机械设计基础11第十一章联接.ppt

1、第十一章第十一章 联接联接第一节第一节 螺纹联接螺纹联接第二节第二节 键和花键联接键和花键联接第三节第三节 销联接销联接第四节第四节 其它常用联接其它常用联接一、联接的类型和应用一、联接的类型和应用第一节第一节 螺纹联接螺纹联接d d2 2 螺旋线螺旋线-一动点在一圆柱体的表面上，一边绕一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹螺纹-一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹螺纹按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的

2、的分分类类按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按螺旋线的根数分 按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按螺旋的作用分按母体形状分按母体形状分矩形螺纹矩形螺纹三角形螺纹三角形螺纹梯形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹右旋螺纹左旋螺纹左旋螺纹单线螺纹单线螺纹多线螺纹多线螺纹外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹联接螺纹联接螺纹传动螺纹传动螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹二、螺纹联接的类型及标准联接件二、螺纹联接的类型及标准联接件（一）（一）螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型e ea aa al l1 1l l1 1可承受横向载荷。螺纹余留长度螺

3、纹余留长度l l1 1 铰制孔螺栓铰制孔螺栓孔与螺杆之孔与螺杆之间留有间隙间留有间隙静载荷静载荷l l1 1=(0.3=(0.30.5)d;0.5)d;变载荷变载荷l l1 1=0.75d;=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l l1 1 d;d;铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l l1 1 0;0;螺纹伸出长度螺纹伸出长度a=(0.2a=(0.20.3)d;0.3)d;螺栓轴线到边缘的距离螺栓轴线到边缘的距离e=d+(3e=d+(36)mm6)mm用于经常拆装易磨损之处。d dd d（一）（一）螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型螺钉联接螺钉联接座端拧入

4、深度座端拧入深度H H，当螺孔材料为：，当螺孔材料为：a ae ee e双头螺柱联接双头螺柱联接 联接件厚，允许拆装。钢或青铜钢或青铜 H=d;H=d;铸铁铸铁 H=(1.25H=(1.251.5)d1.5)d铝合金铝合金 H=(1.5H=(1.52.5)d2.5)d螺纹孔深度螺纹孔深度H H1 1=H+(2=H+(22.5)P;2.5)P;钻孔深度钻孔深度 H H2 2=H=H1 1+(0.5+(0.51)d;1)d;参数参数l l1 1 、e e、a a与螺栓相同与螺栓相同 l l1 1l l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2结构简单，省了螺母，不宜经常拆装

5、，以免损坏螺孔而修复困难。d d二、螺纹联接的类型及标准联接件二、螺纹联接的类型及标准联接件（一）（一）螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型螺钉联接螺钉联接双头螺柱联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉联接紧定螺钉紧定螺钉二、螺纹联接的类型及标准联接件二、螺纹联接的类型及标准联接件二、常用螺纹连接件二、常用螺纹连接件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件螺栓的结构形式螺栓的结构形式L LL L0 0d d六角头六角头L Ld dL L0 0小六角头小六角头d dL L0 0L L1 1L LL L1 1-座端长度座端长度L L0 0-螺母端长度螺母端长度二、常用螺纹连接件二

6、、常用螺纹连接件螺螺纹纹紧紧固固件件双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓二、常用螺纹连接件二、常用螺纹连接件螺螺纹纹紧紧固固件件末端末端结构结构头部头部结构结构螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉螺栓螺栓双头螺柱双头螺柱二、常用螺纹连接件二、常用螺纹连接件螺螺纹纹紧紧固固件件地脚螺栓地脚螺栓 起吊螺钉起吊螺钉 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓专用螺纹联接专用螺纹联接T T 型螺栓型螺栓 六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圆螺母圆螺母二、常用螺纹连接件二、常用螺纹连接件螺螺纹纹紧紧固固件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母螺

