機(jī)械基礎(chǔ)第十二章

螺紋連接和鍵連接第一節(jié)螺紋連接的類(lèi)型和應(yīng)用

螺紋連接

利用螺紋連接零件構(gòu)成的一種可拆卸連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、拆裝方便專業(yè)化工廠生產(chǎn)，成本低廉應(yīng)用極為廣泛凸緣聯(lián)軸器螺紋連接02螺紋連接件的主要類(lèi)型PART

TWO01螺紋連接的基本類(lèi)型PART

ONE學(xué)習(xí)內(nèi)容螺紋連接的

基本類(lèi)型螺栓連接緊定螺釘連接螺釘連接雙頭螺柱連接螺栓連接將螺栓穿過(guò)兩個(gè)被連接件上的通孔，套上墊圈，擰緊螺母，將兩個(gè)被連接件連接起來(lái)。

螺紋連接的基本類(lèi)型

螺栓連接

齒輪傳動(dòng)的分類(lèi)1

螺栓連接·

螺栓桿與孔壁之間沒(méi)有間隙·

常采用基孔制過(guò)渡配合·

螺栓承受剪切和擠壓變形·

螺栓桿與孔壁之間

留有間隙·

螺栓承受拉伸變形用于被連接件不厚、通孔、經(jīng)常拆卸場(chǎng)合鉸制孔用螺栓連接普通螺栓連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單拆裝方便螺栓連接：

螺紋連接的基本類(lèi)型

雙頭螺柱連接·

利用兩端均有螺紋的螺柱，將螺紋較短一端擰入被連接件的螺紋孔中，另一端穿過(guò)另一被連接件的通孔，旋上螺母并擰緊，從而將被連接件連成一體適用于

兩被連接件一薄一厚且需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合雙頭螺柱連接

螺紋連接的基本類(lèi)型

螺釘連接·

利用螺釘穿過(guò)一被連接件的通孔，擰入另一被連接件的螺紋孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接螺釘連接的結(jié)構(gòu)比雙頭螺柱連接簡(jiǎn)單適用于

被連接件一薄一厚，不需要經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合螺釘連接

螺紋連接的基本類(lèi)型

緊定螺釘連接·

利用緊定螺釘旋入一零件，并以其末端頂緊另一零件來(lái)固定兩零件的相對(duì)位置可傳遞不大的力和轉(zhuǎn)矩適用于

軸上零件與軸固定的場(chǎng)合緊定螺釘連接螺紋連接件的品種及類(lèi)型很多，而且多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)連接件

螺紋連接件的主要類(lèi)型

螺紋連接件的主要類(lèi)型1.螺栓螺栓頭部形式很多，其中最常用的是六角頭螺栓2.雙頭螺柱>

兩端均制有螺紋，旋入被連接件螺紋孔一端稱為底端，另一端為螺母端>

結(jié)構(gòu)形狀與螺栓類(lèi)似，但螺釘頭部形式較多內(nèi)、外六角頭螺釘

圓頭、十字頭螺釘可施加較大的擰緊力矩不便于施加較大的擰緊力矩

螺紋連接件的主要類(lèi)型3.螺釘

螺紋連接件的主要類(lèi)型4.緊定螺釘>

頭部和尾部形式很多，可以適應(yīng)不同擰緊程度的

需要，其中方頭能承受的擰緊力矩最大錐端平端圓柱端均要求有足夠硬度常

用尾部形狀5.螺母>

螺紋連接配套使用的有螺母和墊圈>螺母的形狀有六角形、圓形、方形等，其中

以六角頭螺母應(yīng)用最普遍扁螺母

用于尺寸受限制的地方厚螺母

用于經(jīng)常拆卸、易于磨損的場(chǎng)合

螺紋連接件的主要類(lèi)型6.墊圈墊圈是絕大多數(shù)螺紋連接中不可缺少的附件，常用的有平墊圈和彈簧墊圈

螺紋連接件的主要類(lèi)型·

增加被連接件的支承面積，減少接觸處壓強(qiáng)，使螺母的壓力均勻分布到零

件表面上·

防止旋緊螺母時(shí)損傷被連接件表面

螺紋連接件的主要類(lèi)型平墊圈彈簧墊圈·

兼有放松的作用課后小結(jié)01

02螺紋連接的四種基本類(lèi)型

螺紋連接件的主要類(lèi)型螺栓連接

雙頭螺柱連接螺釘連接

緊定螺釘連接螺栓

雙頭螺柱>

緊

定

螺

釘

螺母螺釘墊圈機(jī)械基礎(chǔ)第十二章

螺紋連接和鍵連接第二節(jié)螺紋連接的預(yù)緊和放松據(jù)初步調(diào)查分析，該起事故的直接原因是5月14日加裝施工升降機(jī)

