專升本機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第10章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng)1

第10章連接§10－1螺紋連接§10－2

軸轂連接§10－3

軸間連接§10－4

彈性連接§10－5

其它常用連接青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制連接的分類動(dòng)連接：靜連接：機(jī)器工作時(shí)，零部件之間可以有相對運(yùn)動(dòng)。例如：機(jī)械原理中，各種運(yùn)動(dòng)副之間的連接。在機(jī)器工作中，不允許零部件之間存在相對運(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)零件就可拆開的連接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵連接。不可拆連接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的

連接。例如：鉚接、焊接等。過盈連接連接青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型eaal1l1可承受橫向載荷。螺紋余留長度l1鉸制孔螺栓孔與螺桿之間留有間隙靜載荷l1>=(0.3~0.5)d;變載荷l1>=0.75d;沖擊載荷或彎曲載荷l1≥d;鉸制孔用螺栓l1≈0;螺紋伸出長度a=(0.2~0.3)d;螺栓軸線到邊緣的距離e=d+(3~6)mm用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。dd§10－1螺紋連接青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：aee雙頭螺柱聯(lián)接

聯(lián)接件厚，允許拆裝。鋼或青銅H=d;鑄鐵H=(1.25~1.5)d鋁合金H=(1.5~2.5)d螺紋孔深度H1=H+(2~2.5)P;鉆孔深度H2=H1+(0.5~1)d;參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。d青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制一、

螺紋聯(lián)接的基本類型螺栓聯(lián)接基本類型螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺栓螺紋緊固件螺栓的結(jié)構(gòu)形式LL0d六角頭LdL0小六角頭青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制dL0L1LL1-----座端長度L0-----螺母端長度螺紋緊固件雙頭螺柱螺栓青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制螺紋緊固件末端結(jié)構(gòu)頭部結(jié)構(gòu)螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制螺紋緊固件地腳螺栓起吊螺釘螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋聯(lián)接T型螺栓青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圓螺母螺紋緊固件用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。用于尺寸受限制之處。國標(biāo)羅列有六十余種不同結(jié)構(gòu)的螺母螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓專用螺紋聯(lián)接青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制墊圈平墊圈薄平墊圈A型平墊圈B型平墊圈螺母螺釘、緊定螺釘雙頭螺柱螺栓螺紋緊固件斜墊圈彈簧墊圈圓螺母用止動(dòng)墊圈作用：增加支撐面積以減小壓強(qiáng)，避免擰緊螺母擦傷表面、防松。專用螺紋聯(lián)接青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制10.1.3螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的：增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動(dòng)。預(yù)緊力的確定原則：擰緊后螺紋聯(lián)接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。

1、預(yù)緊碳素鋼螺栓：Qp≤(0.6~0.7)σsA1合金鋼螺栓：Qp≤(0.5~0.6)σsA1A1---危險(xiǎn)截面積，A1≈πd21/4青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制測力矩扳手預(yù)緊力控制方法:聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松。即防止相對轉(zhuǎn)動(dòng)。F定力矩扳手通常螺紋聯(lián)接擰緊是憑工人的經(jīng)驗(yàn)來決定的，重要螺栓則必須預(yù)緊力進(jìn)行精確控制。LS1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)力矩扳手；3)測定伸長量。LMLS青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制聯(lián)接用三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接仍有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對轉(zhuǎn)動(dòng)。防松的方法：（1）

利用附加摩擦力防松尼龍圈鎖緊螺母彈簧墊圈對頂螺母2、螺紋連接的防松防松----防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動(dòng)。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制開口銷與六角開槽螺母串聯(lián)鋼絲（2）采用專門防松元件防松圓螺母用止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制（3）破壞螺紋副法1~1.5P用沖頭沖2~3點(diǎn)沖點(diǎn)防松法粘合法防松涂粘合劑青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制10.1.4螺栓強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的主要失效形式：受拉螺栓塑性變形螺紋部分疲勞斷裂受剪螺栓剪斷壓潰螺桿和孔壁的貼合面斷裂--軸向變載荷1、普通螺栓的強(qiáng)度計(jì)算青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制螺栓與螺母的螺紋牙及其他各部尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度原則及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的。采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，這些部分都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。所以，螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，然后按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d及螺距P等。（1）松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度條件：式中:d1----螺紋小徑mm

[σ]—許用應(yīng)力（2）緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算力除以面積設(shè)計(jì)公式：裝配時(shí)須要擰緊，在工作狀態(tài)下可能還需要補(bǔ)充擰緊。裝配時(shí)不須要擰緊1.僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度2.受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接(承受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制（a）僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力：強(qiáng)度條件：當(dāng)承受橫向工作載荷時(shí)，預(yù)緊力F0導(dǎo)致接合面所產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于橫向載荷F。C---可靠性系數(shù)，常取C=1.1~1.3預(yù)緊力F0

