螺紋聯(lián)接、鍵連接和銷聯(lián)接

項目9聯(lián)接項目9聯(lián)接9.1概述9.2螺紋聯(lián)接9.3鍵聯(lián)接9.4花鍵聯(lián)接9.5銷聯(lián)接圖9-1減速器實物圖圖9-1為一減速器實物圖，減速器是由很多零件用不同的聯(lián)接組裝在一起來實現(xiàn)其功能的。由此可見，機械設(shè)備的組成離不開各種聯(lián)接，本章就是介紹一般常見的螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接與花鍵聯(lián)接等聯(lián)接形式。點擊播放9.1概述聯(lián)接可分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接?？刹鹇?lián)接是不損壞聯(lián)接中任一零件就可拆開的聯(lián)接，故多次裝拆不影響其使用性能，如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等。不可拆聯(lián)接是拆開聯(lián)接時至少要損壞聯(lián)接中某一部分才能拆開的聯(lián)接，常見的有焊接、鉚接以及粘接等。

過盈配合也是常用的聯(lián)接手段，它介于可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接之間。內(nèi)螺紋--螺母普通螺栓根據(jù)螺旋線所在面分，螺紋可分為外螺紋和內(nèi)螺紋。螺紋聯(lián)接用的螺栓就是外螺紋，螺母即為內(nèi)螺紋，螺紋聯(lián)接就是由螺栓與螺母組成，如圖所示。螺紋聯(lián)接鉸制孔用螺栓點擊播放點擊播放點擊播放1.螺紋聯(lián)接的組成

（1）三角螺紋

三角螺紋（即普通螺紋）的牙型為等邊三角形，牙型角α=60°，β=30°。牙根強度高、自鎖性好、工藝性能好，主要用于聯(lián)接。同一公稱直徑按螺距P大小分為粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋。粗牙螺紋用于一般聯(lián)接。細(xì)牙螺紋升角小、螺距小、螺紋深度淺、自鎖性最好、螺桿強度較高，適用于受沖擊、振動和變載荷的聯(lián)接、細(xì)小零件、薄壁管件的聯(lián)接和微調(diào)裝置，但細(xì)牙螺紋耐磨性較差，牙根強度較低，易滑扣，如圖9-5所示。2.常用的螺紋類型圖9-5三角螺紋

（2）矩形螺紋

矩形螺紋的牙型為正方形，牙厚是螺距的一半。牙型角α=0°，β＝0°。矩形螺紋當(dāng)量摩擦因數(shù)小，傳動效率高，用于傳動。但牙根強度較低，難于精確加工，磨損后間隙難以修復(fù)，補償、對中精度低，如圖9-6所示。圖9-6矩形螺紋

（3）梯形螺紋

梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角α=30°，β＝15°。梯形螺紋比三角形螺紋當(dāng)量摩擦因數(shù)小，傳動效率較高；比矩形螺紋牙根強度高，承載能力高，加工容易，對中性能好，可補償磨損間隙，故綜合傳動性能好，是常用的傳動螺紋，如圖9-7所示。圖9-7梯形螺紋

（4）鋸齒形螺紋

鋸齒形螺紋牙型為不等腰梯形，牙型角α=33°，工作面的牙側(cè)角β＝3°，非工作面的牙側(cè)角β＝15°。鋸齒形螺紋綜合了矩形螺紋傳動效率高和梯形螺紋牙根強度高的特點，但只能用于單向受力的傳動，如圖9-8所示。圖9-8鋸齒形螺紋

（5）管螺紋

管螺紋的牙型為等腰三角形，牙型角α=55°，β＝27.5°。公稱直徑近似為管子孔徑，以in（英寸）為單位。由于牙頂呈圓弧狀，內(nèi)外螺紋旋合相互擠壓變形后無徑向間隙，多用于有緊密性要求的管件聯(lián)接，以保證配合緊密。適于壓力不大的水、煤、氣、油等管路聯(lián)接，如圖9-9所示。錐管螺紋與管螺紋相似，但螺紋是繞制在1:16的圓錐面上，緊密性更好。適用于水、氣、潤滑和電氣，以及高溫、高壓的管路聯(lián)接。上述螺紋類型，除了矩形螺紋外，其余都已標(biāo)準(zhǔn)化。圖9-9管螺紋螺紋螺紋代號由特征代號和尺寸代號組成。粗牙普通螺紋用字母M與公稱直徑表示；細(xì)牙普通螺紋用字母M與公稱直徑×螺距表示。當(dāng)螺紋為左旋時，在代號之后加“LH”字母。M40——表示公稱直徑為40mm的粗牙普通螺紋。M40×1.5——表示公稱直徑為40mm，螺距為1.5mm的細(xì)牙普通螺紋。M40×1.5LH——表示公稱直徑為40mm，螺距為1.5mm的左旋細(xì)牙普通螺紋。3.螺紋的代號返回目錄常用螺紋聯(lián)接件圖9-14螺栓圖9-15雙頭螺柱在機械制造中常見的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母、墊圈等。圖9-16螺釘圖9-17緊定螺釘圖9-18螺母圖9-19墊圈