最頂上一段電梯導(dǎo)軌時(shí)，第64節(jié)、第65節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間應(yīng)當(dāng)連接的4根高強(qiáng)度連接螺栓中有2根缺失。5月16日晚上，工人乘坐施工升降機(jī)右側(cè)吊籠前往加班，吊

籠運(yùn)行至第65節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)以上時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接處失效，吊籠

連同第65節(jié)及以上標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、附著裝置部件傾翻，整體墜落，

導(dǎo)致吊籠中的6名工人有3人當(dāng)場(chǎng)死亡、3人送至醫(yī)院后搶救

無(wú)效死亡，事故直接經(jīng)濟(jì)損失約1000萬(wàn)元。起著不可忽視的作用忠于職守盡職盡責(zé)螺紋連接增加連接的可靠性、緊密性和緊固性防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙和相對(duì)滑動(dòng)裝配時(shí)要擰緊，起到預(yù)緊的作用

螺紋連接的預(yù)緊螺紋連接預(yù)緊目的預(yù)緊時(shí)螺栓所受拉力F0預(yù)緊力(a)

測(cè)力矩扳手

(b)

定力矩扳手

螺紋連接的預(yù)緊卡盤(pán)圓柱銷(xiāo)彈簧

螺

釘螺紋連接靜載荷作用下工作溫度變化不大時(shí)，這種自鎖性能防止螺母松脫。外載荷有震動(dòng)變化時(shí)，或材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋連接松動(dòng)，經(jīng)過(guò)反復(fù)

作用，螺紋連接就會(huì)松弛而失效。具有自鎖性實(shí)際工作中防松原理

消除(或限制)螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度

螺紋連接的防松必須進(jìn)行防松否則會(huì)影響正常工作，造成事故

螺紋連接的防松01摩擦防松常用的防松方法02機(jī)械防松03破壞螺紋副利用兩螺母的對(duì)頂作用，使螺栓始終受到附加的拉力和附加的摩擦力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適用

平穩(wěn)、低速、重載場(chǎng)合的連接

螺紋連接的防松

摩擦防松對(duì)頂螺母彈簧墊圈裝配后被壓平，其反彈力使螺紋間保持壓緊力和摩擦力，同時(shí)切口尖也有阻止螺母反轉(zhuǎn)的作用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、工作可靠

適用

一般連接

螺紋連接的防松

摩擦防松彈簧墊圈

螺紋連接的防松

摩擦防松螺母中嵌有尼龍圈擰上后尼龍圈內(nèi)孔被脹大，箍緊螺栓螺母嵌入尼龍圈

螺紋連接的防松

機(jī)械防松槽形螺母與開(kāi)口銷(xiāo)>槽形螺母擰緊后，開(kāi)口銷(xiāo)穿過(guò)螺栓尾部小孔和螺母槽，開(kāi)口銷(xiāo)尾部掰開(kāi)與螺母?jìng)?cè)面貼緊，防松可靠適用

較大沖擊、振動(dòng)的高速機(jī)械中運(yùn)動(dòng)部件的連接>將墊圈折邊，以固定六角螺母和被連接件的相對(duì)位置>

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防松可靠適用

受力較大的場(chǎng)合

螺紋連接的防松

機(jī)械防松止動(dòng)墊片

螺紋連接的防松

機(jī)械防松圓螺母用帶翅墊片>裝配時(shí)將墊圈內(nèi)翅插入軸上的槽內(nèi)，將墊圈外翅嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母被鎖緊適用

滾動(dòng)軸承的軸向固定串聯(lián)金屬絲>擰緊螺母后，用低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將螺釘串聯(lián)起來(lái)，使其相互牽制>

防松可靠，但拆卸不便適用

螺釘組連接

螺紋連接的防松

機(jī)械防松螺母擰緊后，在螺栓末端與螺母的旋合縫處沖點(diǎn)或焊點(diǎn)防松防松可靠，但拆卸后連接不能再用

適用

裝配后不再拆開(kāi)的場(chǎng)合

無(wú)側(cè)隙嚙合傳動(dòng)

