《机械设计基础》教案.doc
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《《机械设计基础》教案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《机械设计基础》教案.doc(18页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流机械设计基础教案.精品文档.机械设计基础教案桂林航天工业高等专科学校教案首页一、章节:第7章 螺纹联接和螺纹传动二、教学内容:7.1螺纹联接的基本知识7.1.1螺纹的形成与类型 7.1.2螺纹的主要参数7.1.3常用螺纹的特点及应用7.2螺纹副的受力,效率和自锁分析7.3螺纹联接的预紧与防松7.3.1螺纹联接的基本类型 7.3.2标准螺纹联接件7.3.3螺纹联接的预紧 7.3.4螺纹联接的防松7.4螺栓联接的强度计算7.3.1松螺栓的强度计算 7.3.2受横向载荷紧螺栓联接的强度计算7.3.3受横向载荷紧螺栓的强度计算7.5螺纹联接的材料和许
2、用应力7.5.1螺纹联接件的材料 7.5.2螺纹联接的许用应力7.6 提高螺栓联接强度的措施三、课时分配:6学时四、教学目的:1. 了解螺纹联接的基本类型;基本参数、特点及应用。2. 掌握螺纹联接及其标准件的类型、特点和应用。3. 掌握螺纹联接的预紧和防松原理和方法。4. 掌握螺纹联接的预紧和防松原理和方法。 5. 掌握螺纹联接松、紧螺栓联接强度计算6. 掌握螺纹联接及其标准件的类型、特点和应用,了解合理布置螺栓位置所考虑的因素、螺栓组布置应遵循的原则。7. 了解提高螺栓联接强度的措施。五、教学手段与方式:多媒体教学,课堂讲授六、教学重点和难点:1. 螺纹的主要参数。2. 螺纹联接的预紧和防松
3、。3. 紧螺栓联接的强度计算和螺纹联接的尺寸选择。七、使用教具:模型八、课后作业:7-1、7-3、7-8、7-10、7-12 概 述一部机器通常都是由成百上千个零件所组成的,但这些零件并不是随意罗列在一起的,由于使用、结构、制造、装配、运输等原因,机器中有许多零件需要按照一定的要求和方式它们联接起来,而构成一个整体。零件的联接方式有多种:被联接件间相互固定、不能作相对运动的称为静联接。能按一定运动形式作相对运动的称为动联接。如导向平键铰链等通常所谓的联接主要是指静联接。静联接的分类见表1。 螺纹联接 键联接(平键、花键、楔键) 可拆的联接 销联接 弹性环联接 联接 成形联接 夹紧联接等 焊接
4、不可拆的联接 铆接 粘接 过盈配合在这些联接方式中尤其是以螺纹联接应用最为广泛,各种类型的机器设备中都有这种联接方式,如:自行车等。螺纹联接的主要特点:构造简单,形式繁多联接可靠,具有良好的自锁性能装拆方便能够承受较大的载荷,如起重设备中的联接容易制造:手工板牙、丝锥 机械车制、碾制、铣制、磨制价格低廉,选用方便。标准件7-1 螺纹一、螺纹(螺纹的形成)将一倾斜角为的直角三角形绕在直径为d2的圆柱体上,其三角形的斜边,便形成一条螺旋线任取一平面图形,使它沿着螺旋线运动,运动时保持此图形通过圆柱体的轴线,就得到螺纹。二、螺纹的类型和分类按照平面图形的形状:螺纹分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和
5、锯齿形螺纹等。按照螺旋线的旋向:螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。机械制造中一般采用右旋螺纹,有特殊要求时,才采用左旋螺纹。按照螺旋线的数目:螺纹还分为单线螺纹和多线螺纹,为了制造方便,螺纹的线数一般不超过4。按功能:联接螺纹;传动螺纹,调节螺纹,阻塞螺纹等按标准:公制螺纹,英制螺纹螺纹有内螺纹和外螺纹之分,两者旋合组成螺旋副或称螺纹副。按照母体形状,螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。三、螺纹的基本参数:以圆柱螺纹为例,大径d、D中径d2、D2小径d1、D1线数n螺距P导程S SnP螺纹升角牙型角牙型斜角(牙侧角)工作高度H三、机械制造常用螺纹(一)三角形螺纹主要有:普通螺纹、管螺纹普通三角形螺纹多用于紧
