第10章機(jī)件的聯(lián)接10.1螺紋10.2螺紋聯(lián)接10.3螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10.4軸轂聯(lián)接10.5其他聯(lián)接10.1.1螺紋的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用1、按牙型可分為三角形、梯形、矩形、鋸齒形和圓弧螺紋；2、按螺紋旋向可分為左旋和右旋；3、按螺旋線條數(shù)可分為單線和多線；4、按螺紋母體形狀分為圓柱和圓錐等5、

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。

單線螺紋雙線螺紋常用的螺紋牙型、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)

鋸齒形螺紋結(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)外螺紋無間隙應(yīng)用：密封性要求較高的場合

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

三角形螺紋螺紋三角螺紋管用螺紋鋸齒形螺紋梯形螺紋粗牙螺紋細(xì)牙螺紋非螺紋密封的55°圓柱管螺紋用螺紋密封的55°圓錐管螺紋60°圓錐螺紋標(biāo)準(zhǔn)螺紋普通螺紋英制螺紋米制梯形螺紋英制梯形螺紋特殊螺紋非標(biāo)準(zhǔn)螺紋矩形螺紋平面螺紋特殊螺紋：螺紋牙型符合標(biāo)準(zhǔn)螺紋規(guī)定，而大徑和螺距不符合標(biāo)準(zhǔn)

大徑（D）

螺紋的公稱直徑。

小徑（D1）

用于強(qiáng)度計(jì)算。

中徑(D2)

用于幾何尺寸計(jì)算。

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。

2、基本參數(shù)單線螺紋時(shí)，導(dǎo)程=螺距；多線螺紋時(shí)，導(dǎo)程=螺距×線數(shù)。

聯(lián)接的分類動(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的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。10.2螺紋聯(lián)接連接：將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件連成一體的結(jié)構(gòu)。

螺紋聯(lián)接由聯(lián)接件和被聯(lián)接件組成，聯(lián)接的主要類型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接。（1）螺栓連接（2）雙頭螺柱連接（3）螺釘連接（4）緊定螺釘連接

常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件有螺栓、螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈和防松零件等。這些零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。10.2.2螺紋聯(lián)接件螺栓雙頭螺柱螺釘緊定螺釘特殊螺絲、螺母螺母新型螺絲和螺母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)

開口銷、止動(dòng)墊圈，串聯(lián)鐵絲等。

適用于沖擊振動(dòng)載荷，重要場合使用，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)10.2.3螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松按螺紋聯(lián)接裝配時(shí)是否擰緊，分為松聯(lián)接和緊聯(lián)接。2.螺紋聯(lián)接的防松

聯(lián)接用螺紋標(biāo)準(zhǔn)件都能滿足自鎖條件。擰緊螺母后，螺母與被聯(lián)接件支承面間的摩擦力也有助于防止螺母松脫。（1）利用摩擦力防松采用各種結(jié)構(gòu)措施使螺紋副中的摩擦力不隨聯(lián)接的外載荷波動(dòng)而變化，保持較大的防松摩擦阻力矩。①彈簧墊圈防松②雙螺母防松③自鎖螺母防松利用防松零件控制螺紋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

（2）機(jī)械防松①槽形螺母與開口銷防松②止動(dòng)墊圈防松③串聯(lián)鋼絲防松（3）破壞螺紋副的不可拆防松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10.3螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10.3.1螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算失效分析及計(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)選取公稱直徑d。失效形式失效形式受剪螺栓失效部位1.普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算（1）松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算(拉伸強(qiáng)度)松螺栓聯(lián)接實(shí)例松螺栓聯(lián)接在工作時(shí)只承受軸向工作載荷F，其強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算公式分別為（2）緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算①受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接螺栓的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算公式分別為②受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接

螺栓的強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算公式分別為2.鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

