互换性课件05第二篇 联接(第五、六章)课件

1、机器是由许多零部件按一定工作要求，用不同连接方法组合而成的机器是由许多零部件按一定工作要求，用不同连接方法组合而成的。静静连连接接-连连接件与被接件与被连连接件间无相对运动的接件间无相对运动的连连接接动连接动连接-连接件与被连接件间有相对运动的连接连接件与被连接件间有相对运动的连接通常所说的连接主要指通常所说的连接主要指静连接静连接 类型类型静连接静连接可拆的连接可拆的连接多次装拆，无损使用多次装拆，无损使用不可拆连接不可拆连接拆后至少损坏一个零件拆后至少损坏一个零件过盈连接过盈连接 联接组成联接组成 被连接件被连接件连接件连接件 举例举例螺纹连接螺纹连接 键、花键、销连接键、花键、销连接铆接

2、、焊接铆接、焊接胶接胶接第二篇第二篇 连连 接接轴轴键键齿齿轮轮第五章第五章 螺纹连接和螺旋传动螺纹连接和螺旋传动了解螺纹连接件的类型、特性、标准、结构及应用场合了解螺纹连接件的类型、特性、标准、结构及应用场合了解螺纹连接的预紧、防松及提高螺纹连接强度的措施了解螺纹连接的预紧、防松及提高螺纹连接强度的措施掌握单个螺栓连接的强度计算及螺栓组连接的受力分析掌握单个螺栓连接的强度计算及螺栓组连接的受力分析了解螺纹连接件材料的性能等级了解螺纹连接件材料的性能等级了解螺纹连接件的许用应力的计算了解螺纹连接件的许用应力的计算本章学习要求：本章学习要求：1 1螺纹的形成螺纹的形成 螺旋线的形成螺旋线的形成：

3、将直角三角形将直角三角形( (直角底边长直角底边长 d d2 2) )绕到直径为绕到直径为d d2 2的圆柱体上，其斜边即在圆柱的圆柱体上，其斜边即在圆柱体上形成螺旋线。体上形成螺旋线。 螺纹的形成螺纹的形成：取一通过圆柱体轴线的平面图形取一通过圆柱体轴线的平面图形( (三角形、矩形、三角形、矩形、梯形等梯形等) )沿螺旋线运动，该图形在空间形成的体形即为螺纹。沿螺旋线运动，该图形在空间形成的体形即为螺纹。 一、螺纹的类型和应用一、螺纹的类型和应用（螺纹连接是利用带螺纹的零件构成的可拆连接螺纹连接是利用带螺纹的零件构成的可拆连接）22S5-1 螺纹螺纹按平面图形的形状分：按平面图形的形状分：按

4、螺旋线数目分：按螺旋线数目分： 单线（单线（n=1n=1）, ,多线（多线（n=2n=2、3 3、） 按形成情况分：按形成情况分： 外螺纹、内螺纹外螺纹、内螺纹 按螺旋线方向分按螺旋线方向分 右旋右旋顺时针转旋入顺时针转旋入 左旋左旋逆时针转旋入逆时针转旋入 按母体形状分：按母体形状分： 圆柱螺纹、圆锥螺纹圆柱螺纹、圆锥螺纹（图片）（图片）三角形三角形 矩形矩形 梯形梯形 锯齿形锯齿形 管螺纹管螺纹2.2.螺纹的种类螺纹的种类5-1 螺螺 纹纹螺纹类型螺纹类型性能性能牙根强度牙根强度工艺性工艺性适用场合适用场合三角形螺纹三角形螺纹自锁性好自锁性好最大最大好好联接联接矩形矩形效率最高效率最高小小

5、差差传动传动梯形梯形效率较高效率较高较大较大好好传动传动( (标准化标准化) )锯齿形锯齿形效率较高效率较高较大较大好好传动（单向）传动（单向）各种螺纹的特点各种螺纹的特点: :起连接作用称起连接作用称连接螺纹连接螺纹三角形螺纹三角形螺纹起传动作用称起传动作用称传动螺纹传动螺纹矩形矩形梯形梯形锯齿形锯齿形5-1 螺螺 纹纹二、螺纹的主要参数二、螺纹的主要参数大径大径 公称直径公称直径小径小径d1 计算直径计算直径中径中径d2 配合或几何计算配合或几何计算接触高度接触高度径向参数径向参数轴向参数轴向参数线数线数n螺距螺距导程：导程： S=nP螺纹升角螺纹升角牙型角牙型角牙侧角牙侧角 角度参数角度

