《机械基础（多学时）（第2版）》单元四 连接

单元四

连接

课题一

键连接与销连接【学习目标】1.了解键连接的功用与分类2.理解平键连接的结构与标准；3.能正确选用普通平键连接4.了解花键连接的类型、特点和应用5.了解销连接的类型、特点和应用一、键连接的功用与类型

键连接主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩和运动；有的能起使轴上零件沿轴向移动时的导向作用。按照结构特点和工作原理，常用的键连接类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接、切向键连接和花键连接等。常用的为平键连接。键连接属于可拆连接，具有结构简单、工作可靠、装拆方便及已经标准化等特点，故得到广泛的应用。二、平键连接的结构与标准；1.平键连接平键连接的截面结构如图4-1-1所示。

图4-1-1平键连接的结构

平键连接加工容易、装拆方便、对中性良好，用于传动精度要求较高的场合。普通平键的主要尺寸是键宽b、键高h和键长L。常用类型参表4-1-1。类型结构示意图

应用A型（圆头）定位好，应用广泛。平头(B型）轴上应力集中较小，但对于尺寸较大的键，要用紧定螺钉压紧，以防松动。单圆头（C型）用于轴端。2.薄型平键连接薄型平键与普通平键比较，在键宽b相同时，键高h较小。因此，薄型平键连接对轴和轮毂的强度削弱较小，用于薄壁结构和特殊场合。3.导向平键连接当轴上零件与轴构成移动副时，可采用导向平键连接如图4-1-2所示。导向平键较普通平键长，为防止键体在轴中松动，用两个螺钉将其固定在轴上键槽中，键的中部设有起键螺孔，以便拆卸。若轴上零件沿轴向移动距离较长，可采用图4-1-3所示的滑键连接。图4-1-2导向平键连接图4-1-3滑键连接4.普通平键连接的选用平键连接的选用步骤如下：（1）根据键连接的工作要求和使用特点，选择键连接的类型。（2）按照轴的公称直径d，从国家标准（表4-1-2）中选择平键的截面尺寸b*h。（3）根据轮毂长度Ｌ１，选择键长Ｌ，静连接取L＝Ｌ１－（５~１０）mm。键长Ｌ应符长度系列。（4）校核平键连接的强度：键按照挤压应力进行条件性的强度计算，校核公式为：

表4-1-2普通平键、导向平键和键槽的截面尺寸及公差

表4-1-3键连接材料的许用应力

Mpa三、花键连接

花键连接由轴上加工出的外花键和轮毅孔上加工出的内花键组成如图4-1-5所示。

图4-1-5内、外花键1.工作原理：花键连接工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩。2.优缺点：优点：键齿数多，承载能力强；应力集中小，对轴和毅的强度削弱也小；轴上零件与轴的对中性好；导向性好。缺点：成本较高。3.应用场合：花键连接用于定心精度要求较高和载荷较大的场合。4.常用类型：

表4-1-4花键的类型类型结构示意图特点矩形花键齿廓为直线，国家标准规定，矩形花键连接采用小径定心，采用热处理后磨内花键孔的工艺提高定心精度。应用广泛。渐开线花键齿廓为渐开线，工作时齿面上有径向力，起自动定心作用，各齿均匀承载，强度高。常用于传递载荷较大、轴径较大、大批量的场合，四、其它常用的键表4-1-5

其它常用键的类型、特点及应用基本类型模型图连接示意图特点及应用半圆键依靠键的两个侧面传递转矩。键在轴槽中能绕其几何中心摆动，装配方便。但键槽较深，对轴的强度削弱较大。一般只用于轻载或锥形轴端与轮毂的联接。楔键普通楔键键的上下两面为工作面，依靠楔紧作用传递转矩，能轴向固定零件和传递单方向的轴向力，对中性较差。用于精度要求不高、低速和载荷平稳的场合，钩头供拆卸用。钩头楔键切向键由两个楔键组成，对中性差，一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩应按120°分布两个切向键。

应用于载荷较大、对中性要求不高和轴径很大的场合。五、销连接

销连接用来固定零件间的相互位置，构成可拆联接；也可用于轴和轮毂或其它零件的联接以传递较小的载荷；有时还用作安全装置中的过载剪切元件。表4-1-5销按用途分的类型类型结构示意图

