1、第第10章章聯接聯接常見的連接：常見的連接：由于使用、結構、制造、裝配、由于使用、結構、制造、裝配、運輸等方面的原因，機器中很多零件需要彼運輸等方面的原因，機器中很多零件需要彼此連接。此連接。v連接的類型：連接的類型：螺紋連接螺紋連接鍵連接、花鍵連接、銷連接鍵連接、花鍵連接、銷連接彈性環連接等彈性環連接等焊接焊接鉚接鉚接粘接粘接連接連接可拆連接可拆連接不可拆連接不可拆連接本章介紹的內容本章介紹的內容一、螺紋及其主要參數一、螺紋及其主要參數10.1 10.1 螺紋聯接螺紋聯接1 1、螺紋的形成：、螺紋的形成：將一傾斜角為將一傾斜角為的直線繞在圓住體上便形成的直線繞在圓住體上便形成一條螺旋線。如用

2、平面圖形三角形一條螺旋線。如用平面圖形三角形K K 沿螺旋線運動并使沿螺旋線運動并使K K平面平面始終通過圓柱體軸線，就得到三角形螺紋。始終通過圓柱體軸線，就得到三角形螺紋。 同樣取平面圖形同樣取平面圖形K K的形狀如右上角任一圖形，可得到矩形、的形狀如右上角任一圖形，可得到矩形、梯形、鋸齒形、管螺紋等。梯形、鋸齒形、管螺紋等。2 2、螺紋的類型、螺紋的類型三角形螺紋：粗牙螺紋三角形螺紋：粗牙螺紋用于緊固件用于緊固件 細牙螺紋細牙螺紋同樣的公稱直徑下，螺距最小，同樣的公稱直徑下，螺距最小， 自鎖性好，適于薄壁細小零件和自鎖性好，適于薄壁細小零件和 沖擊變載等沖擊變載等按位置：按位置： 內螺紋內

3、螺紋在圓柱孔的內表面形成的螺紋在圓柱孔的內表面形成的螺紋 外螺紋外螺紋在圓柱的外表面形成的螺紋在圓柱的外表面形成的螺紋按牙型按牙型: : 三角形螺紋、管螺紋三角形螺紋、管螺紋 聯接螺紋聯接螺紋 矩形、梯形、鋸齒形螺紋矩形、梯形、鋸齒形螺紋 傳動螺紋傳動螺紋外螺紋外螺紋內螺紋內螺紋圓柱螺紋圓柱螺紋圓錐螺紋圓錐螺紋管螺紋管螺紋根據螺旋線頭數：根據螺旋線頭數： 單頭螺紋（單頭螺紋（n=1n=1）用于聯接用于聯接 雙頭螺紋（雙頭螺紋（n=2n=2）如圖如圖 多線螺紋（多線螺紋（n2n2）用于傳動用于傳動根據螺旋線繞方向：根據螺旋線繞方向： 左旋左旋如圖如圖 右旋右旋常用常用1 1）大徑）大徑d d（D

4、 D）與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑， 亦稱公稱直徑亦稱公稱直徑2 2）小徑）小徑d d1 1（D D1 1）與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑 常用于強度計算常用于強度計算3 3）中徑）中徑d d2 2（D D2 2）在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處的假在軸向剖面內牙厚與牙間寬相等處的假 想圓柱面的直徑，想圓柱面的直徑，d d2 20.5(d+d0.5(d+d1 1) )3 3、螺紋的主要參數、螺紋的主要參數4）螺距）螺距P相鄰兩個牙型對應兩點間的軸向距離相鄰兩個牙型對應兩點間的軸向距離5）導程）導程S螺紋上任一點沿同一

5、螺旋線旋轉一周移動的軸螺紋上任一點沿同一螺旋線旋轉一周移動的軸 向距離向距離6）線數）線數n螺紋螺旋線數目，一般為便于制造螺紋螺旋線數目，一般為便于制造n4 螺距、導程、線數之間關系：螺距、導程、線數之間關系：S=nP 單線螺紋單線螺紋PSS =P雙線螺紋雙線螺紋PSP7）螺旋升角）螺旋升角中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋 線軸線的平面的夾角線軸線的平面的夾角8）牙型角）牙型角螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊的夾角螺紋軸向平面內螺紋牙型兩側邊的夾角9）牙側角）牙側角螺紋牙的側邊與螺紋軸線垂直平面的夾角螺紋牙的側邊與螺紋軸線垂直平面的夾角22arctan/ar

6、ctandnPdS字母字母公稱直徑公稱直徑螺距螺距左旋左旋M242-2-LHFFaF螺紋的擰松螺紋的擰松-螺母在螺母在F F和和F Fa a的聯的聯合作用下，順著合作用下，順著F Fa a等速向下運動。等速向下運動。螺紋的擰緊螺紋的擰緊-螺母在螺母在F F和和F Fa a的聯的聯合作用下，逆著合作用下，逆著F Fa a等速向上運動。等速向上運動。1 1、矩形螺紋、矩形螺紋二、二、螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖展開中徑展開中徑d d2 2圓柱面得一斜面圓柱面得一斜面. .螺旋副在軸向載荷螺旋副在軸向載荷FaFa作用下相對運動，作用下相對運動，可看作在中徑的水平力可看作在

