第11章_联接 (精品素材)

1、第十一章第十一章 联联 接接 第一节第一节 螺纹联接螺纹联接 第二节第二节 键联接键联接 第三节第三节 销和过盈联接销和过盈联接 联接的分类联接的分类 动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。 例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。 静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。 静联接静联接 可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。 例如：螺纹联接、键联接。例如：

2、螺纹联接、键联接。 不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。 例如：铆接、焊接等。例如：铆接、焊接等。 第一节第一节 螺纹联接螺纹联接 一、一、螺纹及基本参数螺纹及基本参数 二、二、螺纹联接的类型和螺纹联接件螺纹联接的类型和螺纹联接件 三、三、螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松 四、四、螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算 五、五、螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力 六、六、螺纹联接的结构设计螺纹联接的结构设计 按应用可分：按应用可分： 联接螺纹：普通三角形联接螺纹：普通三角形 传动螺纹：梯形；锯齿形；矩形。传

3、动螺纹：梯形；锯齿形；矩形。 一、螺纹及基本参数一、螺纹及基本参数 1 1、常用的螺纹牙型、特点及应用、常用的螺纹牙型、特点及应用 将直角三角形ABC（ AB d1 、 BCS）卷在直径为d1圆柱体上， 并使AB边绕在圆柱体底面上，则斜边 AC在圆柱体上就形成螺旋线。 螺旋线形成螺旋线形成 螺纹形成螺纹形成 任取一平面图( 、)形使其一边紧靠在圆柱体母线上，将该图 形沿螺旋线移动，并保持平面图形始终通过圆柱体轴线，即可形成螺纹。 2 2、基本参数、基本参数 1 1、常用的螺纹牙型、特点及应用、常用的螺纹牙型、特点及应用 梯形螺纹梯形螺纹 结构：牙形角 特点：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应

4、用：用于传动 矩形螺纹矩形螺纹 结构：牙形角 性能：效率较高、牙根强度小、工艺性差 应用：用于传动 矩齿形螺纹矩齿形螺纹 结构：工作面的牙型斜角为3 非工作面的牙型斜角为30 性能：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用：用于单向传动 结构：牙形角 特点：联接紧密，内外螺纹无间隙 应用：密封性要求较高的场合 管管 螺螺 纹纹 结构：牙形角 性能：自锁性好,牙根强度高，工艺性好 应用：用于联接 三角形螺纹三角形螺纹 o o 60 o 55 o 30 o 0 大径（大径（D） 螺纹的公称直径。螺纹的公称直径。 小径（小径（D1） 用于强度计算。用于强度计算。 中径中径 (D2) 用于几何尺寸计算。

5、用于几何尺寸计算。 线数线数 也称头数，螺纹的螺旋线数目。也称头数，螺纹的螺旋线数目。 = l，2，3，4， = l，自锁性好，用于联接；，自锁性好，用于联接； = 2，3，4 效率高，用于传动。效率高，用于传动。 螺距螺距 螺纹相邻两牙在中径螺纹相邻两牙在中径 上对应两点上对应两点 间的轴向距离。间的轴向距离。 导程导程 螺纹上任一点沿同一条螺旋线转螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动的轴向距离。一周所移动的轴向距离。 升角升角 在中径圆柱面上，螺旋线的切线在中径圆柱面上，螺旋线的切线 与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 牙型角牙型角 螺纹轴向截面内，螺纹牙

6、型两侧边螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边 的夹角。的夹角。 牙型斜角牙型斜角 轴向剖面内，螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。轴向剖面内，螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。 对三角形、梯形等对称牙型，对三角形、梯形等对称牙型， 。 2 2、基本参数、基本参数 d 1 d 2 d n P h P nPS 2 tan d nP 2/ n n n 二、螺纹联接的类型和螺纹联接件二、螺纹联接的类型和螺纹联接件 普通螺纹联接的类型普通螺纹联接的类型 2.2.双头螺柱联接双头螺柱联接 3.3.螺钉联接螺钉联接 4.4.紧定螺钉联接紧定螺钉联接 1.1.螺栓联接螺栓联接 常用的螺纹联接件有：螺栓、双

