第11章-聯(lián)接 (精品 課件 素材)

第十一章聯(lián)接第一節(jié)螺紋聯(lián)接第二節(jié)鍵聯(lián)接第三節(jié)銷(xiāo)和過(guò)盈聯(lián)接聯(lián)接的分類(lèi)動(dòng)聯(lián)接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的聯(lián)接。靜聯(lián)接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個(gè)零件就可拆開(kāi)的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開(kāi)的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。第一節(jié)

螺紋聯(lián)接一、螺紋及基本參數(shù)

二、螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和螺紋聯(lián)接件三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力六、螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按應(yīng)用可分：聯(lián)接螺紋：普通三角形傳動(dòng)螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。

一、螺紋及基本參數(shù)1、常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用將直角三角形ABC（AB＝πd1

、

BC＝S）卷在直徑為d1圓柱體上，并使AB邊繞在圓柱體底面上，則斜邊AC在圓柱體上就形成螺旋線。螺旋線形成螺紋形成任取一平面圖(△、□、)形使其一邊緊靠在圓柱體母線上，將該圖形沿螺旋線移動(dòng)，并保持平面圖形始終通過(guò)圓柱體軸線，即可形成螺紋。2、基本參數(shù)1、常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用梯形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝特點(diǎn)：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好應(yīng)用：用于傳動(dòng)矩形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝性能：效率較高、牙根強(qiáng)度小、工藝性差應(yīng)用：用于傳動(dòng)矩齒形螺紋結(jié)構(gòu)：工作面的牙型斜角為3°非工作面的牙型斜角為30°性能：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好應(yīng)用：用于單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)：牙形角＝特點(diǎn)：聯(lián)接緊密，內(nèi)外螺紋無(wú)間隙應(yīng)用：密封性要求較高的場(chǎng)合管螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝性能：自鎖性好,牙根強(qiáng)度高，工藝性好應(yīng)用：用于聯(lián)接三角形螺紋

大徑（D）

螺紋的公稱(chēng)直徑。

小徑（D1）

用于強(qiáng)度計(jì)算。

中徑(D2)

用于幾何尺寸計(jì)算。

線數(shù)

也稱(chēng)頭數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目。=l，2，3，4，

=l，自鎖性好，用于聯(lián)接；

=2，3，4效率高，用于傳動(dòng)。

螺距螺紋相鄰兩牙在中徑上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。

導(dǎo)程

螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離。

升角

在中徑圓柱面上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。

牙型角

螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。

牙型斜角

軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。對(duì)三角形、梯形等對(duì)稱(chēng)牙型，。2、基本參數(shù)二、螺紋聯(lián)接的類(lèi)型和螺紋聯(lián)接件普通螺紋聯(lián)接的類(lèi)型2.雙頭螺柱聯(lián)接3.螺釘聯(lián)接4.緊定螺釘聯(lián)接1.螺栓聯(lián)接

常用的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊片等。這些零件都是標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸都制定有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。常見(jiàn)螺紋聯(lián)接件圓螺母帶翅墊片墊圈六角螺母緊定螺釘螺釘雙頭螺柱常見(jiàn)螺紋聯(lián)接件圖六角頭螺栓1.螺栓聯(lián)接

在被聯(lián)接件上開(kāi)有通孔，被聯(lián)接件孔中不加工螺紋。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，使用時(shí)不受被聯(lián)接件材料的限制，應(yīng)用極

廣

。

普通螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接

①普通螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應(yīng)用最廣。②鉸制孔用螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間無(wú)間隙?？缀吐菟U多采用基孔制過(guò)渡配合(H7／m6、H7／n6)，能精確定位，能承受橫向載荷被聯(lián)接件需鉆孔、鉸孔，成本高。2.雙頭螺柱聯(lián)接3.螺釘聯(lián)接3.螺釘聯(lián)接

被聯(lián)接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，直接把螺釘擰進(jìn)被聯(lián)接件的螺釘孔中。

