第十一章連接

1、第十一章連接第十一章連接 第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 第二節(jié)鍵連接第二節(jié)鍵連接 第三節(jié)銷和過(guò)盈連接第三節(jié)銷和過(guò)盈連接 第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接一、螺紋及基本參數(shù)一、螺紋及基本參數(shù) 常用的螺紋主要有普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋常用的螺紋主要有普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋和矩形螺紋。前二種主要用于連接，后三種主要用于傳動(dòng)。其中除矩和矩形螺紋。前二種主要用于連接，后三種主要用于傳動(dòng)。其中除矩形螺紋外，都已標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)螺紋的基本尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)形螺紋外，都已標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)螺紋的基本尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn))常用常用螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用見(jiàn)螺紋的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用見(jiàn)表表11一一1 螺紋

2、的主要幾何參數(shù)螺紋的主要幾何參數(shù)(圖圖11一一1)二、螺紋連接的類型和螺紋緊固件二、螺紋連接的類型和螺紋緊固件 1.螺紋連接類型螺紋連接類型 螺紋緊固件連接的主要類型有螺紋緊固件連接的主要類型有:螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接，其用途和特點(diǎn)見(jiàn)連接和緊定螺釘連接，其用途和特點(diǎn)見(jiàn)表表11一一2下一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 2.常用螺紋緊固件常用螺紋緊固件 機(jī)械制造中常用的螺紋緊固件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和機(jī)械制造中常用的螺紋緊固件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊片等，這些零件都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。它們的墊片等，這些零件都是

3、標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。它們的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用見(jiàn)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用見(jiàn)表表11一一3 3.螺紋緊固件常用材料和機(jī)械性能等級(jí)螺紋緊固件常用材料和機(jī)械性能等級(jí) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋緊固件按材料的機(jī)械性能分級(jí)。螺栓、螺釘、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋緊固件按材料的機(jī)械性能分級(jí)。螺栓、螺釘、雙頭螺柱及螺母機(jī)械性能等級(jí)見(jiàn)雙頭螺柱及螺母機(jī)械性能等級(jí)見(jiàn)表表11一一4。螺栓、螺柱、螺釘?shù)臋C(jī)械。螺栓、螺柱、螺釘?shù)臋C(jī)械性能等級(jí)分為十級(jí)，自性能等級(jí)分為十級(jí)，自3. 6至至12. 9 ;螺母的性能等級(jí)分為七級(jí)，從螺母的性能等級(jí)分為七級(jí)，從4到到12。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 螺紋緊固件常用材料一般為中低碳鋼

4、，如螺紋緊固件常用材料一般為中低碳鋼，如Q215 , Q235 ,10 ,15 ,35和和45鋼等。在承受變載荷或有沖擊、振動(dòng)的重要連接中、可用合金鋼，鋼等。在承受變載荷或有沖擊、振動(dòng)的重要連接中、可用合金鋼，如如40Gr ,15 MnVB和和30CrMnSi等。螺母材料一般比配合螺栓的硬度等。螺母材料一般比配合螺栓的硬度低低2040HB5，以減輕螺栓磨損。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，高強(qiáng)度，以減輕螺栓磨損。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)用日益增多。當(dāng)有防腐蝕或?qū)щ娨髸r(shí)，螺紋緊固件可用銅螺栓的應(yīng)用日益增多。當(dāng)有防腐蝕或?qū)щ娨髸r(shí)，螺紋緊固件可用銅及其合金或其他有色金屬。近年來(lái)還發(fā)展了塑料

5、螺栓、螺母及其合金或其他有色金屬。近年來(lái)還發(fā)展了塑料螺栓、螺母)螺紋緊螺紋緊固件常用材料的疲勞性能見(jiàn)固件常用材料的疲勞性能見(jiàn)表表11一一5下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接三、螺紋連接的預(yù)緊和防松三、螺紋連接的預(yù)緊和防松1.螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接的預(yù)緊 通常通過(guò)控制擰緊力矩等方法來(lái)控制預(yù)緊力的大小。通常通過(guò)控制擰緊力矩等方法來(lái)控制預(yù)緊力的大小。圖圖11一一2、圖圖11 -3分別是控制擰緊力矩的測(cè)力矩扳手和定力矩扳手。測(cè)力矩扳手分別是控制擰緊力矩的測(cè)力矩扳手和定力矩扳手。測(cè)力矩扳手的工作原理是根據(jù)扳手上的彈性元件的工作原理是根據(jù)扳手上的彈性元件1，在擰緊力的作用下所產(chǎn)生的，在擰緊力的作

