機械基礎(chǔ)知識第二章——緊固及連接

1、第二章第二章 連接與緊固連接與緊固主講人：吳春橋主講人：吳春橋一、連接的定義及分類一、連接的定義及分類二、螺紋的定義及分類二、螺紋的定義及分類三、螺紋緊固件三、螺紋緊固件四、鍵連接四、鍵連接目錄 連接是指被連接件與連接件的組合。被連接件有軸和軸上零件（齒輪）、箱體與端蓋、齒圈與輪轂等等。 常用的連接件有螺紋緊固件、銷、鍵、鉚釘?shù)?。連接分為可拆卸連接可拆卸連接與不可拆卸不可拆卸連接連接。連接的定義及分類過盈連接過盈連接連接的定義及分類螺紋連接螺紋連接可拆可拆連接連接鍵連接鍵連接銷連接銷連接鉚接鉚接焊接焊接粘接粘接不可不可拆拆連接連接 螺紋的定義：將一傾斜角為某值的直線繞在圓柱體上便形成一螺旋線，

2、如果取一個小平面沿著螺旋線運動，運動時保持此圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。 螺紋分為連接螺紋和傳動螺紋兩種。連接螺紋主要包括普通螺紋和管螺紋；傳動螺紋主要包括鋸齒形螺紋，梯形螺紋和矩形螺紋。 螺旋線還可以不是一條，這種情況稱為多線螺紋。一般情況下螺紋的線數(shù)不超過4。螺紋的定義及分類普通螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋矩形螺紋螺紋連接螺紋的幾個重要的幾何參數(shù)：大徑d與外螺紋牙頂（或者內(nèi)螺紋牙底）相重合的假象圓柱體的直徑。小徑d1與外螺紋牙底（或者內(nèi)螺紋牙頂）相重合的假象圓柱體的直徑。中經(jīng)d2也是一個假象圓柱體的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。螺距 P 相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離

3、。導(dǎo)程S 同一條螺旋線上，相鄰兩個牙在中徑線上對應(yīng)兩點的軸向距離，設(shè)螺旋線的條數(shù)為n，則S=nP。螺紋升角 中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋曲線的平面的夾角。 牙型角 軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角稱為牙型角。牙型側(cè)邊與螺紋曲線的垂線間的夾角稱為牙側(cè)角。螺紋參數(shù) 常用的連接螺紋有普通螺紋和管螺紋（細(xì)牙螺常用的連接螺紋有普通螺紋和管螺紋（細(xì)牙螺紋）。前者多用于緊固連接，后者用于緊密連接。在紋）。前者多用于緊固連接，后者用于緊密連接。在國標(biāo)中，把牙型角國標(biāo)中，把牙型角=60的三角形米制螺紋稱為普通的三角形米制螺紋稱為普通螺紋，以大徑螺紋，以大徑d為公稱直徑。同一公稱直徑可以有很為公稱直

4、徑。同一公稱直徑可以有很多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余都稱為細(xì)牙螺紋。細(xì)牙螺紋升角小，小徑大，因而余都稱為細(xì)牙螺紋。細(xì)牙螺紋升角小，小徑大，因而自鎖性能好，強度高，但是不耐磨，易滑扣。自鎖性能好，強度高，但是不耐磨，易滑扣。 管連接螺紋一般有四種，除了用普通細(xì)牙螺紋外，管連接螺紋一般有四種，除了用普通細(xì)牙螺紋外，還有三種：非螺紋密封的管螺紋（圓柱壁管，牙型角還有三種：非螺紋密封的管螺紋（圓柱壁管，牙型角=55）用螺紋密封的管螺紋（圓錐管壁，牙型角）用螺紋密封的管螺紋（圓錐管壁，牙型角=55）和牙型角）和牙型角=60圓錐管螺紋圓錐管

5、螺紋。機械制造中常用的螺紋螺紋緊固件螺栓連接 螺釘連接 雙頭螺柱連接螺紋緊固件的特點和應(yīng)用螺栓：螺栓：螺紋預(yù)留長度： l1靜載荷 l1 (0.30.5)d變載荷 l10.75d沖擊載荷或彎曲載荷 l1d螺紋伸出長度a=(0.20.3)d螺栓軸線到邊緣的距離 e=d+(36)mm螺釘、雙頭螺柱：螺釘、雙頭螺柱：螺釘，螺柱座端擰入深度：H鋼或者青銅Hd鑄鐵 H(1.251.5)d鋁合金 H(1. 52.5)d螺紋連接的數(shù)據(jù)要求 分六角頭和小六角頭兩種。小六角頭螺栓采用冷鐓工藝生產(chǎn)，材料利用率高，生產(chǎn)率高，力學(xué)性能和成本低。但是由于頭部較小，不宜用于頻繁拆裝、被連接件強度低和易腐蝕的地方。（需要注意

