机械基础课件-联接

1、第六章 联接 6-1键联接的类型、特点及应用 一、键联接的功用和类型 键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上的旋转零件与摆动零件，起周向固定零件的作用，以传递旋转运动或扭矩，而导键、滑键和花键还可用作轴上移动的导向装置。 键联接可以分为松键联接和紧键联接，主要类型有平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。 二、平键联接 1.平键联接的结构 键的两侧是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来传递扭矩。键上表面和轮毂的键槽地面间则留有间隙。平键联接具有结构简单、装拆方便、对中性好等特点，因而得到广泛应用。这种键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。 根据用途的不同，平键分为普

2、通平键、薄形平键、导向平键和滑键等4种。其中普通平键和薄形平键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。 （1）普通平键。普通平键如图6-1所示，其功用是用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。6-1 键联接的类型、特点及应用 图6-2常见的几种普通平键 普通平键按构造分，有圆头（A型）平键、平头（B型）平键及单圆头（C型）平键3种，如图6-2所示。 圆头（A型）平键如图6-2a所示，键顶上面与毂不接触，有间隙，宜放置在轴上用键槽铣刀铣出的键槽中，键在键槽中轴向固定良好。缺点是键的头部侧面与轮毂上的键槽并不接触，因而键的圆头部分不能充分利用，而且轴上键槽端部的应力集中较大。 平头（B型）平键如图6

3、-2b所示，常用螺钉固定，宜放置在用盘形铣刀铣出的键槽中，因而避免了圆头平键的很多缺点，但对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动。 单圆头（C型）平键如图6-2c所示，用于轴端与轮毂联接。6-1 键联接的类型、特点及应用 （2）薄形平键。薄形平键与普通平键的区别是键的高度约为普通平键的60%70%，也分圆头、平头和单圆头3种形式，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。 （3）导向平键与滑键。当被联接的毂类零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动时（如变速箱中的滑移齿轮），则采用导向平键或滑键。 导向平键（图6-3）是一种较长的平键，用螺钉固定在轴上的键槽中，为了便于拆

4、卸，键上制有起键螺孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。轴上的传动零件则可沿键作轴向滑移。 当零件滑移尺寸较大时，因所需导向键的尺寸过大，制造困难，故采用滑键（如图6-4和图6-5所示）。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向滑移。这样只需在轴上铣出较长的键槽，而键可以做得较短。 图6-3导向平键 图6-4滑键 图6-5滑键6-1 键联接的类型、特点及应用 2.平键联接的标准 平键是标准件。普通平键的规格采用bL标记，b为宽度，h为厚度，L为长度。 标记示例： （1）圆头普通平键（A型），b=16mm，h=10mm，L=100mm 键A16100GB1096（A可省略不标） （2）方头普通

5、平键（B型），b=16mm，h=10mm，L=100mm 键B16100GB1096 （3）单圆头普通平键（C型），b=16mm，h=10mm，L=100mm 键C16100GB1096 普通平键的规格选择，宽度与厚度主要由轴径决定，可参考GB/T1095-1979（1990年确认有效）。 3.平键联接的选用 键一般采用抗拉强度极限s600MPa的碳钢制造，通常用45钢。 （1）类型选择。键的类型应根据键联接的结构、使用特性及工作条件来选择。选择时应考虑以下各方面的情况：需要传递转矩的大小；联接于轴上的零件是否需要沿轴向滑动及滑动距离的长短；对于联接的对中性要求；键是否需要具有轴向固定的作用；

6、以及键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）等。 （2）尺寸选择。键的剖面尺寸bh按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般按轮毂宽度定，要求键长比轮毂略短510mm，且符合长度系列值。6-1 键联接的类型、特点及应用 三、花键联接 轴和轮毂孔周向均布多个凸齿和凹槽所构成的联接称为花键联接。齿的侧面是工作面。花键如图6-6所示。 花键联接齿较多，工作面积大，承载能力较高；键均匀分布，各键齿受力较均匀；齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少；轴上零件对中性好；导向性较好；加工需专用设备，制造成本高。 花键按照齿形可以分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键。 （1）矩形花键（图6-7）。矩形花键联接按

7、新标准为内径定心，定心精度高，定心稳定性好，配合面均要研磨，磨削消除热处理后变形，应用广泛，如飞机、汽车和拖拉机等。 （2）渐开线花键（图6-8）。定心方式为齿形定心，当齿受载时，齿上的径向力能自动定心，有利于各齿均载，应用广泛，优先采用。 （3）三角形花键。齿数较多，齿较小，对轴的强度削弱减少，适用于轻载、直径较小的轴与薄壁零件的联接，应用较少。 图6-6 花键 图6-7 矩形花键 图6-8 渐开线花键6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 一、常用螺纹的类型及应用 1.螺纹的类型 按照不同的分类标准，螺纹可以分为不同的类型。常见的分类有以下几种： （1）按照形成部位的不同，分为外螺纹和内螺纹，

