机械的连接分析

机械的连接分析第10次课1第1页，共82页，2023年，2月20日，星期五任务1.6机械的连接分析第10次课2一、连接类型二、轴毂连接

三、螺纹连接四、焊接连接五、轴间连接第2页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课3一、连接类型由于制造、装配、维修及运输等原因，机械都是由许多零部件按确定的方式连接而成的。连接动连接静连接可拆连接不可拆连接第3页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课4连接动连接静连接可拆连接不可拆连接

动连接：组成连接的零件在工作中相对位置可以变化。第4页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课5连接动连接静连接可拆连接不可拆连接静连接：组成连接的零件在工作中相对位置不可以变化。第5页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课6连接动连接静连接可拆连接不可拆连接应用：轴毂间的键连接、花键连接和销连接，用于紧固的螺纹连接等。第6页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课7连接动连接静连接可拆连接不可拆连接应用：焊接、铆接和胶接等。第7页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课8二、轴毂连接

定义：

安装在轴上的齿轮、带轮、链轮等传动零件，其轮毂与轴的连接，称为轴毂连接。主要类型键连接花键连接销连接过盈配合连接型面连接第8页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课9（一）键连接作用：①主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩；分类②有的兼作轴上零件的轴向固定；③还有的在轴上零件沿轴向移动时起导向作用。平键连接半圆键连接楔键连接键连接的类型结构特点和工作原理第9页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课101.平键连接工作原理：上面与轮毂键槽顶面留有间隙，两侧面为工作面，依靠键与键槽之间的挤压力Ft传递转矩T。第10页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课11图2-2-1平键连接的剖面结构优点：加工容易、装拆方便、对中性良好。用途：用于传动精度要求较高的场合。分类：普通平键连接、薄型平键连接、导向平键连接。第11页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课12【普通平键连接】④A、C型键的轴上键槽用立铣刀切制，端部的应力集中较大。主要尺寸：键宽b、键高h、键长L。类型：圆头（A型）、平头（B型）、单圆头（C型）。①A型键定位好，应用广泛。③C型键用于轴端。②B型键轴上应力集中较小，但对于尺寸较大的键，要用紧定螺钉压紧，以防松动。特点：第12页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课13普通平键连接第13页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课142.半圆键连接工作原理：优点：键在轴槽中能绕其几何中心摆动，可适应轮毂上键槽的斜度，故很适合锥形轴头与轮毂的连接。缺点：轴槽窄而深，对轴的强度削弱较大。用途：主要用于轻载连接。②半圆键呈半圆形，在轴上铣出相应的凹槽,轮毂槽开通。①工作时依靠两个侧面传递转矩。第14页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课15半圆键连接

2.半圆键连接第15页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课16【知识拓展】平键连接的选用平键连接的选用步骤：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2-2-1）中选择平键的剖面尺寸b×h；3）根据轮毂长度L1

选择键长L

，静连接取L=L1-（5~10）mm，动连接还要计及移动距离。键长L应符合标准长度系列；第16页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课174）校核平键连接的强度：键连接的主要失效形式是较弱工作面的压溃（静连接）或过度磨损（动连接），因此应按照挤压应力或压强p

进行条件性的强度计算，校核公式为（2-1）式中T——传递的转矩，N·mm

；

d——轴的直径，mm；

h——键高，mm；

l——键的工作长度，mm，见图3-2中所示；（或[p]）——键连接的许用挤压应力（或许用压强[p]），MPa，见表2-2，计算时应取连接中较弱材料的值。第17页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课18如果强度不足，在结构允许时可以适当增加轮毂的长度和键长，或者间隔180。布置两个键。考虑载荷分布的不均匀性，双键连接按1.5个键进行强度校核。5）选择并标注键连接的轴毂公差。注意第18页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课19表2-2-1普通平键、导向平键和键槽的截面尺寸及公差/mm第19页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课20表2-2-2键连接材料的许用应力（压强）/MPa第20页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课21（二）销连接用途轴毂间或其他零件间的连接——连接销固定零件之间的相对位置——定位销

