§12.1螺紋連接§12.2鍵連接和花鍵連接第12章連接§12.3銷連接§12.4不可拆連接§12.5螺旋傳動聯(lián)接機械靜聯(lián)接→可拆聯(lián)接→螺紋、鍵、銷分類不可拆聯(lián)接→焊、粘、鉚機械動聯(lián)接→運動副機械零件聯(lián)接被聯(lián)接件聯(lián)接件螺內(nèi)螺紋紋外螺紋螺旋副→螺紋聯(lián)接(靜聯(lián)接→構(gòu)件)螺旋傳動(動聯(lián)接→機構(gòu))

構(gòu)件(運動單元)靜聯(lián)接動聯(lián)接

機構(gòu)前言12.1螺紋連接12.1.1螺紋的形成、類型及主要參數(shù)(1)螺紋的形成和類型：①順時針旋進→右旋②以軸線為基準(外)→判斷方法右旋左旋→判斷方法旋向單頭→聯(lián)接多頭→傳動線數(shù)二．螺紋參數(shù)：n=1n=2n=3=?ｄ(大徑－標準直徑);ｄ1(小徑);ｄ2(中徑);p(螺距)；ｎ(螺旋線數(shù));Ph(導(dǎo)程);Ph＝np;α（牙型角）;β(牙側(cè)角);φ（升角）(2)螺紋的主要參數(shù)Ph(np)tgφ＝np／πｄ2

12.1螺紋連接60°普通牙型:α=60°β＝30°細牙細牙粗牙30°梯形矩形α=30°β＝15°3°30°鋸齒形β工＝3°β非＝30°α=0°β＝0°12.1螺紋連接→在軸向載荷下相對運動S(np)內(nèi)螺紋外螺紋擰緊、頂起重物相對運動→聯(lián)接傳動→螺旋副FFt→將螺旋線沿中徑展開→滑塊(重物)在斜面運動12.1.2螺紋副的受力分析、效率和自鎖Ft12.1螺紋連接

分析:1.當勻速上升:

ρFtFFnFRFfφFtFFRφ+ρFR與Fn夾角→摩擦角ρ:tgρ＝f＝Ff/Ｆn∴ＦR與Ｆt

夾角＝φ＋ρ→加載Ｆ

(軸向力,自重,阻力)作用在螺旋副上的驅(qū)動力矩：∴Ｆt

＝Ｆ·tg(φ

＋ρ)

→合反力FRV∵(滑塊)合力＝０→法向反力Fn(⊥斜面)→施加水平推力Ｆt→摩擦阻力:f·Fn=Ff矩形螺紋

:(α=0)12.1螺紋連接→施加水平維持力Ｆ

(勻速下滑)作用力Ft與假設(shè)力的方向相同→阻力

作用力Ft與假設(shè)力的方向相反→驅(qū)動力自鎖條件：Ft≤

０→φ≤ρρFtFFnFRFfφFtFFRφ－ρ→自鎖在軸向力F的作用下，欲使滑塊勻速下滑，必須外加驅(qū)動力Ft。否則，無論F多大，滑塊不會下降。2.當勻速下降:當當12.1螺紋連接非矩形螺紋Ｆn＝ＦＦn＝Ｆ/cosβ12.1螺紋連接勻速上升:勻速下降:

對非矩形螺紋得自鎖條件：要自鎖好→α↑φ↓(單);要效率高→α↓φ↑(多)12.1螺紋連接時效率最高效率:當勻速上升:由于過大的螺紋升角制造困難且效率增高也不顯著，所以一般角不大于

12.1螺紋連接普通螺栓連接鉸制孔螺栓連接普通螺栓連接

螺栓和孔壁有間隙孔加工精度低，裝拆方便。鉸制孔螺栓連接螺桿與孔用過渡配合承受橫向載荷，孔需精制，可起定位作用。1）螺栓連接12.1.3螺紋連接的基本類型及螺紋連接件1.螺紋連接的基本類型12.1螺紋連接12.1螺紋連接特點：被連接件不宜做成通孔又需要經(jīng)常拆卸的安裝。3）雙頭螺柱連接特點：被連接件不宜做成通孔。不宜經(jīng)常拆卸。2）螺釘連接雙頭螺柱連接螺釘連接12.1螺紋連接4）緊定螺釘連接特點：旋入被連接件的螺紋孔中，頂住另一被連接件的表面

