第6章 聯(lián)接教材

第二章聯(lián)接§2-３螺旋副的受力、效率與自鎖§2-４螺紋聯(lián)接類型和預(yù)緊§2-５螺紋聯(lián)接的強度計算§2-８鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和過盈配合聯(lián)接§2-７螺旋傳動簡介§2-６設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題§2-２螺紋參數(shù)本章教學(xué)內(nèi)容小結(jié)§2-1概述引言機器中很多零件需要彼此聯(lián)接。機械零件之間的聯(lián)接分為：被聯(lián)接件之間沒有相對移動。如：螺紋聯(lián)接被聯(lián)接件之間能產(chǎn)生一定的相對移動。如：運動副靜聯(lián)接：動聯(lián)接：本章主要介紹螺紋聯(lián)接和鍵聯(lián)接。靜聯(lián)接的類型：螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接銷聯(lián)接鉚接（表２－１）焊接粘接靜聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接過盈聯(lián)接（介于兩者之間，過盈量小可拆，過盈量大不可拆）第一節(jié)概述一、螺紋的形成與分類螺紋的形成原理是圓柱螺旋線第二節(jié)螺紋§2-1

螺紋將動點換成一小平面，形成的凸起的圓柱螺旋線即為螺紋一、螺紋的形成與分類外螺紋內(nèi)螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋左旋右旋常用右旋效率較高，主要用于螺旋傳動，傳遞動力或運動。此外，還有管螺紋（如Ｇ3/4”），主要用于管路的聯(lián)接。按牙型分為普通螺紋（三角形）矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋效率低，易自鎖，多用于聯(lián)接。單線螺紋雙線螺紋多線螺紋第二節(jié)螺紋特殊情況用矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋左旋右旋頭數(shù)和旋向二、螺紋的主要參數(shù)大徑d\D

－－是螺紋的公稱直徑。小徑d1\D1－－用于強度計算。中徑d2\D1－－牙厚=牙槽寬的圓柱直徑。用于幾何計算。螺距P

－－相鄰兩螺紋牙上對應(yīng)點間 的軸向距離。導(dǎo)程Ph

－－同一條螺旋線相鄰兩螺紋牙之間的軸向距離，Ph

=nP。線數(shù)n

－－螺紋的螺旋線數(shù)目。螺紋升角φ－－螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。第二節(jié)螺紋中徑圓柱面上牙型角α－－在軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。牙型斜角β－－軸平面內(nèi)螺紋牙型一側(cè)邊與螺紋軸線的垂線之間的夾角。螺紋的參數(shù)2三角形螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋a

＝60°，β

＝30°a

＝0°，β

＝0°a

＝30°，β

＝15°工作面：

β

＝3°；非工作面：β

＝30°。矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋第二節(jié)螺紋當(dāng)量摩擦系數(shù)μv＝二、非矩形螺紋（β≠0°）的受力分析第三節(jié)螺旋副的受力、效率與自鎖當(dāng)量摩擦角ρv＝arctan

μv1、擰緊螺紋時需在中徑處施加的圓周力：—螺紋所受軸向載荷（主要是螺母的重力和外加載荷）—螺紋升角—螺紋的當(dāng)量摩擦角摩擦角ρ＝arctan

μ（克服重力、外加載荷及螺紋間的摩擦力）若忽略升角的影響，在矩形螺紋中，在非矩形螺紋中，摩擦角：FR與FN的夾角二、非矩形螺紋（β≠0°）的受力分析第三節(jié)螺旋副的受力、效率與自鎖1、擰緊螺紋時需在中徑處施加的圓周力：2、擰緊螺紋時所需力矩：3、擰緊螺紋時的效率：4、自鎖條件：三、螺紋副效率和自鎖的影響因素越大，效率越高，但不易自鎖越大，效率越低，但容易自鎖聯(lián)接螺紋的最大，當(dāng)量摩擦角大，容易自鎖；另外多用單線螺紋，小，也容易自鎖。傳動螺紋的小，多用雙線或多線線螺紋，大，效率高。聯(lián)接螺紋：單線普通螺紋傳動螺紋：多線梯形、鋸齒形矩形螺紋不管螺紋副受多大的軸向力，螺母都不會反轉(zhuǎn)正行程：對螺母施加轉(zhuǎn)矩，由轉(zhuǎn)動變移動，無自鎖反行程：對螺桿施加軸向力，由移動變轉(zhuǎn)動，可能自鎖§2-3螺紋聯(lián)接第四節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和預(yù)緊一、螺紋聯(lián)接的基本類型1.螺栓聯(lián)接應(yīng)用：被聯(lián)件較薄且能從兩側(cè)裝拆的場合普通螺栓（受拉螺栓）鉸制孔螺栓（受剪螺栓）2.雙頭螺柱聯(lián)接應(yīng)用：被聯(lián)接件一薄一厚，且常拆卸處第四節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和預(yù)緊3.螺釘聯(lián)接應(yīng)用：被聯(lián)接件一薄一厚，但不常拆卸處第四節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和預(yù)緊4.緊定螺釘聯(lián)接應(yīng)用：軸上零件的聯(lián)接第四節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和預(yù)緊螺栓、螺釘、緊定螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈等均為標(biāo)準(zhǔn)件二、螺紋聯(lián)接件GB/T3098.1-2000將螺栓（螺釘、螺柱）分為十個等級3.6、4.6、4.8、5.65.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9，螺母7個等級。螺栓、螺母、螺釘和雙頭螺柱的常用材料有Q215、Q235、35和45鋼。等級的含義：整數(shù)*100=σb,小數(shù)=σs