7、头螺柱、螺钉、螺母和常用的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和 垫片等。垫片等。 这些零件都是标准件，结构、形状、尺寸都制定有这些零件都是标准件，结构、形状、尺寸都制定有 国家标准，设计时可根据有关标准选用。国家标准，设计时可根据有关标准选用。 常见螺纹联接件常见螺纹联接件 圆圆 螺螺 母母 带翅垫片带翅垫片 垫垫 圈圈 六角六角 螺螺 母母 紧紧 定定 螺螺 钉钉 螺螺 钉钉 双双 头头 螺螺 柱柱 六角头螺栓六角头螺栓 1.1.螺栓联接螺栓联接 在被联接件上开有通孔，被联接件孔中不加工螺纹。结构简单，装拆方 便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极 广 。 普通螺栓联接普通螺栓联接

8、铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接 普通螺栓联接普通螺栓联接 螺栓杆与被联接件孔壁之 间有间隙。通孔加工精度低， 成本低，应用最广。 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接 螺栓杆与被联接件 孔壁之间无间隙。孔和螺 栓杆多采用基孔制过渡配 合(H7 m6、H7n6)，能 精确定位，能承受横向载 荷被联接件需钻孔、铰孔， 成本高。 3.3.螺钉联接螺钉联接 被联接件之一为光孔、另一 个为螺纹孔。只用螺钉，不用螺 母，直接把螺钉拧进被联接件的 螺钉孔中。 适用于载荷较轻，且 不经常装拆的场合。 螺钉联接螺钉联接 双头螺柱联接双头螺柱联接 2.2.双头螺柱联接双头螺柱联接 用两头均有螺纹的螺柱和 螺母把被联

9、接件联接起来, 被联 接件之一为光孔、另一个为螺纹 孔。适用于被联接件之一厚度很 大，而又不宜钻通孔，但又经常 拆卸的地方。 4.4.紧定螺钉联接紧定螺钉联接 利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另 一零件的表面，以固定零件的相对位置，可传递不 大的力或扭矩。 三、螺纹联接的预紧和防松三、螺纹联接的预紧和防松 1螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧 拧紧的目的拧紧的目的 防松方法防松方法 1.摩擦防松 （保证螺纹副间有足够的轴向压力和摩擦力矩） 对顶螺母，弹簧垫圈 。 结构简单、使用方 便。 2.机械防松 （在联接中加入其它机械元件) 开口销、止动垫圈，串联铁丝等。 适用于冲击振动载荷，重要场合使用

10、，成本高。 3.永久防松 粘、铆、焊等。 2螺纹联接的防松螺纹联接的防松 限制螺旋副的相对转动； 以防止联接的松动，影响正常工作。 1.提高联接的紧密性 2.防止联接松动 3.提高联接件强度 防松的实质防松的实质 1. 1. 摩擦防松摩擦防松 对顶螺母防松对顶螺母防松 自锁螺母防松自锁螺母防松 弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松 止动垫片防松止动垫片防松 螺栓 装配图 开槽螺母 开口销 2.2.机械防松机械防松 正确 错误 串联钢丝防松串联钢丝防松 焊接焊接 铆冲铆冲 3.3.不可拆卸防松不可拆卸防松 四、螺纹联接的强度计算四、螺纹联接的强度计算 概述概述 1松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算 2紧螺

11、栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算 只受预紧力的紧螺栓联接只受预紧力的紧螺栓联接 既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联接既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联接 受横向载荷的铰制孔用螺栓联接受横向载荷的铰制孔用螺栓联接 失效分析及计算准则失效分析及计算准则 受拉螺栓受拉螺栓 静载荷下，失效形式主要为螺纹牙的塑性变形和断裂， 变载荷下，失效形式为应力集中处的疲劳断裂 。 计算准则计算准则满足螺栓的拉伸强度条件。 螺杆或通孔孔壁的压溃 或螺杆被剪断。 计算准则计算准则 满足螺栓的挤压强度和剪切强度条件。 概述概述 步骤：步骤：根据失效形式和相应的强度计算准则，计算螺纹小径d1或光杆 直径d0 ，按标准

