第二篇聯(lián)接(誠(chéng)毅)

機(jī)器是由許多零部件按一定工作要求，用不同連接方法組合而成的。靜連接---連接件與被連接件間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。動(dòng)連接---連接件與被連接件間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。{類型靜連接(根據(jù)可拆性）可拆的連接不可拆連接

螺紋連接鍵、花鍵、銷連接鉚接、焊接膠接第二篇連接第五章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)了解螺紋連接件的類型、特性、標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場(chǎng)合了解螺紋連接的預(yù)緊、防松及提高螺紋連接強(qiáng)度的措施掌握單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算及螺栓組連接的受力分析了解螺紋連接件材料的性能等級(jí)了解螺紋連接件的許用應(yīng)力的計(jì)算本章學(xué)習(xí)要求：1．螺紋的形成

螺旋線的形成：將直角三角形(直角底邊長(zhǎng)d2)繞到直徑為d2的圓柱體上，其斜邊即在圓柱體上形成螺旋線。

螺紋的形成：取一通過(guò)圓柱體軸線的平面圖形(三角形、矩形、梯形等)沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，該圖形在空間形成的體形即為螺紋。

一、螺紋的類型和應(yīng)用22S§5-1螺紋按螺紋牙型不同分：按形成情況分：外螺紋、內(nèi)螺紋

按螺旋線方向分左旋右旋三角形矩形梯形鋸齒形管螺紋2.螺紋的種類§5-1螺紋起連接作用稱連接螺紋——三角形螺紋起傳動(dòng)作用稱傳動(dòng)螺紋矩形梯形鋸齒形各種螺紋的特點(diǎn):§5-1螺紋螺紋類型性能牙根強(qiáng)度工藝性適用場(chǎng)合三角形螺紋自鎖性好最大好連接矩形效率最高小差傳動(dòng)梯形效率較高較大好傳動(dòng)(標(biāo)準(zhǔn)化)鋸齒形效率較高較大好傳動(dòng)（單向）圖片二、螺紋的主要參數(shù)大徑ｄ公稱直徑小徑d1

計(jì)算直徑中徑d2

配合或幾何計(jì)算接觸高度ｈ徑向參數(shù)§5-1螺紋軸向參數(shù)線數(shù)n螺距Ｐ導(dǎo)程Ｓ：S=nP螺紋升角ψ牙型角α牙側(cè)角β=α/2角度參數(shù)單線螺紋和多線螺紋S=PS=2PS=3P§5-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)件連接一、螺紋連接的基本類型1.螺栓連接：普通螺栓：通孔和螺栓桿之間有間隙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度低。普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓：基孔制過(guò)渡配合，承受橫向載荷，加工精度高。適用場(chǎng)合：常用于輕金屬薄壁零件，可經(jīng)常裝卸?！?-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)件連接3.螺釘連接：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺釘直接擰入被連接件的螺紋孔。適用場(chǎng)合：用于受力不大，或不需要經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。2.雙頭螺柱連接：結(jié)構(gòu)：螺柱兩端有螺紋，被連接件之一用通孔。適用場(chǎng)合：被連接件之一厚度較大，且需要經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合?！?-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)件連接4.緊釘螺釘連接：固定兩零件的位置，傳遞不大的力或力矩。特殊連接：地腳螺栓連接,吊環(huán)螺釘連接§5-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)件連接二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件§5-3螺紋連接的預(yù)緊1.預(yù)緊力的概念：螺紋連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到的力。2.預(yù)緊目的：增強(qiáng)連接的緊密型和可靠性。控制方法：測(cè)力矩扳手定力矩扳手測(cè)定螺栓的伸長(zhǎng)量3.預(yù)緊力的控制：預(yù)緊力的大?。?.預(yù)緊力和擰緊力矩的關(guān)系：§5-3螺紋連接的預(yù)緊T1：螺旋副間的摩擦阻力矩T2：螺母環(huán)形端面和被連接件（或墊圈）支承面間的摩擦阻力矩注意：對(duì)于重要的連接，應(yīng)盡可能不采用直徑過(guò)?。ɡ缧∮贛12）的螺栓。L=15dF/§5-4螺紋連接的防松1.螺紋連接的自鎖條件：2.連接松脫的原因：沖擊、振動(dòng)或變載荷作用，使摩擦力減小或瞬間消失；高溫材料蠕變使摩擦力預(yù)緊力減小。3.防松的根本問(wèn)題：防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。4.防松的方法：摩擦防松、機(jī)械防松、鉚沖防松。原理