7、中徑的水平力F F推動滑塊推動滑塊( (重重物物) )沿螺紋運動沿螺紋運動d20nn2d s =n pvFRF 當螺紋擰緊當螺紋擰緊(滑塊上升滑塊上升)時：時：u擰緊力矩為：擰緊力矩為：22tg()22addTFFn擰緊力為：擰緊力為：a()FF tgnn2d s =n pvFRF FFR+當螺紋擰松當螺紋擰松(滑塊沿斜面等速下滑滑塊沿斜面等速下滑)時：時：自鎖條件：自鎖條件： 防松力矩為：防松力矩為：atg()FF22tg()22addTFF0)(tga FFu維持滑塊等速運動所需的平衡力（防松力）為：維持滑塊等速運動所需的平衡力（防松力）為：FFR-nn2d s =n pvFRF 2 2、

8、非矩形螺紋受力分析、非矩形螺紋受力分析(0(0) )如圖所示，非矩形螺紋的法向如圖所示，非矩形螺紋的法向力比矩形螺紋的大。力比矩形螺紋的大。若把若把法向力法向力的增加看作的增加看作摩擦系摩擦系數數的增加，則非矩形螺紋的摩的增加，則非矩形螺紋的摩擦阻力可寫為擦阻力可寫為aaaFfFffFcoscos式中式中f為當量摩擦系數，即為當量摩擦系數，即tan(104)cosff式中式中 為當量摩擦角，為當量摩擦角， 為牙側角。為牙側角。1）擰緊螺母擰緊螺母當滑塊沿非矩形螺紋等速上升時，可得水平推力：當滑塊沿非矩形螺紋等速上升時，可得水平推力： F=Fatg(+)相應的擰緊力矩相應的擰緊力矩2）松開螺母）

9、松開螺母當滑塊沿非矩形螺紋等速下滑時，可得：當滑塊沿非矩形螺紋等速下滑時，可得： F=Fatg(-) 相應的防松力矩為相應的防松力矩為22tg()22addTFF22tg()22addTFF 若螺紋升角若螺紋升角 小于當量摩擦角小于當量摩擦角 ，則螺旋具有自鎖特，則螺旋具有自鎖特性，如不施加驅動力矩，無論軸向驅動力性，如不施加驅動力矩，無論軸向驅動力Fa多大，都不能多大，都不能使螺旋副相對運動。使螺旋副相對運動。非矩形螺紋的自鎖條件可表示為非矩形螺紋的自鎖條件可表示為 為了防止螺母在軸向力作用下自動松開，用于連接的緊為了防止螺母在軸向力作用下自動松開，用于連接的緊固螺紋必須滿足自鎖條件。固螺紋

10、必須滿足自鎖條件。3 3、螺旋副的效率、螺旋副的效率螺旋副的效率是有效功與輸入功之比。螺旋副的效率是有效功與輸入功之比。螺旋轉動一圈時，有效功為螺旋轉動一圈時，有效功為F Fa aS S, , 輸入功為輸入功為2T2T。0 10 20 30 40 50 20406080100效率效率% 螺旋副的效率為：螺旋副的效率為：TSFa22)(dStgFFaa當當一定時，效率只是螺紋升角的函數，由此可以繪出效率曲線一定時，效率只是螺紋升角的函數，由此可以繪出效率曲線. .當當一定時，在一定時，在=45=45- -/2 /2 處效率曲線有極大值。處效率曲線有極大值。對于傳動螺旋，一般取：對于傳動螺旋，一般

11、取：對于聯接螺紋，必須?。簩τ诼摻勇菁y，必須取：升角過大升角過大, , 制造困難，且效制造困難，且效率增高也不明顯。率增高也不明顯。f =tg=tg =0.1 =0.1自鎖極限自鎖極限緊固螺紋區緊固螺紋區)(tgtg257 . 5滑塊沿斜面勻速上升（旋緊）滑塊沿斜面勻速上升（旋緊）滑塊沿斜面勻速下滑（松開）滑塊沿斜面勻速下滑（松開）水平推力水平推力 驅動力矩驅動力矩 效率效率 自鎖條件自鎖條件 ) (tgFFa) (22tgdFTa) (tgtg) (tgFFa) (22tgdFTa三、機械制造常用螺紋三、機械制造常用螺紋三角形螺紋三角形螺紋普通螺紋普通螺紋 = = 60 普通螺紋以大徑普通螺

