模块10联接与弹簧

1、模块模块10 10 联接与弹簧联接与弹簧 v学习情境1 螺纹联接v学习情境2 键联接和花键联接v学习情境3 销联接和无键联接v学习情境4 弹簧按是否可拆分为 联接：联接：将两个或两个以上的零件组合成一体的结构。按被联接件之间是否可以有相对运动可以分为 可拆联接：可拆联接：不可拆联接：不可拆联接：过盈配合联接：过盈配合联接：动联接：动联接：静联接：静联接：本模块主要研究普通平键联接和螺纹联接。 允许多次装拆，不会破坏或损伤联接中的任何一个零件，如键联接、螺纹联接和销联接等。 若不破坏或损伤联接中的零件就不能将联接拆开，如焊接、铆接、粘接等。 界于可拆和不可拆联接之间的一种联接。 铰链、轴和轴承等

2、。键联接、螺纹联接等。v【知识目标】【知识目标】v掌握螺纹的分类与主要参数、螺纹联接的预紧与掌握螺纹的分类与主要参数、螺纹联接的预紧与防松；防松；v掌握键联接的分类及选用，理解键联接截面尺寸掌握键联接的分类及选用，理解键联接截面尺寸和长度尺寸的确定方法；和长度尺寸的确定方法；v了解花键联接的类型、工作特点、结构形式；了解花键联接的类型、工作特点、结构形式；v了解销联接和无键联接的类型、特点及应用；了解销联接和无键联接的类型、特点及应用；v了解弹簧的功用和类型，圆柱弹簧的结构形式和了解弹簧的功用和类型，圆柱弹簧的结构形式和设计方法。设计方法。模块模块10 10 联接与弹簧联接与弹簧 v【技能目标

3、】【技能目标】v根据机构（部件）联接的需要，选择合适的联接；根据机构（部件）联接的需要，选择合适的联接；v能够选择标准螺纹联接的参数，设计简单的键连能够选择标准螺纹联接的参数，设计简单的键连接和销联接；接和销联接；v已知弹簧，能分析其功用。已知弹簧，能分析其功用。模块模块10 10 联接与弹簧联接与弹簧 学习情境1 螺纹联接v用螺纹件（或被联接件的螺纹部分）将被联接件联成一体的可拆联接，如图10-1所示。常用的螺纹联接件有螺栓、螺柱、螺钉和紧定螺钉等，多为标准件。 10.1.1螺纹的分类与参数v1.螺纹的分类螺纹的分类v根据螺纹轴向剖面的形状即螺纹的牙型，可将螺纹分为三角形、矩形、梯形和锯齿形

4、螺纹， 如图10-2所示。其中三角形螺纹主要用于联接，其余多用于传动。除矩形螺纹外，其他螺纹已标准化了。10.1.1螺纹的分类与参数v1.螺纹的分类螺纹的分类v根据螺纹的螺旋线绕行方向的不同，螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹，如图10-3所示。 常用的为右旋螺纹，左旋螺纹只用于有特殊要求的场合。 10.1.1螺纹的分类与参数v1.螺纹的分类螺纹的分类v根据螺纹螺旋线的数目，还可将螺纹分为单线（单头）螺纹和多线螺纹，如图10-4所示。 单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。 10.1.1螺纹的分类与参数v1.螺纹的分类螺纹的分类v螺纹还可分为内螺纹和外螺纹。其加工方法如图10-5所示。 10.

5、1.1螺纹的分类与参数v2.螺纹的主要参数螺纹的主要参数v现以圆柱普通螺纹为例来说明螺纹的主要参数。 如图10-6所示。 v10.1.2螺纹联接的预紧与防松v1.螺纹联接的类型及应用螺纹联接的类型及应用v1）螺栓连接v 螺栓连接有普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接两种。普通螺栓连接由螺栓、螺母和垫圈组成。如图10-1所示。v2）双头螺柱连接v双头螺柱连接由双头螺柱、螺母和垫圈组成。如图10-7所示 v3）螺钉连接 如如图10-8所示。 v4）紧钉螺钉连接 用其锥形端部紧压在轴上的小锥坑内，如图10-9所示 10.1.2螺纹联接的预紧与防松v2.螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松v1）螺纹连接

6、的预紧v大多数螺纹联接在装配时就已经拧紧，称为预紧。生产中常用测力矩扳手（如图10-10所示）和定力矩扳手（如图10-11所示）来控制拧紧力矩。 10.1.2螺纹联接的预紧与防松v2.螺纹连接的预紧和防松螺纹连接的预紧和防松v2）螺纹连接的防松 v防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。按工作原理有三种防松方式：利用摩擦力防松；机械方法防松；破坏螺纹副防松。常用防松方法见表10-1。 螺纹联接的防松螺纹联接的防松 利用摩擦力 防松螺纹联接的防松螺纹联接的防松 机械防松10.1.3螺栓组联接结构设计v1) 接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状，如图10-12所示 10.1.3螺栓组联接

