1、第十一章第十一章 聯聯 接接第一節第一節 螺紋聯接螺紋聯接 第二節第二節 鍵聯接鍵聯接第三節第三節 銷和過盈聯接銷和過盈聯接 聯接的分類聯接的分類動聯接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。動聯接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。 例如：機械原理中，各種運動副之間的聯接。例如：機械原理中，各種運動副之間的聯接。靜聯接：在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯接。靜聯接：在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯接。靜聯接靜聯接可拆聯接：不須毀壞聯接中的任何一個零件就可拆開的聯接。可拆聯接：不須毀壞聯接中的任何一個零件就可拆開的聯接。 例如：螺紋聯接、鍵聯接。例如：螺紋聯接、鍵

2、聯接。不可拆聯接：至少毀壞聯接中的一部分才能拆開的聯接。不可拆聯接：至少毀壞聯接中的一部分才能拆開的聯接。 例如：鉚接、焊接等。例如：鉚接、焊接等。第一節第一節 螺紋聯接螺紋聯接一、一、螺紋及基本參數螺紋及基本參數 二、二、螺紋聯接的類型和螺紋聯接件螺紋聯接的類型和螺紋聯接件三、三、螺紋聯接的預緊和防松螺紋聯接的預緊和防松四、四、螺紋聯接的強度計算螺紋聯接的強度計算五、五、螺紋聯接件的材料及許用應力螺紋聯接件的材料及許用應力六、六、螺紋聯接的結構設計螺紋聯接的結構設計 按應用可分：按應用可分： 聯接螺紋：普通三角形聯接螺紋：普通三角形 傳動螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。傳動螺紋：梯形；鋸齒形；矩形

3、。 一、螺紋及基本參數一、螺紋及基本參數1 1、常用的螺紋牙型、特點及應用、常用的螺紋牙型、特點及應用 將直角三角形ABC（ AB d1 、 BCS）卷在直徑為d1圓柱體上，并使AB邊繞在圓柱體底面上，則斜邊 AC在圓柱體上就形成螺旋線。螺旋線形成螺旋線形成螺紋形成螺紋形成 任取一平面圖( 、)形使其一邊緊靠在圓柱體母線上，將該圖形沿螺旋線移動，并保持平面圖形始終通過圓柱體軸線，即可形成螺紋。2 2、基本參數、基本參數1 1、常用的螺紋牙型、特點及應用、常用的螺紋牙型、特點及應用梯形螺紋梯形螺紋結構：牙形角特點：效率較高、牙根強度較大、工藝性好 應用：用于傳動 矩形螺紋矩形螺紋 結構：牙形角性

4、能：效率較高、牙根強度小、工藝性差 應用：用于傳動 矩齒形螺紋矩齒形螺紋 結構：工作面的牙型斜角為3 非工作面的牙型斜角為30 性能：效率較高、牙根強度較大、工藝性好 應用：用于單向傳動 結構：牙形角特點：聯接緊密，內外螺紋無間隙 應用：密封性要求較高的場合 管管 螺螺 紋紋結構：牙形角性能：自鎖性好,牙根強度高，工藝性好 應用：用于聯接 三角形螺紋三角形螺紋oo60o55o30o0 大徑（大徑（D） 螺紋的公稱直徑。螺紋的公稱直徑。 小徑（小徑（D1） 用于強度計算。用于強度計算。 中徑中徑 (D2) 用于幾何尺寸計算。用于幾何尺寸計算。 線數線數 也稱頭數，螺紋的螺旋線數目。也稱頭數，螺紋

5、的螺旋線數目。 = l，2，3，4， = l，自鎖性好，用于聯接；，自鎖性好，用于聯接； = 2，3，4 效率高，用于傳動。效率高，用于傳動。 螺距螺距 螺紋相鄰兩牙在中徑螺紋相鄰兩牙在中徑 上對應兩點上對應兩點 間的軸向距離。間的軸向距離。 導程導程 螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉 一周所移動的軸向距離。一周所移動的軸向距離。 升角升角 在中徑圓柱面上，螺旋線的切線在中徑圓柱面上，螺旋線的切線 與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。 牙型角牙型角 螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊 的夾角。的夾角。 牙型斜角牙型斜