7、钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓专用螺纹联接专用螺纹联接垫圈垫圈 平垫圈平垫圈薄平垫圈薄平垫圈A A型平垫圈型平垫圈B B型平垫圈型平垫圈螺母螺母 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱二、常用螺纹连接件二、常用螺纹连接件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件斜垫圈斜垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈作用：增加支撑面积以减作用：增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。伤表面、防松。专用螺纹联接专用螺纹联接三、螺纹联接的预紧三、螺纹联接的预紧预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使

8、之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加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作用力称为预紧力预紧力。预紧的目的：增强联接的可靠性和紧密性，以防止受预紧的目的：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。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：预紧力的确定原则：拧紧后螺纹联接件的预紧应力不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得超过其材料的屈服极限s ss s的的80%80%。1 1、预紧、预紧一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹联接，应控制其预紧力，因为的大小对螺纹联接的

9、可靠性，强度和密封均有很大影响。碳素钢螺栓：碳素钢螺栓：Q Qp p(0.6(0.60.7)0.7)s s A A1 1合金钢螺栓：合金钢螺栓：Q Qp p (0.5(0.50.6)0.6)s s A A1 1A A1 1-危险截面积，危险截面积，A A1 1 dd2 21 1/4/4facarFftgdFTTT)(2221)(2221tgdFTTTa拧紧力矩：拧紧力矩：21TTTT T1 1克服螺纹副相对转动的阻力矩；克服螺纹副相对转动的阻力矩；T T2 2克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；设轴向力为设轴向力为F Fa a 或预紧力（不受轴向载荷）f fc c摩擦系

10、数。摩擦系数。无润滑时取：无润滑时取：f fc c =0.15=0.15r rf f支撑面摩擦半径。支撑面摩擦半径。r rf f=(=(d dw w+d d0 0)/4)/4简化公式：简化公式：适用于M10M60的粗牙螺纹，f=0.15,fc=0.15,T T 0.2 F 0.2 Fa a d dF Fa aFa是由联接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取：总力矩：总力矩：注意：对于重要的联接，应尽可能采用注意：对于重要的联接，应尽可能采用M12M12的螺栓。的螺栓。T Td d0 0d dd dw w测力矩扳手测力矩扳手预紧力控制方法预紧力控制方法:联接用三角形螺纹都具有

11、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 F定力矩扳手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。L LS S1)1)凭手感经验；凭手感经验；2)2)测力矩扳手；测力矩扳手；3)3)定力矩扳手；定力矩扳手；4)4)测定伸长量。测定伸长量。L LM ML LS S予紧方法：测力扳手、定力矩扳手予紧方法：测力扳手、定力矩扳手例题：已知扳手力臂例题：已知扳手力臂L=1

12、5dL=15d，板动力，板动力F=200NF=200N，求予紧力，求予紧力FF解：解：T=FL=15dFT=FL=15dFT=0.2FdT=0.2Fd15dF=0.2Fd15dF=0.2FdF=15F/0.2=1.5F=15F/0.2=1.5吨吨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：防松的方法：（1 1）利用附加摩擦力防松）利用附加摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母尼龙圈

13、锁紧螺母弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母2 2、螺纹联接的防松、螺纹联接的防松防松防松-防止螺旋副相对转动。防止螺旋副相对转动。开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母串联钢丝串联钢丝（2 2）采用专门防松元件防松）采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈止动垫圈止动垫圈（3 3）其他方法防松）其他方法防松1 11.5P1.5P用冲头冲用冲头冲2 23 3点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松涂粘合剂涂粘合剂四、螺栓联接的结构设计四、螺栓联接的结构设计在设计螺栓组联接时，关键是联接的结构设计。它是根据被联接件的结构和联接的用途，确定螺栓数目和分布形式。为了便于加工制造和对称布