破壞螺紋副沖點(diǎn)和焊點(diǎn)防松沖

點(diǎn)

焊

點(diǎn)使用黏合劑涂于螺紋旋合表面，擰緊螺母后黏合劑能自行固化防松效果良好，且有密封作用

無(wú)側(cè)隙嚙合傳動(dòng)

破壞螺紋副沖點(diǎn)和焊點(diǎn)防松02螺紋連接防松的方法摩擦防松機(jī)械防松破壞螺紋副01螺紋連接的預(yù)緊與防松相關(guān)知識(shí)課后小結(jié)機(jī)械基礎(chǔ)第十二章螺紋連接和鍵連接第三節(jié)螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算上法蘭下法蘭螺栓組中受力最大的螺栓，把螺

栓組的強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題簡(jiǎn)化為受力最大的單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題螺紋連接中螺母螺栓螺栓

螺釘

成組使用載荷結(jié)構(gòu)(a)受拉螺栓-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度(b)

受剪螺栓-設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度(a)受拉螺栓-螺栓桿和螺紋可能發(fā)生塑性變形或斷裂(b)

受剪螺栓-螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷1.失效形式2.設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路螺栓連接中單個(gè)螺栓受力

受軸向拉力

橫向剪力式中

d?

-螺栓小徑，mmF-軸向工作載荷，

Nσ-螺栓的工作應(yīng)力，MPa[σ]-螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa工作時(shí)只承受軸向工作載荷F作用，

其強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算式分別為松螺栓連接緊螺栓連接-只受預(yù)緊力的緊螺栓連接對(duì)于M10～M68

的鋼制普通螺栓，按第四強(qiáng)度理論，考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響只需將拉伸載荷增加30%,即變?yōu)?.3倍，就可按純拉伸問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算。強(qiáng)度條件和設(shè)計(jì)計(jì)算公式為：式中F?-螺栓所受軸向預(yù)緊力，

N式中其它符號(hào)意義同前連接件接合面間的摩擦力≥橫向工作載荷保證被連接件之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)螺栓的預(yù)緊力應(yīng)為：

式中

K.-可靠性系數(shù)，通常取K=1.1～1.3Fs-螺栓連接所受橫向工作載荷，Nf-接合面間的摩擦因數(shù)，對(duì)于干燥的鋼件表面取f=0.1～0.16,m-

接合面的數(shù)目受預(yù)緊力和橫向工作載荷的緊螺栓連接只受預(yù)緊力的緊螺栓連接可采用如圖所示輔助結(jié)構(gòu)，用鍵、套筒和銷(xiāo)等零件來(lái)承

受橫向載荷，這時(shí)螺栓僅起連接作用，不受橫向載荷，

其連接強(qiáng)度應(yīng)按照鍵、套筒和銷(xiāo)的強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。普通螺栓靠摩擦力來(lái)

承受橫向工作載荷，需要很大的預(yù)緊力，為了防止螺栓被拉斷，

需要較大的螺栓直徑，

這將增大連接的結(jié)構(gòu)尺

寸

。連接性質(zhì)殘余預(yù)緊力F’o的推薦值緊固連接F無(wú)變化(0.2~0.6)FF有變化(0.6~1.0)F緊密連接(1.5~1.8)F地腳螺栓連接≥F螺栓受軸向載荷F后，螺栓所受的總拉力F?

等于工作

拉力F與剩余預(yù)緊力F'之和，即緊螺栓連接-受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊螺栓連接表1殘余預(yù)緊力F'o的推薦值Fz=

F'o+F式中Fs-單個(gè)鉸制孔用螺栓所受的橫向工作載荷，

Ndo-鉸制孔用螺栓剪切面直徑，mmhmin-螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，

mm[τ]-螺栓許用剪切應(yīng)力，MPa[op]-螺栓或被連接件的許用擠壓應(yīng)力，MPa螺栓的剪切強(qiáng)度條件為：

螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：

受剪螺栓連接F,類(lèi)型許用應(yīng)力相關(guān)因素安全系數(shù)受拉螺栓連接許用拉應(yīng)力松連接Ss=1.2~1.7緊連接控制預(yù)緊力扭力扳手或定力扳手Ss=1.6~2測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)量Ss=1.3~1.5不控制預(yù)緊力碳素鋼Ss=1.3~4合金鋼Ss=2.5~5受剪螺栓連接許用剪應(yīng)力緊連接螺栓材料鋼Ss=2.5螺栓或孔壁材料上鋼Olim=OsSp=1~1.25許用擠壓應(yīng)力鑄鐵Jlim三ObSp=2~2.5材料抗拉強(qiáng)度(O

