螺纹联接与轴毂联接ppt课件

1、第二章螺纹联接和轴毂联接目 录第一节 螺纹第二节 螺纹联接的根本类型和规范联接件第三节 螺纹联接的预紧和防松第四节 螺栓组联接的构造设计及受力分析第五节 单个螺栓的强度计算第六节 提高螺栓衔接强度的措施第七节 键、花键和销联接机械动联接和静联接为了便于机器的制造、修缮、装配及运输等，在机器上广泛地运用着各种联接。 机械联接分两大类：机械动联接：被联接的零(部)件之间可以有相对的运动；机械静联接：被联接的零件之间不允许有相对运动。 在此书中的联接通常指静联接。可拆联接和不可拆联接按照拆开时能否需求破坏联接件或被联接件来分，联接又可分为：可拆联接 螺纹联接、键与花键联接、销联接属于可拆联接。不可拆

2、联接 铆接、焊接、粘接属于不可拆联接。 过盈配合联接依装配方法不同，分为可拆和不可拆两种。螺纹联接是运用最广泛的可拆联接。第一节 螺纹螺纹的分类：外螺纹：在外外表上的螺纹内螺纹：在内外表上的螺纹内外螺纹组成螺纹副，用来联接或者传动。按母体外形分为：圆柱螺纹：最常用圆锥螺纹螺纹的分类按牙型分为：三角形矩形梯形锯齿形三角形牙型用于联接，而其它三种螺纹主要用于传动。按螺旋线方向分为：左旋右旋常用按线数分为：单线多线常用螺纹引见常用螺纹按用途分为联接螺纹和传动螺纹两大类，另外也可用于丈量和调整。联接螺纹：牙型为三角形，当量摩擦角大、自锁性好、强度高。主要类型有：普通螺纹管螺纹圆锥螺纹传动螺纹：常用梯形

3、螺纹，它具有强度高、精度高的特点，另外也有矩形螺纹和锯齿形螺纹。常用螺纹引见普通螺纹特点牙型角=60o8.8以上精度外螺纹牙底制成弧形同一公称直径d分为粗牙和细牙粗牙螺纹强度高、经济性好细牙螺纹螺距小、自锁性好、但易滑扣运用用于联接、精细丈量和调整。粗牙螺纹运用最为广泛；细牙用于薄壁零件、受冲击变载零件或者微调机构。常用螺纹引见管螺纹特点牙型角=55o英制或者60o米制分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹牙顶有较大圆弧，内外螺纹公称牙型间无间隙，严密性好圆锥管螺纹在拧紧时靠变形可以保证好的严密性运用运用于管路系统的联接。其公称直径近似于管子内径，而不是螺纹大径。常用螺纹引见矩形螺纹特点牙型角=0o，效率

4、高准确制造困难螺纹副磨损后，间隙难以补偿对中精度低牙根强度弱没有规范化运用主要用于传力或传动螺旋常用螺纹引见梯形螺纹特点牙型角=30o牙根强度高制造工艺性好对中性好，不易松动用剖分螺母，可以消除和调整间隙效率低于矩形螺纹运用主要用于传力或传动螺旋常用螺纹引见锯齿形螺纹特点牙型角=33o，承载面为3o ，非承载面为30o 综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点外螺纹牙底为较大圆弧，减小应力集中螺旋副大径处无间隙，便于对中运用主要用于单向受力的传力螺旋联接螺纹传动螺纹螺纹的主要参数图螺纹的主要参数螺纹的主要参数1大径D、d(内螺纹用大写，外螺纹用小写，下同) 螺纹的最大直径，即与外螺纹牙顶

5、或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。大径的根本尺寸是该螺纹的公称直径 。 2小径D1、d1 螺纹的最小直径，即与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱顶直径，强度计算时可近似作为螺杆的危险截面的计算直径。 3中径D2、d2 一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线经过牙型上牙厚和牙间宽度相等的地方。螺纹的主要参数4牙型角 含轴截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。5 牙型斜角 含轴截面内，螺纹牙型侧边与螺纹轴线的垂直线之间的夹角6任务高度h 内外螺纹旋合后的接触面径向高度。7螺距P 螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向间隔。8导程s 同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应点间的轴向间隔。 s = nP 。螺