8、两者旋合组成螺旋副。 （2）按照旋向的不同，分为左旋螺纹和右旋螺纹。 （3）按照形成的线数的不同，分为单线螺纹、双线螺纹及多线螺纹（最好不超过4线）。 （4）按照牙型角的不同，分为三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。三角螺纹主要用于联接，后三种螺纹主要用于传动，其中除矩形螺纹外，都已标准化。 2.机械设备中的常用螺纹 机械设备中的常用螺纹主要有以下几种： （1）三角形螺纹（图6-9） 图6-9三角形螺纹 普通螺纹。普通螺纹的牙型为等边三角形，牙型角=60，分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种。粗牙螺纹用于一般联接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，适用于薄壁

9、零件和微调装置。 管螺纹。管螺纹是指专门用于管件联接的特殊细牙三角形螺纹，牙型角=55。管螺纹的特点是联接密封性好。6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 （2）矩形螺纹（图6-10）。矩形螺纹的牙型多为正方形，牙型角=0，传动效率高，但精加工困难，磨损后轴向间隙不易补偿。 图6-10 矩形螺纹 图6-11 梯形螺纹 图6-12 锯齿螺纹 3.梯形螺纹（图6-11） 梯形螺纹的牙型为梯形，牙型角=30，传动效率比矩形螺纹稍低，但制造工艺性好，牙根强度高，定心性好。 4.锯齿螺纹（图6-12） 锯齿螺纹的牙型角两边不等，工作边为3，非工作边为30，综合了矩形螺纹的高效率和梯形螺纹牙根强度高的优点，适

10、用于单向受载的传动螺旋。6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 二、螺纹联接的基本类型和标准联接 1.螺纹联接的基本类型 螺纹联接由螺纹紧固件和联接件上的内外螺纹组成，主要有以下几种类型： （1）普通螺栓联接（图6-13）。普通螺栓联接的被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，应用较广。 图6-13普通螺栓联接 图6-14精密螺栓联接 （2）精密螺栓联接（图6-14）。精密螺栓联接在装配后无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位，采用基孔制配合铰制孔螺栓联接。 （3）双头螺栓联接（图6-15）。双头螺栓联接由于

11、螺杆两端无钉头，但有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。适用于常拆卸且被联接件较厚时。拆装时只需拆螺母，而不必将双头螺栓从被联接件中拧出。6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 图6-15双头螺栓联接 图6-16螺钉联接 图6-17 螺栓 （4）螺钉联接（图6-16）。螺钉联接适用于被联接件之一较厚（上带螺纹孔）时，不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，常用于受载较小情况的场合。 （5）紧定螺钉联接。紧定螺钉联接在拧入后，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。紧定螺钉联接可传递不大的轴向力或扭矩。 螺栓联接也有一些特殊的联接，如地脚螺栓联接、吊环螺钉联接等

12、，在此不再赘述。 2.标准螺纹联接件 螺纹联接件的种类很多，大都已经标准化，设计时应尽量按标准选用。 （1）螺栓（图6-17） 6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 （2）双头螺柱。螺栓的头部形状很多，但最常用的是六角头螺栓。六角头螺栓又分为标准六角头螺栓和小六角头螺栓两种。冷镦工艺生产的小六角头螺栓具有材料利用率高、生产成本低、机械性能好等优点，但由于头部尺寸较小，不宜用于经常装拆和强度低、易锈蚀的被联接件上。常用螺栓材料为Q215、Q235、35、45等碳素钢。对于要求强度高、尺寸小的螺栓，可采用合金钢制成。 （3）螺钉（图6-19）。螺钉与螺栓的主要区别就在于要求螺纹部分直径较粗，要求全螺

13、纹。另一个区别为螺钉的头部形状较多，必须留有按扳手或起子的位置，且用于联接时不必与螺母配合使用。根据用途不同，螺钉可分为紧定螺钉和联接螺钉两种。紧定螺钉末端要顶住被联接件之一的表面或相应的凹坑，所以末端也具有各种形状。锥端适于零件表面硬度较低，不常拆卸的场合；平端接触面积大，不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面，适于经常拆卸；圆柱端压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置。6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 （4）螺母。螺栓及双头螺柱都需要与螺母配合使用。螺母的形状很多，常用的有六角螺母和圆螺母。 （5）垫圈。垫圈也是一种标准件，它的功用是应用于经常拆开的联接处，保护被联接件表面免于刮伤，增

14、大螺母与被联接件的接触面积，降低支承面的挤压应力，遮盖被联接件不平的接触表面，作为防松装置。垫圈有很多种，常用的有平垫圈、斜垫圈、弹簧垫圈、止动垫圈和球面垫圈等。 三、螺纹联接的预紧和防松 1.螺纹联接的预紧 在实用中，大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧，使联接在承受工作载荷之前预先受到预紧力的作用。预紧的目的是保证联接的可靠性和密封性，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。 控制预紧力的方法很多，通常可用测力矩扳手（图6-23）或定力矩扳手（图6-24）来控制装配时施加的拧紧力矩，从而控制预紧力的大小。6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 图6-23 图6-24 2.螺纹联接的防松 螺纹联

