螺纹连接及螺旋传动基本要求:1) 掌握螺纹的基本知识——螺纹的基本参数、常用螺纹的种类、特性及其应用。
2) 掌握螺纹联接的基本知识——螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用,螺纹联接标准件,螺纹联接的预紧与防松。
3) 掌握螺栓组联接设计的基本方法——螺栓组联接的结构设计,受力分析,单个螺栓联接的强度计算理论与方法。
4) 掌握提高螺纹联接强度的各种措施。
5) 掌握滑动螺旋传动的常用设计方法。
重点:1) 螺纹和螺纹联接的基本知识。
2) 螺栓组联接的受力分析,主要是复杂受力状态下的受力分析。
3) 单个螺栓联接的强度计算,主要是承受横向载荷和轴向拉伸载荷的紧螺栓联接的强度计算。
4) 螺栓组联接的综合计算,主要是三种情况:①校核螺栓组联接螺栓的强度;②设计螺栓组联接螺栓的直径尺寸;③确定螺栓组联接所能承受的最大载荷。
难点:1) 螺纹联接的结构设计。
2) 受倾覆力矩作用的螺栓组联接受力分析。
3) 复杂受力状态下的螺栓组联接受力分析。
4) 受预紧力和轴向工作载荷作用时,单个螺栓联接的螺栓总拉力的确定。
§5-1 螺纹螺纹连接是一种可拆连接,它是靠螺纹工作的。
其特点为:构造简单,拆装方便,工作可靠,各种螺纹连接件已标准化。
故应用广泛。
一、螺纹的类型及应用对螺纹的要求:5.按母体形状圆柱螺纹 圆锥螺纹旋向判定:顺着轴线方向看,可见侧左边高则为左旋,右边高则为右旋。
思考:螺纹是螺纹连接和螺旋传动的重要部分,要求有足够的强度(牙根和杆的断面)和良好的工艺性。
此外,连接螺纹必须自锁,管螺纹还要求有紧密性,传动螺纹要求高效率,调整螺纹和传递运动的螺纹则要求有足够的精度,起重螺纹既希望工作行程效率高,又要求自锁性能好。
二、螺纹的主要参数⑦接触高度:内、外螺纹旋合后的接触面的径向高度。
三、常用的螺纹的特点和应用范围1. 普通螺纹(三角形螺纹,代号:GB 192-1981)普通螺纹分粗牙和细牙,一般用粗牙。
牙形角α=2β=60°,因牙侧角β大,所以摩擦大,易自锁,主要用于连接。