机械基础(5)-连接

1、电子工业出版社电子工业出版社 第5章 连接 1在如图5-1所示的压力容器使用了何种连接？该连接起 什么作用？ 2除以上连接，在工程中还有哪些机械连接？ P D p 图5-1 压力容器 5.1 键连接与销连接键连接与销连接 5.1.1 键连接键连接 由图由图5-1所示，轴所示，轴1、2通过键与联轴器连接，当轴通过键与联轴器连接，当轴1转动时转动时, 通过联轴器带动轴通过联轴器带动轴2一起转动。由此可知，一起转动。由此可知，键主要用于轴和键主要用于轴和 轴上零件的周向固定并传递转矩。轴上零件的周向固定并传递转矩。有些类型的键还可实现有些类型的键还可实现 轴上零件的轴向固定或轴向移动。轴上零件的轴向

2、固定或轴向移动。 图5-1 键连接 1.平键联接平键联接 （1）平键的工作原理：）平键的工作原理：平键的两侧面是工作面，见图平键的两侧面是工作面，见图5-2。 上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙。工作时，靠键与键上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙。工作时，靠键与键 槽侧面的挤压来传递扭矩。槽侧面的挤压来传递扭矩。 图图5-3平键连接平键连接 （2）平键的特点）平键的特点 平键平键连接的优点是结构简单，对中性好，装拆、维护方便。缺点是连接的优点是结构简单，对中性好，装拆、维护方便。缺点是 不能承受轴向力。不能承受轴向力。 （3）平键的分类：）平键的分类：平键分为普通平键，导向平键和滑键。平键

3、分为普通平键，导向平键和滑键。 n普通平键分成普通平键分成A型（双圆头）型（双圆头）B型（方头）型（方头）C型（单圆头）见图型（单圆头）见图5- 4abc。其中。其中A型平键应用最为广泛，型平键应用最为广泛，C型平键常用于轴端与毂类型平键常用于轴端与毂类 零件的连接。零件的连接。 a）圆头）圆头 b）方头）方头 c）半圆头）半圆头 导向平键导向平键如图如图-和和滑键滑键如图如图-，它们能够满足轮毂与轴间需要有相对，它们能够满足轮毂与轴间需要有相对 滑动的动连接。滑动的动连接。 图图-导向平键导向平键 图图-滑键滑键 2平键的选择平键的选择 n（1）类型选择）类型选择，一般应考虑传递转矩大小，轴

4、上零件沿轴向是否有移动及移动距离大，一般应考虑传递转矩大小，轴上零件沿轴向是否有移动及移动距离大 小，对中性要求和键在轴上的位置等因素，并结合各种键的特点加以分析选择。小，对中性要求和键在轴上的位置等因素，并结合各种键的特点加以分析选择。 n（2）尺寸的选择）尺寸的选择，普通平键的键宽，普通平键的键宽 b 和键高和键高 h按键所在的轴径按键所在的轴径 d 查标准选定。键的长查标准选定。键的长 度度 L 可根据轮毂可根据轮毂L1的长度确定，键长的长度确定，键长L=L1-（510）mm。导向平键应按轮毂的长度。导向平键应按轮毂的长度 及滑动距离而定。键的长度还须符合标准规定的长度系列。普通平键和键

5、槽的尺寸见及滑动距离而定。键的长度还须符合标准规定的长度系列。普通平键和键槽的尺寸见表表 -1。 n 【例例-1】已知某减速器中的齿轮安装在轴的两支点之间，构成静连接。齿轮与轴已知某减速器中的齿轮安装在轴的两支点之间，构成静连接。齿轮与轴 的材料均为锻钢，齿轮精度为的材料均为锻钢，齿轮精度为7级，安装齿轮处的轴径级，安装齿轮处的轴径d=65 mm,齿轮轮毂宽度为齿轮轮毂宽度为110 mm。要求传递的转矩。要求传递的转矩T=2000NM,载荷有轻微冲击。试设计此连接。载荷有轻微冲击。试设计此连接。 n 解解 1选择键的类型选择键的类型 由于由于7级精度以上的齿轮要求一定的定心精度，故该轴毂连接级