6、用下所產(chǎn)生的彈性變形來(lái)指示擰緊力矩的大小。為方便計(jì)量，可將指示刻度彈性變形來(lái)指示擰緊力矩的大小。為方便計(jì)量，可將指示刻度2直接直接以力矩值標(biāo)出。定力矩扳手的工作原理是當(dāng)擰緊力矩超過(guò)規(guī)定值時(shí)，以力矩值標(biāo)出。定力矩扳手的工作原理是當(dāng)擰緊力矩超過(guò)規(guī)定值時(shí)，彈簧彈簧3被壓縮，扳手卡盤被壓縮，扳手卡盤1與圓柱銷與圓柱銷2之間打滑，如果繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，之間打滑，如果繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，卡盤將不再轉(zhuǎn)動(dòng)。卡盤將不再轉(zhuǎn)動(dòng)。 對(duì)于常用對(duì)于常用M10一一M68粗牙普通鋼制螺紋，擰緊力矩粗牙普通鋼制螺紋，擰緊力矩下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 2.螺紋連接的防松螺紋連接的防松 連接螺紋都能滿足自鎖條件，在靜載荷

7、和工作溫度變化不大時(shí)，連接螺紋都能滿足自鎖條件，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，一般不會(huì)自動(dòng)松脫。但在振動(dòng)或變載荷的作用下，螺旋副間的摩擦力一般不會(huì)自動(dòng)松脫。但在振動(dòng)或變載荷的作用下，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬時(shí)消失，使連接松脫。連接一旦出現(xiàn)松脫，輕者會(huì)影響可能減小或瞬時(shí)消失，使連接松脫。連接一旦出現(xiàn)松脫，輕者會(huì)影響機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，重者會(huì)造成嚴(yán)重事故。因此，為了防止連接松脫，機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，重者會(huì)造成嚴(yán)重事故。因此，為了防止連接松脫，保證連接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效的防松措施。保證連接安全可靠，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效的防松措施。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接四、單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算

8、四、單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)單個(gè)螺栓而言，螺栓受載形式不外乎軸向受拉和橫向受剪兩對(duì)單個(gè)螺栓而言，螺栓受載形式不外乎軸向受拉和橫向受剪兩類，受力的性質(zhì)分靜載荷和變載荷兩種。類，受力的性質(zhì)分靜載荷和變載荷兩種。 受拉螺栓的失效形式主要是螺栓桿部的損壞受拉螺栓的失效形式主要是螺栓桿部的損壞:在軸向靜載荷的作在軸向靜載荷的作用下，螺栓的失效多為螺紋部分的塑性變形和斷裂用下，螺栓的失效多為螺紋部分的塑性變形和斷裂;在軸向變載荷的在軸向變載荷的作用下，螺栓的失效多為螺栓的疲勞斷裂，毀壞的地方都是截面有劇作用下，螺栓的失效多為螺栓的疲勞斷裂，毀壞的地方都是截面有劇烈變化因而有應(yīng)力集中之處。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在靜載

9、荷下螺栓連接是烈變化因而有應(yīng)力集中之處。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在靜載荷下螺栓連接是很少發(fā)生破壞的，只有在嚴(yán)重過(guò)載的情況下才會(huì)發(fā)生。就破壞性質(zhì)而很少發(fā)生破壞的，只有在嚴(yán)重過(guò)載的情況下才會(huì)發(fā)生。就破壞性質(zhì)而言，約有言，約有90%的螺栓屬于疲勞破壞。統(tǒng)計(jì)資料表明變載荷受拉螺栓的螺栓屬于疲勞破壞。統(tǒng)計(jì)資料表明變載荷受拉螺栓(如如圖圖11一一4所示所示)在從螺母支撐面算起第一圈或第二圈螺紋處毀壞的約在從螺母支撐面算起第一圈或第二圈螺紋處毀壞的約占占65，在光桿與螺紋部分交界處毀壞的約占，在光桿與螺紋部分交界處毀壞的約占20 %，在螺栓頭與桿交，在螺栓頭與桿交界處毀壞的約占界處毀壞的約占15%。如果螺紋精度較低或