14、置螺栓，保证联接结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合面受力均匀，通常联接结合面的几何形状都设计成成:一、螺栓组联接的结构设计一、螺栓组联接的结构设计基本原则：基本原则：大多数机械中螺栓都是成组使用的。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。轴对称的简单几何形状。圆形圆形 圆环形圆环形 矩形矩形 矩形框矩形框 三角形三角形 螺栓布置应使各螺栓的受力合理螺栓布置应使各螺栓的受力合理FFa)a)对于铰制孔用螺栓联接，不要在平衡于工作载荷的方向上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个以上的螺栓，以免载荷分布过于

15、不均；成排地布置个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均；合理合理不合理不合理!b)b)当螺栓联接弯距或转距时，应使螺栓的位置适当靠近联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。接接合面的边缘，以减少螺栓的受力。dhD螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间c)c)当同时承受轴向载荷和较大的横向载荷时，采用抗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。剪零件来承受横向载荷。60CCEE60扳手空间的尺寸见有关标准。AB对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接。螺栓的对于压力容器等紧密性要

16、求较高的重要联接。螺栓的间距不大于下表所推荐的取值。间距不大于下表所推荐的取值。t0螺栓间距t0工作压力(MPa)7d 4.5d 4.5 4d 3.5 3d t0(mm)1.6 1.6 4 410 1016 1620 2030 d为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分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布在同一圆周上的螺栓数目取成:4 4、6 6、8 8等偶数。等偶数。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同。同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同。保证被联接件，螺母和螺栓头支承面平整，并与螺栓轴线相互垂直。对于在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应

17、制成凸台或沉头座。当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈等。避免螺栓承受附加的弯曲载荷。避免螺栓承受附加的弯曲载荷。采用凸台或沉孔结构采用凸台或沉孔结构切削加工支承面切削加工支承面支承面不平支承面不平支承面倾斜支承面倾斜采用斜垫圈采用斜垫圈五、螺纹联接的强度计算五、螺纹联接的强度计算螺栓联接螺栓联接的主要失的主要失效形式：效形式：滑扣滑扣 因经常拆装受拉螺栓受拉螺栓塑性变形塑性变形 螺纹部分疲劳断裂疲劳断裂受剪螺栓受剪螺栓 剪断剪断压溃压溃 螺杆和孔壁的贴合面经常拆卸经常拆卸 断裂断裂-轴向变载荷轴向变载荷承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式：承受轴向变载荷时，螺栓的损坏形式：疲劳断裂疲劳断裂容易断

18、裂部位：容易断裂部位：提高螺栓联接强度的措施有哪些呢？以螺栓联接为例，螺栓联接的强度主要取决于螺栓的强度，因此，提高螺栓的强度，将大大提高联接系统的可靠性。65%65%20%20%15%15%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。五、松螺栓联接强度计算五、松螺栓联接强度计算强度条件：强度条件：4/21dF式中式中:d:d1 1-螺纹小径螺纹小径 mm mm，许用应力许用应力二、紧螺栓联接强度计算二、紧螺栓联接强度计算FaFa力除以面积设计

19、公式：设计公式：41Fd 装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。1.1.仅承受预紧力的紧螺栓强度仅承受预紧力的紧螺栓强度2.2.受轴向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接3.3.承受工作剪力的紧螺栓联接承受工作剪力的紧螺栓联接装配时不须要拧紧3.1螺栓受轴向拉力螺栓受轴向拉力F0和摩擦力矩和摩擦力矩T T1的双重作用。的双重作用。4/21dFa拉应力：拉应力：1.1.仅承受预紧力的紧螺栓强度仅承受预紧力的紧螺栓强度扭转切应力：扭转切应力：16/311dT16/2)(311ddtgFa4/)(22112dFtgdda对于对于M10M10M64M64的普通钢制螺纹，可取：的普通钢制螺纹

