第10章 联接(4)

1、 11.键联接和花键联接键联接和花键联接 11. 2 平键联接的强度计算平键联接的强度计算： 1. 平键联接的设计计算过程和步骤：平键联接的设计计算过程和步骤： (1)根据结构特点和工作条件，选用键的型式；根据结构特点和工作条件，选用键的型式； (2)根据应用键轴段的直径，查根据应用键轴段的直径，查(表表10.13)确定键的截面尺寸确定键的截面尺寸bh； (3)根据轮毂宽度根据轮毂宽度(导向平键为轮毂宽度与轴向移动量之和导向平键为轮毂宽度与轴向移动量之和)，按长度系列确定，按长度系列确定键长。普通平键长度一般键长。普通平键长度一般L= 轮毂宽度轮毂宽度 (510)mm； (4)验算键的强度并给

2、出结论。验算键的强度并给出结论。 2. 普通平键的强度验算：普通平键的强度验算： (1) 主要失效形式主要失效形式：静联接时主要失效形式是较弱：静联接时主要失效形式是较弱零件工作面被压溃；动联接零件工作面被压溃；动联接(如有轴向滑移的导向平键等如有轴向滑移的导向平键等)时主要失效形式是磨时主要失效形式是磨损。除非严重过载，一般不会出现键的剪断，故通常不需要作剪切强度计算。损。除非严重过载，一般不会出现键的剪断，故通常不需要作剪切强度计算。 (2) 强度验算强度验算：如图如图10.35，工作时键的侧面受力工作时键的侧面受力F，因键高，因键高h一般都较小，该一般都较小，该力可近似按作用在轴的外圆周

3、切线上计算，故切向力力可近似按作用在轴的外圆周切线上计算，故切向力F2Td T转矩；转矩；d轴径轴径；h键高；键高； l工作长度，工作长度， A型型l=Lb；B型型l=L；C型型l=Lb/2。 p和和p为许用挤压应力和许用压强，应取联接中最弱零件的值代入式中，为许用挤压应力和许用压强，应取联接中最弱零件的值代入式中，查表查表10.14。 如单键无法满足强度，可以取双键如单键无法满足强度，可以取双键1800间隔布置，按间隔布置，按1.5个计算。个计算。 ）（动联接为）（动联接为d4Tpphlpp 11.键联接和花键联接键联接和花键联接 11.3 花键联接花键联接：(1)特点特点：图图10.36示

4、示，它是由轴上纵向键齿与轮毂孔内相应，它是由轴上纵向键齿与轮毂孔内相应凹槽配合构成联接，键齿用铣刀或滚刀切制，毂孔凹槽用插刀或拉刀切制，键凹槽配合构成联接，键齿用铣刀或滚刀切制，毂孔凹槽用插刀或拉刀切制，键齿与凹槽通常均经磨削，工作面也是键齿的两侧面。花键联接的优点是承载能齿与凹槽通常均经磨削，工作面也是键齿的两侧面。花键联接的优点是承载能力大，对轴的削弱小力大，对轴的削弱小(键齿与轴一体，齿矮，应力集中小键齿与轴一体，齿矮，应力集中小)，对中性和导向性都，对中性和导向性都较好，可用于对中精度要求高、载荷大和轴上零件需作轴向移动的联接。较好，可用于对中精度要求高、载荷大和轴上零件需作轴向移动的

5、联接。 按齿廓形状分矩形按齿廓形状分矩形 (图图a)和渐开线花键和渐开线花键(图图b)两种，前者加工方便，故多用，两种，前者加工方便，故多用，装配时以大径装配时以大径D配合定心，轴外圆易磨削，毂孔大径可用拉刀精确加工，精度配合定心，轴外圆易磨削，毂孔大径可用拉刀精确加工，精度较高，易制造；后者强度高且自动定心，多用于载荷大和精度要求高的场合。较高，易制造；后者强度高且自动定心，多用于载荷大和精度要求高的场合。 (2)设计过程设计过程：同样按应用花键轴段的直径选定型式和按标准取定尺寸后，进：同样按应用花键轴段的直径选定型式和按标准取定尺寸后，进行挤压强度行挤压强度 (静联接静联接)或磨损强度验算

