第十一章連接第一節(jié)螺紋連接第二節(jié)鍵連接第三節(jié)銷(xiāo)和過(guò)盈連接連接的分類(lèi)動(dòng)連接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的連接。靜連接：在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。靜連接可拆連接：不須毀壞連接中的任何一個(gè)零件就可拆開(kāi)的連接。例如：螺紋連接、鍵連接。不可拆連接：至少毀壞連接中的一部分才能拆開(kāi)的連接。例如：鉚接、焊接等。第一節(jié)

螺紋連接一、螺紋及基本參數(shù)

二、螺紋連接的類(lèi)型和螺紋連接件三、螺紋連接的預(yù)緊和防松四、單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算五、螺栓組連接受力分析六、提高螺栓強(qiáng)度的措施

按應(yīng)用可分：連接螺紋：普通三角形傳動(dòng)螺紋：梯形；鋸齒形；矩形。

一、螺紋及基本參數(shù)1.常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用

將直角三角形ABC（

AB＝πd1

、

BC＝S）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(dòng)，并保持平面圖形始終通過(guò)圓柱體軸線，即可形成螺紋。2.基本參數(shù)1.常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用梯形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝特點(diǎn)：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好應(yīng)用：用于傳動(dòng)

矩形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝性能：效率較高、牙根強(qiáng)度小、工藝性差應(yīng)用：用于傳動(dòng)

鋸齒形螺紋結(jié)構(gòu)：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(qiáng)度較大、工藝性好應(yīng)用：用于單向傳動(dòng)

結(jié)構(gòu)：牙形角＝特點(diǎn)：連接緊密，內(nèi)外螺紋無(wú)間隙應(yīng)用：密封性要求較高的場(chǎng)合

管螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝性能：自鎖性好,牙根強(qiáng)度高，工藝性好應(yīng)用：用于連接

三角形螺紋

大徑（D）

螺紋的公稱(chēng)直徑。

小徑（D1）

用于強(qiáng)度計(jì)算。

中徑(D2)

用于幾何尺寸計(jì)算。

線數(shù)

也稱(chēng)頭數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目。

=l，2，3，4，

=l，自鎖性好，用于連接；

=2，3，4效率高，用于傳動(dòng)。

螺距螺紋相鄰兩牙在中徑上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。

導(dǎo)程

螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離。

升角

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。

牙型角

螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。

牙型斜角

軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。對(duì)三角形、梯形等對(duì)稱(chēng)牙型，。2.基本參數(shù)二、螺紋連接的類(lèi)型和螺紋連接件1.普通螺紋連接的類(lèi)型雙頭螺柱連接螺釘連接緊定螺釘連接螺栓連接

常用的螺紋連接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊片等。這些零件都是標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸都制定有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。2.常見(jiàn)螺紋連接件3.螺紋連接零件常用材料和機(jī)械性能3.螺紋連接零件常用材料和機(jī)械性能一般工況：為中低碳鋼，如Q215、Q235、10、

15、35和45鋼等。變載荷或有沖擊、振動(dòng)的重要連接中：合金鋼，如

40Gr、15MnVB和30CrMnSi等。機(jī)械性能等級(jí)常用材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋連接件按材料的機(jī)械性能分級(jí)。螺栓、螺柱、螺釘?shù)臋C(jī)械性能等級(jí)分為十級(jí)，自3.6至１2.9；螺母的性能等級(jí)分為七級(jí)，從4到12。

／100圓螺母帶翅墊片墊圈六角螺母緊定螺釘螺釘雙頭螺柱常見(jiàn)螺紋連接件圖六角頭螺栓螺栓連接

在被連接件上開(kāi)有通孔，被連接件孔中不加工螺紋。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，使用時(shí)不受被連接件材料的限制，應(yīng)用極

廣

。

普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接

①普通螺栓連接

螺栓桿與被連接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應(yīng)用最廣。②鉸制孔用螺栓連接

螺栓桿與被連接件孔壁之間無(wú)間隙。孔和螺栓桿多采用基孔制過(guò)渡配合(H7／m6、H7／n6)，能精確定位，能承受橫向載荷被連接件需鉆孔、鉸孔，成本高。2.雙頭螺柱連接3.螺釘連接螺釘連接

