1、1第8章 聯 接第一節 鍵聯接第二節 銷和過盈聯接第三節 螺紋聯接聯接的分類動聯接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。 例如：機械原理中，各種運動副之間的聯接。靜聯接：在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯接。靜聯接可拆聯接：不須毀壞聯接中的任何一個零件就可拆開的聯接。 例如：螺紋聯接、鍵聯接。不可拆聯接：至少毀壞聯接中的一局部才能拆開的聯接。 例如：鉚接、焊接等。本章總結2第一節 鍵聯接一、鍵聯接的類型和結構功能：鍵主要用于零件與軸之間的周向固定以傳遞轉矩。 轉矩使零件產生轉動的一個力矩,是外力矩 鍵標準件 設計鍵的主要任務選用和強度計算1.平鍵聯接 靠鍵與軸槽、轂槽兩側面的擠壓

2、以及鍵本身受剪切傳遞轉矩。 工作面為側面，承載能力大，結構簡單，拆裝方便，同心性好兩零件中 心重合的性能，但不能承受軸向力。 普通平鍵 導向鍵與滑鍵 2.半圓鍵聯接 3.楔鍵 4.切向鍵二、平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算三、花鍵聯接3普通平鍵 普通平鍵圓頭A型方頭B型 用于靜聯接，按鍵端部形狀分為三種: 單圓頭C型4 導向鍵與滑鍵 用于動聯接導向鍵聯接滑鍵聯接5 2.半圓鍵聯接工作面工作原理：同平鍵工作面：兩側面裝配方便，但鍵槽對軸的削弱較大。用于輕載聯接。6 圓頭楔鍵聯接 平頭楔鍵聯接 鉤頭楔鍵聯接 3.楔鍵分普通楔鍵、鉤頭楔鍵工作面：上、下兩面。工作原理：靠上、下兩個面上的摩擦力傳遞轉矩。

3、承載能力小，軸上零件的同心性不好。適用于對中精度要求低的靜載。7斜度1：100 裝配時將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產生的壓力沿切向方向分布，當雙向傳遞扭矩時，需要兩對切向鍵分布成120130 。窄面工作面4.切向鍵一對楔鍵組成 兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，同心性要求不嚴的場合。在重型機械中常采用。8二、平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算1.選擇根據聯接的結構特點、使用要求和工作條件選擇鍵的類型；根據軸的直徑從標準中選出鍵的截面尺寸bh；根據輪轂寬度確定鍵的長度L，導向平鍵按滑動距離確定L 。材料：用抗拉強度b600MPa的碳鋼，用的最多

4、的45鋼。(P123)P156標記實例： 圓頭普通平鍵(A型): 鍵16100 GB/T1096-2003 (b=16,L=100)方頭普通平鍵(B型): 鍵B16100 GB/T1096-2003單圓頭普通平鍵(C型) : 鍵C16100 GB/T1096-2003平鍵的標記： P1569二、平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算2.失效形式 靜聯接 ：工作面被壓潰動聯接 ：工作面過度磨損。3. 校核計算靜聯接：按擠壓強度 動聯接：按工作面壓強 假設強度不夠時，可采用兩個鍵按180布置。考慮到載荷分布的不均勻性，校核強度時按1.5個鍵計算。特別注意：式中 l工作長度，不是鍵長L。10三、花鍵聯接1花

5、鍵聯接的特點 承載能力高，對軸的削弱小，應力集中小，定心好，導向性能好； 加工需專用機床，本錢高； 常用于汽車、拖拉機和機床中需換擋的軸轂聯接中。2花鍵聯接的類型和結構3、強度計算主要失效形式： 壓潰靜聯接 磨損動聯接一般進行擠壓強度 或耐磨性計算。11矩形花鍵聯接小徑定心。定心精度高，穩定性好，常用于中、輕載情況下。漸開線花鍵聯接齒形定心，有自動平衡定心功能，各齒均勻受載。承載能力大、使用壽命長、定心精度高、工藝性好，宜用于載荷大、尺寸也較大的聯接。30，ha*=0.5 zmin=4花鍵聯接的類型和結構圖齒根較厚，強度高；加工同齒輪，精度高。12第二節 銷和過盈聯接一、銷聯接1. 用途定位銷

