第十一章聯接第一節螺紋聯接第二節鍵聯接第三節銷和過盈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部分才能拆開的聯接。例如：鉚接、焊接等。第一節

螺紋聯接一、螺紋及基本參數

二、螺紋聯接的類型和螺紋聯接件三、螺紋聯接的預緊和防松四、螺紋聯接的強度計算五、螺紋聯接件的材料及許用應力六、螺紋聯接的結構設計

按應用可分：聯接螺紋：普通三角形傳動螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。

一、螺紋及基本參數1、常用的螺紋牙型、特點及應用將直角三角形ABC（AB＝πd1

、

BC＝S）卷在直徑為d1圓柱體上，并使AB邊繞在圓柱體底面上，則斜邊AC在圓柱體上就形成螺旋線。螺旋線形成螺紋形成任取一平面圖(△、□、)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。2、基本參數1、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、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

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。

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。

牙型斜角

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、基本參數二、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

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。常見螺紋聯接件圓螺母帶翅墊片墊圈六角螺母緊定螺釘螺釘雙頭螺柱常見螺紋聯接件圖六角頭螺栓1.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

①普通螺栓聯接

螺栓桿與被聯接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應用最廣。②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(H7／m6、H7／n6)，能精確定位，能承受橫向載荷被聯接件需鉆孔、鉸孔，成本高。2.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。4.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表面，以固定零件的相對位置，可傳遞不大的力或扭矩。三、螺紋聯接的預緊和防松1．螺紋聯接的預緊

擰緊的目的②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（在聯接中加入其它機械元件)

開口銷、止動墊圈，串聯鐵絲等。

適用于沖擊振動載荷，重要場合使用，成本高。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①防松的實質1.摩擦防松對頂螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松止動墊片防松2.機械防松串聯鋼絲防松

焊接鉚沖3.不可拆卸防松四、螺紋聯接的強度計算概述1．松螺栓聯接強度計算2．緊螺栓聯接強度計算①只受預緊力的緊螺栓聯接②既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯接③受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接失效分析及計算準則

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

。

計算準則

滿足螺栓的拉伸強度條件。

螺桿或通孔孔壁的壓潰或螺桿被剪斷。

計算準則滿足螺栓的擠壓強度和剪切強度條件。概述步驟：根據失效形式和相應的強度計算準則，計算螺紋小徑d1或光桿直徑d0，按標準選取公稱直徑d。失效形式失效形式受剪螺栓失效部位安裝時，不受力。工作時，軸向拉伸。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螺栓受由預緊力產生的拉應力M10～M64普通螺紋的鋼制螺栓，可取

①只受預緊力的緊螺栓聯接

螺栓材料為塑性，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伸力的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（摩擦副的當量摩擦角）F0F②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λb，被聯接件壓縮量λm

工作時（工作拉力）載荷及變形情況螺栓總伸長量為λb＋λb

被聯接件剩余變形量為λm－λm，

且λm＝λb＝λ剩余預緊力為F1

螺栓中總拉力F2=F0+F=F1

+F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：擠壓強度條件剪切強度條件③受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接螺栓所受的工作剪力；螺栓剪切面的直徑(可取螺栓孔的直徑)；螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度；螺栓或孔壁材料的許用擠壓應力；螺栓材料許用剪切應力。五、螺紋聯接件的材料及許用應力1．螺紋聯接件的材料及強度級別

一般用Q235、Q275、10#、35#、45#

重要的、承受沖擊振動變載荷螺栓用

15Cr、40Cr、30CrMnSi、2CrMo

。

例如12V240型機車柴油機缸頭連接螺栓采用42CrMo螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為十級，自3.6至12.9。表示方法：小數點前的數值為，小數點后數值為螺母的性能等級分為七級，從4到12。表示方法：數值為。2．許用應力拉伸剪切擠壓六、螺紋聯接的結構設計避免螺栓承受附加的彎曲應力2.合理安排成組螺栓的平面位置相鄰螺栓的中心距一般應小于（d為螺栓的公稱直徑），具有密封要求的螺栓中心距一般不應大于。螺栓之間及螺栓與機體之間要留有足夠的扳手空間，扳手轉動角度應大于。安排一組螺栓的平面位置和數目時，力求各螺栓受力均勻，便于加工和裝配。同一圓周上的螺栓數目，應采用3、4、6、8、12等數，以便分度和劃線。原因螺栓的附件應力支承面不平螺母孔不正被聯接件剛度小鉤頭螺栓聯接球面墊圈凸臺沉頭座結構上如何避免？斜墊圈1.避免螺栓承受附加的彎曲應力第二節鍵聯接一、鍵聯接的類型和結構1.平鍵聯接工作面為側面，結構簡單，拆裝方便，對中性好，不能承受軸向力。①普通平鍵②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、花鍵聯接普通平鍵普通平鍵圓頭（A型）方頭（B型）用于靜聯接，按鍵端形狀分為三種

單圓頭（C型）導向鍵與滑鍵用于動聯接導向鍵聯接滑鍵聯接2.半圓鍵聯接工作面圓頭楔鍵聯接

平頭楔鍵聯接

鉤頭楔鍵聯接

3.楔鍵工作面為上下兩面，靠摩擦傳動，適用于對中精度要求低的靜載。4.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；只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。二、平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算1.選擇①根據聯接的結構特點、使用要求和工作條件選擇鍵的類型。②根據軸的直徑從標準中選出鍵的截面尺寸b×h③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。2.失效形式

①靜聯接：工作面被壓潰②動聯接：工作面過度磨損。3.校核計算①靜聯接：擠壓強度

②動聯接：工作面壓強三、花鍵聯接1．花鍵聯接的特點

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，成本高。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、磨損（動聯接）一般進行擠壓強度或耐磨性計算。①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。②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。花鍵聯接的類型和結構圖第三節銷和過盈聯接一、銷聯接1.用途定位銷:用來固定零件之間的相對位置。聯接銷:組合加工和裝配時的重要輔助零件。安全銷：安全裝置中的過載剪斷元件。2.基本形式①普通圓柱銷