6、的是，螺栓也可以用于螺釘連接中）螺栓止動墊圈球面墊圈彈簧墊圈平墊圈墊圈 正常情況下，絕大多數(shù)螺紋連接在裝配時正常情況下，絕大多數(shù)螺紋連接在裝配時都必須擰緊，使連接在承受工作載荷之前，都必須擰緊，使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加作用力稱為預(yù)先受到力的作用，這個預(yù)加作用力稱為預(yù)預(yù)緊力緊力。 預(yù)緊的目的在于增強連接的可靠性和緊密預(yù)緊的目的在于增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對位移。由于預(yù)緊力對螺紋連接的可靠生相對位移。由于預(yù)緊力對螺紋連接的可靠性、強度和密封性有很大的影響，但又不能性、強度和密封性有很大的影響，

7、但又不能使螺紋連接件過載，所以在重要螺紋連接都使螺紋連接件過載，所以在重要螺紋連接都要控制預(yù)緊力。要控制預(yù)緊力。螺紋連接預(yù)緊與防松螺栓力矩表 連接用的三角螺紋具有自鎖性，在連接用的三角螺紋具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時不會自動靜載荷和工作溫度變化不大時不會自動松脫，但是在沖擊振動和變載的作用下，松脫，但是在沖擊振動和變載的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，連接仍有預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，連接仍有可能松脫。高溫的螺紋連接，由于溫度可能松脫。高溫的螺紋連接，由于溫度變形差異等原因，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象，變形差異等原因，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象，因此設(shè)計時必須考慮防松。因此設(shè)計時必須考慮防松。

8、螺紋的防松 彈簧墊圈材料彈簧墊圈材料為彈簧鋼，裝配后為彈簧鋼，裝配后墊圈被壓平，其反墊圈被壓平，其反彈力能使螺紋間保彈力能使螺紋間保持壓緊力和摩擦力。持壓緊力和摩擦力。 彈簧墊圈防松 彈簧墊圈防松 利用兩個對利用兩個對頂螺母的對頂作頂螺母的對頂作用使螺栓始終受用使螺栓始終受到附加拉力和附到附加拉力和附加摩擦力，結(jié)構(gòu)加摩擦力，結(jié)構(gòu)簡單，可用于低簡單，可用于低速重載場合速重載場合。 對頂螺母防松對頂螺母防松槽型螺母和開口銷 槽型螺母擰緊后，用開口銷穿過螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母擰緊后再配鉆開口銷。 開口銷防松開口銷防松 串聯(lián)鋼絲 用低碳鋼絲穿入成組的螺用低碳鋼絲穿入成組的螺栓頭部金屬

9、絲孔，可相互制約，栓頭部金屬絲孔，可相互制約，放松可靠，安裝時應(yīng)注意鋼絲走放松可靠，安裝時應(yīng)注意鋼絲走向。圖示僅適用于右旋螺紋；也向。圖示僅適用于右旋螺紋；也適用于雙頭螺柱的防松。適用于雙頭螺柱的防松。串聯(lián)鋼絲防松圓螺母帶翅墊片 使墊片內(nèi)翅在螺栓（軸）的槽內(nèi)，擰緊螺母后將墊片外翅之一折嵌于螺母的一個槽內(nèi)。止動墊片，將墊片折邊以固定被聯(lián)接件的相對位置。其他的防松辦法，沖點，涂粘合劑（將粘合劑涂于螺紋旋合表面，擰緊螺母后粘合劑能自行固化，防松效果良好）。止動墊片及其它防松措施 鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以及傳遞力矩。有些類型還可以實現(xiàn)軸上零件及傳遞力

10、矩。有些類型還可以實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或移動分類。的軸向固定或移動分類。 鍵有平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵。鍵有平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵。鍵連接普通平鍵 如圖所示的平如圖所示的平鍵連接，工作面為鍵連接，工作面為側(cè)面，其上表面與側(cè)面，其上表面與輪轂槽底之間有間輪轂槽底之間有間隙。這種鍵定心性隙。這種鍵定心性好、拆裝方便，分好、拆裝方便，分為普通平鍵與導(dǎo)向為普通平鍵與導(dǎo)向平鍵。平鍵。 半圓鍵半圓鍵 也是以也是以兩側(cè)為工作面，它兩側(cè)為工作面，它與平鍵一樣具有定與平鍵一樣具有定心性好的優(yōu)點。半心性好的優(yōu)點。半圓鍵能在軸槽中擺圓鍵能在軸槽中擺動以適應(yīng)轂槽底面，動以適應(yīng)轂槽底面，裝配方便，缺點是裝配方便

