第11章-联接 (精品 课件 素材)

第十一章联接第一节螺纹联接第二节键联接第三节销和过盈联接联接的分类动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。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。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。例如：铆接、焊接等。第一节

螺纹联接一、螺纹及基本参数

二、螺纹联接的类型和螺纹联接件三、螺纹联接的预紧和防松四、螺纹联接的强度计算五、螺纹联接件的材料及许用应力六、螺纹联接的结构设计

按应用可分：联接螺纹：普通三角形传动螺纹：梯形；锯齿形；矩形。

一、螺纹及基本参数1、常用的螺纹牙型、特点及应用将直角三角形ABC（AB＝πd1

、

BC＝S）卷在直径为d1圆柱体上，并使AB边绕在圆柱体底面上，则斜边AC在圆柱体上就形成螺旋线。螺旋线形成螺纹形成任取一平面图(△、□、)形使其一边紧靠在圆柱体母线上，将该图形沿螺旋线移动，并保持平面图形始终通过圆柱体轴线，即可形成螺纹。2、基本参数1、常用的螺纹牙型、特点及应用梯形螺纹结构：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：用于传动矩齿形螺纹结构：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螺纹结构：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

大径（D）

螺纹的公称直径。

小径（D1）

用于强度计算。

中径(D2)

用于几何尺寸计算。

线数

也称头数，螺纹的螺旋线数目。=l，2，3，4，

=l，自锁性好，用于联接；

=2，3，4效率高，用于传动。

螺距螺纹相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离。

导程

螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。

升角

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。

牙型角

螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。

牙型斜角

轴向剖面内，螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。对三角形、梯形等对称牙型，。2、基本参数二、螺纹联接的类型和螺纹联接件普通螺纹联接的类型2.双头螺柱联接3.螺钉联接4.紧定螺钉联接1.螺栓联接

常用的螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫片等。这些零件都是标准件，结构、形状、尺寸都制定有国家标准，设计时可根据有关标准选用。常见螺纹联接件圆螺母带翅垫片垫圈六角螺母紧定螺钉螺钉双头螺柱常见螺纹联接件图六角头螺栓1.螺栓联接

在被联接件上开有通孔，被联接件孔中不加工螺纹。结构简单，装拆方便，使用时不受被联接件材料的限制，应用极

广

。

普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接

①普通螺栓联接

螺栓杆与被联接件孔壁之间有间隙。通孔加工精度低，成本低，应用最广。②铰制孔用螺栓联接

螺栓杆与被联接件孔壁之间无间隙。孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合(H7／m6、H7／n6)，能精确定位，能承受横向载荷被联接件需钻孔、铰孔，成本高。2.双头螺柱联接3.螺钉联接3.螺钉联接

被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。只用螺钉，不用螺母，直接把螺钉拧进被联接件的螺钉孔中。

适用于载荷较轻，且不经常装拆的场合。

螺钉联接双头螺柱联接2.双头螺柱联接

用两头均有螺纹的螺柱和螺母把被联接件联接起来,被联接件之一为光孔、另一个为螺纹孔。适用于被联接件之一厚度很大，而又不宜钻通孔，但又经常拆卸的地方。4.紧定螺钉联接

利用拧入被联接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面，以固定零件的相对位置，可传递不大的力或扭矩。三、螺纹联接的预紧和防松1．螺纹联接的预紧

拧紧的目的②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

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①防松的实质1.摩擦防松对顶螺母防松自锁螺母防松弹簧垫圈防松止动垫片防松2.机械防松串联钢丝防松

焊接铆冲3.不可拆卸防松四、螺纹联接的强度计算概述1．松螺栓联接强度计算2．紧螺栓联接强度计算①只受预紧力的紧螺栓联接②既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联接③受横向载荷的铰制孔用螺栓联接失效分析及计算准则

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

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。

计算准则满足螺栓的挤压强度和剪切强度条件。概述步骤：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。失效形式失效形式受剪螺栓失效部位安装时，不受力。工作时，轴向拉伸。如右图。1．松螺栓联接强度计算为螺纹小径，mm；螺栓材料的许用拉应力，MPa。起重钓钩末端螺栓联接螺栓受由预紧力产生的拉应力M10～M64普通螺纹的钢制螺栓，可取