6、纹的主要参数9螺纹线数n 螺纹的螺旋线数目。沿一条螺旋线所构成的螺纹称单线螺纹；沿两条或两条以上，在轴向等距分布的螺旋线所构成的螺纹称双线或多线螺纹。10螺纹升角 在小径圆柱上螺旋线的展开线与垂直螺纹轴线的平面的夹角。有：2dnPtg第二节 螺纹联接的根本类型和规范联接件一、螺纹联接的类型螺纹联接的主要方式有：螺栓联接普通螺栓、铰制孔螺栓螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接另外，还有一些其他的螺纹联接方式地脚螺栓联接吊环螺栓联接T型槽螺栓联接普通螺栓联接运用特点、范围当被联接件不太厚时，用普通螺栓贯穿两个或多个被联接件的孔，拧紧螺母构成联接。这种联接，孔壁上不制造螺纹，所以构造较简单，拆装方便，本

7、钱较低，而且不受被联接件资料限制，因此运用最广。铰制孔螺栓联接运用特点、范围螺栓杆和孔多采用基孔制过渡配合(H7m6)。这种联接能准确固定被联接件的相对位置，并能接受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。螺钉联接运用特点、范围假设被联接件之一较厚，不宜采用螺柱联接时，可以来用螺钉联接。这种联接不用螺母，螺杆不外露，外观整齐。由于其中一个较厚的被联接件要做出螺纹孔，这种联接方式比普通螺柱联接构造复杂。螺钉拧入被联接件的深度与螺钉及被联接件的资料有关。可以查相关手册给出。螺钉联接不适用于经常拆装的联接，常拆装会使螺纹孔磨损而导致被联接件报废或修缮困难。双头螺柱联接运用特点、范围这种联接用于构造上不能采

8、用螺栓联接的场所，如被联接件之一较厚而又经常拆装的场所。这种联接拆装时只需拆下螺母，不用将双头螺柱从被联接件中拧出，防止了被联接件磨损失效。这种联接构造比较复杂，设计时应留意，双头螺柱必需拧紧，应保证拧松螺母时，双头螺柱在螺孔中不得转动。紧定螺钉联接运用特点、范围将螺钉拧入一个零件的螺纹孔，使螺钉的末端顶住另一个零件外表或顶入相应的坑穴。紧定螺钉联接主要用于固定两个零件的相互位置，不宜于传送很大的力或力矩。其它螺纹联接T型槽螺栓联接吊环螺钉联接地脚螺栓联接二、螺纹联接规范件常用的规范联接零件有：六角头螺栓、双头螺柱螺钉、紧定螺钉、自攻螺钉六角螺母、圆螺母垫圈及其它防松零件设计时应尽量选用规范联

9、接件。这些规范联接件种类、类型很多，它们的构造特点和有关尺寸可参考设计手册。在选用时应思索常见的几个问题。六角头螺栓、螺母双头螺柱螺母螺钉垫片选用螺纹联接规范件应思索的问题(1)螺栓和螺钉的头部外形 螺栓和螺钉的头部有六角头、方头、圆径头、盘头、沉头、半圆头等。为拧紧螺钉，头部上开有一字槽、十字槽、内六角相等。根据详细构造条件、所需拧紧力矩和能否自动装配来选择。(2)双头螺柱和螺钉的拧入深度 确定螺钉或螺柱的长度时，应拧入一定深度以保证联接强度。对于钢制螺钉，被联接件为钢时，拧入零件的螺纹长度，H=d；用于铸铁，H=(1.251.5)d;用于铝合金， H=d2d。选用螺纹联接规范件应思索的问题

10、(3)紧定螺钉头部和尾部外形 构造特点是头部和尾部的方式较多，常用的尾部外形有锥端、平端和圆柱端，按所需拧紧力矩大小和构造要求(如能否要求头部不外露)进展选择，尾部应有一定的硬度。 (4)螺母外形 螺母外形有六角形、方形和圆形等，其中六角螺母运用最广。六角螺母精度分为A、B、C三级，A级精度最高。按拧紧力矩大小和运用的拧紧方法选择。 (5)垫圈外形 垫圈是螺纹联接中常用的附件，放在螺母与按联接件支承面之间，可以维护支承面不因转动螺母而被刮伤，有的可起防松作用。螺纹联接规范件的性能等级国家规范规定螺纹紧固件按机械性能分级。一、螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级： 3.6 4.6 4.8 5.6

