1、 10-1 鍵 聯 接 10-2 螺紋聯接基本要求基本要求: :v了解鍵聯接的主要類型及應用特點了解鍵聯接的主要類型及應用特點v掌握平鍵聯接強度校核計算方法掌握平鍵聯接強度校核計算方法v了解螺紋聯接的基本知識：類型、特性、標準、結構、了解螺紋聯接的基本知識：類型、特性、標準、結構、應用場合及防松方法等應用場合及防松方法等v掌握螺栓聯接強度計算方法掌握螺栓聯接強度計算方法機械設計基礎聯接靜聯接靜聯接動聯接動聯接運動副運動副機械設計基礎聯接與動力與動力源組合源組合零件零件構件構件機構機構機器機器靜聯接靜聯接動聯接動聯接(運動副運動副)可拆聯接：可拆聯接：螺紋聯接、鍵聯接、銷聯接等螺紋聯接、鍵聯接、

2、銷聯接等不可拆聯接不可拆聯接：鉚接、焊接、膠接等：鉚接、焊接、膠接等聯接聯接一、鍵聯接的分類及結構二、鍵的強度校核三、花鍵聯接機械設計基礎聯接一、鍵聯接的分類及結構一、鍵聯接的分類及結構v目的：目的：v鍵是用來實現軸與軸上零件的周向固定以傳遞轉矩（靜聯鍵是用來實現軸與軸上零件的周向固定以傳遞轉矩（靜聯接），或實現軸上零件的軸向固定或軸向移動（動聯接接），或實現軸上零件的軸向固定或軸向移動（動聯接 ）v它是標準件它是標準件v分類：分類：機械設計基礎聯接鍵聯接鍵聯接松聯接松聯接緊聯接緊聯接楔鍵楔鍵（靜聯接，單向軸向固定）（靜聯接，單向軸向固定）平鍵平鍵半圓鍵半圓鍵 （靜聯接）（靜聯接）普通平鍵普通

3、平鍵 （靜聯接）（靜聯接）導向平鍵導向平鍵 （動聯接）（動聯接）花鍵花鍵1 松聯接松聯接（1）平鍵聯接）平鍵聯接v結構結構:鍵兩側與鍵槽相配合鍵兩側與鍵槽相配合(靜聯接為過渡靜聯接為過渡配合配合, 動聯接為間隙配合動聯接為間隙配合), 上端面與輪轂上端面與輪轂鍵槽底面有間隙鍵槽底面有間隙v工作原理工作原理:兩側面是工作面，靠兩側面擠兩側面是工作面，靠兩側面擠壓傳遞轉矩壓傳遞轉矩v失效形式失效形式:v靜聯接：工作面擠潰，鍵剪斷靜聯接：工作面擠潰，鍵剪斷v動聯接：工作面磨損動聯接：工作面磨損v特點：特點：結構簡單，裝折方便，對中性好，承載能力大，應用廣泛結構簡單，裝折方便，對中性好，承載能力大，應

4、用廣泛v成對使用成對使用: :v承載能力不夠時采用承載能力不夠時采用, 按按 180布置兩個鍵。布置兩個鍵。機械設計基礎聯接平鍵分類平鍵分類v普通平鍵普通平鍵v(圓頭圓頭)型：型：立銑刀，鍵定位好，軸應力集中大立銑刀，鍵定位好，軸應力集中大v(平頭平頭)型：型：盤銑刀，軸向鍵無定位，應力集中小盤銑刀，軸向鍵無定位，應力集中小v(單圓頭單圓頭)型：型：立銑刀加工，用于軸端立銑刀加工，用于軸端v導向平鍵導向平鍵v鍵固定于軸上鍵固定于軸上, 滑移距離小滑移距離小機械設計基礎聯接(2) 半圓鍵聯接半圓鍵聯接v結構結構: v工作原理工作原理: v兩側面是工作面，側面兩側面是工作面，側面擠壓傳遞轉矩擠壓傳

5、遞轉矩v構造與加工構造與加工:v鍵鍵: 用圓鋼切制或沖壓用圓鋼切制或沖壓后磨削后磨削v鍵槽鍵槽: 盤狀銑刀加工盤狀銑刀加工v失效形式失效形式: 鍵剪斷鍵剪斷, 工作面壓潰工作面壓潰v特點特點: 便于安裝便于安裝, 對中好對中好, 用于錐形軸端用于錐形軸端, 但對軸削弱大但對軸削弱大v成對使用成對使用: 承載能力不夠時用承載能力不夠時用, 沿同一沿同一母線布置母線布置機械設計基礎聯接2 緊聯接緊聯接v楔鍵楔鍵聯接聯接v結構結構: 鍵側與鍵槽有間隙鍵側與鍵槽有間隙 , 上下面楔緊上下面楔緊v工作原理工作原理: 上下面為工作面，靠摩擦力傳上下面為工作面，靠摩擦力傳遞轉矩遞轉矩v方頭楔鍵、方頭楔鍵、鉤

