第11章螺纹联接与销连接

1、第11章 螺纹联接 一、螺纹的形成一、螺纹的形成螺纹螺纹一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形和一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形和 圆柱体轴线共面，就得到螺纹。圆柱体轴线共面，就得到螺纹。螺旋线螺旋线一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速 旋转，同时沿轴线做等速移动的轨迹。旋转，同时沿轴线做等速移动的轨迹。螺纹连接是利用具有螺纹的零件构成的可拆式连接。螺纹连接是利用具有螺纹的零件构成的可拆式连接。111 螺纹螺纹1.1.按位置：按位置： 内螺纹内螺纹在圆柱体的内表面形成的螺纹；在圆柱体的内表面形成的螺纹； 外螺纹外螺纹在圆柱体的外表面形成的螺

2、纹；在圆柱体的外表面形成的螺纹；2.2.按牙型按牙型: : 三角形螺纹三角形螺纹( (普通螺纹、管螺纹普通螺纹、管螺纹) )用于用于联接；联接；螺纹螺纹牙型角较大传动效率低牙型角较大传动效率低 矩形、梯形、锯齿形螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹用于用于传动；传动；三角形螺纹：三角形螺纹： 粗牙螺纹粗牙螺纹用于一般连接；用于一般连接； 细牙螺纹细牙螺纹同样的公称直径下，螺距较小，同样的公称直径下，螺距较小，自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等。自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等。3.3.根据螺旋线绕行方向：根据螺旋线绕行方向： 左旋螺纹左旋螺纹 右旋螺纹右旋螺纹旋向判断旋向判断: :二、螺纹的类

3、型二、螺纹的类型轴线垂直放，右边高轴线垂直放，右边高右旋右旋 左左边高边高左旋左旋4.4.根据螺旋线头数：根据螺旋线头数：单头螺纹（单头螺纹（n=1n=1）用于联接用于联接双头螺纹（双头螺纹（n=2n=2）用于传动用于传动多线螺纹（多线螺纹（n2n2）用于传动用于传动机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹1）大径）大径d与螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公与螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公 称直径；称直径；10mm10mm螺丝螺丝2）小径）小径d1 与螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径；与螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径； 3）中径）中径d2 在轴向剖面内沟槽与凸起宽相等处的假想在轴向剖面内沟槽

4、与凸起宽相等处的假想 圆柱面的直径，圆柱面的直径，d20.5(d+d1)三、螺纹的主要参数三、螺纹的主要参数4）螺）螺 距距 P 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间 的轴向距离；的轴向距离；5）导程）导程 S 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母 线上的对应两点间的轴向距离；线上的对应两点间的轴向距离；6）线）线 数数 n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4 螺距、导程、线数之间关系：螺距、导程、线数之间关系：S=nP 7）螺旋升角）螺旋升角中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋中径圆柱面

5、上螺旋线的切线与垂直于螺旋 线轴线的平面的夹角：线轴线的平面的夹角：8）牙型角）牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角;9）接触高度接触高度h h 内外螺纹旋合后的接触面的径向高度，即内外螺纹旋合后的接触面的径向高度，即 螺纹工作高度。螺纹工作高度。22arctan/arctannPSdd112 螺纹联接的类型及标准联接件螺纹联接的类型及标准联接件 一、螺纹联接主要类型一、螺纹联接主要类型1、螺栓联接、螺栓联接(螺栓一端有螺纹，一端有螺栓头螺栓一端有螺纹，一端有螺栓头)a) 普通螺栓联接普通螺栓联接被联接件不太厚，通孔不带螺纹，螺杆穿被联接件不太厚，通孔不

6、带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，结构简单，装拆方便，杆间有间隙，结构简单，装拆方便，可多次装拆，应用较广。可多次装拆，应用较广。也称受拉螺也称受拉螺栓连接。栓连接。b)铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接装配后无间隙，孔和装配后无间隙，孔和螺栓采用基孔制过渡配合，螺栓采用基孔制过渡配合，主要承受横向载荷，也可作主要承受横向载荷，也可作定位用。定位用。也称受剪螺栓联接。也称受剪螺栓联接。3 3、双头螺柱联接、双头螺柱联接螺杆两端无螺钉头，但均有螺纹，装配螺杆两端无螺钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。时一端旋入被联接件，另一

