第10章聯接10.1螺紋聯接10.2軸轂聯接10.3軸間聯接10.4彈性聯接10.5其他常用聯接1.主要內容聯接在實際工作中的應用，常用聯接方法的選擇、驗算和設計。2.重點、難點提示螺紋聯接形式的選擇和應用，平鍵聯接的選擇、驗算。本章知識導讀螺紋聯接是利用螺紋零件工作的，它可以將若干個零件聯接在一起，裝拆方便、結構簡單、工作可靠，在機械設備中應用廣泛。

10.1螺紋聯接

螺紋的主要參數大徑d小徑d1中徑d2螺距P導程S升角l牙型角a牙型1、螺栓聯接被聯接件都不切制螺紋，使用不受被聯接件材料的限制，構造簡單，裝拆便，成本低，應用最廣。用于通孔，能從被聯接件兩邊進行裝配的場合

10.1.1螺紋聯接的類型及應用場合

螺栓連接2、雙頭螺柱聯接雙頭螺柱的兩端都有螺紋，其一端緊固地旋入被聯接件之一的螺紋孔內，另一端與螺母旋合而將兩被聯接件聯接用于不能用螺栓聯接且又需經常拆卸的場合

雙頭螺柱連接螺釘聯接

螺釘聯接不用螺母，而且能有光整的外露表面，應用與雙頭螺柱相似，但不宜用于經常拆卸的聯接，以免損壞被聯接件的螺紋孔雙頭螺柱連接緊定螺釘聯接緊定螺釘聯接旋入被聯接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一被聯接件的表面或頂入相應的坑中，以固定兩個零件的相互位置，并可傳遞不大的轉矩緊釘螺釘連接

常用的標準螺紋聯接件有螺栓、螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈和防松零件等。這些零件的結構形式和尺寸已經標準化。10.1.2常用標準螺紋聯接件螺栓雙頭螺柱螺釘緊定螺釘特殊螺絲、螺母螺母新型螺絲和螺母螺紋緊固件的強度級別用數字表示:螺栓用兩個數字來表示，小數點前的數字表示抗拉強度極限σBmin的1/100，小數點后數字表示屈服極限與強度極限比值（σSmin/σBmin）的10倍螺母用一位數字表示，數字為σBmin/100。例如，螺栓（螺釘、雙頭螺柱）的強度級別標記為4.6，表示抗拉強度極限σBmin=400MPa，屈服極限σSmin=240MPa。螺母的強度級別標記為6，表示抗拉強度極限σBmin=600MPa。螺紋緊固件的強度級別1.螺紋聯接的預緊按螺紋聯接裝配時是否擰緊，分為松聯接和緊聯接。對于預緊力大小的控制，一般螺栓聯接可憑經驗控制，重要螺栓聯接通常要采用測力矩扳手或定力矩扳手來控制。對于常用的鋼制M10～M68的粗牙普通螺紋，擰緊力矩T的經驗公式為T≈0.2F′dT———擰緊力矩，N·mm;F′———預緊力，N;d———螺紋的公稱直徑，mm。10.1.3螺紋聯接的預緊和防松2、螺栓聯接的防松聯接中常用的單線普通螺紋和管螺紋在沖擊、震動或變載荷的作用下容易產生松脫現象。螺紋聯接防松的根本問題在于要防止螺旋副的相對運動。常用的防松方法:摩擦防松機械防松:其他防松彈簧墊圈對頂螺母自鎖螺母開口銷帶翅墊片止動墊片2.螺紋聯接的防松（1）利用摩擦力防松采用各種結構措施使螺紋副中的摩擦力不隨聯接的外載荷波動而變化，保持較大的防松摩擦阻力矩。①彈簧墊圈防松②雙螺母防松③自鎖螺母防松利用防松零件控制螺紋副的相對運動。