6、頭楔鍵、鉤頭楔鍵、圓頭楔鍵圓頭楔鍵v失效形式失效形式: 工作面壓潰工作面壓潰v特點特點: 簡單簡單, 且可實現輪轂在軸上單向軸向固定且可實現輪轂在軸上單向軸向固定v楔緊產生偏心楔緊產生偏心, 對中性差對中性差, 不適于高速及對中要求高的場合不適于高速及對中要求高的場合機械設計基礎聯接機械設計基礎聯接: 1.一對楔鍵組成, 上下窄面為工作面 2.只能單向傳遞轉矩T: 兩對切向鍵兩對切向鍵 (120130分布分布)雙向傳遞雙向傳遞結構結構: 承載力大承載力大重型機械重型機械特點特點動畫3. 切向鍵二、鍵的強度校核二、鍵的強度校核v1 鍵的選擇鍵的選擇v鍵是標準零件：鍵是標準零件：p173 表表10

7、-2v材料多采用碳素鋼材料多采用碳素鋼v鍵的類型選擇鍵的類型選擇根據使用要求和工作條件根據使用要求和工作條件:v轉矩、轉速、載荷性質、是否移動、對中性轉矩、轉速、載荷性質、是否移動、對中性v鍵的尺寸選擇鍵的尺寸選擇（同時確定配合類型）（同時確定配合類型）:v工作要求工作要求 鍵的種類鍵的種類按軸徑按軸徑d選鍵的選鍵的b 、 h選鍵長選鍵長L(標標準準; 短于輪轂寬度短于輪轂寬度) 機械設計基礎聯接機械設計基礎聯接1 平鍵的選用平鍵的選用（1 1）鍵的尺寸選擇）鍵的尺寸選擇 斷面尺寸斷面尺寸 b bh h： 根據軸徑根據軸徑 d d 查查標準確定。標準確定。 鍵長鍵長 L L：應略短于輪轂的寬度

8、，并符合標準尺寸系列。應略短于輪轂的寬度，并符合標準尺寸系列。附：鍵的長度系列：附：鍵的長度系列： 10 12 14 16 18 20 22 25 10 12 14 16 18 20 22 25 32 36 40 45 50 63 70 80 32 36 40 45 50 63 70 80 90 100 110 125 140 160 90 100 110 125 140 160 .機械設計基礎聯接 d b h C或或r L t t1 半徑半徑r 鍵的尺寸鍵的尺寸鍵鍵 槽槽軸的直徑軸的直徑 自自 68 2 2 620 1.2 1 810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.0

9、80.16 1012 4 4 845 2.5 1.8 1217 5 5 1056 3.0 2.3 1722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.25 2230 8 7 1890 4.0 3.3 3038 10 8 22110 5.0 3.3 3844 12 8 28140 5.0 3.3 4450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.4 5058 16 10 45180 6.5 4.3 5865 18 11 50200 7.0 4.4 6575 20 12 56220 7.5 4.92 鍵的強度校核鍵的強度校核v靜聯接靜聯接:v壓潰壓潰擠壓

10、強度擠壓強度v鍵被剪斷鍵被剪斷剪切強度剪切強度機械設計基礎聯接pspdklT2圓頭圓頭: ls=L-b平頭平頭: ls=L單圓頭單圓頭: ls=L-b/2 p 查表查表10-3一般不會發生鍵的剪斷，故一般不作剪斷強度校核一般不會發生鍵的剪斷，故一般不作剪斷強度校核 dblTs2Lls機械設計基礎聯接強度不夠怎么辦？強度不夠怎么辦？ 1.1.適當增加鍵的長度適當增加鍵的長度 2.2.采用兩個鍵按對稱布置采用兩個鍵按對稱布置(180(180度度) ) v承載能力不夠時采用承載能力不夠時采用, 按按 180布置兩個鍵。布置兩個鍵。一對平鍵按一對平鍵按1.5 個鍵校核計算個鍵校核計算三、花鍵聯接三、花

11、鍵聯接v特特點：點：v受力較均勻，應力集受力較均勻，應力集中小，承載能力大中小，承載能力大v對中性好，導向性好，對中性好，導向性好，精度高精度高v需專門設備和工具需專門設備和工具, 成本高成本高v結構結構: v軸及輪轂孔周向均布軸及輪轂孔周向均布的多個鍵齒互相配合的多個鍵齒互相配合, 構成花鍵聯接構成花鍵聯接機械設計基礎聯接v工作原理工作原理: v鍵側是工作面，靠鍵側是工作面，靠鍵側面與鍵槽擠壓鍵側面與鍵槽擠壓傳遞轉矩傳遞轉矩機械設計基礎聯接2、花鍵類型 矩形花鍵 矩形花鍵聯接按新標準為內徑定心，定心精度高，定心穩定性好，配合面均要研磨，磨削消除熱處理后變形，應用廣泛 漸開線花鍵定心方式為齒形

12、定心，當齒受載時，齒上的徑向力能自動定心，有利于各齒均載，應用廣泛，優先采用 三角形花鍵齒數較多，齒較小，對軸強度削弱小。適于輕載、直徑較小時及軸與薄壁零件的聯接應用較少 機械設計基礎聯接二、花鍵聯接的設計計算 設計：選花鍵類型按軸徑定花鍵尺寸驗算聯接強度 失效形式：鍵齒的壓潰（靜聯接） 磨損（動聯接） 齒根剪斷 設：工作載荷沿鍵的工作長度l均勻分布。且各齒面上壓力的合力N作用在平均半徑dm處，如圖 擠壓強度條件： PmPdlhzT2000動聯接（耐磨性條件）： 2000PdlhzTPm T傳遞扭矩（N.m） Z花鍵齒數 l 鍵齒工作長度（mm）dm花鍵的平均直徑載荷分布不均系數 h鍵齒側面工

