第二篇联接(诚毅)

机器是由许多零部件按一定工作要求，用不同连接方法组合而成的。静连接---连接件与被连接件间无相对运动的连接。动连接---连接件与被连接件间有相对运动的连接。{类型静连接(根据可拆性）可拆的连接不可拆连接

螺纹连接键、花键、销连接铆接、焊接胶接第二篇连接第五章螺纹连接和螺旋传动了解螺纹连接件的类型、特性、标准、结构及应用场合了解螺纹连接的预紧、防松及提高螺纹连接强度的措施掌握单个螺栓连接的强度计算及螺栓组连接的受力分析了解螺纹连接件材料的性能等级了解螺纹连接件的许用应力的计算本章学习要求：1．螺纹的形成

螺旋线的形成：将直角三角形(直角底边长d2)绕到直径为d2的圆柱体上，其斜边即在圆柱体上形成螺旋线。

螺纹的形成：取一通过圆柱体轴线的平面图形(三角形、矩形、梯形等)沿螺旋线运动，该图形在空间形成的体形即为螺纹。

一、螺纹的类型和应用22S§5-1螺纹按螺纹牙型不同分：按形成情况分：外螺纹、内螺纹

按螺旋线方向分左旋右旋三角形矩形梯形锯齿形管螺纹2.螺纹的种类§5-1螺纹起连接作用称连接螺纹——三角形螺纹起传动作用称传动螺纹矩形梯形锯齿形各种螺纹的特点:§5-1螺纹螺纹类型性能牙根强度工艺性适用场合三角形螺纹自锁性好最大好连接矩形效率最高小差传动梯形效率较高较大好传动(标准化)锯齿形效率较高较大好传动（单向）图片二、螺纹的主要参数大径ｄ公称直径小径d1

计算直径中径d2

配合或几何计算接触高度ｈ径向参数§5-1螺纹轴向参数线数n螺距Ｐ导程Ｓ：S=nP螺纹升角ψ牙型角α牙侧角β=α/2角度参数单线螺纹和多线螺纹S=PS=2PS=3P§5-2螺纹连接的类型和标准件连接一、螺纹连接的基本类型1.螺栓连接：普通螺栓：通孔和螺栓杆之间有间隙，结构简单，加工精度低。普通螺栓连接铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓：基孔制过渡配合，承受横向载荷，加工精度高。适用场合：常用于轻金属薄壁零件，可经常装卸。§5-2螺纹连接的类型和标准件连接3.螺钉连接：结构特点：螺钉直接拧入被连接件的螺纹孔。适用场合：用于受力不大，或不需要经常拆装的场合。2.双头螺柱连接：结构：螺柱两端有螺纹，被连接件之一用通孔。适用场合：被连接件之一厚度较大，且需要经常拆装的场合。§5-2螺纹连接的类型和标准件连接4.紧钉螺钉连接：固定两零件的位置，传递不大的力或力矩。特殊连接：地脚螺栓连接,吊环螺钉连接§5-2螺纹连接的类型和标准件连接二、标准螺纹连接件§5-3螺纹连接的预紧1.预紧力的概念：螺纹连接在承受工作载荷之前，预先受到的力。2.预紧目的：增强连接的紧密型和可靠性。控制方法：测力矩扳手定力矩扳手测定螺栓的伸长量3.预紧力的控制：预紧力的大小：4.预紧力和拧紧力矩的关系：§5-3螺纹连接的预紧T1：螺旋副间的摩擦阻力矩T2：螺母环形端面和被连接件（或垫圈）支承面间的摩擦阻力矩注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小（例如小于M12）的螺栓。L=15dF/§5-4螺纹连接的防松1.螺纹连接的自锁条件：2.连接松脱的原因：冲击、振动或变载荷作用，使摩擦力减小或瞬间消失；高温材料蠕变使摩擦力预紧力减小。3.防松的根本问题：防止螺旋副在受载时发生相对转动。4.防松的方法：摩擦防松、机械防松、铆冲防松。原理

使螺旋副中存在着不随连接载荷而变的压力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。特点

防松简单、方便，用于不重要的连接。

类型

对顶螺母弹簧垫圈

自锁螺母

摩擦防松

螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧§5-4螺纹连接的防松机械防松原理

利用可更换的金属元件来约束螺旋副特点

防松可靠，用于变载、有振动冲击等重要场合。

类型

开口销及槽型螺母

止动垫片

串联金属丝

圆螺母§5-4螺纹连接的防松破坏螺纹副的关系原理

把螺纹副转化为非运动副从而消除有相对转动的可能。特点

工作可靠，但不可拆。类型

焊、点冲、粘合。§5-4螺纹连接的防松§5-5螺纹组连接的设计一、螺栓组连接的结构设计螺栓组连接设计的顺序——选布局、定数目、力分析、设计尺寸

设计时应考虑的问题：同一分布圆上的螺栓应取偶数，便于钻孔时分度画线螺母及螺栓头的支承面应光洁、平整接合面应设计成轴对称的简单几何形状合理布置螺栓，使其受力均匀合理确定螺栓的间距和边距，保证足够的扳手空间§5-5螺纹组连接的设计二、螺栓组连接的受力分析1、受横向载荷的螺栓组连接目的：求受力最大的螺栓及其所受的力