6、固联接,60以大径d为公称直径。 粗牙使用最广,精度等级分为 1、2、3 细牙精度等级分为1、2、2a、31- 用于配合精度要求较高、防止振动等重要联接2- 用于受载较大或变载荷的联接3- 用于一般联接 粗牙与细牙螺纹的比较: 在相同直径下,粗牙螺距大,牙的强度高,但有效截面直径小 细牙螺距小,牙的强度小,不耐磨,容易滑丝,但螺纹升角小,自锁性能好,小径大、强度高,多用于不经常拆卸、薄壁零件联接,或受变载荷作用的联接,以及仪器中用于薇调螺纹。管螺纹用于紧密联接。 管联接螺纹一般有四种:60的普通细牙圆柱管螺纹 55的圆柱管螺纹 以上两种广泛用于水、煤气、润滑管路等低压系统中60的圆锥管螺纹 5
7、5的圆锥管螺纹 以上两种用于不用加填料即能保证紧密性而且能够旋合迅速,对紧密性要求较高的高压系统中(二)其他螺纹一般用于传动1、矩形螺纹0效率高,定心差,强度低,不易切削2、梯形螺纹和锯齿形螺纹:为了减少摩擦和提高效率,这两种螺纹的牙侧角都比三角形螺纹的小得多,而且有较大的间隙以便贮存润滑油。梯形螺纹的牙侧角15, 比矩形螺纹容易切削。当采用剖分螺母时还可以消除因磨损而产生的间隙,因此应用较广。锯齿形螺纹工作面牙侧角3,效率比梯形螺纹高,但只适用于承受单方向的轴向载荷。7-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹(0)螺旋副在力矩和轴向载荷作用下的相对运动,可看成作用在中径的水平力F推动滑
8、块(重物)沿螺纹运动。如图所示。将矩形螺纹沿中径d2展开可得一斜面,图中为螺纹升角Fa为轴向载荷F为作用于中径处的水平推力Fn为法向反力FFn为摩擦力F为摩擦系数为摩擦角。当滑块沿斜面等速上升时:Fa为阻力,F为驱动力。因摩擦力向下,故总反力FR与Fa的夹角为p由力的平衡条件可知,FR、F和Fa三力组成力多边形,由图可得作用在螺旋副上的相应驱动力矩当滑块沿斜面等速下滑时:轴向载荷Fa变为驱动力,而F变为维持滑块等速运动所需的平衡力,由力多边形可得作用在螺旋副上的相应力矩当滑块沿斜面等速下滑时求出的 F值可为正,也可为负。当斜面倾角大于摩擦角时,滑块在重力作用下有向下加速的趋势。这时由式求出的平
9、衡力 F为正,方向如图所示。它阻止滑块加速以便保持等速下滑,故F是阻力(支持力)当斜面倾角小于摩擦角P时,滑块不能在重力作用下自行下滑,即处于自锁状态,这时由式求出的平衡力F为负,其方向与图相反(即F与运动方向成锐角)F为驱动力。它说明在自锁条件下,必须施加驱动力F才能使滑块等速下滑。二、非矩形螺纹 (0)非矩形螺纹是指牙侧角0的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。由对比图可知,若略去螺纹升角的影响,在轴向载荷Fa作用下,非矩形螺纹的法向力比矩形螺纹的大。若把法向力的增加看作摩擦系数的增加,则非矩形螺纹的摩擦阻力可写为式中f为当量摩擦系数,即式中p为当量摩擦角;为牙侧角。因此,f改为 f、p改为
10、p,就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。当滑块沿非矩形螺纹等速上升时,可得水平椎力相应的驱动力矩当滑块沿非矩形螺纹等速下滑时,可得可得相应的力矩为与矩形螺纹分析相同,若螺纹升角小于当量摩擦角,则螺旋具有自锁特性,如不施加驱动力矩,无论轴向驱动力Fa多大,都不能使螺旋副相对运动。考虑到极限情况,非矩形螺纹的自锁条件可表示为为了防止螺母在轴向力作用下自动松开,用于联接的紧固螺纹必须满足自锁条件。 以上分析适用于各种螺旋传动和螺纹联接。归纳起来就是:当轴向载荷为阻力,阻止螺旋副相对运动时:相当于滑块沿斜面等速上升例如车床丝杆走刀时,切削力阻止刀架轴向移动;螺纹联接拧紧螺母时,材料变形的反弹力
