第10章 连接lch

1、第第10章章 连连 接接 机械联接：静联接和动联接；可拆联接和不可拆联接机械联接：静联接和动联接；可拆联接和不可拆联接 设计目的设计目的：正确选用各种螺纹及其联接件正确选用各种螺纹及其联接件（大多数属于国家（大多数属于国家 标准件），只有在特别重要的情况才进行强度计算。标准件），只有在特别重要的情况才进行强度计算。 定义定义：利用螺纹紧固件或被联接件零件上制成的螺纹构成的：利用螺纹紧固件或被联接件零件上制成的螺纹构成的 可拆联接。可拆联接。 作用作用：将各零件联接在一起构成一台可以拆卸的机器或部件。：将各零件联接在一起构成一台可以拆卸的机器或部件。 特点特点：结构简单，装拆方便，联接可靠性高，

2、应用范围广。：结构简单，装拆方便，联接可靠性高，应用范围广。 一、螺纹的形成及主要参数一、螺纹的形成及主要参数 d2 螺旋线螺旋线-一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线 等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。 螺纹螺纹-一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图 形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。 螺纹螺纹 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分 螺螺 纹纹 的的 分分 类类 按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分 按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体

3、的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分 按母体形状分按母体形状分 矩形螺纹矩形螺纹 三角形螺纹三角形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 螺纹的牙型螺纹的牙型 矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 15 30 3 30 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分 螺螺 纹纹 的的 分分 类类 按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分 按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分 按母体形状分按母体形状分 矩形螺纹矩形螺纹 三角形螺纹三角形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 右旋螺纹右旋螺纹 左旋螺纹左

4、旋螺纹 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分 螺螺 纹纹 的的 分分 类类 按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分 按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分 按母体形状分按母体形状分 矩形螺纹矩形螺纹 三角形螺纹三角形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 右旋螺纹右旋螺纹 左旋螺纹左旋螺纹 单线螺纹单线螺纹 多线螺纹多线螺纹 一般一般: n 4 双线螺纹双线螺纹单线螺纹单线螺纹 PS S = 2P P S P S =P n线螺纹线螺纹: S = n P 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分 螺螺 纹纹 的的 分分 类类 按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分

5、 按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分 按母体形状分按母体形状分 矩形螺纹矩形螺纹 三角形螺纹三角形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 右旋螺纹右旋螺纹 左旋螺纹左旋螺纹 单线螺纹单线螺纹 多线螺纹多线螺纹 外螺纹外螺纹 内螺纹内螺纹 螺纹副螺纹副 外螺纹外螺纹 内螺纹内螺纹 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分 螺螺 纹纹 的的 分分 类类 按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分 按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分 按母体形状分按母体形状分 矩形螺纹矩形螺纹 三角

6、形螺纹三角形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 右旋螺纹右旋螺纹 左旋螺纹左旋螺纹 单线螺纹单线螺纹 多线螺纹多线螺纹 外螺纹外螺纹 内螺纹内螺纹 联接螺纹联接螺纹 传动螺纹传动螺纹 螺旋传动螺旋传动 联接螺纹联接螺纹 传动螺纹传动螺纹 按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分 螺螺 纹纹 的的 分分 类类 按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分 按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分 按螺旋的作用分按螺旋的作用分 按母体形状分按母体形状分 矩形螺纹矩形螺纹 三角形螺纹三角形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 右旋螺纹右旋螺纹 左旋螺纹左旋螺纹 单线螺纹单线螺

7、纹 多线螺纹多线螺纹 外螺纹外螺纹 内螺纹内螺纹 联接螺纹联接螺纹 传动螺纹传动螺纹 圆柱螺纹圆柱螺纹 圆锥螺纹圆锥螺纹 圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹 管螺纹管螺纹 (3)中径中径d2 也是一个假想圆柱的直径，该 圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。 d1 d2 d (1)大径大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重 合的假想圆柱体的直径。 (2) 小径小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶) 相重合的假想圆柱体的直径。 (4) 螺距螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间 的轴向距离。 (5) 导程导程S (6) 螺纹升角螺纹升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的 平面的夹角

