第11章_聯(lián)接 (精品素材)

1、第十一章第十一章 聯(lián)聯(lián) 接接 第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 第二節(jié)第二節(jié) 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接 第三節(jié)第三節(jié) 銷和過盈聯(lián)接銷和過盈聯(lián)接 聯(lián)接的分類聯(lián)接的分類 動聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。動聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。 例如：機械原理中，各種運動副之間的聯(lián)接。例如：機械原理中，各種運動副之間的聯(lián)接。 靜聯(lián)接：在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯(lián)接。靜聯(lián)接：在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯(lián)接。 靜聯(lián)接靜聯(lián)接 可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆開的聯(lián)接?？刹鹇?lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆開的聯(lián)接。 例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。例如：

2、螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。 不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。 例如：鉚接、焊接等。例如：鉚接、焊接等。 第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接 一、一、螺紋及基本參數(shù)螺紋及基本參數(shù) 二、二、螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件 三、三、螺紋聯(lián)接的預緊和防松螺紋聯(lián)接的預緊和防松 四、四、螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算 五、五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應力螺紋聯(lián)接件的材料及許用應力 六、六、螺紋聯(lián)接的結構設計螺紋聯(lián)接的結構設計 按應用可分：按應用可分： 聯(lián)接螺紋：普通三角形聯(lián)接螺紋：普通三角形 傳動螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。傳

3、動螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。 一、螺紋及基本參數(shù)一、螺紋及基本參數(shù) 1 1、常用的螺紋牙型、特點及應用、常用的螺紋牙型、特點及應用 將直角三角形ABC（ AB d1 、 BCS）卷在直徑為d1圓柱體上， 并使AB邊繞在圓柱體底面上，則斜邊 AC在圓柱體上就形成螺旋線。 螺旋線形成螺旋線形成 螺紋形成螺紋形成 任取一平面圖( 、)形使其一邊緊靠在圓柱體母線上，將該圖 形沿螺旋線移動，并保持平面圖形始終通過圓柱體軸線，即可形成螺紋。 2 2、基本參數(shù)、基本參數(shù) 1 1、常用的螺紋牙型、特點及應用、常用的螺紋牙型、特點及應用 梯形螺紋梯形螺紋 結構：牙形角 特點：效率較高、牙根強度較大、工藝性好 應

4、用：用于傳動 矩形螺紋矩形螺紋 結構：牙形角 性能：效率較高、牙根強度小、工藝性差 應用：用于傳動 矩齒形螺紋矩齒形螺紋 結構：工作面的牙型斜角為3 非工作面的牙型斜角為30 性能：效率較高、牙根強度較大、工藝性好 應用：用于單向傳動 結構：牙形角 特點：聯(lián)接緊密，內(nèi)外螺紋無間隙 應用：密封性要求較高的場合 管管 螺螺 紋紋 結構：牙形角 性能：自鎖性好,牙根強度高，工藝性好 應用：用于聯(lián)接 三角形螺紋三角形螺紋 o o 60 o 55 o 30 o 0 大徑（大徑（D） 螺紋的公稱直徑。螺紋的公稱直徑。 小徑（小徑（D1） 用于強度計算。用于強度計算。 中徑中徑 (D2) 用于幾何尺寸計算。

5、用于幾何尺寸計算。 線數(shù)線數(shù) 也稱頭數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目。也稱頭數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目。 = l，2，3，4， = l，自鎖性好，用于聯(lián)接；，自鎖性好，用于聯(lián)接； = 2，3，4 效率高，用于傳動。效率高，用于傳動。 螺距螺距 螺紋相鄰兩牙在中徑螺紋相鄰兩牙在中徑 上對應兩點上對應兩點 間的軸向距離。間的軸向距離。 導程導程 螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉 一周所移動的軸向距離。一周所移動的軸向距離。 升角升角 在中徑圓柱面上，螺旋線的切線在中徑圓柱面上，螺旋線的切線 與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。 牙型角牙型角 螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙

6、型兩側邊螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側邊 的夾角。的夾角。 牙型斜角牙型斜角 軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。 對三角形、梯形等對稱牙型，對三角形、梯形等對稱牙型， 。 2 2、基本參數(shù)、基本參數(shù) d 1 d 2 d n P h P nPS 2 tan d nP 2/ n n n 二、螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件二、螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件 普通螺紋聯(lián)接的類型普通螺紋聯(lián)接的類型 2.2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 3.3.螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 4.4.緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接 1.1.螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接 常用的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙

7、頭螺柱、螺釘、螺母和常用的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和 墊片等。墊片等。 這些零件都是標準件，結構、形狀、尺寸都制定有這些零件都是標準件，結構、形狀、尺寸都制定有 國家標準，設計時可根據(jù)有關標準選用。國家標準，設計時可根據(jù)有關標準選用。 常見螺紋聯(lián)接件常見螺紋聯(lián)接件 圓圓 螺螺 母母 帶翅墊片帶翅墊片 墊墊 圈圈 六角六角 螺螺 母母 緊緊 定定 螺螺 釘釘 螺螺 釘釘 雙雙 頭頭 螺螺 柱柱 六角頭螺栓六角頭螺栓 1.1.螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接 在被聯(lián)接件上開有通孔，被聯(lián)接件孔中不加工螺紋。結構簡單，裝拆方 便，使用時不受被聯(lián)接件材料的限制，應用極 廣 。 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接

8、鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之 間有間隙。通孔加工精度低， 成本低，應用最廣。 鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接 螺栓桿與被聯(lián)接件 孔壁之間無間隙。孔和螺 栓桿多采用基孔制過渡配 合(H7 m6、H7n6)，能 精確定位，能承受橫向載 荷被聯(lián)接件需鉆孔、鉸孔， 成本高。 3.3.螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 被聯(lián)接件之一為光孔、另一 個為螺紋孔。只用螺釘，不用螺 母，直接把螺釘擰進被聯(lián)接件的 螺釘孔中。 適用于載荷較輕，且 不經(jīng)常裝拆的場合。 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 2.2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 用兩頭均有螺紋的螺柱和 螺母把被聯(lián)

9、接件聯(lián)接起來, 被聯(lián) 接件之一為光孔、另一個為螺紋 孔。適用于被聯(lián)接件之一厚度很 大，而又不宜鉆通孔，但又經(jīng)常 拆卸的地方。 4.4.緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接 利用擰入被聯(lián)接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另 一零件的表面，以固定零件的相對位置，可傳遞不 大的力或扭矩。 三、螺紋聯(lián)接的預緊和防松三、螺紋聯(lián)接的預緊和防松 1螺紋聯(lián)接的預緊螺紋聯(lián)接的預緊 擰緊的目的擰緊的目的 防松方法防松方法 1.摩擦防松 （保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩） 對頂螺母，彈簧墊圈 。 結構簡單、使用方 便。 2.機械防松 （在聯(lián)接中加入其它機械元件) 開口銷、止動墊圈，串聯(lián)鐵絲等。 適用于沖擊振動載荷，重要場合使用

10、，成本高。 3.永久防松 粘、鉚、焊等。 2螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松 限制螺旋副的相對轉動； 以防止聯(lián)接的松動，影響正常工作。 1.提高聯(lián)接的緊密性 2.防止聯(lián)接松動 3.提高聯(lián)接件強度 防松的實質(zhì)防松的實質(zhì) 1. 1. 摩擦防松摩擦防松 對頂螺母防松對頂螺母防松 自鎖螺母防松自鎖螺母防松 彈簧墊圈防松彈簧墊圈防松 止動墊片防松止動墊片防松 螺栓 裝配圖 開槽螺母 開口銷 2.2.機械防松機械防松 正確 錯誤 串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)鋼絲防松 焊接焊接 鉚沖鉚沖 3.3.不可拆卸防松不可拆卸防松 四、螺紋聯(lián)接的強度計算四、螺紋聯(lián)接的強度計算 概述概述 1松螺栓聯(lián)接強度計算松螺栓聯(lián)接強度計算 2緊螺

11、栓聯(lián)接強度計算緊螺栓聯(lián)接強度計算 只受預緊力的緊螺栓聯(lián)接只受預緊力的緊螺栓聯(lián)接 既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接 失效分析及計算準則失效分析及計算準則 受拉螺栓受拉螺栓 靜載荷下，失效形式主要為螺紋牙的塑性變形和斷裂， 變載荷下，失效形式為應力集中處的疲勞斷裂 。 計算準則計算準則滿足螺栓的拉伸強度條件。 螺桿或通孔孔壁的壓潰 或螺桿被剪斷。 計算準則計算準則 滿足螺栓的擠壓強度和剪切強度條件。 概述概述 步驟：步驟：根據(jù)失效形式和相應的強度計算準則，計算螺紋小徑d1或光桿 直徑d0 ，按標準