6、精度以上的齿轮要求一定的定心精度，故该轴毂连接 应选择普通平键连接。又因为该齿轮位于两支点之间所以选择应选择普通平键连接。又因为该齿轮位于两支点之间所以选择A型键（圆头）。型键（圆头）。 n2选择键的主要尺寸选择键的主要尺寸 根据键所在的轴径选择键的截面尺寸。轴径根据键所在的轴径选择键的截面尺寸。轴径d=65mm，从，从 表表5-1查得键宽查得键宽b=18mm,键高键高h=11mm，键长，键长L=110-(510)mm=(105100)mm。 取取L=100mm。 n标记为键标记为键18100GB10962003 n3.标注键连接公差标注键连接公差如图如图5-7 n5.1.2销连接销连接 n销

7、连接一般有两种类型，用于确定零件之间的相销连接一般有两种类型，用于确定零件之间的相 互位置，并可传递不大载荷的，一般称为定位销，互位置，并可传递不大载荷的，一般称为定位销， 见图见图5-8a、b、c。作为安全保护装置中的过载作为安全保护装置中的过载 剪断元件的，一般称之安全销，见图剪断元件的，一般称之安全销，见图5-8d。 n销的材料应为销的材料应为35、45号钢，开口销为低碳钢。号钢，开口销为低碳钢。 5.1.3花键连接花键连接 花键花键连接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成，连接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成， 花键齿侧面为工作面，适用于动连接和静连接。花键齿侧面为

8、工作面，适用于动连接和静连接。 1花键连接的特点及应用花键连接的特点及应用 花键连接的特点主要有：花键齿较多、工作面积大、花键连接的特点主要有：花键齿较多、工作面积大、 承载能力较高；键均匀分布，各键齿受力较均匀；齿轴一承载能力较高；键均匀分布，各键齿受力较均匀；齿轴一 体且齿槽浅、齿根应力集中小，强度高且对轴的强度削弱体且齿槽浅、齿根应力集中小，强度高且对轴的强度削弱 减少；轴上零件对中性好减少；轴上零件对中性好,导向性较好。花键连接主要用于导向性较好。花键连接主要用于 定心精度高、载荷大或经常滑移的连接。定心精度高、载荷大或经常滑移的连接。 2花键类型花键类型 按齿形不同分为矩形花键连接按

9、齿形不同分为矩形花键连接,见见图图5-10， 渐开线花键连接渐开线花键连接,见见图图5-11。 n（1）矩形花键）矩形花键 矩形花键采用小径定心方式，即外花键和内花键的小径作为矩形花键采用小径定心方式，即外花键和内花键的小径作为 配合表面。其特点是定心精度高，定心配合表面。其特点是定心精度高，定心 的稳定性好。矩形花的稳定性好。矩形花 键连接广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、机床等领域。键连接广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、机床等领域。 （2）渐开线花键）渐开线花键 渐开线花键的齿廓是渐开线，分度圆压力角有渐开线花键的齿廓是渐开线，分度圆压力角有30及及45两两 种。齿高分别为种。齿高分别为0.5m

10、和和0.4m,这里这里m为模数。为模数。di为渐开线花键为渐开线花键 的分度圆直径。的分度圆直径。 渐开线花键采用齿形定心方式。其制造工艺与齿轮完全相同，渐开线花键采用齿形定心方式。其制造工艺与齿轮完全相同， 制造精度高，花键齿根强度高，应力集中小，易于定心，用制造精度高，花键齿根强度高，应力集中小，易于定心，用 于载荷较大、轴径也大且定心精度高时的连接。于载荷较大、轴径也大且定心精度高时的连接。 n5.2 螺纹联接螺纹联接 螺纹联接是一种利用螺纹零件构成的可拆联接。螺纹联接具有结构简单，工作可螺纹联接是一种利用螺纹零件构成的可拆联接。螺纹联接具有结构简单，工作可 靠，装拆方便，类型多样等特点