充当过载剪断元件——安全销

第21页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课22图1-98a定位销：固定零件之间的相对位置第22页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课23图1-98b连接销:轴毂间或其他零件间的连接第23页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课24图1-98c安全销:充当过载剪断元件第24页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课25分类圆柱销圆锥销异形销特点：靠过盈与销孔配合,不宜经常装拆用途：定位、连接销、安全销特点：自锁性能好，定位精度高用途：定位、连接销特点：种类多用途：锁定螺纹连接件（二）销连接形状第25页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课26三、螺纹连接

螺纹连接结构简单、装拆方便、类型多样，是机械和结构中应用最广泛的紧固件连接。（一）螺纹的类型和应用1.螺纹及其主要参数在圆柱内、外表面上分别沿螺旋线切制出特定形状的沟槽即形成内、外螺纹，共同组成螺旋副。第26页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课27单线螺纹：沿一条螺旋线形成，自锁性好，常用于连接多线螺纹：沿两条或两条以上等距螺旋线形成，效率较高，常用于传动根据螺旋线方向可分为：右旋螺纹、左旋螺纹1.螺纹及其主要参数第27页，共82页，2023年，2月20日，星期五螺纹连接3.1、螺纹的形成、结构和要素3.1.1螺纹的形成A●A1●导程螺旋线一个与轴线共面的平面图形（三角形、梯形等），绕圆柱面作螺旋运动，则得到一圆柱螺旋体

——螺纹。制在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹。制在圆柱体内表面上的螺纹叫内螺纹。第28页，共82页，2023年，2月20日，星期五车外螺纹车内螺纹工件卡盘车刀怎样加工螺纹呢?工件旋转车刀沿轴向移动第29页，共82页，2023年，2月20日，星期五3.2螺纹的结构⑴螺纹末端倒角（圆锥面）平顶圆顶（球面）第30页，共82页，2023年，2月20日，星期五退刀槽螺尾3.3螺纹收尾和退刀槽退刀纹螺纹收尾开始退刀退出车刀外退刀槽内退刀槽退刀纹第31页，共82页，2023年，2月20日，星期五3.4螺纹的要素⑴螺纹的牙型三角形在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。梯形锯齿形常用的有：牙型第32页，共82页，2023年，2月20日，星期五3.5螺纹的大径和小径大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径。D、d小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径。D1、d1牙顶牙顶牙底牙底小径大径第33页，共82页，2023年，2月20日，星期五

外螺纹内螺纹牙顶牙底牙底牙顶大径D、d小径D1、d1中径D2、d2螺纹的中径：

一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。第34页，共82页，2023年，2月20日，星期五⑶螺纹的线数n

沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做多线螺纹。单线螺纹双线螺纹第35页，共82页，2023年，2月20日，星期五⑷螺距和导程

螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P称为螺距。

同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离L称为导程。单线螺纹：P=L多线螺纹：P=L/n螺距=导程螺距导程第36页，共82页，2023年，2月20日，星期五⑸螺纹的旋向右旋(常用)‏左旋注意：只有上述各要素完全相同的内、外螺纹才能旋合在一起。右旋左旋第37页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课381.螺纹及其主要参数大径d—公称直径小径d1—强度计算直径中径d2—确定螺纹几何参数和配合性质的直径线数n螺距P导程S—S=nP

螺纹升角λ牙型角α牙侧角β主要参数第38页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课39螺纹的主要参数