適用于載荷較輕，且不經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。

螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接2.雙頭螺柱聯(lián)接

用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯(lián)接件聯(lián)接起來(lái),被聯(lián)接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。適用于被聯(lián)接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經(jīng)常拆卸的地方。4.緊定螺釘聯(lián)接

利用擰入被聯(lián)接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面，以固定零件的相對(duì)位置，可傳遞不大的力或扭矩。三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1．螺紋聯(lián)接的預(yù)緊

擰緊的目的②防松方法

1.摩擦防松（保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩）

對(duì)頂螺母，彈簧墊圈。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。

2.機(jī)械防松（在聯(lián)接中加入其它機(jī)械元件)

開(kāi)口銷(xiāo)、止動(dòng)墊圈，串聯(lián)鐵絲等。

適用于沖擊振動(dòng)載荷，重要場(chǎng)合使用，成本高。3.永久防松粘、鉚、焊等。2．螺紋聯(lián)接的防松

限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以防止聯(lián)接的松動(dòng)，影響正常工作。1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動(dòng)3.提高聯(lián)接件強(qiáng)度①防松的實(shí)質(zhì)1.摩擦防松對(duì)頂螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松止動(dòng)墊片防松2.機(jī)械防松串聯(lián)鋼絲防松

焊接鉚沖3.不可拆卸防松四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算概述1．松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算2．緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算①只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接②既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接③受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接失效分析及計(jì)算準(zhǔn)則

受拉螺栓

靜載荷下，失效形式主要為螺紋牙的塑性變形和斷裂，變載荷下，失效形式為應(yīng)力集中處的疲勞斷裂

。

計(jì)算準(zhǔn)則

滿足螺栓的拉伸強(qiáng)度條件。

螺桿或通孔孔壁的壓潰或螺桿被剪斷。

計(jì)算準(zhǔn)則滿足螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度條件。概述步驟：根據(jù)失效形式和相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，計(jì)算螺紋小徑d1或光桿直徑d0，按標(biāo)準(zhǔn)選取公稱(chēng)直徑d。失效形式失效形式受剪螺栓失效部位安裝時(shí)，不受力。工作時(shí)，軸向拉伸。如右圖。1．松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算為螺紋小徑，mm；螺栓材料的許用拉應(yīng)力，MPa。起重釣鉤末端螺栓聯(lián)接螺栓受由預(yù)緊力產(chǎn)生的拉應(yīng)力M10～M64普通螺紋的鋼制螺栓，可取

①只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接

螺栓材料為塑性，根據(jù)第四強(qiáng)度理論可求出計(jì)算應(yīng)力得強(qiáng)度條件為結(jié)論：扭轉(zhuǎn)的影響可用增大拉伸力的30％來(lái)考慮，不再單獨(dú)考慮扭矩。

緊螺栓聯(lián)接裝配時(shí)，螺母需要擰緊擰緊力矩T螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（危險(xiǎn)截面）由此可得（摩擦副的當(dāng)量摩擦角）F0F②既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接工作前（預(yù)緊力F0）載荷及變形情況

螺栓伸長(zhǎng)量λb，被聯(lián)接件壓縮量λm

工作時(shí)（工作拉力）載荷及變形情況螺栓總伸長(zhǎng)量為λb＋λb

被聯(lián)接件剩余變形量為λm－λm，

且λm＝λb＝λ剩余預(yù)緊力為F1

螺栓中總拉力F2=F0+F=F1

+F螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為對(duì)于有密封性要求的聯(lián)接，一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)：工作載荷不穩(wěn)定時(shí)：擠壓強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件③受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接螺栓所受的工作剪力；螺栓剪切面的直徑(可取螺栓孔的直徑)；螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度；螺栓或孔壁材料的許用擠壓應(yīng)力；螺栓材料許用剪切應(yīng)力。五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力1．螺紋聯(lián)接件的材料及強(qiáng)度級(jí)別

