本计算用于对连接所使用的销及开孔销的几何及强度校核,程序用于解决以下问题:
本计算使用的数据,程序,算法来自专业资料及标准ANSI,ISO,DIN。
标准列表: ANSI B18.8.1, ANSI B18.8.2, ISO 2338, ISO 2339, ISO 2340, ISO 2341, ISO 8733, ISO 8734, ISO 8735, ISO 8739, ISO 8740, ISO 8741, ISO 8742, ISO 8743, ISO 8744, ISO 8745, ISO 8746, DIN 1, DIN 7, DIN 1443, DIN 1444, DIN 1470, DIN 1471, DIN 1472, DIN 1473, DIN 1474, DIN 1475, DIN 1476, JIS B 1352, JIS B 1354, JIS B 1355, BS EN 22339, BS EN 22340, BS EN 22341, CSN EN 22339, CSN EN 22340, CSN EN 22341
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销连接用于两机械部件的牢靠、可分离的连接,保证工件的相对位置,防止横向位移。标准销包含了一系列不同的尺寸和形状。预紧力可以通过销与孔的公差或者使用圆锥销。圆锥销具有1:50的锥度并可以自锁,有普通和开槽两种类型。
马蹄销用于可分离的旋转机械部件连接,通常只考虑作用在销轴上的横向载荷。该连接通常具有间隙,并且还可以用于短轴带轮和移动轮等。通常使用以下配合公差:H11/h11, H10/h8, H8/f8, H8/h8, D11/h11, D9/h8。马蹄钩连接必须用开口销,弹簧安全垫圈,螺帽,调整环等防止轴向移动,标准的销分两种:一种有头,另一种两端都开孔。
销连接在简化条件下,不考虑压应力影响并适当降低了许用应力。连接工件的孔口处需要进行形变校核,销根据类型,需要进行抗剪强度或者抗弯强度校核。轴毂连接中轴在扭矩作用下必须进行扭转强度校核。
受到横向弯应力,需要校核接触面变形及销的抗剪强度。
销的弯应力:
接触压力:
其中:
Mb ... 弯矩 [Nmm, lb in]
Wb ... 弯曲模量 [mm3, in3]
Pb ... 弯应力 [MPa, psi]
Pp ... 压应力 [MPa, psi]
F .... 作用力 [N, lb]
s .... 板的厚度 [mm, in]
h .... 力臂 [mm, in]
d .... 销直径 [mm, in]
KSb, KSp ... 使用系数 (具体说明见[2.7,
2.8])
受到横向剪应力,需要校核接触面变形及销的抗剪强度。
销的剪应力:
下工件压应力:
上工件压应力:
其中:
F .... 作用力 [N, lb]
s1 ... 下工件厚度 [mm, in]
s2 ... 上工件厚度 [mm, in]
d .... 销直径 [mm, in]
i ..... 销个数
KL ... 载荷分布系数 (具体说明见 [2.6])
KSb, KSp ... 使用系数 (具体说明见 [2.7,
2.8])
受到横向剪应力,需要校核接触面变形及销的抗剪强度。
推荐连接尺寸:
d » (0.2 .. 0.3) D
D1 » (1.5 .. 2) D
- 钢
D1 » (2.5) D
- 铸铁
销的剪应力:
杆上压应力:
套筒上压应力:
其中:
F .... 作用力 [N, lb]
D .... 杆的直径 [mm, in]
D1 ... 套筒直径 [mm, in]
d .... 销直径 [mm, in]
i ..... 销个数
KL ... 载荷分布系数 (具体内容见 [2.6])
KSb, KSp ... 使用系数 (具体内容见 [2.7,
2.8])
受到扭矩作用,需要校核接触面变形、销的抗剪强度及轴的扭转。
推荐联接尺寸:
d » (0.2 .. 0.3) D
D1 » (1.5 .. 2) D
- 钢
D1 » (2.5) D
- 铸铁
销的剪应力:
轴上压应力:
毂上压应力:
轴的剪应力:
其中:
T .... 扭矩 [Nmm, lb in]
D .... 轴直径 [mm, in]
D1 ... 毂直径 [mm, in]
d .... 销直径 [mm, in]
KSb, KSp ... 使用系数 (具体说明见 [2.7,
2.8])
受到扭矩作用,需要校核接触面变形、销的抗剪强度及轴的扭转。
推荐连接尺寸:
d » (0.125 .. 0.2) D
Lf » (1 .. 1.5) D
D1 » (1.5 .. 2) D
- 钢
D1 » (2.5) D
- 铸铁
销的剪应力:
轴及毂的压应力:
轴的剪应力:
其中:
T .... 扭矩 [Nmm, lb in]
D .... 轴直径 [mm, in]
D1 ... 毂直径 [mm, in]
d .... 销直径 [mm, in]
Lf ... 销的作用长度 [mm, in]
i ..... 销数
KL ... 载荷分布系数 (详细说明见 [2.6])
KSb, KSp ... 使用系数 (详细说明见 [2.7,
2.8])
受到横向弯矩作用,需要校核接触面变形、销的抗剪强度及抗剪强度。
推荐连接尺寸:
a » (1.5 .. 1.7) d
b » (0.3 .. 0.5) a
l » (2 .. 2.5) d
D » (2.5) d
- 钢
D » (3.5) d
- 铸铁
销的弯应力:
销的剪应力:
杆上压应力:
马蹄钩上压应力:
其中:
Mb ... 弯矩 [Nmm, lb in]
Wb ... 弯曲模量 [mm3, in3]
F .... 作用 [N, lb]
a .... 杆宽度 [mm, in]
b .... 马蹄钩宽度 [mm, in]
d .... 销直径 [mm, in]
KSb, KSp ... 使用系数 (具体内容见 [2.7,
2.8])
典型的销连接设计计算过程有以下步骤:
本部分中需要输入基本相关参数包括载荷的性质、方式和数量,连接工件的材料及连接设计等。
从列表中选择计算单位,所有的数据将自动进行转换。
点击相应的图形选择连接的类型
输入轴上传递的功率
输入轴的转速
传递的功率及转速将产生扭矩,这是用于连接设计的基本数据
输入连接横向最大受力载荷
选择与设计要求最相似的载荷类型
.从列表中选择选用销的类型,开槽销不需要精确的孔位置且并于安装,另一方面,不适用于需要经常进行拆卸的场合或者铝制连接工件。
从列表中选择销的安装方式,在运行状态下,一般材料的许用压应力将大大降低(见 [1.13, 1.18, 2.9]).