6、参数22arctanarctandnPdS5-1 螺螺 纹纹s ss s5-2 5-2 螺纹连接的类型和标准件连接件螺纹连接的类型和标准件连接件一、螺纹连接的基本类型一、螺纹连接的基本类型1.螺栓连接螺栓连接：普通螺栓：普通螺栓：通孔和螺栓杆之间有间隙，结构简单，加工精度低。通孔和螺栓杆之间有间隙，结构简单，加工精度低。普通螺栓连接普通螺栓连接铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓：铰制孔用螺栓：基孔制过渡配合，承受横向载荷，加工精度高。基孔制过渡配合，承受横向载荷，加工精度高。适用场合：适用场合：常用于轻金属薄壁零件，可经常装卸。常用于轻金属薄壁零件，可经常装卸。5-2 5-2 螺纹联

7、接的类型和标准件联接螺纹联接的类型和标准件联接(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l1结构特点：结构特点：螺钉直接拧入被连螺钉直接拧入被连接件的螺纹孔。接件的螺纹孔。适用场合：适用场合：用于受力不大，或用于受力不大，或不需要经常拆装的场合。不需要经常拆装的场合。结构：结构：螺柱两端有螺纹，被联接件螺柱两端有螺纹，被联接件 之一用通孔。之一用通孔。适用场合：适用场合：被联接件之一厚度较大，被联接件之一厚度较大，且需要经常拆装的场合。且需要经常拆装的场合。(b)(a)dHl2dl3Hl2l1(b)(a)dHl2dl3Hl2l12.双头螺柱连接：双头螺柱连接：3.螺钉

8、连接：螺钉连接：5-2 5-2 螺纹连接的类型和标准件联接件螺纹连接的类型和标准件联接件(a)(b)(a)(b)4.紧钉螺钉连接紧钉螺钉连接：固定两零件的位置，传递不大的力或力矩。：固定两零件的位置，传递不大的力或力矩。特殊连接：特殊连接：地脚螺栓连地脚螺栓连接接 , 吊环螺钉连接等吊环螺钉连接等(a)(b)(a)(b)5-2 5-2 螺纹连接的类型和标准件连接件螺纹连接的类型和标准件连接件二、标准螺纹连接件二、标准螺纹连接件 螺纹连接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接螺纹连接的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接件的结构型式和尺寸都已经标准化，设计时可以根据有件的结构型式和尺寸都已经标准

9、化，设计时可以根据有关标准选用。关标准选用。 5-3 5-3 螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧1.预紧力的概念：预紧力的概念：螺纹连接在承受工作载荷之前，预先受到的力。螺纹连接在承受工作载荷之前，预先受到的力。2.预紧目的：预紧目的：增强连接的增强连接的紧密型紧密型和和可靠性可靠性,防止受载后被连接件间防止受载后被连接件间 出现缝隙或发生相对滑移。出现缝隙或发生相对滑移。控制方法：控制方法：v测力矩扳手测力矩扳手v定力矩扳手定力矩扳手测定螺栓的伸长量测定螺栓的伸长量3. 预紧力的控制：预紧力的控制：1S0A8 . 0F预紧力的大小：预紧力的大小：4.预紧力和拧紧力矩的关系：预紧力和拧紧力矩的关系：

10、5-3 5-3 螺纹连接的预紧螺纹连接的预紧21TTTT1：螺旋副间的摩擦阻力矩螺旋副间的摩擦阻力矩T2：螺母环形端面和被连接件（或螺母环形端面和被连接件（或垫圈）支承面间的摩擦阻力矩垫圈）支承面间的摩擦阻力矩dFT02 . 0注意：注意：对于重要的连接，应尽对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小（例如小可能不采用直径过小（例如小于于M12M12）的螺栓。）的螺栓。5-4 5-4 螺纹连接的防松螺纹连接的防松1.螺纹连接的自锁条件螺纹连接的自锁条件：V2.连接松脱的原因：连接松脱的原因：冲击、振动或变载荷作用，使摩擦力冲击、振动或变载荷作用，使摩擦力 减小或瞬间消失；高温材料蠕变使摩擦力预紧力