或凹坑。固定兩個零件或傳遞不大的力矩。12.1螺紋連接2．螺紋聯(lián)接件12.1螺紋連接目的：→防止松動→提高可靠、強度、緊密性T的大小:擰緊時→

→Ｔ＝Ｔ1＋Ｔ2螺栓→軸向拉力

被聯(lián)接件→軸向壓力預(yù)緊力F’對于M10-M68粗牙三角螺紋有：T=T1+T2≈0.2FadNmm12.1.4螺紋連接的預(yù)緊和防松1.螺紋連接的預(yù)緊12.1螺紋連接裝配時控制預(yù)緊力的方法12.1螺紋連接螺旋副→聯(lián)接(可靠)→擰緊＋自鎖→防松？∵靠摩擦力自鎖→不可靠∴防松方法：→關(guān)鍵→阻止螺旋副相對轉(zhuǎn)動2.螺紋連接的防松1）摩擦防松→使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力→始終有阻止螺旋副轉(zhuǎn)動的摩擦阻力矩。對頂螺母彈簧墊圈鎖緊螺母12.1螺紋連接2）機械防松

圓螺母＋翅型墊片開口銷與六角開槽螺母止動墊片串聯(lián)鋼絲12.1螺紋連接3）破壞螺紋副關(guān)系防松粘結(jié)法沖點法12.1螺紋連接12.1.5螺栓連接的強度計算主要失效形式：

螺栓桿拉斷螺紋的壓潰和剪斷經(jīng)常裝拆時因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象1.松螺栓連接式中—螺紋的小徑mm;

—材料許用應(yīng)力，MPa?！S向工作載荷N;

F12.1螺紋連接2.緊螺栓連接

對于M10～M68的普通螺紋鋼制螺栓，可取τ=0.5σ上式說明緊螺栓連接可按純拉伸強度計算，但需將拉伸應(yīng)力增大30%，以考慮扭剪應(yīng)力的影響。式中：F’—預(yù)緊力Nd1—螺紋小徑mm[σ]—螺紋材料的許用應(yīng)力MPa裝配時，必須擰緊，螺旋危險截面受到兩種應(yīng)力的作用1）由預(yù)緊力產(chǎn)生的拉應(yīng)力2）由螺紋副間的摩擦力矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力

拉應(yīng)力：

扭切應(yīng)力故緊螺栓螺紋部分的強度條件：12.1螺紋連接1)受橫向載荷作用的緊螺栓連接受橫向載荷的螺栓連接即式中—預(yù)緊力N；

—被連接件接合面之間的摩系數(shù)；

—被連接件接合數(shù)；

—可靠系數(shù)12.1螺紋連接

采用減載裝置，用抗剪零件來承受橫向載荷，螺栓只保證連接，所需預(yù)緊力減小，螺栓直徑減小。12.1螺紋連接1)受橫向載荷的鉸制孔用螺栓連接：兩者小值取212.1螺紋連接2）受軸向工作載荷作用的緊螺栓連接螺母未擰緊螺母擰緊后受工作載荷時12.1螺紋連接Cb:螺栓的剛度Cm:被連接件的剛度F:外載荷F’:預(yù)緊力F”:殘余預(yù)緊力F0:螺栓總拉力12.1螺紋連接式中Cb/(Cb+Cm)稱為相對剛度系數(shù)，它與螺栓和被聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作載荷作用位置、墊片等因素有關(guān)。相對剛度系數(shù)查表得到。為保證被聯(lián)接件的接合面不出現(xiàn)縫隙，F(xiàn)”>0,可查表。在受軸向工作載荷的螺栓聯(lián)接中，由于存在彈性變形螺栓實際承受的總拉伸載荷12.1螺紋連接強度條件式：

式中：F0—螺栓的總拉力Nd1—螺栓的小徑mm[σ]—螺栓材料的許用應(yīng)力MPa設(shè)計式：12.1螺紋連接R解:每個聯(lián)接受橫向載荷F=R/2=2000N1.聯(lián)接不松→求預(yù)緊力F02.螺栓不斷→求d1取d=27mm,d1=23.752＞23.38→合適。S=6.5合適:C=1.1～1.3,取K=1.2F0≥KF/f·m=1.2×2000/(0.15×1)=16000N:取35鋼,不嚴格控制預(yù)緊力→σs=315Mpa,S=6.5,[σ]=σs/S=315/6.5=48.5Mpa例用普通螺栓固定一牽引鉤,已知R=4000N,(變載荷)f=0.15,試求螺栓直徑。12.1螺紋連接(2)定殘余預(yù)緊力F’’(1)求單個聯(lián)接的工作載荷F:∵有緊密要求,∴F’’=1.5～1.8F→

取F’’=1.8F(3)求F0→螺栓強度計算取45鋼,σS=355Mpa→暫取S=3(不嚴格控制預(yù)緊力,靜～)→[σ]=σS/S=118MpaC1eD0D取Z=8F0=F＋F’’