12、紋以大徑d d為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種為公稱直徑，同一公稱直徑可以有多種螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統稱為細牙螺紋。螺距，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的統稱為細牙螺紋。6060P Pd d粗牙粗牙d dP P細牙細牙d dP P細牙細牙粗牙螺紋應用最廣粗牙螺紋應用最廣細牙螺紋的優點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高。細牙螺紋的優點：升角小、小徑大、自鎖性好、強度高。缺點：不耐磨易滑扣。缺點：不耐磨易滑扣。應用：薄壁零件、受動載荷的聯接和微調機構。應用：薄壁零件、受動載荷的聯接和微調機構。用螺紋密封的管螺紋用螺紋密封的管螺紋管螺紋管螺紋非螺紋密封管螺紋（圓柱管壁非螺紋密

13、封管螺紋（圓柱管壁 = 55 = 55）用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁用螺紋密封管螺紋（圓錐管壁 = 55 = 55）6060圓錐管螺紋圓錐管螺紋公稱直徑公稱直徑-管子的公稱通徑。（普通螺紋不同）管子的公稱通徑。（普通螺紋不同）55 55 55 55 非螺紋密封的管螺紋非螺紋密封的管螺紋d dd d2 2d d1 1P Pd dd d2 2d d1 1P P22梯形螺紋：梯形螺紋：鋸齒形鋸齒形303033梯梯 形形3030 為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側角為了減少摩擦和提高效率，這兩種螺紋的牙側角比三角比三角形螺紋的要小得多。用于剖分螺母時，梯形螺紋可消除因摩擦形螺紋的要小得多。用于剖分

14、螺母時，梯形螺紋可消除因摩擦而產生的間隙，應用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，而產生的間隙，應用較廣。鋸齒形螺紋的效率比矩形螺紋高，但只適合單向傳動。但只適合單向傳動。鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋: :常用于傳動。常用于傳動。= = 1515= = 33四、螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件四、螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件1 1、螺紋連接的基本類型、螺紋連接的基本類型（1 1）普通螺栓聯接）普通螺栓聯接 特點：特點：孔與桿間有間隙、被連接件上無需切制螺紋、孔與桿間有間隙、被連接件上無需切制螺紋、裝拆方便。裝拆方便。 適用場合：適用場合：經常裝拆的一般場合。經常裝拆的一般場合?？沙惺軝M向載荷。可承受橫

15、向載荷。鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓d（2 2）螺釘聯接）螺釘聯接 特點：特點：孔與桿間有間隙、被連接件上需切制螺紋、孔與桿間有間隙、被連接件上需切制螺紋、裝拆方便。裝拆方便。 適用場合：適用場合：被連接件之一較厚，且不常裝拆的場合。被連接件之一較厚，且不常裝拆的場合。（3 3）雙頭螺栓聯接）雙頭螺栓聯接 特點：特點：孔與桿間有間隙、被連接件上需切制螺紋、裝拆孔與桿間有間隙、被連接件上需切制螺紋、裝拆方便。方便。 適用場合：適用場合：用于被連接件之一較厚、經常裝拆的場合。用于被連接件之一較厚、經常裝拆的場合。（4 4）緊定螺釘聯接）緊定螺釘聯接擰入后，利用桿末端頂住另一零件擰入后，利用桿末端頂住另一零

16、件表面或旋入零件相應的缺口中以固定零件的相對位置?？杀砻婊蛐肓慵鄳娜笨谥幸怨潭慵南鄬ξ恢??？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。傳遞不大的軸向力或扭矩。其他連接其他連接地腳螺栓連接、吊環螺栓連接、地腳螺栓連接、吊環螺栓連接、 T形槽螺栓連接形槽螺栓連接2 2、螺紋緊固件、螺紋緊固件（1 1）螺紋緊固件的種類繁多，有適應面廣、用量大的通）螺紋緊固件的種類繁多，有適應面廣、用量大的通用螺紋緊固件，還有適應某種需要、具有特殊結構的專用用螺紋緊固件，還有適應某種需要、具有特殊結構的專用螺紋緊固件。螺紋緊固件。（2 2）通用螺紋緊固件已）通用螺紋緊固件已標準化標準化。常用的有。常用的有螺栓、雙頭螺螺栓、雙

17、頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈等，這類零件的結構等，這類零件的結構型式和尺寸都已標準化，設計時可根據有關標準選用。型式和尺寸都已標準化，設計時可根據有關標準選用。墊圈墊圈螺母螺母螺釘、緊定螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱雙頭螺柱螺栓螺栓螺螺紋紋緊緊固固件件平墊圈平墊圈斜墊圈斜墊圈彈簧墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動墊圈圓螺母用止動墊圈五、螺紋聯接的預緊和防松五、螺紋聯接的預緊和防松 1 1、預緊、預緊預緊目的預緊目的增大聯接剛度、緊密性和提高防增大聯接剛度、緊密性和提高防松能力松能力預緊力預緊力F F0 0預先軸向作用力（拉力）預先軸向作用力（拉力）螺紋聯接：松聯接螺紋聯接