10、經(jīng)常裝拆，還可能經(jīng)常發(fā)。如果螺紋精度較低或經(jīng)常裝拆，還可能經(jīng)常發(fā)生滑扣失效。生滑扣失效。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 受剪螺栓連接受剪螺栓連接(如受橫向載荷的鉸制孔用螺栓連接如受橫向載荷的鉸制孔用螺栓連接)的主要失效形的主要失效形式為式為:螺栓桿和孔壁相接觸的表面被壓潰。螺栓桿和孔壁相接觸的表面被壓潰。 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算方法同樣也適用雙頭螺柱連接和螺釘連接。螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算方法同樣也適用雙頭螺柱連接和螺釘連接。 1.受拉螺檢連接的強(qiáng)度計(jì)算受拉螺檢連接的強(qiáng)度計(jì)算 (1)松連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算松連接螺栓裝配時(shí)，螺母不需要擰緊。在承受松連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算松連接螺栓裝配時(shí)，螺母不需要擰緊

11、。在承受工作載荷之前，螺栓不受力。這種連接應(yīng)用范圍有限，工作載荷之前，螺栓不受力。這種連接應(yīng)用范圍有限，圖圖11一一5所示所示為起重吊鉤的螺栓連接。為起重吊鉤的螺栓連接。 一般機(jī)械用的松螺栓連接，其螺紋部分的強(qiáng)度條件為一般機(jī)械用的松螺栓連接，其螺紋部分的強(qiáng)度條件為下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 (2)緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算緊連接螺栓在安裝時(shí)必須將螺母擰緊，所以螺紋緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算緊連接螺栓在安裝時(shí)必須將螺母擰緊，所以螺紋部分不僅受預(yù)緊力部分不僅受預(yù)緊力F所產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的作用，還受螺紋副摩擦力矩所產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的作用，還受螺紋副摩擦力矩T1產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用。螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸應(yīng)

12、力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用。螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸應(yīng)力 螺栓危險(xiǎn)截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為螺栓危險(xiǎn)截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 由于螺栓材料是塑性的，故可根據(jù)第四強(qiáng)度理論來(lái)確定螺紋部分由于螺栓材料是塑性的，故可根據(jù)第四強(qiáng)度理論來(lái)確定螺紋部分的計(jì)算應(yīng)力的計(jì)算應(yīng)力2.受剪螺檢連接受剪螺檢連接(受橫向載荷的鉸制孔用螺檢連接受橫向載荷的鉸制孔用螺檢連接)強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算 如如圖圖11-11所示的鉸制孔用螺栓連接，螺栓桿與孔壁之間無(wú)間隙。所示的鉸制孔用螺栓連接，螺栓桿與孔壁之間無(wú)間隙。在橫向載荷在橫向載荷F作用下連接失效的主要形式為螺栓桿被剪斷、螺栓桿或作用下連接失效的主要形式為螺栓桿

13、被剪斷、螺栓桿或孔壁被壓潰。因此，應(yīng)分別按擠壓及剪切強(qiáng)度條件計(jì)算。計(jì)算時(shí)，假孔壁被壓潰。因此，應(yīng)分別按擠壓及剪切強(qiáng)度條件計(jì)算。計(jì)算時(shí)，假設(shè)螺栓桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的，又因這種連接所受的預(yù)設(shè)螺栓桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的，又因這種連接所受的預(yù)緊力很小，所以不考慮預(yù)緊力和螺紋摩擦力矩的影響。緊力很小，所以不考慮預(yù)緊力和螺紋摩擦力矩的影響。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接五、螺栓組連接受力分析五、螺栓組連接受力分析 1.螺檢組連

14、接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺檢組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 螺栓組連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是合理地確定連接接合面的幾何螺栓組連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是合理地確定連接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和連接接合面間受力均勻，便于形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和連接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以下幾方面的問(wèn)題。加工和裝配。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以下幾方面的問(wèn)題。 (1)連接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圓連接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圓形、環(huán)形、矩形、三角形等。這樣不但便于加工制造，而且便于對(duì)稱形、環(huán)形、矩形、三角形等。這樣不但便于加工制造

15、，而且便于對(duì)稱合理地布置螺栓，使各個(gè)螺栓受力合理，連接接合面受力也比較均勻，合理地布置螺栓，使各個(gè)螺栓受力合理，連接接合面受力也比較均勻，如如圖圖11一一12所示。所示。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 (2)螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均。當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近過(guò)于不均。當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，

