機(jī)械設(shè)計(jì)之聯(lián)接

聯(lián)接篇內(nèi)容提要教學(xué)要求重點(diǎn)難點(diǎn)問題思考工程應(yīng)用

任何機(jī)械均由若干零件按一定方式相互聯(lián)接而成。如果相連接的零件其相對(duì)位置在工作時(shí)按一定的規(guī)律進(jìn)行變化，此種聯(lián)接稱動(dòng)聯(lián)接。如果相聯(lián)接的零件在工作時(shí)其相對(duì)位置固定不變，此種聯(lián)接稱靜聯(lián)接。根據(jù)是否可拆卸，聯(lián)接還可分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接。

現(xiàn)將聯(lián)接分類如下：總目錄聯(lián)接類型分目錄上一頁本章目錄螺紋聯(lián)接類型及計(jì)算鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接銷聯(lián)接的類型及結(jié)構(gòu)其它聯(lián)接

螺旋傳動(dòng)簡介上一頁分目錄螺紋聯(lián)接的類型及計(jì)算螺紋聯(lián)接的類型上一頁分目錄螺紋參數(shù)和常用螺紋螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分目錄上一頁螺紋參數(shù)和常用螺紋螺紋參數(shù)

將一傾斜角為的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋線。

取一平面圖形使它沿著螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持此圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。旋向右旋左旋線數(shù)單線n=1多線n=2、3、4返回分目錄上一頁螺紋參數(shù)和常用螺紋螺紋參數(shù)圓柱螺紋的主要幾何參數(shù)：大徑d(D)小徑d1(D1)中徑d2

(D2)螺距P導(dǎo)程SS=nP螺紋升角牙形角

牙側(cè)角螺紋分矩形螺紋=0梯形螺紋=30鋸齒形螺紋

=3,

=30三角形螺紋=60三角形矩形梯形鋸齒形分目錄上一頁螺旋副的受力分析、效率和自鎖受力分析一、矩形螺紋（

=0）

滑塊沿斜面等速上升：受軸向阻力Fa，水平驅(qū)動(dòng)力F，總反力FR由力的平衡條件：驅(qū)動(dòng)力：驅(qū)動(dòng)力矩：滑塊沿斜面等速下滑：Fa為驅(qū)動(dòng)力,F為平衡力：力矩：—摩擦角分目錄上一頁螺旋副的受力分析、效率和自鎖受力分析當(dāng)>，平衡力F為正，保持滑塊等速下滑，為阻力（支持力）。當(dāng)<，滑塊不能在重力作用下自行下滑，即處于自鎖狀態(tài)，平衡力F為負(fù)，為驅(qū)動(dòng)力。二、非矩形螺紋（

≠0）矩形：法向力Fn=Fa非矩形：法向力摩擦阻力：f

——當(dāng)量摩擦系數(shù)，非矩形螺紋等速上升時(shí)：水平推力驅(qū)動(dòng)力矩:分目錄上一頁螺旋副的受力分析、效率和自鎖受力分析當(dāng)滑塊沿非矩形螺紋等速下滑時(shí)：力矩：

當(dāng)<，螺旋具有自鎖特性，不施加驅(qū)動(dòng)力矩，無論軸向驅(qū)動(dòng)力Fa多大，都不能使螺旋副相對(duì)運(yùn)動(dòng)。自鎖條件：≤

螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，輸入功為2πT,舉升滑塊所作的有用功為Fa

S故螺旋副的效率：則：（=arctgf)一定時(shí)，↑,↑,過大制造困難，一般

≤

25一定時(shí)，↑，↓因?yàn)椋核裕阂虼?三角形螺紋用于聯(lián)接，其它用于傳動(dòng)。返回螺紋聯(lián)接的類型分目錄上一頁

螺紋聯(lián)接的類型分目錄上一頁螺紋聯(lián)接的類型分目錄上一頁螺紋聯(lián)接的類型分目錄上一頁返回螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松

擰緊聯(lián)接能增強(qiáng)聯(lián)接的強(qiáng)度、緊密性和防松能力。對(duì)于受拉螺栓聯(lián)接，還可提高螺栓的疲勞強(qiáng)度；對(duì)于受剪螺栓聯(lián)接，有利于增大聯(lián)接中的摩擦力。但擰緊程度要適度。

