第6章 联接教材

第二章联接§2-３螺旋副的受力、效率与自锁§2-４螺纹联接类型和预紧§2-５螺纹联接的强度计算§2-８键联接、花键联接和过盈配合联接§2-７螺旋传动简介§2-６设计螺纹联接需注意的问题§2-２螺纹参数本章教学内容小结§2-1概述引言机器中很多零件需要彼此联接。机械零件之间的联接分为：被联接件之间没有相对移动。如：螺纹联接被联接件之间能产生一定的相对移动。如：运动副静联接：动联接：本章主要介绍螺纹联接和键联接。静联接的类型：螺纹联接键联接、花键联接销联接铆接（表２－１）焊接粘接静联接可拆联接不可拆联接过盈联接（介于两者之间，过盈量小可拆，过盈量大不可拆）第一节概述一、螺纹的形成与分类螺纹的形成原理是圆柱螺旋线第二节螺纹§2-1

螺纹将动点换成一小平面，形成的凸起的圆柱螺旋线即为螺纹一、螺纹的形成与分类外螺纹内螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹左旋右旋常用右旋效率较高，主要用于螺旋传动，传递动力或运动。此外，还有管螺纹（如Ｇ3/4”），主要用于管路的联接。按牙型分为普通螺纹（三角形）矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹效率低，易自锁，多用于联接。单线螺纹双线螺纹多线螺纹第二节螺纹特殊情况用矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹左旋右旋头数和旋向二、螺纹的主要参数大径d\D

－－是螺纹的公称直径。小径d1\D1－－用于强度计算。中径d2\D1－－牙厚=牙槽宽的圆柱直径。用于几何计算。螺距P

－－相邻两螺纹牙上对应点间 的轴向距离。导程Ph

－－同一条螺旋线相邻两螺纹牙之间的轴向距离，Ph

=nP。线数n

－－螺纹的螺旋线数目。螺纹升角φ－－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。第二节螺纹中径圆柱面上牙型角α－－在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。牙型斜角β－－轴平面内螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂线之间的夹角。螺纹的参数2三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹a

＝60°，β

＝30°a

＝0°，β

＝0°a

＝30°，β

＝15°工作面：

β

＝3°；非工作面：β

＝30°。矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹第二节螺纹当量摩擦系数μv＝二、非矩形螺纹（β≠0°）的受力分析第三节螺旋副的受力、效率与自锁当量摩擦角ρv＝arctan

μv1、拧紧螺纹时需在中径处施加的圆周力：—螺纹所受轴向载荷（主要是螺母的重力和外加载荷）—螺纹升角—螺纹的当量摩擦角摩擦角ρ＝arctan

μ（克服重力、外加载荷及螺纹间的摩擦力）若忽略升角的影响，在矩形螺纹中，在非矩形螺纹中，摩擦角：FR与FN的夹角二、非矩形螺纹（β≠0°）的受力分析第三节螺旋副的受力、效率与自锁1、拧紧螺纹时需在中径处施加的圆周力：2、拧紧螺纹时所需力矩：3、拧紧螺纹时的效率：4、自锁条件：三、螺纹副效率和自锁的影响因素越大，效率越高，但不易自锁越大，效率越低，但容易自锁联接螺纹的最大，当量摩擦角大，容易自锁；另外多用单线螺纹，小，也容易自锁。传动螺纹的小，多用双线或多线线螺纹，大，效率高。联接螺纹：单线普通螺纹传动螺纹：多线梯形、锯齿形矩形螺纹不管螺纹副受多大的轴向力，螺母都不会反转正行程：对螺母施加转矩，由转动变移动，无自锁反行程：对螺杆施加轴向力，由移动变转动，可能自锁§2-3螺纹联接第四节螺纹联接的类型和预紧一、螺纹联接的基本类型1.螺栓联接应用：被联件较薄且能从两侧装拆的场合普通螺栓（受拉螺栓）铰制孔螺栓（受剪螺栓）2.双头螺柱联接应用：被联接件一薄一厚，且常拆卸处第四节螺纹联接的类型和预紧3.螺钉联接应用：被联接件一薄一厚，但不常拆卸处第四节螺纹联接的类型和预紧4.紧定螺钉联接应用：轴上零件的联接第四节螺纹联接的类型和预紧螺栓、螺钉、紧定螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈等均为标准件二、螺纹联接件GB/T3098.1-2000将螺栓（螺钉、螺柱）分为十个等级3.6、4.6、4.8、5.65.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9，螺母7个等级。螺栓、螺母、螺钉和双头螺柱的常用材料有Q215、Q235、35和45钢。等级的含义：整数*100=σb,小数=σs