使螺旋副中存在著不隨連接載荷而變的壓力，因而始終有摩擦力矩防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)

防松簡(jiǎn)單、方便，用于不重要的連接。

類型

對(duì)頂螺母彈簧墊圈

自鎖螺母

摩擦防松

螺母擰緊后，收口脹開(kāi)，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊§5-4螺紋連接的防松機(jī)械防松原理

利用可更換的金屬元件來(lái)約束螺旋副特點(diǎn)

防松可靠，用于變載、有振動(dòng)沖擊等重要場(chǎng)合。

類型

開(kāi)口銷及槽型螺母

止動(dòng)墊片

串聯(lián)金屬絲

圓螺母§5-4螺紋連接的防松破壞螺紋副的關(guān)系原理

把螺紋副轉(zhuǎn)化為非運(yùn)動(dòng)副從而消除有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能。特點(diǎn)

工作可靠，但不可拆。類型

焊、點(diǎn)沖、粘合?！?-4螺紋連接的防松§5-5螺紋組連接的設(shè)計(jì)一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組連接設(shè)計(jì)的順序——選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計(jì)尺寸

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題：同一分布圓上的螺栓應(yīng)取偶數(shù)，便于鉆孔時(shí)分度畫(huà)線螺母及螺栓頭的支承面應(yīng)光潔、平整接合面應(yīng)設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀合理布置螺栓，使其受力均勻合理確定螺栓的間距和邊距，保證足夠的扳手空間§5-5螺紋組連接的設(shè)計(jì)二、螺栓組連接的受力分析1、受橫向載荷的螺栓組連接目的：求受力最大的螺栓及其所受的力

鉸制孔用螺栓：校核τ、σp(普通螺栓、鉸制孔用螺栓）假設(shè)：(1)各螺栓的拉伸剛度或剪切剛度及預(yù)緊力都相同(各螺栓材料、長(zhǎng)度、直徑相同)；(2)被連接件是剛體，接合面在受載荷前后始終保持為平面；(3)螺栓的應(yīng)變（變形）在彈性范圍內(nèi)，符合虎克定律。橫向載荷的作用線與螺栓軸線垂直，并通過(guò)螺栓組的對(duì)稱中心。§5-5螺紋組連接的設(shè)計(jì)f——接合面摩擦系數(shù)i——接合面數(shù)Ks——防滑系數(shù)，Ks＝1.1～1.3

普通螺栓連接：保證接合面不產(chǎn)生滑移或校核強(qiáng)度б§5-5螺紋組連接的設(shè)計(jì)3、受軸向載荷的螺栓組連接普通螺栓各螺栓工作載荷為：各螺栓所受總拉力為：校核強(qiáng)度б（普通螺栓）軸向載荷與螺栓軸線平行，并通過(guò)螺栓組對(duì)稱中心?！?-5螺紋組連接的設(shè)計(jì)普通螺栓：

按軸向載荷確定其工作拉力F

按橫向載荷確定連接的預(yù)緊力F0總結(jié)：

當(dāng)螺栓受多種載荷作用時(shí)，分別求出螺栓組在各簡(jiǎn)單受力狀態(tài)下各螺栓的工作載荷，再進(jìn)行向量迭加，求得各螺栓總的工作載荷。鉸制孔用螺栓：按橫向載荷或（和）轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力F

校核τ、σp求總拉力F2校核б§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算一、螺栓失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則二、計(jì)算步驟所受載荷失效形式計(jì)算準(zhǔn)則受拉螺栓：軸向力受剪螺栓：橫向力斷裂壓潰剪斷根據(jù)工況，分析失效形式；強(qiáng)度校核，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算三、松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算螺栓受力：工作載荷F工況：螺母無(wú)需擰緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)式：強(qiáng)度校核式：

F§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算四、緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算1、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接工況：普通螺栓承受橫向載荷的情況F0F0FF0F0

