机械设计基础课件：第10章 联接

1、10联接10.1 螺纹参数10.2 螺纹副的受力分析、效率和自锁10.3 机械制造常用螺纹10.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件10.5 螺纹联接的预紧和防松10.6 螺纹联接的强度计算10.7 螺栓的材料和许用应力10.8 提高螺纹联接强度的措施10.9 螺旋传动10.10 滚动螺旋简介10.11 键联接和花键联接10.12 销联接 连接是指被连接件与连接件的组合，被连接件有轴与轴上零件(如齿轮、飞轮)、轮圈与轮心、箱体与箱盖、焊接零件中的钢板与型钢等。连接件又称紧固件有螺栓、螺母，销、铆钉等。 有些连接则没有专门的连接件，如靠被连接件本身变形组成的过盈连接、利用分子结合力组成的焊接和粘接

2、等。 连接区分为可拆的和不可拆的。允许多次装拆而无损于使用性能的连接称为可拆连接，如螺纹连接、键连接和销连接。 必须损坏组成零件才能拆开的连接则称为不可拆连接，如焊接、粘接和铆接。 本章只讨论可拆连接。 螺纹联接和螺旋传动是机械中常用的对象，介绍它们的类型、结构以及设计计算；介绍键、花键、销等轴毂联接的类型、特点、结构和应用。要求掌握各种联接件的类型、标准、结构特点及结构设计，掌握各类联接及螺旋传动的受力分析、失效形式、强度计算方法。10.1 螺纹参数圆柱螺纹主要参数有：大径D、d、中径D2、d2、小径D1、d1(内螺纹用大写，外螺纹用小写)，螺距P、牙型角、牙型斜角、牙的理论高度H、螺纹线数

3、n、导程L和升角 。以上参数已经标准化了，为了制造方便n不超过4线 ，其中S和的计算式为dd1d2DD1D2图10.1 圆柱螺纹的主要参数 10.2 螺纹副的受力分析、效率和自锁相应的驱动力矩T为（1） 螺纹拧紧时，相当于滑块沿斜面上升， F 为驱动力一、 矩形螺纹（=0）摩擦角为Fncos=Fa （2）螺纹拧松时，相当于滑块沿斜面下滑。当等速下滑时，轴向载荷Fa变为驱动力，而F 变为阻力，它也是维持滑块等速运动所需的平衡力相应的阻力矩T为 F值可为正，也可为负。时，滑块在Fa作用下有向下加速运动的趋势,求出的F为正，它阻止滑块加速以便保持等速下滑，故F是阻力。 当时，滑块不能在Fa作用下自行

4、下滑，即处于自锁状态，F为负值，其方向与运动方向成锐角，F就成为驱动力了。说明自锁时，必须施加反向驱动力F才能使滑块等速下滑。自锁条件为： Fncos=Fa二、非矩形螺纹 矩形螺纹=0，而非矩形螺纹是指牙侧角0的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。若把矩形螺纹似为两个构件以单一平面接触形成的移动副，可非矩形螺纹似为两个构件以槽形角为2 接触形成的的槽面移动副。f 为当量摩擦系数 为当量摩擦角矩形螺纹的摩擦力非矩形螺纹 对比图c和d，若不考虑螺纹升角的影响，在Fa的作用下，非矩形螺纹的Fncos比矩形螺纹的大。若把Fn cos的增加看作f 的增加。K12V21Fn cosFaFRFf Fn cos

5、a12cos Fn /2cos Fn /2FabdcFncos=FaFncos=Fa/cos当拧紧螺纹时，非矩形螺纹中的驱动力F与力矩T分别为(a) (b) (c) 图10.2F03 螺纹联接过程中的摩擦力矩与等价关系 Fn/2FaTFn/2FRFFaFnFRF 将矩形螺纹力和力矩公式中的f 改为f 、 改为，就变成为非矩形螺纹力和力矩的公式。当放松螺纹时，非矩形螺纹中的驱动力P与力矩T1分别为自锁条件为(a) (b) (c) 图10.2F03 螺纹联接过程中的摩擦力矩与等价关系 TFnn12VFRFnFaFaFnFn 以上分析适用于各种螺旋传动和螺纹连接。 归纳起来是：当轴向载荷为阻力，阻止