铰制孔用螺栓：校核τ、σp(普通螺栓、铰制孔用螺栓）假设：(1)各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度及预紧力都相同(各螺栓材料、长度、直径相同)；(2)被连接件是刚体，接合面在受载荷前后始终保持为平面；(3)螺栓的应变（变形）在弹性范围内，符合虎克定律。横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的对称中心。§5-5螺纹组连接的设计f——接合面摩擦系数i——接合面数Ks——防滑系数，Ks＝1.1～1.3

普通螺栓连接：保证接合面不产生滑移或校核强度б§5-5螺纹组连接的设计3、受轴向载荷的螺栓组连接普通螺栓各螺栓工作载荷为：各螺栓所受总拉力为：校核强度б（普通螺栓）轴向载荷与螺栓轴线平行，并通过螺栓组对称中心。§5-5螺纹组连接的设计普通螺栓：

按轴向载荷确定其工作拉力F

按横向载荷确定连接的预紧力F0总结：

当螺栓受多种载荷作用时，分别求出螺栓组在各简单受力状态下各螺栓的工作载荷，再进行向量迭加，求得各螺栓总的工作载荷。铰制孔用螺栓：按横向载荷或（和）转矩确定螺栓的工作剪力F

校核τ、σp求总拉力F2校核б§5-6螺纹连接的强度计算一、螺栓失效形式及计算准则二、计算步骤所受载荷失效形式计算准则受拉螺栓：轴向力受剪螺栓：横向力断裂压溃剪断根据工况，分析失效形式；强度校核，结构设计。§5-6螺纹连接的强度计算三、松螺栓连接强度计算螺栓受力：工作载荷F工况：螺母无需拧紧结构设计式：强度校核式：

F§5-6螺纹连接的强度计算四、紧螺栓连接强度计算1、仅承受预紧力的紧螺栓连接工况：普通螺栓承受横向载荷的情况F0F0FF0F0

受力：预紧力F0与扭转力矩T1复合作用F0引起的拉伸应力：T1引起的切应力：计算应力：FFfFf机理：接合面产生摩擦力抵抗工作载荷T1§5-6螺纹连接的强度计算结构设计式：强度校核式：系数1.3的含义：将螺栓所受的拉力增大30％考虑扭转的影响§5-6螺纹连接的强度计算预紧力必须满足的条件：F0≥F／f承受横向载荷的减载零件：§5-6螺纹连接的强度计算2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接工况：普通螺栓承受轴向载荷的情况受力：总拉力工作拉力＋预紧力pF0F0F0F0F1F1F2F2λm△λ△λλbFF（a）（b）（c）螺栓未预紧(a)受力变形螺栓00被联件00承受工作载荷(c)受力变形F2λb+ΔλF1λm－Δλ预紧(b)受力变形F0λbF0λm变形力力力变形λbλmλbλm△λF0F0F2FF1θbθm(a)(b)(c)F0螺栓刚度：被连接件刚度：螺栓总拉力＝残余预紧力+工作拉力△F§5-6螺纹连接的强度计算强度校核式：结构设计式：注意：对于普通螺栓连接，无论连接是受横向工作载荷还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用。重要零件还应进行疲劳强度校核：§5-6螺纹连接的强度计算3、承受工作剪力的紧螺栓连接工况：铰制孔用螺栓承受横向载荷的情况受力：承受挤压力和剪切力挤压强度条件：剪切强度条件：§5-7螺纹连接件的材料及许用应力一、螺纹连接件的材料

螺栓、螺柱、螺钉：性能等级分为十级3.6~12.94.6σB/10010σs/σB小数点前的数字为:σB/100,σB—抗拉强度极限小数点后的数字为：10σS/σB,σS—屈服极限二个数字相乘的10倍即为材料σS螺母：性能等级分为七级4~12σmin/100原则：螺母的性能等级不低于与其相配螺栓的性能等级§5-7螺纹连接件的材料及许用应力材料选取原则：常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35、45等；受变载荷、冲击等重要连接可用合金钢,如20Cr、40Cr、30CrMnSi等；8.8级或以上的碳素钢或碳素合金钢须经淬火并回火处理。§5-7螺纹连接件的材料及许用应力二、螺纹连接件的许用应力许用拉应力：许用切应力：许用挤压应力：钢：铸铁：§5-8提高螺纹连接强度的措施一、降低影响螺栓疲劳的应力幅Cb↓，Cm↑同时适当增加F0，以保证F1不变