13、作高度（mm） 機械設計基礎聯接34 銷聯接 定位銷主要用于零件間位置定位，左圖，常用作組合加工和裝配時的主要輔助零件。聯接銷主要用于零件間的聯接或鎖定，中圖，可傳遞不大的載荷安全銷主要用于安全保護裝置中的過載剪斷元件 ，右圖機械設計基礎聯接圓柱銷不能多于裝拆（否則定位精度下降）圓錐銷1：50錐度，可自鎖，定位精度較高，允許多于裝拆，且便于拆卸特殊型式銷帶螺紋錐銷，開尾錐銷（右圖）彈性銷，開口銷，槽銷和開口銷等多種形式 機械設計基礎聯接33 無鍵聯接 用軸與轂的聯接不用鍵或花鍵時，統稱無鍵聯接 一、型面聯接 軸和轂孔有柱形和圓錐形等。 特點：沒有應力集中源，對中性好，承載能力強，裝拆方便，但加

14、工不方便，需用專用設備，應用較少。另外成形面還有方形、六邊形及切邊圓形等，但對中性較差。 機械設計基礎聯接二、脹套聯接 如圖為彈性環聯接利用錐面貼合并擠緊在軸轂之間用摩擦力傳遞扭矩，有過載保護作用。彈性環的材料為高碳鋼或高碳合金鋼（65，70，55Cr2、60Cr2）并經熱處理。錐角一般為12.517，另外要求內、外環錐面配合良好。特點：可傳遞較大扭矩和軸向力，無應力集中，對中性好，但加工要求較高，應用受限制,不超過3-4個為宜。機械設計基礎聯接v過盈連接是依靠包容件（孔）和被包容件（軸）配合后的過盈來實現緊固連接的。這種連接的結構簡單、同心度好、承載能力強，能承受變載和沖擊力，還可避免零件因

15、加工出鍵槽等而削弱強度，但配合加工精度要求較高，采用圓柱面接合時裝拆不便。過盈連接的配合面主要是圓柱面和圓錐面，其他形式較少。3-5 過盈聯接 機械設計基礎聯接過盈聯接 Ad圓柱面過盈連接的倒角液壓拆裝的圓錐面過盈連接p靠螺母壓緊的圓錐面過盈連接機械設計基礎聯接過盈連接的裝配要求v配合表面應具有良好的表面粗糙度，零件經加熱或冷卻后要將配合面擦凈。v壓合前，配合表面處理干凈并涂以潤滑油，以免裝配中擦傷配合面。v壓入過程應連續，不宜過快；壓入速度一般為24mm/s（不宜超過10mm/s），并應準確控制壓入行程。v壓合時，應始終保持軸和孔同軸線，不許偏斜；應經常用角尺檢查校正。v對于細長的薄壁件，更

16、要細心檢查其過盈量和形狀偏差，裝配時盡可能垂直壓入，以防變形。機械設計基礎聯接過盈連接的裝配方法v壓入配合法壓入配合法 可用手錘加墊塊敲擊壓入，也可采用各類壓力機壓入。v熱脹配合法熱脹配合法 又稱紅套，是利用金屬材料熱脹冷縮的物理特性，在套與軸有一定過盈時，將套加熱，使孔脹大，然后將軸裝入脹大的孔中，待冷卻后，軸與套孔就獲得了傳遞軸向力、扭矩或軸向力與扭矩同時作用的結合體。v冷縮配合法冷縮配合法 此法是將被包容件進行低溫冷卻使之冷縮，對小過盈量的小型連接件和薄壁襯套等多采用于冰冷縮（可冷至-78）；過盈量較大的連接件，如發動機的主、副桿襯套等，多采用液氮冷縮（可冷至-196）。v液壓套合法液壓

17、套合法是使高壓油注入錐套中，使油壓增大，錐套膨脹頂出或裝入。一、螺紋的主要參數二、螺旋副力學特性三、螺紋常用類型四、螺紋聯接件主要類型五、螺紋聯接防松裝置六、螺栓聯接的計算七、螺栓材料和許用應力機械設計基礎聯接一、螺紋的主要參數一、螺紋的主要參數1 螺紋形成螺紋形成v螺旋線形成：螺旋線形成：傾斜線繞在圓柱體上傾斜線繞在圓柱體上形成的曲線形成的曲線v螺紋形成：螺紋形成：平面圖形沿螺旋線形成平面圖形沿螺旋線形成三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋三角形、矩形、梯形、鋸齒形、半圓形螺紋v螺旋線的數目螺旋線的數目(線數線數):單線、多線單線、多線機械設計基礎聯接v粗牙螺紋粗牙螺紋 一般聯接一般聯接v