20、，可取：tgtg ff=0.17=0.17，d d2 2/d/d1 1=1.04-1.08,tg=1.04-1.08,tg 0.5 0.5 得：得：0.5 0.5 分母为抗剪截面系数计算应力：计算应力：223ca22)5.0(3由此可见，对于M10M64普通螺纹的钢制紧螺栓联接，在拧紧时，虽然同时承受拉伸和扭转的联合作用，但在计算时，可以只考虑拉伸强度计算，并将预紧力增大30%来考虑扭转的影响。4/3.121dFaca强度条件：强度条件：当承受横向工作载荷时，当承受横向工作载荷时，预紧力预紧力F F0 0导致接合面所产生的摩擦力应大于导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷横向载荷F F。C-C

21、-可靠性系数，常取可靠性系数，常取 C=1.1C=1.11.31.3mfCFF 0预紧力预紧力F F0 0 ：f f-摩擦系数，对钢与铸铁，取摩擦系数，对钢与铸铁，取:f f=0.1=0.10.150.15m-m-结合面数结合面数 上图m=1,下图m=2若取若取 f f=0.15=0.15，C=1.2,m=1,C=1.2,m=1,则：则：F F0 0 8F 8F结构尺寸大结构尺寸大F FF FF FF/2F/2F/2F/2F F0 0F F0 0F F0 0F F0 0F FF/2F/2F/2F/2F FF/2F/2F/2F/22.2.受轴向工作载荷的螺栓强度受轴向工作载荷的螺栓强度改进措施：

22、改进措施：a.a.采用键、套筒、销承担横向工作载荷。采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用b.b.采用无间隙的铰制孔螺栓。采用无间隙的铰制孔螺栓。设流体压强为设流体压强为p p，螺栓数目为，螺栓数目为Z Z，则，则缸体周围每个螺栓的缸体周围每个螺栓的工作载荷为工作载荷为：p p DD2 2/4/4F F =Z Zp pF FF FD D 未承受工作载荷时，螺栓只受预紧力未承受工作载荷时，螺栓只受预紧力FF承承受工作载荷后，在工作载荷受工作载荷后，在工作载荷F F的作用下，原来的的作用下，原来的预紧力预紧力FF减为减为FF，称为，称为残余预紧力残余预紧力。螺栓受到的螺栓受到的总拉力总

23、拉力F FQ Q为轴向工作载荷为轴向工作载荷F F与残与残余预紧力余预紧力FF之和。之和。2.51QFd 4/3.121dFQe螺栓强度的校核与设计公式分别为：螺栓强度的校核与设计公式分别为：铰制孔用螺栓联接的强度计铰制孔用螺栓联接的强度计算算 这种联接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压。在联接结合面处，螺栓杆则受剪切。螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：FsFs螺栓所受的工作剪力，单位为螺栓所受的工作剪力，单位为N N；PminPhdFss 24ssdFh hminmin铰制孔螺

24、栓铰制孔螺栓FsFsd ds sd ds s螺栓剪切面的直径（可取螺栓螺栓剪切面的直径（可取螺栓 孔直径），单位为孔直径），单位为mmmm；h hminmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小螺栓杆与孔壁挤压面的最小 高度，高度，单位为单位为mmmm；第二节第二节 键和花键联接键和花键联接作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，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。或实现零件的轴向固定或移动。一、键联接一、键联接类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。1.1.平键联接平键联接工作面工作面特点：定心好、装拆方便。特点：定心好、装

25、拆方便。种类种类普通平键普通平键导向平键导向平键间隙间隙轴轴（一）键联接的类型、特点及应用（一）键联接的类型、特点及应用普通普通平键平键结构结构单圆头单圆头(C(C型型)圆头圆头(A(A型型)平头平头(B(B型型)用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。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。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用于轴端用于轴端普通平键应用最广。普通平键应用最广。A A型型B B型型C C型型盘铣刀盘铣刀 薄型平键的高度为普通平键的薄型平键的高度为普通平键的606070%70%，也分圆头、平，也分圆头、平头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构