18、：松聯接在裝配時不擰緊，只存受外載時才在裝配時不擰緊，只存受外載時才受到力的作用受到力的作用 緊聯接緊聯接在裝配時需擰緊，即在承載時，已在裝配時需擰緊，即在承載時，已預先受力，預緊力預先受力，預緊力F F0 0預緊過緊預緊過緊：擰緊力擰緊力F F0 0過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強度過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強度 過松過松：擰緊力擰緊力F F0 0過小，工作不可靠過小，工作不可靠 扳手擰緊力矩扳手擰緊力矩T=FT=FL L T T：擰緊力矩擰緊力矩 T T1 1：螺紋摩擦阻力矩螺紋摩擦阻力矩 T T2 2：螺母端環形面與被聯接件間的摩擦力矩螺母端環形面與被聯接件間的摩擦力矩F F：作用于

19、手柄上的力，：作用于手柄上的力，L L：力臂：力臂2)tan(201dFT)(4101002dDFfrFfTccc 2)tan(21 012021dDfdFTTTc2)tan(21012cfddDddKdKFT0 一般一般 K=0.1K=0.10.3 0.3 擰緊力矩系數擰緊力矩系數 由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時過載拉斷，所以對由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時過載拉斷，所以對于重要的聯接不宜小于于重要的聯接不宜小于M10M10M14M14擰緊時螺母：擰緊時螺母：T=TT=T1 1+T+T2 2預緊力預緊力F0的控制：的控制：測力矩扳手測力矩扳手測出預緊力矩，測出預緊力矩， 定力矩扳手定力矩

20、扳手達到固定的擰緊力矩達到固定的擰緊力矩T T時，彈簧時，彈簧受壓將自動打滑，測量預緊前后受壓將自動打滑，測量預緊前后螺栓伸長量螺栓伸長量精度較高精度較高 測力矩扳手測力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手摩擦防松摩擦防松 雙螺母、彈簧墊圈、尼雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等龍墊圈、自鎖螺母等 2 2、螺紋防松、螺紋防松 （1 1）防松目的）防松目的 實際工作中，在振動、沖擊或變載，螺紋副中正壓力可實際工作中，在振動、沖擊或變載，螺紋副中正壓力可能減小或瞬間消失，摩擦力為零，從而使螺紋聯接松動，如能減小或瞬間消失，摩擦力為零，從而使螺紋聯接松動，如經反復作用，螺紋聯接就會松馳而失效。因此，必須進行

21、防經反復作用，螺紋聯接就會松馳而失效。因此，必須進行防松，否則會影響正常工作，造成事故松，否則會影響正常工作，造成事故 （3 3）防松辦法及措施）防松辦法及措施（2 2）防松原理）防松原理 消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運動的難度。動的難度。彈簧墊圈彈簧墊圈 開槽螺母與開口銷開槽螺母與開口銷機械防松機械防松圓螺母與止動墊圈圓螺母與止動墊圈永久防松：端鉚、沖點、點焊永久防松：端鉚、沖點、點焊化學防松化學防松粘合粘合 串聯鋼絲串聯鋼絲一 螺栓組聯接的結構設計1 1、螺栓組的結構設計、螺栓組的結構設計六、螺栓聯接的強度計算六、螺栓聯接的

22、強度計算1）接合面幾何形狀盡量簡單）接合面幾何形狀盡量簡單2 2）螺栓的布置應使各螺栓的受力合理）螺栓的布置應使各螺栓的受力合理 對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯接接合面的形心對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯接接合面的形心重合。重合。 對于鉸制孔螺栓聯接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向對于鉸制孔螺栓聯接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數目不應超過八個，以免載荷分布不均。上成排布置的螺栓數目不應超過八個，以免載荷分布不均。 對于受彎矩或轉矩的螺栓聯接，應使螺栓盡量布置在靠近對于受彎矩或轉矩的螺栓聯接，應使螺栓盡量布置在靠近聯接接合面的邊緣上，以減少螺栓的受力。聯接接合面的

23、邊緣上，以減少螺栓的受力。 分布在同一圓周上的螺栓數目，應取成分布在同一圓周上的螺栓數目，應取成4,6,84,6,8等偶數，以等偶數，以便于在圓周上鉆孔時得分度和劃線。便于在圓周上鉆孔時得分度和劃線。2 螺栓的布置應有合理的間距和邊距，以保證聯接的緊密性和裝配時扳手所需活動空間3 3）螺栓的布置應有合理的間距和邊距，以保證聯接的緊密性）螺栓的布置應有合理的間距和邊距，以保證聯接的緊密性和裝配時扳手所需活動空間和裝配時扳手所需活動空間 a a）被聯接件支承面不平突起）被聯接件支承面不平突起 b b）表面與孔不垂直）表面與孔不垂直防偏載措施：防偏載措施：a a）凸臺；）凸臺；b b）凹坑（魚眼坑）