6、螺副相对运动时(例如车床丝杆走刀时，切削力阻止刀架轴向移动；螺纹连接拧紧螺母时，材料变形反弹力阻止螺母轴向移动；螺旋千斤顶举升重物时，重力阻止螺杆上升)，相当于滑块沿斜面等速上升，应使用式式(105)。 当轴向载荷为驱动力，与螺旋副相对运动方向一致时(例如旋松螺母时，材料变形的反弹力与螺母移动方向一致；用螺旋千斤顶降落重物时，重力与下降方向一致)，相当于滑块沿斜面等速下滑，应使用式 (10一6） 螺旋副的效率是有效功与输人功之比。若按螺旋转动一圈计算，输入功为2T，此时升举滑块所块(重物)所作的有效功为FaS，故螺旋副的效率为 当量摩擦角一定时，效率只是的函数。由此可绘出效率曲线。取 可得当

7、=450- /2时效率最高。 由于过大的螺纹升角制造困难，且效率增高也不显著，所以一般角不大于25。FRFFaFnFRF 三角形螺纹主要有普通螺纹和管螺纹。前者多用于紧固连接，后者用于各种管道的紧密连接。 我国国家标准中，把牙型角=60o的三角形米制螺纹称为普通螺纹，以大径d为公称直径。 同一公称直径可以有多种螺距的螺纹，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹。粗牙螺纹应用最广。公称直径相同时，细牙螺纹的升角小、小径大，因而自锁性能好，但不耐磨、易滑扣，它适用于薄壁零件、受动载荷的连接和微调相对位置机构。普通螺纹的基本尺寸见表10-1及表10-2。 管连接螺纹一般有四种，除了用普通细牙

8、螺纹外，还有三种：非螺纹密封的管螺纹(圆柱管壁，=55o)、用螺纹密封的管螺纹(圆锥管壁、 =55o)和60o圆锥管螺纹。管螺纹的公称直径是管子的公称通径。圆柱管螺纹广泛应用于水、煤气、润滑管路系统中。圆锥管嫌纹不用填料即能保证紧密性而且旋合迅速，适用密封要求较高的管路连接中。 10.3 机械制造常用螺纹 梯形螺纹和锯齿形螺纹用于传动。 为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角都比三角形螺纹的小得多(图l0-8)，而且有较大的间隙以便贮存润滑油。 梯形螺纹的牙侧角=15o,比矩形螺纹容易切削。当采用剖分螺母时还可以消除因磨损而产生的问隙，因此应用较广其基本尺寸见表10-3。锯齿形螺纹工作面牙

9、侧角=3o ，效率比梯形螺纹高，但只适用于承受单向的轴向载荷。例101 普通粗牙螺纹M10和M30的螺纹升角，说明静载荷作用下的自锁性（f0.1）。PP/2P/8P/4H/4H/8H5H/86030D、dD2、d2D1、d1H0.866Pd2d0.6495Pd2d1.0825P国标GB/T1961981螺纹面的当量角为解：螺纹中径上的升角为 满足自锁条件。 单线普通螺纹的升角约在1.5o3. 5o之间，远小于当量摩擦角，因此在静载荷下都能保证自锁(见图10-6的紧固螺纹区)。10.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件螺纹联接是利用具有螺纹的零件所构成的一种可拆卸联接。图10.9螺栓联接图10.1

10、0螺钉联接 与双头螺柱联接10.4.1 螺纹联接的基本类型(1) 螺栓联接如图10.9所示；(2) 螺钉联接如图10.10(a)所示；(3) 双头螺柱联接如图10.10(b)所示。 (a) (b) (a)10.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件图10.11紧定螺钉联接 10.4.1 螺纹联接的基本类型(4) 紧定螺钉联接如图10.11所示。dfdtludtn90或120902或1202dtdpludtn90或12045dzludtn90或120dt45120dpludtn90或12045dt倒圆开槽锥端紧定螺钉(GB/T71-1985)开槽平端紧定螺钉(GB/T73-1985) Dd0HL10