①只受预紧力的紧螺栓联接

螺栓材料为塑性，根据第四强度理论可求出计算应力得强度条件为结论：扭转的影响可用增大拉伸力的30％来考虑，不再单独考虑扭矩。

紧螺栓联接装配时，螺母需要拧紧拧紧力矩T螺栓受螺纹副间的摩擦力矩产生的扭转剪应力（危险截面）由此可得（摩擦副的当量摩擦角）F0F②既受预紧力又受轴向工作拉力的紧螺栓联接工作前（预紧力F0）载荷及变形情况

螺栓伸长量λb，被联接件压缩量λm

工作时（工作拉力）载荷及变形情况螺栓总伸长量为λb＋λb

被联接件剩余变形量为λm－λm，

且λm＝λb＝λ剩余预紧力为F1

螺栓中总拉力F2=F0+F=F1

+F螺栓危险截面的拉伸强度条件为对于有密封性要求的联接，一般联接，工作载荷稳定时：工作载荷不稳定时：挤压强度条件剪切强度条件③受横向载荷的铰制孔用螺栓联接螺栓所受的工作剪力；螺栓剪切面的直径(可取螺栓孔的直径)；螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度；螺栓或孔壁材料的许用挤压应力；螺栓材料许用剪切应力。五、螺纹联接件的材料及许用应力1．螺纹联接件的材料及强度级别

一般用Q235、Q275、10#、35#、45#

重要的、承受冲击振动变载荷螺栓用

15Cr、40Cr、30CrMnSi、2CrMo

。

例如12V240型机车柴油机缸头连接螺栓采用42CrMo螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级，自3.6至12.9。表示方法：小数点前的数值为，小数点后数值为螺母的性能等级分为七级，从4到12。表示方法：数值为。2．许用应力拉伸剪切挤压六、螺纹联接的结构设计避免螺栓承受附加的弯曲应力2.合理安排成组螺栓的平面位置相邻螺栓的中心距一般应小于（d为螺栓的公称直径），具有密封要求的螺栓中心距一般不应大于。螺栓之间及螺栓与机体之间要留有足够的扳手空间，扳手转动角度应大于。安排一组螺栓的平面位置和数目时，力求各螺栓受力均匀，便于加工和装配。同一圆周上的螺栓数目，应采用3、4、6、8、12等数，以便分度和划线。原因螺栓的附件应力支承面不平螺母孔不正被联接件刚度小钩头螺栓联接球面垫圈凸台沉头座结构上如何避免？斜垫圈1.避免螺栓承受附加的弯曲应力第二节键联接一、键联接的类型和结构1.平键联接工作面为侧面，结构简单，拆装方便，对中性好，不能承受轴向力。①普通平键②导向键与滑键2.半圆键联接3.楔键4.切向键二、平键的选择和平键联接的强度计算三、花键联接普通平键普通平键圆头（A型）方头（B型）用于静联接，按键端形状分为三种

单圆头（C型）导向键与滑键用于动联接导向键联接滑键联接2.半圆键联接工作面圆头楔键联接

平头楔键联接

钩头楔键联接

3.楔键工作面为上下两面，靠摩擦传动，适用于对中精度要求低的静载。4.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；只能传递单方向扭矩。适用于大载荷，对中要求不严的场合。二、平键的选择和平键联接的强度计算1.选择①根据联接的结构特点、使用要求和工作条件选择键的类型。②根据轴的直径从标准中选出键的截面尺寸b×h③根据轮毂宽度确定键的长度L，导向平键按滑动距离确定L。2.失效形式

①静联接：工作面被压溃②动联接：工作面过度磨损。3.校核计算①静联接：挤压强度

②动联接：工作面压强三、花键联接1．花键联接的特点

承载能力高，对轴的削弱小，应力集中小，定心好，导向性能好，加工需专用机床，成本高。常用于汽车、拖拉机和机床中需换挡的轴毂联接中。2．花键联接的类型和结构3、强度计算主要失效形式：压溃、磨损（动联接）一般进行挤压强度或耐磨性计算。①矩形花键联接小径定心。定心精度高，稳定性好，常用于中、轻载情况下。②渐开线花键联接齿形定心，有自动平衡定心功能，各齿均匀受载。承载能力大、使用寿命长、定心精度高、工艺性好，宜用于载荷大、尺寸也较大的联接。花键联接的类型和结构图第三节销和过盈联接一、销联接1.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.基本形式①普通圆柱销