11、，且大多数螺纹零件已经标准化，靠，装拆方便，类型多样等特点，且大多数螺纹零件已经标准化， n5.2.1 螺纹的的类型、特点和应用螺纹的的类型、特点和应用 n1螺纹类型：螺纹类型： n螺纹一般分为：外螺纹、内螺纹；圆柱螺纹、圆锥螺纹、螺纹一般分为：外螺纹、内螺纹；圆柱螺纹、圆锥螺纹、 n左旋螺纹、右旋螺纹。如左旋螺纹、右旋螺纹。如图图512 n按牙型的不同分为按牙型的不同分为 n（1）三角螺纹）三角螺纹图图513a，效率低，易自锁，多用于连接。，效率低，易自锁，多用于连接。 n（2）矩形螺纹）矩形螺纹图图513b、梯形螺纹、梯形螺纹图图513c，锯齿形螺纹，锯齿形螺纹 图图513d,效率较高，效

12、率较高， 主要用于螺旋传动。主要用于螺旋传动。 n（3）管螺纹）管螺纹：主要用于管路的连接。：主要用于管路的连接。 n根据螺旋线数目分：根据螺旋线数目分： n（1）单线螺纹）单线螺纹（n=1），），图图5-14a n（2）双线螺纹）双线螺纹（n=2），），图图5-14b n（3）多线螺纹）多线螺纹（n2），一般不超过），一般不超过4。图图5-14c 2主要参数主要参数 ( 1 )大径大径d（D）：）：螺纹的最大直径，标准中为公称直径。（螺纹的最大直径，标准中为公称直径。（图图515）（大写字母表示内）（大写字母表示内 螺纹，小写字母表示外螺纹。）螺纹，小写字母表示外螺纹。） ( 2 )小径小径

13、d1（D1）：）：螺纹的最小直径，强度计算中常作为螺杆危险剖面的计算直径；螺纹的最小直径，强度计算中常作为螺杆危险剖面的计算直径； ( 3 )中径中径d2（D2）：）：过螺纹轴的剖面内牙型上牙间距等于螺纹牙厚处的假想圆柱面直径。过螺纹轴的剖面内牙型上牙间距等于螺纹牙厚处的假想圆柱面直径。 是确定螺纹几何参数，配合性质的直径。是确定螺纹几何参数，配合性质的直径。 ( 4 )线数线数n：螺纹的螺旋线数目，沿一根螺旋线形成的螺纹叫单线螺纹，沿二条或两条以螺纹的螺旋线数目，沿一根螺旋线形成的螺纹叫单线螺纹，沿二条或两条以 上螺旋线形成的螺纹，叫多线螺纹。上螺旋线形成的螺纹，叫多线螺纹。 ( 5 )螺距

14、螺距P：螺纹相邻两个牙型上对应点之间的轴向距离。螺纹相邻两个牙型上对应点之间的轴向距离。 ( 6 )导程导程S：螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹，螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹，S=P； 多线螺纹，多线螺纹，S=nP。 ( 7 )螺纹升角螺纹升角：螺旋线切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角称螺纹升角。螺纹不同直螺旋线切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角称螺纹升角。螺纹不同直 径处的螺纹升角不同。通常按螺纹中径处计算，即径处的螺纹升角不同。通常按螺纹中径处计算，即 ( 8 )牙型角牙型角：螺纹轴的剖面内，螺纹牙两侧边的夹角。：螺纹轴的剖面内，螺纹