8、(7)牙型角牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹 轴线的垂线间的夹角。 tg = d2 nP d2 S S = nP 同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P 螺纹的主要几何参数螺纹的主要几何参数 S P P/2P/2 三、三、 机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹 三角形三角形螺纹螺纹 普通普通螺纹螺纹 = 60 管管螺纹螺纹 = 55 普通螺纹以大径普通螺纹以大径d为公称直径，同一公称直径可以有多为公称直径，同一公称直径可以有多 种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为 细牙螺纹。细牙螺纹。 60 P

9、d 粗牙粗牙 d P 细牙细牙 d P 细牙细牙 粗牙螺纹应用最广粗牙螺纹应用最广 细牙螺纹的优点：细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高，升角小、小径大、自锁性好、强度高， 缺点：缺点：不耐磨易滑扣不耐磨易滑扣。 应用：应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。 用螺纹密封的管用螺纹密封的管螺纹螺纹 普通细牙普通细牙螺纹螺纹 管管螺纹螺纹 非螺纹密封管非螺纹密封管螺纹螺纹（圆柱管壁 = 55） 用螺纹密封管用螺纹密封管螺纹螺纹（圆锥管壁 = 55） 60圆锥管圆锥管螺纹螺纹 公称直径公称直径-管子的公称通径。管子的公称通径。强调与普通螺纹不同 55

10、 55 非螺纹密封的管非螺纹密封的管螺纹螺纹 d d d d2 2 d d1 1 P P d d d d2 2 d d1 1P P 2 梯形梯形螺纹：螺纹： 梯梯 形形锯齿形锯齿形 30 3 30 为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角比三角形螺纹的要小得 多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。 锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。 锯齿形螺纹锯齿形螺纹: 常用于传动。常用于传动。 = 15 = 3 粗牙普通螺纹的基本尺寸见粗牙普通螺纹的基本尺寸见P23表表2-1 后面有图 螺纹的基本尺寸：螺纹的基本尺寸： 四、四、 螺纹联接的基本类型及其紧固件螺纹联

11、接的基本类型及其紧固件 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型 螺栓联接螺栓联接 基基 本本 类类 型型 e a a l1 1 l1 1 可承受横向载荷。 螺纹余留长度螺纹余留长度l1 铰制孔螺栓铰制孔螺栓 孔与螺杆之孔与螺杆之 间留有间隙间留有间隙 静载荷静载荷l1=(0.30.5)d; 变载荷变载荷l1=0.75d; 冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1 d; 铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l1 0; 螺纹伸出长度螺纹伸出长度a=(0.20.3)d; 螺栓轴线到边缘的距离螺栓轴线到边缘的距离 e=d+(36) mm 用于经常拆装易磨损之处。 d d 螺栓联接螺栓联接 基基 本本 类类 型型 螺

12、钉联接螺钉联接 座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为： e e 钢或青铜钢或青铜 H=d; 铸铁铸铁 H=(1.251.5)d 铝合金铝合金 H=(1.52.5)d 螺纹孔深度螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P; 钻孔深度钻孔深度 H2=H1+(0.51)d; 参数参数l1 、e、a与螺栓相同与螺栓相同 l1 1 H H H H1 1 H H2 2 结构简单，省了螺母，不宜经常拆装， 以免损坏螺孔而修复困难。 螺栓联接螺栓联接 基基 本本 类类 型型 螺钉联接螺钉联接 座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为： a e e 双头螺柱联接双头螺柱联接 联接件

13、厚，允许拆装。 钢或青铜钢或青铜 H=d; 铸铁铸铁 H=(1.251.5)d 铝合金铝合金 H=(1.52.5)d 螺纹孔深度螺纹孔深度 H1=H+(22.5)P; 钻孔深度钻孔深度 H2=H1+(0.51)d; 参数参数l1 、e、a与螺栓相同与螺栓相同 l1 1 H H H H1 1 H H2 2 结构简单，省了螺母，不宜经常拆装， 以免损坏螺孔而修复困难。 d 螺栓联接螺栓联接 基基 本本 类类 型型 螺钉联接螺钉联接 双头螺柱联接双头螺柱联接 紧定螺钉联接紧定螺钉联接 紧定螺钉紧定螺钉 螺纹紧固件螺纹紧固件 螺栓螺栓 螺螺 纹纹 紧紧 固固 件件 L L0 d 六角头六角头 L d