6、或磨损强度验算(动联接动联接) (3)强度校核强度校核：花键联接的挤压强度或磨损强度验算可按下式进行：花键联接的挤压强度或磨损强度验算可按下式进行： T轴上转矩轴上转矩；键各齿间载荷分键各齿间载荷分 配不均匀系数，配不均匀系数，=0.70.8； D、 d键齿大、小径键齿大、小径 ；N键的齿数；键的齿数；h键齿侧面工作高度，键齿侧面工作高度，h =(D-d)/2-2C ，C倒角尺寸，可从倒角尺寸，可从GB1144-87中查取；中查取；l键齿工作长度键齿工作长度 ；dm键齿平均直径，矩形花键齿平均直径，矩形花键键dm =(D+d)/2；p和和p为花键联接的许用挤压应力和许用压强，查表为花键联接的许

7、用挤压应力和许用压强，查表10.15）（或）（或N2Tpphldppm 12. 销联接销联接 12.1销联接的作用销联接的作用： 销主要用于定位，即固定零件之间的相对位置它是组合加工和装配时的主销主要用于定位，即固定零件之间的相对位置它是组合加工和装配时的主要辅助零件，也可传递不大的载荷。要辅助零件，也可传递不大的载荷。 12.2 销联接的类型销联接的类型： 销的基本型式为圆柱销和圆锥销销的基本型式为圆柱销和圆锥销(图图10.37a和和b)。圆柱销经过多次装拆，其定。圆柱销经过多次装拆，其定位精度要降低。圆锥销有位精度要降低。圆锥销有1:50的锥度，安装起来比圆柱销方便，多次装拆对定的锥度，安

8、装起来比圆柱销方便，多次装拆对定位精度的影响也较小。位精度的影响也较小。 圆柱销和圆锥销均有国家标推，可根据要求选取。承受载荷的销可作强度校圆柱销和圆锥销均有国家标推，可根据要求选取。承受载荷的销可作强度校核。定位销通常不承受载荷或只受很小的载荷，其尺寸按结构需要而定，不必核。定位销通常不承受载荷或只受很小的载荷，其尺寸按结构需要而定，不必校核强度。校核强度。 12.3 特殊的销的形式特殊的销的形式： 除上述两种基本型式外，还有许多特殊型式：常见的有：大端带有外螺纹的除上述两种基本型式外，还有许多特殊型式：常见的有：大端带有外螺纹的圆锥销圆锥销(图图c)，便于拆卸，可用于盲孔或拆卸困难的场合，

9、小端带有外螺纹的圆，便于拆卸，可用于盲孔或拆卸困难的场合，小端带有外螺纹的圆锥销锥销(图图d)，适用于有冲击的场合；，适用于有冲击的场合； 带槽的圆柱销，如带槽的圆柱销，如图图10.38a，销上有，销上有3个纵向沟槽，图个纵向沟槽，图b是放大的俯视图，因是放大的俯视图，因弹性变形，销与孔壁压紧不易松脱，适用于振动、变载场合。弹性变形，销与孔壁压紧不易松脱，适用于振动、变载场合。小小 结结 一一 1. 联接主要分类方式：可折联接联接主要分类方式：可折联接如螺纹联接、键联接、销联接、型面联如螺纹联接、键联接、销联接、型面联接等。不可拆联接接等。不可拆联接焊接、铆接和粘接等。焊接、铆接和粘接等。 2

