1、模塊模塊10 10 聯(lián)接與彈簧聯(lián)接與彈簧 v學(xué)習(xí)情境1 螺紋聯(lián)接v學(xué)習(xí)情境2 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接v學(xué)習(xí)情境3 銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接v學(xué)習(xí)情境4 彈簧按是否可拆分為 聯(lián)接：聯(lián)接：將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件組合成一體的結(jié)構(gòu)。按被聯(lián)接件之間是否可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以分為 可拆聯(lián)接：可拆聯(lián)接：不可拆聯(lián)接：不可拆聯(lián)接：過盈配合聯(lián)接：過盈配合聯(lián)接：動(dòng)聯(lián)接：動(dòng)聯(lián)接：靜聯(lián)接：靜聯(lián)接：本模塊主要研究普通平鍵聯(lián)接和螺紋聯(lián)接。 允許多次裝拆，不會(huì)破壞或損傷聯(lián)接中的任何一個(gè)零件，如鍵聯(lián)接、螺紋聯(lián)接和銷聯(lián)接等。 若不破壞或損傷聯(lián)接中的零件就不能將聯(lián)接拆開，如焊接、鉚接、粘接等。 界于可拆和不可拆聯(lián)接之間的一種聯(lián)接。 鉸鏈、軸和軸承等

2、。鍵聯(lián)接、螺紋聯(lián)接等。v【知識(shí)目標(biāo)】【知識(shí)目標(biāo)】v掌握螺紋的分類與主要參數(shù)、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與掌握螺紋的分類與主要參數(shù)、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松；防松；v掌握鍵聯(lián)接的分類及選用，理解鍵聯(lián)接截面尺寸掌握鍵聯(lián)接的分類及選用，理解鍵聯(lián)接截面尺寸和長(zhǎng)度尺寸的確定方法；和長(zhǎng)度尺寸的確定方法；v了解花鍵聯(lián)接的類型、工作特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式；了解花鍵聯(lián)接的類型、工作特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式；v了解銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用；了解銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用；v了解彈簧的功用和類型，圓柱彈簧的結(jié)構(gòu)形式和了解彈簧的功用和類型，圓柱彈簧的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)方法。模塊模塊10 10 聯(lián)接與彈簧聯(lián)接與彈簧 v【技能目標(biāo)

3、】【技能目標(biāo)】v根據(jù)機(jī)構(gòu)（部件）聯(lián)接的需要，選擇合適的聯(lián)接；根據(jù)機(jī)構(gòu)（部件）聯(lián)接的需要，選擇合適的聯(lián)接；v能夠選擇標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接的參數(shù)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的鍵連能夠選擇標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接的參數(shù)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的鍵連接和銷聯(lián)接；接和銷聯(lián)接；v已知彈簧，能分析其功用。已知彈簧，能分析其功用。模塊模塊10 10 聯(lián)接與彈簧聯(lián)接與彈簧 學(xué)習(xí)情境1 螺紋聯(lián)接v用螺紋件（或被聯(lián)接件的螺紋部分）將被聯(lián)接件聯(lián)成一體的可拆聯(lián)接，如圖10-1所示。常用的螺紋聯(lián)接件有螺栓、螺柱、螺釘和緊定螺釘?shù)龋酁闃?biāo)準(zhǔn)件。 10.1.1螺紋的分類與參數(shù)v1.螺紋的分類螺紋的分類v根據(jù)螺紋軸向剖面的形狀即螺紋的牙型，可將螺紋分為三角形、矩形、梯形和鋸齒形