鉸制孔用螺栓聯(lián)接的失效形式一般為螺栓桿被剪斷，螺栓桿或孔壁被壓潰。因此，鉸制孔用螺栓聯(lián)接須進(jìn)行剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算。螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為（1）螺栓組的布置應(yīng)盡可能對(duì)稱，以使接合面受力比較均勻，一般都將接合面設(shè)計(jì)成對(duì)稱的簡單幾何形狀，并應(yīng)使螺栓組的對(duì)稱中心與接合面的形心重合10.3.2螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)，應(yīng)取為4、6、8等易于等分的偶數(shù)，以便于加工（3）在一般情況下，為了安裝方便，同一組螺栓中不論其受力大小，均采用同樣的材料和規(guī)格尺寸，如螺栓直徑和長度尺寸等。（4）當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩和轉(zhuǎn)矩時(shí)，還須將螺栓盡可能地布置在靠近接合面邊緣，以減少螺栓中的載荷。如果普通螺栓聯(lián)接受較大的橫向載荷，則可用套筒、鍵、銷等零件來分擔(dān)橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力和結(jié)構(gòu)尺寸（5）螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距和扳手空間。（6）避免承受附加彎曲應(yīng)力。引起附加彎曲應(yīng)力的因素很多，除因制造、安裝上的誤差及被聯(lián)接件的變形等因素外，螺栓、螺母支承面不平或傾斜，都可能引起附加彎曲應(yīng)力。支承面一般應(yīng)為加工面。為了減少加工面，常將支承面做成凸臺(tái)、凹坑。為了適應(yīng)特殊的支承面（傾斜的支承面、球面），可采用斜墊圈、球面墊圈，

鍵聯(lián)接主要是用來實(shí)現(xiàn)軸和輪轂（如齒輪、帶輪等）之間的周向固定，并用來傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，有些還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)（導(dǎo)向）10.4軸轂聯(lián)接10.2.1鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接分為平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接和楔鍵聯(lián)接等1.平鍵聯(lián)接

（1）普通平鍵聯(lián)接普通平鍵的主要尺寸是鍵寬b、鍵高h(yuǎn)和鍵長L。端部有圓頭（A型）、平頭（B型）和單圓頭（C型）三種形式工作面為側(cè)面，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，對(duì)中性好，不能承受軸向力。（2）導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接

當(dāng)軸上零件與軸構(gòu)成移動(dòng)副時(shí)，采用導(dǎo)向平鍵聯(lián)接，輪轂可沿鍵做軸向滑移，由于導(dǎo)向平鍵較長，要用螺釘固定在軸上，鍵中間設(shè)有起鍵螺孔，以便拆卸。當(dāng)軸上零件移動(dòng)距離較大時(shí)，宜采用滑鍵聯(lián)接，但因其鍵過長，制造、安裝困難。2.半圓鍵聯(lián)接

用半圓鍵聯(lián)接時(shí)，軸上鍵槽用半徑與鍵相同的盤狀銑刀銑出，因而鍵在槽中能擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂鍵槽的斜度。這種聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的削弱較大，故主要用于輕載荷和錐形軸端的聯(lián)接。3.楔鍵聯(lián)接

楔鍵的上表面和輪轂槽底均有∶100的斜度，鍵楔緊在軸轂之間。楔鍵的上下表面為工作面，依靠壓緊面的擠壓力和摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩及單向軸向力。楔鍵分普通楔鍵和鉤頭楔鍵。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)的場合。5、花鍵聯(lián)接

花鍵聯(lián)接由軸上加工出的外花鍵和輪轂孔內(nèi)加工出的內(nèi)花鍵組成，工作時(shí)靠鍵齒的側(cè)面互相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩（1）矩形花鍵

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，矩形花鍵聯(lián)接采用小徑定心，這種定心方式可采用熱處理后磨內(nèi)花鍵孔的工藝，提高定心精度，并在單件生產(chǎn)或花鍵孔直徑較大時(shí)避免使用拉刀，以降低制造成本矩形花鍵聯(lián)接（2）漸開線花鍵漸開線花鍵聯(lián)接

漸開線花鍵的齒廓為漸開線，工作時(shí)各齒均勻承載，強(qiáng)度高。漸開線花鍵可以用齒輪加工設(shè)備制造，工藝性好，加工精度高，互換性好。因此，漸開線花鍵聯(lián)接常用于傳遞載荷較大、軸徑較大、大批量生產(chǎn)的重要場合1.用途定位銷:用來固定零件之間的相對(duì)位置。聯(lián)接銷:組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件。安全銷：安全裝置中的過載剪斷元件。2.基本形式①普通圓柱銷②普通圓錐銷③帶螺紋的圓錐銷④開尾圓錐銷⑤小端帶外螺紋圓錐銷10.4.2銷聯(lián)接零件1圓錐銷零件2

銷聯(lián)接通常用于固定零、部件之間的相對(duì)位置，即定位銷。定位銷軸軸套圓柱銷也用于軸轂間或其他零件間的聯(lián)接，即聯(lián)接銷聯(lián)接銷可充當(dāng)過載剪斷元件，即安全銷安全銷銷聯(lián)接圖定位銷安全銷聯(lián)接銷

開尾圓錐銷

帶螺紋的圓錐銷銷按形狀分為圓柱銷、圓錐銷和異形銷三類。10.5其他常用