12、選取公稱直徑d 。 失效形式失效形式 失效形式失效形式 受剪螺栓受剪螺栓 失效部位失效部位 安裝時，不受力。安裝時，不受力。 工作時，軸向拉伸工作時，軸向拉伸 。如右圖。如右圖。 1松螺栓聯(lián)接強度計算松螺栓聯(lián)接強度計算 F 2 1 4 d F F d 4 1 1 d S S 為螺紋小徑，mm； 螺栓材料的許用拉應力，MPa。 起起 重重 釣釣 鉤鉤 末末 端端 螺螺 栓栓 聯(lián)聯(lián) 接接 螺栓受由預緊力螺栓受由預緊力 產(chǎn)生的產(chǎn)生的拉應力拉應力 M10M64普通螺紋的鋼制螺栓，可取 只受預緊力的緊螺栓聯(lián)接只受預緊力的緊螺栓聯(lián)接 0 F 2 1 0 4 d F 2 1 0 1 2 v 3 1 2 v0

13、 4 2 tan 16 2 tan d F d d d d F 032o v 08. 104. 1 1 2 d d 05. 0tan 5 . 0 螺栓材料為塑性，根據(jù)第四強度理論可求出計算應力 3 . 15 . 033 2 222 ca 得強度條件為得強度條件為 2 1 0 ca 4 3.1 d F 2.5 0 1 F d 結論：結論：扭轉的影響可用增大拉伸力的扭轉的影響可用增大拉伸力的3030來考慮，不再單獨考慮扭矩。來考慮，不再單獨考慮扭矩。 緊螺栓聯(lián)接裝配時，螺母需要擰緊 擰緊力矩擰緊力矩T 螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產(chǎn)生的螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產(chǎn)生的扭轉剪應力扭轉剪應力 （危險截面）（

14、危險截面） 由此可得由此可得 （摩擦副的當量摩擦角） 既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接 工作前工作前（預緊力（預緊力F F0 0 ）載荷及變形情況）載荷及變形情況 螺栓伸長量b，被聯(lián)接件壓縮量m 工作工作時（工作拉力）時（工作拉力）載荷及變形情況載荷及變形情況 螺栓總伸長量為bb 被聯(lián)接件剩余變形量為 mm， 且 m b 剩余預緊力為F1 螺栓中總拉力 F2= F0 + F =F1 + F 螺栓危險截面的拉伸強度條件拉伸強度條件為 2 1 2 ca 4 3 . 1 d F 2.5 2 1 F d 對于有密封性要求的聯(lián)接， 一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時：

15、工作載荷不穩(wěn)定時： FF8 . 15 . 1 1 FF6 . 02 . 0 1 FF0 . 16 . 0 1 P min0 P Ld F d F 2 0 4 擠壓強度條件擠壓強度條件 剪切強度條件剪切強度條件 F 0 d min L P 力；栓或孔壁的許用擠壓應螺栓的許用剪應力，螺、 度，建議取釘桿與孔壁最小接觸長 ；螺栓的抗剪工作面數(shù)目 _ ;25. 1_ _ p 0minmin d m 受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接 螺栓所受的工作剪力； 螺栓剪切面的直徑(可取螺栓孔的直徑) ； 螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度； 螺栓或孔壁材料的許用擠壓應力； 螺栓材料許用剪切應力

16、。 五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應力五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應力 1 1螺紋聯(lián)接件的材料及強度級別螺紋聯(lián)接件的材料及強度級別 v一般用一般用 Q235、Q275、10#、35#、45# 重要的、承受沖擊振動變載荷螺栓用重要的、承受沖擊振動變載荷螺栓用 15Cr、40Cr、30CrMnSi、2CrMo 。 例如例如 12V24012V240型機車柴油機缸頭連接螺栓采用型機車柴油機缸頭連接螺栓采用42CrMo v螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃槭墸月菟?、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃槭?，?.6至至12.9。 表示方法：表示方法： 小數(shù)點前的數(shù)值為小數(shù)點前的數(shù)值為 ，小數(shù)小數(shù)點后數(shù)值為點后數(shù)值為 v

