汽车机械基础（第二版）课件：连接

◆熟悉键连接的类型、特点及应用。◆掌握花键连接的类型及应用。课题一键连接如图9—1—1所示为桑塔纳2000变速器的变速传动机构,由轴带动齿轮,齿轮与齿轮啮合,再由齿轮传给轴,实现动力传输。想一想轴和齿轮是如何传递动力的?图9—1—1桑塔纳2000变速器的变速传动机构一、键连接的类型、特点及应用键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定,以传递转矩。有些类型的键还可以实现轴上零件之间的轴向固定或轴向移动。键是标准件。根据键连接的结构和承受载荷情况不同,键连接分为松键连接和紧键连接两类。

1.松键连接松键连接分为平键连接(见图9—1—2)和半圆键连接两类。图9—1—2平键连接(1)平键连接平键连接分为普通平键、导向平键和滑键连接三种。平键靠两侧面传递转矩,对中性良好,结构简单,拆卸方便,但不能轴向固定轴上零件。1)普通平键的类型、特点和应用。普通平键上、下两面互相平行,两个侧面也互相平行,端部有圆头(A型)、方头(B型)和半圆头(C型)三种类型,如图9—1—3所示。其国家标准为GB/T1096—2003,GB/T1567—2003(薄型)。A型键在键槽中轴向固定好,键与键槽配合较紧,键槽应力集中大,B型键槽应力集中小,C型键常用于轴端。图9—1—3普通平键2)导向平键。对于轴上安装的零件需要沿轴向移动时,可采用导向平键。导向平键比普通平键长,其端部形状有A型和B型两种,如图9—1—4所示。国标为GB/T1097—2003。图9—1—4导向平键连接3)滑键。当轴上零件的轴向移动量很大时,导向平键将很长,不易制造,这时可采用滑键,如图9—1—5所示。滑键连接的特点:键固定在轮毂上,并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动,滑键未标准化。图9—1—5滑键连接(2)半圆键图9—1—6半圆键连接半圆键连接如图9—1—6所示,国标为GB/T1099—2003。半圆键的上表面为一平面,下表面为半圆形,两侧面互相平行,半圆键靠键两侧的工作面传递转矩。键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动,装配方便。键槽较深,对轴的强度削弱较大。一般用于轻载和圆锥形轴端的连接。图9—1—6半圆键连接

2.紧键连接紧键连接分为楔键连接与切向键连接两类。(1)楔键连接楔键连接又分为楔键连接(GB/T1564—2003)与钩头楔键连接(GB/T1565—2003)两种,如图9—1—7所示。楔键的两侧面互相平行,上、下两面是工作面,键的上表面和毂槽的底面各有1∶100的斜度,键楔紧在轴毂之间。依靠压紧面的摩擦力传递转矩及单方向的轴向力,能轴向固定零件,但使轴上零件与轴的配合产生偏心与偏斜。图9—1—7楔键连接a)A型普通键b)B型普通楔键c)钩头楔键(2)切向键连接如图9—1—8所示,是由一对具有1∶100单面斜度的键沿斜面拼装而成,其上下两面互相平行,为工作面,装配时键自两端打入,楔紧在轴与轮毂的键槽中。装配后,切向键的下平面在通过轴线的平面内,工作面上的压力沿轴的切线方向作用,能传递很大的转矩。图9—1—8切向键连接

二、花键连接的类型及应用花键连接由轴上加工出外花键和毂上加工出内花键组成,如图9—1—9所示。键齿侧面为工作面,工作时靠齿的侧面相互挤压传递转矩。花键已标准化,按齿形不同,分为矩形花键、渐开线花键、三角形花键三种;按花键孔与花键轴是否能相对位移,分为静连接与动连接两种形式。静连接花键装配时,花键孔与花键轴允许有少量过盈,装配时可用铜棒轻轻敲入。过盈量大时,可将套件加热至80~120℃装入。

动连接花键装配时,花键孔在花键轴上应滑动自如且感觉不到有明显间隙为合适。图9—1—9花键连接

1.矩形花键矩形花键(GB/T1144—2001)键齿端面为矩形,在国家标准中规定为两个系列,轻系列用于载荷较轻的静连接,中系列用于中等载荷的连接。矩形花键的定心方式为小径定心,定心精度高,稳定性好。矩形花键连接为多齿工作,承载能力高,对中性、导向性好,应力集中较小,轴与毂的强度削弱小。应用广泛,如汽车、飞机、机床、农业机械等。