7、端配以螺母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。拆适于常拆卸而被联接件之一较厚时。拆装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。联接件中拧出。2 2、螺钉联接、螺钉联接适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。特殊联接：地脚螺栓联特殊联接：地脚螺栓联接接 , 吊环螺钉联接吊环螺钉联接4 4、紧定螺钉联接、紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相

8、对旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩位置。可传递不大的轴向力或扭矩。二、螺纹联接件二、螺纹联接件 结构特点、应用场合结构特点、应用场合113 螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松 一、预紧一、预紧预紧目的预紧目的增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。接件间出现缝隙或发生相对滑移。预紧力的确定原则预紧力的确定原则拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限过其材料的屈服极限s s的的80%80%。 碳素钢螺栓：碳素钢螺栓：F F0 0=( (0.6-0

9、.7)s sA A1 1 合金钢螺栓：合金钢螺栓：F0=(0.5-0.6)sA1 A1:螺栓危险截面的面积，螺栓危险截面的面积，A1d124预紧力预紧力 绝大多数螺纹连接在装配时通常都要拧紧，使之绝大多数螺纹连接在装配时通常都要拧紧，使之在承受工作载荷前预先受到力的作用，这个预加在承受工作载荷前预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。作用力称为预紧力。预紧力的控制预紧力的控制利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的 大小。大小。二二拧紧力矩拧紧力矩螺母所受转矩螺栓所受转矩螺栓和被联接件所受预紧力 T T1 1：螺纹副的摩擦力矩：螺纹副的摩擦力矩 T T2 2

10、：螺母的承压面间摩擦力矩：螺母的承压面间摩擦力矩T T3 3: :螺钉头的承压面间摩擦力矩螺钉头的承压面间摩擦力矩 T T4 4：夹持力矩：夹持力矩1.1. 拧紧力矩拧紧力矩T T：是用以克服螺纹副相对转动的阻力矩是用以克服螺纹副相对转动的阻力矩T1和螺母和螺母支承面上的摩擦阻力矩支承面上的摩擦阻力矩T2 ，它与预紧力，它与预紧力F0间的关系为：间的关系为：n对于对于M10M64的粗牙螺纹的粗牙螺纹dFT02 . 0sLF标准扳手的长度标准扳手的长度 L=15d FF750对于重要的连接，应尽可能不采用对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小直径过小(M12)的螺栓。的螺栓。2020303020

11、32)tan(21dDdDfdFTcv 2.预紧力的控制方法预紧力的控制方法u测力矩板手测力矩板手测出预紧力矩。测出预紧力矩。u定力矩板手定力矩板手达到固定的拧紧力矩达到固定的拧紧力矩T T时，弹簧受时，弹簧受 压将自动打滑。压将自动打滑。u测量预紧前后螺栓伸长量测量预紧前后螺栓伸长量精度较高。精度较高。通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。三、螺纹防松三、螺纹防松 1.为什么要防松？为什么要防松？n静载荷：静载荷：r rv(自锁自锁) + 预紧后摩擦力预紧后摩擦力防止松动防止松动n动

12、载荷：动载荷：摩擦力减小、消失摩擦力减小、消失不可靠不可靠n高温、温度变化大：高温、温度变化大：材料发生蠕变、应力松弛材料发生蠕变、应力松弛摩擦力减小摩擦力减小 2.防松原理防松原理 限制螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。限制螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。 3.防松办法及措施防松办法及措施 1)1)摩擦防松摩擦防松 主要是使螺纹副中有不随连接载荷而变的压力，因而始终有主要是使螺纹副中有不随连接载荷而变的压力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。压力可由螺纹副纵向或横向压紧而摩擦力矩防止相对转动。压力可由螺纹副纵向或横向压紧而产生。产生。v对顶螺母：适用于低速、平稳、重载的固

