螺紋及鍵連接[文字可編輯]

1、P,D,p,開始擰緊,擰緊后,受工作載荷時(shí),工作載荷過大時(shí),1,2,F,1,2,F,a,F,F,屆,F,F,a,F,A,圖,1,螺母未擰緊,螺栓螺母松馳狀態(tài),B,圖，擰緊,預(yù)緊狀態(tài),凸緣,壓,2,F,栓桿,拉,1,F,C,圖,3,加載,F,后工作狀態(tài),栓桿,繼續(xù)拉,1,1,1,從,F,F,a,屆,凸緣,放松,2,2,2,從,F,屆,總載荷,殘余預(yù)緊力,D,d,h,6,0,d,B,A,6,0,E,E,C,C,H,H,用加高螺母,用普通螺母,螺栓預(yù)緊力,F,擠壓變形,剪切變形,內(nèi)容提要,螺紋聯(lián)接的主要類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件,螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松,單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算,本科,螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)與受力分析,

2、本科,提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施,本科,鍵聯(lián)接,花鍵聯(lián)接,銷聯(lián)接,螺紋聯(lián)接,鍵聯(lián)接與銷聯(lián)接,螺,紋聯(lián)接,螺紋聯(lián)接的特點(diǎn),1,螺紋擰緊時(shí)能產(chǎn)生很大的軸向力,2,它能方便地實(shí)現(xiàn)自鎖,3,外形尺寸小,4,制造簡(jiǎn)單，能保持較高的精度,一、螺紋聯(lián)接主要類型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件,一）機(jī)械設(shè)備中的常用螺紋,1,三角形螺紋,2,管螺紋,1,普通螺紋,內(nèi),螺,紋,外,螺,紋,P,d,1,d,2,d,6,0,d,1,d,2,d,內(nèi),螺,紋,外,螺,紋,P,6,0,內(nèi),螺,紋,外,螺,紋,P,d,1,d,2,d,6,0,牙型為等邊三角形，牙型角,60o,分為粗牙和細(xì)牙兩,種，粗牙螺紋用于一般聯(lián)接，細(xì)牙螺紋在相同公稱直徑時(shí),螺,

3、距小,螺紋深度淺,導(dǎo)程和升角也小，自鎖性能好，適合用于,薄壁零件和微調(diào)裝置,專用于管件聯(lián)接的特殊細(xì)牙三角形螺紋，牙型角= 55,o,特點(diǎn)：聯(lián)接密封性好,2,矩形螺紋,3,梯形螺紋,4,鋸齒螺紋,外,螺,紋,內(nèi),螺,紋,P,d,1,d,2,d,d,2,d,外,螺,紋,內(nèi),螺,紋,P,d,1,外,螺,紋,內(nèi),螺,紋,P,d,1,d,2,d,牙型多為正方形，牙型角,0o,傳動(dòng)效率高，但精加工困難，磨損,后軸向間隙不易補(bǔ)償,牙型為梯形，牙型角,30o,傳,動(dòng)效率比矩形稍低，但制造工藝性好,牙根強(qiáng)度高，定心性好,30,P,d,1,d,2,d,外,螺,紋,內(nèi),螺,紋,d,1,d,2,d,30,P,外,螺,

4、紋,內(nèi),螺,紋,30,P,d,1,d,2,d,外,螺,紋,內(nèi),螺,紋,P,3,30,內(nèi),螺,紋,外,螺,紋,d,1,d,2,d,d,1,d,2,d,P,3,30,內(nèi),螺,紋,外,螺,紋,P,3,30,內(nèi),螺,紋,外,螺,紋,d,1,d,2,d,牙側(cè)角,兩邊不等,工作邊為,3o,非,工作邊為,30o,綜合了矩形螺紋的高效,率和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，適用,于單向受載的傳動(dòng)螺旋,二）螺紋聯(lián)接的主要類型,1,普通螺栓聯(lián)接,被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔,不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合,使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在,工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方,便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣,2,精密螺栓聯(lián)接