a.采用柔性螺栓b.在螺母下装弹性元件1)减少螺栓刚度§5-8提高螺纹连接强度的措施2)增大被连接件刚度

采用刚性较大垫片a.金属垫片b.密封环§5-8提高螺纹连接强度的措施§5-8提高螺纹连接强度的措施二、改善螺纹牙间载荷分布不均状况螺栓和螺母刚度和变形性质不同，各圈螺纹牙上受力不均。措施：尽可能将螺母制成受拉伸的结构内斜螺母环槽螺母悬置螺母内斜螺母§5-8提高螺纹连接强度的措施§5-8提高螺纹连接强度的措施三、减小应力集中的影响a）加大过渡处圆角b）卸载槽c）卸载过渡结构§5-8提高螺纹连接强度的措施四、采用合理的制造工艺方法§5-8提高螺纹连接强度的措施

冷镦螺栓头、滚压螺纹例题：FΣ=4800N,h=340mm,b＝150mm，设计此螺栓组。图示结构，z＝4，对称布置轴向力：横向力：2）FΣh作用下：解：1.螺栓组结构设计2.螺栓受力分析1）分解FΣ：FΣhFΣv3）FΣv作用下：保证底板接合面不滑移P83式5-31

FΣhFΣv由P76表5-5查得f=0.16，取 取Ks＝1.2，则各螺栓所需的预紧力为：4）①②螺栓所受总拉力F2：3.确定螺栓直径选择螺栓材料为Q235，性能等级为4.6由表5-8查得σs＝240MPa，由表5-10查得S＝1.5，螺栓危险截面的直径为：按粗牙螺纹标准（GB196－81），选用d＝12mm（d1＝10.106mm>8.6mm)。4.校核螺栓所需预紧力是否合适对于碳素钢螺栓：∵F0＝6520N，0.6σSA1=11550.8N∴满足要求作业：（课本）5-85-9§6-1键连接§6-3无键连接§6-2花键连接§6-4销连接第六章键、花键、无键连接和销连接

第六章键、花键、无键联接和销联接

本章学习要求：

了解键联接的主要类型及应用特点；

掌握键联接的类型及尺寸的选择方法，并能对平键联接进行强度校核计算；

了解花键联接的类型、特点和应用及其强度校核方法

了解销联接的类型、特点及应用。

§6-1键连接1、功能：一、键连接的功能、分类结构形式及应用周向固定，并传递转矩2、分类：轴、毂之间是否楔紧紧连接、松连接轴、毂之间是否有相对移动静连接、动连接平键连接、半圆键连接楔键连接和切向键连接键的结构§6-1键连接工作原理：两侧面为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。结构特点：键的上表面与轮毂键槽底面间留有间隙，结构简单，拆装方便，对中性好，不能承受轴向力。平键连接应用：应用广泛§6-1键连接根据用途，平键又可分为:导向平键动连接静连接普通平键

滑键动连接§6-1键连接半圆键连接特点：工艺性好，安装方便，但键槽较深，对轴强度削弱大。应用：轻载静连接，锥形轴端工作原理：两侧面为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。§6-1键连接楔键连接工作原理：上下表面为工作面，靠键与轴毂楔紧产生的摩擦力传递转矩。特点：可传递单向轴向力，受冲击和振动时可保证连接的可靠性，缺点是轴与轮毂的配合会产生偏心。应用：用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。§6-1键连接切向键连接工作原理：楔键沿斜面拼合后相互平行的两窄面为工作面，靠工作面的挤压和键与轴毂楔紧产生摩擦传递转矩。应用：载荷很大,对中要求不严格的场合,常用于直径大于100mm的轴上。特点:由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个键。§6-1键连接二、键的选择和键强度计算1、键的选择按轴径d查标准等于或略短于轮毂宽度类型选择：由结构特点、使用要求、工作条件确定尺寸选择：键宽b×键高h键长L§6-1键连接2、强度计算强度条件设计准则失效形式半圆键（静）导向平键、滑键（动）普通平键（静）类型工作面被压溃过度磨损工作面被压溃[sp]、[p]为许用应力与许用压力§6-1键连接三、键的材料和提高键连接强度的措施1、采用双键２、加大键长，L≤

(1.6~1.8)d３、采用花键连接平键：周向１８０°；半圆键：同一母线；楔键：周向９０°～１２０°考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。四、例题键的材料采用抗拉强度不小于600MPa的钢，常用45钢提高键连接强度的措施：§6-2花键连接一、类型、特点及应用优点：受力均匀承载能力高定心性和导向性好对轴的削弱小(齿浅、应力集中小)可用磨削法提高精度和质量缺点：齿根有应力集中，成本高应用：适用于定心精度高、载荷大、经常滑移的连接。分类：

矩形花键：小径定心，定心精度高稳定性好，应用广泛；

渐开线花键：齿形定心，应力集