18、細牙螺紋細牙螺紋 d1大、強度大、自鎖性好，常用于變載大、強度大、自鎖性好，常用于變載v旋向旋向(螺旋線方向螺旋線方向)：常用右旋，特殊要求時用左旋常用右旋，特殊要求時用左旋v問題：問題：旋向判斷旋向判斷 ？ d2SP聯接聯接傳動傳動 螺紋旋向判斷螺紋旋向判斷v旋向旋向(螺旋線方向螺旋線方向)：常用右旋，特殊常用右旋，特殊要求時用左旋要求時用左旋v旋向判斷旋向判斷:(1)軸線垂直放，右邊高軸線垂直放，右邊高右旋右旋 左左邊高邊高左旋左旋機械設計基礎聯接v(2)右手右手旋，前進旋，前進右旋右旋v 左左手手旋，前進旋，前進左旋左旋機械設計基礎聯接1) 1) 普通螺紋普通螺紋( (三角形螺紋三角形螺

19、紋) )特點：特點：螺紋的牙型角螺紋的牙型角 =2=2 =60=60 。 因牙型角因牙型角 大，所以當量大，所以當量 摩擦因數大，自鎖性能摩擦因數大，自鎖性能 好，主要用于連接。好，主要用于連接。二、二、 螺紋的類型、特點和應用螺紋的類型、特點和應用1 1、根據螺紋在螺桿軸向剖面上的形狀不同、根據螺紋在螺桿軸向剖面上的形狀不同機械設計基礎聯接細牙螺紋與粗牙螺紋的比較細牙螺紋與粗牙螺紋的比較粗牙：粗牙：常用常用細牙細牙缺點：缺點：牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。牙小，相同載荷下磨損快，易脫扣。細牙：細牙：螺距小，自鎖螺距小，自鎖性能更好。常用于承性能更好。常用于承受沖擊、振動及變載受沖擊、振動及

20、變載荷、或空心、薄壁零荷、或空心、薄壁零件上及微調裝置中。件上及微調裝置中。機械設計基礎聯接2) 2) 矩形螺紋矩形螺紋特點特點：牙形為正方形，：牙形為正方形， =0=0 ，所以效率高，齒根強度低，用所以效率高，齒根強度低，用于傳動。于傳動。機械設計基礎聯接3) 3) 梯形螺紋梯形螺紋特點特點： =2=2 =30=30 。比矩形。比矩形螺紋效率略低，在螺旋傳動螺紋效率略低，在螺旋傳動中有廣泛應用。中有廣泛應用。機械設計基礎聯接4) 4) 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋特點特點：工作邊：工作邊 =3=3 ，非工作邊，非工作邊 =30=30 。它綜合了矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的它綜合了矩形螺紋效率

21、高和梯形螺紋牙根強度高的優點優點, ,能承受較大的載荷能承受較大的載荷, ,但只能用于單向傳動。但只能用于單向傳動。機械設計基礎聯接5) 5) 圓柱管螺紋圓柱管螺紋 特點特點：用于緊密性要求的管件連接的三角螺紋：用于緊密性要求的管件連接的三角螺紋, , =55=55 。2 主要參數主要參數v大徑大徑d、D：最大直徑最大直徑公稱直徑公稱直徑v小徑小徑d1：外螺紋的危險剖面直徑外螺紋的危險剖面直徑 強度直徑強度直徑v中徑中徑d2、D2：假想直徑，牙型溝槽假想直徑，牙型溝槽寬與牙的寬度相等寬與牙的寬度相等 計算直徑計算直徑v螺距螺距P：相鄰兩牙軸向距離相鄰兩牙軸向距離v導程導程S：同一條螺紋線的相鄰

22、兩牙同一條螺紋線的相鄰兩牙間的軸向距離，間的軸向距離，S = nP機械設計基礎聯接 d2 機械設計基礎聯接v升角升角 ：螺紋與其軸線的垂直平螺紋與其軸線的垂直平面所成的夾角面所成的夾角v牙型角牙型角 ：螺紋兩側邊的夾角螺紋兩側邊的夾角d1D, dSP22/dnParctgdarctgS二、螺旋副力學特性二、螺旋副力學特性v螺旋副作為一種空間運動副，其接觸面為螺旋面螺旋副作為一種空間運動副，其接觸面為螺旋面v螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對移動螺紋在旋緊或松開過程中，螺紋之間相對移動v當螺桿和螺母之間受到軸向力當螺桿和螺母之間受到軸向力Q時，擰動螺桿或螺母，時，擰動螺桿或螺母，螺旋面間將產生

23、摩擦力螺旋面間將產生摩擦力1 斜面摩擦斜面摩擦2 矩形螺紋矩形螺紋3 三角形螺紋三角形螺紋4 螺紋聯接的擰緊力矩螺紋聯接的擰緊力矩機械設計基礎聯接1 矩形螺紋矩形螺紋v螺旋副（螺母與螺桿）的相對運動螺旋副（螺母與螺桿）的相對運動 滑塊沿斜面運動滑塊沿斜面運動v假設：假設：1)載荷分布在中線上載荷分布在中線上; 2)單面產生摩擦力單面產生摩擦力v螺旋升角螺旋升角d2dd1 2d s =z pv12rR21nnF 22tandpzds 擰緊力擰緊力擰緊力矩擰緊力矩防松力防松力防松力矩防松力矩機械設計基礎聯接1 斜面摩擦斜面摩擦分析使滑塊等速運動所需要的水平力分析使滑塊等速運動所需要的水平力等速上升