/MPa屈服點(diǎn)。材料抗拉強(qiáng)度O%/

/MPa屈服點(diǎn)(Os/MPa10340~42021035540320Q215340~42022045610360Q235410~47024040Cr750~1000650~900表2

一般機(jī)械用螺栓連接在靜載荷下的許用應(yīng)力與安全系數(shù)表3

部分常用材料的力學(xué)性能4Pal鋼制凸緣聯(lián)軸器需傳遞的扭矩T=1200N

·m,

用均布直徑D=250mm

圓周上的6個(gè)螺栓將兩半聯(lián)軸器緊固在一起，凸緣厚度b=30mm。

試選擇螺栓的材料，并通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算確定螺栓的尺寸。2.預(yù)緊力F?

的計(jì)算可靠性系數(shù)K

取1.2,接合面摩擦因數(shù)f=0.15,

由該

連接情況可知接合面數(shù)目m=11.單個(gè)螺栓所受橫向工作載荷通過(guò)分析可知，該連接屬于只受預(yù)緊力作用的緊螺栓

連接，每個(gè)螺栓所受橫向工作載荷解

：3.選擇螺栓材料，確定許用應(yīng)力查表選擇螺栓材料45#鋼，其σb=610MPa,os=360MPa

。由表可知，當(dāng)不控制預(yù)緊力時(shí)，對(duì)碳素鋼S?=4;

所以有[鋼制凸緣聯(lián)軸器需傳遞的扭矩T=1200N

·m,用均布直徑D=250mm

圓周上的6個(gè)螺栓將兩半聯(lián)軸器緊固在一起，凸緣厚度b=30mm。試選擇螺栓的材料，并通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算確定螺栓的尺寸。d?≥

√5Z=√53412890=15.347m查普通螺紋基本尺寸，取d=20mm,d?=17.159mm,P=2.5mm4.計(jì)算螺栓直徑解

：機(jī)械基礎(chǔ)第十二章螺紋連接和鍵連接第四節(jié)鍵連接鍵連接軸向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩軸向固定或軸向?qū)蜃饔盟涉I連接緊鍵連接松鍵連接依靠?jī)蓚?cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，兩側(cè)面為工作面裝拆方便、定心良好鍵連接半圓鍵連接平鍵連接緊鍵連接在鍵的上表面具有一定的斜度，裝配時(shí)需將鍵打入軸與軸上零件的鍵槽內(nèi)連接成一個(gè)整體，從而傳遞轉(zhuǎn)矩。軸向固定零件承受單方向軸向力定心較差切向鍵連接楔鍵連接PART01平鍵連接Flat

key

connection.注意F.工作面優(yōu)點(diǎn)連接定心性好，裝拆方便能承受沖擊或變載荷得到廣泛應(yīng)用普通平鍵

導(dǎo)向平鍵

滑鍵

平鍵連接

平鍵

工作面是兩側(cè)面，鍵的上表面與輪轂鍵槽底面間留有間隙。

平鍵連接1

普通平鍵連接B型A型、C型用盤(pán)銑刀加工用緊定螺釘固定在鍵槽中(a)A型(

圓

頭

)(b)B型(方頭)

(c)C型(半圓頭)>

用端銑刀加工有較好的軸向固定導(dǎo)向平鍵需要螺釘固定在軸槽中適用于軸上零件軸向移動(dòng)量不大的場(chǎng)合

起鍵螺紋孔圓頭(A

型)鍵方頭(B型)鍵

平鍵連接導(dǎo)向平鍵連接>

避免采用過(guò)長(zhǎng)的導(dǎo)向平鍵對(duì)中性好，易拆裝適用于軸上零件移動(dòng)距離較大的場(chǎng)合

平鍵連接3

滑鍵連接滑鍵連接(a)

單圓勾頭滑鍵(b)

雙勾頭滑鍵PART0半圓鍵連接Halfcircle

key

connection.工作面裝拆方便只用于輕載場(chǎng)合特別適合錐形軸端的連接滑鍵連接

半圓鍵連接PART03緊鍵連接Tight

key

connection.制成1:100的斜度裝配時(shí)

徑向壓緊力

工作時(shí)

摩擦力固定作用

緊鍵連接楔鍵連接1