6、: 用來固定零件之間的相對位置，如剖分式減速器箱體定位銷。聯接銷: 組合加工和裝配時的重要輔助零件。平安銷：平安裝置中的過載剪斷元件。2. 根本形式普通圓柱銷 普通圓錐銷 帶螺紋的圓錐銷開尾圓錐銷 小端帶外螺紋圓錐銷二、過盈聯接 13銷聯接圖定位銷平安銷聯接銷 開尾圓錐銷 帶螺紋的圓錐銷14二、過盈聯接 1. 概念 過盈聯接是利用零件間的過盈配合形成的聯接，其配合外表常為圓柱面 。2. 裝配方法 壓入法、溫差法或液壓等方法裝配。3. 工作原理 靠配合面間的壓力產生的摩擦力傳遞轉矩或軸向力。4. 特點 結構簡單,定心性好,承載能力高,承受變載和沖擊的性能好,還可防止零件因開鍵槽而被削弱。缺點是配

7、合面加工精度要求較高,裝拆不便。15第三節 螺紋聯接一、螺紋及根本參數 二、螺旋副受力分析、效率與自鎖三、機械制造常用螺紋四、螺紋聯接的類型和螺紋聯接件五、螺紋聯接的預緊和防松六、螺紋聯接的強度計算七、螺紋聯接件的材料及許用應力16螺紋的形成一、螺紋及根本參數d2螺旋線-將直角三角形ABC AB d2 、 BCS卷在直徑為d2圓柱體上，并使AB邊繞在圓柱體底面上，那么斜邊 AC在圓柱體上就形成螺旋線。螺紋-任取一平面圖形( 如三角形、矩形、梯形) 使其一邊緊靠在圓柱體母線上，將該圖形沿螺旋線移動，并保持平面圖形始終通過圓柱體軸線，即可形成螺紋。螺紋d4線螺紋單線螺紋P22P1717按螺紋的旋向

8、分按回轉體的內外外表分按螺旋的作用分按母體形狀分按螺旋線數目，螺紋分單線螺紋與多線螺紋， 線數一般不超過4。圖示按螺旋線旋向，螺紋分左旋螺紋與右旋螺 紋，一般采用右旋螺紋。螺紋有內、外螺紋之分，兩者旋合組成螺 旋副或稱螺紋副。一、螺紋及根本參數右旋 左旋內螺紋外螺紋18 按應用可分： 聯接螺紋：普通三角形；管螺紋 傳動螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。 一、螺紋及根本參數1、常用的螺紋牙型、特點及應用2、根本參數矩形螺紋三角形螺紋30梯形螺紋15鋸齒形螺紋303聯接與傳動螺紋管螺紋19圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋返回20聯接螺紋傳動螺紋返回211、常用的螺紋牙型、特點及應用梯形螺紋結構：牙形角特點：效率較高

9、、牙根強度較大、工藝性好 應用：用于傳動 矩形螺紋 結構：牙形角性能：效率較高、牙根強度小、工藝性差 應用：用于傳動 矩齒形螺紋 結構：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、牙根強度較大、工藝性好 應用：用于單向傳動 結構：牙形角特點：聯接緊密，內外螺紋無間隙 應用：密封性要求較高的場合 管 螺 紋結構：牙形角性能：自鎖性好,牙根強度高，工藝性好 應用：用于聯接 三角形螺紋22 大徑D 螺紋的公稱直徑。 小徑D1 用于強度計算。 中徑 (D2 ) 用于幾何尺寸計算。 線數 也稱頭數，螺紋的螺旋線數目。 = l，2，3，4， = l，自鎖性好，用于聯接； = 2，3，4

