機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第15章

1、1 1第15章 聯(lián) 接第第1515章章 聯(lián)聯(lián) 接接15.1鍵聯(lián)接15.2花鍵聯(lián)接15.3銷(xiāo)聯(lián)接15.4螺紋聯(lián)接2 2第15章 聯(lián) 接15.1鍵聯(lián)接15.1.1鍵聯(lián)接的類(lèi)型和應(yīng)用1. 松鍵聯(lián)接松鍵聯(lián)接中，鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵的上表面和輪轂的鍵槽底面間留有間隙(圖15-1(a)。3 3第15章 聯(lián) 接圖15-1普通平鍵聯(lián)接4 4第15章 聯(lián) 接1) 平鍵聯(lián)接(1) 普通平鍵。普通平鍵按構(gòu)造分為圓頭(A型)、平頭(B型)及單圓頭(C型)三種，如圖15-1(b)、(c)、(d)所示。普通平鍵和鍵槽尺寸見(jiàn)表15-1。5 5第15章 聯(lián) 接6 6第15章 聯(lián) 接圓

2、頭平鍵軸上的鍵槽用端銑刀加工(圖15-2(a)，鍵在槽中固定良好，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。平頭平鍵軸上的鍵槽用盤(pán)銑刀加工(圖15-2(b)，應(yīng)力集中較小，但鍵在軸上的軸向固定不好。單圓頭平鍵常用于軸的端部聯(lián)接，軸上鍵槽常用端銑刀銑通。7 7第15章 聯(lián) 接圖15-2鍵槽加工方法8 8第15章 聯(lián) 接(2) 導(dǎo)向平鍵。當(dāng)被聯(lián)接的輪轂類(lèi)零件在工作過(guò)程中須在軸上作較小距離的軸向移動(dòng)時(shí)，則采用導(dǎo)向平鍵，見(jiàn)圖15-3(a)。導(dǎo)向平鍵較長(zhǎng)，用螺釘固定在軸上的鍵槽中，為了便于拆卸，鍵上制有起鍵螺孔，以便擰入螺釘使鍵退出鍵槽。軸上的傳動(dòng)零件可沿鍵作軸向滑移，如變速箱中的滑移齒輪等。(3) 滑鍵。當(dāng)軸上零

3、件滑移距離較大時(shí)，因所需導(dǎo)向鍵的尺寸過(guò)大，制造困難，固采用滑鍵，見(jiàn)圖15-3(b)、(c)?；I固定在輪轂上，輪轂帶動(dòng)滑鍵在軸上的鍵槽中作軸向滑移。這樣只需在軸上銑出較長(zhǎng)的鍵槽，而鍵可以做得較短。9 9第15章 聯(lián) 接圖15-3導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接10 10第15章 聯(lián) 接2) 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接如圖15-4所示。半圓鍵能在軸的鍵槽內(nèi)擺動(dòng)，以適應(yīng)輪轂鍵槽底面的斜度，特別適合錐形軸端的聯(lián)接。它的缺點(diǎn)是鍵槽對(duì)軸的削弱較大，只適合于輕載聯(lián)接。11 11第15章 聯(lián) 接圖15-4半圓鍵聯(lián)接12 12第15章 聯(lián) 接2. 緊鍵聯(lián)接1) 楔鍵聯(lián)接 楔鍵聯(lián)接用于靜聯(lián)接，如圖15-5所示。 13 13第1

4、5章 聯(lián) 接圖15-5楔鍵聯(lián)接14 14第15章 聯(lián) 接2) 切向鍵聯(lián)接切向鍵是由一對(duì)斜度為1 100的楔鍵組成的，如圖15-6(a)所示。裝配時(shí)，兩個(gè)鍵分別自輪轂兩端楔入，裝配后兩個(gè)相互平行的窄面是工作面；工作時(shí)依靠工作面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。一對(duì)切向鍵只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，當(dāng)傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)裝兩對(duì)相互成120 135的切向鍵，見(jiàn)圖15-6(b)。切向鍵能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，常用于重型機(jī)械。15 15第15章 聯(lián) 接圖15-6切向鍵聯(lián)接16 16第15章 聯(lián) 接15.1.2平鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度計(jì)算1. 鍵的類(lèi)型選擇選擇鍵的類(lèi)型主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：傳遞轉(zhuǎn)矩大小，對(duì)中性要求，輪轂是否需要作軸向移動(dòng)及滑移

