汽车机械基础（第4版）课件 项目3 任务3.4 汽车发动机活塞连杆组连接分析

李亚杰汽车机械基础项目3汽车机械零部件认知任务3.4汽车发动机活塞连杆组连接分析汽车零部件之间采用不同的连接方式组合而成。常用的连接方式有螺纹连接、键连接、销连接、焊接、黏接、铆接等。汽车发动机活塞连杆组采用了多种连接方式。会分析不同连接方式，有助于更加清晰地认知汽车构造，为后续汽车专业知识的学习打下坚实的基础。【任务描述】汽车发动机活塞连杆组连接组成连接件被连接件连接类型动连接——连接件与被连接件间有相对运动。静连接——连接件与被连接件间无相对运动。机器由许多零部件按一定工作要求，用不同连接方法组合而成。可拆连接不可拆连接普通平键连接、半圆键连接焊接、黏接、铆接过盈连接切向键连接、螺纹连接、销连接花键连接、楔键连接可拆连接——多次装拆，无损使用。不可拆连接——拆后至少损坏一个零件。连接类型

矩形螺纹

三角形螺纹

梯形螺纹

锯齿形螺纹15º30º3º30º1.按不同的螺纹牙型分类（一）螺纹的种类一、螺纹连接2.按螺旋线的数目分类

单线螺纹自锁性好，常用于连接；多线螺纹传动效率较高，常用于传动。3.按螺旋线的绕行方向分类4.按螺旋线形成的表面分类外螺纹内螺纹内螺纹与外螺纹共同组成螺旋副。连接螺纹传动螺纹5.按用途不同分类

三角形螺纹多用于连接，而且多用单线螺纹，因为三角形螺纹的摩擦力大、强度高、自锁性能好；梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹多用于传动。（二）螺纹连接类型及预紧与防松1.螺纹紧固件

螺纹连接的基本类型有4种：螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。（1）螺栓连接：用于被连接件不太厚、装拆方便的场合。

普通螺栓连接：螺栓和孔壁有间隙，孔的加工精度低。2.螺纹连接的基本类型

铰制孔螺栓连接：螺栓杆与螺孔之间没有间隙，承受横向载荷，孔需精制，可起定位作用。（2）双头螺柱连接：适用于被连接件之一较厚、不便加工通孔，但需经常拆卸的场合，或用螺钉无法安装的场合。（3）螺钉连接：多用于受力不太大，被连接件之一较厚、不宜做成通孔，又不需要经常拆装的场合。（4）紧定螺钉连接：旋入被连接件的螺纹孔中，顶住另一被连接件的表面或凹坑；固定两个零件或传递不大的力矩。大多数螺纹连接在装配时，都必须预先拧紧，使螺栓受到拉伸和被连接件受到压缩。3.螺纹连接的预紧与防松（1）螺纹连接的预紧

预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件之间出现缝隙或发生相对滑动。

控制预紧力的目的：预紧力过大，会使连接超载；预紧力不足，可能导致连接失效。

重要的螺栓应控制预紧力。工程上常采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制预紧力的大小。测力矩扳手定力矩扳手测力矩扳手防松的原因：

a.冲击、振动或变载荷作用下，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬时消失。

b.高温或温度变化较大的情况下，由于螺纹连接件和被连接件的材料发生变化，使连接中的预紧力和摩擦力逐渐减小。

防松的根本问题：防止螺纹副相对转动。防松的方法：摩擦防松、机械防松和永久防松等。①

摩擦防松：弹簧垫圈防松、对顶螺母防松、自锁螺母防松。②

机械防松：六角开槽螺母与开口销防松、圆螺母与止动垫圈防松。③

永久防松：冲点防松、焊接防松。（2）螺纹连接的防松①

摩擦防松对顶螺母防松自锁螺母防松弹簧垫圈防松

自锁螺母：螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口，螺母拧紧后收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。

②

机械防松圆螺母与止动垫圈六角开槽螺母与开口销冲点防松

焊接防松③

永久防松键是标准件，分为平键、半圆键、花键、楔键和切向键等。键主要用于轴和轴上零件（带轮、齿轮、联轴器等）之间的周向固定，并传递扭矩（也称为转矩）和运动。有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。轴键2键1主动齿轮传动齿轮二、键连接（一）键的类型键1.平键3.花键普通平键2.半圆键4.楔键5.切向键导向平键滑键①