6、角 軸向剖面內，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。軸向剖面內，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。 對三角形、梯形等對稱牙型，對三角形、梯形等對稱牙型， 。2 2、基本參數、基本參數d1d2dnPhPnPS 2tandnP2/nnn二、螺紋聯接的類型和螺紋聯接件二、螺紋聯接的類型和螺紋聯接件普通螺紋聯接的類型普通螺紋聯接的類型 2.2.雙頭螺柱聯接雙頭螺柱聯接3.3.螺釘聯接螺釘聯接4.4.緊定螺釘聯接緊定螺釘聯接1.1.螺栓聯接螺栓聯接 常用的螺紋聯接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和常用的螺紋聯接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊片等。墊片等。 這些零件都是標準件，結構、形狀、

7、尺寸都制定有這些零件都是標準件，結構、形狀、尺寸都制定有國家標準，設計時可根據有關標準選用。國家標準，設計時可根據有關標準選用。常見螺紋聯接件常見螺紋聯接件圓圓 螺螺 母母帶翅墊片帶翅墊片墊墊 圈圈六角六角 螺螺 母母緊緊 定定 螺螺 釘釘螺螺 釘釘雙雙 頭頭 螺螺 柱柱六角頭螺栓六角頭螺栓1.1.螺栓聯接螺栓聯接 在被聯接件上開有通孔，被聯接件孔中不加工螺紋。結構簡單，裝拆方便，使用時不受被聯接件材料的限制，應用極 廣 。普通螺栓聯接普通螺栓聯接鉸制孔用螺栓聯接鉸制孔用螺栓聯接 普通螺栓聯接普通螺栓聯接 螺栓桿與被聯接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應用最廣。鉸制孔用螺栓聯接鉸制孔

8、用螺栓聯接 螺栓桿與被聯接件孔壁之間無間隙。孔和螺栓桿多采用基孔制過渡配合(H7 m6、H7n6)，能精確定位，能承受橫向載荷被聯接件需鉆孔、鉸孔，成本高。3.3.螺釘聯接螺釘聯接 被聯接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，直接把螺釘擰進被聯接件的螺釘孔中。 適用于載荷較輕，且不經常裝拆的場合。 螺釘聯接螺釘聯接雙頭螺柱聯接雙頭螺柱聯接2.2.雙頭螺柱聯接雙頭螺柱聯接 用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯接件聯接起來, 被聯接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。適用于被聯接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經常拆卸的地方。4.4.緊定螺釘聯接緊定螺釘聯接 利用擰入被聯接件螺紋孔中的螺釘末

9、端頂住另一零件的表面，以固定零件的相對位置，可傳遞不大的力或扭矩。三、螺紋聯接的預緊和防松三、螺紋聯接的預緊和防松1螺紋聯接的預緊螺紋聯接的預緊 擰緊的目的擰緊的目的 防松方法防松方法 1.摩擦防松 （保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩） 對頂螺母，彈簧墊圈 。 結構簡單、使用方便。2.機械防松 （在聯接中加入其它機械元件) 開口銷、止動墊圈，串聯鐵絲等。 適用于沖擊振動載荷，重要場合使用，成本高。3.永久防松 粘、鉚、焊等。2螺紋聯接的防松螺紋聯接的防松 限制螺旋副的相對轉動；以防止聯接的松動，影響正常工作。1.提高聯接的緊密性2.防止聯接松動3.提高聯接件強度防松的實質防松的實質1.

