机械设计第十章联接

1、第10章 机件的联接10.1 螺纹10.2 螺纹联接 10.3 螺纹联接的强度计算和结构设计 10.4 轴毂联接 10.5 其他联接10.1.110.1.1 螺纹的类型、特点及应用螺纹的类型、特点及应用1、按牙型可分为按牙型可分为三角形、梯形、矩形、锯齿形和圆弧螺三角形、梯形、矩形、锯齿形和圆弧螺纹纹；2 2、按螺纹旋向可分为、按螺纹旋向可分为左旋左旋和和右旋右旋；3 3、按螺旋线条数可分为单线和多线；、按螺旋线条数可分为单线和多线；4 4、按螺纹母体形状分为、按螺纹母体形状分为圆柱圆柱和和圆锥圆锥等等5 5、 按应用可分：按应用可分： 联接螺纹：普通三角形联接螺纹：普通三角形 传动螺纹：梯形

2、；锯齿形；矩形。传动螺纹：梯形；锯齿形；矩形。 单线螺纹单线螺纹双线螺纹双线螺纹常用的螺纹牙型、特点及应用常用的螺纹牙型、特点及应用梯形螺纹梯形螺纹结构：牙形角特点：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用：用于传动 矩形螺纹矩形螺纹 结构：牙形角性能：效率较高、牙根强度小、工艺性差 应用：用于传动 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 结构：工作面的牙型斜角为3 非工作面的牙型斜角为30 性能：效率较高、牙根强度较大、工艺性好 应用：用于单向传动 结构：牙形角特点：联接紧密，内外螺纹无间隙 应用：密封性要求较高的场合 管管 螺螺 纹纹结构：牙形角性能：自锁性好,牙根强度高，工艺性好 应用：用于联接 三角形螺纹

3、三角形螺纹oo60o55o30o0螺纹 大径（大径（D） 螺纹的公称直径。螺纹的公称直径。 小径（小径（D1） 用于强度计算。用于强度计算。 中径中径 (D2) 用于几何尺寸计算。用于几何尺寸计算。 螺距螺距 螺纹相邻两牙在中径螺纹相邻两牙在中径 上对应两点上对应两点 间的轴向距离。间的轴向距离。 导程导程 螺纹上任一点沿同一条螺旋线转螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动的轴向距离。一周所移动的轴向距离。 升角升角 在中径圆柱面上，螺旋线的切线在中径圆柱面上，螺旋线的切线 与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。 牙型角牙型角 螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边螺纹轴向

4、截面内，螺纹牙型两侧边 的夹角。的夹角。 2 2、基本参数、基本参数d1d2dPhPnPS 单线螺纹时，导程单线螺纹时，导程=螺距；多线螺纹时，导程螺距；多线螺纹时，导程=螺距螺距线数。线数。 联接的分类联接的分类动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。 例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。静联接静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。可拆联接：不须毁坏联接中的任何

5、一个零件就可拆开的联接。 例如：螺纹联接、键联接。例如：螺纹联接、键联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。 例如：铆接、焊接等。例如：铆接、焊接等。 10.2 螺纹联接 连接：将两个或两个以上的零件连成一体的结构。 螺纹联接由联接件和被联接件组成，联接的主要类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。 （1）螺栓连接（2）双头螺柱连接（3）螺钉连接（4）紧定螺钉连接 常用的标准螺纹联接件有螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈和防松零件等。这些零件的结构形式和尺寸已经标准化。10.2.2 螺纹联接件螺栓螺栓双头螺柱双头螺柱

6、螺钉螺钉 紧定螺钉紧定螺钉特殊螺丝、螺母螺母新型螺丝和螺母1螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧 拧紧的目的拧紧的目的 防松方法防松方法 1.摩擦防松 （保证螺纹副间有足够的轴向压力和摩擦力矩） 对顶螺母，弹簧垫圈 。 结构简单、使用方便。2.机械防松 （在联接中加入其它机械元件) 开口销、止动垫圈，串联铁丝等。 适用于冲击振动载荷，重要场合使用，成本高。3.永久防松 粘、铆、焊等。2螺纹联接的防松螺纹联接的防松 限制螺旋副的相对转动；以防止联接的松动，影响正常工作。1.提高联接的紧密性2.防止联接松动3.提高联接件强度防松的实质防松的实质10.2.3 螺纹联接的预紧和防松按螺纹联接装配时是否拧紧，分

7、为松联接和紧联接。2.螺纹联接的防松 联接用螺纹标准件都能满足自锁条件。拧紧螺母后，螺母与被联接件支承面间的摩擦力也有助于防止螺母松脱。 （1）利用摩擦力防松 采用各种结构措施使螺纹副中的摩擦力不随联接的外载荷波动而变化，保持较大的防松摩擦阻力矩。弹簧垫圈防松双螺母防松自锁螺母防松利用防松零件控制螺纹副的相对运动。 （2）机械防松槽形螺母与开口销防松 止动垫圈防松串联钢丝防松（3）破坏螺纹副的不可拆防松1松螺栓联接强度计算松螺栓联接强度计算2紧螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算只受预紧力的紧螺栓联接只受预紧力的紧螺栓联接既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联接既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联

8、接受横向载荷的铰制孔用螺栓联接受横向载荷的铰制孔用螺栓联接10.3 螺栓联接的强度计算和结构设计10.3.1 螺栓联接的强度计算失效分析及计算准则失效分析及计算准则受拉螺栓受拉螺栓静载荷下，失效形式主要为螺纹牙的塑性变形和断裂， 变载荷下， 失效形式为应力集中处的疲劳断裂 。计算准则计算准则满足螺栓的拉伸强度条件。 螺杆或通孔孔壁的压溃 或螺杆被剪断。 计算准则计算准则 满足螺栓的挤压强度和剪切强度条件。概述概述步骤：步骤：根据失效形式和相应的强度计算准则，计算螺纹小径d1或光杆直径d0 ，按标准选取公称直径d 。失效形式失效形式失效形式失效形式受剪螺栓受剪螺栓失效部位失效部位1.普通螺栓联接