/σb。第四节螺纹联接的类型和预紧螺纹联接的拧紧预紧目的：提高螺栓联接强度、紧密性、可靠性预紧：安装时（工作前）将螺母拧紧，使联接受到一定的预紧力。三、螺纹联接的预紧预紧力过大，影响强度；过小，可靠性差第四节螺纹联接的类型和预紧紧联接松联接螺纹联接的拧紧三、螺纹联接的预紧

测力矩扳手测力矩扳手原理：利用弹性件的变形量正比于拧紧力矩的原理，借助手柄上的指针指示刻度板上拧紧力矩值，以控制F’。第四节螺纹联接的类型和预紧

定力矩扳手定力矩扳手原理：当拧紧力矩超过规定值时，弹簧压缩，卡盘与圆柱销之间打滑，如果继续转动手柄，卡盘不再回转，拧紧力矩的大小可用螺钉调整弹簧压力来加以控制。通过强度计算确定螺栓的直径第五节螺纹联接的强度计算所有设计均适用与螺柱和螺钉普通螺栓承受轴向载荷承受横向载荷：靠被连接件接触面上的摩擦力螺栓受拉铰制孔螺栓承受横向载荷螺栓受剪一、螺纹联接的防松螺纹联接多采用单线普通螺纹，一般都具有自锁性；防松方法：表6-9，P71

摩擦防松机械防松永久止动（破坏螺纹副的运动关系）在静载荷和工作环境温度变化不大的情况下不会自动松脱。但在振动、冲击、变载荷或温度变化很大时，联接就有可能松脱。为保证联接安全可靠，设计时必须考虑防松问题。螺纹联接防松的根本目的在于防止螺纹副的相对转动第六节设计螺纹联接需注意的问题（一）、摩擦防松1、双螺母在螺母和螺栓之间形成内力，保证摩擦力。结构简单、使用方便，可靠性不高。用于平稳、低速、重载。2、弹簧垫圈弹簧垫圈被压平后产生反弹力，使螺纹副轴向压紧而产生摩擦力第六节设计螺纹联接需注意的问题3、尼龙圈锁紧螺母拧入后利用尼龙圈的弹性箍紧螺栓4、锁紧螺母拧入后涨开，利用弹性使螺纹副横向压紧第六节设计螺纹联接需注意的问题（二）、机械防松1、开口销与开槽螺母2、止动垫圈第六节设计螺纹联接需注意的问题2、止动垫圈3、钢丝串联第六节设计螺纹联接需注意的问题（三）、永久防松焊接冲点涂胶第六节设计螺纹联接需注意的问题二、避免附加弯曲应力凸台和沉头座的应用若接触面不平，螺栓会产生附加弯曲应力。第六节设计螺纹联接需注意的问题三、采用适当减载措施，减小螺栓受力对承受横向载荷FS的受拉螺栓，所需预紧力F’远大于FS,导致螺栓直径过大第六节设计螺纹联接需注意的问题四、螺栓组的布置为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证联接结合面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。

为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等偶数。螺栓布置应远离中心，减小各螺栓的受力。第六节设计螺纹联接需注意的问题螺栓的排列应有合理的间距、边距。各螺栓之间的距离大小既要保证联接的可靠性又要考虑装拆方便，还应留有足够的扳手空间。螺栓组的布置原则：联接可靠，受力均匀，装拆方便，对称布置第六节设计螺纹联接需注意的问题第八节键、花键联接和过盈联接轴毂联接的常见类型：键联接花键联接过盈配合联接销联接成形联接一、键联接

1、平键普通平键(图6-22)