4、螺紋， 如圖10-2所示。其中三角形螺紋主要用于聯(lián)接，其余多用于傳動(dòng)。除矩形螺紋外，其他螺紋已標(biāo)準(zhǔn)化了。10.1.1螺紋的分類與參數(shù)v1.螺紋的分類螺紋的分類v根據(jù)螺紋的螺旋線繞行方向的不同，螺紋可分為右旋螺紋和左旋螺紋，如圖10-3所示。 常用的為右旋螺紋，左旋螺紋只用于有特殊要求的場(chǎng)合。 10.1.1螺紋的分類與參數(shù)v1.螺紋的分類螺紋的分類v根據(jù)螺紋螺旋線的數(shù)目，還可將螺紋分為單線（單頭）螺紋和多線螺紋，如圖10-4所示。 單線螺紋主要用于聯(lián)接，多線螺紋主要用于傳動(dòng)。 10.1.1螺紋的分類與參數(shù)v1.螺紋的分類螺紋的分類v螺紋還可分為內(nèi)螺紋和外螺紋。其加工方法如圖10-5所示。 10.

5、1.1螺紋的分類與參數(shù)v2.螺紋的主要參數(shù)螺紋的主要參數(shù)v現(xiàn)以圓柱普通螺紋為例來說明螺紋的主要參數(shù)。 如圖10-6所示。 v10.1.2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松v1.螺紋聯(lián)接的類型及應(yīng)用螺紋聯(lián)接的類型及應(yīng)用v1）螺栓連接v 螺栓連接有普通螺栓連接和鉸制孔用螺栓連接兩種。普通螺栓連接由螺栓、螺母和墊圈組成。如圖10-1所示。v2）雙頭螺柱連接v雙頭螺柱連接由雙頭螺柱、螺母和墊圈組成。如圖10-7所示 v3）螺釘連接 如如圖10-8所示。 v4）緊釘螺釘連接 用其錐形端部緊壓在軸上的小錐坑內(nèi)，如圖10-9所示 10.1.2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松v2.螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松v1）螺紋連接

6、的預(yù)緊v大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)就已經(jīng)擰緊，稱為預(yù)緊。生產(chǎn)中常用測(cè)力矩扳手（如圖10-10所示）和定力矩扳手（如圖10-11所示）來控制擰緊力矩。 10.1.2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松v2.螺紋連接的預(yù)緊和防松螺紋連接的預(yù)緊和防松v2）螺紋連接的防松 v防松的根本問題在于防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。按工作原理有三種防松方式：利用摩擦力防松；機(jī)械方法防松；破壞螺紋副防松。常用防松方法見表10-1。 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松 利用摩擦力 防松螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松 機(jī)械防松10.1.3螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)v1) 接合面的幾何形狀通常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圖10-12所示 10.1.3螺栓組聯(lián)接

7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)v2) 受橫向載荷的螺栓組， 應(yīng)避免沿橫向載荷方向布置過多的螺栓（一般不超過8個(gè)）, 以免受力不均勻。對(duì)于承受較大橫向載荷的螺栓組聯(lián)接，可采用銷、套筒、鍵等抗剪零件來承受部分橫向載荷(如圖10-13) 10.1.3螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)v 3) 在同一圓周上螺栓數(shù)目取3、4、6、8、12等, 便于畫線和分度。 v4) 同一組螺栓在聯(lián)接中， 各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同。v5) 螺栓組排列應(yīng)有一定的間距，螺栓中心線與機(jī)體壁之間、螺栓相互之間的距離應(yīng)根據(jù)扳手空間大小和聯(lián)接的密封性要求確定。如圖10-14所示的扳手空間尺寸可查手冊(cè)，對(duì)壓力容器密封性要求較高的重要聯(lián)接的螺栓排列的間距不得大于表8-3

8、的推薦值。 10.1.3螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)v7) 應(yīng)避免螺栓承受偏心載荷。為減小載荷相對(duì)于螺栓軸心的偏距，以保證螺栓頭部支承面平整并與螺栓軸線相垂直，被聯(lián)接件上應(yīng)采用凸臺(tái)、沉頭座或斜面墊圈結(jié)構(gòu)，如圖10-15所示。10.1.4提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施v1.改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象 10.1.4提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施v2.減少應(yīng)力集中減少應(yīng)力集中v螺紋的牙根、 收尾、 螺栓頭部與螺栓桿的交接處都有應(yīng)力集中。可以采取的措施有：1）加大過渡處圓角，如圖10-17（a）所示；2）改用退刀槽；3）使用卸載槽，如圖10-17（b）所示；4）采用卸載過渡結(jié)構(gòu)如圖10-17（c）