13、定装置对顶螺母：适用于低速、平稳、重载的固定装置v弹簧垫圈弹簧垫圈v自锁螺母自锁螺母螺母一端做成非圆螺母一端做成非圆形收口或开缝后径向收口，螺母拧形收口或开缝后径向收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。旋合螺纹间压紧。开口方向：开口方向：斜向右下方斜向右下方弹性增压弹性增压尖端抵住尖端抵住2 2）机械防松：）机械防松： 利用便于更换的金属元件利用便于更换的金属元件( (开槽螺母与开口销，止动垫片，开槽螺母与开口销，止动垫片，串联钢丝等串联钢丝等) )约束螺纹副。约束螺纹副。3 3）破坏螺旋副关系：）破坏螺旋副关系： 把螺纹副转变为非螺纹副，从而

14、排除相对运动的可能。把螺纹副转变为非螺纹副，从而排除相对运动的可能。点焊点焊冲点冲点粘合粘合11-4 螺栓组联接的设计螺栓组联接的设计 工程中螺栓皆成组使用，单个使用极少。因此，必须研究螺工程中螺栓皆成组使用，单个使用极少。因此，必须研究螺 栓组栓组设计设计和和受力受力分析。它是单个螺栓计算基础和前提条件。分析。它是单个螺栓计算基础和前提条件。 螺栓组联接螺栓组联接设计的顺序设计的顺序选布局、定数目、力分析选布局、定数目、力分析 螺栓组联接螺栓组联接受力分析的目的受力分析的目的：求出受力最大的螺栓，便于进行：求出受力最大的螺栓，便于进行 螺栓强度的计算校核。螺栓强度的计算校核。 一、结构设计原

15、则一、结构设计原则 1、布局要尽量对称分布，螺栓组对称中心与联接结合面形、布局要尽量对称分布，螺栓组对称中心与联接结合面形心重合（有利于分度、划线、钻孔），以受力均匀。心重合（有利于分度、划线、钻孔），以受力均匀。 圆形圆形 圆环形圆环形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 2、螺栓的布置应使各螺栓受力合理、螺栓的布置应使各螺栓受力合理F F(1) (1) 对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向对于铰制孔用螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成排地布置上成排地布置6 6个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均匀。个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均匀。(2)(2)当螺栓连接承受弯矩或转矩

16、时，应使螺栓的位置适当靠当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当靠近连接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。近连接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。潘存云教授研制潘存云教授研制不不合理合理合理合理(3)(3)当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗剪零件来承受当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗剪零件来承受 横向载荷，比如减载键、减载销和减横向载荷，比如减载键、减载销和减 载套筒。载套筒。3.3.螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间4.4.为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通

17、常分布在同一圆周上的螺栓数目取成圆周上的螺栓数目取成 4 4、6 6、8 8等偶数。等偶数。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同.5、避免承受附加的弯曲载荷、避免承受附加的弯曲载荷 a）铸、锻件等表面粗糙上安装螺栓）铸、锻件等表面粗糙上安装螺栓(尽量减少加工面尽量减少加工面) b）支撑面为倾斜时）支撑面为倾斜时防偏载措施：防偏载措施：a）凸台；）凸台；b）凹坑（沉头座）；）凹坑（沉头座）；c）斜垫圈）斜垫圈槽钢或工字钢槽钢或工字钢二、螺栓组受力分析二、螺栓组受力分析 受力分析时所作假设受力分析时所作假设: : (1) (1)所有螺栓的材料、直径、

18、长度和预紧力均相同；所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； (2)(2)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；(3)(3)受载后连接接合面仍保持为平面。受载后连接接合面仍保持为平面。1 1、受轴向载荷螺栓组联接、受轴向载荷螺栓组联接 单个螺栓工作载荷为：单个螺栓工作载荷为： F=P/Z P轴向外载轴向外载 Z螺栓个数螺栓个数 各螺栓除承受轴向载荷外，还有预各螺栓除承受轴向载荷外，还有预紧力的作用。各螺栓在工作时受到紧力的作用。各螺栓在工作时受到的总拉力不等于外载荷与预紧力之的总拉力不等于外载荷与预紧力之和。和。（1 1）对于铰制孔用螺栓连接，每个螺

