第11章连接与弹簧

1、第第1111章章 连接与弹簧连接与弹簧 Connections and Springs 湖南大学湖南大学 莫富灏莫富灏 重难点重难点 重点：重点： （1 1）螺纹连接的预紧及放松；）螺纹连接的预紧及放松； （2 2）螺栓连接的设计与强度计算；）螺栓连接的设计与强度计算； （3 3）键连接的类型及强度校核。）键连接的类型及强度校核。 难点：难点： （1 1）紧螺栓连接的设计及强度计算；）紧螺栓连接的设计及强度计算； （2 2）普通螺旋传动的计算。普通螺旋传动的计算。 教学内容教学内容 11.111.1 螺纹连接及螺旋传动螺纹连接及螺旋传动 11.2 11.2 键、花键、销连接键、花键、销连接 1

2、1.3 11.3 其他连接其他连接 11.1 11.1 螺纹连接及螺旋传动螺纹连接及螺旋传动 螺纹的形成螺纹的形成 螺旋线：螺旋线：将一直角三角形沿底将一直角三角形沿底 边与一圆柱体底面圆周复合而绕在边与一圆柱体底面圆周复合而绕在 圆柱体上圆柱体上, ,则其斜边在圆柱体表面则其斜边在圆柱体表面 形成一条螺旋线。形成一条螺旋线。 螺纹：螺纹：一个平面图形一个平面图形K K沿螺旋沿螺旋 线运动并使线运动并使K K平面始终通过圆柱体平面始终通过圆柱体 轴线轴线YY-YY-这样就形成了螺纹。这样就形成了螺纹。改变改变 平面图形平面图形K K，可得到三角形、矩形、，可得到三角形、矩形、 梯形、锯齿形、管

3、螺纹等。梯形、锯齿形、管螺纹等。 图图11-2 螺纹螺纹 图图11-1 螺旋的形成螺旋的形成 左旋螺纹左旋螺纹 螺旋线数目螺旋线数目 右旋螺纹右旋螺纹 平面图形形平面图形形 状（牙形）状（牙形） 三角形三角形 梯形梯形 螺旋线旋向螺旋线旋向 螺纹螺纹 单线螺纹单线螺纹 工作性质工作性质 连接用螺纹连接用螺纹 传动用螺纹传动用螺纹 锯齿形等锯齿形等 多线螺纹多线螺纹 11.1.1 11.1.1 螺纹的类型与参数螺纹的类型与参数 螺纹分布螺纹分布 表面表面 外螺纹外螺纹 内螺纹内螺纹 矩形矩形 arctanarctan 22 LnP dd 大径大径d d 与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面与外螺纹牙顶

4、相重合的假想圆柱面 直径，亦称公称直径；直径，亦称公称直径； 小径小径d d1 1与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面 直径，常用于强度校核；直径，常用于强度校核； 中径中径d d2 2在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处 的假想圆柱面的直径；的假想圆柱面的直径； 螺距螺距P P 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对相邻两牙在中径圆柱面的母线上对 应两点间的轴向距离；应两点间的轴向距离； 导程导程L L 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱 面的母线上的对应两点间的轴向距离；面的母线上的对应两点间的轴向距离； 线数线数n n 螺

5、纹螺旋线数目，一般螺纹螺旋线数目，一般n4n4， 螺螺 距、导程、线数关系：距、导程、线数关系：L=nPL=nP； 牙型角牙型角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边 的夹角；的夹角； 螺旋升角螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与中径圆柱面上螺旋线的切线与 垂直于螺旋线轴线的夹角。垂直于螺旋线轴线的夹角。 图图11-3 螺纹参数螺纹参数 11.1.1 11.1.1 螺纹的类型与参数螺纹的类型与参数 螺纹拧紧滑块沿斜面等速上升；螺纹拧紧滑块沿斜面等速上升； 螺纹拧松滑块沿等速下滑。螺纹拧松滑块沿等速下滑。 螺旋副摩擦螺旋副摩擦 =斜面摩擦斜面摩擦 d2 L v Fa F 则拧紧时