15、接的防松是消除（或限制）螺纹副之间的相对运动或增大相对运动的难度。目的是为了防止以下情况发生： （1）在冲击、振动和变载荷作用下，螺纹之间的摩擦力可能瞬时消失而影响正常工作。 （2）在高温或温度变化较大时，因螺栓与被联接件的温度变形差或材料的蠕变，也可能导致联接的松脱。 因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。6-2 螺纹联接的类型、特点及应用 主要的防松办法及措施如下： （1）摩擦防松。摩擦防松是使拧紧的螺纹之间不因外载荷的变化而失去压力，始终有摩擦力防止联接松脱。这种方法不可靠，故多用于冲击和振动不剧烈的场合。常用的有利用双螺母（图6-25）、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母（图6-

16、26）等方法达到防松的目的。 图6-25双螺母 图6-26自锁螺母 （2）机械防松。机械防松是指利用各种止动零件来阻止拧紧的螺纹零件产生相对转动。 （3）永久防松。永久防松是指采用端铆、冲点、点焊等方法达到防松的目的。常见的是冲点法防松，螺母拧紧后，利用冲头在螺栓末端与螺母的旋合缝处打冲或将螺栓末端与螺母的旋合缝处焊接。 （4）化学防松。利用粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘结剂能自行固化，防松效果良好。6-3 联轴器与离合器 一、联轴器 1.联轴器的功用 联轴器是用来联接轴与轴或轴与其它旋转零件，使之共同回转并传递运动及转矩的部件。它的基本功用是联接两轴，传递运动和转矩。由于制造和安装误差

17、，受载时零部件的弹性变形与温差变形的影响，联轴器所联接的两轴轴线不可避免地要产生相对偏移（图6-27），因此联轴器还应具有一定的补偿两轴轴线偏移的能力。 图6-27几种偏移形式 2.联轴器的类型、结构及特点 联轴器可以分为机械式联轴器、液力联轴器和电磁式联轴器，其中机械式联轴器又可分为3大类：刚性联轴器，用于联接两轴，能严格对中，工作时不发生相对错位的场合；挠性联轴器，用于联接两轴有较大安装误差及工作时两轴有相对位移的场合；安全销联轴器，用于存在一个保险环节（如销钉、可动联接等），只能承受限定载荷的场合。 （1）刚性联轴器。刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能，

18、但结构简单，价格便宜。6-3 联轴器与离合器 属于刚性联轴器的有凸缘联轴器(图6-28）和套筒联轴器（图6-29）等。 凸缘联轴器 凸缘联轴器是应用最广泛的一种刚性联轴器，这种联轴器结构简单，成本低，可传递较大转矩，常用于对精度要求高、载荷平稳的两轴联接。 图6-28凸缘联轴器 图6-29套筒联轴器 套筒联轴器。套筒联轴器是用联接零件（如键或销）将两轴轴端的套筒和两轴联接起来以传递转矩。这种联轴器结构简单，径向尺寸小，适用于两轴直径较小、同心度较高、工作平稳的场合，缺点是拆装时需要轴作轴向移动。 （2）挠性联轴器。挠性联轴器具有一定的补偿两轴轴线相对偏移的能力，偏移量随型号不同而异。凡在被联两

19、轴的同轴度不易保证的场合，都应选用挠性联轴器。6-3 联轴器与离合器 十字滑块联轴器挠性联轴器分为无弹性元件的挠性联轴器、金属弹性元件的挠性联轴器和非金属弹性元件的挠性联轴器。 无弹性元件的挠性联轴器 a.十字滑块联轴器。 b.齿轮联轴器。 c.万象联轴器。 金属弹性元件的挠性联轴器。 非金属弹性元件的挠性联轴器。 （3）安全销联轴器。安全销联轴器有单剪安全销联轴器和双剪安全销联轴器两种(图6-36)。单剪安全销联轴器的结构类似凸缘联轴器，用钢制销钉联接。销钉装入经过淬火的两段钢制套管中，过载时即被剪断。 图 3-36 6-3 联轴器与离合器 二、离合器 离合器是用来联接轴与轴或轴与其它旋转零

20、件，使之在运转中随时将两联接体接合或分离的部件。 1.离合器的功能与类型 （1）离合器的功能。离合器的主要功能是用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。对离合器的基本要求是：工作可靠，结合与分离迅速和平稳，动作准确，操作方便、省力，维修方便，结构简单。 （2）离合器的类型。按操作的方式，离合器可分为外力操纵式离合器和自动离合器两种。 外力操纵式离合器：外力操纵式离合器有机械操纵式离合器、电磁操纵式离合器、液压操纵式离合器和气动操纵式离合器等。 自动离合器：能够自动进行接合和分离，不需人来操纵，如离心离合器，当转速达到一定值时，两轴能自动接合或分离；安全离合器，当转矩超过允许值时，两轴即自动分离；定向离合器（超越离合器），只允许单向传动，反转时即自动分离。 2.常用离合器的结构及特点 （1）机械离合器 牙嵌式离合器。牙嵌式离合器结构简单，外廓尺寸小，接合后两半离合器没有相对滑动，但只宜在两轴