9、所示。 10.1.4提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施v3.改進(jìn)工藝措施改進(jìn)工藝措施v1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高3040%。v2）冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強(qiáng)度。v3）熱處理后再進(jìn)行滾壓螺紋，效果更佳，強(qiáng)度提高70100 %，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能。v4）控制單個(gè)螺距誤差和螺距累積誤差。 學(xué)習(xí)情境2 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接10.2.1鍵連接v鍵聯(lián)結(jié)是將軸與軸上的傳動(dòng)零件，如凸輪、齒輪、帶輪等連接在一起，實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩的軸轂連接。如圖10-18所示。 10.2.1鍵連接v 1.鍵聯(lián)結(jié)的類型鍵聯(lián)結(jié)的類型v常用的鍵有普通平鍵、半圓

10、鍵和楔鍵，如圖 10-19所示 10.2.1鍵連接v 1.鍵聯(lián)結(jié)的類型鍵聯(lián)結(jié)的類型v1）平鍵聯(lián)結(jié)v平鍵聯(lián)結(jié)如圖10-20所示，平鍵的剖面為矩形。 10.2.1鍵連接v 1.鍵聯(lián)結(jié)的類型鍵聯(lián)結(jié)的類型v1）平鍵聯(lián)結(jié)v導(dǎo)向平鍵如圖10-21所示，是加長(zhǎng)的普通平鍵，用螺釘固定在軸槽中。 10.2.1鍵連接v 1.鍵聯(lián)結(jié)的類型鍵聯(lián)結(jié)的類型v2) 半圓鍵聯(lián)接v 半圓鍵用于靜聯(lián)接，鍵的側(cè)面是工作面，如圖10-22所示。 10.2.1鍵連接v 1.鍵聯(lián)結(jié)的類型鍵聯(lián)結(jié)的類型v3）楔鍵聯(lián)結(jié)v楔鍵的上表面和軸轂的鍵槽底面均有1 100的斜度。 如圖10-23所示。 10.2.1鍵連接v 2.平鍵聯(lián)結(jié)的選擇和計(jì)算平鍵

11、聯(lián)結(jié)的選擇和計(jì)算v 鍵一般采用抗拉強(qiáng)度極限ss 600 MPa的碳鋼制造，通常用45鋼。在設(shè)計(jì)連接時(shí)，平鍵的選擇和計(jì)算一般應(yīng)按如下步驟進(jìn)行： v1) 選擇平鍵的類型v2) 尺寸的選擇 v3) 校核平鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度3.3.平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算 鍵的類型選擇鍵的類型選擇 選擇鍵的類型主要應(yīng)考慮以下因素：傳遞轉(zhuǎn)矩大小；對(duì)中性要求；輪轂是否需要作軸向移動(dòng)及滑移距離大小；鍵在軸的中部或端部等。 平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算 鍵的尺寸選擇鍵的尺寸選擇 平鍵的主要尺寸為鍵寬、鍵高和鍵長(zhǎng)。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選擇平鍵的寬度和高度；鍵的長(zhǎng)度略小于輪轂的長(zhǎng)度（

12、一般比輪轂長(zhǎng)度短510），并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長(zhǎng)度系列。 平鍵的強(qiáng)度校核平鍵的強(qiáng)度校核 平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算 受力情況:如圖所示，鍵受到剪切和擠壓作用。 主要失效形式:鍵、軸和輪轂中強(qiáng)度較弱的工作表面被壓潰（對(duì)靜聯(lián)接）或磨損（對(duì)動(dòng)聯(lián)接）。 因此，一般只需校核擠壓強(qiáng)度（對(duì)靜聯(lián)接）或壓強(qiáng)（對(duì)動(dòng)聯(lián)接）。設(shè)載荷沿鍵長(zhǎng)均勻分布，則靜聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件為： 4jyjyTdhl動(dòng)聯(lián)接的壓強(qiáng)條件為 ：4 TppdhlMPaMPaT鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng) 經(jīng)校核若聯(lián)接強(qiáng)度不夠，可采取以下措施：經(jīng)校核若聯(lián)接強(qiáng)度不夠，可采取以下措施：適當(dāng)增加輪轂和鍵的

