1、第10章 連 接根本要求：1.了解連接的根本分類；2.了解螺紋連接的主要類型；3.了解螺栓擰緊時(shí)連接中各零件的受力及螺栓的防松原理、裝置和方法；4.掌握單個(gè)螺栓的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算；5.了解提高螺栓連接強(qiáng)度的措施；6.掌握平鍵類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸選擇及強(qiáng)度計(jì)算；7.了解花鍵聯(lián)接、銷連接的根本概念。連接機(jī)械動(dòng)連接運(yùn)動(dòng)副機(jī)械靜聯(lián)接可拆連接不可拆連接螺紋連接鍵、花鍵、銷連接無鍵連接鉚接焊接粘接過盈連接連接的根本類型10 1 螺紋參數(shù)一. 螺紋的形成：?jiǎn)尉€螺紋Sd2多線螺紋二. 螺紋的分類：1按牙形分：2按螺旋的線數(shù)分：?jiǎn)尉€、多線一般不超過4線，線數(shù)越多，導(dǎo)程越大。單線用于連接，多線用于傳動(dòng)。3按旋向

2、分： 右旋、左旋。一般用右旋。4內(nèi)、外螺紋之分： 二者旋合組成螺旋副螺紋副5按母體的形狀分： 圓柱螺紋、圓錐螺紋6按采取標(biāo)準(zhǔn)制度的不同： 公制、英制注：除了矩形螺紋外，其它螺紋都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。三. 螺紋的根本參數(shù)：大徑d(D)：公稱直徑小徑d1(D1)：強(qiáng)度計(jì)算用中徑d2 (D2)：分析效率用螺距P：相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程S：同一條螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。S=nP牙形角：螺紋軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊夾角。牙側(cè)角： 牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。對(duì)于對(duì)稱牙型 =/2。Pd2Sd2 螺紋升角：中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂

3、直螺紋軸線的平面間的夾角。一.矩形螺紋：0螺旋副在力矩 T 和軸向載荷Fa作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可看成作用在中徑的水平推力F推動(dòng)滑塊沿螺紋運(yùn)動(dòng)，矩形螺紋沿中徑展開得一斜面 10-2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖FFSFaFFnfFnFR1. 當(dāng)滑塊沿斜面勻速上升時(shí)擰緊螺母：軸向載荷為阻力阻止螺旋副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)： ：摩擦角作用在螺旋副上的驅(qū)動(dòng)力矩T為： 擰緊螺母時(shí) 等于螺紋副間的摩擦阻力矩FFaFR+FFaFR-S2.當(dāng)滑塊沿斜面勻速下降時(shí)：松開螺母F（阻力）Fa（驅(qū)動(dòng)力）FR-相應(yīng)的力矩為:時(shí)，F(xiàn)0，此時(shí)F為阻止滑塊加速下滑的平衡力。當(dāng)時(shí)，F(xiàn)0，表示要使滑塊下滑，必須改變力F方向，即必須施加推力，否那

4、么無論Fa有多大，滑塊都不會(huì)自行下滑。這種現(xiàn)象稱為螺旋副的自鎖現(xiàn)象。二.非矩形螺紋：0矩形螺紋： 非矩形螺紋：當(dāng)量摩擦系數(shù)當(dāng)量摩擦角FaFaFn=Fa1.當(dāng)滑塊沿斜面勻速上升時(shí)：2. 當(dāng)滑塊沿斜面勻速下降時(shí)：當(dāng)0。推薦：（1）有緊密性要求的聯(lián)接，（2）一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)，（3）工作載荷不穩(wěn)定時(shí)，（4）對(duì)于地腳螺栓聯(lián)接， 10-7 螺栓的材料和許用應(yīng)力螺栓的常用材料：碳素鋼 Q215、Q235、10、35、45等 合金鋼 15Cr、40Cr、30CrMnSi等P145表10-6 螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力變載荷靜載荷鉸制孔螺栓受橫向載荷 控制預(yù)緊力時(shí)S=1.21.5； 不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)S查表1

