机械设计基础-联接课件

第9章联接§9-1概述

一、联接将两个或两个以上零件联成一体的结构。二、联接的类型可拆性联接螺纹连接，键联接和销联接。不可拆性联接焊接，粘结，铆接。第9章联接§9-1概述一、联接将两个或两个以上零件联成1§9-2螺纹参数一、螺纹的形成与参数形成2.分类按轴平面内牙形三角形，矩形，梯形和锯齿形螺纹§9-2螺纹参数一、螺纹的形成与参数形成2.分类按轴平面内22.分类按螺旋线旋绕方向右旋螺纹和左旋螺纹。按螺旋线数目单线，双线和多线螺纹。

按螺纹存在位置内螺纹和外螺纹：两者旋合在一起形成螺旋副。

按圆柱体的形状圆锥螺纹和圆柱螺纹。2.分类按螺旋线旋绕方向右旋螺纹和左旋螺纹。按螺旋线数目单线32.分类2.分类4二、螺纹的主要参数1．径向尺寸大径d：螺纹的公称直径

小径d1中径d22．轴向尺寸螺距P导程S：3．角度尺寸螺纹升角：牙型角

：

牙型斜角：三角形螺纹

普通螺纹

二、螺纹的主要参数1．径向尺寸大径d：螺纹的公称直径小径d5§9-3螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹

（

＝0）

旋紧螺纹副时的受力

驱动力：对螺母施加一转矩三力平衡：为摩擦角§9-3螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹（＝062．旋紧螺纹副时的效率将螺母等速旋紧一周有用功：输入功：

效率：最大效率：一般

角不大于25

2．旋紧螺纹副时的效率将螺母等速旋紧一周有用功：输入功：效7

3．松退时的自锁当螺母在作用等速松退。相当于滑块在作用下沿斜面下滑。滑块平衡，加入一平衡力平衡力矩T螺旋副自锁条件：3．松退时的自锁当螺母在作用等速松退。滑块平衡，加8二、非矩形螺纹牙侧角

0

的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹

定义：当量摩擦角

二、非矩形螺纹牙侧角0的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺9当滑块沿非矩形螺纹等速上升时，水平推力Ｆ螺旋副自锁条件：效率：水平推力：二、非矩形螺纹联接：单线、小螺距提高自锁性。传动：多线、大螺距提高传动效率。结论当滑块沿非矩形螺纹等速上升时，水平推力Ｆ螺旋副自锁条件：效率10三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩预紧：安装时将螺母拧紧，使联接受到一定的预紧力对预紧力不加控制对预紧力控制式中：

T1——克服螺纹阻力矩。T2——克服螺母与承压面间的摩擦阻力矩。三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩预紧：安装时将螺母拧紧，使联接受11三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩测力矩扳手三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩测力矩扳手12三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩定力矩扳手三、螺纹联接的预紧和拧紧力矩定力矩扳手13四、螺纹联接的防松

在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。防松的方法弹簧垫圈对顶螺母尼龙圈锁紧螺母四、螺纹联接的防松在静载荷和工作温度变化不大时，14四、螺纹联接的防松

在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。防松的方法槽形螺母和开口销止动垫片圆螺母用带翅垫片四、螺纹联接的防松在静载荷和工作温度变化不大时，15四、螺纹联接的防松

在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹具有自锁性，但在冲击、振动、高温和变载的作用下，连接可能发生松脱。防松的方法冲点法防松四、螺纹联接的防松在静载荷和工作温度变化不大时，16§9-4螺纹联接和螺纹联接件一、螺纹连接件的基本类型1．螺栓联接§9-4螺纹联接和螺纹联接件一、螺纹连接件的基本类型1．螺17§9-4螺纹联接和螺纹连接件一、螺纹连接的基本类型2．铰制孔用螺栓联接§9-4螺纹联接和螺纹连接件一、螺纹连接的基本类型2．铰制183．螺钉联接§9-4螺纹联接和螺纹连接件3．螺钉联接§9-4螺纹联接和螺纹连接件19§9-4螺纹联接和螺纹连接件4．双头螺柱联接§9-4螺纹联接和螺纹连接件4．双头螺柱联接205．紧定螺钉

§9-4螺纹联接和螺纹连接件5．紧定螺钉§9-4螺纹联接和螺纹连接件21二、螺纹连接件的主要类型1.螺栓、螺母螺栓头部常做成六角头。

螺栓杆部可制出一段螺纹或全螺纹。二、螺纹连接件的主要类型1.螺栓、螺母螺栓头部常做成六角头。222.双头螺柱二、螺纹连接件的主要类型2.双头螺柱二、螺纹连接件的主要类型233．螺钉、紧定螺钉二、螺纹连接件的主要类型3．螺钉、紧定螺钉二、螺纹连接件的主要类型24二、螺纹连接件的主要类型4．螺母、垫圈二、螺纹连接件的主要类型4．螺母、垫圈25§9-5螺栓联接的强度计算一、螺栓的失效形式及受力形式1.失效形式