5、,裝配后無間隙，主,要承受橫向載荷，也可作定位用,采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接,l,1,d,0,1,d,0,l,1,l,1,d,0,d,l,1,d,0,a,a,b,l,1,a,d,d,0,a,b,d,l,1,d,0,a,a,b,螺紋聯(lián)接由螺紋緊固件和聯(lián)接件上的內(nèi)外螺紋組成,3,雙頭螺栓聯(lián)接,螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配,時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母,適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。折,裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被,聯(lián)接件中擰出,4,螺釘聯(lián)接,適于被聯(lián)接件之一,較厚（上帶螺紋孔），不,需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘,頭，不需螺母，適于受載,較小情況,b,a,d,H,l,2,d,l,3,H

6、,l,2,l,1,b,a,d,H,l,2,d,l,3,H,l,2,l,1,d,H,l,2,d,l,3,H,l,2,l,1,d,H,l,2,d,l,3,H,l,2,l,1,特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)接,吊環(huán)螺釘聯(lián)接,5,緊定螺釘聯(lián)接,擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或,旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì),位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩,b,b,b,b,三）標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件,2,雙頭螺柱,兩端帶螺紋,A,型,有退刀槽,B,型,無退刀槽,1,螺栓,普通螺栓,六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角,頭，大六角頭,內(nèi)六角,鉸制孔螺栓,螺紋部分直徑較小螺母,r,d,a,d,s,k,l,s,k,l,l,g,d,1,5,3,

7、0,輾制末端,e,s,r,d,a,d,s,k,l,s,k,l,l,g,d,1,5,3,0,輾制末端,e,s,b,m,l,b,X,X,d,s,d,倒角端,倒角端,輾制末端,輾制末端,d,s,d,b,m,l,b,X,X,A,型,B,型,b,m,l,b,X,X,d,s,d,倒角端,倒角端,輾制末端,輾制末端,d,s,d,b,m,l,b,X,X,A,型,B,型,4,緊定螺釘,錐,端,適于零件表面硬度較低不常拆卸常合,平,端,接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度,較大的平面，適于經(jīng)常拆卸,圓柱端,壓入軸上凹坑中，適于緊定空心軸上零件的,位置，輕材料和金屬薄板,3,螺釘,與螺栓區(qū)別,要求螺紋部分直徑較粗

8、,要求全螺紋,n,b,X,d,k,t,l,d,R,n,b,X,d,k,t,l,d,R,l,t,n,d,9,0,R,l,t,n,d,9,0,R,6,螺母,六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，厚,5,自攻螺釘,由螺釘攻出螺紋,e,m,s,d,3,0,1,5,e,m,s,d,3,0,1,5,e,m,s,d,3,0,1,5,e,m,s,d,3,0,1,5,圓螺母,止退墊圈,帶有缺口,應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸,槽中，外舌嵌入圓螺母的槽,內(nèi)，螺母即被鎖緊,D,C,1,1,2,0,b,t,H,D,1,d,C,4,5,3,0,b,3,0,3,0,3,0,3,0,1,5,d,0,D,1,D,C,1,1,2,0,b,t,H,D,

9、1,d,C,4,5,3,0,b,3,0,3,0,3,0,3,0,1,5,d,0,D,1,D,C,1,12,0,b,H,D,1,d,C,45,30,b,30,30,30,30,15,d,0,D,1,D,C,1,12,0,b,H,D,1,d,C,45,30,b,30,30,30,30,15,d,0,D,1,7,墊圈,D,C,1,1,2,0,b,t,H,D,1,d,C,4,5,3,0,b,3,0,3,0,3,0,3,0,1,5,d,0,D,1,h,d,1,d,2,平墊圈,斜墊圈,D,C,1,1,2,0,b,t,H,D,1,d,C,4,5,b,3,0,3,0,3,0,3,0,1,5,d,0,D,1,h