（2）機械防松①槽形螺母與開口銷防松②止動墊圈防松③串聯鋼絲防松（3）破壞螺紋副的不可拆防松1.普通螺栓聯接的強度計算10.1.4螺栓聯接的強度計算（1）松螺栓聯接的強度計算松螺栓聯接實例松螺栓聯接在工作時只承受軸向工作載荷F，其強度校核與設計計算公式分別為（2）緊螺栓聯接的強度計算①受橫向工作載荷的緊螺栓聯接螺栓的強度校核與設計計算公式分別為②受軸向工作載荷的緊螺栓聯接

螺栓的強度校核與設計計算公式分別為2.鉸制孔用螺栓聯接的強度計算鉸制孔用螺栓聯接的失效形式一般為螺栓桿被剪斷，螺栓桿或孔壁被壓潰。因此，鉸制孔用螺栓聯接須進行剪切強度和擠壓強度計算。螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為螺栓桿的剪切強度條件為（1）螺栓組的布置應盡可能對稱，以使接合面受力比較均勻，一般都將接合面設計成對稱的簡單幾何形狀，并應使螺栓組的對稱中心與接合面的形心重合10.1.5螺紋聯接的結構設計要點10.1.5螺紋聯接的結構設計要點（2）當螺栓聯接承受彎矩和轉矩時，還須將螺栓盡可能地布置在靠近接合面邊緣，以減少螺栓中的載荷。10.1.5螺紋聯接的結構設計要點（3）分布在同一圓周上的螺栓數，應取為4、6、8等易于等分的數目，以便于加工（4）在一般情況下，為了安裝方便，同一組螺栓中不論其受力大小，均采用同樣的材料和規格尺寸，如螺栓直徑和長度尺寸等。（5）螺栓布置要有合理的距離。在布置螺栓時，螺栓中心線與機體壁之間、螺栓相互之間的距離，要根據扳手活動所需的空間大小來決定10.1.5螺紋聯接的結構設計要點（3）分布在同一圓周上的螺栓數，應取為4、6、8等易于等分的數目，以便于加工（4）在一般情況下，為了安裝方便，同一組螺栓中不論其受力大小，均采用同樣的材料和規格尺寸，如螺栓直徑和長度尺寸等。（6）避免承受附加彎曲應力，為了減少加工面，常將支承面做成凸臺、凹坑。為了適應特殊的支承面（傾斜的支承面、球面），可采用斜墊圈、球面墊圈，10.1.5螺紋聯接的結構設計要點避免附加彎曲應力

鍵聯接主要是用來實現軸和輪轂（如齒輪、帶輪等）之間的周向固定，并用來傳遞運動和轉矩，有些還可以實現軸上零件的軸向固定或軸向移動（導向）10.2軸轂聯接10.2.1鍵聯接鍵聯接分為平鍵聯接、半圓鍵聯接和楔鍵聯接等1.平鍵聯接

（1）普通平鍵聯接普通平鍵的主要尺寸是鍵寬b、鍵高h和鍵長L。端部有圓頭（A型）、平頭（B型）和單圓頭（C型）三種形式A型C型B型表10-7（2）導向平鍵和滑鍵聯接

當軸上零件與軸構成移動副時，采用導向平鍵聯接，輪轂可沿鍵做軸向滑移，由于導向平鍵較長，要用螺釘固定在軸上，鍵中間設有起鍵螺孔，以便拆卸。當軸上零件移動距離較大時，宜采用滑鍵聯接，但因其鍵過長，制造、安裝困難。2.半圓鍵聯接用半圓鍵聯接時，軸上鍵槽用半徑與鍵相同的盤狀銑刀銑出，因而鍵在槽中能擺動以適應輪轂鍵槽的斜度。這種聯接的優點是工藝性較好，缺點是軸上鍵槽較深，對軸的削弱較大，故主要用于輕載荷和錐形軸端的聯接。3.楔鍵聯接

