機(jī)械設(shè)計(jì)第十章聯(lián)接

1、第10章 機(jī)件的聯(lián)接10.1 螺紋10.2 螺紋聯(lián)接 10.3 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10.4 軸轂聯(lián)接 10.5 其他聯(lián)接10.1.110.1.1 螺紋的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用螺紋的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用1、按牙型可分為按牙型可分為三角形、梯形、矩形、鋸齒形和圓弧螺三角形、梯形、矩形、鋸齒形和圓弧螺紋紋；2 2、按螺紋旋向可分為、按螺紋旋向可分為左旋左旋和和右旋右旋；3 3、按螺旋線條數(shù)可分為單線和多線；、按螺旋線條數(shù)可分為單線和多線；4 4、按螺紋母體形狀分為、按螺紋母體形狀分為圓柱圓柱和和圓錐圓錐等等5 5、 按應(yīng)用可分：按應(yīng)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(dòng)螺紋：梯形

2、；鋸齒形；矩形。傳動(dòng)螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。 單線螺紋單線螺紋雙線螺紋雙線螺紋常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用梯形螺紋梯形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角特點(diǎn)：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好 應(yīng)用：用于傳動(dòng) 矩形螺紋矩形螺紋 結(jié)構(gòu)：牙形角性能：效率較高、牙根強(qiáng)度小、工藝性差 應(yīng)用：用于傳動(dòng) 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋 結(jié)構(gòu)：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(qiáng)度較大、工藝性好 應(yīng)用：用于單向傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)：牙形角特點(diǎn)：聯(lián)接緊密，內(nèi)外螺紋無(wú)間隙 應(yīng)用：密封性要求較高的場(chǎng)合 管管 螺螺 紋紋結(jié)構(gòu)：牙形角性能：自鎖性好,牙根強(qiáng)度高，工藝性好 應(yīng)用：用于聯(lián)接 三角形螺紋

3、三角形螺紋oo60o55o30o0螺紋 大徑（大徑（D） 螺紋的公稱(chēng)直徑。螺紋的公稱(chēng)直徑。 小徑（小徑（D1） 用于強(qiáng)度計(jì)算。用于強(qiáng)度計(jì)算。 中徑中徑 (D2) 用于幾何尺寸計(jì)算。用于幾何尺寸計(jì)算。 螺距螺距 螺紋相鄰兩牙在中徑螺紋相鄰兩牙在中徑 上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn) 間的軸向距離。間的軸向距離。 導(dǎo)程導(dǎo)程 螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn) 一周所移動(dòng)的軸向距離。一周所移動(dòng)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)，螺紋牙型兩側(cè)邊螺紋軸向

4、截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊 的夾角。的夾角。 2 2、基本參數(shù)、基本參數(shù)d1d2dPhPnPS 單線螺紋時(shí)，導(dǎo)程單線螺紋時(shí)，導(dǎo)程=螺距；多線螺紋時(shí)，導(dǎo)程螺距；多線螺紋時(shí)，導(dǎo)程=螺距螺距線數(shù)。線數(shù)。 聯(lián)接的分類(lèi)聯(lián)接的分類(lèi)動(dòng)聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的聯(lián)接。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的聯(lián)接。靜聯(lián)接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。靜聯(lián)接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(gè)零件就可拆開(kāi)的聯(lián)接?？刹鹇?lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何

5、一個(gè)零件就可拆開(kāi)的聯(lián)接。 例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。例如：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(kāi)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(kāi)的聯(lián)接。 例如：鉚接、焊接等。例如：鉚接、焊接等。 10.2 螺紋聯(lián)接 連接：將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件連成一體的結(jié)構(gòu)。 螺紋聯(lián)接由聯(lián)接件和被聯(lián)接件組成，聯(lián)接的主要類(lèi)型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接。 （1）螺栓連接（2）雙頭螺柱連接（3）螺釘連接（4）緊定螺釘連接 常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件有螺栓、螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈和防松零件等。這些零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。10.2.2 螺紋聯(lián)接件螺栓螺栓雙頭螺柱雙頭螺柱