10、,d,1,d,2,平墊圈,斜墊圈,二,螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松,預(yù)緊目的,目的是為了增強(qiáng)聯(lián)接的剛性,增加緊密性,和提高防松能力。對(duì)于受軸向拉力的螺栓聯(lián),接，還可以提高螺栓的疲勞強(qiáng)度；對(duì)于受橫,向載荷的普通螺栓聯(lián)接，有利于增大聯(lián)接中,接合面間的摩擦,螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接,在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才,受到力的作用,緊聯(lián)接,在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，已預(yù)先,受力，預(yù)緊力,F,一）螺紋連接的預(yù)緊,預(yù)緊力,F,預(yù)先軸向作用力（拉力,預(yù)緊過緊,F,過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度,過松,擰緊力,F,過小，工作不可靠,扳手?jǐn)Q緊力矩,T=F,H,L,F,H,作用于手柄上的力,L,力臂,F,H,F,預(yù)緊力,N,

11、c,支承面摩擦因素，無潤(rùn)滑時(shí),c,0.15,r,f,支承面摩擦半徑,mm,r,f,D,0,d,0,4,T,T,2,T,1,T,T,2,T,1,擰緊螺母時(shí)，加在扳手上的力矩,T,用來克服螺紋牙間,的阻力矩,T,1,和螺母支承面上的摩擦阻力矩,T,2,1,確定擰緊力矩,T,1,F,tan,v,d,2,2,T,2,F,c,r,f,T=T,1,T,2,T,擰緊力矩,T,1,螺紋摩擦阻力矩,T,2,螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接,件間的摩擦力矩,由于直徑過小的螺栓，容易在擰緊時(shí)過載拉斷，所以,對(duì)于重要的聯(lián)接不宜小于,M10M14,代入數(shù)據(jù)，最后得,T,0.2,Fd,3-8,當(dāng)公稱直徑,d,一定的螺栓，當(dāng)所要求的預(yù)

12、緊力,F,已知,時(shí)，則,可按,3-8,確定扳手的擰緊力矩,2,預(yù)緊力,F,的控制,1,2,圖,4,12,測(cè)力矩扳手,1,2,圖,4,12,測(cè)力矩扳手,圖,4,12,測(cè)力矩扳手,1,2,3,4,圖,4,12,測(cè)力矩扳手,1,2,3,4,測(cè)力矩板手,測(cè)出預(yù)緊力矩，如左圖,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，如右圖,測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量,精度較高,1,防松目的,A,在沖擊、振動(dòng)和變載荷作用下，螺紋之間的摩擦力,可能瞬時(shí)消失而影響正常工作,B,在高溫或溫度變化較大時(shí)，若螺栓與被聯(lián)接件的溫,度變形差或材料的蠕變，也可能導(dǎo)至聯(lián)接的松脫。因,此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，

13、造成事故,2,防松原理,消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn),動(dòng)的難度,3,防松辦法及措施,上螺母,螺,栓,下螺母,上螺母,螺,栓,下螺母,1,摩擦防松,雙螺母、彈簧墊圈、尼,龍墊圈、自鎖螺母等,二）螺紋的防松,雙螺母,彈簧墊圈,自鎖螺母,螺母一端做成非,圓形收口或開峰后徑面收口，螺母,擰緊后收口漲開，利用收口的彈力,使旋合螺紋間壓緊,a,正確,b,不正確,開槽螺母,與開口銷,螺母與,止動(dòng)墊圈,串聯(lián)鋼絲,2,機(jī)械防松,開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，彈簧墊片，軸用,帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等,3,永久防松,端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊,4,化學(xué)防松,粘合,2,許用應(yīng)力,許用拉應(yīng)力：由教

