第十章連接靜聯接動聯接——運動副與動力源組合零件構件機構機器靜聯接動聯接(運動副)可拆聯接：螺紋聯接、鍵聯接、銷聯接等不可拆聯接：鉚接、焊接、膠接等聯接螺紋聯接10-1、螺紋參數10-2、螺旋副的受力分析、效率和自鎖10-3、機械制造常用螺紋10-4、螺紋聯接基本類型及螺紋緊固件10-5、螺紋聯接的預緊和防松10-6、螺栓聯接的強度計算10-7、螺栓的材料和許用應力10-8、提高螺紋連接強度的措施10-1、螺紋參數螺旋線形成：傾斜線繞在圓柱體上形成的曲線螺旋線參數:線數、旋向、螺距、升程、螺旋角d2SP螺紋形成：平面圖形沿螺旋線形成的軌跡三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋螺紋旋向判斷：

(1)軸線垂直放

右邊高—右旋

左邊高—左旋

(2)右手旋，前進—右旋

左手旋，前進—左旋螺紋旋向判定螺紋線數判定螺紋主要參數：大徑d：最大直徑—公稱直徑小徑d1：危險剖面直徑—計算直徑中徑d2：假想直徑，牙型溝槽寬與牙的寬度相等螺距P：相鄰兩牙軸向距離導程S：同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，S=nP升角y

：螺紋與其軸線的垂直面的夾角（按中徑計算）牙型角a：螺紋兩側邊的夾角d1dαd2斜面受力分析：分析使滑塊等速運動所需要的水平力等速上升：平衡條件：驅動力：等速下滑：平衡條件：維持力：yyFQRy+r

vQFNfNvF’Qy–rR’R’QF’N’fN’rRr10-2、螺旋副的受力分析、效率和自鎖自鎖條件：當yr時，F’0，原工作阻力F’反向作用，作為驅動力時，滑塊才能移動結論：當yr

時，滑塊自鎖yvR’QF’N’fN’r一、

矩形螺紋Fad2dd1ys=npvrFRnnFFay擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩自鎖條件yr效率二、非矩形形螺紋

槽面摩擦：分析推動V型滑塊所需的力fv當量摩擦系數：122Fv1FfQ比較平面摩擦：QFvNFfQN/2N/2QN’N’900-900-擰緊力擰緊力矩防松力防松力矩效率自鎖條件y

rv當V不變時，η與ψ的關系如圖。取：得：ψ=45o-V

ψ常取25o左右。ψ太大會引起制造困難，且效率增高也不顯著。QN’N’900-900-當量摩擦角?10-3、機械制造常用螺紋從壓形劃分：1.三角形螺紋(M)

普通螺紋:α＝60°，fV大，易自鎖粗牙:牙高,d1小,ψ大細牙:牙淺,d1大,ψ小,更易自鎖管螺紋:α＝55°，緊密,無徑向間隙2.梯形螺紋(Tr)：α＝30°、β＝15°3.鋸齒形螺紋(S)：α＝33、β工＝3°4.矩形螺紋

：α＝０°從使用劃分：聯接螺紋：普通三角螺紋、錐螺紋、管螺紋(英制)（ψ小，單線，自鎖好）傳動螺紋：矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋（α小、ψ大，多線，效率高）10-4、螺紋聯接基本類型及螺紋緊固件一、

標準螺紋聯接件螺栓： 普通螺栓 鉸制孔螺栓雙頭螺栓螺釘： 聯接螺釘 緊定螺釘 自攻螺釘螺母：六角螺母圓螺母墊圈：平墊圈彈簧墊片斜墊圈止動墊圈螺紋聯接件通過組合形成螺紋聯接二、螺紋聯接的基本類型普通螺栓聯接特點：孔與桿間有間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：經常裝拆的一般場合鉸制孔螺栓聯接特點：孔與桿間無間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：承受橫向載荷的場合1、螺栓聯接2、雙頭螺栓聯接特點：孔與桿間有間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：用于被聯接件之一較厚、經常裝拆的場合機械設計基礎——聯接3、螺釘聯接特點：孔與桿間無間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便適用場合：被聯接件之一較厚，且不常裝拆的場合4、緊定螺釘聯接適用場合：多用于軸上零件的固定，傳遞較小的力錐端螺釘聯接平端螺釘聯接圓柱端螺釘聯接5、其他聯接地腳螺栓聯接、吊環螺栓聯接、T形槽螺栓聯接一、擰緊力矩擰緊力矩T：