12、选取公称直径d 。 失效形式失效形式 失效形式失效形式 受剪螺栓受剪螺栓 失效部位失效部位 安装时，不受力。安装时，不受力。 工作时，轴向拉伸工作时，轴向拉伸 。如右图。如右图。 1松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算 F 2 1 4 d F F d 4 1 1 d S S 为螺纹小径，mm； 螺栓材料的许用拉应力，MPa。 起起 重重 钓钓 钩钩 末末 端端 螺螺 栓栓 联联 接接 螺栓受由预紧力螺栓受由预紧力 产生的产生的拉应力拉应力 M10M64普通螺纹的钢制螺栓，可取 只受预紧力的紧螺栓联接只受预紧力的紧螺栓联接 0 F 2 1 0 4 d F 2 1 0 1 2 v 3 1 2 v0

13、 4 2 tan 16 2 tan d F d d d d F 032o v 08. 104. 1 1 2 d d 05. 0tan 5 . 0 螺栓材料为塑性，根据第四强度理论可求出计算应力 3 . 15 . 033 2 222 ca 得强度条件为得强度条件为 2 1 0 ca 4 3.1 d F 2.5 0 1 F d 结论：结论：扭转的影响可用增大拉伸力的扭转的影响可用增大拉伸力的3030来考虑，不再单独考虑扭矩。来考虑，不再单独考虑扭矩。 紧螺栓联接装配时，螺母需要拧紧 拧紧力矩拧紧力矩T 螺栓受螺纹副间的摩擦力矩产生的螺栓受螺纹副间的摩擦力矩产生的扭转剪应力扭转剪应力 （危险截面）（

14、危险截面） 由此可得由此可得 （摩擦副的当量摩擦角） 既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联接既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联接 工作前工作前（预紧力（预紧力F F0 0 ）载荷及变形情况）载荷及变形情况 螺栓伸长量b，被联接件压缩量m 工作工作时（工作拉力）时（工作拉力）载荷及变形情况载荷及变形情况 螺栓总伸长量为bb 被联接件剩余变形量为 mm， 且 m b 剩余预紧力为F1 螺栓中总拉力 F2= F0 + F =F1 + F 螺栓危险截面的拉伸强度条件拉伸强度条件为 2 1 2 ca 4 3 . 1 d F 2.5 2 1 F d 对于有密封性要求的联接， 一般联接，工作载荷稳定时：

15、工作载荷不稳定时： FF8 . 15 . 1 1 FF6 . 02 . 0 1 FF0 . 16 . 0 1 P min0 P Ld F d F 2 0 4 挤压强度条件挤压强度条件 剪切强度条件剪切强度条件 F 0 d min L P 力；栓或孔壁的许用挤压应螺栓的许用剪应力，螺、 度，建议取钉杆与孔壁最小接触长 ；螺栓的抗剪工作面数目 _ ;25. 1_ _ p 0minmin d m 受横向载荷的铰制孔用螺栓联接受横向载荷的铰制孔用螺栓联接 螺栓所受的工作剪力； 螺栓剪切面的直径(可取螺栓孔的直径) ； 螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度； 螺栓或孔壁材料的许用挤压应力； 螺栓材料许用剪切应力

16、。 五、螺纹联接件的材料及许用应力五、螺纹联接件的材料及许用应力 1 1螺纹联接件的材料及强度级别螺纹联接件的材料及强度级别 v一般用一般用 Q235、Q275、10#、35#、45# 重要的、承受冲击振动变载荷螺栓用重要的、承受冲击振动变载荷螺栓用 15Cr、40Cr、30CrMnSi、2CrMo 。 例如例如 12V24012V240型机车柴油机缸头连接螺栓采用型机车柴油机缸头连接螺栓采用42CrMo v螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级，自螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级，自3.6至至12.9。 表示方法：表示方法： 小数点前的数值为小数点前的数值为 ，小数小数点后数值为点后数值为 v