16、以減小螺栓的受力連接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力(圖圖11一一13)。如果同時(shí)承受軸。如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷、套筒、鍵等抗剪零件來(lái)承受橫向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷、套筒、鍵等抗剪零件來(lái)承受橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 (3)螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。布置螺栓時(shí)，各螺栓軸線間以螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。布置螺栓時(shí)，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動(dòng)空間的大小及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動(dòng)空間的大小來(lái)決定。扳

17、手空間的尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于壓力容器等緊密性要來(lái)決定。扳手空間的尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要連接，螺栓的間距求較高的重要連接，螺栓的間距t0不得大于不得大于表表11一一11所推薦的數(shù)值。所推薦的數(shù)值。 (4)同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和便同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和便于加工裝配。于加工裝配。 (5)分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4 ,6 ,8等偶數(shù)，以便在圓周等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線。上鉆孔時(shí)的分度和畫線。 (6)工藝上保證被連接件、螺母和螺栓頭部的支承面平

18、整，并與螺栓軸工藝上保證被連接件、螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直。在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉線相垂直。在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座頭座(圖圖11一一14)等。等。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接2.螺檢組連接的受力分析螺檢組連接的受力分析(1)受橫向載荷的螺栓組連接受橫向載荷的螺栓組連接圖圖11-15所示為一由四個(gè)螺栓組成的受橫向載所示為一由四個(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組連接。橫向載荷的作用線與螺栓軸線垂直，并通過(guò)螺栓組荷的螺栓組連接。橫向載荷的作用線與螺栓軸線垂直，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。當(dāng)采用螺栓桿與孔壁間留有

19、間隙的普通螺栓連接時(shí)的對(duì)稱中心。當(dāng)采用螺栓桿與孔壁間留有間隙的普通螺栓連接時(shí)(圖圖11-15(a),靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗橫向載荷靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗橫向載荷;當(dāng)當(dāng)采用鉸制孔用螺栓連接時(shí)采用鉸制孔用螺栓連接時(shí)(圖圖11一一15(b),靠螺栓桿受剪切及螺栓桿與孔靠螺栓桿受剪切及螺栓桿與孔壁的擠壓來(lái)抵抗橫向載荷。雖然兩者的傳力方式不同，但計(jì)算時(shí)可近壁的擠壓來(lái)抵抗橫向載荷。雖然兩者的傳力方式不同，但計(jì)算時(shí)可近似地認(rèn)為，在橫向總載荷似地認(rèn)為，在橫向總載荷F的作用下，各螺栓所承擔(dān)的工作載荷是均的作用下，各螺栓所承擔(dān)的工作載荷是均等的。因此，對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)

20、螺栓所受的橫向工作切力等的。因此，對(duì)于鉸制孔用螺栓連接，每個(gè)螺栓所受的橫向工作切力為為下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 (2)受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接如受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接如圖圖11 - 16所示，轉(zhuǎn)矩所示，轉(zhuǎn)矩T作用在連接接合面內(nèi)，作用在連接接合面內(nèi)，在轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)矩T的作用下，底板有繞通過(guò)螺栓組中心的作用下，底板有繞通過(guò)螺栓組中心O并與接合面相垂直的并與接合面相垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。為了防止底板轉(zhuǎn)動(dòng)，可以采用普通螺栓連接，也可軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。為了防止底板轉(zhuǎn)動(dòng)，可以采用普通螺栓連接，也可采用鉸制孔用螺栓連接。其傳力方式和受橫向載荷的螺栓組連接相同。采用鉸制孔用螺栓連接。其傳力方式和受橫向載荷

21、的螺栓組連接相同。 采用鉸制孔用螺栓時(shí)，在轉(zhuǎn)矩采用鉸制孔用螺栓時(shí)，在轉(zhuǎn)矩T的作用下，各螺栓受到剪切和的作用下，各螺栓受到剪切和擠壓作用，假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面。忽略連接擠壓作用，假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面。忽略連接中的預(yù)緊力和摩擦力，則各螺栓的剪切變形量與其軸線到螺栓組中心中的預(yù)緊力和摩擦力，則各螺栓的剪切變形量與其軸線到螺栓組中心O的距離成正比，即距螺栓組中心的距離成正比，即距螺栓組中心O越遠(yuǎn)，螺栓的剪切變形量越大，越遠(yuǎn)，螺栓的剪切變形量越大，其所受的工作切力也越大。其所受的工作切力也越大。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接根據(jù)作用在底板上的力矩平衡