5、0-7受軸向載荷、橫向載荷許用應(yīng)力 緊螺栓連接受載情況強(qiáng)度極限查P123表9-1 表10-7 緊螺栓聯(lián)接的平安系數(shù)不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)M16 M30M16 M30M6M16M6M1657.6 54 2.55 4合金鋼6.5 10 6.53 24 3碳素鋼變載荷靜載荷材料10-8 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 一. 改善螺紋牙間的載荷分布:變形不諧調(diào)是螺紋牙受力不均的根本原因。普通螺母第一圈受載最大，然后各圈遞減，到第810圈以后，螺紋幾乎不受載荷，故采用圈數(shù)多的厚螺母并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。二. 減小應(yīng)力集中:對(duì)螺紋來講，形狀突變是產(chǎn)生應(yīng)力集中的主要原因。三. 防止或減小附加應(yīng)力: 偏心拉伸對(duì)螺栓十分

6、不利。四.其它措施 ：采用冷鐓頭部和輾壓螺紋的螺栓、進(jìn)行氰化、氮化、噴丸等外表硬化處理,都能提高螺栓的疲勞強(qiáng)度。但經(jīng)強(qiáng)化的螺栓耐腐性能都會(huì)下降。五. 降低應(yīng)力幅：應(yīng)力變化幅度過大是疲勞斷裂的根本原因。解：1.決定螺栓的工作載荷FE壓力不變，螺柱直徑大那么數(shù)目Z??；反之Z大那么螺柱直徑小?？紤]到油缸是壓力容器，有緊密性要求，故Z應(yīng)適當(dāng)大些并取偶數(shù)便于分度。綜上： 此題取 Z=8 例： 一鋼制液壓油缸，油缸壁厚為10mm，油壓p=1.6MPa，D=160mm，試設(shè)計(jì)其上蓋的螺栓聯(lián)接和螺栓分布圓直徑D0。2.決定螺栓總拉伸載荷Fa對(duì)壓力容器，取剩余預(yù)緊力FR=1.8FE，由強(qiáng)度條件得：3.求螺栓直徑

7、d1 選螺栓材料為45鋼，s355MPa表91，裝配時(shí)不要求控制預(yù)緊力，暫取平安系數(shù)S3表10-7 s/S355/3118MPa查表10-1，取M16螺栓d1=13.835 ，故S3正確。4.確定螺栓分布圓直徑D0由于螺栓置于凸緣中部，故D0=D+210+2e=160+20+216+(36)=218224 取D0220 mm，螺栓間距為由教材P143頁腳注可知，所以，D0和Z是合理的。10-11 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接一.鍵聯(lián)接的類型、工作原理及特點(diǎn)軸轂聯(lián)接：支撐回轉(zhuǎn)件的零件稱為軸，回轉(zhuǎn)零件的孔及其周邊局部稱為輪轂。所謂軸轂聯(lián)接，指的是軸與轂孔圓周方向的固定。概 述作用：實(shí)現(xiàn)軸轂聯(lián)接以傳遞扭矩。有些

8、鍵還可實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動(dòng)或軸向固定。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選用。鍵的類型 平鍵 半圓鍵 楔鍵 切向鍵 普通平鍵 導(dǎo)向鍵 滑鍵 實(shí)現(xiàn)靜連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)連接用于軸向移動(dòng)位移不大的情況用于軸向移動(dòng)位移大的情況構(gòu)成緊連接1.平鍵按用途分為雙圓頭A型、方頭B型、單圓頭C型應(yīng)用最廣。兩側(cè)面是工作面，靠鍵與鍵槽的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。定心性較好、裝拆方便。1普通平鍵3滑鍵2導(dǎo)向平鍵用于軸向移動(dòng)位移不大的情況用于軸向移動(dòng)位移大的情況 半圓鍵也是以兩側(cè)面為工作面?？挎I與鍵槽的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，鍵可在鍵槽中擺動(dòng)以適應(yīng)轂槽的斜度，定心性更好，但鍵槽對(duì)軸的削弱較大，常用作錐形軸段的輔助聯(lián)接和輕載連接。2.半圓鍵聯(lián)接 楔鍵：上下外表為