功用及特点定位销用于固定零件之间的相对位置。定位销一般只受很小的载荷，其直径按结构确定，数目不少于2个。连接销用于轴毂间或其他零件间的连接。能传递较小的载荷，其直径亦按结构及经验确定，必要时校核其挤压和剪切强度。安全销充当过载剪断元件。销的直径按销的剪切强度计算，当过载20％一30％时即应被剪断。2.按销的形状分，销的类型参表4-1-6表4-1-6销按形状分的类型类型示意图特点及应用场合圆柱销

靠过盈与销孔配合，为保证定位精度和连接的紧固性，不宜经常装拆，主要用于定位，也用作连接销和安全销；圆锥销

具有l：50的锥度，小端直径为标准值，自锁性能好，定位精度高，主要用于定位，使用数量不得少于2个异形销

种类很多，其中开口销工作可靠、拆卸方便，常与槽形螺母合用，锁定螺纹连接件。课题二

螺纹连接【学习目标】1.了解常用螺纹的类型、特点和应用；2.熟悉螺纹连接的主要类型、应用、结构和防松方法；表4-2-1常用螺纹的类型、特点及应用类型牙型示意图特点应用普通螺纹（三角形螺纹）牙型为等边三角形，α＝600。对于同一公称直径，按螺距大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹粗牙螺纹常用于一般连接；细牙螺纹自锁性好，用于受冲击、振动和变载荷的连接。管螺纹牙型为等腰三角形，α=550非螺纹密封的管螺纹本身不具有密封性，若要求连接后具有密封性，可压紧被连接件螺旋副外的密封面，也可在密封面间添加密封物；用螺纹密封的管螺纹在螺纹旋合后，利用本身的变形即可保证连接的密封性，不需要任何填料。

适用于管子、管接头、旋塞、阀门等螺纹连接件。一、常用螺纹的类型、特点及应用

除矩形螺纹外，螺纹均已标准化。除多数管螺纹采用英制（以每英寸牙数表示螺距）外，均采用米制。表4-2-1常用螺纹的类型、特点及应用类型牙型示意图特点应用米制锥螺纹牙形角α=600，螺纹分布在锥度为1：16的圆锥管壁上，用于气体或液体管路系统依靠螺纹密封的连接螺纹（水和煤气管道用管螺纹除外）。矩形螺纹牙型为正方形，α=00，传动效率高，牙根强度弱，难以修复和补偿磨损后的间隙，使传动精度降低，用于传动，已逐渐被梯形螺纹所代替。梯形螺纹牙型为等腰梯形，α=300，传动效率略低于矩形螺纹，但牙根强度高，工艺性和对中性好，可补偿磨损后的间隙最常用的传动螺纹。锯齿形螺纹牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角30，非工作面的牙侧角300，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点用于单向受力的传动中。类型结构示意图特点

应用螺栓连接普通螺栓连接螺栓穿过被连接件的通孔，与螺母组合使用，装拆方便，成本低，不受被连接件的材料限制。最常用的是六角头螺栓，配以高m=0.8d的六角螺母。螺栓分粗牙和细牙两种；螺栓杆部有部分螺纹和全螺纹两种．此外，还有用于工艺装夹设备的T形槽螺栓、用于将机器设备固定在地基上的地脚螺栓等类型。广泛用于传递轴向载荷且被连接件厚度不大，能从两边进行安装的场合。铰制孔用螺栓连接螺栓穿过被连接件的铰制孔并与之过渡配合，与螺母组合使用，六角头铰制孔用螺栓的螺栓杆直径ds大于公称直径d，常配以高m=（0.36－0.6)d的六角薄螺母,除六角螺母外，在螺栓连接中有时也采用方形、蝶形、环形、槽形、盖形螺母及圆螺母、锁紧螺母等品种。适用于传递横向载荷或需要精确固定被连接件的相互位置的场合。螺纹连接由连接件和被连接件组成，螺纹连接的主要类型、结构、特点及应用参表4-2-2。二、螺纹连接的主要类型及应用类型结构示意图特点