10、1. 摩擦防松摩擦防松對頂螺母防松對頂螺母防松自鎖螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松彈簧墊圈防松止動墊片防松止動墊片防松螺栓裝配圖開槽螺母開口銷2.2.機械防松機械防松正確錯誤串聯鋼絲防松串聯鋼絲防松焊接焊接 鉚沖鉚沖3.3.不可拆卸防松不可拆卸防松四、螺紋聯接的強度計算四、螺紋聯接的強度計算概述概述1松螺栓聯接強度計算松螺栓聯接強度計算2緊螺栓聯接強度計算緊螺栓聯接強度計算只受預緊力的緊螺栓聯接只受預緊力的緊螺栓聯接既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯接既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接失效分析及計算準則失效分析及計算準則受拉螺栓受拉

11、螺栓靜載荷下，失效形式主要為螺紋牙的塑性變形和斷裂，變載荷下，失效形式為應力集中處的疲勞斷裂 。計算準則計算準則滿足螺栓的拉伸強度條件。 螺桿或通孔孔壁的壓潰 或螺桿被剪斷。 計算準則計算準則 滿足螺栓的擠壓強度和剪切強度條件。概述概述步驟：步驟：根據失效形式和相應的強度計算準則，計算螺紋小徑d1或光桿直徑d0 ，按標準選取公稱直徑d 。失效形式失效形式失效形式失效形式受剪螺栓受剪螺栓失效部位失效部位 安裝時，不受力。安裝時，不受力。 工作時，軸向拉伸工作時，軸向拉伸 。如右圖。如右圖。1松螺栓聯接強度計算松螺栓聯接強度計算F 214dF Fd411d SS為螺紋小徑，mm；螺栓材料的許用拉應

12、力，MPa。起起重重釣釣鉤鉤末末端端螺螺栓栓聯聯接接螺栓受由預緊力螺栓受由預緊力 產生的產生的拉應力拉應力M10M64普通螺紋的鋼制螺栓，可取 只受預緊力的緊螺栓聯接只受預緊力的緊螺栓聯接 0F2104dF21012v312v042tan162tandFddddF032ov 08. 104. 112dd05. 0tan 5 . 0螺栓材料為塑性，根據第四強度理論可求出計算應力3 . 15 . 0332222ca得強度條件為得強度條件為210ca43.1dF2.501Fd結論：結論：扭轉的影響可用增大拉伸力的扭轉的影響可用增大拉伸力的3030來考慮，不再單獨考慮扭矩。來考慮，不再單獨考慮扭矩。

13、緊螺栓聯接裝配時，螺母需要擰緊擰緊力矩擰緊力矩T螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產生的螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產生的扭轉剪應力扭轉剪應力（危險截面）（危險截面）由此可得由此可得（摩擦副的當量摩擦角） 既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯接既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯接工作前工作前（預緊力（預緊力F F0 0 ）載荷及變形情況）載荷及變形情況 螺栓伸長量b，被聯接件壓縮量m 工作工作時（工作拉力）時（工作拉力）載荷及變形情況載荷及變形情況 螺栓總伸長量為bb 被聯接件剩余變形量為 mm， 且 m b 剩余預緊力為F1 螺栓中總拉力 F2= F0 + F =F1 + F螺栓危險截面的拉伸強度條件拉

14、伸強度條件為 212ca43 . 1dF 2.521Fd 對于有密封性要求的聯接，一般聯接，工作載荷穩定時： 工作載荷不穩定時：FF8 . 15 . 11FF6 . 02 . 01FF0 . 16 . 01Pmin0PLdF dF204擠壓強度條件擠壓強度條件剪切強度條件剪切強度條件F0dminLP 力；栓或孔壁的許用擠壓應螺栓的許用剪應力，螺、度，建議取釘桿與孔壁最小接觸長；螺栓的抗剪工作面數目_;25. 1_p0minmindm 受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯接 螺栓所受的工作剪力；螺栓剪切面的直徑(可取螺栓孔的直徑) ；螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度；螺栓或孔壁材料

15、的許用擠壓應力；螺栓材料許用剪切應力。五、螺紋聯接件的材料及許用應力五、螺紋聯接件的材料及許用應力 1 1螺紋聯接件的材料及強度級別螺紋聯接件的材料及強度級別 v一般用一般用 Q235、Q275、10#、35#、45# 重要的、承受沖擊振動變載荷螺栓用重要的、承受沖擊振動變載荷螺栓用 15Cr、40Cr、30CrMnSi、2CrMo 。 例如例如 12V24012V240型機車柴油機缸頭連接螺栓采用型機車柴油機缸頭連接螺栓采用42CrMov螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為十級，自螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為十級，自3.6至至12.9。 表示方法：表示方法： 小數點前的數值為小數點前的數值為 ，