11、减小。减小或瞬间消失；高温材料蠕变使摩擦力预紧力减小。3.防松的根本问题：防松的根本问题：防止螺旋副在受载时发生相对转动。防止螺旋副在受载时发生相对转动。4.防松的方法：防松的方法：摩擦防松、机械防松、铆冲防松摩擦防松、机械防松、铆冲防松原理原理 使使螺旋副中存在着不随连接载荷而变的压螺旋副中存在着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。力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。 特点特点 防松简单、方便，但不够可靠用于一般场合。防松简单、方便，但不够可靠用于一般场合。 类型类型 1) 双螺母防松双螺母防松 2) 弹簧垫圈弹簧垫圈 3) 金属锁紧螺母金属锁紧螺母 4) 尼龙圈锁螺母尼

12、龙圈锁螺母 摩擦防松摩擦防松 螺母拧紧后，收口胀螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧使旋合螺纹间压紧5-4 5-4 螺纹连接的防松螺纹连接的防松机械防松机械防松原理原理 利用可更换的金属元件来约束螺旋副利用可更换的金属元件来约束螺旋副 特点特点 防松可靠，常用于变载、有振动，冲击等重要场合防松可靠，常用于变载、有振动，冲击等重要场合。 类型类型 1) 1) 开口销及槽型螺母开口销及槽型螺母 2) 2) 止动垫片止动垫片 4) 4) 串联金属丝串联金属丝 3) 3) 圆螺母圆螺母 5-4 5-4 螺纹连接的防松螺纹连接的防松 破坏螺纹副的关系破坏螺纹副的关系 原

13、理原理 把螺纹副转化为非运动副从而消把螺纹副转化为非运动副从而消除有相对转动的可能。除有相对转动的可能。特点特点 工作可靠，但不可拆。工作可靠，但不可拆。类型类型 焊、点冲、粘合焊、点冲、粘合。5-4 5-4 螺纹连接的防松螺纹连接的防松5-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计一、螺栓组连接的结构设计一、螺栓组连接的结构设计螺栓组连接设计的顺序螺栓组连接设计的顺序选布局、定数目、力分析、设计尺寸选布局、定数目、力分析、设计尺寸 设计时应考虑的问题：设计时应考虑的问题： 同一分布圆上的螺栓应取偶数，便于钻孔时分度画线同一分布圆上的螺栓应取偶数，便于钻孔时分度画线 螺母及螺栓头的支承面应光

14、洁、平整螺母及螺栓头的支承面应光洁、平整 接合面应设计成轴对称的简单几何形状接合面应设计成轴对称的简单几何形状 合理布置螺栓，使其受力均匀合理布置螺栓，使其受力均匀 合理确定螺栓的间距和边距，保证足够的扳手空间合理确定螺栓的间距和边距，保证足够的扳手空间5-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计二、螺栓组连接的受力分析二、螺栓组连接的受力分析1、受横向载荷的螺栓组连接、受横向载荷的螺栓组连接目的：求受力最大的螺栓及其所受的力目的：求受力最大的螺栓及其所受的力zFF（载荷作用线与螺栓轴线垂直）（载荷作用线与螺栓轴线垂直） 铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓： 靠挤压、剪切传力靠挤压、剪切传力假设：假

15、设：(1) (1) 各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度及预紧力都相同各螺栓的拉伸刚度或剪切刚度及预紧力都相同 ( (各螺栓材料、长度、直径相同各螺栓材料、长度、直径相同) )； (2) (2) 被连接件是刚体，接合面在受载荷前后始终保持为平面；被连接件是刚体，接合面在受载荷前后始终保持为平面； (3) (3) 螺栓的应变（变形）在弹性范围内，符合虎克定律。螺栓的应变（变形）在弹性范围内，符合虎克定律。每个螺栓所受横向载荷每个螺栓所受横向载荷RRRRFF5-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计f接合面摩擦系数接合面摩擦系数i接合面数接合面数Ks防滑系数，防滑系数，Ks1.11.3 普通螺栓连接：

16、普通螺栓连接：靠结合面摩擦传力，保证接合面不产生滑移靠结合面摩擦传力，保证接合面不产生滑移FKzifFs0fziFKFs0或或RRRRFF5-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计2、受转矩的螺栓组连接、受转矩的螺栓组连接OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFi 普通螺栓连接：普通螺栓连接：靠预紧力在接合面产生的摩擦力矩来抵抗靠预紧力在接合面产生的摩擦力矩来抵抗TTKrfFrfFrfFSZ02010ZiiSZSrfTKrrrfTKF1210)(各螺栓所需预紧力为各螺栓所需预紧力为图示为受转矩图示为受转矩T T的螺栓组连接的螺栓组连接, ,在转矩在转矩T T的作用下的作用下, ,底