？螺旋副間的摩擦力矩T1

螺母與支承面間摩擦力矩T2

施加在扳手上的力FTT1T210-5、螺紋聯接的預緊和防松控制擰緊力矩的扳手定力矩扳手測力矩扳手二、螺紋聯接的防松為什么要防松:

靜載荷：ψ<rv(自鎖)+預緊后摩擦力→防止松動 動載荷：摩擦力減小、消失→不可靠防松的實質:

限制螺旋副的相對轉動分類(按工作原理分):

摩擦防松 機械防松 其它：破壞螺紋副關系（鉚沖、粘接、焊接）1、

摩擦防松使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副轉動的摩擦阻力矩彈簧墊圈尼龍圈鎖緊螺母對頂螺母防松2、機械防松用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體，消除了它們之間相對轉動的可能性開口銷螺栓開槽螺母開口銷裝配圖止動墊片、帶翹墊片防松串聯鋼絲防松3、其它：焊接鉚沖粘結10-6、螺栓聯接的強度計算松螺栓聯接：無預緊力，只有工作拉力緊螺栓聯接：有預緊力，還有工作拉力螺栓組聯接失效形式：

1.螺栓桿拉斷（普通螺栓主要失效形式）

2.螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓主要失效形式）

3.經常裝拆因磨損而發生滑扣一、松螺栓聯接受載形式——軸向拉伸(工作拉力Fa)失效形式——螺栓拉斷(靜、疲勞)設計準則——保證螺栓拉伸強度強度條件：

s≤[s]設計計算方法：校核式:設計式:FaFa二、緊螺栓聯接強度設計1、受橫向工作載荷的緊螺栓聯接1）普通螺栓受載形式—預緊力

Fa

、扭矩T失效形式—螺栓拉斷(拉、扭綜合作用)設計準則—保證螺栓拉伸強度強度條件：

se≤[s]FaFFTFaFa設計計算方法：校核式:預緊拉力FS→拉應力σ，由第四強度理論：設計式:擰緊力矩T→剪應力τ，對M10到M68：預緊力Fa應為多大？被聯接件不滑移——界面摩擦力≥FFaFaFFTFaFaC可靠性系數C=1.1-1.3多板多螺栓時，預緊力Fs應為多大？

設螺栓數目為Nb,接合面數為Ni討論：橫向載荷過大時，不宜用普通螺栓；必須采用普通螺栓時，應配合： 減載銷 鍵或減 載套筒FaFaFFT2）鉸制孔螺栓受載荷形式—

擰緊過程中:

Fa、T(計算時可忽略)

工作時：橫向載荷F失效形式—側面壓潰及螺栓剪切設計準則—保證擠壓、剪切強度強度條件：sp≤[sp]、t≤[t]設計計算方法：擠壓強度：剪切強度：2、

受軸向載荷的緊螺栓聯接受載荷形式—

擰緊過程中:預緊力

F0

、扭力T

工作時：再承受工作載荷FE

螺栓所受的總拉力:Fa=F0+FE?

TF0F0FEFEFaFaFEFEF0F0受力和變形關系—變形協調條件:l1=lb=lFa=FE+FR1bD1DbTF0F0FEFEFaFaF0F0FRFRFR—殘余預緊力：防止受載后接合面產生縫隙具體數值根據緊密性要求選取，見p147強度計算—螺栓受到的總拉力Fa=FE+FR校核式:設計式:10-7、螺栓的材料和許用應力材料：一般用途：低碳鋼或中碳鋼(35~45及Q235~Q275)重要聯接：合金鋼（40Cr、30CrMnTi

