北理工机械基础课件第15章 联接

第五篇通用机械零部件

零件是组成机器的最小单元，可分为通用零件和专用零件两类。部件是将若干个零件组合在一起的一套协同工作的零件组合体。研究对象:通用机械零部件

主要内容:研究通用机械零部件的设计问题(工作原理、类型选择、外形和尺寸确定、材料选择、精度等级选择、表面质量及技术条件确定，以及基本设计方法)。第15章联接

按是否可拆分为联接：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：不可拆联接：过盈配合联接：动联接：静联接：本章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。键联接、螺纹联接等。15.1键联接

1.键联接的类型和应用

键是标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。平键联接和半圆键联接为松键联接，楔键联接和切向键联接为紧键联接。

松键联接中，键的两侧面是工作面，工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面和轮毂的键槽底面间留有间隙。对中性好，装拆方便。

紧键联接用于静联接，键上、下面是工作表面。15.1键联接

1.键联接的类型和应用

平键联接

特点：平键联接具有结构简单、对中性好，装拆方便等特点，因而得到广泛应用。但平键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。

分类：按用途不同，平键可分为普通平键、导向平键和滑键三种。普通平键用于静联接，导向平键用于移动距离较小的动联接，滑键用于移动距离较大的动联接。

普通平键种类——普通平键平键联接

普通平键和键槽尺寸——普通平键平键联接

——普通平键平键联接

标记示例：

圆头平键轴上的键槽用端铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上键槽端部的应力集中较大。

平头平键轴上的键槽用盘铣刀加工，应力集中较小，但键在轴上的轴向固定不好。

单圆头平键常用于轴的端部联接，轴上键槽常用端铣刀铣通。

——普通平键平键联接

普通平键的加工：——导向平键

平键联接

当被联接的轮毂类零件在工作过程中须在轴上作较小距离的轴向移动时，则采用导向平键。

导向平键较长，应用螺钉固定在轴上的键槽中,为了便于拆卸，键上制有起键螺孔,以便拧入螺钉使键退出键槽。轴上的传动零件可沿键作轴向滑移，如变速箱中的滑移齿轮。——滑键

平键联接

当轴上零件滑移距离较大时，因所需导向键的尺寸过大，制造困难，固采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向滑移。这样只需在轴上铣出较长的键槽，而键可以做的较短。

半圆键联接

半圆键联接如图所示。半圆键能在轴的键槽内摆动，以适应轮毂键槽底面的斜度，特别适合锥形轴端的联接。它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适合于轻载联接。

楔键联接

楔键上、下面是工作表面，上表面有1:100的斜度，轮毂键槽底面也有1:100的斜度。装配后，键的上下表面与轮毂和轴上键槽的底面压紧，工作时靠工作表面的摩擦力传递转矩，并能承受单向轴向力和起轴向固定作用。楔键分为普通楔键和钩头楔键两种。楔键联接由于工作表面产生很大预紧力，轴和轮毂的配合产生偏心和偏斜。因此主要用于轮毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。

切向键联接

切向键是由一对斜度为1：100的楔键组成的，如图所示。装配时，两个键分别自轮毂两端楔入，装配后两个相互平行的窄面是工作面，工作时依靠工作面的挤压传递转矩。一对切向键只能传递单向转矩，当传递双向转矩时，应装两对相互成120°～130°的切向键。切向键能传递很大的转矩，常用于重型机械。

2.平键联接的选择和强度计算

15.1键联接(续）

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。

2.平键联接的选择和强度计算

15.1键联接（续）

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（一般比轮毂长度短5～10），并符合标准中规定的长度系列。平键的强度校核

2.平键联接的选择和强度计算

15.1键联接（续）

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：

动联接的压强条件为：T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：①适当增加轮毂和键的长度，但键长不宜大于2.5d。②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

2.平键联接的选择和强度计算

15.1键联接（续）

15.2花键联接

花键联接由具有周向均匀分布的多个键齿的花键轴和具有同样数目键槽的轮毂组成，如图所示。

花键依靠键齿侧面的挤压传递转矩，由于是多齿传递载荷，所以承载能力强。由于齿槽浅，故对轴的削弱小，应力集中小，且具有定心好和导向性能好等优点，但需要专用设备加工，生产成本高。应用：花键联接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接中。按齿形分为：矩形花键和渐开线花键

矩形花键齿形简单，易于制造，应用广泛。

渐开线花键齿根厚，强度高，加工工艺性好，适用于载荷较大及尺寸较大的联接。

15.2花键联接

15.3销联接

用途：固定零件间的相互位置，并可传递不大的转矩，也可作为安全装置中的过载剪断元件。

分类：按销的形状不同，可分为圆柱销和圆锥销。圆柱销利用过盈配合固定，多次拆卸会降低定位精度和可靠性。圆锥销常用的锥度为1:50，装配方便，定位精度高，多次拆卸不会影响定位精度。

15.3

螺纹联接

螺纹联接是利用螺纹联接件构成的可拆联接，其结构简单，装拆方便，广泛应用于各种机械设备中。

1.螺纹的类型

按螺旋线的旋向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹。按螺旋线的数目，可分为单线螺纹、双线螺纹和多线螺纹，联接一般多用单线螺纹。按牙型螺纹可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，联接一般用三角形螺纹。按螺纹是在外表面或内表面，可分为外螺纹和内螺纹，内、外螺纹组成螺旋副。

2.螺纹的主要参数3.螺纹联接件

4.螺纹联接的类型

4.螺纹联接的类型

4.螺纹联接的类型

4.螺纹联接的类型

5.螺纹联接的预紧

一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，称为预紧。这时螺纹受到预紧力的作用。预紧的目的是防止工作时联接出现缝隙和滑移，保证联接的紧密性和可靠性。如果预紧力过小，会使联接不可靠；如果预紧力过大，容易将螺栓拉断。

对于一般联接，可凭借经验来控制预紧力的大小，但对于重要的联接必须严格控制预紧力的大小。小批量生产可使用测力矩扳手来控制预紧力的大小，大批量生产时，常用