17、板有绕螺栓组对称底板有绕螺栓组对称 中心中心O O 转动的趋势。转动的趋势。fF0集中作用在各螺栓中心处并与集中作用在各螺栓中心处并与底扳旋转中心的连线底扳旋转中心的连线ri垂直垂直。fF0fF05-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计 铰制孔用螺栓：铰制孔用螺栓：通过螺栓的剪切和挤压传递通过螺栓的剪切和挤压传递TOfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFiiiiirrFFrFrFmaxmaxmaxmaxTrFrFrFzz2211ziirrTF12maxmax各螺栓受横向工作剪力各螺栓受横向工作剪力F Fi i，F Fi i垂直垂直于螺栓轴线到旋转中心于螺栓轴线到旋转中心O O的连

18、线的连线r ri i；螺栓距螺栓距0 0点越远点越远, ,剪力剪力F Fi i越大越大5-5 5-5 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计3、受轴向载荷的螺栓组连接、受轴向载荷的螺栓组连接普通螺栓普通螺栓各螺栓工作载荷为：各螺栓工作载荷为：zFF（用（用普通螺栓普通螺栓）轴向载荷通过螺栓组的轴向载荷通过螺栓组的形心形心，并并平行于螺栓轴线平行于螺栓轴线注意：注意：各个螺栓除了受工作载荷，还受到预紧力各个螺栓除了受工作载荷，还受到预紧力0的作用的作用PDpF5-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计4、受倾覆力矩的螺栓组连接、受倾覆力矩的螺栓组连接 特点：特点：M在铅直平面内，在力矩在铅直平面

19、内，在力矩M 作用下作用下,底板有绕底板有绕0-0轴线翻转趋势。轴线翻转趋势。(用用普通螺栓普通螺栓)Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxMLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxMF0F0F2F2mOb变形力AF05-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计FF1C1FmB2C2F1mF2m受倾覆力矩受倾覆力矩M后后底板底板受力分析：受力分析：O-O左侧：左侧：螺栓对底板：螺栓对底板：F0 F2 方向方向，地基对底板，地基对底板F0 F1方向方向 底板所受合力底板所受合力=螺栓的工作载荷螺栓的工作载荷F, ,方向方向 O-O右侧：右侧：螺栓对底板：螺栓

20、对底板：F0 F2m方向方向 ，地基对底板：，地基对底板：F0 F1m ， 底板所受合力底板所受合力 F1m- F2m = Fm =F, ,方向方向B1F2螺螺栓栓地地基基OmLm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxF0F0F2F2m5-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计iziiLFM1ziiLMLF12maxmax底板受力：底板受力：左侧左侧F ，右侧右侧F ,形成一个力形成一个力矩矩,方向方向 与外加力矩与外加力矩M平衡。平衡。即：即：maxmaxLLFFii受力最大螺栓所受载荷为：受力最大螺栓所受载荷为：当螺栓组分布不均时，要找出受力最大的螺栓。当螺栓组分布不均

21、时，要找出受力最大的螺栓。 由变形协调关系知：由变形协调关系知： 在弹性范围内，各螺栓的拉伸变形量与在弹性范围内，各螺栓的拉伸变形量与其中心到底板翻转轴线其中心到底板翻转轴线O-OO-O的距离成正比。的距离成正比。Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxxF0F0F2F2m5-5 5-5 螺纹组连接的设计螺纹组连接的设计maxmaxpppp强度准则强度准则：防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙。：防止接合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙。强度条件强度条件：0maxminpppWMpmaxAzFp00maxppWMAzF00minWMAzFp受力最大的螺栓总拉力：受

22、力最大的螺栓总拉力：max02FCCCFFmbb5-5 5-5 螺纹组联接的设计螺纹组联接的设计u普通螺栓：普通螺栓： 按按轴向载荷轴向载荷或（和）或（和）倾覆力矩倾覆力矩确定其确定其工作拉力工作拉力F 按按横向载荷横向载荷或（和）或（和）转矩转矩确定联接的确定联接的预紧力预紧力F0总结：总结： 当螺栓受多种载荷作用时，分别求出螺栓组在各当螺栓受多种载荷作用时，分别求出螺栓组在各简单受力状态下各螺栓的工作载荷，再进行向量迭加，简单受力状态下各螺栓的工作载荷，再进行向量迭加，求得各螺栓总的工作载荷。求得各螺栓总的工作载荷。u铰制孔用螺栓：铰制孔用螺栓： 按按横向载荷横向载荷或（和）或（和）转矩转