5、距離大小，鍵在軸的中部或端部等。2. 鍵的尺寸選擇 平鍵的主要尺寸為鍵寬b、鍵高h(yuǎn)和鍵長(zhǎng)L。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)軸的直徑d從表15-1所列標(biāo)準(zhǔn)中選擇平鍵的寬度b和高度h；鍵的長(zhǎng)度L略小于輪轂的長(zhǎng)度(一般比輪轂長(zhǎng)度短5 mm10 mm)，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長(zhǎng)度系列。17 17第15章 聯(lián) 接3. 平鍵的強(qiáng)度校核平鍵工作時(shí)的受力情況如圖15-7所示，鍵受到剪切和擠壓作用。 18 18第15章 聯(lián) 接圖15-7平鍵的強(qiáng)度校核19 19第15章 聯(lián) 接設(shè)載荷沿鍵長(zhǎng)均勻分布，則靜聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件為 (15-1)動(dòng)聯(lián)接的壓強(qiáng)條件為 (15-2)2020第15章 聯(lián) 接21 21第15章 聯(lián) 接經(jīng)校核若聯(lián)接強(qiáng)度不

6、夠，可采取以下措施：(1) 適當(dāng)增加輪轂和鍵的長(zhǎng)度，但鍵長(zhǎng)不宜大于2.5d。(2) 用兩個(gè)鍵相隔180布置，考慮到載荷分布的不均勻性，只能按1.5個(gè)鍵作強(qiáng)度計(jì)算。2222第15章 聯(lián) 接 15.2花 鍵 聯(lián) 接花鍵聯(lián)接由具有周向均勻分布的多個(gè)鍵齒的花鍵軸和具有同樣數(shù)目鍵槽的輪轂組成，如圖15-8(a)所示?；ㄦI依靠鍵齒側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，由于是多齒傳遞載荷，所以承載能力強(qiáng)。由于齒槽淺，故對(duì)軸的削弱小，應(yīng)力集中小，故其具有定心好和導(dǎo)向性能好等優(yōu)點(diǎn)，但需要專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行加工，生產(chǎn)成本高。2323第15章 聯(lián) 接花鍵聯(lián)接適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频穆?lián)接中?；ㄦI按齒形分為矩形花鍵(圖15-8

7、(b)和漸開(kāi)線(xiàn)花鍵(圖15-8(c)。矩形花鍵齒形簡(jiǎn)單，易于制造，應(yīng)用廣泛。漸開(kāi)線(xiàn)花鍵齒根厚，強(qiáng)度高，加工工藝性好，適用于載荷較大及尺寸較大的聯(lián)接。2424第15章 聯(lián) 接圖15-8花鍵聯(lián)接2525第15章 聯(lián) 接15.3銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接的主要用途是固定零件間的相對(duì)位置，并可傳遞較小的轉(zhuǎn)矩，也可作為安全裝置中的過(guò)載剪斷元件。按銷(xiāo)的形狀不同，可分為圓柱銷(xiāo)(圖15-9(a)和圓錐銷(xiāo)(圖15-9(b)、(c)。圓柱銷(xiāo)利用過(guò)盈配合固定，多次拆卸會(huì)降低定位精度和可靠性。圓錐銷(xiāo)常用的錐度為1：50，裝配方便，定位精度高，多次拆卸不會(huì)影響定位精度。2626第15章 聯(lián) 接圖15-9銷(xiāo)聯(lián)接2727第15章 聯(lián) 接