应用双头螺柱连接双头螺柱的一端旋入较厚被连接件的螺纹孔中并固定，另一端穿过较薄被连接件的通孔，与螺母组合使用。双头螺柱的两端螺纹有等长和不等长两种：A型带退刀槽，B型制成腰杆，末端碾制。平垫圈可保护被连接件表面不被划伤，弹簧垫圈有650一800的左旋开口，用于摩擦防松。此外，还有斜垫圈、止动垫圈等品种。适用于被连接件之一较厚且经常装拆的场合。螺钉连接螺钉穿过较薄被连接件的通孔，直接旋人较厚被连接件的螺纹孔中，不用螺母，结构紧凑。螺钉头部有六角头、圆柱头、半圆头、沉头等形状；起子槽有一字槽、十字槽、内六角孔等形式。机器上常设吊环螺钉。螺栓也可作螺钉使用适用于被连接件之一较厚，受力不大，且不经常装拆的场合。紧定螺钉连接紧定螺钉旋入被连接件的螺纹孔中，并用尾部顶住另一被连接件的表面或相应的凹坑中。头部为一字槽的紧定螺钉最常用。尾部有多种形状，平端用于高硬度表面或经常拆卸处；圆柱端可压人轴上的凹坑；锥端用于低硬度表面或不常拆卸处用于固定固定两被连接件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。三、螺纹连接的拧紧与防松1.螺纹连接的拧紧及控制

螺纹连接在承受工作载荷之前，一般需要拧紧，这种连接称为紧连接；不需要拧紧的连接，称为松连接。拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。图4-2-1测力矩扳手

图4-2-2定力矩扳手类型防松方法防松装置示意图相关说明摩擦防松对顶螺母利用两螺母对顶作用使螺栓始终受到附加的拉力和附加的摩擦力，增大螺纹接触面的摩擦阻力矩。防松效果较好使螺旋副中产生不随外力变化的正压力，以形成阻止螺旋副相对转动的摩擦力。适用于机械外部静止构件的连接，以及防松要求不严格的场合。金属锁紧螺母螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口，当螺母拧紧后，收口张开，利用收口的弹力压紧螺纹。防松效果较对顶螺母稍差弹簧垫圈利用拧紧螺母时，弹簧垫圈被压平后产生的弹性力使螺纹间保持一定的摩擦阻力矩。防松效果效果较差2.螺纹连接的防松措施类型防松方法防松装置示意图相关说明锁住防松开口销和槽形螺母螺母拧紧后，开口销穿过螺母槽和螺栓尾部的小孔，使螺栓、螺母不能相对转动。利用各种止动件机械地限制螺旋副相对转动的方法。这种方法可靠，但装拆麻烦，适用于机械内部运动构件的连接，以及防松要求较高的场合。串联金属丝螺栓头部有小孔，使用时将金属丝穿入小孔并盘紧，以防螺栓松脱。但要注意金属丝盘线的方向应是使螺栓旋紧的方向。适用于螺栓组连接。防松可靠，装拆不便。止动垫圈将止动垫圈的一舌折弯后插入被连接件上的预制孔中，另一舌待螺母拧紧后再折弯并紧贴在螺母的侧平面上以防松类型防松方法防松装置示意图相关说明不可拆防松冲点法用冲点破坏螺栓端部的螺纹牙型，使螺纹连接件不能相对转动。防松可靠采用冲点、焊接、胶接等措施,方法简单可靠，适用于装配后不再拆卸的连接。焊接法螺母拧紧后，将螺栓与螺母焊接在一起胶接法在旋合螺纹间涂以胶结剂，防松效果良好，且有密封作用。课题三

联轴器与离合器【学习目标】1.了解联轴器的功用、类型、特点和应用2.了解离合器的功用、类型、特点和应用一、联轴器多用来连接两轴，使其共同回转以传递运动和转矩，有时也可作这安全装置。机器工作时，联轴器只能保持两轴的接合状态，不能分离，只有当机器停止运转后才能用拆卸的方法将两轴分开。表4-3-1常用联轴器的类型、特点和应用

类型

结构示意图

特点

应用刚性联轴器套筒联轴器由一个套筒和键（销）等组成。结构简单，制造容易，径向尺寸小，转动惯量小。适用于工作平稳、无冲击载荷的低速轻载和尺寸小的轴。凸缘联轴器由两个带有凸缘的半联轴器和联接螺栓组成。结构简单，使用维护方便，对中精度高，传递转矩大，但制造和安装精度要求高，不能补偿两轴线可能出现的相对偏移，也不能消除冲击和振动。适用于速度较低、两轴的对中性好、载荷平稳的场合。