拉断压溃和剪断因磨损而发生滑扣2.受力形式受拉螺栓受剪螺栓

§9-5螺栓联接的强度计算一、螺栓的失效形式及受力形式1.26二、受拉螺栓联接的强度计算1.只受工作载荷的螺栓强度计算条件：装配时不需要预紧且忽略零件的自重。螺栓的强度条件：螺栓设计公式Fa：螺栓轴向工作压力。N

d1:

螺纹小径。mm

：螺栓材料的许用应力。MPa

式中二、受拉螺栓联接的强度计算1.只受工作载荷的螺栓强度计算条27二、受拉螺栓联接的强度计算2.只受预紧力的螺栓强度计算条件：装配时产生预紧力

受横向工作载荷的紧螺栓联接

在拧紧力矩作用下受到轴向拉力Fa螺纹副中摩擦阻力矩T1二、受拉螺栓联接的强度计算2.只受预紧力的螺栓强度计算条件：282.只受预紧力的螺栓强度计算平衡条件：由第四强度理论：强度条件：设计公式：2.只受预紧力的螺栓强度计算平衡条件：由第四强度理论：强度条29受轴向工作载荷的螺栓强度计算2.只受预紧力的螺栓强度计算条件：装配时产生预紧力，预紧时螺栓拧紧T1

工作时轴向力FE受轴向工作载荷的螺栓强度计算2.只受预紧力的螺栓强度计算条件30受轴向工作载荷的螺栓强度计算螺栓：预紧力F0伸长量

工作时伸长量

被联接件：预紧力F0压缩量

工作时压缩量

受轴向工作载荷的螺栓强度计算螺栓：预紧力F0伸长量31受轴向工作载荷的螺栓强度计算螺栓工作时的轴向力：式中：

FE——工作载荷

FR——剩余预紧力

工作情况一般联接工作载荷为变载荷

工作载荷为冲击载荷

压力容器或重要联接

K值0.2～0.60.6～1.01.0～1.51.5～1.8单个螺栓工作载荷：螺栓个数：受轴向工作载荷的螺栓强度计算螺栓工作时的轴向力：式中：FE32螺栓强度条件：螺栓设计公式：受轴向工作载荷的螺栓强度计算螺栓强度条件：螺栓设计公式：受轴向工作载荷的螺栓强度计算33二、受剪螺栓联接的强度计算3．对铰制孔螺栓联接，一般只受横向剪力和挤压力作用。挤压强度条件剪应力强度条件二、受剪螺栓联接的强度计算3．对铰制孔螺栓联接，一般只受横向34四、螺栓的材料和许用应力1.材料螺栓:一般采用碳素钢，如Q215、Q235、10、35和45钢。对于重要的螺纹联接，可采用15Cr、40Cr、30CrMnsi等合金钢。

螺母:一般较相配合的螺栓的硬度低20～40HBS。2.许用应力螺母性能等级分7级，螺栓性能等级分10级。螺栓性能等级表示方法：螺栓许用应力：安全系数四、螺栓的材料和许用应力1.材料螺栓:一般采用碳素钢，如Q35例题1已知：

图示为凸缘联轴器。

凸缘联轴器材料HT200，传递扭矩T=1.2×106Nmm，静载荷。用4个普通螺栓联接，螺栓材料35钢，性能等级5.8级。螺栓中心圆直径D0=160mm,两个半联轴器间的摩擦系数μ=0.15，联接的可靠性系数C=1.2试确定：螺栓直径。

例题1已知：图示为凸缘联轴器。凸缘联轴器材料HT200，36例题1（续）1.确定螺栓材料的许用应力解：

螺栓性能等级5.8级

2.单个螺栓受力单个螺栓受的横向力:

平衡条件：例题1（续）1.确定螺栓材料的许用应力解：螺栓性能等级5.373.确定螺栓直径例题1（续）（1）不控制预紧力初选螺栓M24查表得：

螺栓的许用应力：螺纹小径：

选M24螺栓合适。

3.确定螺栓直径例题1（续）（1）不控制预紧力初选螺栓M2438例题1（续）（2）控制螺栓预紧力螺栓的许用应力：螺纹小径：查表选M16（d1=13.855mm）合适。

例题1（续）（2）控制螺栓预紧力螺栓的许用应力：螺纹小径：查39例题2

在上例中，其他条件相同。若改用铰制孔螺栓联接。

已知：

螺栓材料的许用应力为

联轴器材料的许用应力

试确定：螺栓直径。

例题2在上例中，其他条件相同。若改用铰制孔螺栓联接。已知40例题2（续）解：

1.确定单个螺栓的受力2.按剪切强度条件计算螺栓直径例题2（续）解：1.确定单个螺栓的受力2.按剪切强度条件计41例题2（续）3.按挤压强度条件计算螺栓直径选M6的铰制孔螺栓d1=7mm合适。