6、所需驱动力及力矩：则拧紧时所需驱动力及力矩： 螺纹副（螺旋副）螺纹副（螺旋副）外螺纹与内螺外螺纹与内螺 纹旋合而组成。纹旋合而组成。 11.1.2 11.1.2 螺纹的受力分析与自锁螺纹的受力分析与自锁 Fa F FR Fn fFn Fa F FR + 图图11-4 矩形螺纹副受力分析矩形螺纹副受力分析a 22 tan 22 dd TFF tan a FF d2 Fa F d2 L v d2 Fa F 同理，拧松螺母所需平衡力及力矩：同理，拧松螺母所需平衡力及力矩： 11.1.2 11.1.2 螺纹的受力分析与自锁螺纹的受力分析与自锁 Fa F FR fFn Fn - Fa F FR Fa F

7、 F F为负值，得螺纹副自锁条件：为负值，得螺纹副自锁条件： 图图11-4 矩形螺纹副受力分析矩形螺纹副受力分析b 2 a tan- 2 d TF -tan a FF 11.1.2 11.1.2 螺纹的受力分析与自锁螺纹的受力分析与自锁 Fn=Fa 将非矩形螺纹法向力的增加看成摩擦因素增加，则：将非矩形螺纹法向力的增加看成摩擦因素增加，则： Fn=Fa/cos Fa 图图11-5 矩形螺纹矩形螺纹 Fa 图图11-6 非矩形螺纹非矩形螺纹 tan coscos a aaa vv Ff fFf FF 螺纹加螺纹加 工方法工方法 攻丝和套丝攻丝和套丝 螺纹车削螺纹车削 螺纹滚压螺纹滚压 螺纹数控铣

8、削螺纹数控铣削 生产效率高生产效率高,螺纹精度高螺纹精度高,但需专用设但需专用设 备备,设备投资大；设备投资大； 加工精度比较高加工精度比较高,主要用来加工尺寸较主要用来加工尺寸较 大的螺纹；大的螺纹； 加工精度和效率具有极大优势加工精度和效率具有极大优势,且加工且加工 时不受螺纹结构和旋向的限制。时不受螺纹结构和旋向的限制。 生产效率高，主要用于大批量生产标生产效率高，主要用于大批量生产标 准紧固件和其他螺纹连接件的外螺纹；准紧固件和其他螺纹连接件的外螺纹； 11.1.3 11.1.3 螺纹制造工艺及装备简介螺纹制造工艺及装备简介 此外，还有螺纹磨削等加工方法。此外，还有螺纹磨削等加工方法。

9、 图图11-6 套丝套丝图图11-7 车削车削 螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型 螺纹连接螺纹连接 螺栓连接螺栓连接 普通螺栓连接普通螺栓连接 铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接 双头螺柱联接双头螺柱联接 螺钉联接螺钉联接 紧定螺钉联接紧定螺钉联接 11.1.4 11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 其他螺纹其他螺纹 连接连接 地脚螺栓地脚螺栓 主要应用于将机座或机架固定在地基主要应用于将机座或机架固定在地基 上。上。 吊环螺钉吊环螺钉 主要装在机器或零部件的顶盖或外壳主要装在机器或零部件的顶盖或外壳 上，以便于对设备实施起吊。上，以便于对设备实施起吊。

10、 T型槽螺栓型槽螺栓 主要用于工装设备中的工装零件与工主要用于工装设备中的工装零件与工 装机座的连接。装机座的连接。 螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型 11.1.4 11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 等等 （a）地脚螺栓（b）吊环螺钉（c）T型槽螺栓 图图11-8其他螺纹连接其他螺纹连接 螺纹紧固件类型繁多，多已标准化；设计时可以根据有关螺纹紧固件类型繁多，多已标准化；设计时可以根据有关 标准选用。标准选用。 （2）双头螺柱）双头螺柱 双头螺柱旋入被连接件螺双头螺柱旋入被连接件螺 纹孔的一端称为座端纹孔的一端称为座端, ,另一端另一端 为螺母端。为

