机械设计基础联接部分导图

机械设计基础，联接、效率、自锁相关考试重点总结。

连接

• 第十章联接
  • 考点一：螺旋副的受力分析，效率和自锁
    • 矩形螺纹：（牙侧角β=0°）
      • 1,当滑块沿斜面匀速上升时（拧紧螺母）
        • 
        • 作用在螺旋副上的驱动力矩为
      • 2.当滑块沿斜面匀速下降时（松开螺母）
        • 作用在螺旋副上的驱动力矩为
        • 
    • 非矩形螺纹
      • • 1.当滑块沿斜面匀速上升时
        • 2.当滑块沿斜面匀速下降时
        • 
    • 螺旋副的效率
  • 考点二：机械制造常用螺纹
    • 一，机械制造常用连接
      • 常用螺纹（按牙形分）
        • 三角螺纹
          • 普通螺纹（用于紧固连接，强度为主）
            • 粗牙螺纹
            • 细牙螺纹
          • 管螺纹（用于紧密连接，密封性为主）
            • 普通细牙
            • 非螺纹密封：圆柱管螺纹，广泛应用于水，煤气，润滑管路系统中
            • 螺纹密封：圆锥管螺纹，适用于密封要求较高的管路连接中
        • 矩形螺纹
        • 梯形螺纹
        • 锯齿形螺纹
        • 用于传动
    • 二，常用螺纹的特点及应用
      • 普通螺纹
      • 管螺纹
        • 
      • 用于传动的螺纹
  • 考点三：螺纹连接的基本类型
    • 1.螺栓连接（常采用过渡配合）
      • 1.普通螺栓连接：与被连接件有间隙
      • 2.铰制孔用螺栓连接：螺栓杆与被连接件之间有配合
      • 被连接的孔不用加工螺纹，装拆方便，用于经常拆装的场合
    • 2.双头螺柱连接
      • 用于较厚的被连接件或为了结构紧凑而采用盲孔的连接，需要经常拆装的情况
    • 3.螺钉连接
      • 被连接件之一需要加工螺纹孔，省去了螺母，结构简单，用于不经常拆装的场合
    • 4.紧定螺钉连接
      • 用于固定两零件的相对位置，并传递不大的力或力矩
  • 考点四：螺纹连接的顶紧和防松
    • 一，螺纹连接的预紧
      • 预紧意义：为使螺纹连接有一定的连接强度
      • 预紧力含义：使连接在承受工作载荷之前预先受到一定力的作用（预紧力不能太大，否则易过载拉断，因此，要保证预紧力且不使其过载）
      • 拧紧的目的
        • 增加连接的可靠性
        • 增加连接的刚性
        • 防松
        • 受横向载荷作用时，增大摩擦力，防止相对滑动
        • 增加连接的抗疲劳强度
      • 拧紧力矩
        • 1.螺旋副间的摩擦阻力T1
          • 1.
        • 2.螺母支撑面上的摩擦阻力矩T2
          • 
      • 控制预紧力的方法
        • 1.控制拧紧力矩
          • a.测力矩扳手
          • b.定力矩扳手
        • 2.测量螺栓的伸长量
        • 3.螺母 转角法
    • 二，螺纹连接的防松
      • 1.需要防松的原因
        • 在冲击，振动，变载荷作用下，螺旋副间的摩擦阻力极不稳定，在某一瞬间会急剧减少以至消失，失去自锁能力，连接就有可能松脱；
        • 螺栓在高温，温度变化较大的情况下工作，材料发生蠕变和应力松弛，也会使预紧力逐渐减少，最终导致连接失败。
      • 2.防松的目的
        • 防止螺旋副的相对转动
      • 3.防松的方法
        • 摩擦防松
          • 简单方便，但不如以下两种方法可靠
            • 
        • 机械防松
          • 可靠，可和摩擦防松联合使用
            • 
        • 永久防松
          • 用于不再拆卸的连接。是将螺旋副变成非运动副，从而排除了相对 运动的可能性
            • 
  • 考点五：螺栓连接的强度计算
    • 1.螺栓连接的失效形式
      • 1.在轴向载荷作用下，螺栓杆或螺纹部分发生塑性变形或拉断
      • 2.在横向载荷作用下，铰制孔螺栓连接的失效形式是:螺栓杆和孔壁的接合面被压溃或螺栓杆被剪断
      • 3.螺纹牙的磨损
      • 螺栓连接的失效往往是由于螺栓的失效而引起的，对单个螺栓来说受力形式包括轴向力和横向力
    • 2.设计准则
      • 对受拉螺栓：保证螺栓的静力或疲劳强度
      • 对受剪螺栓：保证螺栓的挤压强度和螺栓的剪切强度
    • 一，松螺栓连接
    • 二，紧螺栓连接
      • 1.仅受预紧力的螺栓连接
        • 主要内容
          • a.这种螺栓在预紧力Fa和螺旋副摩擦力矩共同作用之下
          • b.拉应力
          • c.剪应力
          • d.当量应力
          • e.强度条件
        • 1）受横向工作载荷的普通螺栓连接
          • 
          • 
          • 校核螺栓强度
            • 
          • 设计螺栓大小
          • 补充
            • 
        • 2）承受工作剪力的紧螺栓连接
          • 铰制孔螺栓：螺栓杆和螺栓孔有配合表面。是靠它抗挤压抗剪切的能力来承受横向载荷
          • 受剪螺栓连接如图所示。可能的失效形式有：螺栓杆剪断，螺栓杆和孔壁两者中的弱者被挤坏
          • 挤压强度
          • 剪切强度计算
            • 
      • 2.受轴向工作载荷的紧螺栓强度
        • 第一步分析：图示气缸盖螺栓在气缸工作前先要拧紧，因此螺栓受到预紧力F0的作用，气缸工作时，螺栓还要受到由气缸内部工作压力引起的工作载荷F的作用
          • 
        • 第二步：如图分析
          • 
          • 由于螺栓和被联接件都是弹性体，满足胡克定律，因此
            • 