11、，缺點是鍵槽對軸的削弱較鍵槽對軸的削弱較大，只適用于輕載大，只適用于輕載連接。（一般在錐連接。（一般在錐形軸上采用較為方形軸上采用較為方便）便）半圓鍵半圓鍵 楔型鍵楔型鍵 工作面工作面是上下兩個面，鍵是上下兩個面，鍵的上表面有的上表面有1 1：100100的斜度，輪轂鍵槽的斜度，輪轂鍵槽的底面也有的底面也有1 1：100100的斜度，把楔鍵打的斜度，把楔鍵打入軸和轂槽內(nèi)，其入軸和轂槽內(nèi)，其工作面產(chǎn)生了很大工作面產(chǎn)生了很大的預(yù)緊力的預(yù)緊力FnFn，工作，工作時，主要靠摩擦力時，主要靠摩擦力傳遞力矩，并能承傳遞力矩，并能承受單方向的軸向力。受單方向的軸向力。鍥型鍵由于楔鍵打入時，迫使軸由于楔鍵打入

12、時，迫使軸和輪轂產(chǎn)生偏心，因此楔和輪轂產(chǎn)生偏心，因此楔鍵僅適用于定心精度要求鍵僅適用于定心精度要求不高，載荷平穩(wěn)和低速的不高，載荷平穩(wěn)和低速的連接。連接。 切向鍵切向鍵 其由一對楔鍵組成，裝配時，將其由一對楔鍵組成，裝配時，將兩鍵楔緊，工作面上的壓力沿著軸的切線方向，兩鍵楔緊，工作面上的壓力沿著軸的切線方向，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，需用能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，需用兩對切向鍵并分布成兩對切向鍵并分布成120130度。度。切向鍵 軸和輪轂周向均布多個鍵齒構(gòu)成的連接稱軸和輪轂周向均布多個鍵齒構(gòu)成的連接稱為花鍵連接。齒的側(cè)面是工作面，由于是多個齒為花鍵連接。齒的側(cè)面是工作面，由

13、于是多個齒傳遞載荷，所以花鍵比平鍵連接具有承載能力高，傳遞載荷，所以花鍵比平鍵連接具有承載能力高，對軸的削弱程度小，定心性好的優(yōu)點。它適用于對軸的削弱程度小，定心性好的優(yōu)點。它適用于定心精度高、載荷大或經(jīng)?；频倪B接。分為矩定心精度高、載荷大或經(jīng)常滑移的連接。分為矩形花鍵和漸開線型花鍵。形花鍵和漸開線型花鍵?；ㄦI 過盈連接主要分為兩種：圓柱面過盈連接；圓錐面過盈連接主要分為兩種：圓柱面過盈連接；圓錐面過盈連接。過盈連接。圓柱面過盈連接圓柱面過盈連接的過盈量是由圓柱面過盈連接的過盈量是由所選擇的配合來確定的。當(dāng)過所選擇的配合來確定的。當(dāng)過盈量及配合尺寸盈量及配合尺寸 較小時，一般較小時，一般采用

14、在常溫下直接壓入法裝配；采用在常溫下直接壓入法裝配；當(dāng)過盈量及配合尺寸當(dāng)過盈量及配合尺寸 較大時，較大時，常用溫差法裝配。圓柱面過盈常用溫差法裝配。圓柱面過盈連接結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。不連接結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。不宜多次裝拆。應(yīng)用廣泛，用于宜多次裝拆。應(yīng)用廣泛，用于軸轂連接，滾動軸承與軸的連軸轂連接，滾動軸承與軸的連接，曲軸的連接接，曲軸的連接。過盈連接圓柱面過盈圓錐面過盈連接 圓錐面過盈連接是利用包容圓錐面過盈連接是利用包容件與被包容件相對軸向位移壓件與被包容件相對軸向位移壓緊獲得過盈結(jié)合?？衫寐菁y緊獲得過盈結(jié)合。可利用螺紋連接件實現(xiàn)軸向相對位移和壓連接件實現(xiàn)軸向相對位移和壓緊；也可利用液壓裝入和拆下。緊；也可利用液壓裝入和拆下。圓錐面過盈連接時壓合距離短。圓錐面過盈連接時壓合距