2.渐开线花键渐开线花键(GB/T3478.1—1995)的齿廓为渐开线,如图9—1—9所示,受载时齿上有径向力,起自动定心作用,使各齿均匀承力,强度高,寿命长。渐开线花键的主要参数为模数m、齿数z、压力角α。渐开线花键的标准压力角α有30°、37.5°和45°三种。应用于载荷较大,定心精度要求高以及尺寸较大的连接。3.三角形花键三角形花键连接中,外花键齿形为压力角是45°的渐开线花键;内花键齿形是直齿形。三角形花健用齿侧定心,其键齿细小,通常用于直径较小或薄壁零件与轴的连接。一、选择题1.常用的松键连接有()连接两种。A.普通平键和半圆键B.普通平键和普通楔键C.滑键和切向键D.楔键和切向键2.楔键的()有1∶100的斜度。A.上表面B.下表面C.两侧面3.()能自动适应轮毂上的键槽的斜度,装拆方便,尤其适用于锥形轴端部的连接。A.普通平键B.半圆键C.导向平键D.切向键4.在GB/T1144—2001中规定以()为花键的定心尺寸,用它来保证同轴度。A.键宽B.大径C.小径二、填空题1.键连接主要用来连接______和______,实现周向固定并传递转矩。2.半圆键连接,由于轴上的键槽较深,故对轴的______削弱较大。3.A型、B型和C型三种形式普通平键的区别主要是______形状不同。三、连线题对应下列键与应用情况进行连线:普通平键用于轴向移动量不大的场合导向平键用于轴向移动量较大的场合滑键应用最广◆了解销连接的类型、特点及应用。课题二销连接请大家举例说明:在汽车上有哪些部位用到销连接?销有什么作用?如图9—2—1所示为汽车发动机活塞连杆组的结构示意图,从图中可以看出,活塞和连杆是通过一个活塞销进行连接的。图9—2—1活塞连杆组的结构示意图除键连接外,销连接也能实现轴与轴上零件的连接。同时,销连接还可用来固定零件之间的相对位置,起定位作用;它也可作为安全装置中的过载剪断元件,起过载保护作用,还可用来传递横向力和转矩。提示:

圆柱销多次拆卸会降低定位精度和可靠性;圆锥销的定位精度和可靠性较高,多次拆卸不会影响定位精度。因此,经常装拆的场合不宜采用圆柱销,而应选用圆锥销。销起定位作用时一般不承受载荷,并且使用的数目不得少于两个。一般来说,销作为安全销使用时还应有销套及相应结构。销的基本类型有圆柱销和圆锥销两种,如图9—2—2a、b所示,这两类销均已标准化。圆柱销利用少量过盈固定在销孔中,经过多次装拆后,连接的紧固性及精度降低,故只宜用于不常拆卸处。圆锥销有1∶50的锥度,装拆比圆柱销方便,多次装拆对连接的紧固性及定位精度影响较小,因此应用广泛。如图9—2—2c所示是大端具有外螺纹的圆锥销,便于装拆,可用于有盲孔结构的场合;如图9—2—2d所示是小端带外螺纹的圆锥销,可用螺母锁紧,适用于有冲击的场合。图9—2—2销连接a)圆柱销b)圆锥销c)大端带外螺纹的圆锥销d)小端带外螺纹的圆锥销连线题：对应下面销的类型及作用进行连线:定位销用于传递横向力或转矩连接销用于定位零件安全销用于安全装置中过载切断零件◆了解螺纹的形成过程。◆熟悉螺纹的类型及主要参数。◆熟悉常用螺纹的特点及应用。◆熟悉螺纹连接的预紧和防松方法。课题三螺纹连接在汽车上有哪些部位用螺纹的？螺纹又有哪些作用？汽车是很多零件的复杂的结合体。这些零件由螺钉、螺栓、螺母等等紧固件连接在一起。例如，汽车发动机的缸盖和缸体（见图9-3-1）的连接，用的就是螺栓进行紧固，对于这些螺栓的功用和要求是怎么规定的？图9—3—1汽车发动机的缸盖和缸体一、螺纹的形成如图9-3-2所示，将一直角三角形abc绕在直径为d2的圆柱表面上，使三角形底边ab与圆柱体的底边重合，则三角形的斜边amc在圆柱体表面形成一条螺旋线am1c1。三角形abc的斜边与底边的夹角ψ，称为螺纹升角。若取一平面图形，使其平面始终通过圆柱体的轴线并沿着螺旋线运动，则这平面图形在空间形成一个螺旋形体，称为螺纹。图9—3—2螺纹的形成二、螺纹的类型1.按螺纹在轴向剖面内的形状不同可分为矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹及锯齿形螺纹（见图9-3-3）。