13、長(zhǎng)度，但鍵長(zhǎng)不宜大于2.5d。用兩個(gè)鍵相隔布置，考慮到載荷分布的不均勻性，只能按1.5個(gè)鍵作強(qiáng)度計(jì)算。 平鍵的強(qiáng)度校核平鍵的強(qiáng)度校核 平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算 10.2.2花鍵聯(lián)接v1.花鍵聯(lián)接的類型和特點(diǎn)花鍵聯(lián)接的類型和特點(diǎn)v軸和輪轂孔周向均布多個(gè)凸齒和凹槽所構(gòu)成的聯(lián)接稱為花鍵聯(lián)接，花鍵如圖10-25所示。 10.2.2花鍵聯(lián)接v2定心方式定心方式v1）內(nèi)徑定心（新標(biāo)準(zhǔn)）。定心精度高，定心穩(wěn)定性好，配合面均要研磨，磨削消除熱處理后變形，加工較復(fù)雜，且硬度可高些。v2）外徑定心。軸、孔加工簡(jiǎn)單（孔拉削）精度高，HRC過高，拉削加工困難，一般均可用外徑定心。v3）側(cè)面定心

14、。定心精度不高，但載荷分布均勻，承載能力高，但零件易移動(dòng)，側(cè)面易磨損，使對(duì)中性變壞。適于定心要求不高的重載聯(lián)接（靜聯(lián)接）。 學(xué)習(xí)情境3 銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接10.3.1銷聯(lián)接v1.銷聯(lián)結(jié)的類型銷聯(lián)結(jié)的類型v1)根據(jù)銷聯(lián)結(jié)的功能分類v 根據(jù)銷聯(lián)結(jié)的功能不同，銷聯(lián)結(jié)可分為定位銷、連接銷和安全銷等。如圖10-26和圖10-27所示。10.3.1銷聯(lián)接v1.銷聯(lián)結(jié)的類型銷聯(lián)結(jié)的類型v2）按照銷的形狀分類v 按照銷的形狀，銷可分為圓柱銷、圓錐銷和開口銷等。圓柱銷主要用于定位，也可用作連接。圓柱銷與銷孔之間是過盈配合的關(guān)系，為了保證其定位精度和連接的緊固性，不宜經(jīng)常拆卸。圓錐銷主要用于定位。圓錐銷有1 50的

15、錐度，具有自鎖性能，便于拆卸，定位精度比圓柱銷高，大多用于經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。 10.3.1銷聯(lián)接v2.銷聯(lián)結(jié)的選擇和計(jì)算銷聯(lián)結(jié)的選擇和計(jì)算v銷也是標(biāo)準(zhǔn)件。在設(shè)計(jì)銷聯(lián)結(jié)的時(shí)候，可先根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作要求來選擇銷的類型和尺寸，必要時(shí)再作強(qiáng)度校核。v2)銷孔的配作v當(dāng)用銷進(jìn)行連接或定位的時(shí)候，兩個(gè)零件上的銷孔須是在裝配時(shí)一起加工出來的，即同時(shí)鉆孔和鉸孔。在工藝上，稱為配作。因此，在各自零件圖的銷孔尺寸上，應(yīng)當(dāng)注明“與件配作”。圖10-28(a)所示為圓柱銷的銷孔尺寸，圖10-28(b)所示為圓錐銷的銷孔尺寸。 10.3.2 無鍵聯(lián)接v1.無鍵聯(lián)接的類型無鍵聯(lián)接的類型v1）型面聯(lián)接v軸和轂孔有柱形

