机械设计基础课件 项目九 机械连接

项目九：机械连接机械设计基础CONTENTS目录任务一螺纹连接任务二轴毂连接3一、螺纹的类型、主要参数与代号标注任务一螺纹连接

1、螺纹连接的类型：

1）在外圆柱面上形成的螺纹称为外螺纹，在内圆柱面上形成的螺纹称为内螺纹。

2）螺纹按旋向可分为右旋螺纹和左旋螺纹，常用螺纹是右旋螺纹。

3）螺纹按螺纹线数可分为单线螺纹、双线螺纹和多线螺纹。

4）按照牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹（又称为三角形螺纹）、管螺纹（牙型为等腰三角形）、米制锥螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。任务一螺纹连接外螺纹、内螺纹1、将螺纹轴线竖直放置，螺旋线自左向右逐渐升高的是右旋螺纹。反之也成立。2、从端部沿轴线看去，当螺纹顺时针方向旋转为旋进时，此螺纹为右旋螺纹。左旋右旋旋向判断方法任务一螺纹连接任务一螺纹连接双线螺纹单线螺纹螺纹线数任务一螺纹连接梯形螺纹结构：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

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

不同螺纹牙型的特点及应用任务一螺纹连接一、螺纹的类型、主要参数与代号标注2、螺纹的主要参数1）大径（外径）d（D）—与外（内）螺纹牙顶(底）相重合的假想圆柱体直径，亦称公称直径。2）小径（内径）d1(D1)—与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。3）中径d2—假想圆柱面的直径，该圆柱的母线上牙形沟槽和凸起宽度相等。4）螺距P—相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离。任务一螺纹连接5）导程（S）—

同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离。6）线数n—螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4。螺距、导程、线数之间关系：S=nP7）螺旋升角ψ—中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角。tgψ

=nP/πd28）牙型角α—轴向截平面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间夹角称为牙侧角（牙型斜角）β。对称牙侧角β＝α/2一、螺纹的类型、主要参数与代号标注2、螺纹的主要参数任务一螺纹连接一、螺纹的类型、主要参数与代号标注3、螺纹的代号标注

（1）普通螺纹的代号由螺纹代号M、公称直径、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号所组成①细牙螺纹的每一个公称直径对应着数个螺距，因此必须标出螺距值，而粗牙普通螺纹不标螺距；②当螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH”字、右旋螺纹不标注旋向代号；③旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N和短旋合长度S三种，中等旋合长度N不标注；④公差带代号中，前者为中径公差带代号，后者为顶径公差代号，两者一致时则只标注一个公差带代号，内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母；⑤内、外螺纹配合的公差带代号中，前者为内螺纹公差带代号，后者为外螺纹公差带代号，中间用“/”分开。任务一螺纹连接一、螺纹的类型、主要参数与代号标注3、螺纹的代号标注（2）梯形螺纹代号，梯形螺纹代号由特征代号Tr、公称直径、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号所组成。其中，需要注意的事项如下：①单线螺纹只标注螺距，多线螺纹标注螺距和导程；②右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹用LH表示；③旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N两种，中等旋合长度N不标注；④公差带代号中，螺纹只标注中径公差带代号。内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母；⑤内、外螺纹配合的公差带代号中，前者为内螺纹公差带代号，后者为外螺纹公差带代号，中间用“/”分开。任务一螺纹连接一、螺纹的类型、主要参数与代号标注3、螺纹的代号标注任务一螺纹连接一、螺纹的类型、主要参数与代号标注3、螺纹的代号标注二、螺纹连接的基本类型及螺纹连接件任务一螺纹连接螺纹连接的主要类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。1．螺栓连接铰制孔螺栓连接普通螺栓连接二、螺纹连接的基本类型及螺纹连接件任务一螺纹连接2、螺钉连接二、螺纹连接的基本类型及螺纹连接件任务一螺纹连接3、双头螺柱连接二、螺纹连接的基本类型及螺纹连接件任务一螺纹连接4、紧定螺钉连接5、螺纹连接件二、螺纹连接的基本类型及螺纹连接件任务一螺纹连接三、螺纹连接的预紧与防松任务一螺纹连接1.螺纹联接的预紧(1)预紧力的大小取决于螺母的拧紧程度，亦即所施加的扳手力矩的大小。(2)预紧的目的是为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。定力矩扳手测力矩扳手工程上常采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。任务一螺纹连接