6、螺釘螺釘 緊定螺釘緊定螺釘特殊螺絲、螺母螺母新型螺絲和螺母1螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)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(duì)頂螺母，彈簧墊圈 。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。2.機(jī)械防松 （在聯(lián)接中加入其它機(jī)械元件) 開(kāi)口銷(xiāo)、止動(dòng)墊圈，串聯(lián)鐵絲等。 適用于沖擊振動(dòng)載荷，重要場(chǎng)合使用，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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以防止聯(lián)接的松動(dòng)，影響正常工作。1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動(dòng)3.提高聯(lián)接件強(qiáng)度防松的實(shí)質(zhì)防松的實(shí)質(zhì)10.2.3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松按螺紋聯(lián)接裝配時(shí)是否擰緊，分

7、為松聯(lián)接和緊聯(lián)接。2.螺紋聯(lián)接的防松 聯(lián)接用螺紋標(biāo)準(zhǔn)件都能滿(mǎn)足自鎖條件。擰緊螺母后，螺母與被聯(lián)接件支承面間的摩擦力也有助于防止螺母松脫。 （1）利用摩擦力防松 采用各種結(jié)構(gòu)措施使螺紋副中的摩擦力不隨聯(lián)接的外載荷波動(dòng)而變化，保持較大的防松摩擦阻力矩。彈簧墊圈防松雙螺母防松自鎖螺母防松利用防松零件控制螺紋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 （2）機(jī)械防松槽形螺母與開(kāi)口銷(xiāo)防松 止動(dòng)墊圈防松串聯(lián)鋼絲防松（3）破壞螺紋副的不可拆防松1松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算2緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)

8、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10.3 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10.3.1 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算失效分析及計(jì)算準(zhǔn)則失效分析及計(jì)算準(zhǔn)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(yīng)力集中處的疲勞斷裂 。計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則滿(mǎn)足螺栓的拉伸強(qiáng)度條件。 螺桿或通孔孔壁的壓潰 或螺桿被剪斷。 計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則 滿(mǎn)足螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度條件。概述概述步驟：步驟：根據(jù)失效形式和相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，計(jì)算螺紋小徑d1或光桿直徑d0 ，按標(biāo)準(zhǔn)選取公稱(chēng)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1.普通螺栓聯(lián)接

9、的強(qiáng)度計(jì)算（1）松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算(拉伸強(qiáng)度)松螺栓聯(lián)接實(shí)例松螺栓聯(lián)接實(shí)例松螺栓聯(lián)接在工作時(shí)只承受軸向工作載荷F，其強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算公式分別為（2）緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接螺栓的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算公式分別為 受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接 螺栓的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算公式分別為2.鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 鉸制孔用螺栓聯(lián)接的失效形式一般為螺栓桿被剪斷，螺栓桿或孔壁被壓潰。 因此，鉸制孔用螺栓聯(lián)接須進(jìn)行剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算。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（1）螺栓組的布置應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)，以使接合面受力比較均勻，一般都將接合面設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀，并應(yīng)使

10、螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與接合面的形心重合10.3.2 螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)，應(yīng)取為4、6、8等易于等分的偶數(shù)，以便于加工（3）在一般情況下，為了安裝方便，同一組螺栓中不論其受力大小，均采用同樣的材料和規(guī)格尺寸，如螺栓直徑和長(zhǎng)度尺寸等。（4）當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩和轉(zhuǎn)矩時(shí)，還須將螺栓盡可能地布置在靠近接合面邊緣，以減少螺栓中的載荷。如果普通螺栓聯(lián)接受較大的橫向載荷，則可用套筒、鍵、銷(xiāo)等零件來(lái)分擔(dān)橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力和結(jié)構(gòu)尺寸（5）螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距和扳手空間。（6）避免承受附加彎曲應(yīng)力。引起附加彎曲應(yīng)力的因素很多，除因制造、安裝上的誤差及被聯(lián)接件的變形等因素

11、外，螺栓、螺母支承面不平或傾斜，都可能引起附加彎曲應(yīng)力。支承面一般應(yīng)為加工面。為了減少加工面，常將支承面做成凸臺(tái)、凹坑。為了適應(yīng)特殊的支承面（傾斜的支承面、球面），可采用斜墊圈、球面墊圈， 鍵聯(lián)接主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和輪轂（如齒輪、帶輪等）之間的周向固定，并用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，有些還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)（導(dǎo)向） 10.4 軸轂聯(lián)接10.2.1 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接分為平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接和楔鍵聯(lián)接等1.平鍵聯(lián)接 （1）普通平鍵聯(lián)接 普通平鍵的主要尺寸是鍵寬b、鍵高h(yuǎn)和鍵長(zhǎng)L。端部有圓頭（A型）、平頭（B型）和單圓頭（C型）三種形式 工作面為側(cè)面工作面為側(cè)面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆

12、裝方便， 對(duì)中性好，不能承受軸向力。對(duì)中性好，不能承受軸向力。（2）導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接 當(dāng)軸上零件與軸構(gòu)成移動(dòng)副時(shí)，采用導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，輪轂可沿鍵做軸向滑移，由于導(dǎo)向平鍵較長(zhǎng)，要用螺釘固定在軸上，鍵中間設(shè)有起鍵螺孔，以便拆卸。當(dāng)軸上零件移動(dòng)距離較大時(shí)，宜采用滑鍵聯(lián)接，但因其鍵過(guò)長(zhǎng)，制造、安裝困難。 2.半圓鍵聯(lián)接 用半圓鍵聯(lián)接時(shí)，軸上鍵槽用半徑與鍵相同的盤(pán)狀銑刀銑出，因而鍵在槽中能擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂鍵槽的斜度。 這種聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的削弱較大，故主要用于輕載荷和錐形軸端的聯(lián)接。3.楔鍵聯(lián)接 楔鍵的上表面和輪轂槽底均有100的斜度，鍵楔緊在軸轂之間。楔鍵的上下表面為工作

13、面，依靠壓緊面的擠壓力和摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩及單向軸向力。楔鍵分普通楔鍵和鉤頭楔鍵。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；只能傳遞只能傳遞單方向扭矩單方向扭矩。適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。工作面5、花鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接由軸上加工出的外花鍵和輪轂孔內(nèi)加工出的內(nèi)花鍵組成，工作時(shí)靠鍵齒的側(cè)面互相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩（1）矩形花鍵 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，矩形花鍵聯(lián)接采用小徑定心，這種定心方式可采用熱處理后磨內(nèi)花鍵孔的工藝，提高定心精度，并在單件生產(chǎn)或花鍵孔直徑較大時(shí)避免使用拉刀，以降低制造成本矩形花鍵聯(lián)

14、接（2）漸開(kāi)線花鍵漸開(kāi)線花鍵聯(lián)接 漸開(kāi)線花鍵的齒廓為漸開(kāi)線，工作時(shí)各齒均勻承載，強(qiáng)度高。漸開(kāi)線花鍵可以用齒輪加工設(shè)備制造，工藝性好，加工精度高，互換性好。因此，漸開(kāi)線花鍵聯(lián)接常用于傳遞載荷較大、軸徑較大、大批量生產(chǎn)的重要場(chǎng)合1. 1. 用途用途定位銷(xiāo): 用來(lái)固定零件之間的相對(duì)位置。聯(lián)接銷(xiāo): 組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件。安全銷(xiāo)：安全裝置中的過(guò)載剪斷元件。2. 2. 基本形式基本形式普通圓柱銷(xiāo) 普通圓錐銷(xiāo) 帶螺紋的圓錐銷(xiāo)開(kāi)尾圓錐銷(xiāo) 小端帶外螺紋圓錐銷(xiāo)10.4.2 銷(xiāo)聯(lián)接零件零件1圓錐銷(xiāo)圓錐銷(xiāo)零件零件2 銷(xiāo)聯(lián)接通常用于固定零、部件之間的相對(duì)位置，即定位銷(xiāo)。定位銷(xiāo)定位銷(xiāo)軸軸軸套軸套圓柱銷(xiāo)圓柱銷(xiāo)也用于軸轂間或其他零件間的聯(lián)接，即聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)可充當(dāng)過(guò)載剪斷元件，即安全銷(xiāo)安全銷(xiāo)安全銷(xiāo)定位銷(xiāo)定位銷(xiāo)安全銷(xiāo)安全銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo) 開(kāi)尾圓錐銷(xiāo)開(kāi)尾圓錐銷(xiāo) 帶螺紋的圓錐銷(xiāo)帶螺紋的圓錐銷(xiāo)銷(xiāo)按形狀分為圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)和異形銷(xiāo)三類(lèi)。10.