11、螺母端。 （1）螺栓）螺栓 螺栓的头部形状有六角头、螺栓的头部形状有六角头、 方头、沉头、半圆头等多种形方头、沉头、半圆头等多种形 式，其中式，其中六角头螺栓最常用六角头螺栓最常用。 螺纹紧固件螺纹紧固件 11.1.4 11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 图图11-9 六角头螺栓六角头螺栓 图图11-10 双头螺柱双头螺柱 （3 3）螺钉）螺钉 头部形状有圆头、扁圆头、六角头部形状有圆头、扁圆头、六角 头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有头、圆柱头和沉头等。头部起子槽有 一字槽、十字槽和内六角孔等形式。一字槽、十字槽和内六角孔等形式。 （4 4）紧定螺钉紧定

12、螺钉 紧定螺钉常用的末端形式有紧定螺钉常用的末端形式有锥端、锥端、 平端平端和和圆柱端圆柱端等各种形状。等各种形状。 螺纹紧固件螺纹紧固件 11.1.4 11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 （5）自攻螺钉）自攻螺钉 图图11-11 螺钉螺钉 图图11-12紧定螺钉紧定螺钉 图图11-13 自攻螺钉自攻螺钉 （6）螺母）螺母 螺母的形状有螺母的形状有 六角形、圆形等六角形、圆形等, , 最常用的为最常用的为六角形六角形。 （7）垫圈）垫圈 垫圈常放在螺母与被连接件之间垫圈常放在螺母与被连接件之间, ,其作用是减小接触处压其作用是减小接触处压 强和避免拧紧螺

13、母时擦伤被连接件的表面。强和避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。 螺纹紧固件螺纹紧固件 11.1.4 11.1.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 图图11-14 螺母螺母 （a）六角形）六角形（b）圆形）圆形 图图11-15 垫圈垫圈 大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载 荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。 增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间 出现缝隙或发生相对移动。出现

14、缝隙或发生相对移动。 为保证工作能力和预紧可靠，螺纹联接件的预紧应力一为保证工作能力和预紧可靠，螺纹联接件的预紧应力一 般不超过般不超过材料屈服极限的材料屈服极限的8080。 预紧力：预紧力： 预紧力的确定原则：预紧力的确定原则： 预紧目的：预紧目的： （1）螺纹预紧）螺纹预紧 11.1.5 11.1.5 螺纹的预紧及防松螺纹的预紧及防松 小直径螺栓装配时应施加小的小直径螺栓装配时应施加小的 拧紧力矩，否则容易拉断螺栓；对拧紧力矩，否则容易拉断螺栓；对 于重要的联接，应尽可能不采用直于重要的联接，应尽可能不采用直 径径M12M12的螺栓。的螺栓。 （1）螺纹预紧）螺纹预紧 11.1.5 11.

15、1.5 螺纹的预紧及防松螺纹的预紧及防松 式中：式中：T T1 1螺纹副摩擦阻力矩；螺纹副摩擦阻力矩； T T2 2螺母环形端面与被联接件间的摩螺母环形端面与被联接件间的摩 擦力矩；擦力矩； F Fa a轴向力，对于不承受工作载荷的轴向力，对于不承受工作载荷的 螺纹，即预紧力；螺纹，即预紧力； 拧紧力矩：拧紧力矩： 图图11-16 拧紧力矩拧紧力矩 tan 2 12 2 a vca f F d TTTf F r 冲击、振动、变载荷、高温或温度变化较大工作条件下冲击、振动、变载荷、高温或温度变化较大工作条件下 （2）螺纹防松）螺纹防松 11.1.5 11.1.5 螺纹的预紧及防松螺纹的预紧及防松