普通平键1.平键A型（圆头）键：键在槽中固定较好；B型（方头）键：槽对轴应力集中较小；C型（单圆头）键：常用于轴端连接。A型键B型键C型键普通平键结构简单，装拆方便，对中性好，易于加工，但不能承受轴向力。

导向平键是一种用于轴上零件沿轴向移动量不大的场合的机器零件，其比普通平键长。导向平键按键的端部形状分为A型（圆头）平键和B型（方头）平键两种，如图所示。因键较长，为防止松动，需要用两个圆柱头螺钉将键固定在轴上的键槽中，所以键两端加工有两个螺纹沉孔。为拆卸方便，在键中间设有起键螺孔。②

导向平键A型键B型键

滑键是在平键的一端或两端加工有凸起部分，用于轴上零件轴向移动量较大的场合的机器零件。滑键有双钩头滑键和单圆钩头滑键两种类型。③

滑键双钩头滑键

单圆钩头滑键2.半圆键

特点：键能在轴槽中绕槽底圆弧曲率中心摆动，工艺性好，装配方便。但键槽较深，对轴的削弱较大。半圆键的上表面为一平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。半圆键以两侧面为工作面传递扭矩，结构紧凑，装拆方便，定心性好。

优点：齿对称分布，对中性、导向性、载荷分布的均匀性均较好，而且齿数多，接触面积大，承载能力高。缺点：花键需用专用设备加工，制造比较复杂，成本高。3.花键

花键是在内、外圆柱（或圆锥）表面加工有键齿的零件，键齿在内圆柱（或内圆锥）表面上的花键为内花键，键齿在外圆柱（或外圆锥）表面上的花键为外花键。花键类型：矩形花键和渐开线花键

矩形花键的齿形为矩形，常用小径定心，精度高，稳定性好，应用广泛。

渐开线花键的齿形为渐开线，多采用齿形定心，具有自动定心作用，受力均匀，多用于高强度连接场合。矩形花键渐开线花键4.楔键（a）普通A型楔键（b）钩头楔键楔键的上面有1:100的斜度，两侧面互相平行，上、下两面是工作面，两侧面为非工作面。楔键有普通楔键和钩头楔键两种类型。普通楔键按键的端部形状又分为A型楔键、B型楔键和C型楔键3种。其中，钩头楔键的钩头是为了方便装拆楔键而设计的。

切向键由两个斜度为1:100的单边楔键组成。两楔键合并后，上下两面平行为工作面，故轴和轮毂上键槽并无斜度。5.切向键键连接由键、轴与轮毂组成。键连接根据装配时松紧程度的不同分为松键连接和紧键连接两类。松键连接包括平键连接、半圆键连接和花键连接三种；紧键连接包括楔键连接和切向键连接两种。汽车中常用的键连接以平键连接、半圆键连接和花键连接居多。（二）键连接轴键2键1主动齿轮传动齿轮键连接具有结构简单、紧凑、可靠、装拆方便和成本低廉优点。①

普通平键连接1.平键连接

普通平键连接常用于相配零件要求定心性好，转速较高的静连接。（a）A型平键连接

（b）B型平键连接

（c）C型平键连接

当轴上零件与轴构成移动副（如汽车变速箱中的滑移齿轮与轴之间的连接）时，采用导向平键连接。导向平键利用螺钉固定在轴上，键不动，轮毂可沿键做轴向滑移。②

导向平键连接导向平键连接

当轴上零件滑移的距离较大时，宜采用滑键连接，滑键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中做轴向滑移。③