11、.5110.4.2 螺纹紧固件(机械设计手册5-84)1. 螺栓 冷镦工艺生产的小六角头螺栓具有省材料，生产率高，力学性能高和成本低等优点，但由于头部尺寸较小，不宜用于装拆频繁的地方。机械设计手册二5-93，m6在一2-138查 2. 双头螺柱（GB/T5780-2000） 双头螺柱(图1013)旋人被连接件螺纹孔的一端称为座端，另一端为螺母端，其公称长度为L。 双头螺柱多用于较厚的被连接件或为了结构紧凑而采用盲孔的连接。双头螺柱连接允许多次装拆而不损坏被连接零件。 3. 螺钉、紧定螺钉 螺钉、紧定螺钉的头部有内六角头、十字槽头等多种形式，以适应不同的拧紧程度。 紧定螺钉末端要顶住被连接件之一

12、的表面或相应的凹坑，其末端具有平端、锥端、圆尖端等各种形状。图10.14圆螺母4. 螺母 螺母的形状有六角形、圆形等。 六角螺母有三种不同厚度，薄螺母用于尺寸受到限制的地方，厚螺母用于经常装拆易于磨损之处。 有A级和B级粗牙(GB/T6170-2000)、细牙(GB/T6171-2000)型六角螺母。 A120C4530 0.012 ADd13.23.2mdknt 圆螺母(GB/T8121988)圆螺母常用于轴上零件的轴向固定。 5. 垫圈 垫圈的作用是增加被连接件的支承面积以减小接触处的挤压应力(尤其当被连接件材料强度较差时)和避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。 常用的平垫圈呈环状，有防松作

13、用的垫圈见105。如图10.14 所示，圆螺母与圆螺母用止动垫圈在圆锥齿轮轴系设计上的应用。 螺纹紧固件按制造精度分为A、B、C三级，A级精度最高。A级螺栓、螺母、垫圈组合可用于重要的、要求装备精度高的、受冲击或变载荷的连接；B级用于较大尺寸的紧固件，C级用于一般螺栓连接。弹簧垫圈、圆螺母用止动垫圈mbdSH6580图10.4F04弹簧垫圈与应用 A3030153030bDdAtb图10.4F05圆螺母用止动垫圈（GB/T8581988） 轴上槽的尺寸 螺栓的成型过程 (1) 将成捆的钢筋拉直、除锈(磷化)、拉拔硬化 (2) 将钢筋定长切断(3) 一端感应加热后镦成六角形(4) 搓丝机冷挤压出

14、螺纹edsbl1530kGB/T5780-2000 螺母的成型过程 (1) 将成捆的钢筋拉直、除锈(磷化)、拉拔硬化 (2) 将钢筋定长切断(3) 第一次镦粗(4) 第二次镦粗(5) 冲孔(6) 攻丝1530Dm90120螺纹联接的应用组合蜗轮螺栓联接配合螺栓联接普通螺栓联接联轴器螺栓联接L2DLd0螺栓紧固轴端档圈(GB/T8921986)D0d(H7)LL0123nd34D10.5 螺纹联接的预紧和防松 拧紧螺母时，螺栓伸长，被联接件被压缩，它们之间产生预紧力F0，去掉扳手后，由于螺旋副的自锁作用而不会回松，预紧力F0保持下来。F0的大小可以根据联接的需要进行计算，也可以根据螺栓材料性能来

15、定，如碳素钢F0(0.60.7)sA，合金钢F0=(0.50.6)s A (A为螺栓螺纹危险剖面面积；s 为螺栓材料屈服极限)。图10.15螺母与支承面间达到摩擦力矩md0D0rdr10.5 螺纹联接的预紧和防松 一、拧紧力矩 螺纹连接的拧紧矩力T等于克服螺纹副相对转动的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2之和 Fa值是由螺纹连接的要求来决定的，为了充分发挥螺栓的工作能力和保证预紧可靠，螺栓的预紧应力一般可达材料屈服极限的5070。 小直径的螺栓装配时应施加小的拧紧力矩，否则就容易将螺栓杆拉断和拉滑扣。对重要的有强度要求的螺栓连接，如无控制拧紧力矩的措施，宜采用大于等于M12的螺栓。 通常