19、栓所受工作剪力为）对于铰制孔用螺栓连接，每个螺栓所受工作剪力为（2 2）对于普通螺栓连接）对于普通螺栓连接 ，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有力必须大于或等于横向载荷的要求，有式中式中, ,z为螺栓数目。为螺栓数目。2 2受横向载荷的螺栓组连接受横向载荷的螺栓组连接zRFK Ks s为防滑系数，设计中可取为防滑系数，设计中可取K Ks s =1.1 =1.11.31.3。或或RKzifFs0fziRKFs0i为接合面数，指参与提供摩擦力的剪切面。为接合面数，指参与提供摩擦力的剪切面。3、受旋转力矩、受旋转力矩T的螺栓组联接的螺

20、栓组联接(1).(1).普通螺栓联接：普通螺栓联接： 1）联接的可靠性：满足条件为）联接的可靠性：满足条件为 在转矩在转矩T的作用下，不产生相对转动。的作用下，不产生相对转动。（ri 螺栓中心与螺栓组形心之间的距离螺栓中心与螺栓组形心之间的距离 ） 2）螺栓工作能力计算。）螺栓工作能力计算。0 10 20 zff F rf F rf F rkT0121()ffzziikTkTFfrrrfrK(2).(2).铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接1）联接可靠性：满足条件为）联接可靠性：满足条件为Fs1r1+ Fs2r2+ + Fszrz= T （静力平衡方程）即即F Fsisi与与r ri i成正比：成正

21、比：变形协调条件变形协调条件：底板视为刚体，：底板视为刚体，r ri i剪切变形量剪切变形量 ( (刚度相同刚度相同) )FFsisimaxmaxrrFFissi代入工作条件中：代入工作条件中：2）工作能力计算）工作能力计算12max12maxssszszFFFFrrrrKmaxmaxmax2222121szziiTrTrFrrrrL4、受翻转力矩、受翻转力矩M（倾覆力矩）的螺栓组联接（倾覆力矩）的螺栓组联接特点：特点：在在MM作用下，底板有作用下，底板有 绕螺栓组形心轴翻转的趋势。绕螺栓组形心轴翻转的趋势。作用作用MM前：各螺栓受相同前：各螺栓受相同F F0 0；作用作用MM后：左侧：后：左

22、侧：F F拉拉( (不均匀不均匀) )， 右侧：右侧：F F压压( (不均匀不均匀) F) F0工作条件：工作条件：变形协调条件：变形协调条件：其它条件：其它条件：附加校核附加校核讨论：设计时，如何布置螺栓更合理？讨论：设计时，如何布置螺栓更合理？远离对称中心远离对称中心 ri iFmaxmax左侧不出现缝隙左侧不出现缝隙右侧边缘不压溃右侧边缘不压溃maxmaxmax2222121zziiM rM rFrrrr说明：工程中受力情况很复杂，但均可转化为几种说明：工程中受力情况很复杂，但均可转化为几种典型情况进行解决。典型情况进行解决。 计算公式在对称分布情况下推导，但不对称计算公式在对称分布情况

23、下推导，但不对称也可以用。也可以用。 总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）螺螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）按最大载荷的单个螺栓设计（求按最大载荷的单个螺栓设计（求d1标准）标准）全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的） 螺栓联接螺栓联接受拉螺栓受拉螺栓受剪螺栓受剪螺栓松联接：不拧紧，无预紧力松联接：不拧紧，无预紧力F F0 0，仅受工作载荷，仅受工作载荷F F紧联接：需拧紧紧联接：需拧紧仅受预紧力仅受

24、预紧力F F0同时受预紧力同时受预紧力F F0和工作载荷和工作载荷F F一、受拉螺栓联接一、受拉螺栓联接对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂以及滑扣。螺杆的疲劳断裂以及滑扣。65%20%15%115 单个螺栓联接的强度计算单个螺栓联接的强度计算 1 1、松联接、松联接如：起重滑轮螺栓如：起重滑轮螺栓仅受轴向工作拉力仅受轴向工作拉力F F失效：拉断。失效：拉断。强度条件：强度条件：4/21dFMPa 校核式式中：式中：d d1 1危险截面计算直径危险截面计算直径许用应力，许用应力， = = s sS S，S=1.2S=