16、 防松意义：防松意义： 根本在于防止螺纹副的相对运动根本在于防止螺纹副的相对运动 螺纹连接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失螺纹连接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失 为保证连接安全可靠，设计螺纹时要采用为保证连接安全可靠，设计螺纹时要采用 必要的防松措施。必要的防松措施。 摩擦防松摩擦防松 永久防松永久防松 防松防松 措施措施 分类分类 机械防松机械防松 对顶螺母防松对顶螺母防松 尼龙圈锁紧螺母防松尼龙圈锁紧螺母防松 开口销开口销 （2 2）对于铰制孔螺栓连接的受剪螺栓对于铰制孔螺栓连接的受剪螺栓, ,在平行于工作载荷方向上成排在平行于工作载荷方向上成排 布置的螺栓数目不应超

17、过布置的螺栓数目不应超过8 8个，个，以免载荷分布不均以免载荷分布不均; 11.1.6 11.1.6 螺栓组的设计螺栓组的设计 图图11-17 螺纹布置方式螺纹布置方式 （a）（b)(c)(d) （3 3）对于）对于受弯矩或转矩的螺栓连接受弯矩或转矩的螺栓连接, ,使螺栓尽量布置在靠近连使螺栓尽量布置在靠近连 接结合面的边缘上，尽量接结合面的边缘上，尽量减少螺栓的受力减少螺栓的受力; （4 4）合理的间距和边距合理的间距和边距，以保证，以保证连接的紧密性和装拆时扳手连接的紧密性和装拆时扳手 所需的活动空间所需的活动空间; （5 5）螺栓的数目及布置应便于螺栓孔的加工螺栓的数目及布置应便于螺栓孔

18、的加工; （6 6）采用）采用减载装置减载装置, ,减少螺栓的受力。减少螺栓的受力。 （a）减载销）减载销 11.1.6 11.1.6 螺栓组的设计螺栓组的设计 （b）减载套筒）减载套筒 （c)减载键减载键 图图11-18 减震装置减震装置 22 （1 1）根据连接的装配、外载荷情况等确定螺栓受力；）根据连接的装配、外载荷情况等确定螺栓受力； （2 2）按强度条件确定螺栓危险截面尺寸）按强度条件确定螺栓危险截面尺寸（主要是确定（主要是确定 螺纹小径）螺纹小径），然后按标准选用。，然后按标准选用。 螺栓的主要失效形式：螺栓的主要失效形式： 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓

19、连接的设计与强度计算 （1 1）螺栓杆拉断；）螺栓杆拉断； （2 2）螺纹的压溃和剪断；）螺纹的压溃和剪断； （3 3）经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。）经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。 螺栓连接设计方法：螺栓连接设计方法： 松螺栓连接松螺栓连接（无预紧力作用）：（无预紧力作用）： 当承受工作载荷当承受工作载荷F时，时，强度条件：强度条件： 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设计与强度计算 设计条件：设计条件： 式中：式中： 图图11-19 松螺栓连接松螺栓连接 a 4 2 1 F d a 1 4 F d / S n （1 1）仅受预紧力的紧螺栓联接）仅受预紧力

20、的紧螺栓联接 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: : 紧螺栓连接紧螺栓连接（有预紧力作用）（有预紧力作用） 螺栓受螺栓受拉应力拉应力和螺纹力矩所引起的和螺纹力矩所引起的扭切应力扭切应力的复合作用。的复合作用。 故螺栓螺纹部分的强度条件：故螺栓螺纹部分的强度条件： 式中：式中： 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设计与强度计算 3.13 22 ca a ca 2 1 1.3 4 F d （2 2）受横向工作载荷的螺栓强度）受横向工作载荷的螺栓强度 紧螺栓连接紧螺栓连接（有预紧力作用）（有预紧力作用） 11.1.7

21、 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设计与强度计算 螺栓承受垂直于螺栓轴线的横向工螺栓承受垂直于螺栓轴线的横向工 作载荷作载荷F F作用，被连接件无相对滑动，作用，被连接件无相对滑动， 则螺栓所受轴向力为：则螺栓所受轴向力为： 注：求出注：求出F Fa a后，可后，可 按前例中所讲方法计按前例中所讲方法计 算螺栓强度。算螺栓强度。 图图11-20 受横向受横向 工作载荷的螺栓工作载荷的螺栓 设流体压强为设流体压强为p p，螺栓个数为，螺栓个数为z z， 则每个螺栓平均承受的工作载荷为：则每个螺栓平均承受的工作载荷为： （3 3）受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接 F F