            • 
        • 螺栓的常用材料
          • 碳素钢：Q215，Q235,10,35,45等
          • 合金钢：15Cr,40Cr,30CrMnSi等
  • 考点六：螺栓组联接的设计
    • 一，螺栓组联接的结构设计
      • 1.被联接件形状的结构设计
      • 2.根据载荷，合理布置螺栓位置
        • 受力矩作用时应当远离对称轴，避免偏心承载
      • 3.受横向力的螺栓组受力方向不超过8个；分布在同一圆周上的螺栓数目应取偶数
      • 4.同一螺栓组紧固构件形状，尺寸，材料应尽量一致
      • 5.布置螺栓应留有合理得间距（装拆方便），边距，方便装配
      • 螺栓组联接设计计算的一般步骤
        • 1.螺栓组受力和失效分析（找出受力最大的螺栓）
        • 2.单个螺栓受力和失效分析（单个螺栓强度计算）
        • 3.确定螺栓的尺寸（直径，长度）
    • 二，螺栓组联接的受力分析
      • 1.承受横向载荷作用的螺栓组联接
        • 1）普通螺栓组联接
          • 图示
            • 压紧后摩擦力承受横向载荷
          • 受力平衡条件
          • 校核螺栓强度
          • 设计螺栓的大小
            • 
        • 2）铰制孔用螺栓连接
          • 图示
            • 螺栓本身抗挤压，抗剪切的能力来承受横向工作载荷
          • 螺栓组受力
            • 
          • 单个螺栓受力
            • 
          • 挤压强度
            •  Lmin:接触长度最短地方，挤压应力最大地方
          • 剪切强度计算
            • 
      • 2.受旋转力矩的螺栓组联接
        • 1）普通螺栓连接
          • 图示
            • 
          • 力矩平衡条件
            • 
        • 2）铰制孔用螺栓联接
          • 图示
            • 
          • 力矩平衡条件
            • 
          • 受力最大螺栓计算
            • 
        • 3）受轴向载荷的螺栓组联接
          • 
        • 4）受翻转力矩的螺栓组联接
          • 图示分析
            • 
              • 假定底板为刚体，翻转力矩作用在螺栓组联接的形心，受载后绕O-O转动仍保持平面在M的作用下，左侧螺栓拉力增大；右侧螺栓拉力减小而地面压力增大
          • 失效分析
            • 1.螺栓拉断
            • 2.底板左侧出现间隙
            • 3.底板右侧压溃
          • 螺栓所受工作拉力分析
            • 图示
            • 结论
              • 螺栓所受的工作拉力与距离成正比
            • 变形条件
              • 
            • 力矩平衡条件
              • 
            • 受力最大螺栓
              • 
          • 底板受力分析
            • 受翻转力矩前，接合面挤压应力分布
              • 
            • 在翻转力矩作用下，接合面挤压应力分析
          • 验算接合面的强度计算
            • 左侧不出现间隙
              • 
            • 右侧不压溃
              • 
    • 小结
      • 1.在实际工作中，螺栓所受的工作载荷往往是以上四种简单形式的不同组合，但不论受力多复杂，都可以将复杂状态简化成以上四种简单的受力状况，
        • a.先分别求螺栓的工作载荷
        • b.然后向量迭加，就可以求出螺栓所受的总工作载荷
      • 2.虽然前面讲了螺栓的四种不同外载（横向，转矩，轴向，倾覆力矩），但对单个螺栓而言，受力只有：拉力，剪力
      • 3.为了保证螺栓联接的可靠性，还要考虑综合条件：不出现间隙，不压溃等
  • 考点七：提高螺栓连接强度的措施
    • 一，降低Fa的变化范围
      • • 应力变化幅度过大是螺栓疲劳断裂的根本原因
    • 二，改善螺纹牙间的载荷分布
      • 
        • 变形不协调是螺纹牙受力不均的根本原因
    • 三，减小应力集中
      • 对螺纹来讲，形状突变是产生应力集中的主要原因
    • 四，避免或减小附加应力：偏心拉伸对螺栓十分不利
      • 
    • 其他措施
      • 采用冷镦头部和碾压螺纹的螺栓，进行氮化，喷丸等表面硬化处理，都能提高螺栓的疲劳强度。但经过强化的螺栓耐腐蚀性能都会下降
  • 考点八：键连接和花键连接
    • 一，键连接的类型，工作原理及特点
      • 键的作用
      • 键的类型
      • 1.平键
      • 2.半圆键连接
      • 3.楔形和切向键
    • 二，平键连接的强度校核
    • 三，花键连接
• 机械静连接
  • 可拆连接
    • 螺纹连接
    • 键，花键，销连接
    • 无键连接
  • 不可拆连接
    • 过盈连接
    • 铆接
    • 焊接
    • 粘接
• 机械动连接
  • 运动副
• 主题
• 概述
  • 1.轴毂连接
    • 支撑回转件的零件为轴，回转零件的孔及周边部分称为轮毂。所谓轮毂连接，指的是轴与毂孔圆周方向的固定。
  • 2.轴毂连接的分类
    • 形锁合
      • 松连接
        • 圆周（平键，半圆键，销）
        • 异形轴（花键，成形连接）
      • 紧连接（切向键）
    • 力锁合
      • 有中间元件（楔键，弹性环）
      • 无中间元件（过盈配合）
• 铰制孔螺栓距离回转中心越远，则变形量越大
• 螺纹中径的半径
• 螺纹有内外螺纹之分，两者旋合组成螺旋副