25、1.21.71.741Fd mm mm 设计式设计式查手册，选螺栓查手册，选螺栓螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算2 2104dF预紧力引起的拉应力：预紧力引起的拉应力：5 . 0162)tan(312v0ddF螺纹牙间的摩擦力矩引螺纹牙间的摩擦力矩引起的扭转剪应力：起的扭转剪应力： 210ca43 . 1dF强度条件：强度条件：3 . 1322ca根据第四强度理论，根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的螺栓在预紧状态下的计算应力计算应力: :F0F0FF 2 2、紧联接、紧联接（1 1）只受预紧力）只受预紧力F F0 0的紧联接的紧联接1.31.3系数，将外载荷提高系数，将外载荷提高30%3

26、0%，以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度，以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理，大大简化了计算手续，故又称简化计算法理，大大简化了计算手续，故又称简化计算法 。当联接承受较大的横向载荷当联接承受较大的横向载荷F时，由于要求时，由于要求F0Ff（f=0.2），），即即F05F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。为减小螺栓直径的增，因而需要大幅度地增加螺栓直径。为减小螺栓直径的增加，可采用减载措施。加，可采用减载措施。FSFsFFTF0F0FF螺纹联接的强度计算3FDDp 螺栓受预紧力螺栓受预紧力F0后，在工作拉力后

27、，在工作拉力F 的的作用下，螺栓的总拉力作用下，螺栓的总拉力F2 = ?FFF12式中式中F1为残余预紧力，为保证联接的紧密性，应使为残余预紧力，为保证联接的紧密性，应使 F1 0，一般根据，一般根据联接的性质确定联接的性质确定F1的大小。的大小。 （2 2）受预紧力）受预紧力F F0和轴向工作载荷和轴向工作载荷F F的紧螺栓联接的紧螺栓联接问题：问题：1)1)、螺栓受到外加工作载荷以后如何、螺栓受到外加工作载荷以后如何保证不被拉断？保证不被拉断？ 2)2)、压力容器内的气体或液体如何保证、压力容器内的气体或液体如何保证不泄露？不泄露？工工况况有紧密性有紧密性 要求要求*冲击载荷冲击载荷不稳定

28、载荷不稳定载荷稳定载荷稳定载荷*地脚螺栓地脚螺栓F1(1.51.8)F(1.01.5)F(0.61.0)F(0.20.6)FF当螺栓承受工作载荷后，螺栓所受的拉力由预紧力当螺栓承受工作载荷后，螺栓所受的拉力由预紧力F0增加到增加到F2；被；被连接件的压缩力由预紧力连接件的压缩力由预紧力F0减至残余预紧力减至残余预紧力 F F1 1，此时的螺栓总拉力此时的螺栓总拉力F F2 2等于残余预紧力与工作拉力之和等于残余预紧力与工作拉力之和F F，即：，即： F F2 2= F+ F= F+ F1 120cFFFccbbm相对刚度 为使工作载荷作用后，连接结合面间有残余预紧力F1存在，要求螺栓连接的预紧

29、力F0为：这时螺栓的总拉力为：01cFFFccmbm讨论：讨论：1、bbmccc螺栓相对刚度（螺栓相对刚度（0 01 1）：金属垫片）：金属垫片0.20.2 皮革垫片皮革垫片0.70.7 橡胶垫片橡胶垫片0.90.9当当F F、F F0 0一定时，一定时，2bbmcFcc为为螺栓受力螺栓受力选择不同垫片选择不同垫片bbmccc应使应使2 2、考虑扭转作用，强度条件为：、考虑扭转作用，强度条件为：校核式校核式4/3 . 1212dFc3 . 1421Fdmm 设计式设计式210bbmcFFFFFcc特点：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光特点：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来