16、螺纹连接拧紧的程度是凭工人经验来决定的。为了能保证质量，重要的螺纹连接应按计算值控制拧紧力矩，用测力矩扳手或定力矩扳手得拧紧力矩。对于一些更为重要的或大型的螺栓连接，可用控制螺栓在拧紧前后发生的伸长变形量来达到更精确的预紧力控制。 二、螺纹连接的防松 连接用的三角形螺纹都满足自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时不会自动松脱。 但在冲击、振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，连接仍有可能松脱。 高温的螺纹连接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此设计时必须考虑防松。 螺纹连接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。防松的方法很多，今将常用的几种列于表10-4中。例102 M1

17、2螺栓，碳素结构钢，S240 N/mm2，螺纹摩擦面之间的摩擦系数f0.1，螺母与支承面之间的摩擦系数fc0.15，dw 16.6 mm， d0 13 mm， 0.5S，求拧紧力矩T，检验是否自锁。解： (1) 螺纹的螺旋升角：M12螺栓，P1.75 mm，d110.106 mm ，d210.863 mm， arctan1.75/(10.863)2.94。(2) 判断自锁性：f f/cos0.1/cos300.115，arctan f arctan0.1156.59， ，能自锁。(3) 预紧力(4) 拧紧力矩Td210.863 mm近似解精确解较精确解 T2=fcFarf=0.159625(1

18、6.6+13)/4=10684 Nmm一、松螺栓联接10.6 螺纹联接的强度计算例103 已知F25 kN，60 N/mm2，求螺栓的直径d。查表10.1得d27 mm， d1 23.752 mm。采用M27的螺栓。 螺栓的主要失效形式有；(1)螺桂杆拉断；(2)螺纹的压溃和剪断；(3)经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。 采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径(大径)d及螺距P等。FaFad1二、紧螺栓联接 紧螺栓连接装配时需要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。设最终螺杆承受轴向拉力为Fa。这时螺栓危险截面(即螺

19、纹小径处)除受拉应力外，还受到螺纹力矩所引起的扭切应力例104 已知预紧力F25 kN， 60 N/mm2，求螺栓的直径d 。图10.6F01 单个紧螺栓联接 查表10.1得d30 mm， d1 26. 211 mm。采用M30的螺栓。解：由强度条件得d1为F/2F/2F/2F/2FFd f 为接触面的摩擦系数，m为摩擦面的数目，C可靠性系数。(1) 横向载荷作用下的单个普通螺栓联接横向载荷作用下普通螺栓联接的力条件与强度条件分别为图10.18横向载荷作用下的普通螺栓联接FF/2F/2dF0F0例105 已知工作拉力F312 5 N， f0.15，C1. 2， 60 N/mm2，求单个螺栓的直

20、径d。解：需要的预紧力F0与螺栓直径d 分别为查表10.1得d22 mm， d1 19. 294 mm。采用M22的螺栓。 Fb FcFEFRFa力变形F0c0b0力变形F0b0tan-1kb力变形F0c0tan-1kck = F / 刚度= 载荷 / 变形 Fc+ Fb=kb+kc=FE螺栓总拉力:工件残余 预紧力:=FE/(kb+kc)kb/(kb+kc) 相对刚度10.7 螺栓的材料和许用应力(1) 材料与机械性能螺栓常用的材料为10、15、Q215、Q235、25、35和45钢，对重要或特殊用途的螺纹联接件可采用15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi等机械性能较高

21、的合金钢。国家标准规定螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级，用带小数点的数字表示。点前的数字为公称抗拉强度极限b的1/100，点后的数字为公称屈服极限s与公称抗拉强度极限b比值的10倍。螺纹紧固件的常用材料、性能等级及其机械性能见表10.5(a)和表10.5(b)所示。 10.7 螺栓的材料和许用应力表10.5(a) 螺栓、螺钉、螺柱性能等级及推荐材料性能等级3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9抗拉强度极限b(N/mm2)33040042050052060080090010001220屈服极限s(N/mm2)19024034030042048064072094011

22、00硬度HB90109113134140181232269312365推荐材料低碳钢低碳钢或中碳钢中碳钢，淬火并回火中碳钢，低、中碳合金钢，淬火并回火，合金钢合金钢10.7 螺栓的材料和许用应力表10.5(b) 螺母的性能等级及推荐材料 性能等级456891012抗拉强度极限b(N/mm2)410(d1639)520(d314)600(d314)800(d314)900(d314)1040(d314)1150(d314)推荐材料易切削钢低碳钢或中碳钢中碳钢，低、中碳合金钢，淬火并回火相配螺栓性能等级3.6,4.6,4.8(d 16)3.6,4.6,4.8(d16);5.6,5.86.88.88