24、：等速上升：v平衡條件：平衡條件：v擰緊力：擰緊力：v擰緊力矩：擰緊力矩：v傳動效率：傳動效率： FQR21+r v12QFN21F21rR21021 RQF)tan(r r QF機械設計基礎聯接2tan()2dTQr22tan22tan()2Q dQSdTQr等速下滑：等速下滑：v平衡條件：平衡條件：v防松力：防松力：v效率：效率：自鎖條件：自鎖條件：v當當 r r時，時，F 0，原工作阻力，原工作阻力F反向作用，作為驅動力反向作用，作為驅動力時，滑塊才能移動時，滑塊才能移動v結論：結論：當當 r r 時，滑塊自鎖時，滑塊自鎖 v12FQ r rR21R21QF FN21F21r021 RQ

25、F)tan(r r QF機械設計基礎聯接222tan()2tan()2tantandQTQSQ drr2 三角三角形螺紋形螺紋v反力反力v摩擦力摩擦力v當量摩擦角當量摩擦角N/2N/2NN 900- 900- QffQfNFvf cos2QN cos2 r rcosarctanarctanffvv 機械設計基礎聯接v擰緊力擰緊力v擰緊力矩擰緊力矩)tan(22vQddFMr r )tan(vQFr r )tan(2222vQddFMr r )tan(vQFr r v防松力防松力v防松力矩防松力矩三角三角形螺紋形螺紋（續）（續）v效效 率率v自鎖條件自鎖條件N/2N/2NN 900- 900-

26、0)tan( vQFr r r rv)tan(/tan/vdrWWr r v思考：思考：1. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高，宜用于傳動矩形螺紋和三角螺紋哪一種效率高，宜用于傳動？2. 矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖，宜用于聯接矩形螺紋和三角螺紋哪一種易自鎖，宜用于聯接？機械設計基礎聯接機械設計基礎聯接矩形螺紋非矩形螺紋驅動力轉距效率自鎖條件)(rQtgF2)(.2221dtgQdQTr)(rtgtgr)(vQtgFr2)(.2221dtgQdQTvr)(vtgtgrvr機械設計基礎聯接（三）、 對螺紋性能的影響1. 對螺紋性能之影響2. 對螺紋性能之影響 效率單線螺紋（ 小）多用于連接自鎖性

27、單線螺紋（ 大）多用于傳動 效率三角形螺紋（ 大）多用于連接自鎖性矩形、梯形、鋸齒形螺紋（ 小）多用于傳動四、螺紋聯接件主要類型四、螺紋聯接件主要類型1 標準螺紋聯接件標準螺紋聯接件v螺栓螺栓普通螺栓普通螺栓 鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓v雙頭螺栓雙頭螺栓v螺釘螺釘聯接螺釘聯接螺釘緊定螺釘、自攻螺釘緊定螺釘、自攻螺釘v螺母螺母：六角螺母、圓螺母：六角螺母、圓螺母v墊圈墊圈：平墊圈、斜墊圈：平墊圈、斜墊圈螺紋聯接件通過組合形成螺紋聯接螺紋聯接件通過組合形成螺紋聯接機械設計基礎聯接2 螺紋聯接的基本類型螺紋聯接的基本類型v螺栓聯接螺栓聯接普通螺栓聯接普通螺栓聯接鉸制孔螺栓聯接鉸制孔螺栓聯接v雙頭螺栓聯接雙

28、頭螺栓聯接v螺釘聯接螺釘聯接螺釘聯接螺釘聯接緊定螺釘緊定螺釘、自攻螺釘聯接、自攻螺釘聯接v其它聯接其它聯接：地腳螺栓、吊環螺釘：地腳螺栓、吊環螺釘v螺紋聯接類型主要根據受力、結構形式、螺紋聯接類型主要根據受力、結構形式、裝拆要求等進行選擇裝拆要求等進行選擇機械設計基礎聯接螺栓聯接螺栓聯接普通螺栓聯接普通螺栓聯接v特點：特點：孔與桿間有間隙、被聯接孔與桿間有間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便件上無需切制螺紋、裝拆方便v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鉸制孔螺栓聯接鉸制孔螺栓聯接v特點：特點：孔與桿間無間隙、被聯接孔與桿間無間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便件上無需

29、切制螺紋、裝拆方便v適用場合：適用場合：承受橫向載荷的場合承受橫向載荷的場合機械設計基礎聯接雙頭螺栓、螺釘聯接雙頭螺栓、螺釘聯接雙頭螺栓聯接雙頭螺栓聯接v特點：特點：孔與桿間有間隙、被聯接孔與桿間有間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便件上無需切制螺紋、裝拆方便v適用場合：適用場合：用于被聯接件之一較用于被聯接件之一較厚、經常裝拆的場合厚、經常裝拆的場合螺釘聯接螺釘聯接v特點：特點：孔與桿間無間隙、被聯接孔與桿間無間隙、被聯接件上無需切制螺紋、裝拆方便件上無需切制螺紋、裝拆方便v適用場合：適用場合：被聯接件之一較厚，被聯接件之一較厚，且不常裝拆的場合且不常裝拆的場合機械設計基礎聯接緊定螺釘聯接