為防止將螺栓擰斷，對(duì)于要求擰緊的強(qiáng)度螺栓聯(lián)接應(yīng)嚴(yán)格控制其適度的擰緊力，并不宜用小于M12~M16的螺栓。擰緊分目錄上一頁控制擰緊力矩常用的扳手：測(cè)力矩扳手定力矩扳手==,一般螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松擰緊過程分目錄上一頁

防松目的：防止螺紋聯(lián)接在沖擊、振動(dòng)、變載或溫升的作用下，自動(dòng)松脫。常用方法利用摩擦直接鎖住破壞螺紋副螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松防松方法分目錄上一頁防松方法螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松分目錄上一頁返回防松方法螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松分目錄上一頁返回防松方法螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松分目錄上一頁單擊…返回防松方法螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松分目錄上一頁返回

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算主要失效形式：

受拉螺栓一螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓一螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

保證受拉螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度；保證受剪螺栓聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。

螺栓強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，螺栓螺紋部分危險(xiǎn)截面的面積要用螺紋小徑d1。上一頁分目錄失效形式上一頁分目錄上一頁分目錄受拉松螺栓聯(lián)接

松螺栓聯(lián)接裝配時(shí)，螺母不需擰緊。在承受工作載荷之前，螺栓不受力。如滑輪尾部的聯(lián)接。

當(dāng)受軸向工作載荷Fa（N）時(shí)，其強(qiáng)度條件為：或：（10—11）

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算[]—許用應(yīng)力上一頁分目錄緊螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度左圖為靠摩擦傳遞橫向力F的受拉螺栓聯(lián)接，因只受預(yù)緊力Fa

作用，除受拉應(yīng)力以外，還受螺紋力矩T1所引起的扭切應(yīng)力：

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算拉應(yīng)力：扭切應(yīng)力：將d1、d2、平均值代入上式，并取=arctg(0.15),得0.5。按第四強(qiáng)度理論，螺栓部分的強(qiáng)度條件為：即：（10—12)FF[]—許用應(yīng)力緊螺栓聯(lián)接

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算分目錄上一頁受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度

采用普通螺栓聯(lián)接，是靠預(yù)緊力Fa產(chǎn)生的摩擦傳遞橫向力F

，這時(shí)螺栓所需的軸向力（即預(yù)緊力）應(yīng)為：螺栓組：?—接合面的摩擦系數(shù),對(duì)于鋼或鑄鐵被聯(lián)接件可取f=0.1~0.15m—接合面數(shù);C—可靠性系數(shù)，C=1.1~1.3.這時(shí)螺栓聯(lián)接的尺寸較大。上一頁分目錄緊螺栓聯(lián)接

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算可用鍵、套筒或銷承受橫向載荷，螺栓僅起聯(lián)接作用。上一頁分目錄FFFF緊螺栓聯(lián)接

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

采用鉸制孔螺栓，工作時(shí)螺栓在聯(lián)接結(jié)合面處受剪，并與被聯(lián)接孔壁相互擠壓。螺栓的預(yù)緊力和摩擦力忽略不計(jì)，螺栓所受剪力為F。受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為:d0—螺栓剪切面的直徑(可取為螺栓孔徑),單位mm;min—螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度;m—接合面數(shù);[σp]—螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力,單位為Mpa;[τ]--螺栓材料的許用剪切應(yīng)力,單位為Mpa.螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為:動(dòng)畫模擬受預(yù)緊力和工作載荷的螺栓聯(lián)接未擰緊螺母前：螺栓與被聯(lián)接件都不受力，沒有變形（圖a）。

擰緊螺母后：螺栓受預(yù)緊拉力F0,伸長量為δb0，被聯(lián)接件受其反作用力，即預(yù)緊壓力F0

，壓縮量為δc0（圖b）。

聯(lián)接承受工作載荷FE

：螺栓總拉力Fa，拉力增量為Fa–F0

，伸長增量為△δ；被聯(lián)接件隨之放松，其壓力減小為殘余預(yù)緊力FR，壓力減量為F0-FR，壓縮減量為△δ（圖c）。根據(jù)螺栓的靜力平衡條件得：