14、材表,3-3,查取并計(jì)算,作,業(yè),3-2,3-3,3-4,3-7,3-12,必作題,一、鍵聯(lián)接,鍵聯(lián)接與銷聯(lián)接,鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與,擺動(dòng)零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)成扭矩,而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動(dòng)的導(dǎo)向裝置,一）鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造,主要類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵,1,普通平鍵,1,平鍵,作用,用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對(duì)軸向移動(dòng),構(gòu)造,兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳,遞扭矩；軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工；輪,轂槽用拉刀或插刀加工,工作面,如圖,普通平鍵,圓,頭,A,型,常用,鍵頂上面與轂不接觸有間隙,方,頭,B,型,常用螺

15、釘固定,半圓頭,C,型,端銑刀加工,用于軸端與輪轂聯(lián)接,2,薄型平鍵,鍵高約為普通平鍵的,60%70,圓頭、方頭、單圓頭,用于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接,3,導(dǎo)向平鍵與滑鍵,導(dǎo)向鍵,鍵不動(dòng)，輪轂軸向移動(dòng),滑鍵,鍵隨輪轂移動(dòng),用于動(dòng)聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對(duì)軸向移動(dòng)的聯(lián)接,2,半圓鍵,軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽中繞,幾何中心擺動(dòng)，鍵的側(cè)面為工作面，工作時(shí)靠其側(cè)面的擠,壓來傳遞扭矩,特點(diǎn),工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接,缺點(diǎn),軸槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接,上、下面為工作表面，有,1,100,斜度（側(cè)面有間隙,工作時(shí)打緊，靠上下面摩擦傳遞扭矩，并可

16、傳遞小部分單,向軸向力,3,楔鍵聯(lián)接,楔鍵分為,普通楔鍵,和,鉤頭楔鍵,普通楔鍵有圓頭,A,型,方頭,B,型）或單圓頭,C,型）三種。鉤頭楔鍵的鉤頭是為,了拆鍵用的,輪轂斜度,1,100,拆卸空間,安裝時(shí)用,力打入,普通楔鍵,普通楔鍵,勾頭楔鍵,斜度,1,100,1:100,工作面,1:100,特,點(diǎn),適用于低速輕載、精度要求不高。對(duì)中性較差,力有偏心。不宜高速和精度要求高的聯(lián)接，變載下易松動(dòng),鉤頭只用于軸端聯(lián)接，如在中間用鍵槽應(yīng)比鍵長(zhǎng),2,倍才能裝,入。且要罩安全罩,結(jié)構(gòu),兩個(gè)斜度為,1,100,的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面,為工作面（打入），布置在圓周的切向,工作原理,靠工作面與軸及輪轂相擠壓來

17、傳遞扭矩,特點(diǎn),能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，需用,兩對(duì)切向鍵并分布成,120,130,4,切向鍵,二）鍵的選擇,類型選擇,鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)、使用特,性及工作條件來選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下各方面的情況,需要傳遞轉(zhuǎn)矩的大?。宦?lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑,動(dòng)及滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短；對(duì)于聯(lián)接的對(duì)中性要求；鍵是否需,要具有軸向固定的作用；以及鍵在軸上的位置（在軸的中,部還是端部）等,尺寸選擇,鍵的剖面尺寸,b,h,按軸的直徑,d,由標(biāo)準(zhǔn),中選定。鍵的長(zhǎng)度,L,一般按輪轂寬度定，要求鍵長(zhǎng)比輪轂,略短,5,10 mm,且符合長(zhǎng)度系列值,鍵一般采用抗拉強(qiáng)度極限,s,s,600 MPa,的碳鋼制造,

18、通常用,45,鋼,三）鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核,失效形式：壓潰,靜聯(lián)接,鍵、軸、轂中較弱者,磨損,動(dòng)聯(lián)接,鍵的剪斷,很少，嚴(yán)重過載，沿,a,a,面剪斷,當(dāng)平鍵聯(lián)接用于傳遞扭矩時(shí)，鍵的側(cè)面受擠壓，截面,a-a,受剪切,1,平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核,設(shè)載荷為均勻分布，可得平鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件,1,擠壓強(qiáng)度條件,2,P,P,kld,T,允許傳遞的扭矩,P,kld,T,2,1,T,扭矩,Nmm,k,工作高度,k,h/2,d,軸徑,mm,l,工作長(zhǎng)度,A,型鍵,l,L-b B,型鍵,l,L C,型鍵,l,L-b/2,L,公稱長(zhǎng)度,許用擠壓應(yīng)力,MPa,教材表,3-7,3,19,p,P,d,P,kld,T,l,k,T