30、緊定螺釘聯接適用場合：適用場合：v多用于軸上零件的固定，多用于軸上零件的固定，傳遞較小的力傳遞較小的力v錐端螺釘聯接錐端螺釘聯接v平端螺釘聯接平端螺釘聯接v圓柱端螺釘聯接圓柱端螺釘聯接機械設計基礎聯接其他聯接其他聯接v地腳螺栓聯接、地腳螺栓聯接、吊環螺栓聯接吊環螺栓聯接、 T形槽螺栓聯接形槽螺栓聯接機械設計基礎聯接3 螺紋聯接的擰緊力矩螺紋聯接的擰緊力矩v目的：目的：防止松動防止松動提高可靠性、強提高可靠性、強度、緊密性度、緊密性v螺母擰緊時螺母擰緊時預緊力預緊力Fsv擰緊阻力矩擰緊阻力矩 T 的大小：的大小： ？v螺旋副間的摩擦力矩螺旋副間的摩擦力矩 T1 ：v螺母與支承面間摩擦力矩螺母與支

31、承面間摩擦力矩 T2 ：機械設計基礎聯接螺栓螺栓預緊拉力預緊拉力F F0 0被聯接件被聯接件預緊壓力預緊壓力F F0 0v施加在扳手上的力施加在扳手上的力FT21TTT)tan(221vsdFT mszrFfT 2TFsFsLFTTTT 21T1T2控制控制擰緊力矩擰緊力矩的扳手的扳手v定力矩扳手定力矩扳手v測力矩扳手測力矩扳手機械設計基礎聯接控制控制擰緊力擰緊力臂臂v選擇扳手長度選擇扳手長度機械設計基礎聯接五、螺紋聯接防松裝置五、螺紋聯接防松裝置v問題：問題：v為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？為什么要防松？防松的原理？防松零件的裝配方法？v靜載荷：靜載荷：r rv(自鎖自鎖)

32、+ 預緊后摩擦力預緊后摩擦力防止松動防止松動v動載荷：動載荷：摩擦力減小、消失摩擦力減小、消失不可靠不可靠v溫度：溫度：螺栓和被連接件變形導致連接松脫螺栓和被連接件變形導致連接松脫v螺紋聯接防松的實質在于限制螺旋副的相對轉動螺紋聯接防松的實質在于限制螺旋副的相對轉動v螺紋聯接防松的方法按工作原理可分為螺紋聯接防松的方法按工作原理可分為:1 摩擦防松摩擦防松2 機械防松機械防松3 其它：其它：破壞螺紋副關系（鉚沖、粘接、焊接）破壞螺紋副關系（鉚沖、粘接、焊接）機械設計基礎聯接1 摩擦防松摩擦防松v使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副

33、轉動的摩擦阻力矩轉動的摩擦阻力矩v彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、彈簧墊圈防松、自鎖螺母防松、對頂螺母對頂螺母(雙螺母雙螺母)防松防松機械設計基礎聯接對頂螺母防松對頂螺母防松v使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副使螺紋接觸面間始終保持一定的壓力，始終有阻止螺旋副轉動的摩擦阻力矩轉動的摩擦阻力矩v對頂螺母防松對頂螺母防松機械設計基礎聯接2 機械防松機械防松v用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體，消除了它們之間相對用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體，消除了它們之間相對轉動的可能性轉動的可能性v開口銷、開口銷、止動墊圈止動墊圈、串聯鋼絲串聯鋼絲防松防松機械設計基礎聯接螺栓螺栓開槽螺母開槽螺母開口銷開

34、口銷裝配圖裝配圖止動墊圈止動墊圈防松防松v用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體，消除了它們之間相對用機械裝置把螺母和螺栓聯成一體，消除了它們之間相對轉動的可能性轉動的可能性機械設計基礎聯接串聯鋼絲防松串聯鋼絲防松機械設計基礎聯接正確錯誤正確錯誤v用機械裝用機械裝置把螺母置把螺母和螺栓聯和螺栓聯成一體，成一體，消除了它消除了它們之間相們之間相對轉動的對轉動的可能性可能性3 其它：其它：破壞螺紋副關系破壞螺紋副關系v焊接焊接v鉚沖鉚沖機械設計基礎聯接六、螺栓聯接的計算六、螺栓聯接的計算松螺栓聯接：松螺栓聯接：無預緊力，只有工作拉力無預緊力，只有工作拉力緊螺栓聯接：緊螺栓聯接：有預緊力，還有工作拉力有預緊