2.按螺纹旋线绕行的方向不同科分为右旋螺纹和左旋螺纹（见图9-3-4）。只有在特殊需要时，才采用左螺纹。比如煤气罐等危险设备中使用的螺纹。图9-3-4螺纹的旋向3.按螺纹的线数可分为单线螺纹和多线螺纹。（1）单线螺纹（见图9-3-5）：沿一条螺旋线所形成的螺纹。单线螺纹多用于连接。（2）多线螺纹（见图9-3-6）：沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹。多线螺纹多用于传动。多线螺纹由于加工制造的原因，线数一般不超过4条。三、螺纹的主要参数（见图9-3-7）1.外径（大径）（d，D）与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径。2.内径（小径）（d1，D1)与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径（危险剖面直径）。3.中径d2在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，d2≈0.5(d+d1)。4.螺距（P）相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离。5.导程（S）同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面母线上的对应两点间的轴向距离。6.线数（n）螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4螺距、导程、线数之间关系：S=nP。7.螺旋升角λ中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角。8.牙型角α螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。9.牙型斜角β螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角。螺纹的参数提示：普通螺纹标记由螺纹代号、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号组成。其中，螺纹代号的标记形式为：在标准中，粗牙螺纹的每一个公称直径只对应一个螺距，因此不必标出螺距值；而细牙螺纹的每一个公称直径对应着数个螺距，因此必须标出螺距值。连接螺纹多为右旋，因此右旋螺纹的旋向省略不标注；而左旋螺纹需在尺寸代号之后加注LH，并用“－”隔开。在标准中，粗牙螺纹的每一个公称直径只对应一个螺距，因此不必标出螺距值；而细牙螺纹的每一个公称直径对应着数个螺距，因此必须标出螺距值。连接螺纹多为右旋，因此右旋螺纹的旋向省略不标注；而左旋螺纹需在尺寸代号之后加注LH，并用“－”隔开。

四、常用螺纹的特点及应用1．三角形螺纹公制三角形螺纹的牙型角α=60。，其大径d为公称直径。三角形螺纹的当量摩擦系数大，自锁性能好。螺纹牙根部较厚，牙根强度高，广泛应用于各种紧固连接。同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹。由图9-3-8可见，细牙螺纹的螺距P′小且中径d′2及小径d′1均较粗牙螺纹的大(P′<P，d′2>d2，d′1>d1)，故细牙螺纹的升角小，自锁性能好，但牙的工作高度小，不耐磨、易滑扣，适用于薄壁零件、受振动或变载荷的连接，还可用于微调机构中。图9-3-8细牙螺纹与粗牙螺纹的比较2．管螺纹管螺纹牙型角a=55°，以管子的内径(英寸)表示尺寸代号，以每25.4mlyl内的牙数表示螺距。分为非螺纹密封的管螺纹(GB7307—87)和用螺纹密封的管螺纹(GB7306—87)。非螺纹密封的圆柱管螺纹(图9-3-9a)，本身不具有密封性，如要求连接后具有密封性时，可在密封面间添加密封物。用螺纹密封的管螺纹(图9-3-9b)，其外螺纹分布在锥度1：16(φ=1°47′24″)的圆锥管壁上，不用填料即能保证连接的紧密性。图9-3-9管螺纹a)非螺纹密封的管螺纹b)用螺纹密封的管的螺纹管螺纹适用于管接头、旋塞、阀门等螺纹连接的附件。3．矩形螺纹牙型为正方形、牙型角α=0°。其传动效率最高，但牙根强度弱，精加工困难，螺纹牙磨损后难以补偿，传动精度降低，故应用较少。矩形螺纹未标准化，已逐渐被梯形螺纹所替代。4．梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角α=30°。其效率虽较矩形螺纹低，但工艺性好，牙根强度高，对中性好。梯形螺纹广泛用于车床丝杠，螺旋举重器等各种传动螺旋中。5．锯齿形螺纹锯齿形螺纹工作面的牙型斜角β=3°，非工作面的牙型斜角为30°，它兼有矩形螺纹和梯形螺纹的效率高与牙根强度高的优点，但只能用于承受单方向的轴向载荷传动中。五、螺纹连接的预紧和防松1.预紧预紧目的是增加连接的可靠性与紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙与相对滑移，保持正常工作。预紧力的大小根据螺栓组受力的大小和连接的工作要求决定。预紧力过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度。预紧力过小，工作不可靠，连接件在工作中易于松动。预紧力的控制方法：通常螺栓连接的预紧靠操作者的经验来控制，重要的螺栓连接的预紧力用测力矩扳手等工具进行度量，在拧紧螺栓时，可读出扳手的力矩值，如图9-3-10。用定力矩板手当达到固定的拧紧力矩时，弹簧受压将自动打滑，如（图9-3-11）。用塑性材料制的螺栓测量预紧后螺栓伸长量来确定预力，精度较高。

图9-3-10测力矩板手图9-3-11定力矩板手1-扳手卡盘2-圆柱销3-弹簧4-螺钉

重要连接若不能严格控制预紧力，而只靠安装经验来拧紧螺栓时，为避免螺栓拉断，通常不宜采用小于M12的螺栓，一般采用M12-M24的螺栓。2.防松(1)防松的目的机器工作时，外载荷有振动、交变负载、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹连接松动，使机器不能正常工作，甚至会造成严重事故。因此，必须进行防松。(2)防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对转动，或增大相对转动的难度。(3)防松办法及措施1）摩擦防松：双螺母如图9-3-12