22、E E p p D D F FE E总拉伸载荷总拉伸载荷F Fa a= = 预紧力预紧力F F0 0 + + F FE E? ? 图图11-21 受轴向载荷的紧螺栓连接受轴向载荷的紧螺栓连接 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设计与强度计算 紧螺栓连接紧螺栓连接（有预紧力作用）（有预紧力作用） 2 E 4 pD F z （a）自然状态）自然状态 总拉伸载荷总拉伸载荷F Fa a= =残余预紧力残余预紧力F FR R + + F FE E ( (b) )预紧后预紧后( (c) )受工作载荷后受工作载荷后 F FR R F FE E F FE E F Fa a F F0

23、 0 F F0 0 F F0 0 图图11-22 螺栓和被连接件的受力和变形螺栓和被连接件的受力和变形 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设计与强度计算 紧螺栓连接紧螺栓连接（有预紧力作用）（有预紧力作用） （3 3）受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接 为保证连接件的接合面不出现缝隙，为保证连接件的接合面不出现缝隙， 则则F FR R00。 当相关零件变形满足虎克定律，其关系如下当相关零件变形满足虎克定律，其关系如下: : 图图11-23 受力与变形的关系受力与变形的关系 （a）（b）（c） 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设

24、计与强度计算 紧螺栓连接紧螺栓连接（有预紧力作用）（有预紧力作用） （3 3）受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接 解解 （1 1）决定螺栓工作载荷）决定螺栓工作载荷F FE E； 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设计与强度计算 （2 2）决定螺栓总拉伸载荷）决定螺栓总拉伸载荷F Fa a； F FE E p p D D F FE E 图图11-24 受轴向载荷的紧螺栓连接受轴向载荷的紧螺栓连接 暂取螺栓数暂取螺栓数z=8,z=8,则每个落实承受的平均则每个落实承受的平均 载荷载荷F FE E为：为： 对于压力容器取对于压力容器取残余预紧力残余预紧力F F

25、a a =1.8 =1.8F FE E, ,则由式（则由式（11-1511-15）可得：）可得： 2 160 1.64.02kN 48 2 E 4 p D F z aEE 1.82.84.0211.3kNF = F +F = （3 3）求螺栓直径）求螺栓直径； 11.1.7 11.1.7 螺栓连接的设计与强度计算螺栓连接的设计与强度计算 （4 4）决定螺栓分布圆直径。）决定螺栓分布圆直径。 s 320 106.7MPa S3 由式（由式（11-1311-13）得螺纹的小径为：）得螺纹的小径为： a 1 4 1.3 F d 3 4 1.3 11.3 10 =13.24mm 106.7 查表查表1

26、1-2 11-2 取取M16M16螺栓（小径螺栓（小径d d1 1=13.835mm)=13.835mm)。 螺栓置于凸缘中部。由图可以决定螺栓分布圆直径螺栓置于凸缘中部。由图可以决定螺栓分布圆直径D D0 0为：为： 0 22 10DDe 1602 16(36)2 10218224mm ( (e为螺栓中心到缸体外壁的距离为螺栓中心到缸体外壁的距离) ) 取取D D0 0为为=220mm,8=220mm,8个螺栓沿圆周均匀分布。个螺栓沿圆周均匀分布。 螺旋传动的类型和应用螺旋传动的类型和应用 螺旋传动主要用来把回转运动变为直线运动。螺旋传动主要用来把回转运动变为直线运动。 螺旋螺旋 传动传动

