機器是由許多零部件按一定工作要求，用不同連接方法組合而成的。靜連接---連接件與被連接件間無相對運動的連接動連接---連接件與被連接件間有相對運動的連接通常所說的連接主要指靜連接{類型靜連接可拆的連接——多次裝拆，無損使用不可拆連接——拆后至少損壞一個零件過盈連接

聯(lián)接組成

{被連接件連接件

舉例螺紋連接鍵、花鍵、銷連接鉚接、焊接膠接第二篇連接軸鍵齒輪第五章螺紋連接和螺旋傳動了解螺紋連接件的類型、特性、標準、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場合了解螺紋連接的預(yù)緊、防松及提高螺紋連接強度的措施掌握單個螺栓連接的強度計算及螺栓組連接的受力分析了解螺紋連接件材料的性能等級了解螺紋連接件的許用應(yīng)力的計算本章學習要求：1．螺紋的形成

螺旋線的形成：將直角三角形(直角底邊長d2)繞到直徑為d2的圓柱體上，其斜邊即在圓柱體上形成螺旋線。

螺紋的形成：取一通過圓柱體軸線的平面圖形(三角形、矩形、梯形等)沿螺旋線運動，該圖形在空間形成的體形即為螺紋。

一、螺紋的類型和應(yīng)用（螺紋連接是利用帶螺紋的零件構(gòu)成的可拆連接）22S§5-1螺紋按平面圖形的形狀分：按螺旋線數(shù)目分：

單線（n=1）,多線（n=2、3、…）按形成情況分：外螺紋、內(nèi)螺紋

按螺旋線方向分右旋—順時針轉(zhuǎn)旋入

左旋—逆時針轉(zhuǎn)旋入

按母體形狀分：圓柱螺紋、圓錐螺紋（圖片）三角形矩形梯形鋸齒形管螺紋2.螺紋的種類§5-1螺紋螺紋類型性能牙根強度工藝性適用場合三角形螺紋自鎖性好最大好聯(lián)接矩形效率最高小差傳動梯形效率較高較大好傳動(標準化)鋸齒形效率較高較大好傳動（單向）各種螺紋的特點:起連接作用稱連接螺紋——三角形螺紋起傳動作用稱傳動螺紋矩形梯形鋸齒形§5-1螺紋二、螺紋的主要參數(shù)大徑ｄ公稱直徑小徑d1

計算直徑中徑d2

配合或幾何計算接觸高度ｈ徑向參數(shù)軸向參數(shù)線數(shù)n螺距Ｐ導(dǎo)程Ｓ：S=nP螺紋升角ψ牙型角α牙側(cè)角β角度參數(shù)§5-1螺紋ssψψ§5-2螺紋連接的類型和標準件連接件一、螺紋連接的基本類型1.螺栓連接：普通螺栓：通孔和螺栓桿之間有間隙，結(jié)構(gòu)簡單，加工精度低。普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓：基孔制過渡配合，承受橫向載荷，加工精度高。適用場合：常用于輕金屬薄壁零件，可經(jīng)常裝卸。§5-2螺紋連接的類型和標準件連接結(jié)構(gòu)特點：螺釘直接擰入被連接件的螺紋孔。適用場合：用于受力不大，或不需要經(jīng)常拆裝的場合。結(jié)構(gòu)：螺柱兩端有螺紋，被連接件之一用通孔。適用場合：被連接件之一厚度較大，且需要經(jīng)常拆裝的場合。2.雙頭螺柱連接：3.螺釘連接：§5-2螺紋連接的類型和標準件聯(lián)接件4.緊釘螺釘連接：固定兩零件的位置，傳遞不大的力或力矩。特殊連接：地腳螺栓連接,吊環(huán)螺釘連接等§5-2螺紋連接的類型和標準件連接件二、標準螺紋連接件

螺紋連接的類型很多，在機械制造中常見的螺紋連接件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已經(jīng)標準化，設(shè)計時可以根據(jù)有關(guān)標準選用。