螺紋聯(lián)接件的常用材料為Q215A、Q235A、9、35和45鋼，對于重要和特殊用途的螺紋聯(lián)接件，可采用15Cr、4OCr等力學(xué)性能較高的合金鋼。圖9-9a、b所示為螺栓聯(lián)接，適用于被聯(lián)接件不太厚又需經(jīng)常拆裝的場合使用，有兩種聯(lián)接形式：一種是被聯(lián)接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙的普通螺栓聯(lián)接（圖a)；另一種是螺桿與孔是基孔制過渡配合的鉸制孔用螺栓聯(lián)接（圖b）。1.螺栓聯(lián)接圖9-9螺栓連接9.2螺紋聯(lián)接2.雙頭螺柱聯(lián)接圖9-11所示為雙頭螺柱聯(lián)接。這種聯(lián)接適用于被聯(lián)接件之一太厚而不便于加工通孔并需經(jīng)常拆裝的場合。其特點是被聯(lián)接件之一制有與螺柱相配合的螺紋，另一被聯(lián)接件則為通孔。圖9-11雙頭螺柱連接3.螺釘聯(lián)接圖9-12所示為螺釘聯(lián)接。這種聯(lián)接的適用場合與雙頭螺柱聯(lián)接相似，但多用于受力不大，不需經(jīng)常拆裝的場合。其特點是不用螺母，螺釘直接擰入被聯(lián)接件的螺孔中。圖9-12螺釘連接4.緊定螺釘聯(lián)接圖9-13緊定螺釘聯(lián)接圖9-13所示為緊定螺釘聯(lián)接。這種聯(lián)接適用于固定兩零件的相對位置，并可傳遞不大的力和轉(zhuǎn)矩。其特點是螺釘被旋入被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，末端頂住另一被聯(lián)接件的表面或頂入相應(yīng)的坑中，以固定兩個零件的相對位置。螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松在生產(chǎn)實踐中，大多數(shù)螺紋聯(lián)接在安裝時都需要預(yù)緊。聯(lián)接在工作前因預(yù)緊所受到的力，稱為預(yù)緊力。預(yù)緊可以增強聯(lián)接的剛性、緊密性和可靠性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動。對于普通場合使用的螺紋聯(lián)接，為了保證聯(lián)接所需的預(yù)緊力，同時又不使螺紋聯(lián)接件過載，通常由工人用普通扳手憑經(jīng)驗決定。對重要場合，如氣缸蓋、管路凸緣等緊密性要求較高的螺紋聯(lián)接，預(yù)緊時應(yīng)控制預(yù)緊力。1.預(yù)緊圖9-20a所示為測力矩扳手的示意圖，圖9-20b)為測力矩扳手（俗稱公斤扳手）的實物圖，圖9-20c）為測力矩扳手力矩刻度盤。利用控制擰緊力矩的方法來控制預(yù)緊力的大小。測力矩扳手的工作原理是：扳手長柄在擰緊時產(chǎn)生彈性彎曲變形，但和扳手頭部固聯(lián)的指針不發(fā)生變形，當(dāng)扳手長柄彎曲時，和長柄固聯(lián)的刻度盤在指針下便顯示出擰緊力矩的大小。圖9-20測力矩扳手a)b)c)點擊播放圖9-21a)所示為預(yù)置式扭力扳手的實物圖。

圖9-21b）為扳手的頭部，頭部上有一棘輪轉(zhuǎn)向開關(guān)，撥動開關(guān)，扳手可換方向轉(zhuǎn)動，因頭部里有棘輪機構(gòu)，此扳手在擰緊時只需連續(xù)往復(fù)擺動，即可擰緊螺母。圖9-21c）所示為手柄的尾部，有預(yù)設(shè)扭矩數(shù)值的套筒，使用時轉(zhuǎn)動套筒，調(diào)節(jié)標(biāo)尺上的數(shù)值至所需扭矩值。

a)b)c)圖9-21預(yù)置式扭力扳手預(yù)置式扭力扳手具有聲響裝置，當(dāng)緊固件的擰緊扭矩達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)值時，能自動發(fā)出訊號“卡嗒”的一聲，同時伴有明顯的手感振動，提示完成工作。點擊播放