8、 15.4螺紋聯(lián)接15.4.1螺紋的類(lèi)型及主要參數(shù)1. 螺紋的類(lèi)型螺紋按螺旋線(xiàn)的旋向可分為左旋螺紋和右旋螺紋，一般多用右旋螺紋。螺紋按螺旋線(xiàn)的數(shù)目，可分為單線(xiàn)螺紋、雙線(xiàn)螺紋和多線(xiàn)螺紋，聯(lián)接一般多用單線(xiàn)螺紋。按牙型螺紋可分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋(圖15-10(b)，聯(lián)接一般用三角形螺紋。按螺紋是在外表面或內(nèi)表面可分為外螺紋和內(nèi)螺紋，內(nèi)、外螺紋組成螺旋副。2828第15章 聯(lián) 接圖15-10常用螺紋的牙型2929第15章 聯(lián) 接2. 螺紋的主要參數(shù)現(xiàn)以普通螺紋即米制三角形螺紋為例，說(shuō)明螺紋的主要參數(shù)，如圖15-11所示。3030第15章 聯(lián) 接圖15-11螺紋的主要參數(shù)31

9、31第15章 聯(lián) 接(1) 大徑d(D)：外(內(nèi))螺紋的公稱(chēng)直徑。(2) 小徑d1(D1)：外(內(nèi))螺紋的最小直徑。(3) 中徑d2(D2)：外(內(nèi))螺紋的平均直徑。(4) 螺距P：相鄰兩螺牙上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的軸向距離。(5) 線(xiàn)數(shù)n：螺紋螺旋線(xiàn)的數(shù)目，一般n4。(6) 導(dǎo)程L：在同一條螺紋上相鄰兩螺牙上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的軸向距離。若螺紋線(xiàn)數(shù)為n，則L=nP。3232第15章 聯(lián) 接(7) 螺紋升角：在中徑圓柱上，螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)與端面之間的夾角，即(8) 牙型角：在軸向剖面內(nèi)，相鄰螺紋牙型兩側(cè)邊之間的夾角。(9) 牙側(cè)角：在軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型側(cè)邊與螺紋軸線(xiàn)的垂線(xiàn)之間的夾角。對(duì)于對(duì)稱(chēng)牙型，=/2。3333

10、第15章 聯(lián) 接15.4.2螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型、結(jié)構(gòu)尺寸及應(yīng)用1. 聯(lián)接用螺紋螺紋聯(lián)接一般采用三角形螺紋，主要有普通螺紋和管螺紋。普通螺紋基本尺寸見(jiàn)表15-3。3434第15章 聯(lián) 接3535第15章 聯(lián) 接2. 螺紋聯(lián)接的類(lèi)型螺紋聯(lián)接有四種基本類(lèi)型，如圖15-12所示。3636第15章 聯(lián) 接圖15-12螺紋聯(lián)接的類(lèi)型3737第15章 聯(lián) 接15.4.3螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接件大多已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)一般根據(jù)大徑d(D)按標(biāo)準(zhǔn)選用。1. 螺栓螺栓的頭部形狀很多，常用的有標(biāo)準(zhǔn)六角頭和小六角頭兩種(圖15-13)。由冷鐓法生產(chǎn)的小六角頭螺栓具有用材省、生產(chǎn)率高、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。但其頭部尺寸較小，不

11、宜用于頻繁拆卸、被聯(lián)接件強(qiáng)度低和容易銹蝕的地方。3838第15章 聯(lián) 接圖15-13螺栓3939第15章 聯(lián) 接2. 雙頭螺柱雙頭螺柱(圖15-14)旋入被聯(lián)接件螺紋孔的一端稱(chēng)為座端，與螺母相配合的一端稱(chēng)為螺母端。4040第15章 聯(lián) 接圖15-14雙頭螺柱41 41第15章 聯(lián) 接3. 螺釘和緊定螺釘螺釘和緊定螺釘?shù)念^部有內(nèi)六角頭、十字槽頭、開(kāi)槽頭、滾花頭等多種形式(圖15-15(a)，以適應(yīng)不同擰緊方法的要求。緊定螺釘用末端頂住被聯(lián)接件，其末端形式有錐端、平端、凹端、圓柱端等(圖15-15(b)。4242第15章 聯(lián) 接圖15-15螺釘和緊定螺釘4343第15章 聯(lián) 接4. 螺母螺母的形狀