10、 效率高，用于傳動。 螺距 螺紋相鄰兩牙在中徑 上對應兩點 間的軸向距離。 導程 螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉 一周所移動的軸向距離。S=nP 升角 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。 牙型角 螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊 的夾角。 牙側角 軸向剖面內，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的 垂線間的夾角。對三角形、梯形等對稱牙型， 。2、根本參數螺距與導程23二、螺旋副受力分析、效率與自鎖一矩形螺紋 簡化：1將螺母簡化成一滑塊(重塊)； 2滑塊沿螺紋運動看成滑塊沿螺紋中徑d2展開的斜面的運動。 1、擰緊螺紋時，滑塊沿斜面等速上升2、松開螺紋時，滑塊沿斜面等速下滑 結論：滑塊

11、在重力作用下，有向下加速運動趨勢；滑塊不能在重力作用下自行下滑，即處于自鎖狀態。即：再大的Fa都不能使滑塊下滑。教材P133Fa軸向載荷；F作用于中徑處的水平推力。24 二、螺旋副受力分析、效率與自鎖二非矩形螺紋 三角形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋引入當量摩擦角 ，就可將矩形螺紋的受力分析用于非矩形螺紋。 與矩形螺紋分析相同，當 ，螺旋具有自鎖特性，如不施加驅動力矩，無論軸向驅動力Fa多大，都不能使螺旋副相對運動。考慮極限情況，非矩形螺紋自鎖條件為：用于連接的螺紋必須滿足自鎖條件。牙側角當量摩擦角 25 二、螺旋副受力分析、效率與自鎖螺旋副的效率螺旋副的效率為：有效功與輸入功之比。按螺旋轉動一圈

12、計算，輸入功為 ，此時升舉滑塊重塊所作的有效功為FaS，故螺旋副效率為：當 一定時，效率只是 的函數， 增加n可提高效率。但n過多，加工困難，n一般不超過4。一般 不大于25，過大的 ，加工困難且效率增大不顯著。教材P135式(108)26 三、機械制造常用螺紋1、連接用螺紋連接用螺紋，要求自鎖性好。 要大，因 要大，即 要大，也即 要大，因此，多采用三角形螺紋普通螺紋、管螺紋。1三角形螺紋普通螺紋 牙型角分：粗牙螺紋螺距最大的和細牙螺紋。 對細牙螺紋，d相同下，d1大，強度高； P小、d2大， 小，自鎖性好。 單線普通螺紋在靜載荷下均能自鎖。2管螺紋 密封性較好，主要用于水、煤氣管路連接中。

13、27 三、機械制造常用螺紋 2、傳動用螺紋 傳動用螺紋，要求效率高。因為： 所以 要小， 要小，即 要小，也即 要小，因此，多采用梯形螺紋 和鋸齒形螺紋。 1梯形螺紋 2鋸齒形螺紋 工作面 ，只適用于承受單方向的軸 向載荷。 螺紋根本尺寸與標記，見P136138 ，表101、表102、表103。 如M24， M241.528四、螺紋聯接的類型和螺紋聯接件普通螺紋聯接的類型 2.雙頭螺柱聯接3.螺釘聯接4.緊定螺釘聯接1.螺栓聯接291.螺栓聯接 在被聯接件上開有通孔，被聯接件孔中不加工螺紋。結構簡單，裝拆方便，使用時不受被聯接件材料的限制，應用極廣。普通螺栓聯接鉸制孔用螺栓聯接普通螺栓聯接 螺

14、栓桿與被聯接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，本錢低，應用最廣。鉸制孔用螺栓聯接 螺栓桿與被聯接件孔壁之間無間隙。孔和螺栓桿多采用基孔制過渡配合(H7m6、H7n6)，能精確定位，能承受橫向載荷，被聯接件需鉆孔、鉸孔，本錢高。301.螺栓聯接312.雙頭螺柱聯接3.螺釘聯接3.螺釘聯接 被聯接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，直接把螺釘擰進被聯接件的螺釘孔中。適用于載荷較輕，且不經常裝拆的場合。 螺釘聯接雙頭螺柱聯接2.雙頭螺柱聯接 用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯接件聯接起來, 被聯接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。適用于被聯接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經常拆卸的地方