考慮到由于摩擦因數(shù)不穩(wěn)定和加在扳手上的力有時難于準(zhǔn)確控制，可能使螺栓擰得過緊，甚至擰斷。因此，對于重要聯(lián)接不宜采用直徑小于M12～M16mm的螺栓，并應(yīng)在裝配圖上注明擰緊的要求。聯(lián)接用的螺紋聯(lián)接件，一般采用三角形粗牙普通螺紋。正常使用下，螺紋聯(lián)接本身具有自鎖性，螺母和螺栓頭部等支承面處的摩擦也有防松作用，因此在靜載荷作用下，聯(lián)接一般不會自動松脫。但在沖擊、振動或變載荷作用下，或當(dāng)溫度變化很大時，螺紋中的摩擦阻力可能瞬間消失或減小，這種現(xiàn)象多次重復(fù)出現(xiàn)就會使聯(lián)接逐漸松脫，甚至?xí)饑?yán)重事故。因此，在生產(chǎn)實踐使用螺紋聯(lián)接時必須考慮防松措施，常用的防松方法有以下幾種：2.螺紋聯(lián)接的防松

兩螺母對頂擰緊后使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力，從而起到防松作用。該方式結(jié)構(gòu)簡單，適用于平穩(wěn)、低速和重載的固定裝置上的聯(lián)接，但軸向尺寸較大，如圖9-22所示。圖9-22對頂螺母1.對頂螺母圖9-23彈簧墊圈螺母擰緊后，靠墊圈壓平而產(chǎn)生的彈簧彈性反力使旋合螺紋間壓緊，同時墊圈斜口的尖端抵住螺母與被聯(lián)接件的支承面也有防松作用。該方式結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。但在沖擊振動的工作條件下，其防松效果較差，一般用于不重要的聯(lián)接，如圖9-23所示。2.彈簧墊圈

將開口銷穿入螺栓尾部小孔和螺母槽內(nèi)，并將開口銷尾部掰開與螺母側(cè)面貼緊，靠開口銷阻止螺栓與螺母相對轉(zhuǎn)動以防松。該方式適用于較大沖擊、振動的高速機械中，如圖9-24所示。圖9-24開口銷與六角開槽螺母3.開口銷與六角開槽螺母點擊播放圖9-25圓螺母與止動墊圈墊圈的內(nèi)圓有一內(nèi)舌，墊圈的外圓有若干的外舌，螺桿（軸）上開有槽，使用時，先將止動墊圈的內(nèi)舌插入螺桿的槽內(nèi)，當(dāng)螺母擰緊后，再將止動墊圈的外舌之一折嵌入圓螺母的溝槽中，使螺母和螺桿之間沒有相對運動，該方式防松效果較好，多用于軸上滾動軸承的軸向固定，如圖9-25所示。4.圓螺母與止動墊圈螺母擰緊后，將單耳或雙耳止動墊圈上的耳分別向螺母和被聯(lián)接件的側(cè)面折彎貼緊，即可將螺母鎖住。該方式結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，防松可靠，如圖9-26所示。圖9-26止動墊圈5.止動墊圈

用低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺釘串聯(lián)起來使其相互制約，使用時必須注意鋼絲的穿入方向。該方式適用于螺釘組聯(lián)接，其防松可靠，但裝拆不方便，如圖9-27所示。圖9-27串聯(lián)鋼絲6.串聯(lián)鋼絲在螺紋件旋合好后，用沖頭在旋合縫處或在端面沖點防松。這種防松方法效果很好，但此時螺紋聯(lián)接成了不可拆聯(lián)接，如圖9-28所示。圖9-28沖點用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，但不便拆卸，如圖9-29所示。圖9-29粘結(jié)劑8.粘結(jié)劑7.沖點1）螺栓組的布置應(yīng)力求對稱、均勻。通常將結(jié)合面設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀，如圖9-64所示，以便于加工，并應(yīng)使螺栓組的對稱中心與接合面的形心重合，以保證接合面受力比較均勻。2）螺栓數(shù)目應(yīng)取為2、3、4、6等易于分度的數(shù)目，以便加工，如圖9-64所示。

圖

螺栓組的布置螺栓組的布置應(yīng)遵循的原則3）同一組螺栓應(yīng)采用同一種材料和相同的公稱尺寸。4）對承受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接，應(yīng)盡量將螺栓布置在靠近接合面的邊緣，如圖9-64c、d所示。5）螺栓組擰緊時，為使緊固件的配合面上受力均勻，應(yīng)按一定的順序來擰緊，如圖9-64b中所標(biāo)數(shù)字順序所示，而且每個螺栓或螺母不能一次擰緊，應(yīng)按順序分2～3次才全部擰緊。拆卸時和擰緊時的順序相反。圖