§5-3螺紋連接的預(yù)緊1.預(yù)緊力的概念：螺紋連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到的力。2.預(yù)緊目的：增強連接的緊密型和可靠性,防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移。控制方法：測力矩扳手定力矩扳手測定螺栓的伸長量3.預(yù)緊力的控制：預(yù)緊力的大小：4.預(yù)緊力和擰緊力矩的關(guān)系：§5-3螺紋連接的預(yù)緊T1：螺旋副間的摩擦阻力矩T2：螺母環(huán)形端面和被連接件（或墊圈）支承面間的摩擦阻力矩注意：對于重要的連接，應(yīng)盡可能不采用直徑過小（例如小于M12）的螺栓。§5-4螺紋連接的防松1.螺紋連接的自鎖條件：2.連接松脫的原因：沖擊、振動或變載荷作用，使摩擦力減小或瞬間消失；高溫材料蠕變使摩擦力預(yù)緊力減小。3.防松的根本問題：防止螺旋副在受載時發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。4.防松的方法：摩擦防松、機械防松、鉚沖防松原理

使螺旋副中存在著不隨連接載荷而變的壓力，因而始終有摩擦力矩防止相對轉(zhuǎn)動。

特點

防松簡單、方便，但不夠可靠用于一般場合。

類型

1)雙螺母防松

2)彈簧墊圈

3)金屬鎖緊螺母

4)尼龍圈鎖螺母

摩擦防松

螺母擰緊后，收口脹開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊§5-4螺紋連接的防松機械防松原理

利用可更換的金屬元件來約束螺旋副

特點

防松可靠，常用于變載、有振動，沖擊等重要場合。

類型

1)開口銷及槽型螺母

2)止動墊片

4)串聯(lián)金屬絲

3)圓螺母

§5-4螺紋連接的防松破壞螺紋副的關(guān)系原理

把螺紋副轉(zhuǎn)化為非運動副從而消除有相對轉(zhuǎn)動的可能。特點

工作可靠，但不可拆。類型

焊、點沖、粘合。§5-4螺紋連接的防松§5-5螺紋組連接的設(shè)計一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計螺栓組連接設(shè)計的順序——選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計尺寸

設(shè)計時應(yīng)考慮的問題：同一分布圓上的螺栓應(yīng)取偶數(shù)，便于鉆孔時分度畫線螺母及螺栓頭的支承面應(yīng)光潔、平整接合面應(yīng)設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀合理布置螺栓，使其受力均勻合理確定螺栓的間距和邊距，保證足夠的扳手空間§5-5螺紋組連接的設(shè)計二、螺栓組連接的受力分析1、受橫向載荷的螺栓組連接目的：求受力最大的螺栓及其所受的力（載荷作用線與螺栓軸線垂直）

鉸制孔用螺栓：靠擠壓剪切傳力假設(shè)：(1)各螺栓的拉伸剛度或剪切剛度及預(yù)緊力都相同

(各螺栓材料、長度、直徑相同)；

(2)被連接件是剛體，接合面在受載荷前后始終保持為平面；

(3)螺栓的應(yīng)變（變形）在彈性范圍內(nèi)，符合虎克定律。每個螺栓所受橫向載荷F∑F∑§5-5螺紋組連接的設(shè)計f——接合面摩擦系數(shù)i——接合面數(shù)Ks——防滑系數(shù)，Ks＝1.1～1.3

普通螺栓連接：靠結(jié)合面摩擦傳力，保證接合面不產(chǎn)生滑移或F∑F∑§5-5螺紋組聯(lián)接的設(shè)計2、受軸向載荷的螺栓組連接普通螺栓各螺栓工作載荷為：（只能用普通螺栓）軸向載荷通過螺栓組的形心，并平行于螺栓軸線注意：各個螺栓除了受工作載荷Ｆ，還受到預(yù)緊力Ｆ0的作用F∑§5-5螺紋組聯(lián)接的設(shè)計普通螺栓：