类型

结构示意图

特点

应用挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器滑块联轴器

由两个端部开有径向矩形凹槽的套筒和一个两端有凸榫的中间滑块组成。

可补偿安装及运转时两轴间的相对偏移，结构简单，径向尺寸小，但不耐冲击，易于磨损。适用于低速、轴的刚度较大、无剧烈冲击、工作平稳的场合齿轮联轴器

由两个带外齿轮的轴套、带内齿圈的外壳和联接螺栓组成。通过齿的啮合传递转矩。

能较好的补偿综合偏移，承载能力大，能在高速重载下可靠工作，但结构复杂，制造成本高。主要用于重型机械和起重设备中。十字轴式万向联轴器由两个叉形接头和一个十字轴组成。结构简单，维护方便，允许两轴间有较大的角偏移，传动转矩较大，但传动中会产生附加动载荷，使传动不平稳，常成对使用。广泛应用于汽车、拖拉机和金属切削机床中。

类型

结构示意图

特点

应用挠性联轴器有弹性元件的挠性联轴器弹性套柱销联轴器结构与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓，工作时通过弹性套传递转矩。结构简单，装拆方便，成本较低，能吸收振动和补偿一定的综合偏移，但寿命较短。适用于载荷平稳、需正反转或启动频繁、传递较小转矩的场合弹性柱销联轴器结构与弹性套柱销联轴器相似，只是用非金属材料制成的柱销代替了弹性套柱销，工作时通过柱销传递转矩。结构简单，制造、安装和维修方便，耐久性好，有缓冲吸振和补偿轴线偏移的能力。适用于轴向窜动量大、经常正反转、启动频繁、转速较高的场合。二、离合器

离合器主要用于连接两轴，使其一起旋转并传递转矩，也可用于过载保护。在机器的运转过程中，离合器可以根据需要随时使两轴接合或分离，以满足机器变速、换向、空载起动、过载保护等方面的要求。表4-3-2常用离合器的类型、特点和应用类型结构示意图特点

应用操纵离合器啮合式牙嵌式离合器

主要由两个端面上有凸牙的半离合器组成。操纵从动轴上的半离合器轴向移动实现接合与分离。

结构简单，外形尺寸小，能保证主、从动轴同步回转，传递转矩大，但在嵌合时有刚性冲击。适用于在停机或低速时接合。在机床和农业机械中应用较多。类型结构示意图特点

应用摩擦式片式离合器

主要由两个摩擦片组成。操纵从动摩擦片轴向移动实现接合与分离。

结构简单，接合平稳，径向尺寸大，传递转矩较小。优点：可运转中离合，接合平稳，过载打滑，起安全保护作用。缺点：易磨损、发热，不能保证两轴同步运转用于小转矩的轻型机械。应用于需经常起动、制动或经常变速、变向的机械。多片式离合器

主要由内、外两组摩擦片和内、外套筒组成。通过操纵装置实现内、外摩擦片压紧与松开，实现离合器的接合和分离。

摩擦面多，径向尺寸小，传递转矩大，结构紧凑，操作轻便。但结构复杂，散热差。应用广泛圆锥式摩擦离合器

主要由两个具有内、外圆锥面的半离合器组成。

结构简单，接合平稳，能传递较大转矩，但锥体加工精度要求高。主要用于中小功率的传动轴系。类型结构示意图特点

应用自控离合器安全离合器剪切式安全离合器（联轴器）

由两个半联轴器、钢套、销钉组成。当从动轴上载荷过大时，销钉被切断，使从动轴停转。销钉切断后需停车更换销钉。常用于过载较少发生的场合圆锥安全离合器

由内、外锥体、弹簧、螺母等组成。当从动轴上载荷超过弹簧限定的转矩时，内、外锥体发生相对滑动。过载时工作不平稳，噪声大。只能用于低速的场合。牙嵌式安全离合器

由两个端面上带牙的半离合器、弹簧、螺母等组成。当从动轴上载荷过大时，离合器牙面上产生的轴向力超过弹簧的压力，使离合器分开。过载时工作平稳，但散热差。散热良好时，可用于较高转速的场合类型结构示意图特点