螺栓組的布置123456b)螺栓組的布置應(yīng)遵循的原則點擊播放1點擊播放2松鍵聯(lián)接的類型、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用鍵聯(lián)接分為松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接兩大類。松鍵聯(lián)接可分為平鍵、半圓鍵聯(lián)接兩種。

平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對中性好等優(yōu)點，故應(yīng)用最廣。平鍵又分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵。1.平鍵聯(lián)接圖9-33平鍵聯(lián)接點擊播放9.3鍵連接

（1）普通平鍵普通平鍵用于靜聯(lián)接，用作軸上零件的周向固定，可以傳遞運動和扭矩，鍵的兩個側(cè)面是工作面。按其端部形狀不同分為圓頭（A型）、平頭（B型）、及單圓頭（C型）三種，如圖9-34所示。圖9-34普通平鍵的類型A型鍵C型鍵B型鍵圖9-35鍵槽的加工用A型和C型鍵時，軸上的鍵槽是用端銑刀加工的（圖9-35a)，鍵在槽中的軸向固定較好，但鍵槽兩端會引起較大的應(yīng)力集中；

用B型鍵時，鍵槽是用盤銑刀加工的（圖9-35b)，應(yīng)力集中較小，但鍵在槽中軸向固定不好。A型鍵應(yīng)用最廣，C型鍵則多用于軸端。a）端銑刀加工b)盤銑刀加工動畫點擊播放動畫點擊播放視頻點擊播放端銑加工視頻點擊播放盤銑加工

（2）導(dǎo)向平鍵和滑鍵

導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動聯(lián)接。當(dāng)輪轂在軸上需沿軸向移動時，可采用導(dǎo)向平鍵或滑鍵。

導(dǎo)向平鍵（圖9-36）用螺釘固定在軸上的鍵槽中，而輪轂可沿著鍵作軸向滑動，如汽車齒輪變速器中齒輪軸上的鍵。

滑鍵（圖9-37）固定在輪轂上，與輪轂同時在軸上的鍵槽中作軸向滑移。圖9-36導(dǎo)向平鍵圖9-37滑鍵點擊播放點擊播放圖9-38半圓鍵聯(lián)接圖9-38所示為半圓鍵聯(lián)接。軸槽呈半圓形，鍵能在軸槽內(nèi)自由擺動以適應(yīng)軸線偏轉(zhuǎn)引起的位置變化。其缺點是鍵槽較深，對軸的強度削弱大，故一般多用于輕載或錐形結(jié)構(gòu)的聯(lián)接中。2.半圓鍵聯(lián)接緊鍵聯(lián)接的類型、標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用1.楔鍵聯(lián)接緊鍵聯(lián)接有楔鍵和切向鍵聯(lián)接兩種。圖9-39楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接的對中性差，僅適用于要求不高、載荷平穩(wěn)、速度較低的場合（如某些農(nóng)業(yè)機械及建筑機械中）。楔鍵分為普通楔鍵（圖9-39a）及鉤頭楔鍵（圖9-39b）兩種。為便于安裝與拆卸，楔鍵最好用于軸端。使用帶鉤頭的楔鍵時，拆卸較為方便，但應(yīng)加裝安全罩。切向鍵聯(lián)接如圖9-40所示，由兩個斜度為1:90的楔鍵組成。裝配時，把一對楔鍵分別從輪轂的兩端打入，其斜面相互貼合，共同楔緊在軸轂之間。如要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩，則要用兩對切向鍵按120°～135°分布。圖9-40切向鍵聯(lián)接2.切向鍵聯(lián)接9.4花鍵聯(lián)接

花鍵連接是由周向均布多個鍵齒的花鍵軸與帶有相應(yīng)鍵槽的輪轂組成，如圖9-43所示。與平鍵連接相比，由于鍵齒與軸一體，故花鍵連接的承載能力高，定心性和導(dǎo)向性好，對軸的削弱較小，因此適用于載荷較大和對定心精度要求較高的靜連接和動連接，特別是在飛機、汽車、拖拉機、機床及農(nóng)業(yè)機械中應(yīng)用較廣。圖9-43花鍵聯(lián)接點擊播放其缺點是齒根仍有應(yīng)力集中，加工需專用設(shè)備和量刃具，制造成本高。常用的花鍵連接根據(jù)其齒形的不同，可分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩種。

如圖9-