滑键连接（a）双钩头键滑键连接

（b）单圆钩头滑键连接2.半圆键连接

特点：半圆键能在轴上键槽中摆动以适应轮毂槽底面的倾斜，但由于轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故半圆键连接主要用于轻载和锥形轴端的场合。3.花键连接花键连接是由周向均布多个键齿的花键轴和带有相应键齿槽的轮毂组成的一种连接。花键连接工作时，靠键齿侧面与键齿槽侧面的挤压传递扭矩。由于花键连接是多齿传递扭矩，且键与轴做成一体，故花键连接比平键连接具有承载能力高、对轴的强度削弱程度小（齿浅、应力集中小）、定心好和导向性好等优点。花键连接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的场合。4.楔键连接钩头楔键连接楔键连接的楔键上面和轮毂底面各有1:100的斜度，装配时将键楔紧在轴与轮毂之间，楔紧后上下工作面上产生很大的预紧力，工作时主要靠此预紧力产生的摩擦力传递扭矩，并能单方向承受轴向力和轴向固定零件。由于楔键装配楔紧时，轴和轮毂产生了偏心和偏斜，破坏了轴与轮毂的对中性，所以，楔键连接一般用于定心精度要求不高、载荷平稳、低转速的场合。

将楔键先放入键槽，与轮毂装配后打紧轮毂。普通楔键将楔键与轮毂装配后，打紧楔键。钩头楔键切向键连接装配后将切向键楔紧在轴和轮毂之间，工作时靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递扭矩。切向键连接能传递单向或双向扭矩。用一个切向键连接时，只能传递单向扭矩；当要传递双向扭矩时，必须用两个切向键连接，两者间的夹角为120°～130°。由于切向键对轴的强度削弱较大，因此切向键连接常用于低速、重载、定心精度要求不高、直径大于100mm的轴上连接等场合。

5.切向键连接切向键连接

销主要用于零件之间的定位，也可用于零件之间的连接，但只能传递不大的扭矩。配作的销孔配作的销孔圆柱销圆柱销三、销连接1.销圆柱销圆锥销开口销

销是标准件（又称销子、销钉），通常用于零件间的连接和定位。圆柱销、圆锥销、开口销和槽销等。销轴也是销的一种，既可用于静连接，也可用于两零件的铰接处，构成铰链连接。槽销2.销连接

销连接主要用来固定零件间的相互位置，或作为组合加工和装配时的辅助零件（定位销），也可用于轴与轮毂或其他零件的连接，并可传递不大的扭矩（连接销），还可用作安全装置中的过载剪断零件（安全销）。（a）定位销连接（b）连接销连接（c）安全销连接1—安全销2—销套圆柱销连接轴轴套圆柱销圆锥销连接零件1圆锥销零件2圆柱销连接中，销与销孔有微量过盈，多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。圆锥销和销孔均具有1:50的锥度，可自锁，装配方便，定位精度高，多次拆卸不会影响其定位精度。开口销用于螺纹连接防松。槽销上沿圆柱面或圆锥面的母线方向用滚压或模锻方法制出三条纵向凹槽，将槽销压入销孔后，它的凹槽即产生收缩变形，借材料的弹性变形而固定在销孔中，安装槽销的孔不需精确加工。槽销制造简单，可多次拆卸，并适于承受振动和变载荷的连接。开口销销孔开槽螺母开口销连接1.焊接

焊接是通过加热或者加压或者两者并用，添加或不加填充材料，使两分离的工件在其接合表面达到原子间的结合，形成永久连接的一种工艺方法。（一）不可拆连接四、其他紧固连接汽车车身螺柱焊接

黏接是借助胶黏剂在固体表面上所产生的粘合力，将同种或不同种材料牢固地连接在一起的方法。2.黏接汽车前风挡黏接3.铆接

铆钉连接是利用具有钉杆和预制头的铆钉通过被连接件的预制孔，然后利用铆枪施压再制出另一端的铆头构成的不可拆连接，简称铆接。铆接汽车白车身自冲铆接铆钉1.过盈连接的种类圆柱面过盈连接圆锥面过盈连接（二）过盈连接过盈连接利用包容件与被包容件间存在的过盈量实现连接。（1）压入法：用手锤或压力机压入。（2）温差法：加热包容件，冷却被包容件。（3）液压法：液压法是利用高压油使包容件胀大，将被包容件压入的方法。2.过盈连接的装配方法【任务实施】序号汽车发动机活塞连杆组采用的连接类型及原因分析1连接类型分析汽车发动机活塞连杆组采用了两种连接类型：一种是销连接