被連接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，直接把螺釘擰進(jìn)被連接件的螺釘孔中。

適用于載荷較輕，且不經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。

螺釘連接雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接

用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被連接件連接起來(lái),被連接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。適用于被連接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經(jīng)常拆卸的地方。緊定螺釘連接

利用擰入被連接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面，以固定零件的相對(duì)位置，可傳遞不大的力或扭矩。三、螺紋連接的預(yù)緊和防松1．螺紋連接的預(yù)緊

②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(duì)頂螺母，彈簧墊圈。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。

2.機(jī)械防松（在連接中加入其它機(jī)械元件)

開(kāi)口銷(xiāo)、止動(dòng)墊圈，串聯(lián)鐵絲等。

適用于沖擊振動(dòng)載荷，重要場(chǎng)合使用，成本高。3.永久防松粘、鉚、焊等。2．螺紋連接的防松

限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以防止連接的松動(dòng)，影響正常工作。1.提高連接的緊密性2.防止連接松動(dòng)3.提高連接件強(qiáng)度①防松的原理測(cè)力矩板手：測(cè)出預(yù)緊力矩定力矩板手：達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑。①目的②方法1.摩擦防松對(duì)頂螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松止動(dòng)墊片防松2.機(jī)械防松串聯(lián)鋼絲防松

焊接鉚沖3.永久防松受剪螺栓四單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算受載形式

軸向受拉和橫向受剪

受力性質(zhì)

靜載荷和變載荷

失效形式（工程中螺栓連接90%為疲勞失效）

靜載荷：螺紋部分發(fā)生塑性變形或斷裂受拉螺栓

變載荷：疲勞斷裂。失效部位設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則螺栓桿和孔壁間可能發(fā)生壓潰或被剪斷。受拉螺栓：疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度合格。受剪螺栓：擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度合格。下一頁(yè)1.受拉螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件

(1)松連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)公式F為螺栓承受的工作拉力（N）；d1為螺紋小徑（mm）；[s]為松螺栓連接的許用拉應(yīng)力（MPa）,[s]=ss/S，S=1.2~1.7。下一頁(yè)上一頁(yè)T1(螺紋副摩擦力矩)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力

按第四強(qiáng)度理論,螺紋部分的計(jì)算應(yīng)力為

(2)緊連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算(預(yù)緊力)產(chǎn)生拉應(yīng)力常用的M10~M64鋼制普通螺紋

下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)1）僅承受預(yù)緊力的緊連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算

強(qiáng)度條件為設(shè)計(jì)公式為

套筒減載鍵減載銷(xiāo)釘減載止口減載

為增加可靠性，減小直徑，可采用減載裝置為螺栓材料的許用應(yīng)力（MPa）,見(jiàn)表11-7。下一頁(yè)上一頁(yè)2）承受預(yù)緊力F’和工作拉力F的緊連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算

圖(c)為受軸向工作載荷F后的情況。

螺栓

被連接件螺栓

被連接件圖(a)螺母剛好擰到和被連接件相接觸，但螺母尚未擰緊。圖(b)為螺母已擰緊，但尚未承受工作載荷。，下一頁(yè)上一頁(yè)對(duì)于有密封性要求的連接

工作載荷穩(wěn)定時(shí)

工作載荷不穩(wěn)定時(shí)

對(duì)于地腳螺栓連接

對(duì)于一般連接下一頁(yè)上一頁(yè)——螺栓的相對(duì)剛度金屬墊片(或無(wú)墊片)0.2~0.3皮革墊片0.7銅皮石棉墊片0.8橡膠墊片0.9強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)公式①軸向載荷為靜載荷為緊螺栓連接的許用應(yīng)力，見(jiàn)表11-7。

下一頁(yè)上一頁(yè)②軸向載荷為變載荷，在0→F之間變化

螺栓的總拉力

應(yīng)力幅拉力變化幅度

設(shè)計(jì)公式疲勞強(qiáng)度的校核公式為

為螺栓的許用應(yīng)力幅（MPa），見(jiàn)表11-7。上一頁(yè)2.受剪螺栓連接（受橫向載荷的鉸制孔用螺栓連接）強(qiáng)度計(jì)算主要失效形式：螺栓桿被剪斷螺栓桿或孔壁被壓潰強(qiáng)度條件：擠壓剪切