23、.8(d1639)9.8(d16)10.912.9(d39)10.7 螺栓的材料和许用应力(2) 许用应力与许用安全系数螺栓的许用应力为屈服极限与安全系数的比值：SSSSpSSp表10.7 螺栓的许用安全系数 安全系数载荷性质S、SaSSp静载荷紧联接S=1.322.511.25松联接S=1.21.6变载荷紧联接S=1.32Sa=2.543.55.01.62松联接10.7 螺栓的材料和许用应力受轴向变载荷的紧螺栓联接，许用应力幅为a-1(kSa)式中螺栓的尺寸系数,见表10.7F01所示；-1螺栓材料在对称循环下的疲劳强度极限，N/mm2；可用经验公式-1(0.320.36)B 近似计算。 (

24、2) 许用应力与许用安全系数表10.7F01 拉伸变载荷作用下普通螺栓联接的许用应力幅 螺栓直径d(mm)12162024303642485664尺寸系数10.870.810.760.690.650.620.600.570.54抗拉强度极限b (N/mm2)4006008001000螺纹制造系数km受力分配系数ku车制碾制螺母受压螺母受拉螺纹应力集中系数k33.94.85.211.2511.51.6 螺栓连接承受轴向变载荷时，其损坏形式多为螺栓杆部分的疲劳断裂，通常都发生在应力集中较严重之处，即螺栓头部、螺纹收尾部和螺母支承平面所在处的螺纹。10.8 提高螺纹联接强度的措施一、降低螺栓总拉伸载

25、荷的变化范围10.9 螺旋传动(1) 传力螺旋 传力螺旋以承载为主，用于举起重物或克服很大工作阻力的机械。这种螺旋要求用较小的力矩产生较大的轴向力，用来完成起重或加压等工作，如螺旋千斤顶和螺旋压力机。传力螺旋一般工作时间较短，工作速度不高，一般还应具有自锁能力。图10.31(a) 差动锥齿轮螺旋千斤顶 4R5631278910111210.9 螺旋传动(1) 传力螺旋图10.9F01传力螺旋与应用 10.9 螺旋传动(2) 传导螺旋 传导螺旋以传递运动为主，常用作机床刀架或工作台的进给机构。传导螺旋的工作时间较长，工作速度较高，要求传动精度也较高。滚动螺旋采用滚珠以减小摩擦与磨损。 图10.3

26、1(c) 滚动传导螺旋10.9 螺旋传动(3) 调整螺旋 调整螺旋用于零件位置的调整和固定，如测量仪器中微调机构和带传动张紧装置的螺旋。这种螺旋不经常转动，一般不在工作载荷作用下转动，如图10.9F02所示。 d2图10.9F02 调整螺旋10.9 螺旋传动10.9.1 滑动螺旋传动的耐磨性计算 图10.9F03 螺母一圈螺纹牙展开 滑动螺旋工作时，常见的失效形式是螺纹工作面磨损，对于传力较大的滑动螺旋还可能发生螺纹牙断裂、螺杆断裂（或压溃）以及受压细长螺杆失稳等。 F 轴向力，N；d2 螺纹中径，mm；H 螺母旋合高度，mm； d2hpbH10.9 螺旋传动10.9.1 滑动螺旋传动的耐磨性

27、计算z 螺杆与螺母相旋合部分的螺纹圈数，常取z 10；对梯形或矩形螺纹，h=0.5p；对锯齿形螺纹，h0.75p；对整体式螺母，H/d21.21.5；对剖分式螺母， H/d2 2.53.5；制造精度较高、载荷较大，且要求使用寿命较长时，允许取4。p许用压强，N/mm2，表10.8；h 螺纹工作高度，mm；d2hpbH图10.9F03 螺母一圈螺纹牙展开 10.9 螺旋传动10.9.2 滑动螺旋传动的强度计算图10.9F04 内外螺旋传动 螺杆受轴向力F 和转矩T 作用时，螺杆危险剖面上同时受压缩(或拉伸)应力和剪切应力作用。根据第四强度理论，螺杆的强度条件为 式中 d1一螺杆的螺纹小径，mm；