一般用Q235、Q275、10#、35#、45#

重要的、承受沖擊振動(dòng)變載荷螺栓用

15Cr、40Cr、30CrMnSi、2CrMo

。

例如12V240型機(jī)車(chē)柴油機(jī)缸頭連接螺栓采用42CrMo螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為十級(jí)，自3.6至12.9。表示方法：小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)值為，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)值為螺母的性能等級(jí)分為七級(jí)，從4到12。表示方法：數(shù)值為。2．許用應(yīng)力拉伸剪切擠壓六、螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免螺栓承受附加的彎曲應(yīng)力2.合理安排成組螺栓的平面位置相鄰螺栓的中心距一般應(yīng)小于（d為螺栓的公稱(chēng)直徑），具有密封要求的螺栓中心距一般不應(yīng)大于。螺栓之間及螺栓與機(jī)體之間要留有足夠的扳手空間，扳手轉(zhuǎn)動(dòng)角度應(yīng)大于。安排一組螺栓的平面位置和數(shù)目時(shí)，力求各螺栓受力均勻，便于加工和裝配。同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)采用3、4、6、8、12等數(shù)，以便分度和劃線。原因螺栓的附件應(yīng)力支承面不平螺母孔不正被聯(lián)接件剛度小鉤頭螺栓聯(lián)接球面墊圈凸臺(tái)沉頭座結(jié)構(gòu)上如何避免？斜墊圈1.避免螺栓承受附加的彎曲應(yīng)力第二節(jié)鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)1.平鍵聯(lián)接工作面為側(cè)面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，對(duì)中性好，不能承受軸向力。①普通平鍵②導(dǎo)向鍵與滑鍵2.半圓鍵聯(lián)接3.楔鍵4.切向鍵二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算三、花鍵聯(lián)接普通平鍵普通平鍵圓頭（A型）方頭（B型）用于靜聯(lián)接，按鍵端形狀分為三種

單圓頭（C型）導(dǎo)向鍵與滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接導(dǎo)向鍵聯(lián)接滑鍵聯(lián)接2.半圓鍵聯(lián)接工作面圓頭楔鍵聯(lián)接

平頭楔鍵聯(lián)接

鉤頭楔鍵聯(lián)接

3.楔鍵工作面為上下兩面，靠摩擦傳動(dòng)，適用于對(duì)中精度要求低的靜載。4.切向鍵兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1.選擇①根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇鍵的類(lèi)型。②根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸b×h③根據(jù)輪轂寬度確定鍵的長(zhǎng)度L，導(dǎo)向平鍵按滑動(dòng)距離確定L。2.失效形式

①靜聯(lián)接：工作面被壓潰②動(dòng)聯(lián)接：工作面過(guò)度磨損。3.校核計(jì)算①靜聯(lián)接：擠壓強(qiáng)度

②動(dòng)聯(lián)接：工作面壓強(qiáng)三、花鍵聯(lián)接1．花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)

承載能力高，對(duì)軸的削弱小，應(yīng)力集中小，定心好，導(dǎo)向性能好，加工需專(zhuān)用機(jī)床，成本高。常用于汽車(chē)、拖拉機(jī)和機(jī)床中需換擋的軸轂聯(lián)接中。2．花鍵聯(lián)接的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)3、強(qiáng)度計(jì)算主要失效形式：壓潰、磨損（動(dòng)聯(lián)接）一般進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算。①矩形花鍵聯(lián)接小徑定心。定心精度高，穩(wěn)定性好，常用于中、輕載情況下。②漸開(kāi)線花鍵聯(lián)接齒形定心，有自動(dòng)平衡定心功能，各齒均勻受載。承載能力大、使用壽命長(zhǎng)、定心精度高、工藝性好，宜用于載荷大、尺寸也較大的聯(lián)接。花鍵聯(lián)接的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)圖第三節(jié)銷(xiāo)和過(guò)盈聯(lián)接一、銷(xiāo)聯(lián)接1.用途定位銷(xiāo):用來(lái)固定零件之間的相對(duì)位置。聯(lián)接銷(xiāo):組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件。安全銷(xiāo)：安全裝置中的過(guò)載剪斷元件。2.基本形式①普通圓柱銷(xiāo)