22、的條件得根據(jù)作用在底板上的力矩平衡的條件得因此受力最大的螺栓的工作切力為因此受力最大的螺栓的工作切力為下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 采用普通螺栓時(shí)，靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵采用普通螺栓時(shí)，靠連接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)抵抗轉(zhuǎn)矩抗轉(zhuǎn)矩T(圖圖11一一16(a)。假設(shè)各螺栓的預(yù)緊程度相同，即各螺栓的預(yù)。假設(shè)各螺栓的預(yù)緊程度相同，即各螺栓的預(yù)緊力均為緊力均為F，則各螺栓連接處產(chǎn)生的摩擦力均相等，并假設(shè)此摩擦力，則各螺栓連接處產(chǎn)生的摩擦力均相等，并假設(shè)此摩擦力集中作用在螺栓中心處，并且各摩擦力應(yīng)與各螺栓的軸線到螺栓組中集中作用在螺栓中心處，并且各摩擦力應(yīng)與各螺栓

23、的軸線到螺栓組中心的連線相垂直。根據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件，應(yīng)有心的連線相垂直。根據(jù)作用在底板上的力矩平衡條件，應(yīng)有 由上式可得各螺栓所需的預(yù)緊力為由上式可得各螺栓所需的預(yù)緊力為下一頁(yè)上一頁(yè)返回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接 (3)受軸向載荷的螺栓組連接受軸向載荷的螺栓組連接圖圖11 - 17為一受軸向總載荷為一受軸向總載荷F 的汽缸蓋螺的汽缸蓋螺栓組連接。栓組連接。F的作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。的作用線與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。計(jì)算時(shí)，認(rèn)為各螺栓平均受載，則每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷為計(jì)算時(shí)，認(rèn)為各螺栓平均受載，則每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷為下一頁(yè)上一頁(yè)返

24、回第一節(jié)螺紋連接第一節(jié)螺紋連接六、提高螺栓強(qiáng)度的措施六、提高螺栓強(qiáng)度的措施 螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，因此，研究影響螺栓螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度，因此，研究影響螺栓強(qiáng)度的因素和提高螺栓強(qiáng)度的措施，對(duì)提高連接的可靠性有著重要的強(qiáng)度的因素和提高螺栓強(qiáng)度的措施，對(duì)提高連接的可靠性有著重要的意義。影響螺栓強(qiáng)度的因素很多，主要涉及螺紋牙的載荷分配、應(yīng)力意義。影響螺栓強(qiáng)度的因素很多，主要涉及螺紋牙的載荷分配、應(yīng)力變化幅度、應(yīng)力集中、附加應(yīng)力、材料的機(jī)械性能和制造工藝等幾個(gè)變化幅度、應(yīng)力集中、附加應(yīng)力、材料的機(jī)械性能和制造工藝等幾個(gè)方面。下面分析各種因素對(duì)螺栓強(qiáng)度的影響以及提高強(qiáng)度的相應(yīng)

25、措施。方面。下面分析各種因素對(duì)螺栓強(qiáng)度的影響以及提高強(qiáng)度的相應(yīng)措施。 1.降低影響螺檢疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅降低影響螺檢疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅 2.改善螺紋牙間載荷分配不均的現(xiàn)象改善螺紋牙間載荷分配不均的現(xiàn)象 3.減小應(yīng)力集中和避免附加彎曲應(yīng)力減小應(yīng)力集中和避免附加彎曲應(yīng)力 4.采用合理的制造工藝方法采用合理的制造工藝方法上一頁(yè)返回第二節(jié)鍵連接第二節(jié)鍵連接一、鍵連接的類型和結(jié)構(gòu)一、鍵連接的類型和結(jié)構(gòu) 根據(jù)鍵連接在工作前是否存在預(yù)緊力，分為松連接和緊連接。根據(jù)鍵連接在工作前是否存在預(yù)緊力，分為松連接和緊連接。 1.松連接松連接 松連接是由平鍵或半圓鍵與軸和輪毅組成。松連接是由平鍵或半圓鍵與軸和輪毅組成。 (