28、 一螺杆材料的许用压(拉)应力，N/mm2， (0.20.33) S。 PD、dD2、d2D1、d1内螺纹外螺纹PD、dD2、d2D1、d110.9.4 滑动螺旋传动的螺纹牙强度计算通常螺母材料的强度比螺杆低，螺纹牙断裂多发生于螺母，所以通常只需对螺母螺纹进行牙根处的剪切和弯曲强度验算。 螺母牙根的剪切强度条件为 螺母牙根的弯曲强度条件为 H图10.9F03 螺母一圈螺纹牙展开 d2hpbd、D10.9.5 滑动螺旋传动的自锁性计算 自锁条件为当量摩擦角表10.9F02 滑动螺旋副的摩擦系数（定期润滑）螺旋副材料钢对青铜钢对耐磨铸铁钢对铸铁钢对钢淬火钢对铸铁摩擦系数f0.080.10.100.

29、120.120.150.110.170.060.08，摩擦系数 f 见表10.9F02。N/2F0RFfF0V图10.9F08 滑动螺旋传动的自锁性分析，如图10.9F08所示。10.10 滚动螺旋简介滚动螺旋采用滚珠以减小摩擦与磨损、提高机械效率与寿命。工作时，滚珠必需在轨道内循环，为此，必需设计出回路以实现循环，如图10.32所示。回路又称为反向器，有内外循环之分。回路的设计与制造都相对困难。图10.32 滚动螺旋10.11键联接和花键联接图10.11F01轴与齿轮以及普通平键联接键联接是将轴上的转动或摆动零件与轴进行周向固定的联接，用以传递转矩；有的还兼作轴向固定或轴向移动的导向装置。

30、一、键联接的类型图10.33 A型普通平键联接1. 平键联接bd+t1d-ttt1h（1）A型普通平键联接(2) B型普通平键bd+t1d-ttt1h图10.33 B型普通平键联接图10.33 C型普通平键联接10.11.1 键联接的类型(3) C型普通平键bd+t1d-ttt1h10.11.1 键联接的类型(4) 导向平键图10.33导向平键联接图10.34半圆键联接2. 半圆键图10.35楔键联接bd-tt1td+t1dh3. 楔键和切向键1:100h1h图10.36切向键联接10.11.1 键联接的类型(7) 切向键dTOyNfNbN切向键的剖面尺寸为键的厚度t及宽度b。切向键联接工作时

31、，键受挤压力的作用，情况如图10.36所示。dOyNfNbN12001300Tt12001300图10.11F01滑移键联接10.11.1 键联接的类型(8) 滑移键h10.11.2 平键联接的选择计算 NNN1. 普通平键 式中k键与轮毂槽(或轴槽)的接触高度，mm，kh/2，h为键高。 图10.37(a)普通平键受力分析 p2T/(dkl)pN/mm2 (10.26)blkdhbkTOdd/2NOT10.11.2 平键联接的选择计算l 键的工作长度，mm，A型：lLb，B型：lL，C型：lLb/2，b为键宽(尺寸查有关设计手册)； 双平健：p1.52T/(dkl)pN/mm2 (10.26

32、) 若强度不够时，可采用两个键，相隔1800布置(图10-38)。考虑到载荷分布的不均匀性，在校核中可按1.5个键计算。p许用挤压应力，N/mm2，查表10.10。键的材料一般采用抗拉强度极限B600 N/mm2的精拔钢制造，常用材料为45号钢；轴的材料一般为钢；而轮毂材料可能是钢(如齿轮、蜗杆)或铸铁(如带轮、联轴器、蜗轮)。矩形花键基本尺寸由(GB/T 11441987)规定。dDBhlDd三、花键联接图10.39花键联接矩形花键基本尺寸由(GB/T 11441987)规定。不均匀系数；N花键的齿数；h为工作高度；dm=(d+D)/2；l为工作长度。dDBhlDd10.11.3 花键联接图