16、的和圓錐形的，如圖10-29所示。 10.3.2 無鍵聯(lián)接v1.無鍵聯(lián)接的類型無鍵聯(lián)接的類型v2）脹緊聯(lián)接v脹緊聯(lián)接也稱為彈性聯(lián)接，如圖10-30所示。 10.3.2 無鍵聯(lián)接v 2.裝配方法裝配方法v1）壓入法。利用壓力機(jī)將被包容件壓入包容件中，由于壓入過程中表面微觀不平度的峰尖被擦傷或壓平，因而降低了聯(lián)接的緊固性v2）溫差法。加熱包容件，冷卻被包容件。可避免擦傷聯(lián)接表面，聯(lián)接牢固。 學(xué)習(xí)情境4 彈簧10.4.1 彈簧的功能和類型v1.彈簧的功能彈簧的功能v主要功能有： v1) 減振和緩沖，如車輛的懸掛彈簧，各種緩沖器和彈性聯(lián)軸器中的彈簧等。 v2) 測(cè)力，如測(cè)力器和彈簧秤的彈簧等。v3)

17、儲(chǔ)存及輸出能量，如鐘表彈簧，槍栓彈簧，儀表和自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)上的原動(dòng)彈簧等。v4) 控制運(yùn)動(dòng)，如控制彈簧門關(guān)閉的彈簧，離合器、制動(dòng)器上的彈簧， 控制內(nèi)燃機(jī)氣缸閥門開啟的彈簧等。 10.4.1 彈簧的功能和類型v2.彈簧的類型彈簧的類型v彈簧的分類方法很多，按照所承受的載荷不同，彈簧可分為拉伸彈簧（如圖10-31（a)所示）、壓縮彈簧(如圖10-31（b）、（c)所示）、扭轉(zhuǎn)彈簧（如圖10-31（d)所示）等 10.4.1 彈簧的功能和類型v2.彈簧的類型彈簧的類型v環(huán)形彈簧(如圖10-32（a）所示)和碟形彈簧(如圖10-32（b)所示）都屬于壓縮彈簧 10.4.1 彈簧的功能和類型v2.彈簧的類

18、型彈簧的類型v如圖10-33所示為平面渦卷彈簧或稱盤簧，板彈簧如圖10-34所示。 10.4.2彈簧的材料及制造v1. 彈簧的材料彈簧的材料v彈簧常在變載荷和沖擊載荷作用下工作，而且要求在受極大應(yīng)力的情況下，不產(chǎn)生塑性變形，因此要求彈簧材料具有較高的抗拉強(qiáng)度極限、彈性極限和疲勞強(qiáng)度極限，不易松弛。同時(shí)要求有較高的沖擊韌性，良好的熱處理性能等。常見的彈簧材料有優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和銅合金。幾種主要彈簧材料的使用性能和許用應(yīng)力見表10-4。 10.4.2彈簧的材料及制造v2.彈簧的制造彈簧的制造v螺旋彈簧的制造過程包括：卷繞、兩端面加工(指壓簧)或掛鉤的制作(指拉簧和扭簧)、熱處理和工藝性試驗(yàn)等。v大批生產(chǎn)時(shí)，彈簧的卷制是在自動(dòng)機(jī)床上進(jìn)行的，小批生產(chǎn)則常在普通車床上或者手丁卷制。v為了提高彈簧的承載能力，在彈簧制成后，可再進(jìn)行強(qiáng)壓處理或噴丸處理等強(qiáng)化措施。 10.4.3圓柱形螺旋彈簧v1.圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)v支撐圈端面與彈簧座接觸，常見的端部結(jié)構(gòu)有并緊磨平型和并緊不磨平型兩種，如圖10-35所示。 10.4.3圓柱形螺旋彈簧v1.圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)v拉伸彈簧的端部制出掛鉤，以便安裝和加載