螺纹连接及键连接.

1、第十八章 联接第十八章 联接第一节 汽车常用螺纹联接 一、螺纹联接的主要类型与标准联接件 二、螺纹联接的预紧与防松 三、螺纹联接件的材料第二节 汽车常用其它联接 一、松键联接 二、紧键联接 三、花键联接 四、销联接第十八章 联接 所有机器都是由多个零件、部件联接而成的。按组成联接的零件在工作中相对位置是否变化，联接可分为动联接和静联接两类。组成联接的零件工作时相对位置发生变化（即构成运动副）的联接，称为动联接；组成联接的零件工作时相对位置不发生变化的联接，称为静联接。 按拆开联接时是否需要破坏联接件，联接又可分为可拆联接和不可拆联接两类。键联接、花键联接、销联接和螺纹联接等属于可拆联接；而铆接

2、、焊接和粘接等则属于不可拆联接。 过盈联接是利用材料本身的弹性变形，在一定装配过盈量下使被联接件套装起来的联接。采用不同的过盈量，可得到可拆联接或不可拆联接。粘接是利用粘接剂把被联接件粘接在一起，成为不可拆联接。组成联接的零件可分为联接件和被联接件。起联接作用的零件，如键、销、铆钉、螺栓、螺母等称为联接件；需要联接起来的零件，如减速器的箱盖、箱座等称为被联接件。也有的联接不需要联接件，如过盈联接等。在汽车中，用到了以上所述的所有联接型式，但本章主要介绍几种汽车中最常用的几种联接：螺纹联接、键联接、花键联接和销联接。第一节 汽车常用螺纹联接 螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接，它的主要功能是把

3、需要相对固定在一起的零件联接起来。这种联接装拆方便，联接可靠，且多数螺纹联接件已标准化，大批生产，成本低，因此应用非常广泛。 一、螺纹联接的主要类型与标准联接件 1螺纹的主要参数 圆柱螺纹的主要参数（图18-1）有： 1）大径d 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。 2）小径d1 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱子面的直径。 3）中径d2 一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。此假想圆柱称为中径圆柱。这一直径近似等于均平直径，即d2(d+d1)/2。 4）螺距p 相邻两牙在中径母线上对应两点间的轴向距离。 5）导程Ph 螺纹上任一点沿螺旋线转

4、一周所移动的轴向距离。P与Ph之间的关系为：Ph=nP，n为螺纹的线数。 显然，对于单线螺纹， Ph =p。 6）螺纹升角 在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角（图18-2）， 7）牙型角 轴向剖面内螺纹牙两侧面间的夹角。2arctanPhd 2螺纹联接的主要类型 螺纹联接的主要类型有四种，它们的结构及应用场合见表18-1。动画：动画：螺栓联接双头螺柱联接螺钉联接紧定螺钉联接返回返回返回返回 3螺纹联接用标准联接件 常用的标准螺纹联接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈等。这些联接件品种、类型很多，下面介绍一些最常用联接件的主要特点和结构形式。 1）螺栓 按加工精度不同，有粗制

5、螺栓和精制螺栓两种。螺栓头部形状，常用的有标准六角头、小六角头、方头等。 2）双头螺柱 两端均制有螺纹，双头螺柱拧入机体端的螺纹长度为L1，L1大小与被联接件的材料有关，可查阅有关资料及标准。 3）螺钉 结构形状与螺栓类似，但螺钉头部型式较多。其中内、外六角头可施加较大的拧紧力矩，圆头及十字头都不便于施加较大的拧紧力矩，所以采用这种螺钉时，选用直径最好不要过大，通常不超过10。(图片）返回 4）紧定螺钉 其头部和尾部的型式很多，常用的尾部形状有锥端、平端和圆柱端，一般均要求尾端有足够的硬度。 5）螺母 最常用的是六角螺母，根据其制造精度不同，有粗制和精制螺母两种。按螺母的高度不同，有标准螺母、