12、也很多，常用的有六角螺母(圖15-16)和圓螺母(圖15-17)。六角螺母有普通螺母、薄螺母、厚螺母。薄螺母用于高度尺寸受到限制的地方，厚螺母用于經(jīng)常拆卸、容易磨損的地方。圓螺母常與止動(dòng)墊圈配合使用，用于軸上零件的軸向固定。4444第15章 聯(lián) 接圖15-16 六角螺母 4545第15章 聯(lián) 接圖15-17圓螺母 4646第15章 聯(lián) 接5. 墊圈墊圈的作用是增大被聯(lián)接件的支承面，降低支承面的壓強(qiáng)，防止擰緊螺母時(shí)擦傷被聯(lián)接件的表面。常用的墊圈有普通墊圈(圖15-18(a)和彈簧墊圈(圖15-18(b)。4747第15章 聯(lián) 接圖15-18墊圈4848第15章 聯(lián) 接15.4.4螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與

13、防松1. 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊一般螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都必須擰緊，稱(chēng)為預(yù)緊。這時(shí)螺紋受到預(yù)緊力的作用。預(yù)緊的目的是防止工作時(shí)螺紋聯(lián)接出現(xiàn)縫隙和滑移，保證聯(lián)接的緊密性和可靠性。如果預(yù)緊力過(guò)小，會(huì)使聯(lián)接不可靠；如果預(yù)緊力過(guò)大，容易將螺栓拉斷。4949第15章 聯(lián) 接2. 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接是利用螺紋的自鎖性來(lái)達(dá)到聯(lián)接要求的，一般情況下不會(huì)松動(dòng)。但是，在沖擊、振動(dòng)、變載、溫度變化較大時(shí)螺紋會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)松脫。因此，在設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)必須考慮防松。螺紋聯(lián)接防松的根本問(wèn)題是阻止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法很多，常用的防松方法見(jiàn)表15-4。5050第15章 聯(lián) 接51 51第15章 聯(lián) 接15.4.5螺栓聯(lián)接的失效形式

14、普通螺栓的主要失效形式是螺栓桿或螺紋部分的塑性變形和斷裂；鉸制孔用螺栓的失效形式是螺栓桿被剪斷、螺栓桿或孔壁被壓潰；經(jīng)常拆卸時(shí)會(huì)因磨損產(chǎn)生滑扣。5252第15章 聯(lián) 接15.4.6提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施1. 改善螺紋牙間的載荷分布由于螺栓和螺母的剛度不同、變形不同，因此各牙受力不均勻。從螺母支承面算起，第一圈承載最大，以后各圈遞減，到第810圈以后，螺紋幾乎不受載荷。為改善各牙受力分布不均勻，可采用懸置螺母(圖15-19(a)、內(nèi)斜螺母(圖15-19(b)、環(huán)槽螺母(圖15-19(c)等，使螺紋牙間的載荷分配趨于均勻，以提高螺栓的強(qiáng)度。5353第15章 聯(lián) 接圖15-19均載螺母結(jié)構(gòu)5454第15章 聯(lián) 接2. 減小應(yīng)力集中適當(dāng)增大螺紋牙根過(guò)渡處圓角半徑、在螺紋結(jié)束部位采用退刀槽等，都能使截面變化均勻，減小應(yīng)力集中，提高螺栓的疲勞強(qiáng)度。3. 避免附加應(yīng)力由于各種原因，可能使螺栓承受附加彎曲應(yīng)力。這對(duì)螺