27、按其用途不同按其用途不同 传力螺旋传力螺旋 传导螺旋传导螺旋 调整螺旋调整螺旋 按其螺旋副摩按其螺旋副摩 擦性质不同擦性质不同 滑动螺旋滑动螺旋 滚动螺旋滚动螺旋 静压螺旋静压螺旋 11.1.8 11.1.8 螺旋传动的简介螺旋传动的简介 以传递力为主，如举重机、千以传递力为主，如举重机、千 斤顶、加压螺旋。斤顶、加压螺旋。 以传递运动为主，如机床刀架以传递运动为主，如机床刀架 或工作台进给机构。或工作台进给机构。 用于调整并固定零件或部件之用于调整并固定零件或部件之 间的相对位置间的相对位置, ,如机床、仪器及如机床、仪器及 测试装置中的微调螺旋。测试装置中的微调螺旋。 图图11-25 滚动

28、螺旋滚动螺旋 （1)1)螺旋副耐磨性计算螺旋副耐磨性计算 耐磨性计算主要是限制螺纹工作面上的压强小于材料的许耐磨性计算主要是限制螺纹工作面上的压强小于材料的许 用压强，则：用压强，则： 令令 式中：式中： 矩形矩形/梯形梯形螺纹螺纹 锯齿锯齿螺纹螺纹 螺纹工作高度螺纹工作高度 普通螺旋传动计算普通螺旋传动计算 由此确定螺纹公称直径及螺距等。由此确定螺纹公称直径及螺距等。 ，H 为螺母高度，为螺母高度，P 为螺距为螺距。 11.1.8 11.1.8 螺旋传动的简介螺旋传动的简介 a 2 F pp d hz a 2 F P d hp 2 H d HzP 0.5hP 0.75hP 对有自锁性要求的螺

29、纹副，应校核其是否满足自锁条件，对有自锁性要求的螺纹副，应校核其是否满足自锁条件， 即：即： （3 3）螺杆的强度校核）螺杆的强度校核 传力螺杆工作时，传力螺杆工作时，受轴向力受轴向力F Fa a + +扭矩 扭矩T T 共同作用共同作用，则根则根 据第四强度理论得其强度条件：据第四强度理论得其强度条件： （2)2)自锁性验算自锁性验算 11.1.8 11.1.8 螺旋传动的简介螺旋传动的简介 螺旋升角螺旋升角螺旋副当量摩擦角螺旋副当量摩擦角 式中：式中： 普通螺旋传动计算普通螺旋传动计算 2222 2 11 44 33) （ ca T F dd v （4 4）螺纹牙的强度校核（螺母）螺纹牙的

30、强度校核（螺母） （5 5）螺杆的稳定性计算）螺杆的稳定性计算 对于长径比较大的受压螺杆，需要校核压杆的稳定性，要求对于长径比较大的受压螺杆，需要校核压杆的稳定性，要求 螺杆的工作压力螺杆的工作压力F F 要小于临界载荷要小于临界载荷 F Fcrcr： 将一圈螺纹沿根部大径将一圈螺纹沿根部大径d展开成展开成 悬臂梁，则螺纹牙根部剪切强度条悬臂梁，则螺纹牙根部剪切强度条 件：件： 弯曲强度条件：弯曲强度条件： （许用安全系数）（许用安全系数） 11.1.8 11.1.8 螺旋传动的简介螺旋传动的简介 普通螺旋传动计算普通螺旋传动计算 s S 传力螺旋传力螺旋 传导螺旋传导螺旋 精密螺杆或水平安装

31、精密螺杆或水平安装 图图11-26 螺纹牙强度螺纹牙强度 F Fa a/z/z b b ， F dbz bb 2 6h 。 a F db z cr scs F SS F （1 1）平键连接）平键连接 (a) (a) 普通平键普通平键 平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间平键的两侧面是工作面，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，定心性留有间隙；工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，定心性 好，装拆方便。好，装拆方便。 键连接的类型键连接的类型 11.2.1 11.2.1 键连接键连接 11.2 11.2 键、花键、销连接键、花键、销连接 图