30、传递外载荷杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R R进行工作。主要失效形式：螺栓杆被进行工作。主要失效形式：螺栓杆被剪断、栓杆或孔壁被压溃。剪断、栓杆或孔壁被压溃。420dR螺栓的剪切强度条件为：螺栓的剪切强度条件为：螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为： PPldRmin0 R R 横向载荷（横向载荷（N N），）， d d0 0螺杆或孔的直径（螺杆或孔的直径（mmmm），）， L Lmin min 被联接件中受挤压孔壁的最小长度（被联接件中受挤压孔壁的最小长度（mmmm），如图所示），如图所示 螺栓许用剪应力，螺栓许用剪应力，MPaMPa，P螺栓或被联接件的许

31、用挤压应力，螺栓或被联接件的许用挤压应力，MPaMPa。考虑到各。考虑到各 零件的材料和受压高度可能不同，应就连接中所有受压零件的材料和受压高度可能不同，应就连接中所有受压 件分别计算，或先判断其中弱者作为计算对象。件分别计算，或先判断其中弱者作为计算对象。二、受剪螺栓联接二、受剪螺栓联接1 1、机理、机理工作时，工作时，螺栓受拉，螺栓受拉，pp螺母受压，螺母受压，pp两者产生螺距差两者产生螺距差一、改善螺纹牙间受力分配一、改善螺纹牙间受力分配第一圈：第一圈：pp最大，受力最大最大，受力最大第第810810圈后几乎不受力圈后几乎不受力各圈受载不均各圈受载不均11-6 提高螺纹连接强度的措施提高

32、螺纹连接强度的措施 采用加高螺母不能 提高联接强度。2 2、办法、办法采用采用受拉螺母受拉螺母（变形一致）（变形一致） 减小螺栓螺母的螺距变化差减小螺栓螺母的螺距变化差二、减小附加弯曲应力二、减小附加弯曲应力螺纹牙根弯曲应力断裂螺纹孔不正、被联件表面不平、发生变形等。引起附加弯曲应力因素：a)螺栓受偏心载荷eFb)被联接件刚度不够a)采用球面垫圈抗弯力偶e)采用环腰d)采用沉头座b)采用斜垫圈c)采用凸台措施：垫圈、凸台、沉孔等。思考：采用凸台、沉孔的目的？三、减轻应力集中三、减轻应力集中收尾：退刀槽； 增大牙根处过渡圆角半径。四、降低应力幅四、降低应力幅 a amax 一定时：a疲劳强度当F

33、、F1不变时： cb 或 cm。措施： 1）螺栓长度 2）光杆直径 3）采用柔性螺栓1、降低螺栓刚度cb CbCm平键、半圆键、平键、半圆键、楔键、切向键楔键、切向键1、平键连接、平键连接 1）普通平键）普通平键 用于静联接，即轴与轮用于静联接，即轴与轮 毂间无相对周向运动。毂间无相对周向运动。 目的：目的： 键是用来实现轴与轴上零件的周向固定以传递转矩（静联接），键是用来实现轴与轴上零件的周向固定以传递转矩（静联接），或实现轴上零件的轴向固定或轴向移动（动联接或实现轴上零件的轴向固定或轴向移动（动联接 ）。）。 它是标准件。它是标准件。 分类：分类：一、一、 键联接键联接 11-7 其他连接

34、其他连接（2 2）失效形式：）失效形式：压溃压溃主要失效形式主要失效形式键剪断键剪断（1 1）工作面：）工作面：两侧面两侧面 工作时靠键与键槽侧面的工作时靠键与键槽侧面的挤压挤压来传递扭矩来传递扭矩构造：两侧面为工作面，上表面与轮毂上的键槽底面之间留有间隙。构造：两侧面为工作面，上表面与轮毂上的键槽底面之间留有间隙。毂键被剪断键被剪断特点：结构简单，装拆方特点：结构简单，装拆方 便，对中性好。便，对中性好。应用：适用于高精度、高速应用：适用于高精度、高速 或冲击、变载情况下或冲击、变载情况下 的静联接的静联接 。 不能承受轴向力及用不能承受轴向力及用 于轴向固定。于轴向固定。普通平键分类：普通