例题2（续）3.按挤压强度条件计算螺栓直径选M6的铰制孔螺栓42例题3

已知：

一钢制液压油缸。

油缸壁厚为10mm，油压p=2MPa，D=125mm，缸盖用6个M16的螺栓联接在缸体上，螺栓材料的许用应力

取该螺栓的剩余预紧力

试校核：螺栓的强度。

例题3已知：一钢制液压油缸。油缸壁厚为10mm，油压p43例题3（续）

解：

1.液压缸盖上单个螺栓所受的载荷：

单个螺栓的总拉力：2.校核螺栓的联接强度

强度合格。例题3（续）解：1.液压缸盖上单个螺栓所受的载荷：单个44

§9-6螺纹联接的结构设计一、避免或减小附加载荷凸台或沉孔§9-6螺纹联接的结构设计一、避免或减小附加载荷凸台或沉45

螺纹轴线与承压面垂直一、避免或减小附加载荷§9-6螺纹联接的结构设计二、防止松脱特别在高温或冲击、振动以及不稳定载荷作用下，防止松脱。三、减小横向载荷利用套筒、键、销等装置，减小横向载荷。螺纹轴线与承压面垂直一、避免或减小附加载荷§9-6螺纹联46

§9-6螺纹联接的结构设计四、合理的结构设计1.接合面形状尽量简单圆形螺栓均布2.螺栓数目设计时采用4的倍数3.受力矩作用的螺栓组，应使螺栓尽量远离轴线，减小螺栓受力4.螺栓安装时应留出扳手空间

§9-6螺纹联接的结构设计四、合理的结构设计1.接合面形47

§9-7螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用螺旋传动按其类型可分为：调整螺旋：如机床进给的微调螺旋起重螺旋：如千斤顶传动螺旋：如机床丝杠§9-7螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用螺旋传动按其类型48§9-7螺旋传动二、螺旋传动计算1．耐磨性计算螺旋传动受力与强度计算类似于螺纹联接。但螺旋传动主要失效形式为磨损。令：对梯形螺纹：对锯齿形螺纹：H—螺母高度式中：Z—螺纹圈数P—螺距h—工作高度§9-7螺旋传动二、螺旋传动计算1．耐磨性计算螺49二、螺旋传动计算2．螺杆强度计算d1—螺纹小径。式中：[σ]—螺杆材料许用应力。对于碳素钢可取0.2～0.3σs应为拉力与扭矩组合。由第四强度理论：二、螺旋传动计算2．螺杆强度计算d1—螺纹小径。式中：[σ]50二、螺旋传动计算3．螺杆稳定性计算细长螺杆受到压力作用还应进行稳定性计算。计算公式参照教材。①当时②当时，对于MPa的碳素钢各符号取值参照教材。二、螺旋传动计算3．螺杆稳定性计算细长螺杆受到压力作用还513．螺杆稳定性计算③当时，对于MPa的碳素钢④当时不必进行稳定性校核。稳定性校核应满足的条件为：3．螺杆稳定性计算③当524．螺纹牙强度校核防止沿螺母螺纹牙根部剪断。校核公式为：对于铸铁螺母：对于青铜螺母:对于梯形螺纹：对于矩形螺纹：4．螺纹牙强度校核防止沿螺母螺纹牙根部剪断。校核公式为：对于53§9-8键、花键和过盈联接作用：键、花键和过盈联接是轴与轴上零件周向固定的主要方式。用来传递运动和转矩。键的类型

平键半圆键楔键切向键§9-8键、花键和过盈联接作用：键、花键和过盈联接是轴与轴54

一、平键1.类型普通平键；导向平键；滑键。2.工作面两侧面。

3.优点定心性好，拆装方便，能承受冲击或变载荷。

一、平键1.类型普通平键；导向平键；滑键。2.工作面两55

一、平键一、平键56

一、平键一、平键57

一、平键一、平键58

二、半圆键二、半圆键59

三、楔键

上下是工作面。用于对中性要求不高，载荷平稳和转速较低的场合。三、楔键上下是工作面。用于对中性要求不高，载荷平稳和转速60

2.平键的设计设计步骤：选型;根据轴的直径查标准;

确定键的横截面尺寸;根据轮毂长确定键的长度;强度校核。2.平键的设计设计步骤：选型;根据轴的直径查标准;确定61

强度校核

1.受力分析

挤压

剪断

2.强度计算

静联接（普通平键）动联接（导向平键）

对A型:

对B型：对C型：

强度校核1.受力分析挤压剪断2.强度计算静联接（62例题

一铸铁直齿圆柱齿轮用普通平键与钢轴联接。

已知：齿轮轮毂长90mm，安装齿轮处轴的直径d=60mm，