楔鍵的上表面和輪轂槽底均有∶100的斜度，鍵楔緊在軸轂之間。楔鍵的上下表面為工作面，依靠壓緊面的擠壓力和摩擦力傳遞轉矩及單向軸向力。楔鍵分普通楔鍵和鉤頭楔鍵。1.鍵的選擇（1）鍵的類型選擇選擇鍵的類型應考慮以下因素:對中性的要求;傳遞轉矩的大小;輪轂是否需要沿軸向滑移及滑移的距離大小;鍵在軸的中部或端部等。（2）鍵的尺寸選擇在標準中，根據軸的直徑可查出鍵的截面尺寸b×h，鍵的長度L根據輪轂的寬度L1確定。10.2.2鍵聯接的尺寸選擇和強度計算平鍵的失效鍵表面的擠壓、鍵被剪斷。通常只須按工作面上的擠壓強度進行計算。鍵被剪斷2.平鍵聯接的強度計算平鍵聯接的受力情況如圖所示。假設載荷沿鍵的長度方向是均布的，平鍵聯接的擠壓強度條件為

2.平鍵聯接的強度計算

輪轂鍵槽深度為t1，軸上鍵槽深度為t，它們的寬度與鍵的寬度相同。鍵聯接按配合情況分為較松聯接、一般聯接和較緊聯接3.鍵槽尺寸及公差10.2.3花鍵聯接

花鍵聯接由軸上加工出的外花鍵和輪轂孔內加工出的內花鍵組成，工作時靠鍵齒的側面互相擠壓傳遞轉矩1.矩形花鍵

國家標準規定，矩形花鍵聯接采用小徑定心，這種定心方式可采用熱處理后磨內花鍵孔的工藝，提高定心精度，并在單件生產或花鍵孔直徑較大時避免使用拉刀，以降低制造成本矩形花鍵聯接2.漸開線花鍵漸開線花鍵聯接

漸開線花鍵的齒廓為漸開線，工作時各齒均勻承載，強度高。漸開線花鍵可以用齒輪加工設備制造，工藝性好，加工精度高，互換性好。因此，漸開線花鍵聯接常用于傳遞載荷較大、軸徑較大、大批量生產的重要場合花鍵的標記為：N（鍵數）×d（小徑）×D（大徑）×B（鍵槽寬）觀看花鍵的安裝零件1圓錐銷零件210.2.4銷聯接銷聯接通常用于固定零、部件之間的相對位置，即定位銷。定位銷軸軸套圓柱銷也用于軸轂間或其他零件間的聯接，即聯接銷聯接銷可充當過載剪斷元件，即安全銷安全銷10.3軸間聯接

在機械聯接中，聯軸器和離合器都是用來聯接兩軸，使兩軸一起轉動并傳遞轉矩的裝置。所不同的是，聯軸器只能保持兩軸的接合，而離合器卻可在機器的工作中隨時完成兩軸的接合和分離。聯軸器離合器10.3.1聯軸器聯軸器所聯接的兩軸，由于制造和安裝誤差、受載變形、溫度變化和機座下沉等原因，可能產生軸線的徑向、軸向、角度或綜合位移因此，要求聯軸器在傳遞運動和轉矩的同時，還應具有一定范圍內補償位移、緩沖吸振的能力。1.固定式剛性聯軸器

剛性聯軸器對軸線的位移沒有補償能力，適用于載荷平穩、兩軸對中性好的場合。常用的剛性聯軸器有套筒聯軸器和凸緣聯軸器等

（1）套筒聯軸器

套筒聯軸器是利用套筒和聯接零件，即鍵或銷，將兩軸聯接起來（2）凸緣聯軸器凸緣聯軸器由兩個帶凸緣的半聯軸器和一組螺栓組成2.可移式剛性聯軸器（1）十字滑塊聯軸器

由兩個在端面上開有凹槽的半聯軸器1、3和一個兩端面均帶有凸牙的中間盤2組成，中間盤兩端面的凸牙位于互相垂直的兩個直徑方向上，并在安裝時分別嵌入1、3的凹槽中。（2）萬向聯軸器