14、L0 小六角头小六角头 螺栓的结构形式螺栓的结构形式 双头螺柱双头螺柱 d L0 L1 L L1 -座端长度座端长度 L0 -螺母端长度螺母端长度 螺纹紧固件螺纹紧固件 螺栓螺栓 螺螺 纹纹 紧紧 固固 件件 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉 双头螺柱双头螺柱 螺纹紧固件螺纹紧固件 螺栓螺栓 螺螺 纹纹 紧紧 固固 件件 末端末端 结构结构 头部头部 结构结构 螺母螺母 六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圆螺母圆螺母 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉 双头螺柱双头螺柱 螺纹紧固件螺纹紧固件 螺栓螺栓 螺螺 纹纹 紧紧 固固 件件用于经常拆装 易磨损之处。 用于尺寸受限制之处。 国

15、标罗列有六十余种不同结构的螺母 垫圈垫圈 平垫圈平垫圈 薄平垫圈薄平垫圈 A型平垫圈型平垫圈B型平垫圈型平垫圈 螺母螺母 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉 双头螺柱双头螺柱 螺纹紧固件螺纹紧固件 螺栓螺栓 螺螺 纹纹 紧紧 固固 件件 斜垫圈斜垫圈 弹簧垫圈弹簧垫圈 圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈 作用：增加支撑面积以减作用：增加支撑面积以减 小压强，避免拧紧螺母擦小压强，避免拧紧螺母擦 伤表面、防松。伤表面、防松。 fe a rQftg dF TTT 0 2 21 )( 2 )( 2 20 21v tg dQ TTT 螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧 一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联接受

16、到预紧力的作用。对于重要的螺纹联 接，应控制其预紧力，因为预紧力的大小对螺纹联接的可靠性，强度和密封均有很大影响。 21 TTT T T1 1克服螺纹副相对转动的阻力矩；克服螺纹副相对转动的阻力矩； T T2 2克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩； 设轴向力为设轴向力为Q Q0 0 或预紧力（不受轴向载荷） fe e摩擦系数。摩擦系数。 无润滑时取：无润滑时取： fe e =0.15 =0.15 rf f支撑面摩擦半径支撑面摩擦半径。 rf =( =(dw w+ +d0 0)/4)/4 d d0 dw T 简化公式：简化公式： 适用于M10M60的粗牙螺纹， f=0.1

17、5, fc=0.15, T 0.2 Q 0.2 Q0 0d 预紧应力：预紧应力：=(0.5=(0.50.7) s s 五、五、 螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松 Q Q0 0 Fa是由联接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取： 通常螺纹联接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。 总力矩：总力矩： 测力矩扳手测力矩扳手 工程上常采用工程上常采用测力矩扳手测力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手来控制来控制 预紧力的大小。预紧力的大小。 F F 定力矩扳手定力矩扳手 、 螺纹联接的防松螺纹联接的防松 联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温联接用

18、三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温 度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变 载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可 能松动。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，能松动。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等， 也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须 考虑防松。即防止相对转动。考虑防松。即防止相对转动。 防松的方法防松的方法 1) 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松 尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母 弹簧垫圈弹簧垫圈 对顶螺母对顶螺

19、母 开口销与六开口销与六 角开槽螺母角开槽螺母 串联钢丝串联钢丝 2) 采用专门防松元件防松采用专门防松元件防松 圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈 止动垫圈止动垫圈 3) 其他方法防松其他方法防松 11.5P 用冲头冲用冲头冲23点点 冲点防松法冲点防松法 粘合法防松粘合法防松 涂粘合剂涂粘合剂 10-11 轴毂连接轴毂连接 轴毂连接轴毂连接：轴与轴上零件（如齿轮、带轮、链轮）的连接。：轴与轴上零件（如齿轮、带轮、链轮）的连接。 作用：使轴上零件与轴之间周向固定以传递转矩。作用：使轴上零件与轴之间周向固定以传递转矩。 轴毂连接方式：键连接、花键连接、型面连接、销连接、轴毂连接方式：键连接、花键