按軸向載荷確定其工作拉力F

按橫向載荷確定聯(lián)接的預(yù)緊力F0總結(jié)：當螺栓受多種載荷作用時，分別求出螺栓組在各簡單受力狀態(tài)下各螺栓的工作載荷，再進行向量迭加，求得各螺栓總的工作載荷。鉸制孔用螺栓：按橫向載荷確定螺栓的工作剪力或擠壓力F求總拉力F2§5-6螺紋連接的強度計算一、螺栓失效形式及計算準則二、計算步驟所受載荷失效形式計算準則受拉螺栓：軸向力受剪螺栓：橫向力斷裂壓潰剪斷根據(jù)工況，分析失效形式；強度校核，結(jié)構(gòu)設(shè)計。§5-6螺紋連接的強度計算三、松螺栓連接強度計算螺栓受力：軸向工作載荷F工況：螺母無需擰緊結(jié)構(gòu)設(shè)計式：強度校核式：（裝配時,不擰緊螺母F0=0

）螺母§5-6螺紋連接的強度計算四、緊螺栓連接強度計算1、僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接F0F0T1F0F0

受力：預(yù)緊力F0與扭轉(zhuǎn)力矩T1復(fù)合作用F0引起的拉伸應(yīng)力：T1引起的切應(yīng)力：計算應(yīng)力：（裝配時,擰緊螺母F0≠0

）§5-6螺紋連接的強度計算結(jié)構(gòu)設(shè)計式：強度校核式：系數(shù)1.3的含義：將螺栓所受的拉力增大30％考慮扭轉(zhuǎn)的影響受橫向力F的普通螺栓連接受力特點：載荷與螺栓軸線垂直,靠被聯(lián)接件間的摩擦力傳遞。螺栓受載前需預(yù)緊,受載前后受力相同。F0F0FT1F0F0

F§5-6螺紋連接的強度計算強度校核式：結(jié)構(gòu)設(shè)計式：§5-6螺紋連接的強度計算預(yù)緊力必須滿足的條件：F0≥F／f（f=0.2），即F0≥5F,d1

↑承受橫向載荷的減載零件：

減載銷

減載套筒

減載鍵d1↑§5-6螺紋連接的強度計算2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接受力特點：載荷方向與螺栓軸線一致,螺栓受載前需預(yù)緊,

受載前后受力不同。總拉力=工作拉力＋預(yù)緊力pF0F0F0F0F1F1F2F2λm△λ△λλbFF（a）螺母未擰緊（b）螺母已擰緊（c）承受工作載荷b圖：螺栓受預(yù)緊力F0，伸長量為λb

被聯(lián)接件受壓力F0，壓縮量為λm。c圖：螺栓受拉力F2，伸長量為λb+Δλ

被聯(lián)接件受壓力F1（殘余預(yù)緊力），壓縮量為λm－Δλ

。變形力力力變形λbλmλbλm△λF0F0F2FF1θbθm(a)(b)(c)F0螺栓剛度：被聯(lián)接件剛度：螺栓總拉力＝殘余預(yù)緊力+工作拉力△F螺栓被聯(lián)接件§5-6螺紋連接的強度計算強度校核式：結(jié)構(gòu)設(shè)計式：注意：對于普通螺栓連接，無論連接是受橫向工作載荷還是軸向工作載荷，螺栓本身總是受拉力作用重要零件還應(yīng)進行疲勞強度校核：為了保證連接的緊密性，應(yīng)使：F1

>0§5-6螺紋連接的強度計算3、承受工作剪力的緊螺栓連接工況：鉸制孔用螺栓連接承受橫向載荷的情況工作原理：通過擠壓和剪切傳遞橫向載荷擠壓強度條件：剪切強度條件：§5-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力一、螺紋連接件的材料

螺栓、螺柱、螺釘：性能等級分為十級3.6~12.94.6σB/10010σs/σB小數(shù)點前的數(shù)字為:σB

/100,σB—公稱抗拉強度小數(shù)點后的數(shù)字為：10σS/σB,σS—公稱屈服強度

二個數(shù)字相乘的10倍即為材料σS例如常用材料為低碳鋼和中碳鋼，如Q215、Q235、15、35、45等。受變載荷、沖擊等重要聯(lián)接可用合金鋼,如20Cr、40Cr、30CrMnSi等。螺母：性能等級分為七級4~12σmin/100原則：螺母的性能等級不低于與其相配螺栓的性能等級4.6級