=2.8F

=11.3kN例：一鋼制液壓油缸,油缸壁厚為10mm,油壓p=1.6Mpa,D=160mm,試計算其上蓋的螺栓聯(lián)接和螺栓分布圓直徑D0解:12.1螺紋連接取d=16mm,其d1=13.835mm＞12.6mm→合適取S=3(不嚴格控制預(yù)緊力)→合適D0=D+2C1+2×10=224mm取C1min=22mm螺栓間距L=π·D0/Z=π×224/8≈88mm＜7d=7×16=112mm

C1eD0D(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計:(螺栓分布圓直徑D0)12.1螺紋連接12.1.6螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)被連接件的接合面幾何形狀應(yīng)設(shè)計成簡單的、軸對稱的幾何形狀12.1螺紋連接(2)螺栓的布置應(yīng)留有合理的間距、邊距，以滿足操作所需的空間(3)為便于分度，分布在同一圓周上的螺栓數(shù)量應(yīng)取4、6、8等偶數(shù)，

同組螺栓的直徑、長度、材料應(yīng)相同12.1螺紋連接(4)為避免螺栓產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，導(dǎo)致連接承載能力降低，在設(shè)計時，

必須注意使支承面平整以及螺紋的精度等級12.1螺紋連接

鍵聯(lián)接就是用鍵來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定，來傳遞軸與轂之間的轉(zhuǎn)矩，有些類型的鍵還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。

鍵聯(lián)接的主要類型有

平鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接12.2鍵連接和花鍵連接12.2.1鍵連接的功能、分類和結(jié)構(gòu)形式特點：平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂鍵槽底面間有

間隙，定心性好。類型：常用的平鍵有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵。1.平鍵聯(lián)接普通平鍵連接導(dǎo)向平鍵連接12.2鍵連接和花鍵連接類型：A型（圓頭)、B型（方頭）、C型（單圓頭）。軸上鍵槽加工方法：指狀銑刀（A、C型）或盤銑刀（B型）。轂上鍵槽加工方法：插削或拉削。普通平鍵連接屬于靜連接12.2鍵連接和花鍵連接特點：鍵的側(cè)面為工作面，鍵的上表面與轂槽底面間有間隙。但鍵槽較深，應(yīng)力集中較大，對軸的強度削弱較大，適于輕載、錐形軸端的連接。2.半圓鍵聯(lián)接12.2鍵連接和花鍵連接特點：楔鍵的上下面分別與轂和軸上的鍵槽的底面貼合，為

工作面，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。3.楔鍵聯(lián)接12.2鍵連接和花鍵連接1.平鍵的選擇斷面尺寸

b×h：根據(jù)軸徑d查標準確定。鍵長

L：應(yīng)略短于輪轂的寬度，并符合標準尺寸系列。附：鍵的長度系列：

1012141618202225323640455063708090100110125140160…..12.2.2平鍵的選擇與強度計算12.2鍵連接和花鍵連接dbhC或rLtt1半徑r

鍵的尺寸鍵槽軸的直徑

自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25〉22~308718~904.03.3〉30~3810822~1105.03.3〉38~4412828~1405.03.3〉44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4

〉50~58161045~1806.54.3〉58~65181150~2007.04.4〉65~75201256~2207.54.912.2鍵連接和花鍵連接主要失效形式

普通平鍵：壓潰---按擠壓強度計算，極個別情況會出現(xiàn)鍵被剪斷擠壓強度條件：——工作面所受擠壓應(yīng)力

T——轉(zhuǎn)矩

h——鍵高

d——軸段的直徑2.平鍵的強度計算強度不夠怎么辦？1.適當增加鍵的長度2.采用兩個鍵按對稱布置(180度)12.2鍵連接和花鍵連接12.2.3花鍵連接軸和輪轂孔周向均布的多個鍵和槽所構(gòu)成，齒的側(cè)面為工作面。具有承載能力高，對軸的強度消弱程度小(齒槽淺，應(yīng)力集中?。?，定心好和導(dǎo)向性能好等優(yōu)點。12.2鍵連接和花鍵連接制造方便，應(yīng)用最廣。鍵齒強度高，承載力大,工藝性好，易獲較高精度。

矩形花鍵(小徑定心):

漸開線花鍵(齒形定心):12.2鍵連接和花鍵連接靜聯(lián)接:動聯(lián)接:[σ]P－許用擠壓應(yīng)力[p]－許用壓強h－齒面工作高度h=(D－d)/2－2CL－齒的工作長度；rm－平均半徑rm=(D+d)/412.2.4花鍵連接的強度計算12.2鍵連接和花鍵連接作用：固定零