专升本机械设计基础第10章螺纹联接和螺旋传动1

第10章连接§10－1螺纹连接§10－2

轴毂连接§10－3

轴间连接§10－4

弹性连接§10－5

其它常用连接青岛科技大学专用潘存云教授研制连接的分类动连接：静连接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的连接。在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的连接。静连接可拆连接：不须毁坏连接中的任何一个零件就可拆开的连接。例如：螺纹联接、键连接。不可拆连接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的

连接。例如：铆接、焊接等。过盈连接连接青岛科技大学专用潘存云教授研制一、

螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型eaal1l1可承受横向载荷。螺纹余留长度l1铰制孔螺栓孔与螺杆之间留有间隙静载荷l1>=(0.3~0.5)d;变载荷l1>=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷l1≥d;铰制孔用螺栓l1≈0;螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;螺栓轴线到边缘的距离e=d+(3~6)mm用于经常拆装易磨损之处。dd§10－1螺纹连接青岛科技大学专用潘存云教授研制一、

螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型螺钉联接座端拧入深度H，当螺孔材料为：aee双头螺柱联接

联接件厚，允许拆装。钢或青铜H=d;铸铁H=(1.25~1.5)d铝合金H=(1.5~2.5)d螺纹孔深度H1=H+(2~2.5)P;钻孔深度H2=H1+(0.5~1)d;参数l1

、e、a与螺栓相同

l1l1HHH1H1H2H2结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。d青岛科技大学专用潘存云教授研制一、

螺纹联接的基本类型螺栓联接基本类型螺钉联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉青岛科技大学专用潘存云教授研制二、标准螺纹联接件螺栓螺纹紧固件螺栓的结构形式LL0d六角头LdL0小六角头青岛科技大学专用潘存云教授研制dL0L1LL1-----座端长度L0-----螺母端长度螺纹紧固件双头螺柱螺栓青岛科技大学专用潘存云教授研制螺纹紧固件末端结构头部结构螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓青岛科技大学专用潘存云教授研制螺纹紧固件地脚螺栓起吊螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓专用螺纹联接T型螺栓青岛科技大学专用潘存云教授研制六角螺母六角扁螺母六角厚螺母圆螺母螺纹紧固件用于经常拆装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。国标罗列有六十余种不同结构的螺母螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓专用螺纹联接青岛科技大学专用潘存云教授研制垫圈平垫圈薄平垫圈A型平垫圈B型平垫圈螺母螺钉、紧定螺钉双头螺柱螺栓螺纹紧固件斜垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。专用螺纹联接青岛科技大学专用潘存云教授研制10.1.3螺纹联接的预紧和防松预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。预紧的目的：增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。预紧力的确定原则：拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。

1、预紧碳素钢螺栓：Qp≤(0.6~0.7)σsA1合金钢螺栓：Qp≤(0.5~0.6)σsA1A1---危险截面积，A1≈πd21/4青岛科技大学专用潘存云教授研制测力矩扳手预紧力控制方法:联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可能松动。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。F定力矩扳手通常螺纹联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。LS1)凭手感经验；2)力矩扳手；3)测定伸长量。LMLS青岛科技大学专用潘存云教授研制联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可能松动而失效。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松，即防止相对转动。防松的方法：（1）

利用附加摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母弹簧垫圈对顶螺母2、螺纹连接的防松防松----防止螺旋副相对转动。青岛科技大学专用潘存云教授研制开口销与六角开槽螺母串联钢丝（2）采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈止动垫圈青岛科技大学专用潘存云教授研制（3）破坏螺纹副法1~1.5P用冲头冲2~3点冲点防松法粘合法防松涂粘合剂青岛科技大学专用潘存云教授研制10.1.4螺栓强度计算螺栓联接的主要失效形式：受拉螺栓塑性变形螺纹部分疲劳断裂受剪螺栓剪断压溃螺杆和孔壁的贴合面断裂--轴向变载荷1、普通螺栓的强度计算青岛科技大学专用潘存云教授研制螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联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d及螺距P等。（1）松螺栓联接强度计算强度条件：式中:d1----螺纹小径mm

[σ]—许用应力（2）紧螺栓联接强度计算力除以面积设计公式：装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。装配时不须要拧紧1.仅承受预紧力的紧螺栓强度2.受轴向载荷的紧螺栓联接(承受横向载荷的紧螺栓联接)青岛科技大学专用潘存云教授研制（a）仅承受预紧力的紧螺栓强度计算应力：强度条件：当承受横向工作载荷时，预紧力F0导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷F。C---可靠性系数，常取C=1.1~1.3预紧力F0