6、扁螺母和厚螺母。如果要求减轻质量且不常拆卸，可用扁螺母。经常拆卸应选用厚螺母。 6）垫圈 它是螺纹联接中常用的附件，放置在螺母与被联接件支承之间，可以保护支承面或防止螺母松脱（如弹簧垫圈等）。 （图片1）（图片2） 返回返回 二、螺纹联接的预紧与防松 1螺纹联接的预紧 在螺栓联接中，绝大多数在安装时都要预紧，使被联接件受到压缩，同时螺栓杆受到拉伸，这种在螺栓承受工作载荷之前受到的力称为预紧力，用F0表示。 预紧的目的是为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。对于承受轴向载荷的螺栓联接，还能提高螺栓的疲劳强度。对于受横向载荷的普通螺栓联接，可以增大联接接合面间的摩擦力。但预紧力不能过大，否则将导

7、致装配螺栓时、或偶然过载时螺栓被拉断。 对于重要的螺栓联接，应根据联接的紧密性要求、载荷性质、被联接件刚度等工作条件决定预紧力的大小，并严格控制预紧力。常用的M10M68的螺栓,预紧时，预紧力的大小，是由施加的扳手力矩M（即拧紧力矩）的大小来控制的。对于M10M68的粗牙普通螺纹，无润滑时，加在扳手上的力矩M有如下的近似公式： M0.2F0d （18-1）式中，F0预紧拉力（N）； d螺纹大径（）。 控制扳手力矩，可用测力矩扳手（图18-3）读出扳手力矩M值。也可采用定力矩扳手（图18-4）控制，当达到要求的力矩M时，弹簧受压将自动打滑。 返回返回 2螺纹联接的防松 通常，拧紧的螺母，当拿走扳

8、手后，也不会看到有立即松开的现象。这是因为，在设计时都已使联接用的螺纹具有自锁性能，实际上就是在制造时，使螺纹的螺旋升角足够的小（小于螺纹副间的当量摩擦角）。但这种自锁性只能在静载荷下才能保证螺纹联接不会自动松脱，当载荷有冲击、振动或是变载荷、或螺纹联接的工作温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力有可能减小或瞬间消失，致使自锁性能遭到破坏，这种情况若多次发生，就会使螺纹联接松脱。所以，对于一些重要联接，必须采取有效的防松措施。 放松，实际上就是防止螺纹副间发生相对转动。防松方法很多，常用的防松方法见表18-2。 表 18-2 螺纹联接的常用防松方法返回续表说明说明说明说明说明说明说明说明说明说明说明

9、说明表 18-2 螺纹联接的常用防松方法（续表）返回说明说明说明说明返回返回返回返回返回返回返回返回 三、螺纹联接件的材料 适合制造螺纹联接件的材料品种很多，选用的材料要有足够的强度，一定的塑性、韧性，还要适应加工要求。常见的螺纹联接接件材料有Q215、Q235、10、35、45和40Cr等。国家标准规定螺纹联接件按其力学性能分级（见表18-3）。表18-4列出了螺纹联接件常用材料的抗拉伸力学性能。表 18-3、4返回第二节 汽车常用其它联接 除螺纹联接外，键、花键和销联接是汽车中最常用的联接。键及花键主要用于轴和轴上的旋转零件（如齿轮、链轮、带轮等）或摆动零件（如摇臂等）之间的周向固定，并传

10、递扭矩；有时也用作导向零件。 键与花键的材料、剖面尺寸、健与健槽的配合等都有标准规定。因此，键及花键联接的设计，主要是根据联接的具体使用要求和轴的直径，选用适当的类型和相应标准尺寸的键或花键，必要时进行强度校核。 下面就几种主要的类型作简要介绍。 根据工作前键联接中是否存在预紧力，键联接可分为两大类：松键联接和紧键联接。 一、松键联接 属于松键联接的有平键联接和半圆键联接。 1平键联接 平键联接又分为普通平键、导向键和滑键联接三种。 1）普通平键联接 普通平键分为圆头（A型）、方头（B型）、和半圆头（C型）三种类型（图 18-5）。A型键在键槽中轴向固定良好，装卸方便。通常键与键槽配合较紧，但