）性能等級： 國標(GB/T3098.1_2000)規定螺栓按材料的力學性能分出十個等級：

3.6,4.6,4.8,5.6,5.8,6.8,8.8,9.8,10.9,12.9規則：小數點前數字表示sB/100,小數點后數字表示10sS/sB

如：5.8級：表示sB=500MPa，sS=400MPa許用應力：

[]=s/SS—安全系數控制預緊力：表10-6不控制預緊力：表10-7螺栓直徑6--1616--3030--606--1616--30碳素鋼4-33-210-6.56.5合金鋼5-44-2.57.6-55載荷類型靜載荷變載荷材料表10-7試算法：先選定一個螺栓直徑d——查[]——計算d1。若d1與d1’（假定的小徑）相近，則合用；否則再選1、減小螺栓的應力變化幅度為減少螺栓應力變化幅度：

（1）減小螺栓剛度a.柔性螺栓b.彈性元件10-8、提高螺紋連接強度的措施（2）增大被聯接件剛度a.金屬墊片b.密封環2、改善螺紋牙間的載荷分配內斜螺母環槽螺母懸置螺母3、減小應力集中4、避免附加彎曲應力10-11鍵聯接一、鍵聯接的類型二、平鍵連接的強度校核三、花鍵聯接一、鍵聯接的類型目的： 用來實現軸與軸上零件的周向固定以傳遞轉矩；實現軸上零件的軸向固定實現軸上零件軸向移動它是標準件分類：鍵聯接松聯接緊聯接—楔鍵平鍵半圓鍵普通平鍵導向平鍵花鍵松聯接

1、平鍵 結構:

安裝：靜聯接為過渡配合,動聯接間隙配合 工作原理:兩側面是工作面

失效形式:

靜聯接：工作面擠潰，鍵剪斷 動聯接：工作面磨損 特點：結構簡單，裝折方便，對中性好，承載能力大，應用廣泛成對使用:承載能力不夠時采用,按180°布置兩個鍵。一對平鍵按1.5個鍵計算分類：普通平鍵——

Ａ(圓頭)型：立銑刀，鍵定位好，軸應力集中大 Ｂ(平頭)型：盤銑刀，軸向鍵無定位，應力集中小 Ｃ(單圓頭)型：立銑刀加工，用于軸端

導向平鍵——

鍵固定于軸上,滑移距離小起鍵螺孔固定螺釘潘存云教授研制起鍵螺孔固定螺釘2、半圓鍵聯接結構:工作原理:兩側面是工作面，側面擠壓傳遞轉矩。失效形式:

鍵剪斷,工作面壓潰特點:

便于安裝,對中好,用于錐形軸端,但對軸削弱大成對使用:

承載能力不夠時用,沿同一母線布置緊聯接

1、楔鍵聯接 結構:

安裝：鍵側與鍵槽有間隙,上下面楔緊 工作原理:上下面為工作面，靠摩擦力傳遞轉矩

分類：方頭楔鍵、鉤頭楔鍵、圓頭楔鍵失效形式:

工作面壓潰特點:

簡單,且可實現輪轂在軸上單向軸向固定

楔緊產生偏心,不適于高速及對中要求高的場合二、平鍵連接的強度校核1、平鍵的選擇

材料：多采用碳素鋼

尺寸：

平鍵是標準零件，表10-9按d選b、h；

選鍵長L(短于輪轂寬度)2、

鍵的強度校核靜聯接:

壓潰→擠壓強度圓頭:

ls=L-b平頭:

ls=L單圓頭:

ls=L-b/2[sp]查表10-10

一般不會發生鍵的剪斷，故一般不作剪斷強度校核Lls動聯接:

磨損→壓強[p]查表10-10三、花鍵聯接結構特點：沿周向均布多個鍵齒。齒側為工作面。組成：外花鍵、內花鍵。潘存云教授研制潘存云教授研制1)均勻受力；優點：2)對軸的削弱程度小;3)載能力高;4)軸上零件與軸的對中性好；5)導向性好;6)可用磨削方法提高加工精度及聯接質量。缺點：齒根仍有應力集中、需專用設備制造，成本高。應用：定心精度要求高、載荷大、或經常滑移的聯接。類型