26、1)平鍵連接鍵的上表面與輪毅的鍵槽底間留有間隙平鍵連接鍵的上表面與輪毅的鍵槽底間留有間隙(圖圖11一一31) ,鍵的上、鍵的上、下表面為非工作面，工作前沒(méi)有預(yù)緊力，工作時(shí)靠鍵與鍵槽兩側(cè)的互下表面為非工作面，工作前沒(méi)有預(yù)緊力，工作時(shí)靠鍵與鍵槽兩側(cè)的互相擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，因而鍵的兩個(gè)側(cè)面是工作面。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)相擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，因而鍵的兩個(gè)側(cè)面是工作面。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆卸方便、對(duì)中性好等優(yōu)點(diǎn)，因此是鍵連接中應(yīng)用最廣泛的一簡(jiǎn)單、拆卸方便、對(duì)中性好等優(yōu)點(diǎn)，因此是鍵連接中應(yīng)用最廣泛的一種。種。 根據(jù)用途不同，平鍵分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵等。根據(jù)用途不同，平鍵分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵等。

27、普通平鍵按鍵端形狀分為圓頭普通平鍵按鍵端形狀分為圓頭(A型型)、方頭、方頭(B型型)和單圓頭和單圓頭(C型型)三三種種(圖圖11一一31)。軸上鍵槽可用端銑刀或盤狀銑刀加工。軸上鍵槽可用端銑刀或盤狀銑刀加工(圖圖11一一32)，輪，輪毅上的鍵槽可用插削或拉削。毅上的鍵槽可用插削或拉削。)下一頁(yè)返回第二節(jié)鍵連接第二節(jié)鍵連接 (2)半圓鍵連接鍵呈半圓形，可在軸上相應(yīng)的半圓形鍵槽中擺動(dòng)，以適應(yīng)半圓鍵連接鍵呈半圓形，可在軸上相應(yīng)的半圓形鍵槽中擺動(dòng)，以適應(yīng)在裝配時(shí)輪毅中鍵槽的斜度在裝配時(shí)輪毅中鍵槽的斜度(圖圖11一一34)。工作面仍是鍵的兩個(gè)側(cè)面。工作面仍是鍵的兩個(gè)側(cè)面。這種鍵連接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，裝

28、配方便，尤其適用于錐形軸端與這種鍵連接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪毅的連接。缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大輪毅的連接。缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大.故一般只故一般只話用于輕載連接的場(chǎng)合話用于輕載連接的場(chǎng)合 2.緊連接緊連接 緊連接是由楔鍵與軸和輪毅組成緊連接是由楔鍵與軸和輪毅組成(圖圖11一一35 ) 。楔鍵的上表面和輪。楔鍵的上表面和輪毅槽的底面都有毅槽的底面都有1: 100的斜度。裝配時(shí)將鍵楔緊在輪毅槽和軸槽之間，的斜度。裝配時(shí)將鍵楔緊在輪毅槽和軸槽之間，鍵的上下表面受擠壓，而構(gòu)成緊連接，即在工作前連接中就有預(yù)緊力鍵的上下表面受擠壓，而構(gòu)成緊連接，

29、即在工作前連接中就有預(yù)緊力作用，工作時(shí)靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，因此鍵的上下表面作用，工作時(shí)靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，因此鍵的上下表面是工作面是工作面(圖圖11-35(a)。同時(shí)，楔鍵連接還能承受單方向的軸向力，可。同時(shí)，楔鍵連接還能承受單方向的軸向力，可對(duì)輪毅起到單方向的軸向固定作用。但由于預(yù)緊力的作用，使軸與傳對(duì)輪毅起到單方向的軸向固定作用。但由于預(yù)緊力的作用，使軸與傳動(dòng)件產(chǎn)生偏心和偏斜，因此主要用于傳動(dòng)件定心精度要求不高和低速動(dòng)件產(chǎn)生偏心和偏斜，因此主要用于傳動(dòng)件定心精度要求不高和低速的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)鍵連接第二節(jié)鍵連接二、平鍵的選擇和平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算二

30、、平鍵的選擇和平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算 1.平鍵的選擇平鍵的選擇 平鍵是標(biāo)準(zhǔn)件。鍵的選擇一般包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方平鍵是標(biāo)準(zhǔn)件。鍵的選擇一般包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。首先應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇鍵的類面。首先應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇鍵的類型，再根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸值，而鍵的長(zhǎng)度型，再根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸值，而鍵的長(zhǎng)度L可可根據(jù)輪毅寬度確定，對(duì)于普通平鍵一般略短于輪毅寬度，對(duì)于導(dǎo)向平根據(jù)輪毅寬度確定，對(duì)于普通平鍵一般略短于輪毅寬度，對(duì)于導(dǎo)向平鍵則按滑動(dòng)距離確定。鍵則按滑動(dòng)距離確定。 2.平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算平鍵連接的

