第8章連接螺栓連接概述8.1單個螺栓連接的強度計算8.2鍵連接8.3銷連接8.4聯(lián)軸器、離合器和制動器8.5【學習目標】

理解并掌握螺紋連接的類型及應用特點

了解單個螺栓連接的強度計算

理解鍵連接的應用特點及強度計算

了解銷連接、聯(lián)軸器和離合器的類型及應用 所謂連接，就是指被連接件與連接件的組合結(jié)構(gòu)，其中起連接作用的零件稱為連接件，如螺栓、螺母、鍵、銷等。 本節(jié)主要介紹螺紋連接、鍵連接、銷連接和聯(lián)軸器、離合器等機械中常用連接形式的類型、結(jié)構(gòu)和應用特點。8.1螺紋連接概述1.螺紋的形成及分類

在圓柱表面上，利用特定的刀具沿螺旋線切制出特定形狀的溝槽即可形成螺紋。

根據(jù)牙型，螺紋可分為普通（三角形）螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋等，如圖所示。

位于圓柱體外表面上的螺紋稱為外螺紋；在圓柱體孔壁上形成的螺紋稱為內(nèi)螺紋。螺紋的牙型 主要起連接作用的螺紋稱為連接螺紋；主要起傳動作用的螺紋稱為傳動螺紋。 三角形螺紋主要用于連接；矩形、梯形和鋸齒形螺紋主要用于傳動。 根據(jù)螺紋旋向，螺紋又分左旋和右旋，如圖所示，機械中常用右旋，有特殊要求時才用左旋，如汽車左車輪輪轂的固定螺栓。 左旋螺紋的標準緊固件應制有左旋標記。 此外，螺紋還分單線、雙線、三線等，如圖所示。螺紋的旋向和線數(shù)2.螺紋的主要參數(shù)

螺紋的主要參數(shù)如圖所示，主要有大徑（d）、小徑（d1）、中徑（d2）、螺距（P）、導程（S）和牙型角（

）。螺紋的主要參數(shù) ①大徑（）。螺紋的最大直徑，標準中規(guī)定為公稱直徑。 ②小徑（）。螺紋的最小直徑。 ③中徑（）。螺紋軸向截面內(nèi)，牙型上溝槽和凸起寬度相等處假想圓柱的直徑即為中徑。中徑是確定螺紋幾何參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑。

④螺距（P）。螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。

⑤導程（S）。在同一條螺旋線上，相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離即為導程。如果螺紋線數(shù)為n

，則S與P的關(guān)系為

⑥螺旋升角（

）。在中徑圓柱面上，螺旋線的切線與垂直于軸線平面間的夾角即為螺旋升角。其計算式為 ⑦牙型角（）。在軸向剖面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角為牙型角。螺紋一側(cè)邊與軸線垂直線間的夾角，稱為牙側(cè)角。3.螺紋標注與公差

螺紋的完整標注是由螺紋代號、螺紋公差帶代號和螺紋旋合長度代號三部分組成的，如圖所示。

螺紋代號由牙型符號、公稱直徑、螺距和旋向組成。

牙型符號代表螺紋的特征，如M—普通螺紋、Tr—梯形螺紋、B—鋸齒形螺紋。 普通粗牙螺紋不必標注螺距，右旋螺紋不注旋向，左旋標注“LH”。 螺紋公差帶代號由中徑公差帶代號和頂徑公差帶代號組成；螺紋旋合長度代號分為S（短旋合）、N（中等旋合）、L（長旋合），中等旋合長度不注N；螺紋公差按短（S）、中（N）、長（L）三組旋合長度給出了精密、中等、粗糙三種精度。螺紋的標注4.螺紋連接的主要類型及應用 螺紋連接的主要類型有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接、緊定螺釘連接。 螺紋連接件的品種、類型很多，在機械制造中常用的螺紋連接件有螺栓、螺釘、螺母、墊圈和防松零件等。 其結(jié)構(gòu)形式、尺寸都已標準化，設(shè)計時可根據(jù)有關(guān)標準選用。①螺栓。②雙頭螺柱。③螺母。④連接螺釘和緊定螺釘。⑤墊圈。螺栓雙頭螺柱螺母連接螺釘緊定螺釘墊圈5.螺紋連接的預緊和防松①預緊。②防松。6.螺紋連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計 螺紋連接的設(shè)計應包括尺寸的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分內(nèi)容。 ①連接結(jié)合面設(shè)計。螺栓組連接結(jié)合面常用的形狀 ②螺栓的數(shù)目及布置。 a．螺栓的數(shù)目及布置應便于螺栓孔的加工。 b．螺栓的布置應使各螺栓的受力合理。螺栓的合理布置 c．螺栓的布置應有合理的間距和邊距，以保證連接的緊密性和裝配時扳手所需的活動空間，如圖所示。扳手活動空間的尺寸可查有關(guān)標準。 d．同一螺紋連接的連接件材料、規(guī)格應相同。 ③避免螺栓承受偏心載荷。扳手空間避免螺栓承受偏心載荷螺紋連接的擰緊順序示例e.螺紋連接的裝拆順序。f.選用合適的螺栓等級。常用螺栓分3.6級，4.6級，4.8級，5.6級，5.8級，6.8級，8.8級，9.8級，10.9級，12.9級共10個性能等級。螺栓性能等級標號由兩部分數(shù)字組成，分別代表螺栓的公稱抗拉強度值和屈強比值。8.2單個螺栓連接的強度計算