10、. 螺旋线的形成、螺纹类型和主要参数：螺旋线形成螺旋线的形成、螺纹类型和主要参数：螺旋线形成底边长为底边长为d2的三的三角形卷绕在一直径为角形卷绕在一直径为d2的圆柱体上；类型的圆柱体上；类型三角形螺纹，梯形螺纹、锯齿形三角形螺纹，梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹；螺纹主要参数螺纹和矩形螺纹；螺纹主要参数大径大径d(公称尺寸公称尺寸)、小径、小径d1、中径、中径d2、螺距、螺距p、导程、导程S、牙型角、牙型角、升角、升角等等 3. 联接、传动常用螺纹的种类：联接常用联接、传动常用螺纹的种类：联接常用普通三角形螺纹普通三角形螺纹(粗牙、细牙粗牙、细牙)、管螺纹管螺纹(管子内径为公称直径，有圆柱、圆

11、锥两种管子内径为公称直径，有圆柱、圆锥两种)；传动常用；传动常用梯形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。有国家标准须严格遵守。锯齿形螺纹。有国家标准须严格遵守。 4. 非矩形螺旋副的受力和自锁条件：非矩形螺纹等速上升时推力关系式非矩形螺旋副的受力和自锁条件：非矩形螺纹等速上升时推力关系式F=Fa tg( +)；等速下降时支撑力关系式；等速下降时支撑力关系式F =Fa tg( -)。自锁条件。自锁条件螺纹螺纹不发生自行松脱的必要条件。不发生自行松脱的必要条件。 5. 螺纹联接主要类型和结构参数：主要类型螺纹联接主要类型和结构参数：主要类型螺栓、螺钉、双头螺柱、紧螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉和标记方式；

12、结构参数定螺钉和标记方式；结构参数应注意按表应注意按表10.2中结构要求绘图中结构要求绘图。 6. 螺栓螺栓(柱、钉柱、钉)的机械性能分级：按照机械性能和强度，国家共分十个等级，的机械性能分级：按照机械性能和强度，国家共分十个等级，见表见表10.4。小小 结结 二二 7. 螺纹主要防松方法：增加摩擦力防松，专门元件机械式防松和破坏式防松螺纹主要防松方法：增加摩擦力防松，专门元件机械式防松和破坏式防松 8. 单个螺栓的强度计算：单个螺栓的强度计算： 松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算按纯拉伸计算螺杆最小直径按纯拉伸计算螺杆最小直径(内径内径)上应力并使其小上应力并使其小于螺栓材料的许用应力于螺

13、栓材料的许用应力 紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算 (1)单纯预紧状态螺栓。按照拉单纯预紧状态螺栓。按照拉-扭组合计算当量应力进行强度计算；扭组合计算当量应力进行强度计算； (2)受横向载荷的普通受拉螺栓。按被联件结合面上由预紧力产生的摩擦受横向载荷的普通受拉螺栓。按被联件结合面上由预紧力产生的摩擦力和横向外载荷建立平衡式，求得需要的预紧力，再按拉力和横向外载荷建立平衡式，求得需要的预紧力，再按拉-扭组合计算当量应力，扭组合计算当量应力，进行其强度计算；进行其强度计算； (3)受轴向工作载荷的普通受拉螺栓。考虑弹性变形求螺栓上受到的总工受轴向工作载荷的普通受拉螺栓。考虑弹性变形求螺栓上受到

14、的总工作载荷作载荷F，后按拉，后按拉-扭组合计算当量应力进行强度计算，并控制残余预紧力保证扭组合计算当量应力进行强度计算，并控制残余预紧力保证气密性；气密性； (4)受横向载荷的铰制孔螺栓。按照螺栓杆剪切和挤压强度条件来计算螺受横向载荷的铰制孔螺栓。按照螺栓杆剪切和挤压强度条件来计算螺栓杆强度栓杆强度小小 结结 三三 9. 螺栓组联接的受力分析：螺栓组联接的受力分析： (1)进行螺栓组联接接合型面设计时应考虑的问题是：在保证使用要求的进行螺栓组联接接合型面设计时应考虑的问题是：在保证使用要求的条件下，接合面形状应尽可能简单，最好有对称轴线；接触面积应尽可能小以条件下，接合面形状应尽可能简单，最