根据输入数据的精确性、准确性,连接的重要性,产品质量和计算的精确程度,一般取1.5~3
从列表中选择连接工件所用的材料,方括号中的数据是材料最小拉伸强度[MPa/ksi]。如果列表右侧的复选框被选中,则所选材料的必要强度参数将自动选择,否则请手动输入材料性质。许用压应力的最小值[1.16, 1.21]用于对固定连接下工件接触面之间的变形进行校核,而对于旋转连接,认为许用应力[1.17, 1.22] 将会降低 (大概到 80%). 扭矩作用下,许用扭应力 [1.23] 用来校核扭转下轴的强度。
本部分用于选择合适的销及连接尺寸
从列表中选择销的形状(标准),其直径和长度已经在标准中加以定义,根据ANSI标准的销尺寸单位为英寸,根据其他标准的尺寸单位为毫米。
增加销的个数可以传递更高载荷,可以根据连接设计或载荷性质对其进行分布,轴上的纵向轴通常采用对称设计。
由于制造及装配误差,多销连接中的载荷分布可能不均匀。实际载荷区域可能小于理论值,理论与实际载荷区域的比值为载荷分布系数,根据销连接的精确度和数量,该系数一般取0.5~1。
该系数用于考虑制造及工作参数对于接触表面形变强度的影响,根据销的类型和连接的载荷性质而定,一般取1~3。
该系数用于考虑制造及工作参数对于销的弯应力和剪应力的影响,根据销的类型和连接的载荷性质而定,一般取1~3。
从列表中选择销的材料,方括号中的数据是该类型材料的最小拉应力[MPa/ksi]。如果右边选择列表中的复选框被选中,所选材料的强度参数将自动选择,或者可以手动输入材料参数。许用压应力[2.12]用来校核固定连接的变形,在旋转连接中,许用应力[2.13]将会降低(大概到80%)。
本部分用于设计连接尺寸。开始连接设计前请输入连接工件的尺寸[2.17, 2.18]并从列表[2.21]中选择合适的销直径,销的最小作用长度 [2.24]将被进行计算,选择实际作用长度[2.23]完成设计。从标准长度[2.22]中选择并确保作用长度[2.25]大于最小长度[2.24]。
为了便于设计,程序可以自动选择合适的销。点击“搜索”按钮后,程序将自动选择尺寸最小的适用销,按钮“<”和“>”可以用于在标准的尺寸系列中快速切换。选定直径后,程序将自动确定其最佳长度。
从标准的尺寸系列中选择销的直径,可以根据由经验判断的尺寸 [2.17]得到的推荐值[2.19]来确定。
选定销的长度的最大值和最小值在标准中都有定义。
从标准范围 [2.22]中选择销的长度,使得作用长度[2.25]大于最小长度[2.24]。
对于纵向销,该参数给出了能够安全传递输入扭矩的销的最小作用长度。对于其他类型的销,根据设计连接和连接工件[2.17, 2.18]决定。.
销的作用长度是总长减去销的尾部倒角或四舍五入,对于马蹄钩销,其实际长度是从头部到开孔。
销连接在简化条件下,不考虑压应力影响并适当降低了许用应力。连接部分必须对孔口部分进行强度校核,销根据类型的不同,必须对抗剪强度和抗弯强度进行校核,对于传递扭矩轴,必须进行扭转强度校核。
结果安全系数[3.4]根据材料的许用剪应力和计算相对强度的比值确定,计算出的安全系数必须大于设计安全系数[1.12]。
结果安全系数[3.8]根据材料的许用弯应力和计算相对强度的比值确定,计算出的安全系数必须大于设计安全系数[1.12]。
对于各连接部分分别进行形变校核,结果连接安全系数[3.12, 3.16]根据质量最差材料的许用压应力和作用在该部分上的计算相对强度的比值确定。计算出的安全系数必须大于设计安全系数[1.12]。
结果连接安全系数[3.20] 根据轴材料的许用扭转强度和计算相对强度的比值确定,计算出的安全系数必须大于设计安全系数[1.12]。
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