33、10.39花键联接矩形花键静、动联接的P与p分别为10.12 销联接销联接使用圆柱销、圆锥销、内螺纹圆锥销、弹性圆柱销等，既能使轴上零件周向固定又能作为轴向固定。图10.40销的国家标准t1laar=d6.3其余d1:50t2内螺纹圆锥销 (GB/T1182000) ldcc15圆柱销(GB/T119.12000) laa6.3端面1:50dr2r1d圆锥销（GB/T1172000） ld弹性圆柱销(GB/T8792000) 10.12 销联接安全销(见图10.43)作为安全装置中的过 载保护元件。 图10.41销联接 定位销(见图10.42)用于固定两个作平面接触零件的相互位置，还可用于轮毂

34、联接或其它零件的联接，并可传递不大的载荷，是组合加工和装配时的重要辅助零件。D0Td图10.42定位销图10.43安全销 10.12 销联接销联接的设计，通常是根据联接的结构特点和工作要求选定销的类型、材料和尺寸，必要时需作强度计算。图10.44销联接的计算简图RRdh销联接的挤压强度条件和剪切强度条件分别为 pR(dhz)p N/mm2 4R(d2z) N/mm2销的材料为35钢、热处理硬度2838 HRC、表面氧化处理。 取80 N/mm2。p 从表10.10选取。 z销的个数。式中D0销的中心孔分布直径，mm；B销的剪切强度极限，B= (0.60.7)B ，B为抗拉强度极限，N/mm2。

35、 安全销设计直径d为 销联接的强度计算对于安全销，传递转矩T 时，发生过载剪断时的剪应力应等于剪切强度极限B，即 D0Td10.12 销联接END图10.45销联接的计算简图习题1与参考解答已知T1500 Nm配合螺栓M16，其直径ds17 mm，尺寸公差为h9，其性能等级选为4.8，抗拉强度Bmin420N/mm2，屈服极限Smin340N/mm2，安全系数取SS S p = 2。1. 确定配合螺栓的计算数据许用正应力 SS3402170 N/mm2许用剪应力 SS 3402170 N/mm2许用挤压应力 p SS p 3402170 N/mm221515523201001005555657

36、070bbT习题10.1(a)图2. 螺栓截面上的力Ft、剪切应力与挤压应力p的计算2.1 一个螺栓截面上的力FtFt2T/(zdz)21500/(4 0.155)4839 N2.2 一个螺栓截面上的剪应力Ft/(d2s/4)4839/(1724)21.3 N/mm2 170 N/mm221515523201001005555657070bbT习题10.1(a)图2.3 螺栓表面上的挤压应力ppFt/(hminds)4389/(2017)12.9 N/mm2 p 170 N/mm23. 将配合螺栓改为普通螺栓215155(dz)23231001005555657070bbT习题10.1(b)图

37、3.1 z个螺栓上的预紧力F0T(1/3)fcF0(D30d30)/(D20d20 ) NmmF0 3 T (D20d20 )/ fc (D30d30) 31500 103 (2152652)0.16 (2153653) 122 235 N215与65环面需要的摩擦力矩T与预紧力F0为3. 将配合螺栓改为普通螺栓215155(dz)23231001005555657070bbT习题10.1(b)图3.2 螺栓的个数zz(d21/4)F0 （若不计入螺纹力矩的影响） z 4 F0/ d21 4122235 / ( 13.8352 170)4.78取5z(d21/4)1.3F0 （计入螺纹力矩的影

38、响） z 4 1.3F0/ d21 41.3 122235 /( 13.8352 170)6.12取74 键联接4.1 键（b h16 10）的挤压应力pp2T/(dkl)15 105/（55 5 70 ）155.8 N/mm2 p170 N/mm2blk215155(dz)23231001005555657070bbT习题10.1(b)图4.2 键（b h16 10）的剪切应力 2T/(dbl)215 105/（55 16 70 ）48.7 N/mm2 170 N/mm2习题10.2图200W100100已知W10 000 N，八个螺栓联接。1) 配合联接2) 普通联接对于配合螺栓联接，其工作载荷Q的分析过程为习题2与参考解答(1) 每个螺栓上的载荷Q将W移至工字梁的几何中心WWMM200W2 106 Nmm由W产生的反力Q1为W8Q1Q1 W/8 10000/ 1250 N由M产生的反力Q2为M4（1.414100 Q2 ）Q2 M（4 141.4 ）2 106565.63536 N1) 配合联接200W1001