17、螺母的性能等级分为七级，从螺母的性能等级分为七级，从4 4到到1212。 表示方法：数值为表示方法：数值为 。 100/ B )/(10 BS 100/ B 2 2许用应力许用应力 S S S S S S BS p 或拉伸拉伸 剪切剪切 挤压挤压 六、螺纹联接的结构设六、螺纹联接的结构设 计计 1.1. 避免螺栓承受附加的弯曲应力避免螺栓承受附加的弯曲应力 2. 2. 合理安排成组螺栓的平面位置合理安排成组螺栓的平面位置 相邻螺栓的中心距一般应 小于 （d为螺栓的公称直径 ），具有密封要求的螺栓中心 距一般不应大于 。 螺栓之间及螺栓与机体之 间要留有足够的扳手空间，扳 手转动角度应大于 。

18、d10 d7 o 60 安排一组螺栓的平面位置和数目时， 力求各螺栓受力均匀，便 于加工和装配。同一圆周上的螺栓数目，应采用3、4、6、8、12等数， 以便分度和划线。 原因原因 螺栓的附件应力螺栓的附件应力 (a) 支承面不平支承面不平 (b) 螺母孔不正螺母孔不正 (c) 被联接件刚度小被联接件刚度小 (d) 钩头螺栓联接钩头螺栓联接 球面垫圈球面垫圈 凸台凸台 沉头座沉头座 结构上结构上如何避免？如何避免？ 斜垫圈斜垫圈 1.1.避免螺栓承受附加的弯曲应力避免螺栓承受附加的弯曲应力 第二节第二节 键联接键联接 一、键联接的类型和结构一、键联接的类型和结构 1.1.平键联接平键联接 工作面

19、为侧面，结构简单，拆装方便，工作面为侧面，结构简单，拆装方便， 对中性好，不能承受轴向力。对中性好，不能承受轴向力。 普通平键 导向键与滑键 2.2.半圆键联接半圆键联接 3.3.楔键楔键 4.4.切向键切向键 二、二、平键的选择和平键联接的强度计算平键的选择和平键联接的强度计算 三、三、花键联接花键联接 普通平键普通平键 圆头（圆头（A型）型）方头（方头（B型）型） 用于静联接，用于静联接，按键端形状分为三种按键端形状分为三种 单圆头（单圆头（C型）型） 导向键与滑键导向键与滑键 用于动联接用于动联接 导向键联接导向键联接 滑键联接滑键联接 2. 2.半圆键联接半圆键联接 工作面工作面 圆头

20、楔键联接圆头楔键联接 平头楔键联接平头楔键联接 钩头楔键联接钩头楔键联接 3.3.楔键楔键 工作面为上下两面，靠摩擦传动，适用于对中精度要求低的静载。工作面为上下两面，靠摩擦传动，适用于对中精度要求低的静载。 4.4.切向键切向键 两楔键挤压后的上下面为工作面，沿轴的切线方向楔紧；两楔键挤压后的上下面为工作面，沿轴的切线方向楔紧； 只能传递单方向扭矩。适用于大载荷，对中要求不严的场合。只能传递单方向扭矩。适用于大载荷，对中要求不严的场合。 工作面 二、平键的选择和平键联接的强度计算二、平键的选择和平键联接的强度计算 1.选择选择 根据联接的结构特点、使用要求和工作条件选择键的类型。 根据轴的直径从标准中选出键的截面尺寸bh 根据轮毂宽度确定键的长度L，导向平键按滑动距离确定L 。 2.失效形式失效形式 静联接静联接 ：工作面被压溃动联接动联接 ：工作面过度磨损。 3. 校核计算校核计算 静联接静联接：挤压强度 pp 4 2 2 dhl T l h d T p dhl T p 4 动联接动联接：工作面压强 三、花键联接三、花键联接 1 1花键联接的特点花键联接的特点 承载能力高，对轴的削弱小，应力集中小，定心好，导向性能好， 加工需专用机床