23、矩确定螺栓的确定螺栓的工作剪力工作剪力F求总拉力求总拉力F25-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算一、螺栓失效形式及计算准则一、螺栓失效形式及计算准则二、计算步骤二、计算步骤所受载荷所受载荷失效形式失效形式计算准则计算准则受拉螺栓：轴向力受拉螺栓：轴向力受剪螺栓：横向力受剪螺栓：横向力断裂断裂压溃压溃 PP剪断剪断根据工况，分析失效形式；根据工况，分析失效形式；强度校核，结构设计。强度校核，结构设计。5-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算三、松螺栓连接强度计算三、松螺栓连接强度计算螺栓受力：轴向工作载荷螺栓受力：轴向工作载荷F工况：螺母无需拧紧工况：螺母无需拧紧结构

24、设计式：结构设计式：mmFd41强度校核式：强度校核式： MPadFAF2141（装配时装配时,不拧紧螺母不拧紧螺母F0=0 ）螺母螺母5-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算四、紧螺栓连接强度计算四、紧螺栓连接强度计算1、仅承受预紧力的紧螺栓连接、仅承受预紧力的紧螺栓连接F0F0T1F0F0 受力：预紧力受力：预紧力F0与扭转力矩与扭转力矩T1复合作用复合作用F0引起的拉伸应力：引起的拉伸应力：21041dFT1引起的切应力：引起的切应力：.503.1322ca计算应力计算应力：（装配时装配时, 拧紧螺母拧紧螺母F00 ）5-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算mmF

25、d3 . 1401结构设计式：结构设计式：MPadF4/3 . 1210ca强度校核式：强度校核式：系数系数1.3的含义：将螺栓所受的拉力增大的含义：将螺栓所受的拉力增大30考虑扭转的影响考虑扭转的影响受横向力受横向力F 的普通螺栓连接的普通螺栓连接受力特点：受力特点：载荷与螺栓轴线垂直载荷与螺栓轴线垂直, ,靠被靠被联接件间的摩擦力传递。螺栓受联接件间的摩擦力传递。螺栓受载前需预紧载前需预紧, ,受载前后受力相同。受载前后受力相同。F0F0FT1F0F0 F5-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算MPadF4/3 .1210ca强度校核式：强度校核式：mmFd3 .1401结构设

26、计式：结构设计式：5-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算预紧力必须满足的条件：预紧力必须满足的条件：F0Ff（f=0.2），即），即F05F ,d1 承受横向载荷的减载零件：承受横向载荷的减载零件： 减载销减载销 减载套筒减载套筒 减载键减载键d1 5-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接受力特点：受力特点：载荷方向与螺栓轴向一致载荷方向与螺栓轴向一致, ,螺栓受载前需预紧螺栓受载前需预紧, , 受载前后受力不同。受载前后受力不同。总拉力总拉力=工作拉力预紧力工作拉力预紧力pF0F0F0F0F1F1F

27、2F2mmb bFF（a）（b）（c）b图：螺栓受预紧力图：螺栓受预紧力F0，伸长量为，伸长量为b 被联接件受压力被联接件受压力F0，压缩量为，压缩量为m。c图：螺栓受拉力图：螺栓受拉力F2，伸长量为，伸长量为b+ 被联接件受压力被联接件受压力F1（残余预紧力残余预紧力），压缩量为），压缩量为m 。变形变形力力力力力力变形变形bmbmF0F0F2FF1bm(a)(b)(c)F0螺栓刚度：螺栓刚度：bbbFC0tan被联接被联接件刚度：件刚度：mmmFC0tanFFF12螺栓总拉力残余预紧力螺栓总拉力残余预紧力+工作拉力工作拉力FFCCCFFFFmbb002螺栓螺栓被联接件被联接件5-6 5-6

28、 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算强度校核式：强度校核式：MPadF4/3 . 1212cammFd3 .1421结构设计式：结构设计式：注意：对于普通螺栓连接，无论连接是受横向工作载荷还注意：对于普通螺栓连接，无论连接是受横向工作载荷还是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用是轴向工作载荷，螺栓本身总是受拉力作用重要零件还应进行疲劳强度校核：重要零件还应进行疲劳强度校核：为了保证连接的紧密性，应使为了保证连接的紧密性，应使：F1 05-6 5-6 螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算3、承受工作剪力的紧螺栓连接、承受工作剪力的紧螺栓连接工况：工况：铰制孔用螺栓连铰制孔用螺栓连接承受横向载荷