11、不能轴向固定轴上零件。A型键键槽应力集中大，而B型键键槽的应力集中小，二者通常都用在轴的中间部位。C型键应用较少一些，常用于轴端联接。普通平键联接应用很广，常用来固定轴上齿轮、蜗轮、带轮、链轮、凸轮等回转零件，构成静联接。返回 2）导向键和滑键 导向键和滑键用于动联接。当轴上零件需要沿轴向移动时，可以用导向键和滑键构成联接。 导向键其端部形状有A型和B型两种。导向键联接是将键用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动。为了拆卸方便，在键的中部制有起键用的螺钉孔（图18-6）。导向键用于轴上零件的轴向移动量不大的场合。 当轴上零件的轴向移动量很大时，导向键将很长，不易制造，这时可

12、采用滑键（图18-7）。滑键联接是将键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。 图 18-6返回看三维返回看动画返回返回 3）平键联接的失效形式和强度验算 平键联接工作时的受力情况如图18-8所示，键和键槽侧面受挤压，键的纵向剖面aa受剪切。实践证明，平键联接的静联接的主要失效形式是键、轴和轮毂中强度较弱的工作表面被压溃，因此通常只验算挤压强度。动联接的主要失效形式是键和轮毂中硬度较低的工作表面磨损，因此通常只验算耐磨性，即验算压强。 设轴转递的转矩为T（Nmm），轴的直径为d（mm），则作用于轴上的圆周力，即作用于键和键槽侧面上的压力Ft为键联接受挤压的面积为式中，h/2键与轮毂近似接

13、触高度（）。 l键与轮毂的接触长度（）。 对于A型普通平键（图18-9a），l =Lb；对于B型普通平键（图18-9b），l =L；对于C型普通平键（图18-9c），l =L-b/2。 2 182/ 2tTTFdd 1832hAl 静联接的挤压应力为 动联接的压强为 挤压强度条件为 耐磨性条件为式中，jy、pc为键联接中强度较弱、硬度较低零件（一般为轮毂）的许用挤压应力和许用压强，其值可由表18-5查得。 24 1842jyTTdhdhll4 185cTpdhl 4 187ccTppdhl 4 186jyjyTdhl表18-5返回 2半圆键联接 半圆键（图18-10a）的上表面为一平面，下表面

14、为半圆形弧面，两侧面互相平行。装配时，半圆键放在轴上半圆形的键槽内，然后推上轮毂（图18-10b）。这种键联接，键的上表面与轮毂键槽的底面间留有间隙，键的侧面和轴、轮毂键槽的侧面贴合。 半圆键结构紧凑，装拆方便，能在轴上的键槽中摆动，以适应轮毂键槽底面的偏斜。但轴上的键槽较深，降低了轴的强度。半圆键联接主要用于轻载、轮毂宽度较窄和轴端处的联接，尤其适用于圆锥形轴端的联接。 二、紧键联接紧键联接分为楔键联接和切向键联接两类，这里仅简单介绍楔键联接。楔键如图18-11所示，键的顶端有1:100的斜度，两侧面互相平行。楔键分为普通楔键（图18-11a）和钩头楔键（图18-11b）两种，它们均为标准件

15、。这种键联接装配后，键的侧面与键槽侧面不接触，键的顶面和底面分别与轮毂键槽和轴槽的底面相互楔紧（如图18-12）。因此，键与轴、轮毂之间产生很大的挤压力。工作时，靠挤压力及其在接触面上所产生的摩擦力来传递运动和转矩，并可承受不大的单向的轴向力。楔键联接在楔紧时，破坏了轴与轴上零件的对中性，所以仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的场合。返回图18-12 返回看动画返回 三、花键联接 花键联接是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接，如图18-13所示。花键联接具有承载能力大，齿浅、对轴的削弱小，应力集中小，对中性好，导向性能好等特点；但加工需要专用的设备、量具和刃具，成本高。它适用于受重载和定心精度要求较高的静、动联接。尤其适用于经常滑移的联接。 按齿形不同，花键可分为矩形、渐开线和三角形花键三种。下面仅简单介绍应用最广的矩形花键。 看动画返回返回 矩形花键（图18-14）加工方便，并可用磨削的方法获得较高的精度，所以应用较广。GB 114487规定，矩形花键的定心方式为小径定心。其优点是：定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高的精度 。图18-15表示矩形花