防松的目的：实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失，摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故2、螺纹连接的防松防松原理：消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。任务一螺纹连接特点：结构简单，防松可靠，可多次装卸而不降低防松性能。自锁螺母防松对顶螺母防松弹簧垫圈防松特点：结构简单，适用于平稳、低速和重载的固定装置的连接。特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击载荷作用下，防松效果较差，一般用于不太重要的连接。螺纹连接的防松方法摩擦力防松任务一螺纹连接特点：结构简单，使用方便，防松可靠。特点：适用于有较大冲击、振动的高速机械中运动部件的连接。开口销与六角开槽螺母止动垫圈螺纹连接的防松方法摩擦力防松机械元件防松任务一螺纹连接特点：适用于螺钉组连接，但是拆卸不方便。串联钢丝防松螺纹连接的防松方法摩擦力防松机械元件防松任务一螺纹连接螺纹连接的防松方法摩擦力防松机械元件防松破坏螺纹副关系防松焊接法冲点法粘接法不可拆连接四、螺纹连接的强度计算任务一螺纹连接

1.普通螺栓联接的强度计算（1）松联接：松联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，拉伸强度条件为：

（2）紧联接

1）只受预紧力的紧螺栓联接螺栓危险截面上的拉伸应力为：

螺栓危险截面上的扭转剪应力为：四、螺纹连接的强度计算任务一螺纹连接

当量应力为：

因此，螺栓螺纹部分的强度条件为：即设计公式为：任务一螺纹连接

2）承受横向外载荷的紧螺栓联接

受横向外载荷的普通螺栓联接任务一螺纹连接当时当承受横向外载荷时，要使联接不发生滑动，螺栓上要承受7倍于横向外载荷的预紧力，这样设计出的螺栓结构笨重、尺寸大、不经济，尤其在冲击、振动载荷的作用下联接更为不可靠，因此应设法避免这种结构，采用新结构。任务一螺纹连接

3）承受轴向静载荷的紧螺栓联接螺栓的强度校核公式为：螺栓的强度计算公式为：任务一螺纹连接

2.铰制孔用螺栓联接的强度计算螺栓杆与孔壁的抗挤压强度条件为：螺栓杆的抗剪强度条件为：任务一螺纹连接五、螺栓组连接的结构设计任务一螺纹连接

1、接合面应尽量设计成轴对称的几何形状，尽量对称布置螺栓，使螺栓组的几何中心与接合面的形心重合。这样便于加工和装配，接合面受力也比较均匀。2、当螺栓联接承受弯矩和扭矩时，应将螺栓尽可能地布置在靠近接合面边缘，以减少螺栓中的载荷。如果普通螺栓联接受到较大的横向载荷，则可用套筒、键、销等零件来分担横向载荷，以减小螺栓的预紧力和结构尺寸。受横向载荷的减载装置a）减载销b）减载套筒c）减载键任务一螺纹连接3、螺纹联接的数目尽量取偶数，以便于分度划线。4、螺栓布置要有合理的距离。在布置螺栓时，螺栓中心线与机体壁之间、螺栓与螺栓之间的相互距离，要根据扳手活动所需的空间大小来确定。扳手空间任务一螺纹连接5、为了安装方便，同一组螺栓中不论其受力大小，均采用同样的材料和尺寸。6、避免承受附加弯曲应力。引起附加弯曲应力的因素很多，除因制造、安装上的误差及被联接件的变形等因素外，螺栓、螺母支承面不平或倾斜，都可能引起附加弯曲应力。为此，采用斜垫圈（见图a）；球面垫圈（见图b）；凸台（见图c）；凹坑（见图d）等结构。a）b）c）d）任务一螺纹连接一、键联接

键联接通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定，以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定和轴向移动。键联接的主要类型有平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接和花键联接等。任务二轴毂连接

1.平键联接平键联接分为普通平键联接、导向平键联接和滑键联接3种。（1）普通平键联接

任务二轴毂连接

（2）导向平键联接（3）滑键联接任务二轴毂连接

2.半圆键联接

3.楔键联接

任务二轴毂连接

4.切向键联接

5.花键联接任务二轴毂连接1.销联接常用的销联接有圆柱销、圆锥销和异型销3类定位销和联接销安全销1－联接圆锥销2－定位圆柱销二、其他轴毂联接任务二轴毂连接开口销及其应用a）开口销b）开口销应用实例a）b）任务二轴毂连接2.成型联接成型联接是利用非圆剖面的轴与相应轮毂所构成的轴毂联接。任务二轴毂连接3.过盈配合

过盈配合联接是利用材料