受力：預(yù)緊力F0與扭轉(zhuǎn)力矩T1復(fù)合作用F0引起的拉伸應(yīng)力：T1引起的切應(yīng)力：計(jì)算應(yīng)力：FFfFf機(jī)理：接合面產(chǎn)生摩擦力抵抗工作載荷T1§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)式：強(qiáng)度校核式：系數(shù)1.3的含義：將螺栓所受的拉力增大30％考慮扭轉(zhuǎn)的影響§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算預(yù)緊力必須滿足的條件：F0≥F／f承受橫向載荷的減載零件：§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接工況：普通螺栓承受軸向載荷的情況受力：總拉力工作拉力＋預(yù)緊力pF0F0F0F0F1F1F2F2λm△λ△λλbFF（a）（b）（c）螺栓未預(yù)緊(a)受力變形螺栓00被聯(lián)件00承受工作載荷(c)受力變形F2λb+ΔλF1λm－Δλ預(yù)緊(b)受力變形F0λbF0λm變形力力力變形λbλmλbλm△λF0F0F2FF1θbθm(a)(b)(c)F0螺栓剛度：被連接件剛度：螺栓總拉力＝殘余預(yù)緊力+工作拉力△F§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度校核式：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)式：注意：對(duì)于普通螺栓連接，無(wú)論連接是受橫向工作載荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受拉力作用。重要零件還應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核：§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算3、承受工作剪力的緊螺栓連接工況：鉸制孔用螺栓承受橫向載荷的情況受力：承受擠壓力和剪切力擠壓強(qiáng)度條件：剪切強(qiáng)度條件：§5-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力一、螺紋連接件的材料

螺栓、螺柱、螺釘：性能等級(jí)分為十級(jí)3.6~12.94.6σB/10010σs/σB小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字為:σB/100,σB—抗拉強(qiáng)度極限小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字為：10σS/σB,σS—屈服極限二個(gè)數(shù)字相乘的10倍即為材料σS螺母：性能等級(jí)分為七級(jí)4~12σmin/100原則：螺母的性能等級(jí)不低于與其相配螺栓的性能等級(jí)§5-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力材料選取原則：常用材料為低碳鋼和中碳鋼，如Q215、Q235、15、35、45等；受變載荷、沖擊等重要連接可用合金鋼,如20Cr、40Cr、30CrMnSi等；8.8級(jí)或以上的碳素鋼或碳素合金鋼須經(jīng)淬火并回火處理?！?-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力二、螺紋連接件的許用應(yīng)力許用拉應(yīng)力：許用切應(yīng)力：許用擠壓應(yīng)力：鋼：鑄鐵：§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施一、降低影響螺栓疲勞的應(yīng)力幅Cb↓，Cm↑同時(shí)適當(dāng)增加F0，以保證F1不變

a.采用柔性螺栓b.在螺母下裝彈性元件1)減少螺栓剛度§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施2)增大被連接件剛度

采用剛性較大墊片a.金屬墊片b.密封環(huán)§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施二、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況螺栓和螺母剛度和變形性質(zhì)不同，各圈螺紋牙上受力不均。措施：盡可能將螺母制成受拉伸的結(jié)構(gòu)內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母懸置螺母內(nèi)斜螺母§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施三、減小應(yīng)力集中的影響a）加大過(guò)渡處圓角b）卸載槽c）卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施四、采用合理的制造工藝方法§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施

冷鐓螺栓頭、滾壓螺紋例題：FΣ=4800N,h=340mm,b＝150mm，設(shè)計(jì)此螺栓組。圖示結(jié)構(gòu)，z＝4，對(duì)稱布置軸向力：橫向力：2）FΣh作用下：解：1.螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.螺栓受力分析1）分解FΣ：FΣhFΣv3）FΣv作用下：保證底板接合面不滑移P83式5-31

FΣhFΣv由P76表5-5查得f=0.16，取 取Ks＝1.2，則各螺栓所需的預(yù)緊力為：4）①②螺栓所受總拉力F2：3.確定螺栓直徑選擇螺栓材料為Q235，性能等級(jí)為4.6由表5-8查得σs＝240MPa，由表5-10查得S＝1.5，螺栓危險(xiǎn)截面的直徑為：按粗牙螺紋標(biāo)準(zhǔn)（GB196－81），選用d＝12mm（d1＝10.106mm>8.6mm)。4.校核螺栓所需預(yù)緊力是否合適對(duì)于碳素鋼螺栓：∵F0＝6520N，0.6σSA1=11550.8N∴滿足要求作業(yè)：（課本）5-85-9§6-1鍵連接§6-3無(wú)鍵連接§6-2花鍵連接§6-4銷連接第六章鍵、花鍵、無(wú)鍵連接和銷連接