/σb。第四節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和預(yù)緊螺紋聯(lián)接的擰緊預(yù)緊目的：提高螺栓聯(lián)接強度、緊密性、可靠性預(yù)緊：安裝時（工作前）將螺母擰緊，使聯(lián)接受到一定的預(yù)緊力。三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊預(yù)緊力過大，影響強度；過小，可靠性差第四節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和預(yù)緊緊聯(lián)接松聯(lián)接螺紋聯(lián)接的擰緊三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊

測力矩扳手測力矩扳手原理：利用彈性件的變形量正比于擰緊力矩的原理，借助手柄上的指針指示刻度板上擰緊力矩值，以控制F’。第四節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和預(yù)緊

定力矩扳手定力矩扳手原理：當(dāng)擰緊力矩超過規(guī)定值時，彈簧壓縮，卡盤與圓柱銷之間打滑，如果繼續(xù)轉(zhuǎn)動手柄，卡盤不再回轉(zhuǎn)，擰緊力矩的大小可用螺釘調(diào)整彈簧壓力來加以控制。通過強度計算確定螺栓的直徑第五節(jié)螺紋聯(lián)接的強度計算所有設(shè)計均適用與螺柱和螺釘普通螺栓承受軸向載荷承受橫向載荷：靠被連接件接觸面上的摩擦力螺栓受拉鉸制孔螺栓承受橫向載荷螺栓受剪一、螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接多采用單線普通螺紋，一般都具有自鎖性；防松方法：表6-9，P71

摩擦防松機械防松永久止動（破壞螺紋副的運動關(guān)系）在靜載荷和工作環(huán)境溫度變化不大的情況下不會自動松脫。但在振動、沖擊、變載荷或溫度變化很大時，聯(lián)接就有可能松脫。為保證聯(lián)接安全可靠，設(shè)計時必須考慮防松問題。螺紋聯(lián)接防松的根本目的在于防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題（一）、摩擦防松1、雙螺母在螺母和螺栓之間形成內(nèi)力，保證摩擦力。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可靠性不高。用于平穩(wěn)、低速、重載。2、彈簧墊圈彈簧墊圈被壓平后產(chǎn)生反彈力，使螺紋副軸向壓緊而產(chǎn)生摩擦力第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題3、尼龍圈鎖緊螺母擰入后利用尼龍圈的彈性箍緊螺栓4、鎖緊螺母擰入后漲開，利用彈性使螺紋副橫向壓緊第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題（二）、機械防松1、開口銷與開槽螺母2、止動墊圈第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題2、止動墊圈3、鋼絲串聯(lián)第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題（三）、永久防松焊接沖點涂膠第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題二、避免附加彎曲應(yīng)力凸臺和沉頭座的應(yīng)用若接觸面不平，螺栓會產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題三、采用適當(dāng)減載措施，減小螺栓受力對承受橫向載荷FS的受拉螺栓，所需預(yù)緊力F’遠大于FS,導(dǎo)致螺栓直徑過大第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題四、螺栓組的布置為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯(lián)接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀。

為了便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)。螺栓布置應(yīng)遠離中心，減小各螺栓的受力。第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。各螺栓之間的距離大小既要保證聯(lián)接的可靠性又要考慮裝拆方便，還應(yīng)留有足夠的扳手空間。螺栓組的布置原則：聯(lián)接可靠，受力均勻，裝拆方便，對稱布置第六節(jié)設(shè)計螺紋聯(lián)接需注意的問題第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接軸轂聯(lián)接的常見類型：鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接過盈配合聯(lián)接銷聯(lián)接成形聯(lián)接一、鍵聯(lián)接

1、平鍵普通平鍵(圖6-22)

導(dǎo)向平鍵(圖6-23a)

滑動平鍵(圖6-23b)

平鍵特點：定心性好，裝拆方便，能承受沖擊或變載荷。應(yīng)用十分廣泛2、半圓鍵(圖6-24)