19、,l,k,N,2,2,2,剪切強(qiáng)度條件,2000,dbl,T,3,20,對(duì)于導(dǎo)向平鍵、滑鍵組成的動(dòng)聯(lián)接，計(jì)算依據(jù)是,磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)，即,3,平鍵聯(lián)接的耐磨性條件,p,許用壓強(qiáng),MPa,教材表,3-7,許用壓強(qiáng),MPa,教材表,3-7,3,21,2000,1000,2,dbl,T,bl,T,bl,N,d,2000,p,dkl,T,p,2,半圓鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核,2000,1000,2,bld,T,bl,T,bl,N,d,強(qiáng)度不夠時(shí)，措施,1,雙鍵,180,布置（按,1.5,個(gè)鍵計(jì)算,三鍵,120,布置,2,增大軸徑,d,3,增長(zhǎng),L,但輪轂長(zhǎng),受力不利,4,改用花鍵,二、花鍵聯(lián)接,軸和輪轂孔周向均

20、布多個(gè)凸齒和凹槽所構(gòu)成的聯(lián)接稱,為花鍵聯(lián)接。齒的側(cè)面是工作面,適用于動(dòng)、靜聯(lián)接,D,d,如圖,1,特點(diǎn),1,齒較多、工作面積大、承載能力較高,2,鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻,3,齒槽線、齒根應(yīng)力集中小，對(duì)軸的強(qiáng)度,削弱減少,4,軸上零件對(duì)中性好,5,導(dǎo)向性較好,6,加工需專用設(shè)備、制造成本高,一）類型、特點(diǎn)和應(yīng)用,2,花鍵類型,按齒形分,1,矩形花鍵,矩形花鍵聯(lián)接按新標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi),徑定心，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，應(yīng)用廣泛,2,漸開線花鍵,定心方式為齒形定心，當(dāng),齒受載時(shí)，齒上的徑向力能自,動(dòng)定心，有利于各齒均載，應(yīng),用廣泛，優(yōu)先采用,3,0,d,f,齒

21、數(shù)較多，齒較小，對(duì)軸,強(qiáng)度削弱小。適于輕載、直徑,較小時(shí)及軸與薄壁零件的聯(lián)接,應(yīng)用較少,二）花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)計(jì),選花鍵類型,按軸徑定花鍵尺寸,驗(yàn)算聯(lián)接強(qiáng)度,三角形花鍵,失效形式,鍵齒的壓潰（靜聯(lián)接,磨損（動(dòng)聯(lián)接,齒根剪斷,h,C,C,d,m,N,d,D,設(shè)：工作載荷沿鍵的工作長(zhǎng)度,l,均勻分布,且各齒面上壓力的合力,N,作用在平均,半徑,d,m,處，如圖,擠壓強(qiáng)度條件,P,m,P,d,l,h,z,T,2000,動(dòng)聯(lián)接（耐磨性條件,2000,P,d,l,h,z,T,P,m,T,傳遞扭矩,N.m,Z,花鍵齒數(shù),l,鍵齒工作長(zhǎng)度,mm,d,m,花鍵的平均直徑,載荷分布不均系數(shù),h,鍵齒側(cè)面工作高度,mm,三、其它聯(lián)接,一）銷聯(lián)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(shí)的主要輔助零件,聯(lián)接銷,主要用于零件間的聯(lián)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(hù)裝置中的過載剪斷元件,右圖,銷套,安全銷,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,便于裝拆,可用于盲孔,適用于有沖,擊的場(chǎng)合,