第11章_聯(lián)接 (精品 課件 素材)

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

2、聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。 例如：鉚接、焊接等。例如：鉚接、焊接等。第一節(jié)第一節(jié) 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接一、一、螺紋及基本參數(shù)螺紋及基本參數(shù) 二、二、螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件三、三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松四、四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算五、五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力六、六、螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按應(yīng)用可分：按應(yīng)用可分： 聯(lián)接螺紋：普通三角形聯(lián)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(shù)一、螺紋及基本參數(shù)1 1、常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用、常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)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(shù)、基本參數(shù)1 1、常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用、常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用梯形螺紋梯形螺紋結(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 矩形螺紋矩形螺紋 結(jié)構(gòu)：牙形角性

4、能：效率較高、牙根強(qiáng)度小、工藝性差 應(yīng)用：用于傳動 矩齒形螺紋矩齒形螺紋 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 結(jié)構(gòu)：牙形角特點(diǎn)：聯(lián)接緊密，內(nèi)外螺紋無間隙 應(yīng)用：密封性要求較高的場合 管管 螺螺 紋紋結(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：用于聯(lián)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(qiáng)度計(jì)算。用于強(qiáng)度計(jì)算。 中徑中徑 (D2) 用于幾何尺寸計(jì)算。用于幾何尺寸計(jì)算。 線數(shù)線數(shù) 也稱頭數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目。也稱頭數(shù)，螺紋

5、的螺旋線數(shù)目。 = l，2，3，4， = l，自鎖性好，用于聯(lián)接；，自鎖性好，用于聯(lián)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(yīng)兩點(diǎn)上對應(yīng)兩點(diǎn) 間的軸向距離。間的軸向距離。 導(dǎo)程導(dǎo)程 螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn) 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(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊 的夾角。的夾角。 牙型斜角牙型斜

6、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。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(shù)、基本參數(shù)d1d2dnPhPnPS 2tandnP2/nnn二、螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件二、螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件普通螺紋聯(lián)接的類型普通螺紋聯(lián)接的類型 2.2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接3.3.螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接4.4.緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接1.1.螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接 常用的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和常用的螺紋聯(lián)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(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)、形狀、

7、尺寸都制定有這些零件都是標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸都制定有國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。常見螺紋聯(lián)接件常見螺紋聯(lián)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(lián)接螺栓聯(lián)接 在被聯(lián)接件上開有通孔，被聯(lián)接件孔中不加工螺紋。結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，使用時(shí)不受被聯(lián)接件材料的限制，應(yīng)用極 廣 。普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應(yīng)用最廣。鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔

8、用螺栓聯(lián)接 螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間無間隙?？缀吐菟U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(lián)接件需鉆孔、鉸孔，成本高。3.3.螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接 被聯(lián)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)被聯(lián)接件的螺釘孔中。 適用于載荷較輕，且不經(jīng)常裝拆的場合。 螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接2.2.雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接 用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯(lián)接件聯(lián)接起來, 被聯(lián)接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。適用于被聯(lián)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。4.4.緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接 利用擰入被聯(lián)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(lián)接的預(yù)緊和防松三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)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(jié)構(gòu)簡單、使用方便。2.機(jī)械防松 （在聯(lián)接中加入其它機(jī)械元件) 開口銷、止動墊圈，串聯(lián)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(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松 限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動；以防止聯(lián)接的松動，影響正常工作。1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動3.提高聯(lián)接件強(qiáng)度防松的實(shí)質(zhì)防松的實(shí)質(zhì)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(jī)械防松機(jī)械防松正確錯誤串聯(lián)鋼絲防松串聯(lián)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(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算四、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算概述概述1松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算2緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接失效分析及計(jì)算準(zhǔn)則失效分析及計(jì)算準(zhǔn)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(yīng)力集中處的疲勞斷裂 。計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則滿足螺栓的拉伸強(qiáng)度條件。 螺桿或通孔孔壁的壓潰 或螺桿被剪斷。 計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則 滿足螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度條件。概述概述步驟：步驟：根據(jù)失效形式和相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則，計(jì)算螺紋小徑d1或光桿直徑d0 ，按標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，不受力。安裝時(shí)，不受力。 工作時(shí)，軸向拉伸工作時(shí)，軸向拉伸 。如右圖。如右圖。1松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算F 214dF Fd411d SS為螺紋小徑，mm；螺栓材料的許用拉應(yīng)

12、力，MPa。起起重重釣釣鉤鉤末末端端螺螺栓栓聯(lián)聯(lián)接接螺栓受由預(yù)緊力螺栓受由預(yù)緊力 產(chǎn)生的產(chǎn)生的拉應(yīng)力拉應(yīng)力M10M64普通螺紋的鋼制螺栓，可取 只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接 0F2104dF21012v312v042tan162tandFddddF032ov 08. 104. 112dd05. 0tan 5 . 0螺栓材料為塑性，根據(jù)第四強(qiáng)度理論可求出計(jì)算應(yīng)力3 . 15 . 0332222ca得強(qiáng)度條件為得強(qiáng)度條件為210ca43.1dF2.501Fd結(jié)論：結(jié)論：扭轉(zhuǎn)的影響可用增大拉伸力的扭轉(zhuǎn)的影響可用增大拉伸力的3030來考慮，不再單獨(dú)考慮扭矩。來考慮，不再單獨(dú)考慮扭矩。