11、5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9点前数字B/100，点后数字为10(S B)。此处， B为资料的拉伸强度极限， S为屈服极限 。 Mpa例如：对于6.8 级精度的螺栓，其： B =6100=600 Mpa S =6 8 10=480 Mpa二、螺母性能等级按螺母高度m不同有两类M = 0. 8D 4 5 6 8 9 10 12 级0.5D= m F求：这在联接中不允许。要则被联接件分离，出现0PQ工作载荷无变化）（变化一般联接，工作载荷有）（有紧密性要求）（取;6 . 02 . 0;0 . 16 . 0;8 . 15 . 1FFFQPa受轴向静载荷紧螺栓强度计算根本步骤：1求

12、任务载荷F2求剩余预紧力3求螺栓总的拉力Q 213 . 14dQ校核公式为： Qd3 . 141设计公式为：计算步骤：1校核最大静载强度或初定螺栓直径2校核疲劳强度假设任务载荷在F1F2之间变化，那么螺栓总拉力在Q1Q2之间变化。螺栓疲劳强度主要取决于其应力幅，因此通常疲劳强度是校核螺栓的应力幅能否小于其许用值。b受轴向变载荷紧螺栓强度计算轴向变载荷紧螺栓拉力幅变化图力 LFLFLFpQFFpQQ变形 时间 时间螺栓中总拉力的变化螺栓任务拉力的变化轴向变载荷紧螺栓拉力幅计算FLLaCCCFFQQQ221212螺栓拉力幅为：FLLaaCCCdFFdQ21122124）（螺栓应力幅为：aa疲劳强度

13、公式为：FLLaPCCCdFQQF2121120，则若二、受剪的铰制孔螺栓联接失效方式为被剪断或被压溃。忽略预紧力和摩擦力的影响。 204dFS剪切强度为：PSPLdFmin0挤压强度为：孔壁二者的较小值。为螺杆与，应满足面的最小长度，设计时为螺杆与孔壁挤压其中，PdLL0minmin25. 1三、螺纹联接件的许用应力1许用应力的影响因数有：载荷性质螺纹联接件资料构造尺寸装配质量运用条件2详细数值情况请查阅书中表格第六节 提高螺栓衔接强度的措施螺栓联接强度主要取决于螺栓强度。影响螺栓强度的要素有： 螺纹牙间载荷分配 应力变化幅度 制造工艺 应力集中 附加弯曲应力 资料的机械性质各要素分别对应不

14、同的改善措施一、改善螺纹牙间的载荷分配即使是制造和装配准确的螺栓和螺母，传力时其各圈螺纹牙的受力也是不均匀的。图中：接近受力点的第一圈牙变形最大，依次减之。旋合圈数越多，载荷分布不均匀越严重。改善方法有采用：悬置螺母 、环槽螺母、内斜螺母、钢丝螺套螺纹牙间的载荷分配的改善方法1a是悬置螺母，使螺母与螺杆同受拉力，使变形协调，载荷分布趋于均匀 b是环槽螺母，其任务原理a相近。c是内斜螺母，螺母旋入端有10o15o的内斜角，原受力较大的下面几圈螺纹牙受力点外移，使刚性减小，受载后易变形，载荷向上面几圈螺纹转移，使各图载荷分布趋于均匀。螺纹牙间的载荷分配的改善方法2钢丝螺套由菱形截面钢丝绕成，类似螺

15、旋弹簧，装于螺纹孔或螺母中，有减轻螺纹牙受力不均和冲击振动的作用，可提高螺钉或螺栓疲劳强度。螺套装入螺纹孔中后，即将安装柄根缺口折断。锁紧型螺套还有防止旋入的螺钉松脱的作用，因此，钢丝螺套也是一种防松零件。螺纹牙间载荷改善措施二、减小螺栓应力幅螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度越高。在任务载荷和剩余预紧力坚持不变情况下，降低螺栓刚度或提高被联接件刚度，可减小螺栓应力幅。降低螺栓刚度方法： 适当添加螺栓长度减少栓光杆部分横截面柔性螺栓在螺母下安装弹性元件提高被联接件刚度方法：改良被联接件构造刚度大的硬垫片有严密性要求时，不用软垫片，而用密封环柔性螺栓柔性螺栓受力时变形量大，吸收能量作用强