萬向聯軸器是由分別裝在兩軸端的叉形接頭1、3以及與叉頭相聯的十字軸2組成。機器工作時即使夾角發生改變仍可正常傳動，但α過大會使傳動效率顯著降低（3）齒式聯軸器利用內外齒嚙合來實現兩個半聯軸器的聯接。（1）彈性套柱銷聯軸器3.彈性聯軸器彈性套柱銷聯軸器利用彈性套的彈性變形來補償兩軸的相對位移。（2）彈性柱銷聯軸器這種聯軸器與彈性套柱銷聯軸器很相似，僅用彈性柱銷（通常用尼龍制成）將兩個半聯軸器聯接起來4、聯軸器的選擇大部分聯軸器已經標準化。應根據工作條件和使用要求確定聯軸器的類型，再根據其所傳遞的轉矩、轉速和被連接軸的直徑確定其結構尺寸。TC=K×TK—工作情況系數TC≤Tmn≤nm選擇型號時，應滿足下列條件：

10.3.2離合器

離合器按其工作原理可分為牙嵌式、摩擦式和電磁式三類;按控制方式可分為操縱式和自動式兩類。操縱式離合器需要借助于人力或動力進行操縱特點：利用牙齒的嚙合來傳遞轉矩，能保證兩軸同步運轉；但接合的功能只能在停車或低速時進行。1.牙嵌離合器牙嵌離合器由兩個端面帶牙的半離合器1、2組成。半離合器通過導向平鍵或花鍵與軸聯接，中間通過對中環使兩軸對中，滑環3可操縱離合器的分離或接合利用主、從動半離合器摩擦片接觸面間的摩擦力傳遞扭矩。特點：能在不停車或兩軸有較大轉速差時進行平穩結合，且可在過載時因摩擦片間打滑而起到過在保護作用。2.摩擦離合器

摩擦離合器利用主、從動半離合器摩擦片接觸面間的摩擦力傳遞轉矩。為提高傳遞轉矩的能力，通常采用多片摩擦片。它能在不停車或兩軸有較大轉速差時進行平穩接合，且可在過載時因摩擦片間打滑而起到過載保護的作用。3.安全離合器端面帶牙的離合器左半2和右半3，靠彈簧1嵌合壓緊以傳遞轉矩。當從動軸4上的載荷過大時，牙面5上產生的軸向分力將超過彈簧的壓力，而迫使離合器發生跳躍式的滑動，使從動軸4自動停轉。調節螺母6可改變彈簧壓力，從而改變離合器傳遞轉矩的大小4.超越離合器超越離合器的星輪1與主動軸相聯，順時針回轉，滾柱3受摩擦力作用滾向狹窄部位被楔緊，帶動外環2隨星輪1同向回轉，離合器接合。星輪1逆時針回轉時，滾柱3滾向寬敞部位，外環2不與星輪1同轉，離合器自動分離。滾柱一般為3～8個。彈簧4起均載作用10.3.3制動器

制動器的主要作用是降低機械運轉速度或迫使機械停止轉動，制動器多數已標準化，可根據需要選用。

當杠桿受FQ作用時，撓性帶收緊而抱住制動輪，靠帶與輪之間的摩擦力來制動。1.帶式制動器帶式制動器2.內漲蹄鐵式制動器制動蹄1上裝有摩擦材料，通過銷軸2與機架固聯，制動輪3與所要制動的軸固聯10.4彈性聯接利用彈性零件實現被聯接件在有限區間內運動，并保持固定聯系的動聯接，稱為彈性聯接。機械設計中利用各種類型的彈簧（即彈性零件）來實現這種聯接，應用非常廣泛10.4.1彈性聯接的功用和彈簧的類型1.彈性聯接的功用（1）緩