导向平键(图6-23a)

滑动平键(图6-23b)

平键特点：定心性好，装拆方便，能承受冲击或变载荷。应用十分广泛2、半圆键(图6-24)

3、楔键(图6-25)

（一）键联接的类型普通平键A型C型B型圆头平键轴上的键槽用端铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上键槽端部的应力集中较大。应用最广。平头平键轴上的键槽用盘铣刀加工，应力集中较小，但键在轴上的轴向固定不好。单圆头平键常用于轴的端部联接，轴上键槽常用端铣刀铣通。：用于轴毂的静联接第八节键、花键联接和过盈联接导向平键滑动平键用于轴毂的动联接零件轴向移动距离小零件轴向移动距离大第八节键、花键联接和过盈联接半圆键特点：键能在轴槽中绕槽底圆弧曲率中心摆动，工艺性好，装配方便。但键槽较深，对轴的削弱较大，只适用于轻载轴毂的联接。工作原理和平键相同第八节键、花键联接和过盈联接楔键特点：可轴向固定零件，传递单向轴向力；但轴上零件与轴的配合会产生偏心与偏斜。在低速、轻载、对中性要求不高的联接中有应用第八节键、花键联接和过盈联接设计步骤：1.根据工作条件和使用要求选定键的类型；2.根据轴的直径查标准（表6-11）确定键的横截面尺寸；3.根据轮毂长度确定键的长度；4.校核联接的强度。（二）平键联接的设计1、平键联接的受力和失效形式失效形式：静联接常为较弱零件工作面的压溃；动联接常为较弱零件工作面的磨损；yh'当严重过载时，可能发生键的剪断。（很少出现）第八节键、花键联接和过盈联接2、平键联接的强度校核对于静联接，验算挤压强度：表6-12

l—键的工作长度

h'—键与轮毂槽的接触高度，近似为h/2若采用双键，按1.5个键计算。h'第八节键、花键联接和过盈联接对于动联接，验算耐磨性：例：选择并校核蜗轮与轴的键联接。已知传递功率P=7.2kw,转速n=105r/min，载荷有轻微冲击。轴径d=60mm，轮毂宽度L’=100mm。轮毂材料为铸铁，轴材料为45钢。第八节键、花键联接和过盈联接1.选择键的类型按d=60mm，由表6-11查出键的截面尺寸：b=18mm，h=11mm；计算项目计算与根据主要结果2.确定键的尺寸由表6-12查得，（按轮毂）因蜗轮工作时对中性要求高，属静联接，故选A型普通平键。A型普通平键按L’=100mm，由表6-11取键长L=90mm。3.校核挤压强度许用挤压应力计算转矩键的工作长度b=18mmL=90mmh=11mm键连接挤压强度挤压强度足够（式6-21）优点：齿对称分布，对中性、导向性、载荷分布的均匀性均较好，而且齿数多，接触面积大，承载能力高。缺点：制造比较复杂，成本高。二、花键联接1、花键联接特点外花键内花键花键孔的外齿轮第八节键、花键联接和过盈联接工作原理：和平键相同矩形花键渐开线花键2、花键联接的类型第八节键、花键联接和过盈联接三、过盈（配合）联接优点：结构简单、对中性好、联接强度高，不需要附加其他零件，可实现轴毂间的轴向和周向固定。缺点：装配麻烦，装配时易擦伤配合面，拆卸困难。工作原理：相互压紧，产生径向力，产生摩擦力，来传递载荷。过盈联接的装配：压力法和涨缩法过盈联接是利用零件间的过盈配合形成的联接第八节键、花键联接和过盈联接小结1、联接分为可拆联接和不可拆联接，本章主要讲螺纹联接、键联接2、掌握螺纹的类型和应用，了解螺纹的主要参数螺纹的主要参数：大径、小径、中径、螺距、头数、导程、升角、牙型角等。常用螺纹有三角形、梯形、锯齿形、矩形。三角形螺纹、管螺纹用于联接；梯形、锯齿形、矩形用于传动。3、螺旋副的效率和自锁条件自锁条件为：Φ

≤ρv螺旋副的自锁