見(jiàn)表11-10。下一頁(yè)（１）接合面設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀，如圓形、環(huán)形、矩形、三角形等。便于加工制造（有利于分度、劃線、鉆孔），使各個(gè)螺栓受力合理，接合面受力均勻。五、螺栓組連接受力分析１．螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目的：合理確定連接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式，力求各螺栓和連接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。下一頁(yè)上一頁(yè)

（2）

鉸制孔用螺栓連接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均。當(dāng)螺栓連接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近連接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷(xiāo)、套筒、鍵等抗剪零件來(lái)承受橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。(a)合理(b)不合理TT（6）連接件、螺母和螺栓頭部的支承面平整，并與螺栓軸線相垂直。在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座等。下一頁(yè)上一頁(yè)（3）合理間距，適當(dāng)邊距，以利用扳手裝拆。（4）同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和便于加工裝配。（5）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4、6、8等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線。下一頁(yè)上一頁(yè)２．螺栓組連接的受力分析

（1）受橫向載荷的螺栓組連接

普通螺栓連接

Kn為可靠性系數(shù)，一般取鉸制孔用螺栓連接

每個(gè)螺栓所受的橫向工作剪力為f為接合面間的摩擦系數(shù)

m為摩擦工作面數(shù)

下一頁(yè)上一頁(yè)（2）受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接普通螺栓連接

鉸制孔用螺栓連接上一頁(yè)（3）受軸向載荷的螺栓組連接

下一頁(yè)影響聯(lián)接強(qiáng)度的因素很多，如材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝、螺紋牙間、載荷分布、應(yīng)力幅度、機(jī)械性能，而螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度又主要取決于螺栓的強(qiáng)度。

六、提高螺栓強(qiáng)度的措施（1）保持預(yù)緊力不變降低螺栓剛度途經(jīng)：腰狀桿螺栓空心螺栓。螺母下面安裝彈性元件。

１．降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅

下一頁(yè)上一頁(yè)（2）保持預(yù)緊力不變?cè)龃蟊贿B接件剛度（3）同時(shí)降低螺栓剛性，增大被連接件剛度

可以不用墊片或采用剛度較大的墊片。有緊密性要求的連接，采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)。下一頁(yè)上一頁(yè)２．改善螺紋牙間載荷分布不均狀況

螺栓螺紋牙受拉伸長(zhǎng)，螺母螺紋牙受壓縮短，螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減。圈數(shù)過(guò)多的螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。懸置螺母環(huán)槽螺母內(nèi)斜螺母改善螺紋牙上的載荷分布不均的措施上一頁(yè)３．減小應(yīng)力集中和避免附加彎曲應(yīng)力

(a)加大圓角（１）減小應(yīng)力集中（2）避免附加彎曲應(yīng)力原因如何避免４．采用合理的制造工藝方法采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法。(b)卸載槽(c)卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)鉤頭螺栓連接支承面不平被連接件剛度小螺母孔不正(a)斜墊圈(b)球面墊圈第二節(jié)鍵連接一、鍵連接的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)

1.平鍵連接工作面為側(cè)面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，對(duì)中性好，不能承受軸向力。①普通平鍵②導(dǎo)向鍵與滑鍵

2.半圓鍵連接

3.楔鍵

4.切向鍵二、平鍵的選擇和平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算三、花鍵連接普通平鍵普通平鍵圓頭（A型）方頭（B型）

用于靜連接，按鍵端形狀分為三種

單圓頭（C型）導(dǎo)向鍵與滑鍵用于動(dòng)連接導(dǎo)向鍵連接滑鍵連接2.半圓鍵連接工作面圓頭楔鍵連接

平頭楔鍵連接

鉤頭楔鍵連接

3.楔鍵工作面為上下兩面，靠摩擦傳動(dòng)，適用于對(duì)中精度要求低的靜載。4.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；只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。二、平鍵的選擇和平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算1.選擇①根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇鍵的類(lèi)型。②根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸b×h③根據(jù)輪轂寬度確定鍵的長(zhǎng)度L，導(dǎo)向平鍵按滑動(dòng)距離確定L

。2.失效形式

①靜連接：工作面被壓潰②動(dòng)連接：工作面過(guò)度磨損。3.校核計(jì)算①靜連接：擠壓強(qiáng)度

②動(dòng)連接：工作面壓強(qiáng)