3、楔鍵(圖6-25)

（一）鍵聯(lián)接的類型普通平鍵A型C型B型圓頭平鍵軸上的鍵槽用端銑刀加工，鍵在槽中固定良好，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。應(yīng)用最廣。平頭平鍵軸上的鍵槽用盤銑刀加工，應(yīng)力集中較小，但鍵在軸上的軸向固定不好。單圓頭平鍵常用于軸的端部聯(lián)接，軸上鍵槽常用端銑刀銑通。：用于軸轂的靜聯(lián)接第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接導(dǎo)向平鍵滑動平鍵用于軸轂的動聯(lián)接零件軸向移動距離小零件軸向移動距離大第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接半圓鍵特點：鍵能在軸槽中繞槽底圓弧曲率中心擺動，工藝性好，裝配方便。但鍵槽較深，對軸的削弱較大，只適用于輕載軸轂的聯(lián)接。工作原理和平鍵相同第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接楔鍵特點：可軸向固定零件，傳遞單向軸向力；但軸上零件與軸的配合會產(chǎn)生偏心與偏斜。在低速、輕載、對中性要求不高的聯(lián)接中有應(yīng)用第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接設(shè)計步驟：1.根據(jù)工作條件和使用要求選定鍵的類型；2.根據(jù)軸的直徑查標(biāo)準(zhǔn)（表6-11）確定鍵的橫截面尺寸；3.根據(jù)輪轂長度確定鍵的長度；4.校核聯(lián)接的強度。（二）平鍵聯(lián)接的設(shè)計1、平鍵聯(lián)接的受力和失效形式失效形式：靜聯(lián)接常為較弱零件工作面的壓潰；動聯(lián)接常為較弱零件工作面的磨損；yh'當(dāng)嚴(yán)重過載時，可能發(fā)生鍵的剪斷。（很少出現(xiàn)）第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接2、平鍵聯(lián)接的強度校核對于靜聯(lián)接，驗算擠壓強度：表6-12

l—鍵的工作長度

h'—鍵與輪轂槽的接觸高度，近似為h/2若采用雙鍵，按1.5個鍵計算。h'第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接對于動聯(lián)接，驗算耐磨性：例：選擇并校核蝸輪與軸的鍵聯(lián)接。已知傳遞功率P=7.2kw,轉(zhuǎn)速n=105r/min，載荷有輕微沖擊。軸徑d=60mm，輪轂寬度L’=100mm。輪轂材料為鑄鐵，軸材料為45鋼。第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接1.選擇鍵的類型按d=60mm，由表6-11查出鍵的截面尺寸：b=18mm，h=11mm；計算項目計算與根據(jù)主要結(jié)果2.確定鍵的尺寸由表6-12查得，（按輪轂）因蝸輪工作時對中性要求高，屬靜聯(lián)接，故選A型普通平鍵。A型普通平鍵按L’=100mm，由表6-11取鍵長L=90mm。3.校核擠壓強度許用擠壓應(yīng)力計算轉(zhuǎn)矩鍵的工作長度b=18mmL=90mmh=11mm鍵連接擠壓強度擠壓強度足夠（式6-21）優(yōu)點：齒對稱分布，對中性、導(dǎo)向性、載荷分布的均勻性均較好，而且齒數(shù)多，接觸面積大，承載能力高。缺點：制造比較復(fù)雜，成本高。二、花鍵聯(lián)接1、花鍵聯(lián)接特點外花鍵內(nèi)花鍵花鍵孔的外齒輪第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接工作原理：和平鍵相同矩形花鍵漸開線花鍵2、花鍵聯(lián)接的類型第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接三、過盈（配合）聯(lián)接優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、對中性好、聯(lián)接強度高，不需要附加其他零件，可實現(xiàn)軸轂間的軸向和周向固定。缺點：裝配麻煩，裝配時易擦傷配合面，拆卸困難。工作原理：相互壓緊，產(chǎn)生徑向力，產(chǎn)生摩擦力，來傳遞載荷。過盈聯(lián)接的裝配：壓力法和漲縮法過盈聯(lián)接是利用零件間的過盈配合形成的聯(lián)接第八節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接和過盈聯(lián)接小結(jié)1、聯(lián)接分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接，本章主要講螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接2、掌握螺紋的類型和應(yīng)用，了解螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)：大徑、小徑、中徑、螺距、頭數(shù)、導(dǎo)程、升角、牙型角等。常用螺紋有三角形、梯形、鋸齒形、矩形。三角形螺紋、管螺紋用于聯(lián)接；梯形、鋸齒形、矩形用于傳動。3、螺旋副的效率和自鎖條件自鎖條件為：Φ

≤ρv螺旋副的自鎖