35、力，還有工作拉力1 失效形式失效形式2 設計步驟設計步驟3 松螺栓聯接強度設計松螺栓聯接強度設計4 緊螺栓聯接強度設計緊螺栓聯接強度設計僅受預緊力僅受預緊力的緊螺栓聯接的緊螺栓聯接受橫向載荷受橫向載荷的緊螺栓聯接的緊螺栓聯接受軸向載荷受軸向載荷的緊螺栓聯接的緊螺栓聯接受偏心載荷受偏心載荷的緊螺栓聯接的緊螺栓聯接機械設計基礎聯接螺栓組聯接螺栓組聯接1 失效形式失效形式v失效形式：失效形式：v 1. 螺栓桿拉斷（普通螺栓）螺栓桿拉斷（普通螺栓）v 2. 螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）螺紋壓潰和剪斷（受剪螺栓）v 3. 經常裝拆因磨損而發生滑扣經常裝拆因磨損而發生滑扣v普通螺栓主要為普通螺栓主要為螺紋部

36、分發生斷裂螺紋部分發生斷裂v受剪螺栓受剪螺栓(鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓)主要為壓潰和剪切主要為壓潰和剪切機械設計基礎聯接2 設計步驟設計步驟一般設計步驟：一般設計步驟：v螺栓組受力和失效分析螺栓組受力和失效分析找出受力最大的螺栓找出受力最大的螺栓 單個螺栓單個螺栓受力分析和失效分析受力分析和失效分析 單個螺栓強度計算單個螺栓強度計算確定螺栓的尺確定螺栓的尺寸（直徑、長度）寸（直徑、長度）v試算法：試算法：先選定一個螺栓直徑先選定一個螺栓直徑d 查查 計算計算d1。v若若d1與與d1（假定的小徑）相近，則合用；否則再選（假定的小徑）相近，則合用；否則再選機械設計基礎聯接3 松螺栓聯接強度設計松螺栓聯

37、接強度設計v受載荷形式受載荷形式軸向拉伸軸向拉伸(工作拉力工作拉力F)v失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (靜、疲勞靜、疲勞)v設計準則設計準則保證螺栓拉伸強度保證螺栓拉伸強度v強度條件：強度條件： v設計計算方法：設計計算方法：v校核式校核式 :v設計式設計式:機械設計基礎聯接 214dFAF41Fd F4 緊螺栓聯接強度設計緊螺栓聯接強度設計(1) 僅受預緊力的緊螺栓聯接僅受預緊力的緊螺栓聯接v受載荷形式受載荷形式擰緊后擰緊后:軸向拉伸軸向拉伸(工作拉力工作拉力Fs)v 擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力、扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (拉、扭綜合作用拉、扭綜合

38、作用)v設計準則設計準則保證螺栓拉伸強度保證螺栓拉伸強度v強度條件：強度條件： v設計計算方法：設計計算方法：v校核式校核式 :機械設計基礎聯接TFsFs擰緊力矩擰緊力矩T T剪應力剪應力預緊拉力預緊拉力F FS S拉應力拉應力5 .0 3 . 1)5 . 0(332222 4/3 . 121 dFSx1.341 SFd v設計式設計式:(2) 受橫向載荷的緊螺栓聯接受橫向載荷的緊螺栓聯接v受載荷形式受載荷形式工作載荷作用之前工作載荷作用之前，螺栓已受預緊力，螺栓已受預緊力 FS作用作用v （擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸FS 、扭力、扭力T）v 擰緊后擰緊后: 預緊力預緊力 Fsv失

39、效形式失效形式 相同否相同否？兩種情況的工作原理不同！機械設計基礎聯接普通螺栓普通螺栓鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓受橫向載荷的普通螺栓聯接受橫向載荷的普通螺栓聯接v受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力扭力Tv失效形式失效形式螺栓拉斷螺栓拉斷 (拉、扭綜合作用拉、扭綜合作用)v設計準則設計準則保證螺栓拉伸強度保證螺栓拉伸強度v強度條件強度條件： v設計計算方法設計計算方法：v問題：預緊力問題：預緊力Fs應滿足的條件應滿足的條件?與橫向載荷與橫向載荷F有何關系有何關系？v依據：被聯接件不滑移依據：被聯接件不滑移界面摩擦力界面摩擦力F Fv即：即：機械設計基礎聯接FSFSF

40、FTFSFSv校核式校核式 :4/3 . 121 dFSx1.341 SFd v設計式設計式:SffFk FfSk FFf討論：討論：kf=1/2,f=0.2時，時，FS=?F受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯接受橫向載荷的鉸制孔螺栓聯接v受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中:軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力扭力T(預緊力小，計算時可忽略預緊力小，計算時可忽略)v 工作時：工作時：橫向載荷橫向載荷Fv失效形式失效形式側面壓潰及螺栓剪切側面壓潰及螺栓剪切v設計準則設計準則保證擠壓、剪切強度保證擠壓、剪切強度v強度條件強度條件： p p、 v設計計算方法：設計計算方法：v擠壓強度：擠壓強度：v剪切強度：剪切

41、強度：機械設計基礎聯接min0ppLdF 420 dF討論：討論：v普通螺栓受橫向載荷普通螺栓受橫向載荷F時，為保證結合面時，為保證結合面不發生滑移，靠結合面的摩擦力抵抗不發生滑移，靠結合面的摩擦力抵抗Fv預緊力預緊力Fs的大小，根據接合面不發生滑移的大小，根據接合面不發生滑移的條件確定的條件確定vf=0.2時，時，FS=6Fv結論：結論：v橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓橫向載荷過大的情況下，不適宜用普通螺栓v宜采用鉸制孔螺栓宜采用鉸制孔螺栓v必須采用普通螺栓時，應配合必須采用普通螺栓時，應配合減載銷、鍵或減載套筒減載銷、鍵或減載套筒使用使用v減載裝置強度計算同鉸制孔螺栓計算減載裝置強