F

a=FE+FR

即螺栓總拉力為工作載荷與被聯(lián)接件給它的殘余預(yù)緊力之和。上一頁分目錄緊螺栓聯(lián)接

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算(10—14）工作載荷FE

無變化時(shí)：FR=（0.2~0.6）FE工作載荷FE

有變化時(shí)：FR=（0.6~1.0）FE壓力容器的緊密聯(lián)接：FR=（1.5~1.8）FE，且應(yīng)保證密封面的殘余預(yù)緊力大于壓力容器的工作壓力。

為保證結(jié)合面壓緊，必須保持一定的殘余預(yù)緊力FR.螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件：靜載時(shí)的許用應(yīng)力見表。上一頁分目錄若軸向工作載荷FE在0~FE間周期性變化，則螺栓所受總拉力在F0~Fa變化，許用應(yīng)力按變載查表。緊螺栓聯(lián)接

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算上一頁分目錄緊螺栓聯(lián)接

螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算受預(yù)緊力和工作載荷的螺栓聯(lián)接FE左圖缸體中，設(shè)流體壓強(qiáng)為p,螺栓個(gè)數(shù)為z,則缸體周圍每個(gè)螺栓平均承受的工作載荷：——螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)金屬墊片（或無墊片）0.2－0.3；皮革墊片0.7；銅皮石棉墊片0.8；橡膠墊片0.9。Kb、kc分別為螺栓和被聯(lián)接件的剛度（圖a）（圖b）（圖c）（圖d）受預(yù)緊力和工作載荷的螺栓聯(lián)接上一頁分目錄FoFob0c0FoFoFRFRFRFRFEFE返回受預(yù)緊力和工作載荷的螺栓聯(lián)接上一頁分目錄受預(yù)緊力和工作載荷的螺栓聯(lián)接上一頁分目錄

受剪螺栓聯(lián)接上一頁分目錄返回

提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施均勻螺紋牙受力分配上一頁分目錄

提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施上一頁分目錄

提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施上一頁分目錄返回

螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.聯(lián)接結(jié)合面形狀應(yīng)和機(jī)器的結(jié)構(gòu)形狀相適應(yīng)。上一頁分目錄

螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.螺栓的布置應(yīng)使各螺栓受力合理。上一頁分目錄

螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。上一頁分目錄

螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.分布在同一圓周的螺栓數(shù)目,宜取偶數(shù),以便在圓周上鉆孔時(shí),分度和劃線。在同一圓周的螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長度均應(yīng)相同。

5.避免螺栓承受偏心載荷。螺栓間距t0上一頁分目錄返回工程應(yīng)用上一頁分目錄工程應(yīng)用桑塔納轎車上一頁分目錄返回工程應(yīng)用機(jī)床上一頁分目錄返回工程應(yīng)用摩托車上一頁分目錄返回工程應(yīng)用飛機(jī)機(jī)翼上一頁分目錄返回工程應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸上一頁分目錄返回化工管道工程應(yīng)用上一頁分目錄返回自行車工程應(yīng)用上一頁分目錄返回鎖緊螺母工程應(yīng)用上一頁分目錄返回汽車輪胎工程應(yīng)用上一頁分目錄返回上一頁分目錄螺旋傳動(dòng)簡介分類及應(yīng)用螺旋傳動(dòng)按用途分傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋按結(jié)構(gòu)分單螺旋雙螺旋千斤頂壓力機(jī)車床絲杠傳動(dòng)上一頁分目錄螺旋傳動(dòng)簡介分類及應(yīng)用單螺旋雙螺旋螺母或螺桿移動(dòng)距離：L=nPzZ—螺母或螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)差動(dòng)螺旋：兩螺旋副的螺紋旋向相同。移動(dòng)距離：復(fù)式（快動(dòng)）螺旋:兩螺旋副的螺紋旋向相反。移動(dòng)距離：——螺桿的轉(zhuǎn)角（rad)雙螺旋傳動(dòng)銑床棒料快動(dòng)夾具上一頁分目錄螺旋傳動(dòng)簡介耐磨性計(jì)算螺旋傳動(dòng)的主要失形式：螺紋磨損設(shè)計(jì)計(jì)算方法：按耐磨性條件，算出螺桿的直徑和螺母的高度，參考標(biāo)準(zhǔn)確定螺紋各主要參數(shù)，而后對(duì)可能發(fā)生的失效進(jìn)行校核。螺紋處的壓強(qiáng)：MPa(10—18）式中：Fa為軸向力，N;z為參加接觸的螺紋圈數(shù)；d2為螺紋中徑，mm;h為螺紋的工作高度，mm;[p]為許用壓強(qiáng)，查表。令H為螺母高度，又因梯形螺紋的工作高度h=0.5P鋸齒形螺紋的工作高度h=0.75P，整理得d2