26、、头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的场合。空心轴等径向尺寸受限制的场合。起键螺孔起键螺孔导向平键导向平键固定螺钉固定螺钉零件可以在轴上移动，构成动联接。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。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。为便于装拆，制有起键螺孔。起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉双勾头滑键双勾头滑键结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。单圆勾头滑键单圆勾头滑键结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。

27、结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。2.2.半圆键联接半圆键联接优点：定心好，装配方便。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，只适缺点：对轴的削弱较大，只适 用于轻载联接。用于轻载联接。特别适用于锥形轴端的联接。特别适用于锥形轴端的联接。工作面工作面3.3.楔键联接和切向键联接楔键联接和切向键联接结构特点：键的上表面有结构特点：键的上表面有1:1001:100的斜度，的斜度，轮毂槽的底面也有轮毂槽的底面也有1:1001:100的斜度。的斜度。缺点：定心精度不高。缺点：定心精度不高。应用：只能应用于定心精度不高，载荷应用：只能应用于定心精度不高，载荷

28、平稳和低速的联接。平稳和低速的联接。安装时用安装时用力打入力打入工作面工作面d d类型：普通楔键、钩头楔键。类型：普通楔键、钩头楔键。钩头是用来拆卸用的拆卸空间拆卸空间斜度斜度1 1：100100在重型机械中常采用切向键在重型机械中常采用切向键-一对楔键组成。一对楔键组成。装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要两对切向键分布成120130 。窄面窄面工作面工作面d d（二）平键联接的强度校核（二）平键联接的强度校核键的材料：键的材料：B B 370 Mpa 370 Mpa的碳素钢，常用的碳素钢，常用4545钢。钢。键的截面尺寸键的截面尺寸b b

29、、h h查表选取，长度查表选取，长度L L参照轮毂长参照轮毂长度从标准中选取。度从标准中选取。键的主要失效形式：压溃、磨损键的主要失效形式：压溃、磨损(动联接动联接)、剪断。、剪断。L Lb bh/2h/21)1)平键联接的强度平键联接的强度p p=S SF Ft t(d/2d/2)()(h/2h/2)l lT T=p p MPa MPa d h ld h l4T4T=l=L-bl=L-bl=Ll=L一般不会出现d d挤压应力挤压应力：b bA A型型b bB B型型l ld d若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按不均匀

30、性，校核强度时按1.51.5个键计算。个键计算。双键布置规则：双键布置规则：平键：平键：按按180180布置；布置；半圆键：同一条母线上；半圆键：同一条母线上；楔键：楔键：夹角成夹角成120120 130130 120120 130130 （一）花键联接的类型、特点和应用（一）花键联接的类型、特点和应用1)1)均匀受力；均匀受力；二、花键联接二、花键联接结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。组成：组成：外花键、内花键。外花键、内花键。优点：优点：2)2)对轴的削弱程度小对轴的削弱程度小;3)3)载能力高载能力高;齿数多，总接触面积大4)4)轴上

31、零件与轴的对中性好；轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要5)5)导向性好导向性好;对动联接很重要6)6)可用磨削方法提高加工精度及可用磨削方法提高加工精度及联接质量。联接质量。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、需专缺点：齿根仍有应力集中、需专 用设备制造，成本高。用设备制造，成本高。应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。类型类型-制造容易，应用最广。制造容易，应用最广。-用于高强度联接。用于高强度联接。-用于薄壁零件联接。用于薄壁零件联接。矩形花键矩形花键 键开线花键键开线花键 三角形

32、花键三角形花键 1 1）矩形花键）矩形花键轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静联接和轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静联接和 轻载联接；轻载联接；按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，中系列：中系列用于中等载荷的联接。中系列：中系列用于中等载荷的联接。定心方式：小径定心定心方式：小径定心-精度高，稳定性好。精度高，稳定性好。2 2）渐开线花键）渐开线花键 分为分为=30=30 ，=45=45 两种，对应的齿顶高分别为：两种，对应的齿顶高分别为：与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根