46§5-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力§5-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力二、螺紋連接件的許用應(yīng)力許用拉應(yīng)力：許用切應(yīng)力：許用擠壓應(yīng)力：鋼：鑄鐵：§5-8提高螺紋連接強度的措施一、降低影響螺栓疲勞的應(yīng)力幅

Cb

↓，Cm↑同時適當增加F0，以保證F1不變

a.采用柔性螺栓

b.在螺母下裝彈性元件1)減少螺栓剛度2)增大被聯(lián)接件剛度cm

采用剛性較大墊片

a.金屬墊片

b.密封環(huán)§5-8提高螺紋連接強度的措施二、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況通過減少螺栓、螺母的螺距變化差,可改善這種載荷分布不均現(xiàn)象。

措施：盡可能將螺母制成受拉伸的結(jié)構(gòu)內(nèi)斜螺母環(huán)槽螺母懸置螺母內(nèi)斜螺母上述為均載螺母，加工復(fù)雜，只適用于重要或大型聯(lián)接處。

螺栓上的螺紋(特別是螺紋的收尾)螺栓頭和螺栓桿的過渡處以及螺栓橫剖面積發(fā)生變化的部位等，都要產(chǎn)生應(yīng)力集中。常用方法：

增大過渡圓角，加卸載槽；輾壓代切削螺紋，可提高疲勞強度30%。三、減小應(yīng)力集中的影響§5-8提高螺紋連接強度的措施

若被連接件剛性差、螺母支承面歪斜，裝配不良或采用鉤頭螺釘都會使螺栓受偏心載荷，產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，嚴重降低了螺栓的疲勞強度。

改善措施：

1)避免采用鉤頭螺栓；

2)采用球面墊圈,腰環(huán)螺栓；

3)鍛、鑄件等支承面制成凸臺或沉頭座。四、避免或減小附加應(yīng)力§5-8提高螺紋連接強度的措施五、采用合理的制造工藝

采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法，可以顯著提高螺栓的疲勞強度。§5-8提高螺紋連接強度的措施例題：如圖所示，一鑄鐵底座與底板用普通螺栓相連，已知FΣ=4800N，α=50°，設(shè)計此螺栓組。圖示結(jié)構(gòu)，z＝4，對稱布置軸向力：橫向力：2）FΣh作用下：解：1.螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計2.螺栓受力分析1）分解FΣ：各螺栓受軸向工作載荷αFΣFΣhFΣv3）FΣv作用下：保證底板接合面不滑移P83

由P76表5-5查得f=0.16，取 取Ks＝1.2，則各螺栓所需的預(yù)緊力為：αFΣFΣhFΣv4）螺栓所受總拉力F2：3.確定螺栓直徑

選擇螺栓材料為Q235，性能等級為4.6

σs＝240MPa，按控制預(yù)緊力計算，由表5-10取S＝1.5，螺栓危險截面的直徑為：按粗牙螺紋標準（GB196－81），選用d＝12mm（d1＝10.106mm>8.3mm)。4.校核螺栓所需預(yù)緊力是否合適對于碳素鋼螺栓：∵F0＝6520N，0.6σSA1=11550.8N∴滿足要求作業(yè)：5-8（教材）思考題：

5-9

（教材）

5-75-95-105-125-155-16第六章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接

本章學習要求：

了解鍵連接的主要類型及應(yīng)用特點；

掌握鍵連接的類型及尺寸的選擇方法，并能對平鍵連接進行強度校核計算；

了解花鍵連接的類型、特點和應(yīng)用及其強度校核方法

了解了解銷連接的類型、特點及應(yīng)用。

§6-1

鍵連接§6-3無鍵連接§6-2花鍵連接§6-4銷連接第六章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接