1．普通螺栓的強度計算≤[σ]

（2）緊螺栓連接的強度計算①只受預緊力作用的螺栓≤

②受預緊力及橫向載荷共同作用的螺栓F’zfm≥KR

③受預緊力及軸向載荷共同作用的螺栓2．鉸制孔用螺栓連接的強度計算8.3鍵連接（1）鍵連接的類型

鍵連接主要用于軸和軸上零件之間的定，以傳遞轉(zhuǎn)矩。

按鍵在連接中的松緊狀態(tài)可分為松鍵連接和緊鍵連接兩類。

①松鍵連接。普通平鍵軸上鍵槽的加工半圓鍵連接（a）導向平鍵（b）滑鍵導向平鍵和滑鍵

②緊鍵連接。用于緊鍵連接的鍵具有斜面，由于斜面的楔緊作用，使輪轂與軸產(chǎn)生偏心，定心精度不高。緊鍵連接有楔鍵連接和切向鍵連接等。楔鍵連接。切向鍵連接。楔鍵連接切向鍵連接（2）平鍵連接的選擇及強度校核①平鍵的選擇。②承載能力校核。平鍵的主要尺寸及受力分析8.4銷連接 銷連接主要用于固定零件之間的相對位置，如定位銷，如圖（a）所示；也可用于軸與轂的連接，如連接銷，如圖（b）所示；還可充當安全裝置中的過載剪斷元件，如安全銷，如圖（c）所示。 銷按形狀可分為圓柱銷、圓錐銷和異形銷三類。銷連接1—安全銷2—銷套

實際中可根據(jù)工作要求選擇銷連接的類型。 定位銷一般不受載荷，其直徑按結(jié)構(gòu)確定，數(shù)目不少于2個；連接銷能傳遞較小的載荷，其直徑也按結(jié)構(gòu)或經(jīng)驗確定，必要時可校核其剪切和擠壓強度；安全銷的直徑應按照銷的剪切強度極限計算，過載20%～30%時應被剪斷。8.5聯(lián)軸器、離合器和制動器 聯(lián)軸器、離合器和制動器是機械傳動中的重要部件。 聯(lián)軸器、離合器可用來連接兩軸，使之一起回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩。 用聯(lián)軸器連接的兩軸只有在機器停止運行時，經(jīng)過拆卸后才能把它們分離。 用離合器連接的兩軸，在機器工作中就能方便地使它們分離或接合。 制動器則主要用于降低機械的運轉(zhuǎn)速度或迫使機械停止運轉(zhuǎn)。1．聯(lián)軸器 聯(lián)軸器用來連接兩軸，并使兩軸共同回轉(zhuǎn)以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。 對聯(lián)軸器的一般要求是工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整容易，裝拆方便，價格低廉。（1）聯(lián)軸器的類型 聯(lián)軸器的類型十分繁多，根據(jù)其軸連接的性質(zhì)及有、無補償軸線偏移和緩沖吸振的能力，大致可以分為以下幾類，如圖所示。聯(lián)軸器的類型（2）聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器已標準化，在應用聯(lián)軸器時應正確選擇合適的聯(lián)軸器類型及其尺寸，選用過程如下。 ①選擇聯(lián)軸器類型。 ②計算聯(lián)軸器的扭矩。③確定聯(lián)軸器型號。④校核最大轉(zhuǎn)速。⑤協(xié)調(diào)軸孔尺寸和結(jié)構(gòu)形式。⑥聯(lián)軸器的標記。聯(lián)軸器的標記格式2．離合器（1）離合器的功用和分類

離合器可根據(jù)工作需要將兩軸接合或分離，以滿足機器變速、換向、空載啟動、過載保護等方面的要求。

對離合器的一般要求是接合迅速、分離徹底、動作準確以及調(diào)整、操縱和維護方便、使用壽命長等。

離合器的種類很多，按操縱方式可分為以下幾類，如圖所示。（2）常用離合器的類型及應用特點離合器按操作