7、结构设计v2) 受横向载荷的螺栓组， 应避免沿横向载荷方向布置过多的螺栓（一般不超过8个）, 以免受力不均匀。对于承受较大横向载荷的螺栓组联接，可采用销、套筒、键等抗剪零件来承受部分横向载荷(如图10-13) 10.1.3螺栓组联接结构设计v 3) 在同一圆周上螺栓数目取3、4、6、8、12等, 便于画线和分度。 v4) 同一组螺栓在联接中， 各螺栓的直径和材料均应相同。v5) 螺栓组排列应有一定的间距，螺栓中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离应根据扳手空间大小和联接的密封性要求确定。如图10-14所示的扳手空间尺寸可查手册，对压力容器密封性要求较高的重要联接的螺栓排列的间距不得大于表8-3

8、的推荐值。 10.1.3螺栓组联接结构设计v7) 应避免螺栓承受偏心载荷。为减小载荷相对于螺栓轴心的偏距，以保证螺栓头部支承面平整并与螺栓轴线相垂直，被联接件上应采用凸台、沉头座或斜面垫圈结构，如图10-15所示。10.1.4提高螺栓联接强度的措施v1.改善螺纹牙上载荷分布不均现象改善螺纹牙上载荷分布不均现象 10.1.4提高螺栓联接强度的措施v2.减少应力集中减少应力集中v螺纹的牙根、 收尾、 螺栓头部与螺栓杆的交接处都有应力集中。可以采取的措施有：1）加大过渡处圆角，如图10-17（a）所示；2）改用退刀槽；3）使用卸载槽，如图10-17（b）所示；4）采用卸载过渡结构如图10-17（c）

9、所示。 10.1.4提高螺栓联接强度的措施v3.改进工艺措施改进工艺措施v1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度提高3040%。v2）冷作硬化，表层有残余应力（压）、氰化、氮化、喷丸等可提高疲劳强度。v3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度提高70100 %，此法具有优质、高产、低消耗功能。v4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。 学习情境2 键联接和花键联接10.2.1键连接v键联结是将轴与轴上的传动零件，如凸轮、齿轮、带轮等连接在一起，实现轴和轴上零件之间的周向固定，以传递转矩的轴毂连接。如图10-18所示。 10.2.1键连接v 1.键联结的类型键联结的类型v常用的键有普通平键、半圆

10、键和楔键，如图 10-19所示 10.2.1键连接v 1.键联结的类型键联结的类型v1）平键联结v平键联结如图10-20所示，平键的剖面为矩形。 10.2.1键连接v 1.键联结的类型键联结的类型v1）平键联结v导向平键如图10-21所示，是加长的普通平键，用螺钉固定在轴槽中。 10.2.1键连接v 1.键联结的类型键联结的类型v2) 半圆键联接v 半圆键用于静联接，键的侧面是工作面，如图10-22所示。 10.2.1键连接v 1.键联结的类型键联结的类型v3）楔键联结v楔键的上表面和轴毂的键槽底面均有1 100的斜度。 如图10-23所示。 10.2.1键连接v 2.平键联结的选择和计算平键

11、联结的选择和计算v 键一般采用抗拉强度极限ss 600 MPa的碳钢制造，通常用45钢。在设计连接时，平键的选择和计算一般应按如下步骤进行： v1) 选择平键的类型v2) 尺寸的选择 v3) 校核平键联结的强度3.3.平键联接的选择和强度计算平键联接的选择和强度计算 键的类型选择键的类型选择 选择键的类型主要应考虑以下因素：传递转矩大小；对中性要求；轮毂是否需要作轴向移动及滑移距离大小；键在轴的中部或端部等。 平键联接的选择和强度计算平键联接的选择和强度计算 键的尺寸选择键的尺寸选择 平键的主要尺寸为键宽、键高和键长。设计时，根据轴的直径从标准中选择平键的宽度和高度；键的长度略小于轮毂的长度（

12、一般比轮毂长度短510），并符合标准中规定的长度系列。 平键的强度校核平键的强度校核 平键联接的选择和强度计算平键联接的选择和强度计算 受力情况:如图所示，键受到剪切和挤压作用。 主要失效形式:键、轴和轮毂中强度较弱的工作表面被压溃（对静联接）或磨损（对动联接）。 因此，一般只需校核挤压强度（对静联接）或压强（对动联接）。设载荷沿键长均匀分布，则静联接的挤压强度条件为： 4jyjyTdhl动联接的压强条件为 ：4 TppdhlMPaMPaT键联接的许用挤压应力和许用压强键联接的许用挤压应力和许用压强 经校核若联接强度不够，可采取以下措施：经校核若联接强度不够，可采取以下措施：适当增加轮毂和键的