29、的情况接承受横向载荷的情况工作原理：工作原理：通过挤压通过挤压和剪切传递横向载荷和剪切传递横向载荷挤压强度条件：挤压强度条件：MPadppLFmin0剪切强度条件：剪切强度条件：MPadF4/205-7 5-7 螺纹连接件的材料及许用应力螺纹连接件的材料及许用应力一、螺纹连接件的材料一、螺纹连接件的材料 螺栓、螺柱、螺钉：性能等级分为十级螺栓、螺柱、螺钉：性能等级分为十级3.612.94.6B/10010 s/ B小数点前的数字为小数点前的数字为:B B /100 , /100 , B B公称抗拉强度公称抗拉强度小数点后的数字为：小数点后的数字为：1010S / /B B , , S S公称屈

30、服强度公称屈服强度 二个数字相乘的二个数字相乘的1010倍即为材料倍即为材料S S例如例如常用材料为低碳钢和中碳钢，如常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215Q215、Q235Q235、1515、3535、4545等。等。受变载荷、冲击等重要联接可用合金钢受变载荷、冲击等重要联接可用合金钢, ,如如20Cr20Cr、40Cr40Cr、30CrMnSi30CrMnSi等。等。螺母：性能等级分为七级螺母：性能等级分为七级412min/100原则：螺母的性能等级不低于与其相配螺栓的性能等级原则：螺母的性能等级不低于与其相配螺栓的性能等级4.64.6级级 4100400100B4 46 661040024

31、010)(BS5-7 5-7 螺纹连接件的材料及许用应力螺纹连接件的材料及许用应力MPaMPaSB240106440010045-7 5-7 螺纹连接件的材料及许用应力螺纹连接件的材料及许用应力Ss二、螺纹连接件的许用应力二、螺纹连接件的许用应力许用拉应力：许用拉应力：Ss许用切应力：许用切应力：许用挤许用挤压应力：压应力：钢：钢：PspSPBpS铸铁：铸铁：5-8 5-8 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施一、降低影响螺栓疲劳的应力幅一、降低影响螺栓疲劳的应力幅 FCCCFmbbC Cb b ，C Cm m同时适当增加同时适当增加F F0 0，以保证以保证F F1 1不变不变FFF

32、FF102 a.a.采用柔性螺栓采用柔性螺栓 b.b.在螺母下装弹性元件在螺母下装弹性元件1)1)减少螺栓刚度减少螺栓刚度2)2)增大被联接件刚度增大被联接件刚度c cm m 采用刚性较大垫片采用刚性较大垫片 a.a.金属垫片金属垫片 b.b.密封环密封环5-8 5-8 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施Q二、改善螺纹牙间载荷分布不均状况二、改善螺纹牙间载荷分布不均状况通过减少螺栓、螺母的螺距变化差通过减少螺栓、螺母的螺距变化差, ,可改可改善这种载荷分布不均现象。善这种载荷分布不均现象。 措施：措施：尽可能将螺母制成受拉伸的结构尽可能将螺母制成受拉伸的结构内斜螺母内斜螺母环槽螺母环

33、槽螺母悬置螺母悬置螺母内斜螺母内斜螺母上述为均载螺母，加工复杂，只适用于重要或大型联接处。上述为均载螺母，加工复杂，只适用于重要或大型联接处。 螺栓上的螺纹螺栓上的螺纹( (特别是螺纹的收尾特别是螺纹的收尾) )螺栓头和螺栓杆的过渡螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓横剖面积发生变化的部位等，都要产生应力集中。处以及螺栓横剖面积发生变化的部位等，都要产生应力集中。常用方法：常用方法： 增大过渡圆角，加卸载槽；增大过渡圆角，加卸载槽； 辗压代切削螺纹，可提高辗压代切削螺纹，可提高疲劳强度疲劳强度30%。三、减小应力集中的影响三、减小应力集中的影响5-8 5-8 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的

34、措施 若被连接件刚性差、螺母支承面歪斜，装配不良或采用钩若被连接件刚性差、螺母支承面歪斜，装配不良或采用钩头螺钉都会使螺栓受偏心载荷，产生附加弯曲应力，严重降低头螺钉都会使螺栓受偏心载荷，产生附加弯曲应力，严重降低了螺栓的疲劳强度了螺栓的疲劳强度。 改善措施：改善措施： 1) 1) 避免采用钩头螺栓；避免采用钩头螺栓； 2) 2) 采用球面垫圈采用球面垫圈, ,腰环螺栓；腰环螺栓； 3) 3) 锻、铸件等支承面制成凸台锻、铸件等支承面制成凸台或沉头座。或沉头座。四、避免或减小附加应力四、避免或减小附加应力5-8 5-8 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施 五、采用合理的制造工艺五、采