42、度計算同鉸制孔螺栓計算機械設計基礎聯接FSFsFFTx1.341 SFd FFfS2.1 (3) 受軸向載荷的緊螺栓聯接受軸向載荷的緊螺栓聯接v受載荷形式受載荷形式擰緊過程中擰緊過程中: 軸向拉伸軸向拉伸Fs 、扭力扭力Tv工作時，工作時，再承受工作載荷再承受工作載荷Fv此時，螺栓所受的總拉力此時，螺栓所受的總拉力:vF0 = FS+F ?機械設計基礎聯接TFSFSFFF0F0v須根據靜力平衡方程和變形協調條件求解須根據靜力平衡方程和變形協調條件求解受力和變形關系受力和變形關系變形協調條件變形協調條件: l l1 1 l lb l l機械設計基礎聯接F0F+FSF0=F+FSl l1l lb

43、l l1 l lbTFSFSFFF0F0FsFsFsFs預緊預緊FS受載受載F螺栓螺栓被聯接件被聯接件拉力拉力FS，伸長，伸長l l1壓力壓力FS，壓縮，壓縮l lb拉力拉力F0, 伸長伸長l l1 1 l l1 1壓力壓力FS, 壓縮壓縮l lb - l lb未預緊未預緊 未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形FF受力變形線圖受力變形線圖應變與力關系應變與力關系:機械設計基礎聯接FS：殘余預緊力：殘余預緊力v防止受載后接合防止受載后接合面產生縫隙面產生縫隙v根據緊密性要求根據緊密性要求選取，見選取，見p193預緊預緊FS受載受載F螺栓螺栓被聯接件被聯接件拉力拉力FS，伸長，

44、伸長l l1壓力壓力FS，壓縮，壓縮l lb拉力拉力F0, 伸長伸長l l1 1 l l壓力壓力FS, 壓縮壓縮l lb - l l未預緊未預緊 未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形未受力、無變形形變形變l l力力Fl l1l lbllFSFF0FS被聯接件被聯接件螺栓螺栓l lbCFAEF l l應變與力關系應變與力關系:機械設計基礎聯接形變形變l l力力Fl l1l lbllFSFF0FS被聯接件被聯接件螺栓螺栓l lbCFAEF l l12ssssFFFFFCCl221()ssCFFFCC螺栓總拉力螺栓總拉力:工件殘余預緊力工件殘余預緊力:1021()sCFFFCC變形協調條件變形

45、協調條件: l l1 1 l lb l lF0F+FSF0=F+FS相對剛度相對剛度受軸向載荷螺栓強度計算受軸向載荷螺栓強度計算v螺栓受到的總拉力螺栓受到的總拉力F0= F+ FSv則螺栓強度計算公式：則螺栓強度計算公式：機械設計基礎聯接v校核式校核式 :4/3 . 1210 dFx1.3401 Fd v設計式設計式:(4) 受偏心載荷的緊螺栓聯接受偏心載荷的緊螺栓聯接v螺栓受到的總拉力除工作時總拉力外，螺栓受到的總拉力除工作時總拉力外，還附加偏心彎矩作用，螺栓總拉應力還附加偏心彎矩作用，螺栓總拉應力大很多大很多v避免受偏心載荷避免受偏心載荷v方法：方法：避免使用鉤頭螺栓；加工凸臺避免使用鉤頭

46、螺栓；加工凸臺或凹臺使支撐面平整或凹臺使支撐面平整機械設計基礎聯接七、螺栓的材料和許用應力七、螺栓的材料和許用應力機械設計基礎聯接 1、材料：材料： 普通墊圈：低碳鋼彈簧墊圈：65Mn螺栓螺母：低、中碳鋼 如：Q215，Q235，35，45。也有合金鋼如40Cr。 通常螺母的強度小于或等于螺栓的強度2、許用應力、許用應力 根據螺栓的公稱直徑根據螺栓的公稱直徑d和材料，查表和材料，查表10-8機械設計基礎聯接例例 一鋼制壓力容器見圖。容器一鋼制壓力容器見圖。容器內壓力為內壓力為p p=2MPa=2MPa，容器內徑為容器內徑為D D2 2 =125mm，容器蓋由容器蓋由 6 6個螺栓個螺栓連接在容器上，設每個連接在容器上，設每個 螺栓承受的工作載荷螺栓承受的工作載荷 為為F F，殘余預緊力為殘余預緊力為 F F=1.5=1.5F F，如螺栓材如螺栓材 料選用料選用4545鋼。試設計鋼。試設計 螺栓的直徑。螺栓的直徑。機械設計基礎聯接解：解：此類連接屬受軸向、靜載、緊螺栓連接。此類連接屬受軸向、靜載、緊螺栓連接。(1)(1)確定許用應力確定許用應力螺栓材料為