：

f---摩擦系数，对钢与铸铁，取:m---结合面数上图m=1,下图m=2FFF0F0青岛科技大学专用潘存云教授研制b）受预紧力和轴向工作载荷的螺栓强度设流体压强为p，螺栓数目为Z，则缸体周围每个螺栓的平均载荷为：p·πD2/4F

=ZpFFD青岛科技大学专用潘存云教授研制受载变形特别注意，轴向载荷：F2≠F0+F加预紧力后→螺栓受拉伸长λb0→被联接件受压缩短λm0加载F

后:螺栓总伸长量增加为:总拉力为：被联接件压缩量减少为：

残余预紧力减少为：F1

很显然:F1<F0被联接件放松了∆λ+λb0λm0-∆λ松弛状态预紧状态λb0F0F0λm0FFF0F0FFFFF2F2F2=F+F1∆λF1F1∆λ

青岛科技大学专用潘存云教授研制▲1.为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证联接结合面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成:10.1.5螺栓联接的结构设计要点基本原则：大多数机械中螺栓都是成组使用的。轴对称的简单几何形状。圆形圆环形矩形矩形框三角形青岛科技大学专用潘存云教授研制▲2.螺栓布置应使各螺栓的受力合理FFa)对于铰制孔用螺栓联接，不要在平衡于工作载荷的方向上成排地布置８个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均；合理不合理!b)当螺栓联接弯距或转距时，应使螺栓的位置适当靠近联接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。青岛科技大学专用潘存云教授研制dhD▲3.螺栓的排列应有合理的间距、边距,以保证扳手空间c)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。60˚CCEE60˚扳手空间的尺寸见有关标准。AB青岛科技大学专用潘存云教授研制▲4.为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成:4、6、8等偶数。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同。▲

5.避免螺栓产生附加的弯曲应力采用凸台或沉孔结构切削加工支承面支承面不平青岛科技大学专用潘存云教授研制§10.2

轴毂连接作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现零件的轴向固定或移动。10.2.1键连接类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。1.平键联接工作面特点：定心好、装拆方便。种类普通平键导向平键间隙轴青岛科技大学专用潘存云教授研制普通平键结构单圆头(C型)圆头(A型)平头(B型)用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用于轴端普通平键应用最广。A型B型C型盘铣刀青岛科技大学专用潘存云教授研制起键螺孔导向平键固定螺钉零件可以在轴上移动，构成动联接。滑移距离较大时，平键过长，制造困难，故可采用滑键。结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。起键螺孔固定螺钉青岛科技大学专用潘存云教授研制2.半圆键联接优点：定心好，装配方便。因半圆键能在轴槽中摆动以适应轮毂槽底面。缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。特别适用于锥形轴端的联接。工作面青岛科技大学专用潘存云教授研制3.楔键联接结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的底面也有1:100的斜度。缺点：定心精度不高。应用：只能应用于定心精度不高，载荷平稳和低速的联接。安装时用力打入工作面青岛科技大学专用潘存云教授研制d10.2.2键连接的尺寸选择和强度计算键的截面尺寸b、h查表选取，长度L参照轮毂长度从标准中选取。键的主要失效形式：压溃、磨损(动联接)、剪断。Lbh/21)平键联接的强度σp=SFt(d/2)(h/2)lT=≤[σp

]MPa

dhl4T=l=L-bl=L一般不会出现d挤压应力：bA型bB型l青岛科技大学专用潘存云教授研制d若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按1.5个键计算。双键布置规则：平键：按180˚布置；半圆键：同一条母线上；楔键：夹角成120˚~130˚120˚~130˚青岛科技大学专用潘存云教授研制10.2.3花键连接1)均匀受力；结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。组成：外花键、内花键。优点：2)对轴的削弱程度小;3)载能力高;齿数多，总接触面积大4)轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要5)导向性好;对动联接很重要6)可用磨削方法提高加工精度及连接质量。因齿槽浅，齿根应力集中小轴和轮毂直接而均匀制出齿与槽缺点：齿根仍有应力集中、需专用设备制造，成本高。青岛科技大学专用潘存云教授研制10.2.4

销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分类型定位销安全销连接销按形状分圆柱销圆锥销特点：有1:50的锥度，可反复多次拆装。螺母锁紧抗冲击拆装方便用于盲孔青岛科技大学专用潘存云教授研制作用：主要用于将两根轴连接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩，也可用作安全装置。▲联轴器----用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可将两轴分离；▲离合器----在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；§10.3

轴间连接青岛科技大学专用潘存云教授研制10.3.1联轴器两轴线的相对位移:

轴向、径向、角度、综合。由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。yα

α

xy轴向x径向角度综合制造误差安装误差受力变形被联接的两轴不能精确对中青岛科技大学专用潘存云教授研制（一）刚性联轴器结构：用一个套筒通过键