35、用合理的制造工艺 采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法，可以显采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法，可以显著提高螺栓的疲劳强度。著提高螺栓的疲劳强度。5-8 5-8 提高螺纹连接强度的措施提高螺纹连接强度的措施例题：例题：F=4800 N，h=340mm，b150mm，=50,设计此螺栓组。设计此螺栓组。图示结构，图示结构，z4，对称布置，对称布置轴向力：轴向力：N3677sinFFh横向力：横向力：N3085cosFFh倾覆力矩：倾覆力矩：MFhFvcmN10501715F16FMvh2）Fh作用下：作用下：N919zFFha解：解：1.螺栓组结构设计螺栓组结构设计2.螺栓受力分析螺栓受力分

36、析1）分解）分解F：MFhFv3）M作用下：作用下：N188712maxmaxziiLMLF螺栓所受轴向载荷：螺栓所受轴向载荷：N2796FFFamax4） Fv作用下：保证底板接合面不滑移作用下：保证底板接合面不滑移vshmbmFKFCCCzFf)(0P83 FFFmbmCCC10由由P76表表5-5查得查得f=0.16，取，取 取取Ks1.2，则各螺栓，则各螺栓所需的预紧力为：所需的预紧力为：2.0mbbCCCNFCCCfFKzFhvmbms6520)(10N707927962 . 06520max02FCCCFFmbb5） 螺栓所受总拉力螺栓所受总拉力F2：3.确定螺栓直径确定螺栓直径

37、选择螺栓材料为选择螺栓材料为Q235，性能等级为，性能等级为4.6 由由p86表表5-8查得查得s240MPa，由表，由表5-10查得查得S1.5，MPa160Ss螺栓危险截面的直径为：螺栓危险截面的直径为：mmmmFd6 .81601416.370793 .143 .1421按粗牙螺纹标准（按粗牙螺纹标准（GB19681），选用），选用d12mm（d110.106mm8.6mm)。4.校核螺栓组联接接合面的工作能力校核螺栓组联接接合面的工作能力5.校核螺栓所需预紧力是否合适校核螺栓所需预紧力是否合适对于碳素钢螺栓：对于碳素钢螺栓：1S0A7 . 06 . 0F）（F06520N，0.6SA1

38、=11550.8N满足要求满足要求作业：作业：5-24 思考题：思考题：5-7 5-25 5-9 5-26 5-10 5-12 5-15 5-16 第六章键、花键、无键连接和销连接第六章键、花键、无键连接和销连接 本章学习要求：本章学习要求： 了解键连接的主要类型及应用特点；了解键连接的主要类型及应用特点； 掌握键连接的类型及尺寸的选择方法，并能对平键连掌握键连接的类型及尺寸的选择方法，并能对平键连接进行强度校核计算；接进行强度校核计算； 了解花键连接的类型、特点和应用及其强度校核方法了解花键连接的类型、特点和应用及其强度校核方法 了解了解销连接的类型、特点及应用。了解了解销连接的类型、特点及

39、应用。 6-1 6-1 键连接键连接6-3 6-3 无键连接无键连接6-2 6-2 花键连接花键连接6-4 6-4 销连接销连接第六章键、花键、无键连接和销连接第六章键、花键、无键连接和销连接 6-1 6-1 键连接键连接1、功能：、功能：一、键连接的功能、分类结构形式及应用一、键连接的功能、分类结构形式及应用 对轴上旋转零件作周向固定，对轴上旋转零件作周向固定，并传递转矩并传递转矩2、分类：、分类：轴、毂之间是否轴、毂之间是否楔紧楔紧 紧连接、松连接紧连接、松连接轴、毂之间是否有轴、毂之间是否有相对移动相对移动 静连接、动连接静连接、动连接平键连接、半圆键连接平键连接、半圆键连接楔键连接和切

40、向键连接楔键连接和切向键连接键的键的结构结构6-1 6-1 键连接键连接工作原理：工作原理：两侧面为工两侧面为工作面，靠键与键槽侧面作面，靠键与键槽侧面的的挤压挤压来传递转矩。来传递转矩。结构特点：结构特点：键的上表面与轮毂键槽底面间留有间隙，结键的上表面与轮毂键槽底面间留有间隙，结构简单，拆装方便，对中性好，不能承受轴向力。构简单，拆装方便，对中性好，不能承受轴向力。平键连接平键连接应用：应用：应用广泛应用广泛（松连接）松连接）6-1 6-1 键连接键连接根据用途，平键又可分为根据用途，平键又可分为:（静连接）（静连接）普通平键普通平键有关说明导向平键导向平键（动连接）（动连接）键固定在轴上