11、阻止螺母轴向移动;螺旋千斤顶举升重物时,重力阻止螺杆上升。当轴向载荷为驱动力,与螺旋副相对运动方向一致时:相当于滑块沿斜面等速下滑例如旋松螺母时,材料变形的反弹力与螺母移动方向一致;用螺旋千斤顶降落重物时,重力与下降方向一致。螺旋副的效率:是有效功与输人功之比。若按螺旋转动一圈计算,输人功为2T,此时升举滑块(重物)所作的有效功为FaS,故螺旋副的效率为:由上式可知,当量摩擦角 parctg f一定时,效率只是螺纹升角的函数。由此可绘出效率曲线。取,可得当45一/2时,效率最高。如图所示。由于过大的螺纹升角制造困难,且效率增高也不显著,所以一般角不大于25用于联接的螺纹升角,一般都较小。7-3
12、 螺纹联接的基本类型及预紧和放松一、螺纹联接的基本类型1、螺栓联接拧紧的螺栓联接称为紧联接,不拧紧的称为松联接。特点和应用:无需在被联接件上切制螺纹,使用不受被联接件材料的限制。构造简单,装拆方便,应用最广。用于可制通孔的场合根据受力状况可分为:1)受拉螺栓联接: 制造和装拆方便,应用广泛2)铰制孔螺栓联接:螺栓受剪多用于板状件的联接,有时兼起定位作用。2、双头螺柱联接特点和应用:双头螺柱联接座端旋人并紧定在被联接件之一的螺纹孔中,用于被联接件之一较厚或受结构限制而不能用螺栓或希望联接结构较紧凑的场合。3、螺钉联接特点和应用: 螺钉联接不用螺母,而且能有光整的外露表面,应用与双头螺柱联接相似,
13、但不宜用于时常装拆的联接,以免损坏被联接件的螺纹孔。4、紧定螺钉联接特点和应用:旋入被联接件之一的螺纹孔中,其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的坑中,以固定两个零件的相互位置,并可传递不大的力或转矩。二、螺纹紧固件 标准件螺纹紧固件的品种很多,大都已标准化,其规格、型号均已系列化,可直接到五金商店购买。1螺栓 螺栓的头部形状很多,最常用的有六角头和小六角头两种。2双头螺柱 双头螺柱,旋入被联接件螺纹孔的一端称为座端,另一端为螺母端,其公称长度为L。3螺钉、紧定螺钉 螺钉、紧定螺钉的头部有内六角头、十字槽头等多种形式,以适应不同的拧紧程度。紧定螺钉末端要顶住被联接件之一的表面或相应的凹坑,其
14、末端具有平端、锥端、圆尖端等各种形状。4螺母 螺母的形状有六角形、圆形等。六角螺母有三种不同厚度,薄螺母用于尺寸受到限制的地方,厚螺母用于经常装拆易于磨损之处。圆螺母常用于轴上零件的轴向固定。5垫圈 垫圈的作用是增加被联接件的支承面积以减小接触处的压强(尤其当被联接件材料强度较差时)和避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。普通垫圈呈环状,有防松作用的垫圈为弹性垫圈。普通用的螺纹紧固件,按制造精度分为粗制、精制两类。粗制的螺纹紧固件多用于建筑,国家标准规定螺纹紧固件按机械性能分级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级三、螺栓联接的拧紧对于大多数螺纹联接来说,螺纹联接在装配时都必须拧紧,将螺母拧紧预紧预
15、紧后产生的拉(压)力称为预紧力Fo预紧力的大小的影响:拧紧联接能增强联接的刚性、紧密性和防松能力。对于受拉螺栓联接,还可提高螺栓的疲劳强度;对于受剪螺栓联接,有利于增大联接中的摩擦力。1、拧紧力矩(扳手力矩)T拧紧螺母时,需要克服螺纹副的螺纹力矩T1和螺母的承压面力矩T2,因此拧紧力矩 T= T1 T2即: 式中:Fa为轴向力,对于不承受轴向工作载荷的螺纹,FaFoD2为螺纹中径fc为螺母与被联接件支承面之间的摩擦系数,无润滑时可取 fc015;rf为支承面摩擦半径。rf(dwdo)/4,其中dw为螺母支承面的外径,do为螺栓孔直径。对于 M10M68的粗牙螺纹,若取 ftg P 0.15,f
- 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:
- 机械设计基础 机械设计 基础 教案
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内