15、。324.緊定螺釘聯接 利用擰入被聯接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的外表，以固定零件的相對位置，可傳遞不大的力或轉矩。33四、螺紋聯接的類型和螺紋聯接件 常用的螺紋聯接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊片等。 這些零件都是標準件，結構、形狀、尺寸都制定有國家標準，設計時可根據有關標準選用。圖1 圖2 圖3 圖4 圖5常見螺紋聯接件34返回35返回36返回37返回38返回39五、螺紋聯接的預緊和防松1螺紋聯接的預緊 擰緊的目的 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 對頂螺母，彈簧墊圈 。 結構簡單、使用方便。2.機械防松 在聯接中參加其它機械元件) 開口銷、止動墊

16、圈，串聯鐵絲等。 適用于沖擊振動載荷，重要場合使用，本錢高。3.永久防松 粘、鉚、焊等。2螺紋聯接的防松 限制螺旋副的相對轉動，以防止聯接的松動，影響正常工作。1.提高聯接的緊密性2.防止聯接松動3.提高聯接件強度防松的實質擰緊力矩T=T1+T2T1螺紋副相對轉動的阻力矩；T2 螺母支承面上的摩擦阻力矩。T0.2Fad P141 (10-10)式螺紋連接擰緊程度憑工人經驗，對重要的螺紋連接，控制T,可采用測力矩扳手或控制擰緊前后螺栓的伸長量。40返回411. 摩擦防松對頂螺母防松彈簧墊圈防松42止動墊片防松2.機械防松43焊接 鉚沖3.不可拆卸防松44六、螺紋聯接的強度計算概述1松螺栓聯接強度

17、計算2緊螺栓聯接強度計算 只受預緊力的緊螺栓聯接 既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯接 受橫向載荷的緊螺栓聯接45概述步驟： 根據失效形式和相應的強度計算準那么，計算螺紋小徑d1或光桿直徑d0 ，按標準選取公稱直徑d 。 螺栓與螺母的螺紋牙及其他各局部尺寸是根據等強度原那么及使用經驗規定的。采用標準件時，這些局部都不需要進行強度計算。 所以，螺栓聯接的計算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標準選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。 46失效分析及計算準那么受拉螺栓 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，失效形式為應力集中處的疲勞斷裂。 計算準那么滿足螺栓的拉伸強度條件。 螺桿或

18、通孔孔壁的壓潰 或螺桿被剪斷。 計算準那么 滿足螺栓的擠壓強度和剪切強度條件。概述失效形式失效形式受剪螺栓失效部位47 安裝時，不受力。 工作時，軸向拉力 。如右圖。1松螺栓聯接強度計算為螺紋小徑，mm。螺栓材料的許用拉應力，Mpa；起重釣鉤末端螺栓聯接a48螺栓受由預緊力 產生的拉應力對于M10M68普通螺紋的鋼制螺栓，取 和 的平均值，并取 只受預緊力的緊螺栓聯接 螺栓材料為塑性材料，根據第四強度理論可求出計算應力：得強度條件為：結論：扭轉的影響可用增大拉應力的30來考慮，不再單獨考慮扭矩。 緊螺栓聯接裝配時，螺母需要擰緊。擰緊力矩T螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產生的扭轉剪應力危險截面由此可得：49F0F既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯接工作前預緊力F0載荷及變形情況 螺栓伸長量 ，被聯接件壓縮量工作時工作拉力FE載荷及變形情況 螺栓總伸長量為 ，被聯接件剩余變形量為 ，剩余預緊力為FR 螺栓中總拉力 Fa = FE + FR Fa FE + F0FR與螺栓剛度、被連接件剛度、預緊力F0及工作載荷FE有關，詳見相關文獻。螺栓危險截面的拉伸強度條件為：對于有密封性要求的聯接：一般聯接，工作載荷穩定時： 工作載荷不穩定時：例題 P148 例104剛度單位變形所需的力50返回51 螺栓與螺栓孔間有間隙，靠安裝時擰緊螺栓，在兩板之間