41、键固定在轴上 滑键滑键（动连接）（动连接）键固定在轮毂上键固定在轮毂上（静连接）（静连接）薄型平键薄型平键6-1 6-1 键连接键连接半圆键连接半圆键连接特点：特点：工艺性好，键能在轴上的键工艺性好，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动，槽中绕其圆心摆动， 以适应轮毂以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便，但键槽上键槽的斜度，安装方便，但键槽较深，对轴强度消弱大。较深，对轴强度消弱大。应用：应用：轻载静连接，锥形轴端轻载静连接，锥形轴端工作原理：工作原理：两侧面为工两侧面为工作面，靠键与键槽侧面作面，靠键与键槽侧面的的挤压挤压来传递转矩。来传递转矩。详细说明（松连接）松连接）6-1 6-1 键连接键连接楔

42、键连接楔键连接工作原理：工作原理：上下表面为工作面，上下表面为工作面，靠键与轴毂楔紧产生的靠键与轴毂楔紧产生的摩擦摩擦传传递转矩。递转矩。特点：特点：键的上表面与键槽底面均有键的上表面与键槽底面均有1:100 的的斜度斜度,可传递单向轴向力，受冲击和振动时可可传递单向轴向力，受冲击和振动时可保证联接的可靠性，缺点是轴与轮毂的配合保证联接的可靠性，缺点是轴与轮毂的配合会产生偏心。会产生偏心。应用：应用：用于毂类零件的定心精度要求不高和用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的低转速的静连接静连接场合。场合。详细说明（紧连接）紧连接）6-1 6-1 键连接键连接切向键连接切向键连接工作原理：工作原理

43、：楔键沿斜面拼合后相互拼合的两窄面为工作楔键沿斜面拼合后相互拼合的两窄面为工作面，靠工作面上的面，靠工作面上的挤压挤压和轴与轮毂间的和轴与轮毂间的摩擦摩擦传递转矩。传递转矩。应用：应用：载荷很大载荷很大,对中要求不严格的对中要求不严格的静连接静连接场合场合,常用于直径大于常用于直径大于100mm的轴上。的轴上。特点特点 :由两个斜度为由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成须用互成120130角的两个键。角的两个键。详细说明（紧连接）紧连接）6-1 6-1 键连接键连接二、键的选择

44、和键强度计算二、键的选择和键强度计算1、键的选择、键的选择按轴径d查标准略短于轮毂宽度类型选择类型选择：由结构特点、使用要求、工作条件确定由结构特点、使用要求、工作条件确定尺寸选择：尺寸选择：键宽键宽b键高键高h键长键长L详细说明6-1 6-1 键连接键连接2、强度计算、强度计算强度条件强度条件设计准则设计准则失效形式失效形式半圆键（静）半圆键（静）导向平键、滑导向平键、滑键（动）键（动）普通平键（静）普通平键（静）类型类型PP pp PP PPkldT3102 pkldTp3102 PPkldT3102pkldTklF1023p工作面被压溃工作面被压溃过度磨损过度磨损工作面被压溃工作面被压溃

45、p、p为许用应力与许用压力6-1 6-1 键联接键联接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）2hk 式中：式中：pkldTklF1023p注意单位！注意单位！K键与轮毂的接触高度 键的工作长度l6-1 6-1 键连接键连接三、提高键连接强度的措施三、提高键连接强度的措施1、采用双键、采用双键、加大键长、加大键长、采用花键连接、采用花键连接平键：周向平键：周向；半圆键：同一母线；半圆键：同一母线；楔键：周向楔键：周向考虑到两个键的载荷分布不均匀性，考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按在强度校核中可按1.5个键计算。个键计算。例题：例题：P1086-2 6-2 花键连接花键连接一、类型、特点及应用一、类型、特点及应用花键连接是将具有均布的花键连接是将具有均布的多个凸齿多个凸齿的轴的轴置于置于轮毂相应的凹槽轮毂相应的凹槽中所构成中所构成的连接。其工作面是的连接。其工作面是键齿侧键齿侧，靠挤，靠挤压传递转矩。压传递转矩。花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。花键