15、牙两侧边的夹角。 ( 9 )螺纹旋合长度螺纹旋合长度 两个相互配合的螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度，称为螺纹旋合长度。两个相互配合的螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度，称为螺纹旋合长度。 22 d nP arctg d S arctg 3螺纹的代号和标记螺纹的代号和标记（1）螺纹的代号由特征代号和尺）螺纹的代号由特征代号和尺 寸代号组成寸代号组成。粗牙普通螺纹用字母。粗牙普通螺纹用字母M与公称直径表与公称直径表 示，细牙普通螺纹用字母与公称直径示，细牙普通螺纹用字母与公称直径螺距表示。螺距表示。 当螺纹为左旋时，在代号之后加当螺纹为左旋时，在代号之后加“左左”字。字。 （2）螺纹的

16、标记是由螺纹的代号）螺纹的标记是由螺纹的代号，螺纹的公差代，螺纹的公差代 号和螺纹旋合长度代号组成。号和螺纹旋合长度代号组成。 例如：例如：M202LH6H/5g6g表示公称直径为表示公称直径为20mm、 螺距为螺距为2mm、方向左旋的细牙普通螺纹。其外螺纹、方向左旋的细牙普通螺纹。其外螺纹 顶径、中径公差带代号分别为顶径、中径公差带代号分别为6g、5g，内螺纹中径，内螺纹中径 和顶径公差带代号为和顶径公差带代号为6H。 n4各种螺纹特点和应用各种螺纹特点和应用 n( 1 )连接螺纹连接螺纹 n普通螺纹：牙型为等边三角型，牙型角普通螺纹：牙型为等边三角型，牙型角=60。 n管螺纹：管螺纹： 既

17、联接，又起密封作用。既联接，又起密封作用。 n如如图图516所示圆柱管螺纹。管螺纹为英制细牙螺纹，牙型为等腰三角形，所示圆柱管螺纹。管螺纹为英制细牙螺纹，牙型为等腰三角形， 牙型角牙型角=55 ，牙顶有较大的圆角，内外螺纹旋合后无径向间隙，保证，牙顶有较大的圆角，内外螺纹旋合后无径向间隙，保证 配合紧密性。主要用于水、煤气、润滑、电缆管路系统。配合紧密性。主要用于水、煤气、润滑、电缆管路系统。 n()传动螺纹传动螺纹 n为减小摩擦，提高效率，常用矩形、梯形、锯齿形螺纹。为减小摩擦，提高效率，常用矩形、梯形、锯齿形螺纹。 n矩形螺纹：矩形螺纹：图图517， 牙型角牙型角=0 螺纹升角小，效率高，

18、但对中性螺纹升角小，效率高，但对中性 差，牙根强度低，难精确制造，螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿，差，牙根强度低，难精确制造，螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿， 传动精度降低。传动精度降低。 n梯形螺纹：梯形螺纹：图图518, 牙型角牙型角=30 ，效率低，但工艺性好，牙根强，效率低，但工艺性好，牙根强 度高，对中性好，剖分螺母可调间隙。度高，对中性好，剖分螺母可调间隙。 n锯齿形螺纹：锯齿形螺纹：图图519，工作面为工作面为30，综合矩形螺纹和梯形螺纹的优点，综合矩形螺纹和梯形螺纹的优点， 效率高，牙根强度高，但只用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动中。效率高，牙根强度高，但只用于单向受力的螺

19、纹联接或螺旋传动中。 n5.2.2 螺纹连接螺纹连接 n1螺纹联接的主要类型：螺纹联接的主要类型： n( 1 )普通螺栓连接普通螺栓连接 n普通螺栓连接用于被连接件不太厚，需经常拆缷的场合，见普通螺栓连接用于被连接件不太厚，需经常拆缷的场合，见图图520a。 图图5-20b为绞制孔螺栓连接为绞制孔螺栓连接 n ( 2 )双头螺栓连接双头螺栓连接 n双头螺栓连接用于被连接件之一太厚，且需经常拆缷的场合。折装时只双头螺栓连接用于被连接件之一太厚，且需经常拆缷的场合。折装时只 需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。如需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。如图图521 n( 3 )螺钉连接螺钉