§6-1鍵連接1、功能：一、鍵連接的功能、分類結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用對軸上旋轉(zhuǎn)零件作周向固定，并傳遞轉(zhuǎn)矩2、分類：軸、轂之間是否楔緊緊連接、松連接軸、轂之間是否有相對移動靜連接、動連接平鍵連接、半圓鍵連接楔鍵連接和切向鍵連接鍵的結(jié)構(gòu)§6-1鍵連接工作原理：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。結(jié)構(gòu)特點：鍵的上表面與輪轂鍵槽底面間留有間隙，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，對中性好，不能承受軸向力。平鍵連接應(yīng)用：應(yīng)用廣泛（松連接）§6-1鍵連接根據(jù)用途，平鍵又可分為:（靜連接）普通平鍵有關(guān)說明導(dǎo)向平鍵（動連接）鍵固定在軸上滑鍵（動連接）鍵固定在輪轂上（靜連接）薄型平鍵§6-1鍵連接半圓鍵連接特點：工藝性好，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動，以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便，但鍵槽較深，對軸強度消弱大。應(yīng)用：輕載靜連接，錐形軸端工作原理：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。詳細說明（松連接）§6-1鍵連接楔鍵連接工作原理：上下表面為工作面，靠鍵與軸轂楔緊產(chǎn)生的摩擦傳遞轉(zhuǎn)矩。特點：鍵的上表面與鍵槽底面均有1:100的斜度,可傳遞單向軸向力，受沖擊和振動時可保證聯(lián)接的可靠性，缺點是軸與輪轂的配合會產(chǎn)生偏心。應(yīng)用：用于轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場合。詳細說明（緊連接）§6-1鍵連接切向鍵連接工作原理：楔鍵沿斜面拼合后相互拼合的兩窄面為工作面，靠工作面上的擠壓和軸與輪轂間的摩擦傳遞轉(zhuǎn)矩。應(yīng)用：載荷很大,對中要求不嚴格的場合,常用于直徑大于100mm的軸上。特點:

由兩個斜度為1:100的楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用互成120°～130°角的兩個鍵。詳細說明（緊連接）§6-1鍵連接二、鍵的選擇和鍵強度計算1、鍵的選擇按軸徑d查標準略短于輪轂寬度類型選擇：由結(jié)構(gòu)特點、使用要求、工作條件確定尺寸選擇：鍵寬b×鍵高h鍵長L詳細說明§6-1鍵連接2、強度計算強度條件設(shè)計準則失效形式半圓鍵（靜）導(dǎo)向平鍵、滑鍵（動）普通平鍵（靜）類型工作面被壓潰過度磨損工作面被壓潰[sp]、[p]為許用應(yīng)力與許用壓力§6-1鍵聯(lián)接（圓頭平鍵）（平頭平鍵）（單圓頭平鍵）式中：注意單位！K—鍵與輪轂的接觸高度

—鍵的工作長度§6-1鍵連接三、提高鍵連接強度的措施1、采用雙鍵２、加大鍵長３、采用花鍵連接平鍵：周向１８０°；半圓鍵：同一母線；楔鍵：周向９０°～１２０°考慮到兩個鍵的載荷分布不均勻性，在強度校核中可按1.5個鍵計算。例題：P108§6-2花鍵連接一、類型、特點及應(yīng)用花鍵連接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的凹槽中所構(gòu)成的連接。其工作面是鍵齒側(cè)，靠擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。花鍵加工需用專門的設(shè)備和工具，成本較高。特點：花鍵連接是多齒傳遞載荷，故比平鍵連接的承載能力高；定心性和導(dǎo)向性好，對軸的削弱小(齒淺、應(yīng)力集中小)；結(jié)構(gòu)：§6-2花鍵連接適用于定心精度高、載荷大、經(jīng)常滑移的連接。應(yīng)用：分類：矩形花鍵：小徑定心，定心精度高穩(wěn)定性好，應(yīng)用廣泛；漸開線花鍵：齒形定心，應(yīng)力集中小，應(yīng)用于傳遞轉(zhuǎn)矩和軸徑大