24、；）凹坑（魚眼坑）；c c）斜墊片）斜墊片 4 4）避免偏心載荷作用）避免偏心載荷作用n受拉螺栓的失效形式：受拉螺栓的失效形式：螺螺栓桿的塑性變形或斷裂。栓桿的塑性變形或斷裂。 其破壞部位及其出現的百其破壞部位及其出現的百分比見右圖。分比見右圖。n受剪螺栓的失效形式：受剪螺栓的失效形式：螺螺栓桿和孔壁間壓潰或螺栓栓桿和孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷。桿被剪斷。 普通螺栓連接普通螺栓連接（受拉螺栓）（受拉螺栓） 鉸制孔螺栓連接鉸制孔螺栓連接（受剪螺栓）（受剪螺栓） 軸向拉力軸向拉力剪切力剪切力u螺栓連接螺栓連接松螺栓連接松螺栓連接 緊螺栓連接緊螺栓連接 65%20%15%2 2、螺栓連接的強度計算、螺

25、栓連接的強度計算（1 1）螺栓的受力）螺栓的受力（2 2）螺栓的失效形式）螺栓的失效形式（3 3）松螺栓聯接）松螺栓聯接如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無無F F0 0，只有工作載荷，只有工作載荷F F起拉伸作用起拉伸作用強度條件為：強度條件為：421dFa41aFd 驗算用驗算用 設計用設計用 d d1 1螺桿危險截面直徑（螺桿危險截面直徑（mmmm）許用拉應力許用拉應力 N/mmN/mm2 2 (MPa (MPa) )，表，表10-9 10-9 nS/計算出計算出d d1 1后，再按標準查選螺紋的公稱直徑。后，再按標準查選螺紋的公稱直徑。FaFa（4 4）緊螺栓聯接）緊

26、螺栓聯接工作前有預緊力工作前有預緊力F F0 0 工作前擰緊，在擰緊力矩工作前擰緊，在擰緊力矩T T作用下：作用下：預緊力預緊力F F0 0 產生拉伸應力產生拉伸應力螺紋摩擦力矩螺紋摩擦力矩T T1 1產生剪應力產生剪應力 復合應力狀態復合應力狀態: :2141dFa工件工件 受壓受壓(Fa)當當擰緊擰緊時時螺栓螺栓受拉受拉(Fa)拉力拉力Fa 扭矩扭矩T1 復合應力復合應力1221012312012)tan(42)tan(161)tan(2dddFddddFWTT)5 . 0(48. 06810或時，當MM按第四強度理論：（最大變形能）按第四強度理論：（最大變形能）3 . 1322ca 強度

27、條件為：強度條件為：43 . 121dFaca式中：式中：1.31.3系數將外載荷提高系數將外載荷提高30%30%，以考慮螺紋力矩對，以考慮螺紋力矩對螺栓聯接強度的影響，這樣把拉扭的復合應力螺栓聯接強度的影響，這樣把拉扭的復合應力狀態簡化為純拉伸來處理，故又稱簡化計算法。狀態簡化為純拉伸來處理，故又稱簡化計算法。 a a、橫向載荷的緊螺栓聯接計算、橫向載荷的緊螺栓聯接計算主要防止被聯接件錯動主要防止被聯接件錯動 靠擰緊的正壓力靠擰緊的正壓力( (F0) )產生摩擦力來產生摩擦力來傳遞外載荷傳遞外載荷 不產生相對滑移的條件為：不產生相對滑移的條件為：CFFfm0mfCFF0f f 接縫面間的摩擦

28、系數，接縫面間的摩擦系數，m m接縫界面數目接縫界面數目C C防滑系數（可靠性系數）防滑系數（可靠性系數） C=1.1C=1.11.3 1.3 普通螺栓聯接普通螺栓聯接FF0F0Fa)a)減載銷減載銷b)b)減載套筒減載套筒c)c)減載鍵減載鍵強度條件驗算公式：強度條件驗算公式： 設計公式：設計公式： mfCFF0 為增加可靠性，減小直徑，簡化結構，提高承載能力為增加可靠性，減小直徑，簡化結構，提高承載能力, ,可采用如下減載裝置：可采用如下減載裝置： 螺桿直接承受擠壓和剪切來傳螺桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷進行工作遞外載荷進行工作420dF螺栓的螺栓的剪切強度條件剪切強度條件為：為：螺栓

29、與孔壁接觸表面的螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強度條件擠壓強度條件為：為： PPldFmin0鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高工精度較高，成本較高鉸制孔螺栓聯接鉸制孔螺栓聯接防滑動防滑動FFb b、軸向載荷緊螺栓聯接強度計算、軸向載荷緊螺栓聯接強度計算工作特點：工作前擰緊，有工作特點：工作前擰緊，有F0 工作后加上工作載荷工作后加上工作載荷F F 工作前、工作中載荷變化工作前、工作中載荷變化工作原理：靠螺桿抗拉強度傳遞外載工作原理：靠螺桿抗拉強度傳遞外載F F解決問題：解決問題： a) a) 保證安全可靠的工作，保證