16、，也适于接受冲击和振动。在螺母下安装弹性元件在螺母下面安装弹性元件，当任务载荷由被联接件传来时，由于弹性元件的较大变形，也能起到柔性螺栓的效果。密封垫片与密封环的比较为了增大被联接件的刚度，不宜用刚度小的密封垫片。上图所示的严密联接，就以用密封环 为佳。减小螺栓应力幅加弹性元件1pQ2pQQpQF减小螺栓应力幅加硬垫片1pQQpQF2pQ三、减小应力集中的影响螺栓有应力集中部位主要有：螺纹牙根部螺纹收尾处杆截面变化处杆与头衔接处减少应力集中措施：加大螺纹根部圆角半径加大钉头过渡部分圆角半径切制卸载槽采用卸载过度圆弧螺纹收尾改为退刀槽减小应力集中的影响的构造图减小应力集中的影响四、防止附加弯曲应

17、力引起弯曲应力的缘由：制造、安装误差被联接件变形支撑面倾斜螺纹孔不正减小、防止弯曲应力的措施：斜垫圈平台或沉头座采用环腰采用球面垫圈附加弯曲应力景象构造图1附加弯曲应力景象构造图2改善附加弯曲应力构造图1改善附加弯曲应力构造图2改善附加弯曲应力构造图3五、采用合理的制造工艺 目前运用较多的滚压螺纹工艺，比车制螺纹工艺好，螺纹外表的纤维分布合理。 螺杆头部以冷镦工艺为好。 对螺纹外表进展渗氮、碳氮共渗等外表硬化处置工艺，也可提高螺栓的疲劳强度。第七节 键、花键和销联接一、键联接键联接是一类运用最广泛的轴毂联接方式，经过键联接可实现轴和轮毂轴上零件间周向固定并传送运动和转矩。某些键可使轴上零件轴向

18、固定或轴向挪动。键联接按键的外形可分为：平键联接半圆键联接楔键联接切向镶联接1、平键联接及特点平键联接：两侧面为任务平面并用于传送转矩，键上部有间隙为非任务面。特点：构造简单，对中性好，装卸方便，不能轴向定位。平键类型及用途平键分为三大类：普通平键导向平键滑键普通平键按轴向截面外形分为：圆头平键 A型 方头平键 B型单圆头平键 C型普通平键用于静联接；导向平键和滑键用于动联接。圆头平键 A型 特点：键槽需用指状铣刀加工，轴向定位好，安装方便，但圆头部不能承当载荷，且应力集中较严重。方头平键方头平键 B型：键槽用圆盘铣刀加工，应力集中较小，但键在轴上的轴向定位不好，可用紧定螺钉进展固定。单圆头平

19、键单圆头平键 C型：多用于端部轴和轮毂的联接。导向平键导向平键是较长的键，用于动联接。安装时用螺钉将其固定在轴上的键槽中，轮毂可沿导键作轴向挪动，键长应大于轮毂长度与挪动间隔之和。为方便装配，通常在键上留有顶出螺孔。导向平键方头滑键滑键用于挪动间隔较大时的动联接。滑键固定于毂上，任务时与轮毂一同沿轴向挪动。为使键容易装配，轴上键槽至少应有一端开通。圆头滑键2、半圆键联接半圆键联接为静联接，两侧面为任务面。键槽用公用铣刀加工。半圆键联接特点：定心性好，装配方便，尤适于锥形轴的联接；但键槽深，对轴强度减弱较大。3、楔键联接及分类楔键按外形可分为：普通楔键钩头楔键普通楔键按其瑞部外形又可分为：圆头楔

20、键方头楔键楔键联接用于静联接，上下面为任务面，靠任务面间的摩擦力传送转矩，同时可接受一方向的轴向载荷，键两侧面与槽不接触。键上外表与槽底面有1：100斜度。楔键楔键联接的装配圆头楔键装配：先将键装入键槽中，然后打紧轮毂。当轮毂零件较大时这种装配方式不方便。方头楔键、钩头楔键装配：先将轮毂装到轴上适当位置，然后将键装入并打紧。用于轴端方便，用于轴中部那么所需键槽太长。楔键联接的特点及场所特点：楔键联接由于楔紧作用使轴与轮毂的间隙偏向一侧，破坏了轴与轮毂的对中性。楔键联接构造简单，能接受单向轴向力，且轴向固定不需求其他零件。楔键联接运用场所：主要用于低速、轻载、不要求严厉对中的联接，在农业机械、建