35、平键分类： 圆头圆头(A(A型型)( )(常用常用)周向固定良好；轴上键槽端部应力集中较大，用于轴中部；周向固定良好；轴上键槽端部应力集中较大，用于轴中部； 方头方头(B(B型型)常用螺钉固定常用螺钉固定( (防止轴向移动防止轴向移动) )，轴上键槽端部应力集中较小；，轴上键槽端部应力集中较小； 半圆头半圆头(C(C型型)用于轴端与轮毂联接用于轴端与轮毂联接 。平键平键半圆键半圆键2）薄型平键）薄型平键键高约为普通平键的键高约为普通平键的60%70%：圆头、：圆头、方头、单圆头；方头、单圆头； 用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接。用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接。3）导向平键

36、与滑键）导向平键与滑键用于动联接，即轴与轮毂之间有相用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接。对轴向移动的联接。 导向键导向键键不动，轮毂轴向移动；键不动，轮毂轴向移动；滑键滑键键与轮毂固定，同时做轴向移动。键与轮毂固定，同时做轴向移动。双钩头滑键双钩头滑键潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制单园钩头滑键单园钩头滑键2、半圆键连接、半圆键连接 轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递中心摆动，键的侧面

37、为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。扭矩。 特点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的联接；特点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的联接；缺点：轴槽对轴的强度削弱较大，只适宜轻载联接。缺点：轴槽对轴的强度削弱较大，只适宜轻载联接。 工作面工作面普通楔键：上、下面为工作表面，有普通楔键：上、下面为工作表面，有1：100斜度（侧面有间隙），斜度（侧面有间隙）， 工作时打紧，靠上下面摩擦力和挤压传递扭矩，并可工作时打紧，靠上下面摩擦力和挤压传递扭矩，并可 传递小部分单向轴向力，对轮毂起单向轴向固定作用。传递小部分单向轴向力，对轮毂起单向轴向固定作用。 特特 点点 ：适用于低速轻载、精

38、度要求不高。对中性较差，力有偏：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性较差，力有偏 心。不宜高速和精度要求高的联接。心。不宜高速和精度要求高的联接。3、楔键连接、楔键连接 普通楔键普通楔键 钩头楔键钩头楔键 4、平键的尺寸选择和强度计算、平键的尺寸选择和强度计算 1）.平键的选择平键的选择；（1）.根据轴的直径查标准确定根据轴的直径查标准确定键的横截面尺寸键的横截面尺寸；（2）.根据轮毂长度确定根据轮毂长度确定键的长度键的长度；由轴径由轴径d d从标准中选从标准中选b bh h由轮毂宽由轮毂宽选键长选键长L L（系列值）（系列值）类型尺寸：类型尺寸： （b bh h）L L普通平键的主要尺寸2）

39、.平键联接的强度校核平键联接的强度校核失效形式：压溃（静联接失效形式：压溃（静联接键、轴、毂中较弱者）键、轴、毂中较弱者） 磨损（动联接）磨损（动联接） 键的剪断（较少）键的剪断（较少） 2/hk 式中：式中： ；l：为键的接触长度。：为键的接触长度。2bLlbLlLl 圆头平键：圆头平键：平头平键：平头平键：单圆头平键：单圆头平键： 挤压强度：挤压强度：（静连接）（静连接）ppdlkT2 耐磨性计算：耐磨性计算：（动连接）（动连接）2pdlkTp 若若 p pp p ，可采用如下措施：，可采用如下措施：（1 1）增加键长）增加键长L L，但，但L Lmaxmax= =（1.61.8)d1.6

40、1.8)d，否则承载不均。，否则承载不均。（2 2）采用双键，按）采用双键，按180180布置，考虑布置，考虑承载不均承载不均，按，按1.51.5个计算。个计算。 但对轴削弱大。但对轴削弱大。 钢钢 125150 100120 6090表表11-5键连接的许用挤压应力、许用压力键连接的许用挤压应力、许用压力 轮毂材料轮毂材料静载荷静载荷 轻微冲击轻微冲击 冲冲 击击载载 荷荷 性性 质质 铸铁铸铁 7080 5060 3045 钢钢 50 40 30 p p 许用值许用值 联接联接工作方式工作方式 静联接静联接 动联接动联接 二、花键联接二、花键联接 花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周