32、图11-211-27 7 平键连接平键连接 （b）导向平键导向平键 上、下表面为工作面上、下表面为工作面, ,将楔键打入轴和毂槽内将楔键打入轴和毂槽内, ,工作时靠其摩擦力工作时靠其摩擦力 和挤压传递扭矩。用于定心精度要求不高，载荷平稳和低速的连接。和挤压传递扭矩。用于定心精度要求不高，载荷平稳和低速的连接。 （3)3)楔键连接楔键连接 （2)2)半圆键连接半圆键连接 以两侧面为工作面，装配方便。键槽对轴以两侧面为工作面，装配方便。键槽对轴 的削弱较大，只适用于轻载连接。常用于锥形的削弱较大，只适用于轻载连接。常用于锥形 轴端。轴端。 键连接的类型键连接的类型 11.2.1 11.2.1 键连

33、接键连接 图图11-28 半月键连接半月键连接 图图11-29 楔键连接楔键连接 （a）（b）（c） （4)4)切向键切向键 由一对楔键组成，窄面是工作面；工作面的压力沿轴的切线方向由一对楔键组成，窄面是工作面；工作面的压力沿轴的切线方向 作用，能传递很大的转矩。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传作用，能传递很大的转矩。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传 递双向转矩时，须用互成递双向转矩时，须用互成120120130130角的两个键。重型机械中采用。角的两个键。重型机械中采用。 图图11-30 切向键连接切向键连接 （a） （b） 键连接的类型键连接的类型 11.2.1 11.2.1 键连

34、接键连接 （1)1)键的尺寸选择键的尺寸选择 键的截面尺寸根据轴径键的截面尺寸根据轴径d d由标准中查由标准中查 得；键的长度参考轮毂的长度确定，一得；键的长度参考轮毂的长度确定，一 般略短于轮毂长，并符合标准中规定的般略短于轮毂长，并符合标准中规定的 尺寸系列。尺寸系列。 （2)2)平键连接的失效平键连接的失效 主要失效形式是主要失效形式是工作面的压溃和磨工作面的压溃和磨 损损，其中磨损主要发生在动连接中。，其中磨损主要发生在动连接中。 除非有严重过载，一般不会出现键除非有严重过载，一般不会出现键 的剪断的剪断（沿图示（沿图示a-a面）面）。 平键的选择和强度校核平键的选择和强度校核 图图1

35、1-31 平键类型平键类型 图图11-32 平键连接受力情况平键连接受力情况 11.2.1 11.2.1 键连接键连接 （3)3)平键连接的强度校核平键连接的强度校核 对于导向平键，考虑磨损，应对于导向平键，考虑磨损，应限制压强限制压强： 设载荷为均匀分布设载荷为均匀分布, ,平键连接的平键连接的挤压强度条件挤压强度条件: : 校核后，如平键强度不足，可改进如下校核后，如平键强度不足，可改进如下: : （1)1)增大轮毂长度；增大轮毂长度；2 2）采用双键。）采用双键。 式中：式中：TT转矩，转矩，N Nmmmm； dd轴颈，轴颈，mmmm； hh键的高度，键的高度，mmmm； ll键的工作长

36、度，键的工作长度，mmmm。 图图11-33 平键连接受平键连接受 力情况力情况 11.2.1 11.2.1 键连接键连接 （A A型：型：l=L-bl=L-b；B B型：型：l=Ll=L；C C型：型：l=L-b/2l=L-b/2）。）。 pp 4 T dhl 4 T pp dhl 解解 （1 1）选取平键尺寸）选取平键尺寸； （2 2）校核键的连接强度。）校核键的连接强度。 图图11-34(a) 普通平键连接普通平键连接 选取选取A A型普通平键，根据轴的直径型普通平键，根据轴的直径 d d=70mm=70mm，查表，查表11-611-6知平键的截面尺寸：知平键的截面尺寸： 宽度宽度b b=20mm=20mm，高，高h h=12mm=12mm，当轮毂长度为，当轮毂长度为 55mm55mm时，取键长时，取键长L L=50mm=50mm。 11.2.1 11.2.1 键连接键连接 p 44 = () TT dhldh L b 3 p 4 969 10 153.8MPa 70 12 (50 20) （3 3）改进