20、连接 n螺钉连接适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，螺钉连接适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆， 一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。图图522螺钉连螺钉连 接。接。 n( 4 )紧定螺钉连接紧定螺钉连接 n紧定螺钉连接利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺紧定螺钉连接利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺 口中以固定零件的相对位置，可传递不大的轴向力或扭矩。如口中以固定零件的相对位置，可传递不大的轴向力或扭矩。如图图 523。 n2 螺纹连接的防松螺纹连接的防松 ( 1 )摩擦防松摩擦防松 n 形式有双螺

21、母防松（形式有双螺母防松（图图524a所示所示）、弹簧垫圈防松、（）、弹簧垫圈防松、（图图5 24b所示）弹簧圆螺母防松三种。所示）弹簧圆螺母防松三种。 n( 2 )机械方法防松机械方法防松 n这类防松装置是利用机械方法使螺母与螺栓这类防松装置是利用机械方法使螺母与螺栓(或螺钉或螺钉)、螺母与被、螺母与被 连接件互相锁牢，以达到防松的目的，常用的有连接件互相锁牢，以达到防松的目的，常用的有开口销开口销与带槽与带槽 螺母防松（图螺母防松（图525）、）、止动垫圈防松止动垫圈防松（图（图526）、串联钢丝）、串联钢丝 防松（图防松（图527）。）。 n ( 3 )冲点防松冲点防松 形式有端面冲点、

22、侧面冲点、心钉头冲点三种，形式有端面冲点、侧面冲点、心钉头冲点三种， 如如图图528a.b.c所示。所示。 n( 4 )粘接防松粘接防松 一般采用胶粘剂，涂于螺纹旋合表面。拧紧后，一般采用胶粘剂，涂于螺纹旋合表面。拧紧后， 胶粘剂能自行固化，防松效果良好。如胶粘剂能自行固化，防松效果良好。如图图529。 n5.3 弹簧弹簧 n5.3.1弹簧的功用和类型弹簧的功用和类型 n1弹簧的主要功用弹簧的主要功用有：控制机构的运动或零件的位置；缓冲及吸振；储有：控制机构的运动或零件的位置；缓冲及吸振；储 存能量；测量力的大小。存能量；测量力的大小。 n2弹簧的种类弹簧的种类有螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、

23、平面涡卷弹簧和板弹有螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹 簧等。簧等。 n(1)螺旋弹簧螺旋弹簧按其形状可分为：圆柱形、截锥形等。按受载情况又可分为按其形状可分为：圆柱形、截锥形等。按受载情况又可分为 拉伸弹簧拉伸弹簧(图图5-32a）、扭转弹簧）、扭转弹簧(图图5-32d)和压缩弹簧和压缩弹簧(图图5-32b、c ) n(2)环形弹簧环形弹簧(图图5-33a)和碟形弹簧和碟形弹簧(图图5-33b)都是压缩弹簧，具有很高的都是压缩弹簧，具有很高的 缓冲吸振能力，多用于重型机械的缓冲装置。缓冲吸振能力，多用于重型机械的缓冲装置。 n(3)平面涡卷弹簧平面涡卷弹簧或称盘簧或称盘簧(图图5-33c)，它的轴向尺寸很小，常用作仪器和，它的轴向尺寸很小，常用作仪器和 钟表的储能装置。钟表的储能装置。 n(4)板弹簧板弹簧(图图5-33d)是由许多长度不同的钢板叠合而成，主要用作各种车是由许多长度不同的钢板叠合而成，主要用作各种车 辆的减振装置。辆的减振装置。 n5.4 联轴器和离合器联轴器和离合器 联轴器联轴器和离合器通常用来联接两轴并在其间传递运动和转和离合器通常用来联接两轴并在其间传递运动和转 矩，有时也可以作为一种安全装置用来防止被联接件承受矩，有时也可以作为一种安全装置用来防止被联接件承受 过大的载荷，起到过载保护的作用。过大