应用自控离合器离心离合器利用离心力与弹簧力间的平衡来控制离合器的接合和分离。通常装在机械的高速部分，如电动机等动力机的输出轴和工作机的输入轴上，以限制动力机的起动转矩或实现过载保护。超越离合器只能按一个转向传递转矩，反向时就自动分离。工作时无噪声，但制造精度要求较高宜用于高速、防止逆转、间歇动动等场合。课题五

连接的拆装【学习目标】1.会正确拆装键连接；2.熟悉螺纹连接拆装要领,会正确拆装螺纹连接3.会正确安装、找正联轴器；一、装拆普通平键

以装拆齿轮与轴间普通平键为例，具体操作步骤参表4-5-1操作步骤操作要领

操作示意图第一步清理、检查键和键槽尺寸清理键和键槽各表面上的锐边、毛刺和污物2.用千分尺、内径百分表，分别检查轴和配合件孔的配合尺寸第二步锉配键及键槽根据平键的尺寸，用锉刀修整轴键槽和轮毂键槽锉配平键两端的圆弧面，并用键头与轴槽试配松紧，应能使键紧紧地嵌在轴槽中操作步骤操作要领

操作示意图第三步将平键装入轴槽先试装轴与轴上零件，检查轴和孔的配合状况清洗键槽和平键，并在平键和轴槽配合面上涂润滑油3.直接用铜棒将键敲入键槽内，直至与槽底面贴实。也可用平口钳将键压入键槽内或采用垫铜皮用锤子将键敲入键槽内第四步试配并安装套件（如齿轮、带轮等）先将装有平键的轴，夹在带有软钳口的台虎钳上，并在轴和孔表面加注润滑油把齿轮上的键槽对准平键，目测齿轮端面与轴的轴心线垂直后，用铜棒、手锤敲击齿轮，慢慢地将其装入到位（应在A、B两点处轮换敲击）3.用塞尺检查非配合面间隙，要求套件在轴上不得有摆动现象；

第五步拆卸平键将套件用拉卸工具拆下即可。（1）拆去轮毂后，如果键的工作面良好，不需要更换拆除时，不应将键拆下。（2）如果键已损坏，可用錾子或一字旋具将磨损或损坏的键从键槽中取出；如键已松动时，可用尖嘴钳将键拔出来。二、螺纹连接的装拆1.装配的基本要求（1）螺母和螺钉必须按一定的拧紧力矩拧紧；（2）螺钉或螺母与零件贴合的表面应光洁、平整，以防止易松动或使螺钉弯曲；（3）装配前，螺钉、螺母应在机油中清洗干净，保持螺钉或螺母与接触表面的清洁,螺孔内的脏物也要用压缩空气吹出；（4）工作中有振动或受冲击力的螺纹连接，都必须安装防松装置，以防止螺钉、螺母回松；（5）拧紧成组螺栓或螺母时，应使螺栓受力一致，根据零件形状及螺栓分布情况，按一定的顺序拧紧螺母。

（6）热装螺栓时，应将螺母拧在螺栓上同时加热且尽量使螺纹少受热，加热温度一般不得超过400℃，加热装配连接螺栓须按对角顺序进行。2.螺纹连接的拆装工具螺纹连接的装拆工具很多，使用时根据使用场合和部位的不同，可选用不同的工具。

3.双头螺柱的拆装表4-5-4双头螺柱的拆装方法拆装方法操作内容操作示意图双螺母拆装法先将螺母相互锁紧在双头螺栓上，拧紧时扳动上面一个螺母，拆卸时扳动下面一个螺母长螺母拆装法先将长螺母旋在双头螺栓上，然后拧紧顶端止动螺钉，拆装时只要扳动长螺母即可专用工具拆装法按拧入方向转动，使工具中的偏心盘楔紧双头螺栓的外圆，拆装双头螺柱。4.螺母和螺钉的装调要点

（1）螺母和螺钉不能有“脱扣”、“倒牙”等现象，检查时凡不符合技术条件要求的螺纹不得使用；（2）螺钉的螺杆不得变形，螺钉头部、螺母底部与零件贴合面应光洁、平整；（3）保证有可