30、安全可靠的工作，F0= =？ b) b) 工作時螺栓總載荷，工作時螺栓總載荷， Fa = =？ 分析：分析： 螺母未擰緊，螺栓螺母松馳狀態螺母未擰緊，螺栓螺母松馳狀態 未擰緊未擰緊栓桿栓桿 拉拉 F F0 0 聯接件聯接件壓壓 F F0 0擰緊擰緊預緊狀態預緊狀態0b0c0bb栓桿栓桿繼續拉繼續拉聯接件聯接件 放松放松 0cc殘余預緊力殘余預緊力 總載荷總載荷RFF 0從ERaFFFF0 從加載后加載后 工作狀態工作狀態EF作受力變形圖作受力變形圖 設：材料變形在彈性極限內，力與變形成正比設：材料變形在彈性極限內，力與變形成正比 單個緊螺栓聯接受力變形圖單個緊螺栓聯接受力變形圖擰緊螺母時擰緊螺

31、母時, ,螺栓與螺栓與被聯接件的力與變形被聯接件的力與變形將兩圖合并，并施將兩圖合并，并施加工作載荷加工作載荷F FE E從圖線可看出，螺栓受工作從圖線可看出，螺栓受工作載荷載荷F FE E時，螺栓總載荷：時，螺栓總載荷： 0FFFFFbREa由圖可知，螺栓剛度：由圖可知，螺栓剛度： bbbbbFkFk00tan被聯接件剛度：被聯接件剛度： bEccmcFFkFk00tancbbEcbmbbEbkkkFFkkFFFtantanEcbbbFkkkFcbbkkk稱螺栓的相對剛度稱螺栓的相對剛度 Fb 部分工作載荷部分工作載荷 EcbbREcbbbERFkkkFFFkkkFFFFFFF)1 ( 00

32、0aa又對殘余預緊力對殘余預緊力的要求，為保的要求，為保證受載后接合面聯接的緊密證受載后接合面聯接的緊密性應使性應使0RFF FR R的取法的取法: : 表表10-610-6F FR R = =（1.51.51.81.8）F FE E ，有密封要求，有密封要求，一般聯接；一般聯接；F FR R = =（0.20.20.60.6）F FE E ，載荷穩定；，載荷穩定；F FR R = =（0.60.61.01.0）F FE E ，載荷不穩定；，載荷不穩定；F FR R F FE E 地腳螺栓聯接。地腳螺栓聯接。 討論：討論： ） 最不利的情況最不利的情況 EacbFFFkk00FFkkacb）

33、最理想的情況最理想的情況 ） 不允許的情況：有縫隙存在不允許的情況：有縫隙存在 0RF） 降低螺栓受力的措施：降低螺栓受力的措施： a) a) 必須采用剛度小螺栓（空心、加長、細頸）必須采用剛度小螺栓（空心、加長、細頸）b) b) 加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高螺栓強度加硬墊片或直接擰在凸緣上均可提高螺栓強度 為聯接緊密、不漏氣，要求：為聯接緊密、不漏氣，要求： 0RFEcbbbRFkkkFFFF0a 靜力靜力F F不變，不變， F Fa a為靜力，但考慮補充擰緊為靜力，但考慮補充擰緊防斷防斷 強度條件強度條件 驗算公式：驗算公式： 43 . 121dFaca43 . 11aFd設計公式：設

34、計公式： 分析：當工作載荷，由分析：當工作載荷，由0F0FE E21max4dFFaa螺栓總載，由螺栓總載，由F F0 0F Fa a210min04dFF軸向靜力緊螺栓聯接強度計算軸向靜力緊螺栓聯接強度計算 軸向變載荷緊螺栓聯接強度計算軸向變載荷緊螺栓聯接強度計算 (1)(1)求單個連接的工作載荷求單個連接的工作載荷F F(2)(2)按工作要求定殘余預緊力按工作要求定殘余預緊力 43 . 121dFa(4)(4)根據螺栓強度計算根據螺栓強度計算d d1 1，查表確定，查表確定d d F FE E地腳螺栓連接地腳螺栓連接1.51.51.8 1.8 F FE E有緊密性要求有緊密性要求0.60.