9、工作面。鍵的上外表有1:100 的斜度。安裝時(shí)，使鍵相對(duì)于鍵槽軸向移動(dòng)從而楔緊軸與輪轂；工作時(shí)，靠上下外表的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩?？沙惺軉蜗虻妮S向力，由于定心性能差而且是靠摩擦傳力，故只能用于定心精度要求不高、低轉(zhuǎn)速和工作平穩(wěn)的情況下。3.楔鍵和切向鍵切向鍵：兩個(gè)楔鍵成對(duì)布置在軸斷面的切線上，裝配時(shí)兩鍵楔緊，可承受很大的單向轉(zhuǎn)矩。傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，兩對(duì)切向鍵分布120至130當(dāng)采用單平鍵強(qiáng)度不滿足時(shí)，應(yīng)采用雙鍵。 兩個(gè)鍵應(yīng)按180布置；半圓鍵應(yīng)位于同一母線上；楔鍵和切向鍵應(yīng)間隔120左右。類型的選擇：據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)、使用特性、工作條件來選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：1需傳遞扭矩的大?。?是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3

10、滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短；4聯(lián)接中對(duì)心性的要求；5是否有軸向定位；6鍵在軸上的位置中部、端部等。2. 尺寸的選擇：Lbh主要尺寸 bh與長(zhǎng)度L由軸的直徑選由輪轂的長(zhǎng)度定；導(dǎo)向鍵應(yīng)按輪轂的長(zhǎng)度和滑動(dòng)距離定。所選長(zhǎng)度應(yīng)符合國(guó)標(biāo)中規(guī)定的長(zhǎng)度系列。鍵的類型選擇二.平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核1.平鍵聯(lián)接的失效形式：1 鍵與鍵槽工作面被壓潰靜聯(lián)接；2鍵被剪斷 3 鍵與鍵槽工作面的磨損動(dòng)連接。對(duì)于實(shí)際采用的材料組合和尺寸來說，壓潰和磨損是主要失效形式。靜聯(lián)接：擠壓條件動(dòng)聯(lián)接：耐磨條件Lb注意：式中 為接觸長(zhǎng)度。圓頭鍵 方頭鍵 ；一端方頭查表10-10當(dāng)采用單鍵強(qiáng)度不滿足時(shí)，應(yīng)采用雙鍵。考慮到載荷分配不均的問題，雙鍵只能按1.5個(gè)鍵計(jì)算。此外，采用雙鍵時(shí)，兩個(gè)鍵應(yīng)按180布置；半圓鍵應(yīng)位于同一母線上；楔鍵和切向鍵應(yīng)間隔120左右。傳遞大轉(zhuǎn)矩或軸向移動(dòng)頻繁且要求較高的定心精度時(shí)，從使用和制造來講，使用鍵聯(lián)接都不合理。一個(gè)花鍵相當(dāng)于多個(gè)平鍵，因鍵軸一體，對(duì)軸的削弱程度小齒淺、應(yīng)力集中小，定心性和導(dǎo)向性能好，故花鍵聯(lián)接廣泛用于重載、高速、要求軸向移動(dòng)頻繁及高定心精度的場(chǎng)合。花鍵分一般的矩形花鍵和強(qiáng)度高的漸開線花鍵。矩形花鍵最為常用；漸開線花鍵承載力大、制造精度高，多用于重要場(chǎng)合。軸和輪轂孔周向均布多個(gè)鍵齒構(gòu)成的聯(lián)接稱為花鍵聯(lián)接。齒的側(cè)面是工作面。三.花鍵