21、筑机械中运用较多。4、切向键联接的构造图切向键联接特点及运用 切向键联接由两斜度为1：100楔键组成，两键拼合后的上、下两平行平面为任务面，其一在轴心平面。 切向键主要靠任务面间的挤压传送转矩。 切向键装配联接时，从两端打入两键； 单组切向键只能传送单向转矩，假设要传送双向转矩，需用两组切向键，错开120o130o 切向键运用于轴径较大，对中性要求不严而载荷很大的重型机械。键的选择和平键的强度计算键联接的设计包括：选择键联接的类型、尺寸、资料和热处置方式，校核键联接的承载才干。1、键联接类型选择的根据传送的转矩大小、载荷性质、转速高低轮毂在轴上的位置、安装空间大小需求挪动及挪动间隔的长短能否需

22、求实现轮毂的轴向固定传动对定心精度等任务要求结合各种类型链联接的特点2、 键联接的尺寸选择键联接尺寸主要包括：剖面尺寸(b x h )和长度L，选择原那么如下：剖面尺寸(b x h ) ：按所在轴的直径d选取；键长L：按轮毂宽度选取，L普通略短于轮毂宽度并为规范值。导向平键的长度选择还应思索键的挪动间隔。国标中规定了键在宽度方向与键槽的三种不同方式的配合：普通键联接：通常的静联接中运用。较紧键联接：要求较高时或接受较大冲击载荷时可运用，装拆较困难。较松键联接：滑键及导向键联接中可选用。键的选择键的选择键的类型键的类型:由任务情况选由任务情况选键的尺寸键的尺寸由轴的直径选键的高度和宽度由轴的直径

23、选键的高度和宽度由轮毂宽度选键长由轮毂宽度选键长键键 A 16100 GB1096-79国家规范国家规范键长度键长度键宽度键宽度b圆头普通平键圆头普通平键A型型由轮毂宽度决议由轮毂宽度决议l由轴径决议由轴径决议键的尺寸键的尺寸3、平键联接的强度计算运用阐明平键联接的失效方式主要有：任务面压溃静联接任务面过度磨损动联接键被剪断很少发生计算准那么：通常按任务面上挤压应力动联接为压强进展条件性校核。平键联接的强度计算公式平键静联接的强度，主要思索其挤压应力，假设键与键槽侧面的压力均匀分布，并假设合力的作用点在轴半径处，强度条件为：假设为动联接，将挤压应力换成压强，公式不变。假设强度不够，可采用相错1

24、80o两平键联接，计算时按1.5个计算。为键的工作长度ldlhTdlkTPP42khb二、花键联接花键联接由内花键和外花键组成，联接靠轴上多个多个键的侧面与轮毂槽上相应外表间的挤压传送运动和转矩。适于动、静联接。花键联接的优缺陷与平键联接相比较，花键联接的主要优点是：(1)接触齿数多，接触面积大，承载才干大；(2)齿槽浅，齿根应力集中小；(3)花键制造工艺保证各键沿周向均匀分布，各齿受力均匀；(4)定心外表具有较高的加工精度，轴与轮毂对中性好；(5)用于动联接具有良好的导向性。花键联接的主要缺陷是：需公用加工设备，本钱高。花键联接的类型花键联接按照横截面外形分为：1、矩形花键联接内外键靠小径定

25、心。按齿的尺寸和数量分为轻系列和中系列。2、渐开线花键联接齿形为渐开线，靠齿面 定心，定心精度高，齿根较厚，强度高，有较大的承载才干。花键联接设计选择与失效方式花键联接的设计方法与键联接类似：根据运用要求的特点选择花键联接的类型根据轴的直径选择花键联接的截面尺寸根据轮毂宽度选择花键长度进展强度校核花键联接的主要失效方式是：压溃(静联接)过度磨损(动联接)计算准那么：强度校核中只校核挤压应力(静联接)和压强(动联接)花键联接的强度计算假设齿面任务载荷均布，各面压力合力作用于平均直径dm处，且引入系数思索载荷不均，那么强度条件为： 8 . 07 . 0,2,常取载荷分布不均匀系数，）（花键的平均直径，花键的工作长度花键齿数花键齿侧面工作高度dDddlzhmmPmPzhldT2三、销联接销联接通常只