20、连接、型面连接、销连接、 过盈配合连接、胀紧连接。过盈配合连接、胀紧连接。 作用：作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现 零件的轴向固定，或零件沿轴向移动时起导向作用。零件的轴向固定，或零件沿轴向移动时起导向作用。 一、键连接一、键连接 键的类型：键的类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。平键、半圆键、楔键、切向键等。 工作面工作面 特点：特点：定心好、装拆方便。定心好、装拆方便。 种类种类 普通平键普通平键 导向平键导向平键 间隙间隙 轴轴 (1) 平键平键联接联接 起键螺孔起键螺孔 导向平键导向平键 固定螺钉固定螺钉 零件可以在

21、轴上移动，构成动联接。零件可以在轴上移动，构成动联接。 结构特点：结构特点：长度较长，需用螺钉固定。长度较长，需用螺钉固定。 为便于装拆，制有起键螺孔。为便于装拆，制有起键螺孔。 起键螺孔起键螺孔 固定螺钉固定螺钉 平键的截面尺寸平键的截面尺寸bh通常是根通常是根 据据轴的直径轴的直径从标准中选取的。从标准中选取的。 (2) 半圆键半圆键联接联接 优点：优点：定心好，装配方便。定心好，装配方便。 因半圆键能在轴槽中摆动以适应轮毂槽底面。 缺点：缺点：对轴的削弱较大，只适对轴的削弱较大，只适 用于轻载联接。用于轻载联接。 特别适用于锥形轴端的联接。特别适用于锥形轴端的联接。 工作面工作面 (3)

22、 楔键楔键联接和切向键联接联接和切向键联接 结构特点：结构特点：键的上表面有键的上表面有1:100的斜度，的斜度， 轮毂槽的底面也有轮毂槽的底面也有1:100的斜度。的斜度。 缺点：缺点：定心精度不高。定心精度不高。 应用：应用：只能应用于定心精度要求不高，只能应用于定心精度要求不高， 载荷平稳和低速的联接。载荷平稳和低速的联接。 安装时用安装时用 力打入力打入 工作面工作面 dd 类型：类型：普通楔键、钩头楔键。普通楔键、钩头楔键。 钩头是用来拆卸用的 拆卸空间拆卸空间 斜度斜度1：100 120 130 在重型机械中常采用在重型机械中常采用切向键切向键-一对楔键组成。一对楔键组成。 装配时

23、将两楔键楔紧，键的窄面是工作面， 所产生的压力沿切向方向分布，当双向传递 扭矩时，需要两对切向键分布成120130 。 窄面窄面 工作面工作面 二、花键联接二、花键联接 结构特点：结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。 优点：优点：承载能力高、对轴的削弱程度小、定心好、承载能力高、对轴的削弱程度小、定心好、 导向性好。用于静联接、动联接均可。导向性好。用于静联接、动联接均可。 类型：类型：矩形花键、渐开线花键、三角形花键。矩形花键、渐开线花键、三角形花键。 制造容易，最常用制造容易，最常用 用于高强度联接用于高强度联接 用于薄壁零件联接用于薄壁零件联接 花键材料：花键材料：b 600 Mpa的碳素钢制造，大多进行热处理。的碳素钢制造，大多进行热处理。 三、型面连接三、型面连接 特点：特点：装拆方便，能保证良好的对中性；应力集中小，可装拆方便，能保证良好的对中性；应力集中小，可 传递较大的转矩；但是，加工比较复杂，特别是为了保证传递较大的转矩；但是，加工比较复杂，特别是为了保证 配合精度，最后工序多在专用机床上进行磨削加工，故目配合精度，最后工序多在专用机床上进行磨削加工，故目 前应用还不广泛。前应用还不广泛。 结构：结构：把安装轮毂的那一段轴制成表面光滑的把安装轮毂的那一段