35、61.0 1.0 F FE E0.20.20.6 0.6 F FE E工作載荷變化工作載荷變化工作載荷穩定工作載荷穩定一般連接一般連接 aFd3 . 141 結構設計結構設計設計步驟設計步驟: : RFERaFFF(3)(3)求求F Fa a：例例1 1：已知凸緣聯軸器，：已知凸緣聯軸器，4 4個普通螺栓聯接，螺栓中心圓直徑個普通螺栓聯接，螺栓中心圓直徑D D0 0=180mm, =180mm, 扭矩扭矩T=4.8T=4.810105 5Nmm, Nmm, 試確定螺栓直徑。（設試確定螺栓直徑。（設 f=0.2)f=0.2)解：橫向載荷解：橫向載荷n單個螺栓所受圓周力（相當與螺栓橫向力）：單個螺

36、栓所受圓周力（相當與螺栓橫向力）：n單個螺栓需要預緊力：單個螺栓需要預緊力： FaFa=1.2F/f =1.2F/f =1.2=1.21333/0.2 =8000 N1333/0.2 =8000 NNDTF13334180/108 . 424250n螺栓直徑：螺栓直徑：n許用應力與螺栓直徑有關，設許用應力與螺栓直徑有關，設 d=16 mmd=16 mm 4/3 . 11aFd n螺栓材料用螺栓材料用Q235,Q235,查表查表10-1010-10得得n螺栓直徑為：螺栓直徑為：查附表得：查附表得： d=16 mm,d1=13.835mmd=16 mm,d1=13.835mmMPas235 mmF

37、da6 .136 .7780003 . 143 . 141與原假設相符，與原假設相符，M16M16注：第一個螺距為粗牙螺紋，通常不標注螺距。注：第一個螺距為粗牙螺紋，通常不標注螺距。 MPa6 .773235lims七、提高螺栓聯接強度的措施七、提高螺栓聯接強度的措施1 1、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 影響聯接強度的因素很多，如材料、結構、尺寸、工藝、影響聯接強度的因素很多，如材料、結構、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應力幅度、機械性能，而螺栓聯接的強螺紋牙間、載荷分布、應力幅度、機械性能，而螺栓聯接的強度又主要取決于度又主要取決于螺栓的強度螺栓的強度。 工作

38、中螺栓緊靠支承面處第一圈工作中螺栓緊靠支承面處第一圈為最大，應變最大，應力最大，其余為最大，應變最大，應力最大，其余各圈依次遞減，旋合螺紋間的載荷分各圈依次遞減，旋合螺紋間的載荷分布如圖所示。所以采用圈數過多的加布如圖所示。所以采用圈數過多的加厚螺母，并不能提高聯接的強度。厚螺母，并不能提高聯接的強度。 a) a) 懸置螺母懸置螺母 b) b) 環槽螺母環槽螺母 c)c)內斜螺母內斜螺母 d d) )環槽內斜環槽內斜2 2、降低螺栓應力幅、降低螺栓應力幅 1 1）降低螺栓剛性）降低螺栓剛性 抗疲勞強度得到提高，可抗疲勞強度得到提高，可用豎心桿、細長桿、柔性螺栓用豎心桿、細長桿、柔性螺栓聯接聯接

39、 2 2）增大被聯接件剛性）增大被聯接件剛性 提高了螺栓聯接疲勞強度，提高了螺栓聯接疲勞強度，采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵 3 3）同時使用）同時使用k kb b,k,kc c同時適當增加同時適當增加F F0 03 3、減小應力集中的影響、減小應力集中的影響1 1）加大過渡處圓角）加大過渡處圓角 2 2）改用退刀槽）改用退刀槽3 3）卸載槽）卸載槽 4 4）卸載過渡結構）卸載過渡結構 5 5、采用合理的制造工藝、采用合理的制造工藝 4 4、避免附加彎曲應力、避免附加彎曲應力利用凸臺、沉頭座或斜墊圈等結構，可避免附加彎曲應力。利用凸臺、沉頭座或斜墊圈等結構，可避免附加

40、彎曲應力。 采取冷鐓頭部和輾壓螺紋的螺栓，其疲勞強度比車制螺栓采取冷鐓頭部和輾壓螺紋的螺栓，其疲勞強度比車制螺栓約高約高3030，氰化、氮化等表面硬化處理也能提高疲勞強度。，氰化、氮化等表面硬化處理也能提高疲勞強度。松連接松連接緊連接緊連接鍵連接鍵連接平鍵平鍵半圓鍵半圓鍵斜鍵斜鍵切向鍵切向鍵鍵都是標準件，其尺寸和鍵槽尺寸都有國家標準。鍵都是標準件，其尺寸和鍵槽尺寸都有國家標準。10.2 10.2 鍵連接和花鍵聯接鍵連接和花鍵聯接 鍵和花鍵連接是最常用的軸轂連接方式，屬于可拆連接。鍵和花鍵連接是最常用的軸轂連接方式，屬于可拆連接。鍵主要用來實現軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉矩。鍵主要用來實現