牙型角α牙侧角β第39页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课40螺纹的升角与导程、螺距间的关系：螺纹的升角与导程、螺距间的关系第40页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课412.螺纹的类型、特点及应用分类已标准化普通螺纹管螺纹米制锥螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹牙型第41页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课42（1）普通螺纹牙型：等边三角形（也称三角螺纹）分类粗牙螺纹细牙螺纹常用于一般连接优点：自锁性好、强度高缺点：不耐磨用途：细小零件、薄壁管件，受冲击、振动和变载荷的连接，有时也作为调整螺纹用于微调机构。第42页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课43①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。（2）管螺纹牙型：等腰三角形，α=550适用场合：管子、管接头、旋塞、阀门等螺纹连接件。②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，密封简单。注意第43页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课44（3）米制锥螺纹牙形角：α=600特点：螺纹分布在锥度为1：16的圆锥管壁上，牙顶为平顶用途：用于气体或液体管路系统依靠螺纹密封的连接螺纹第44页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课45（4）梯形螺纹牙型：等腰梯形，α=300特点：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。用途：最常用的传动螺纹。第45页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课46（5）锯齿形螺纹牙型：不等腰梯形。特点：适用场合：单向受力的传动中。②兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点①工作面的牙侧角β1=30，非工作面的牙侧角β2=300第46页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课47（6）矩形螺纹牙型：正方形，α=00优点：传动效率高。缺点：牙根强度弱、螺旋副磨损后的间隙难以修复和补偿。适用场合：逐渐被梯形螺纹所代替。第47页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课48（二）螺纹连接的主要类型及应用螺纹连接由连接件和被连接件组成。螺纹连接件分A、B、C三个精度等级。A级精度最高，用于重要连接；B级精度次之；C级精度多用于一般的连接。螺纹连接的主要类型、构造、螺纹连接和螺纹连接件的特点及应用，螺纹连接的主要尺寸关系等。第48页，共82页，2023年，2月20日，星期五螺栓连接的类型第10次课49（a）普通螺栓连接（b）铰制孔用螺栓连接图1-99螺栓连接图1-100双头螺柱连接第49页，共82页，2023年，2月20日，星期五螺钉和紧定螺钉连接及画法第10次课50图1-102紧定螺钉连接画法

图1-101螺钉连接画法第50页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课51（三）螺纹连接的拧紧和防松1.螺纹连接的拧紧及控制（1）紧连接：螺纹连接在承受工作载荷之前，需要拧紧的连接。（2）松连接：螺纹连接在承受工作载荷之前，不需要拧紧的连接。拧紧的作用：拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。第51页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课52过大——螺栓可能被拧断，螺纹牙可能被剪断过小——紧固件可能松脱，螺栓疲劳寿命下降，有必要在拧紧螺栓时控制拧紧力矩，从而控制预紧力。预紧力而滑扣，被连接件可能被压碎。被连接件可能出现滑移或分离。第52页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课53①使用呆扳手可以在一定程度上控制拧紧力矩，而使用可以调整的活扳手就难以控制拧紧力矩。②为防止螺栓过载折断，对于重要的连接，不宜采用小于M12~M16的螺栓。③在重要的场合，可采用测量螺栓伸长或螺母转角的方法控制预紧力。

控制预紧力的典型工具：指针式测力矩扳手、预置式定力矩扳手注意第53页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课54控制预紧力矩扳手第54页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课55为了使被连接件均匀受压，互相贴合紧密、连接牢固，在装配时要根据螺栓实际分布情况，按一定的顺序逐次（常为2~3次）拧紧，而拆卸时的顺序与装配时恰好相反。拧紧螺栓的顺序示例第55页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课56对于铸锻焊件等粗糙表面，应加工成凸台、沉头座或采用球面垫圈；支承面倾斜时应采用斜面垫圈。这样可使螺栓轴线垂直于支承面，避免承受偏心载荷。图中尺寸E要保证扳手所需活动空间。避免螺栓承受偏心载荷的措施第56页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课57

2.螺纹连接的防松措施（1）摩擦防松原理：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。效果：对顶螺母防松效果较好，金属锁紧螺母次之，弹簧垫圈效果较差。适用场合：机械外部静止构件的连接，以及防松要求不严格的场合。第57页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课58摩擦防松第58页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课59（2）锁住放松原理：用各种止动件机械地限制螺旋副相对转动。优点：方法可靠。适用场合：机械外部静止构件的连接，以及防松要求不严格的场合。缺点：装拆麻烦。第59页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课60锁住防松第60页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课61（3）不可拆防松原理：在螺旋副拧紧后，采用端铆、冲点、焊接、胶接等措施，使螺纹连接不可拆。优点：方法简单可靠。适用场合：装配后不再拆卸的连接。第61页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课62不可拆防松第62页，共82页，2023年，2月20日，星期五四、焊接连接