17、螺母的性能等級分為七級，從螺母的性能等級分為七級，從4 4到到1212。 表示方法：數(shù)值為表示方法：數(shù)值為 。 100/ B )/(10 BS 100/ B 2 2許用應力許用應力 S S S S S S BS p 或拉伸拉伸 剪切剪切 擠壓擠壓 六、螺紋聯(lián)接的結構設六、螺紋聯(lián)接的結構設 計計 1.1. 避免螺栓承受附加的彎曲應力避免螺栓承受附加的彎曲應力 2. 2. 合理安排成組螺栓的平面位置合理安排成組螺栓的平面位置 相鄰螺栓的中心距一般應 小于 （d為螺栓的公稱直徑 ），具有密封要求的螺栓中心 距一般不應大于 。 螺栓之間及螺栓與機體之 間要留有足夠的扳手空間，扳 手轉動角度應大于 。

18、d10 d7 o 60 安排一組螺栓的平面位置和數(shù)目時， 力求各螺栓受力均勻，便 于加工和裝配。同一圓周上的螺栓數(shù)目，應采用3、4、6、8、12等數(shù)， 以便分度和劃線。 原因原因 螺栓的附件應力螺栓的附件應力 (a) 支承面不平支承面不平 (b) 螺母孔不正螺母孔不正 (c) 被聯(lián)接件剛度小被聯(lián)接件剛度小 (d) 鉤頭螺栓聯(lián)接鉤頭螺栓聯(lián)接 球面墊圈球面墊圈 凸臺凸臺 沉頭座沉頭座 結構上結構上如何避免？如何避免？ 斜墊圈斜墊圈 1.1.避免螺栓承受附加的彎曲應力避免螺栓承受附加的彎曲應力 第二節(jié)第二節(jié) 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接 一、鍵聯(lián)接的類型和結構一、鍵聯(lián)接的類型和結構 1.1.平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接 工作面

19、為側面，結構簡單，拆裝方便，工作面為側面，結構簡單，拆裝方便， 對中性好，不能承受軸向力。對中性好，不能承受軸向力。 普通平鍵 導向鍵與滑鍵 2.2.半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接 3.3.楔鍵楔鍵 4.4.切向鍵切向鍵 二、二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算 三、三、花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接 普通平鍵普通平鍵 圓頭（圓頭（A型）型）方頭（方頭（B型）型） 用于靜聯(lián)接，用于靜聯(lián)接，按鍵端形狀分為三種按鍵端形狀分為三種 單圓頭（單圓頭（C型）型） 導向鍵與滑鍵導向鍵與滑鍵 用于動聯(lián)接用于動聯(lián)接 導向鍵聯(lián)接導向鍵聯(lián)接 滑鍵聯(lián)接滑鍵聯(lián)接 2. 2.半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接 工作面工作面 圓頭

20、楔鍵聯(lián)接圓頭楔鍵聯(lián)接 平頭楔鍵聯(lián)接平頭楔鍵聯(lián)接 鉤頭楔鍵聯(lián)接鉤頭楔鍵聯(lián)接 3.3.楔鍵楔鍵 工作面為上下兩面，靠摩擦傳動，適用于對中精度要求低的靜載。工作面為上下兩面，靠摩擦傳動，適用于對中精度要求低的靜載。 4.4.切向鍵切向鍵 兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊； 只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。 工作面 二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算 1.選擇選擇 根據(jù)聯(lián)接的結構特點、使用要求和工作條件選擇鍵的類型。 根據(jù)軸的直徑從標準中選出鍵的截面尺寸bh 根據(jù)輪轂寬度確定鍵的長度L，導向平鍵按滑動距離確定L 。 2.失效形式失效形式 靜聯(lián)接靜聯(lián)接 ：工作面被壓潰動聯(lián)接動聯(lián)接 ：工作面過度磨損。 3. 校核計算校核計算 靜聯(lián)接靜聯(lián)接：擠壓強度 pp 4 2 2 dhl T l h d T p dhl T p 4 動聯(lián)接動聯(lián)接：工作面壓強 三、花鍵聯(lián)接三、花鍵聯(lián)接 1 1花鍵聯(lián)接的特點花鍵聯(lián)接的特點 承載能力高，對軸的削弱小，應力集中小，定心好，導向性能好， 加工需專用機床