15、好有对称轴线；接触面积应尽可能小以减小加工量；螺栓安排尽量为偶数以便于加工；留足扳手空间和边距；控制螺减小加工量；螺栓安排尽量为偶数以便于加工；留足扳手空间和边距；控制螺栓间距符合规范要求以保证气密性；为方便设计、制造和安装，各个螺栓一般栓间距符合规范要求以保证气密性；为方便设计、制造和安装，各个螺栓一般取同样的尺寸和类型等。取同样的尺寸和类型等。 (2)普通受拉紧螺栓组受横向工作载荷。各个螺栓上受外载荷看作相同普通受拉紧螺栓组受横向工作载荷。各个螺栓上受外载荷看作相同(平平均分配均分配)，利用其总摩擦力与外载荷建立平衡条件，求得每个螺栓上所需要的预，利用其总摩擦力与外载荷建立平衡条件，求得每

16、个螺栓上所需要的预紧力，再按照单个螺栓拉紧力，再按照单个螺栓拉-扭组合计算当量应力进行强度计算。扭组合计算当量应力进行强度计算。 (3)铰制孔螺栓组受横向工作载荷。认为每个螺栓上受到的横向工作载荷铰制孔螺栓组受横向工作载荷。认为每个螺栓上受到的横向工作载荷平均分配，求得单个螺栓上横向工作载荷，按照单个螺栓杆平均分配，求得单个螺栓上横向工作载荷，按照单个螺栓杆(孔孔)受剪切和挤压受剪切和挤压进行强度计算。进行强度计算。 (4)受轴向工作载荷的紧螺栓组联接。当轴向外载荷作用于接合面形心时，受轴向工作载荷的紧螺栓组联接。当轴向外载荷作用于接合面形心时，可平均分配总外载荷到每个螺栓上，求得单个螺栓上的

17、轴向工作拉力，再按照可平均分配总外载荷到每个螺栓上，求得单个螺栓上的轴向工作拉力，再按照单个受轴向工作拉力的紧螺栓进行强度计算。需要注意的是；要根据压力容器单个受轴向工作拉力的紧螺栓进行强度计算。需要注意的是；要根据压力容器的气密性要求规范来决定螺栓尺寸和个数，防止泄露。的气密性要求规范来决定螺栓尺寸和个数，防止泄露。小小 结结 四四 (5)受旋转力矩螺栓组联接。据螺栓组中使用螺栓的不同，有两种情况：受旋转力矩螺栓组联接。据螺栓组中使用螺栓的不同，有两种情况： 用普通受拉螺栓用普通受拉螺栓联接受横向工作载荷，但螺栓受轴向工作拉力，失联接受横向工作载荷，但螺栓受轴向工作拉力，失效形式为拉断。通常

18、每个螺栓受到的横向工作载荷因其在螺栓组中位置不同而效形式为拉断。通常每个螺栓受到的横向工作载荷因其在螺栓组中位置不同而不同。按照力学方法求受载最大的螺栓上的横向工作载荷，将其代入单个受横不同。按照力学方法求受载最大的螺栓上的横向工作载荷，将其代入单个受横向载荷普通受拉紧螺栓强度公式中计算。向载荷普通受拉紧螺栓强度公式中计算。 用铰制孔受剪螺栓用铰制孔受剪螺栓每个螺栓杆都直接承受受横向工作载荷，失效形每个螺栓杆都直接承受受横向工作载荷，失效形式为螺栓杆的剪切断裂或螺栓杆式为螺栓杆的剪切断裂或螺栓杆(或孔或孔)的压溃。求受载最大螺栓杆上受到的最的压溃。求受载最大螺栓杆上受到的最大横向载荷大横向载荷(一般距离形心最远的螺栓受载最大一般距离形心最远的螺栓受载最大)，然后按照铰制孔螺栓杆的挤，然后按照铰制孔螺栓杆的挤压和剪