31、強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)于構(gòu)成靜連接的普通平鍵連接，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，鍵槽和鍵的兩對(duì)于構(gòu)成靜連接的普通平鍵連接，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，鍵槽和鍵的兩側(cè)面受擠壓應(yīng)力，同時(shí)鍵也受切應(yīng)力側(cè)面受擠壓應(yīng)力，同時(shí)鍵也受切應(yīng)力(圖圖11 -36)。但主要失效形式是較。但主要失效形式是較弱零件的工作面被壓潰，鍵被切斷的情況較少見(jiàn)。因此，通常只按工弱零件的工作面被壓潰，鍵被切斷的情況較少見(jiàn)。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。注意，鍵、軸、輪毅三者的材作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。注意，鍵、軸、輪毅三者的材料往往不同，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)一定要按三者中最弱材料的強(qiáng)度進(jìn)行校核。料往往不同，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)一定要按三者中最弱材料的強(qiáng)度進(jìn)行

32、校核。對(duì)于構(gòu)成動(dòng)連接的導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接，主要失效形式是工作面的過(guò)對(duì)于構(gòu)成動(dòng)連接的導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接，主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損，因此通常只作耐磨性計(jì)算。度磨損，因此通常只作耐磨性計(jì)算。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)鍵連接第二節(jié)鍵連接 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，則根據(jù)擠壓強(qiáng)度計(jì)算，普通假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，則根據(jù)擠壓強(qiáng)度計(jì)算，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為平鍵連接的強(qiáng)度條件為導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接的強(qiáng)度條件為導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接的強(qiáng)度條件為 下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)鍵連接第二節(jié)鍵連接三、花鍵連接三、花鍵連接 1.花鍵連接的特點(diǎn)花鍵連接的特點(diǎn) 花鍵連接是由外花鍵和內(nèi)花鍵構(gòu)成。與平鍵連接比較

33、，花鍵連接花鍵連接是由外花鍵和內(nèi)花鍵構(gòu)成。與平鍵連接比較，花鍵連接的優(yōu)點(diǎn)是的優(yōu)點(diǎn)是:由于花鍵連接是在輪毅和軸上分別制出若干均勻分布的凹由于花鍵連接是在輪毅和軸上分別制出若干均勻分布的凹槽和凸齒，故連接受載均勻槽和凸齒，故連接受載均勻;因鍵槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，對(duì)因鍵槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，對(duì)軸、毅的強(qiáng)度削弱較輕軸、毅的強(qiáng)度削弱較輕;鍵齒數(shù)較多，總接觸面積大，可承受較大的鍵齒數(shù)較多，總接觸面積大，可承受較大的載荷載荷;軸上零件與軸的對(duì)中性好軸上零件與軸的對(duì)中性好;導(dǎo)向性好，這對(duì)動(dòng)連接很重要。缺點(diǎn)導(dǎo)向性好，這對(duì)動(dòng)連接很重要。缺點(diǎn)是花鍵加工需用專門的設(shè)備加工，成本較高?；ㄦI連接常用于汽車、

34、是花鍵加工需用專門的設(shè)備加工，成本較高。花鍵連接常用于汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床中需換擋的軸毅連接中。拖拉機(jī)和機(jī)床中需換擋的軸毅連接中。下一頁(yè)上一頁(yè)返回第二節(jié)鍵連接第二節(jié)鍵連接 2.花鍵連接的類型和結(jié)構(gòu)花鍵連接的類型和結(jié)構(gòu) 根據(jù)齒形不同，花鍵連接分為矩形花鍵連接和漸開(kāi)線花鍵連接兩根據(jù)齒形不同，花鍵連接分為矩形花鍵連接和漸開(kāi)線花鍵連接兩種，且均已標(biāo)準(zhǔn)化。種，且均已標(biāo)準(zhǔn)化。 (1)矩形花鍵連接在矩形花鍵連接中，按齒高不同分輕系列和中系列。矩形花鍵連接在矩形花鍵連接中，按齒高不同分輕系列和中系列。輕系列承載能力較小，多用于靜連接和輕載連接輕系列承載能力較小，多用于靜連接和輕載連接;中系列用于中等載中系列用于