41、向均布而成。花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成。花键齿侧面为工作面花键齿侧面为工作面适用于动、静联接。适用于动、静联接。（一）、类型、特点和应用（一）、类型、特点和应用 1、特点：、特点：1）齿较多、工作面积大、承）齿较多、工作面积大、承 载能力较高；载能力较高；2）键均匀分布，各键齿受力）键均匀分布，各键齿受力 较均匀；较均匀；3）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少；）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少；4）轴上零件对中性好；）轴上零件对中性好；5）导向性较好；）导向性较好；6）加工需专用设备、制造成本高。）加工需专用设备、制造成本高。2、花键类型、花键类型

42、 按齿形分：按齿形分： 矩形花键矩形花键 矩形花键联接为小径定心，矩形花键联接为小径定心，定心精度高，定心稳定性好，定心精度高，定心稳定性好，配合面均要研磨，磨削消除配合面均要研磨，磨削消除热处理后的变形，应用广泛。热处理后的变形，应用广泛。 渐开线花键渐开线花键定心方式为定心方式为齿形定心，当齿齿形定心，当齿受载时，齿上的径向力能自受载时，齿上的径向力能自动定心，有利于各齿均载，动定心，有利于各齿均载，应用广泛，优先采用。应用广泛，优先采用。 压力角压力角30压力角压力角45渐开线花键渐开线花键（二）、花键联接强度计算（二）、花键联接强度计算失效形式：失效形式：工作面被压溃（静联接）工作面被

43、压溃（静联接） 工作面过度磨损（动联接）工作面过度磨损（动联接）花键联接既可做成静联接，也可做成动联接。花键联接既可做成静联接，也可做成动联接。一般只验算挤压强度和耐磨性。一般只验算挤压强度和耐磨性。三、三、 销联接销联接 开尾圆锥销在联接时的防松效果好，适用于有冲击、振动的场合的联接。 圆柱销靠过盈配合固定在销孔中，经多次装拆会降低定位精度和可靠性。 圆锥销具有1:50的锥度，安装方便，定位精度高。 端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合； 槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽，将槽销打入销孔后，由于材料的弹性使销挤压在销孔中，不易松脱，因而能承受振动和变载荷。 销轴用于两零件的铰接处，

44、构成铰链联接。销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，装拆方便。联接销：用于联接，可传递不大的载荷联接销：用于联接，可传递不大的载荷定位销：确定相对位置定位销：确定相对位置根据用途不同可分为：根据用途不同可分为：安全销：安全装置中的过载剪断元件安全销：安全装置中的过载剪断元件四、其他连接四、其他连接 型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，它是无键连接的廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，它是无键连接的一种型式。一种型式。1、型面连接、型面连接 轴和毂孔有柱形和圆锥形等。轴和毂孔有柱形和圆锥形等。 特

45、点特点：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装拆方便，：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装拆方便，但加工不方便，需用专用设备，应用较少。另外成形面但加工不方便，需用专用设备，应用较少。另外成形面还有方形、六边形及切边圆形等。还有方形、六边形及切边圆形等。 轴与毂的联接不用键或花键时，统称无键联接。轴与毂的联接不用键或花键时，统称无键联接。 2、胀紧联接、胀紧联接 如图为弹性环联接如图为弹性环联接利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦力传递扭矩。擦力传递扭矩。弹性环的材料为高碳钢或高碳合金钢（弹性环的材料为高碳钢或高碳合金钢（65，70，55Cr2、60Cr2）并经热处理。锥角一般为）并经热处理。锥角一般为12.517，另外要求内、外，另外要求内、外环锥面配合良好。环锥面配合良好。特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好，特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好，应用受结构尺寸的限制。应用受结构尺寸的限制。工作原理：利用包容件与被包容件的径向变形使配合面间产工作原理：利用包容件与被包容件的径向