的設(shè)計(jì)公式：梯形螺紋鋸齒形螺紋mm（10—19）mm（10—20）

值得取法：整體式螺母

=1.2~2.5，剖分式

=2.5~3.5；z一般不超過10圈上一頁分目錄螺旋傳動(dòng)簡介強(qiáng)度校核螺桿強(qiáng)度的校核螺桿受軸向力Fa產(chǎn)生的拉（壓）應(yīng)力和扭矩T產(chǎn)生的扭切應(yīng)力共同作用，按第四強(qiáng)度理論球的危險(xiǎn)界面的當(dāng)量應(yīng)力e,強(qiáng)度條件為：MPa(10—21）d1—螺紋小徑；[]—螺桿材料的許用應(yīng)力，對(duì)于碳鋼可取為50~80MPa。螺紋牙強(qiáng)度的校核防止沿螺母螺紋牙根部剪切的校核公式為：MPa(10—21）式中b為螺紋牙根部的寬度，梯形螺紋b=0.65P;鋸齒形螺紋b=0.74P。校核螺桿式，將螺母的大徑D換成螺桿的小徑d1。鑄鐵螺母[]=40MPa,青銅螺母[]=30~40MPa上一頁分目錄螺旋傳動(dòng)簡介滾動(dòng)螺旋

將螺旋副的內(nèi)、外改成內(nèi)外螺旋狀的滾道，并在其間放入鋼球——滾動(dòng)螺旋或滾珠絲杠。按滾道回路型式的不同分內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。滾動(dòng)螺旋鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接

鍵主要用于軸和帶轂零件，實(shí)現(xiàn)周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩的軸轂聯(lián)接。有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵聯(lián)接的功能、分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用主要類型平鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接切向鍵聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接上一頁分目錄鍵聯(lián)接的類型平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接：鍵的側(cè)面是工作面。工作時(shí)，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵聯(lián)接普通平鍵導(dǎo)向平鍵滑動(dòng)平鍵普通平鍵動(dòng)聯(lián)接靜聯(lián)接分目錄上一頁鍵聯(lián)接的類型

平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便、對(duì)中性較好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。但這種鍵不能起軸向固定的作用。分目錄上一頁鍵聯(lián)接的類型平鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接

軸上鍵槽用尺寸與半圓鍵相同的半圓鍵槽銑刀銑出，因而鍵在槽中能繞其幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂中鍵槽的斜度。工作時(shí)，鍵靠側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩。該聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的聯(lián)接。缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深。主要用于載荷較輕的聯(lián)接。分目錄上一頁鍵聯(lián)接的類型楔鍵聯(lián)接

鍵的上下兩面是工作面，鍵的上表面和與它相配合的輪轂槽底面均具有1：100的斜度。裝配后，鍵楔緊在軸和輪轂的鍵槽里。工作時(shí)，靠鍵的楔緊作用來傳遞轉(zhuǎn)矩，也能傳遞單向的軸向力。但對(duì)中性較差，主要用于轂類零件定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。分目錄上一頁鍵聯(lián)接的類型切向鍵聯(lián)接

有兩個(gè)斜度為1：100的楔鍵組成。裝配后，兩楔鍵以其斜面相互貼合，共同楔緊在軸轂之間。切向鍵的上下兩面是工作面，鍵在聯(lián)接中必須有一個(gè)工作面處于包含軸心線的平面之內(nèi)。這樣聯(lián)接在工作時(shí)，工作面上的擠壓力沿軸的切相作用，而靠擠壓力傳遞轉(zhuǎn)矩。如轉(zhuǎn)矩要變向，需用兩個(gè)切向鍵，兩者間的夾角為120°130°?！帜夸浬弦豁撴I聯(lián)接的類型鍵聯(lián)接的選算分目錄上一頁鍵聯(lián)接的類型一、選擇鍵的類型由工作情況選擇選擇鍵的類型。二、確定鍵的尺寸由軸的直徑d按標(biāo)準(zhǔn)選出鍵寬b和鍵高h(yuǎn)。由輪轂寬度B選擇鍵的長度

L。三、鍵的強(qiáng)度校核失效形式