13、緊螺栓聯(lián)接裝配時(shí)，螺母需要擰緊擰緊力矩?cái)Q緊力矩T螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產(chǎn)生的螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（危險(xiǎn)截面）（危險(xiǎn)截面）由此可得由此可得（摩擦副的當(dāng)量摩擦角） 既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接既受預(yù)緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接工作前工作前（預(yù)緊力（預(yù)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(lián)接件壓縮量m 工作工作時(shí)（工作拉力）時(shí)（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(lián)接件剩余變形量為 mm， 且 m b 剩余預(yù)緊力為F1 螺栓中總拉力 F2= F0 + F =F1 + F螺栓危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件拉

14、伸強(qiáng)度條件為 212ca43 . 1dF 2.521Fd 對于有密封性要求的聯(lián)接，一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)： 工作載荷不穩(wěn)定時(shí)：FF8 . 15 . 11FF6 . 02 . 01FF0 . 16 . 01Pmin0PLdF dF204擠壓強(qiáng)度條件擠壓強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件F0dminLP 力；栓或孔壁的許用擠壓應(yīng)螺栓的許用剪應(yīng)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(shù)目_;25. 1_p0minmindm 受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)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(yīng)力；螺栓材料許用剪切應(yīng)力。五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力五、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應(yīng)力 1 1螺紋聯(lián)接件的材料及強(qiáng)度級別螺紋聯(lián)接件的材料及強(qiáng)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(jī)車柴油機(jī)缸頭連接螺栓采用型機(jī)車柴油機(jī)缸頭連接螺栓采用42CrMov螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃槭?，自螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃槭?，?.6至至12.9。 表示方法：表示方法： 小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)值為小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)值為 ，

16、小數(shù)小數(shù)點(diǎn)后數(shù)值為點(diǎn)后數(shù)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(shù)值為表示方法：數(shù)值為 。100/B)/(10BS100/B2 2許用應(yīng)力許用應(yīng)力 SS SS SSBSp或拉伸拉伸剪切剪切擠壓擠壓六、螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)六、螺紋聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)1.1. 避免螺栓承受附加的彎曲應(yīng)力避免螺栓承受附加的彎曲應(yīng)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(yīng)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(yīng)大于 。 螺栓之間及螺栓與機(jī)體之間要留有足夠的扳手空間，扳手轉(zhuǎn)動角度應(yīng)大于 。d10d7o60 安

17、排一組螺栓的平面位置和數(shù)目時(shí)， 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(shù)目，應(yīng)采用3、4、6、8、12等數(shù)，以便分度和劃線。原因原因 螺栓的附件應(yīng)力螺栓的附件應(yīng)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(lián)接件剛度小被聯(lián)接件剛度小(d) 鉤頭螺栓聯(lián)接鉤頭螺栓聯(lián)接 球面墊圈球面墊圈 凸臺凸臺 沉頭座沉頭座結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)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(yīng)力避免螺栓承受附加的彎曲應(yīng)力第二節(jié)第二節(jié) 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型和結(jié)構(gòu)一、鍵聯(lián)接的類型和結(jié)構(gòu) 1.1.平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接 工作面為側(cè)面，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，工作面為側(cè)面，結(jié)構(gòu)

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(dǎo)向鍵與滑鍵 2.2.半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)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(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算三、三、花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)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(lián)接，用于靜聯(lián)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(dǎo)向鍵與滑鍵導(dǎo)向鍵與滑鍵 用于動聯(lián)接用于動聯(lián)接導(dǎo)向鍵聯(lián)接導(dǎo)向鍵聯(lián)接滑鍵聯(lián)接滑鍵聯(lián)接 2. 2.半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接工作面工作面圓頭楔鍵聯(lián)接圓頭楔鍵聯(lián)接 平頭楔鍵聯(lián)接平頭楔鍵聯(lián)接 鉤頭楔鍵聯(lián)接鉤頭

19、楔鍵聯(lián)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(yán)的場合。只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對中要求不嚴(yán)的場合。工作面二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1.選擇選擇根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇鍵的類型。根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸bh根據(jù)輪轂寬度確定鍵的長度L，導(dǎo)向平鍵按滑動距離確定L 。2.失效形式失效形式 靜聯(lián)接靜聯(lián)接 ：工作面被壓潰動聯(lián)接動聯(lián)接 ：工作面過度磨損。3. 校核計(jì)算校核計(jì)算靜聯(lián)接靜聯(lián)接：擠壓強(qiáng)度 pp422dhlTlhdT pdhlTp4動聯(lián)接動聯(lián)接：工作面壓強(qiáng)三、花鍵聯(lián)接三、花鍵聯(lián)接1 1花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)花鍵聯(lián)接的特點(diǎn) 承載能力高，對軸的削弱小，應(yīng)力集中小，定心好，導(dǎo)向性能好， 加工需專用機(jī)床，成本