第六章鍵、花鍵、無(wú)鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接

本章學(xué)習(xí)要求：

了解鍵聯(lián)接的主要類型及應(yīng)用特點(diǎn)；

掌握鍵聯(lián)接的類型及尺寸的選擇方法，并能對(duì)平鍵聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算；

了解花鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用及其強(qiáng)度校核方法

了解銷聯(lián)接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用。

§6-1鍵連接1、功能：一、鍵連接的功能、分類結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用周向固定，并傳遞轉(zhuǎn)矩2、分類：軸、轂之間是否楔緊緊連接、松連接軸、轂之間是否有相對(duì)移動(dòng)靜連接、動(dòng)連接平鍵連接、半圓鍵連接楔鍵連接和切向鍵連接鍵的結(jié)構(gòu)§6-1鍵連接工作原理：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面與輪轂鍵槽底面間留有間隙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，對(duì)中性好，不能承受軸向力。平鍵連接應(yīng)用：應(yīng)用廣泛§6-1鍵連接根據(jù)用途，平鍵又可分為:導(dǎo)向平鍵動(dòng)連接靜連接普通平鍵

滑鍵動(dòng)連接§6-1鍵連接半圓鍵連接特點(diǎn)：工藝性好，安裝方便，但鍵槽較深，對(duì)軸強(qiáng)度削弱大。應(yīng)用：輕載靜連接，錐形軸端工作原理：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩?！?-1鍵連接楔鍵連接工作原理：上下表面為工作面，靠鍵與軸轂楔緊產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。特點(diǎn)：可傳遞單向軸向力，受沖擊和振動(dòng)時(shí)可保證連接的可靠性，缺點(diǎn)是軸與輪轂的配合會(huì)產(chǎn)生偏心。應(yīng)用：用于轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。§6-1鍵連接切向鍵連接工作原理：楔鍵沿斜面拼合后相互平行的兩窄面為工作面，靠工作面的擠壓和鍵與軸轂楔緊產(chǎn)生摩擦傳遞轉(zhuǎn)矩。應(yīng)用：載荷很大,對(duì)中要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合,常用于直徑大于100mm的軸上。特點(diǎn):由兩個(gè)斜度為1:100的楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，須用互成120°～130°角的兩個(gè)鍵?！?-1鍵連接二、鍵的選擇和鍵強(qiáng)度計(jì)算1、鍵的選擇按軸徑d查標(biāo)準(zhǔn)等于或略短于輪轂寬度類型選擇：由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求、工作條件確定尺寸選擇：鍵寬b×鍵高h(yuǎn)鍵長(zhǎng)L§6-1鍵連接2、強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式半圓鍵（靜）導(dǎo)向平鍵、滑鍵（動(dòng)）普通平鍵（靜）類型工作面被壓潰過(guò)度磨損工作面被壓潰[sp]、[p]為許用應(yīng)力與許用壓力§6-1鍵連接三、鍵的材料和提高鍵連接強(qiáng)度的措施1、采用雙鍵２、加大鍵長(zhǎng)，L≤

(1.6~1.8)d３、采用花鍵連接平鍵：周向１８０°；半圓鍵：同一母線；楔鍵：周向９０°～１２０°考慮到兩個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度校核中可按1.5個(gè)鍵計(jì)算。四、例題鍵的材料采用抗拉強(qiáng)度不小于600MPa的鋼，常用45鋼提高鍵連接強(qiáng)度的措施：§6-2花鍵連接一、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：受力均勻承載能力高定心性和導(dǎo)向性好對(duì)軸的削弱小(齒淺、應(yīng)力集中小)可用磨削法提高精度和質(zhì)量缺點(diǎn)：齒根有應(yīng)力集中，成本高應(yīng)用：適用于定心精度高、載荷大、經(jīng)?；频倪B接。分類：

矩形花鍵：小徑定心，定心精度高穩(wěn)定性好，應(yīng)用廣泛；

漸開(kāi)線花鍵：齒形定心，應(yīng)力集