9、的强度计算（1）松螺栓联接的强度计算(拉伸强度)松螺栓联接实例松螺栓联接实例松螺栓联接在工作时只承受轴向工作载荷F，其强度校核与设计计算公式分别为（2）紧螺栓联接的强度计算受横向工作载荷的紧螺栓联接螺栓的强度校核与设计计算公式分别为 受轴向工作载荷的紧螺栓联接 螺栓的强度校核与设计计算公式分别为2.铰制孔用螺栓联接的强度计算 铰制孔用螺栓联接的失效形式一般为螺栓杆被剪断，螺栓杆或孔壁被压溃。 因此，铰制孔用螺栓联接须进行剪切强度和挤压强度计算。螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为螺栓杆的剪切强度条件为（1）螺栓组的布置应尽可能对称，以使接合面受力比较均匀，一般都将接合面设计成对称的简单几何形状，并应使

10、螺栓组的对称中心与接合面的形心重合10.3.2 螺纹联接的结构设计（2）分布在同一圆周上的螺栓数，应取为4、6、8等易于等分的偶数，以便于加工（3）在一般情况下，为了安装方便，同一组螺栓中不论其受力大小，均采用同样的材料和规格尺寸，如螺栓直径和长度尺寸等。（4）当螺栓联接承受弯矩和转矩时，还须将螺栓尽可能地布置在靠近接合面边缘，以减少螺栓中的载荷。如果普通螺栓联接受较大的横向载荷，则可用套筒、键、销等零件来分担横向载荷，以减小螺栓的预紧力和结构尺寸（5）螺栓的布置应有合理的间距、边距和扳手空间。（6）避免承受附加弯曲应力。引起附加弯曲应力的因素很多，除因制造、安装上的误差及被联接件的变形等因素

11、外，螺栓、螺母支承面不平或倾斜，都可能引起附加弯曲应力。支承面一般应为加工面。为了减少加工面，常将支承面做成凸台、凹坑。为了适应特殊的支承面（倾斜的支承面、球面），可采用斜垫圈、球面垫圈， 键联接主要是用来实现轴和轮毂（如齿轮、带轮等）之间的周向固定，并用来传递运动和转矩，有些还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动（导向） 10.4 轴毂联接10.2.1 键联接键联接分为平键联接、半圆键联接和楔键联接等1.平键联接 （1）普通平键联接 普通平键的主要尺寸是键宽b、键高h和键长L。端部有圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）三种形式 工作面为侧面工作面为侧面，结构简单，拆装方便，结构简单，拆

12、装方便， 对中性好，不能承受轴向力。对中性好，不能承受轴向力。（2）导向平键和滑键联接 当轴上零件与轴构成移动副时，采用导向平键联接，轮毂可沿键做轴向滑移，由于导向平键较长，要用螺钉固定在轴上，键中间设有起键螺孔，以便拆卸。当轴上零件移动距离较大时，宜采用滑键联接，但因其键过长，制造、安装困难。 2.半圆键联接 用半圆键联接时，轴上键槽用半径与键相同的盘状铣刀铣出，因而键在槽中能摆动以适应轮毂键槽的斜度。 这种联接的优点是工艺性较好，缺点是轴上键槽较深，对轴的削弱较大，故主要用于轻载荷和锥形轴端的联接。3.楔键联接 楔键的上表面和轮毂槽底均有100的斜度，键楔紧在轴毂之间。楔键的上下表面为工作

13、面，依靠压紧面的挤压力和摩擦力传递转矩及单向轴向力。楔键分普通楔键和钩头楔键。4.4.切向键切向键 两楔键挤压后的上下面为工作面，沿轴的切线方向楔紧；两楔键挤压后的上下面为工作面，沿轴的切线方向楔紧；只能传递只能传递单方向扭矩单方向扭矩。适用于大载荷，对中要求不严的场合。适用于大载荷，对中要求不严的场合。工作面5、花键联接 花键联接由轴上加工出的外花键和轮毂孔内加工出的内花键组成，工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩（1）矩形花键 国家标准规定，矩形花键联接采用小径定心，这种定心方式可采用热处理后磨内花键孔的工艺，提高定心精度，并在单件生产或花键孔直径较大时避免使用拉刀，以降低制造成本矩形花键联

14、接（2）渐开线花键渐开线花键联接 渐开线花键的齿廓为渐开线，工作时各齿均匀承载，强度高。渐开线花键可以用齿轮加工设备制造，工艺性好，加工精度高，互换性好。因此，渐开线花键联接常用于传递载荷较大、轴径较大、大批量生产的重要场合1. 1. 用途用途定位销: 用来固定零件之间的相对位置。联接销: 组合加工和装配时的重要辅助零件。安全销：安全装置中的过载剪断元件。2. 2. 基本形式基本形式普通圆柱销 普通圆锥销 带螺纹的圆锥销开尾圆锥销 小端带外螺纹圆锥销10.4.2 销联接零件零件1圆锥销圆锥销零件零件2 销联接通常用于固定零、部件之间的相对位置，即定位销。定位销定位销轴轴轴套轴套圆柱销圆柱销也用于轴毂间或其他零件间的联接，即联接销联接销联接销可充当过载剪断元件，即安全销安全销安全销定位销定位销安全销安全销联接销联接销 开尾圆锥销开尾圆锥销 带螺纹的圆锥销带螺纹的圆锥销销按形状分为圆柱销、圆锥销和异形销三类。10.