：

f---摩擦系數(shù)，對鋼與鑄鐵，取:m---結(jié)合面數(shù)上圖m=1,下圖m=2FFF0F0青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制b）受預(yù)緊力和軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：p·πD2/4F

=ZpFFD青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制受載變形特別注意，軸向載荷：F2≠F0+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長λb0→被聯(lián)接件受壓縮短λm0加載F

后:螺栓總伸長量增加為:總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：

殘余預(yù)緊力減少為：F1

很顯然:F1<F0被聯(lián)接件放松了?λ+λb0λm0-?λ松弛狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài)λb0F0F0λm0FFF0F0FFFFF2F2F2=F+F1?λF1F1?λ

青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制▲1.為了便于加工制造和對稱布置螺栓，保證聯(lián)接結(jié)合面受力均勻，通常聯(lián)接結(jié)合面的幾何形狀都設(shè)計(jì)成:10.1.5螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)基本原則：大多數(shù)機(jī)械中螺栓都是成組使用的。軸對稱的簡單幾何形狀。圓形圓環(huán)形矩形矩形框三角形青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制▲2.螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理FFa)對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平衡于工作載荷的方向上成排地布置８個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；合理不合理!b)當(dāng)螺栓聯(lián)接彎距或轉(zhuǎn)距時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制dhD▲3.螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距,以保證扳手空間c)當(dāng)同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷時(shí)，采用抗剪零件來承受橫向載荷。60?CCEE60?扳手空間的尺寸見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。AB青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制▲4.為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成:4、6、8等偶數(shù)。同一螺栓組中的螺栓的材料、直徑、長度應(yīng)相同。▲

5.避免螺栓產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面支承面不平青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§10.2

軸轂連接作用：用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。10.2.1鍵連接類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1.平鍵聯(lián)接工作面特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。種類普通平鍵導(dǎo)向平鍵間隙軸青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制普通平鍵結(jié)構(gòu)單圓頭(C型)圓頭(A型)平頭(B型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端普通平鍵應(yīng)用最廣。A型B型C型盤銑刀青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵固定螺釘零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接?；凭嚯x較大時(shí)，平鍵過長，制造困難，故可采用滑鍵。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。起鍵螺孔固定螺釘青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制2.半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點(diǎn)：對軸的削弱較大，只適用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制3.楔鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時(shí)用力打入工作面青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制d10.2.2鍵連接的尺寸選擇和強(qiáng)度計(jì)算鍵的截面尺寸b、h查表選取，長度L參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的主要失效形式：壓潰、磨損(動(dòng)聯(lián)接)、剪斷。Lbh/21)平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度σp=SFt(d/2)(h/2)lT=≤[σp

]MPa

dhl4T=l=L-bl=L一般不會(huì)出現(xiàn)d擠壓應(yīng)力：bA型bB型l青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制d若強(qiáng)度不時(shí)，可采用雙鍵聯(lián)接?？紤]到載荷分布的不均勻性，校核強(qiáng)度時(shí)按1.5個(gè)鍵計(jì)算。雙鍵布置規(guī)則：平鍵：按180?布置；半圓鍵：同一條母線上；楔鍵：夾角成120?~130?120?~130?青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制10.2.3花鍵連接1)均勻受力；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沿周向均布多個(gè)鍵齒。齒側(cè)為工作面。組成：外花鍵、內(nèi)花鍵。優(yōu)點(diǎn)：2)對軸的削弱程度小;3)載能力高;齒數(shù)多，總接觸面積大4)軸上零件與軸的對中性好；對高速及精密機(jī)器很重要5)導(dǎo)向性好;對動(dòng)聯(lián)接很重要6)可用磨削方法提高加工精度及連接質(zhì)量。因齒槽淺，齒根應(yīng)力集中小軸和輪轂直接而均勻制出齒與槽缺點(diǎn)：齒根仍有應(yīng)力集中、需專用設(shè)備制造，成本高。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制10.2.4

銷聯(lián)接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分類型定位銷安全銷連接銷按形狀分圓柱銷圓錐銷特點(diǎn)：有1:50的錐度，可反復(fù)多次拆裝。螺母鎖緊抗沖擊拆裝方便用于盲孔青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制作用：主要用于將兩根軸連接在一起，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩，也可用作安全裝置?！?lián)軸器----用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車時(shí)才可將兩軸分離；▲離合器----在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時(shí)接合或分離的一種裝置。它可用來操縱機(jī)器傳動(dòng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向；§10.3

軸間連接青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制10.3.1聯(lián)軸器兩軸線的相對位移:

軸向、徑向、角度、綜合。由于制造、安裝或工作時(shí)零件的變形等原因，被聯(lián)接的兩軸不一定度能精確對中，因此會(huì)出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移，或其組合。yα

α

xy軸向x徑向角度綜合制造誤差安裝誤差受力變形被聯(lián)接的兩軸不能精確對中青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制（一）剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：用一個(gè)套筒通過鍵