41、軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉矩。有些類型的鍵還可實現軸上零件的軸向固定或軸向移動。有些類型的鍵還可實現軸上零件的軸向固定或軸向移動。一、鍵連接的類型一、鍵連接的類型工作前鍵不受力，鍵兩側面工作工作前鍵不受力，鍵兩側面工作對中性好，不能軸向受載對中性好，不能軸向受載鍵連接11 1、平鍵連接、平鍵連接v特點：特點：結構簡單，裝拆方便，對中性好。結構簡單，裝拆方便，對中性好。 平鍵平鍵普通平鍵：普通平鍵：導向平鍵導向平鍵滑鍵滑鍵用于用于靜連接靜連接，應用極為廣泛應用極為廣泛。用于用于動連接動連接。 平鍵的兩平鍵的兩側面側面是工作面，上是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底面之間留表面與輪轂上的鍵槽底

42、面之間留有間隙?？挎I與鍵槽側面的相互有間隙?？挎I與鍵槽側面的相互擠壓來傳遞轉矩。擠壓來傳遞轉矩。普通普通平鍵平鍵結構結構單圓頭單圓頭(C(C型型) )圓頭圓頭(A(A型型) )方頭方頭(B(B型型) )用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應力集中大。用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應力集中大。用盤銑刀加工，軸的應力集中小。用盤銑刀加工，軸的應力集中小。用于軸端用于軸端普通平鍵應用最廣。普通平鍵應用最廣。B B型型C C型型盤銑刀盤銑刀 A A型型導向平鍵導向平鍵零件可以在軸上移動，構成動聯接。零件可以在軸上移動，構成動聯接。結構特點：長度較長，需用螺釘固定。結構特點：長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆

43、，制有起鍵螺孔。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。起鍵螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘起鍵螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘普通平鍵和鍵槽尺寸（普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-79GB1095-79、GB1096-79GB1096-79） A A型型B B型型C C型型b bh hR=b/2R=b/2C C 45 45或或r r1 1L LL LL Lb bh hb bt td-td-tb bt t1 1d+td+t1 1標記實例：標記實例： 圓頭普通平鍵圓頭普通平鍵(A(A型型): ): 鍵鍵1616100 GB1096-79100 GB1096-79 方頭普通平鍵方頭普通平鍵(B(B型型): ): 鍵鍵B

44、16B16100 GB1096-79100 GB1096-79單圓頭普通平鍵單圓頭普通平鍵(C(C型型) : ) : 鍵鍵C16C16100 GB1096-79100 GB1096-79d d2. 2. 半圓鍵聯接半圓鍵聯接優點：定心好，裝配方便。優點：定心好，裝配方便。半圓鍵能在軸槽中擺動以適應輪轂槽底面。半圓鍵能在軸槽中擺動以適應輪轂槽底面。缺點：對軸的削弱較大，只適用于缺點：對軸的削弱較大，只適用于輕載聯接。輕載聯接。特別適用于錐形軸端的聯接。特別適用于錐形軸端的聯接。工作面工作面當需裝兩個半圓鍵時，兩個鍵一在同一母當需裝兩個半圓鍵時，兩個鍵一在同一母線上線上3 3、楔鍵聯接和切向鍵聯接

45、、楔鍵聯接和切向鍵聯接結構特點：鍵的上表面有結構特點：鍵的上表面有1:1001:100的斜度，的斜度， 輪轂槽的底面也有輪轂槽的底面也有1:1001:100的斜度。的斜度。缺點：定心精度不高。缺點：定心精度不高。應用：只能應用于定心精度不高，載荷平穩應用：只能應用于定心精度不高，載荷平穩 和低速的聯接。和低速的聯接。安裝時用安裝時用力打入力打入工作面工作面工作面d dd d類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。 鉤頭是用來拆卸用的鉤頭是用來拆卸用的120120130130 在重型機械中常采用切向鍵：在重型機械中常采用切向鍵： 一對楔鍵組成。一對楔鍵組成。 裝配時將兩楔鍵楔緊，所產

46、生的壓裝配時將兩楔鍵楔緊，所產生的壓力沿切向方向分布，當雙向傳遞扭矩時，力沿切向方向分布，當雙向傳遞扭矩時，需要兩對切向鍵分布成需要兩對切向鍵分布成120120130130。二、平鍵聯接的選擇和計算二、平鍵聯接的選擇和計算1 1、鍵的尺寸選擇、鍵的尺寸選擇平鍵的截面尺寸平鍵的截面尺寸b bh h： 根據軸徑根據軸徑d d由標準中查得由標準中查得鍵長鍵長 L L：應略短于輪轂的寬度，并符合標準中規定的尺寸系：應略短于輪轂的寬度，并符合標準中規定的尺寸系列。列。導向平鍵的長度根據輪轂寬度及滑動距離確定。導向平鍵的長度根據輪轂寬度及滑動距離確定。v 普通普通平鍵聯接平鍵聯接（靜（靜聯聯接）接）工作時的主要失效形式為組工作時的主要失效形式為組成聯接的成聯接的鍵、軸和輪轂鍵、軸和輪轂中強度較弱材料中強度較弱材料表面的壓潰表面的壓潰，極個別情況下也會出現極個