35、中等載荷的連接。荷的連接。 (2)漸開(kāi)線花鍵連接漸開(kāi)線花鍵連接 漸開(kāi)線花鍵連接的定心方式是齒形定心，當(dāng)受載時(shí)，齒面上的壓漸開(kāi)線花鍵連接的定心方式是齒形定心，當(dāng)受載時(shí)，齒面上的壓力自動(dòng)平衡起到定心作用，有利于各齒均勻受載。漸開(kāi)線花鍵連接具力自動(dòng)平衡起到定心作用，有利于各齒均勻受載。漸開(kāi)線花鍵連接具有承載能力大、使用壽命長(zhǎng)、定心精度高、工藝性好等特點(diǎn)，宜用于有承載能力大、使用壽命長(zhǎng)、定心精度高、工藝性好等特點(diǎn)，宜用于載荷大、尺寸也較大的連接。載荷大、尺寸也較大的連接。 花鍵連接的尺寸也是根據(jù)軸徑按標(biāo)準(zhǔn)選定?；ㄦI連接的強(qiáng)度校核花鍵連接的尺寸也是根據(jù)軸徑按標(biāo)準(zhǔn)選定?；ㄦI連接的強(qiáng)度校核可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)

36、。花鍵連接的材料一般選用抗拉強(qiáng)度可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?；ㄦI連接的材料一般選用抗拉強(qiáng)度b 500 MPa的碳素鋼或合金鋼。的碳素鋼或合金鋼。上一頁(yè)返回第三節(jié)銷和過(guò)盈連接第三節(jié)銷和過(guò)盈連接一、銷連接一、銷連接 銷主要用來(lái)固定零件之間的相對(duì)位置，稱為定位銷銷主要用來(lái)固定零件之間的相對(duì)位置，稱為定位銷(圖圖11 -40)，它是組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件它是組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件;也可用于連接，稱為連接銷也可用于連接，稱為連接銷(圖圖11一一41)，可傳遞不大的載荷，可傳遞不大的載荷;還可作為安全裝置中的過(guò)載剪斷元件，還可作為安全裝置中的過(guò)載剪斷元件，稱為安全銷稱為安全銷(圖圖11 -42)

37、銷有多種類型，如圓柱銷、圓錐銷、槽銷等，這些銷均已標(biāo)準(zhǔn)化。銷有多種類型，如圓柱銷、圓錐銷、槽銷等，這些銷均已標(biāo)準(zhǔn)化。下一頁(yè)返回第三節(jié)銷和過(guò)盈連接第三節(jié)銷和過(guò)盈連接 銷的常用材料為銷的常用材料為35 ,45鋼。定位銷通常不受載荷，故不作強(qiáng)度校鋼。定位銷通常不受載荷，故不作強(qiáng)度校核計(jì)算，其直徑可按結(jié)構(gòu)確定，數(shù)目一般不少于兩個(gè)。連接銷的尺寸核計(jì)算，其直徑可按結(jié)構(gòu)確定，數(shù)目一般不少于兩個(gè)。連接銷的尺寸可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)或規(guī)范確定，必要時(shí)再按剪切和擠壓強(qiáng)可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)或規(guī)范確定，必要時(shí)再按剪切和擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計(jì)算。安全銷在機(jī)器過(guò)載時(shí)應(yīng)被剪斷，因此，銷的直度條件進(jìn)行校核計(jì)算。安全

38、銷在機(jī)器過(guò)載時(shí)應(yīng)被剪斷，因此，銷的直徑應(yīng)按過(guò)載時(shí)被剪斷的條件確定。徑應(yīng)按過(guò)載時(shí)被剪斷的條件確定。二、過(guò)盈連接二、過(guò)盈連接 過(guò)盈連接是利用零件間的過(guò)盈配合形成的連接，其配合表面常為過(guò)盈連接是利用零件間的過(guò)盈配合形成的連接，其配合表面常為圓柱面圓柱面(見(jiàn)見(jiàn)圖圖11 - 46)和圓錐面和圓錐面(見(jiàn)見(jiàn)圖圖11 -47)。過(guò)盈連接可用壓入法、溫。過(guò)盈連接可用壓入法、溫差法或液壓等方法裝配，裝配后由于零件的裝配過(guò)盈使配合面間產(chǎn)生差法或液壓等方法裝配，裝配后由于零件的裝配過(guò)盈使配合面間產(chǎn)生一定的壓力，工作時(shí)靠此壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩或軸向力。這種一定的壓力，工作時(shí)靠此壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩或軸向力。這種連接的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心性好，承載能力高，承受變載和沖擊的連接的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心性好，承載能力高，承受變載和沖擊的性能好，還可避免零件因開(kāi)鍵槽而被削弱。缺點(diǎn)是配合面加工精度要性能好，還可避