16、小數小數點后數值為點后數值為v螺母的性能等級分為七級，從螺母的性能等級分為七級，從4 4到到1212。 表示方法：數值為表示方法：數值為 。100/B)/(10BS100/B2 2許用應力許用應力 SS SS SSBSp或拉伸拉伸剪切剪切擠壓擠壓六、螺紋聯接的結構設六、螺紋聯接的結構設計計1.1. 避免螺栓承受附加的彎曲應力避免螺栓承受附加的彎曲應力2. 2. 合理安排成組螺栓的平面位置合理安排成組螺栓的平面位置 相鄰螺栓的中心距一般應小于 （d為螺栓的公稱直徑），具有密封要求的螺栓中心距一般不應大于 。 螺栓之間及螺栓與機體之間要留有足夠的扳手空間，扳手轉動角度應大于 。d10d7o60 安

17、排一組螺栓的平面位置和數目時， 力求各螺栓受力均勻，便于加工和裝配。同一圓周上的螺栓數目，應采用3、4、6、8、12等數，以便分度和劃線。原因原因 螺栓的附件應力螺栓的附件應力(a) 支承面不平支承面不平(b) 螺母孔不正螺母孔不正(c) 被聯接件剛度小被聯接件剛度小(d) 鉤頭螺栓聯接鉤頭螺栓聯接 球面墊圈球面墊圈 凸臺凸臺 沉頭座沉頭座結構上結構上如何避免？如何避免？ 斜墊圈斜墊圈 1.1.避免螺栓承受附加的彎曲應力避免螺栓承受附加的彎曲應力第二節第二節 鍵聯接鍵聯接一、鍵聯接的類型和結構一、鍵聯接的類型和結構 1.1.平鍵聯接平鍵聯接 工作面為側面，結構簡單，拆裝方便，工作面為側面，結構

18、簡單，拆裝方便， 對中性好，不能承受軸向力。對中性好，不能承受軸向力。 普通平鍵 導向鍵與滑鍵 2.2.半圓鍵聯接半圓鍵聯接 3.3.楔鍵楔鍵 4.4.切向鍵切向鍵二、二、平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算三、三、花鍵聯接花鍵聯接普通平鍵普通平鍵圓頭（圓頭（A型）型）方頭（方頭（B型）型） 用于靜聯接，用于靜聯接，按鍵端形狀分為三種按鍵端形狀分為三種 單圓頭（單圓頭（C型）型）導向鍵與滑鍵導向鍵與滑鍵 用于動聯接用于動聯接導向鍵聯接導向鍵聯接滑鍵聯接滑鍵聯接 2. 2.半圓鍵聯接半圓鍵聯接工作面工作面圓頭楔鍵聯接圓頭楔鍵聯接 平頭楔鍵聯接平頭楔鍵聯接 鉤頭楔鍵聯接鉤頭

19、楔鍵聯接 3.3.楔鍵楔鍵工作面為上下兩面，靠摩擦傳動，適用于對中精度要求低的靜載。工作面為上下兩面，靠摩擦傳動，適用于對中精度要求低的靜載。4.4.切向鍵切向鍵 兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。工作面二、平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算二、平鍵的選擇和平鍵聯接的強度計算1.選擇選擇根據聯接的結構特點、使用要求和工作條件選擇鍵的類型。根據軸的直徑從標準中選出鍵的截面尺寸bh根據輪轂寬度確定鍵的長度L，導向平鍵按滑動距離確定L 。2.失效形式失效形式 靜聯接靜聯接 ：工作面被壓潰動聯接動聯接 ：工作面過度磨損。3. 校核計算校核計算靜聯接靜聯接：擠壓強度 pp422dhlTlhdT pdhlTp4動聯接動聯接：工作面壓強三、花鍵聯接三、花鍵聯接1 1花鍵聯接的特點花鍵聯接的特點 承載能力高，對軸的削弱小，應力集中小，定心好，導向性能好， 加工需專用機床，成本