焊接是一种不可拆卸的连接形式。在化工设备制造、安装过程中被广泛采用。工件被焊接后所形成的接缝称为焊缝。在工程图样中，焊缝有两种表达方法：图示法和标注法。1.焊接方法及焊接接头的形式焊接方法主要包括熔化焊、固相压力焊、钎焊三大类共几十种。《GB/T5185－2005焊接及相关工艺方法代号》规定了用阿拉伯数字代号表示各种焊接方法，见表1-11。63第63页，共82页，2023年，2月20日，星期五表1-11焊接及相关工艺方法代号（摘自GB/T5185-2005）64第64页，共82页，2023年，2月20日，星期五焊缝接头形式构件焊接后形成的结合部分称为焊缝。按构件连接部分相对位置的不同，焊缝的接头有对接、搭接、角接和T形接等形式，如图1-103所示。65第65页，共82页，2023年，2月20日，星期五2.焊缝规定画法《GB/T12212-1990

技术制图焊缝符号的尺寸，比例及简化表示法》规定：在图样中一般用焊缝符号表示焊缝，也可采用图示法表示。如图1-104所示，在视图中需画出焊缝时，可见焊缝用细实线绘制的栅线表示，也可采用特粗线表示，但在同一图样中，只允许采用一种方式；在剖视图或断面图中，焊缝的金属熔焊区应涂黑表示，如图1-104所示。试图中剖试图66第66页，共82页，2023年，2月20日，星期五2.焊缝规定画法对常压、低压设备，在剖视图上的焊缝，按焊接接头的型式画出焊缝的剖面，剖面符号用涂黑表示；视图中的焊缝，可省略不画，对于中、高压设备或其他设备上某些重要的焊缝，则需用局部放大图，详细地表示出焊缝结构的形状和有关尺寸。67第67页，共82页，2023年，2月20日，星期五3.焊缝符号表示法当焊缝分布比较简单时，可不必画出焊缝，只在焊缝处标注焊缝符号。焊缝符号一般由基本符号和指引线组成。必要时还可加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。见表1-11。68第68页，共82页，2023年，2月20日，星期五3.焊缝符号表示法①基本符号表示焊缝横截面形状的符号，它采用近似于焊缝横截面形状的符号来表示。②辅助符号表示焊缝表面形状特征的符号，不需要确切地说明焊缝表面形状时，不加注此符号。第10次课69第69页，共82页，2023年，2月20日，星期五3.焊缝符号表示法

③补充符号说明焊缝某些特征而采用的符号。④焊缝尺寸符号是用字母代表对焊缝的尺寸要求，焊缝尺寸一般不标注，如设计或生产需要时，将其具体数值注写在基本符号上下方及左右两侧。第10次课70第70页，共82页，2023年，2月20日，星期五3.焊缝符号表示法

⑤焊缝指引线焊缝指引线由箭头线和基准线两部分组成，如图1-105所示，箭头线用细实线绘制并指向焊缝处，基准线由两条相互平行的细实线和虚线组成。当需要说明焊接方法时，可在基准线末端增加尾部符号。如图1-106所示。第10次课71图1-105图1-106第71页，共82页，2023年，2月20日，星期五五、轴间连接联轴器用来把两根轴连接在一起，使它们一起旋转以传递转矩。机器运转时两轴不能分离，只有机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器安装时要保证两根轴的轴线严格对中，否则会影响正常工作，甚至造成故障。因此，要求联轴器在传递运动和转矩的同时，还应具有一定范围的补偿轴线偏移、缓冲吸振的能力。按此可将联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器。常用联轴器的类型72第72页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课73轴线偏移形式

联轴器所连接的两轴，由于制造和安装误差、受载变形、温度变化和机座下沉等原因，可能产生轴线的径向、轴向、角向或综合偏移。第73页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课741.刚性联轴器优点：结构简单、制造容易、承载能力大、成本低。缺点：没有补偿轴线偏移的能力。适用场合：载荷平稳、转速稳定、两轴对中良好的场合。分类凸缘联轴器（GY、GYD型）

套筒联轴器（GT型）

第74页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课75凸缘联轴器如图2-5-2所示，凸缘联轴器由两个带有凸缘的半联轴器1、3分别用键与两轴连接，然后用螺栓组2将1、3连接成一体，以实现两轴连接。GY型由铰制孔用螺栓对中，装拆方便，传递转矩较大；GYD型采用普通螺栓连接，靠对中榫对中，制造成本低，但装拆时轴须作轴向移动。第75页，共82页，2023年，2月20日，星期五第10次课76套筒联轴器如图2-5-3所示，套筒联轴器利用公共套筒和键、销等连接两轴，径向尺寸小，转动惯量也小，可用于起动频