13、长度，但键长不宜大于2.5d。用两个键相隔布置，考虑到载荷分布的不均匀性，只能按1.5个键作强度计算。 平键的强度校核平键的强度校核 平键联接的选择和强度计算平键联接的选择和强度计算 10.2.2花键联接v1.花键联接的类型和特点花键联接的类型和特点v轴和轮毂孔周向均布多个凸齿和凹槽所构成的联接称为花键联接，花键如图10-25所示。 10.2.2花键联接v2定心方式定心方式v1）内径定心（新标准）。定心精度高，定心稳定性好，配合面均要研磨，磨削消除热处理后变形，加工较复杂，且硬度可高些。v2）外径定心。轴、孔加工简单（孔拉削）精度高，HRC过高，拉削加工困难，一般均可用外径定心。v3）侧面定心

14、。定心精度不高，但载荷分布均匀，承载能力高，但零件易移动，侧面易磨损，使对中性变坏。适于定心要求不高的重载联接（静联接）。 学习情境3 销联接和无键联接10.3.1销联接v1.销联结的类型销联结的类型v1)根据销联结的功能分类v 根据销联结的功能不同，销联结可分为定位销、连接销和安全销等。如图10-26和图10-27所示。10.3.1销联接v1.销联结的类型销联结的类型v2）按照销的形状分类v 按照销的形状，销可分为圆柱销、圆锥销和开口销等。圆柱销主要用于定位，也可用作连接。圆柱销与销孔之间是过盈配合的关系，为了保证其定位精度和连接的紧固性，不宜经常拆卸。圆锥销主要用于定位。圆锥销有1 50的

15、锥度，具有自锁性能，便于拆卸，定位精度比圆柱销高，大多用于经常装拆的场合。 10.3.1销联接v2.销联结的选择和计算销联结的选择和计算v销也是标准件。在设计销联结的时候，可先根据连接的结构特点和工作要求来选择销的类型和尺寸，必要时再作强度校核。v2)销孔的配作v当用销进行连接或定位的时候，两个零件上的销孔须是在装配时一起加工出来的，即同时钻孔和铰孔。在工艺上，称为配作。因此，在各自零件图的销孔尺寸上，应当注明“与件配作”。图10-28(a)所示为圆柱销的销孔尺寸，图10-28(b)所示为圆锥销的销孔尺寸。 10.3.2 无键联接v1.无键联接的类型无键联接的类型v1）型面联接v轴和毂孔有柱形

16、的和圆锥形的，如图10-29所示。 10.3.2 无键联接v1.无键联接的类型无键联接的类型v2）胀紧联接v胀紧联接也称为弹性联接，如图10-30所示。 10.3.2 无键联接v 2.装配方法装配方法v1）压入法。利用压力机将被包容件压入包容件中，由于压入过程中表面微观不平度的峰尖被擦伤或压平，因而降低了联接的紧固性v2）温差法。加热包容件，冷却被包容件。可避免擦伤联接表面，联接牢固。 学习情境4 弹簧10.4.1 弹簧的功能和类型v1.弹簧的功能弹簧的功能v主要功能有： v1) 减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。 v2) 测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。v3)

17、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。v4) 控制运动，如控制弹簧门关闭的弹簧，离合器、制动器上的弹簧， 控制内燃机气缸阀门开启的弹簧等。 10.4.1 弹簧的功能和类型v2.弹簧的类型弹簧的类型v弹簧的分类方法很多，按照所承受的载荷不同，弹簧可分为拉伸弹簧（如图10-31（a)所示）、压缩弹簧(如图10-31（b）、（c)所示）、扭转弹簧（如图10-31（d)所示）等 10.4.1 弹簧的功能和类型v2.弹簧的类型弹簧的类型v环形弹簧(如图10-32（a）所示)和碟形弹簧(如图10-32（b)所示）都属于压缩弹簧 10.4.1 弹簧的功能和类型v2.弹簧的类

18、型弹簧的类型v如图10-33所示为平面涡卷弹簧或称盘簧，板弹簧如图10-34所示。 10.4.2弹簧的材料及制造v1. 弹簧的材料弹簧的材料v弹簧常在变载荷和冲击载荷作用下工作，而且要求在受极大应力的情况下，不产生塑性变形，因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表10-4。 10.4.2弹簧的材料及制造v2.弹簧的制造弹簧的制造v螺旋弹簧的制造过程包括：卷绕、两端面加工(指压簧)或挂钩的制作(指拉簧和扭簧)、热处理和工艺性试验等。v大批生产时，弹簧的卷制是在自动机床上进行的，小批生产则常在普通车床上或者手丁卷制。v为了提高弹簧的承载能力，在弹簧制成后，可再进行强压处理或喷丸处理等强化措施。 10.4.3圆柱形螺旋弹簧v1.圆柱螺旋弹簧的结构圆柱螺旋弹簧的结构v支撑圈端面与弹簧座接触，常见的端部结构有并紧磨平型和并紧不磨平型两种，如图10-35所示。 10.4.3圆柱形螺旋弹簧v1.圆柱螺旋弹簧的结构圆柱螺旋弹簧的结构v拉伸弹簧的端部制出挂钩，以便安装和加载