33、宽，不产生根切的最小齿数较少。生根切的最小齿数较少。定心方式：齿形定心定心方式：齿形定心-具有自动定心作用，受力均具有自动定心作用，受力均匀。匀。=45=45=30=30 h h*=0.5m,h=0.5m,h*=0.4m=0.4md df fd df f特点：制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。特点：制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。=45=45 的花键工作的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静联接。特别适用于薄壁零件的联接。联接。特别适

34、用于薄壁零件的联接。第三节第三节 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销按形状分按形状分定位销：用来固定零件之间的相定位销：用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于数目一般不少于2 2个。个。第三节第三节 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用

35、：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分安全销：作为安全装置中的过载剪安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在过载时被剪断，切元件。安全销在过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。因此，销的直径应按剪切条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。一个销套。第三节第三节 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位

36、销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销特点：为过盈配合，经多次拆特点：为过盈配合，经多次拆装后，定位精度会降低；有装后，定位精度会降低；有u8u8、m6m6、h8h8、h11h11四种直径偏差可供四种直径偏差可供选择，以满足不同要求。选择，以满足不同要求。第三节第三节 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销特点：特点：有有1:501:50的锥的锥度，可反复度，可反复多次拆装。多次拆装。螺母锁紧螺母锁紧

37、抗冲击抗冲击拆装拆装方便方便用于用于盲孔盲孔第三节第三节 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销槽销槽销不易松动，不易松动，能承受振动能承受振动和变载荷和变载荷,不铰孔，可不铰孔，可多次装拆。多次装拆。6 64 4 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥

38、销槽销槽销销轴销轴开口销开口销销轴用于两零件铰接处,构成铰链联接。销的材料：销的材料：3535、4545号钢。号钢。第四节第四节 其它常用联接其它常用联接一、一、铆接铆接 铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成的联接方式。其联接部分称为铆缝。成的联接方式。其联接部分称为铆缝。铆缝的结构分类：铆缝的结构分类：分分类类按接头按接头型式分型式分 双双 排排 按铆缝按铆缝性能分性能分 -满足强度要求满足强度要求 -满足强度和紧密性要求满足强度和紧密性要求-满足紧密性要求的。满足紧密性要求的。搭接缝搭接缝 单盖板对接缝单盖板对接缝 双盖板对接缝双盖板对接缝

39、 按铆钉按铆钉排数分排数分单单 排排 多多 排排 强固铆缝强固铆缝强密铆缝强密铆缝紧密铆缝紧密铆缝铆接铆接 铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成的联接方式。其联接部分称为铆缝。成的联接方式。其联接部分称为铆缝。铆缝的结构分类：铆缝的结构分类：分分类类按接头按接头型式分型式分 双双 排排 按铆缝按铆缝性能分性能分 -满足强度要求满足强度要求 -满足强度和紧密性要求满足强度和紧密性要求-满足紧密性要求的。满足紧密性要求的。搭接缝搭接缝 单盖板对接缝单盖板对接缝 双盖板对接缝双盖板对接缝 按铆钉按铆钉排数分排数分单单 排排 多多 排排 强固铆缝强固铆

40、缝强密铆缝强密铆缝紧密铆缝紧密铆缝铆钉有空心的和实心的两大类，且大部分都以标准化。铆钉有空心的和实心的两大类，且大部分都以标准化。（GB863.1-86 GB863.1-86、GB876-86GB876-86）。）。铆钉的主要类型和标准铆钉的主要类型和标准 在设计铆接结构时应优先选用已标准化的铆钉。在设计铆接结构时应优先选用已标准化的铆钉。铆钉头的结构：铆钉头的结构：铆接后的结构：铆接后的结构：工件工件2 2 焊接是利用局部加热焊接是利用局部加热(或加压或加压)的方法使被联接件的方法使被联接件接头处的材料熔融联接成一体。接头处的材料熔融联接成一体。与铆接相比较，焊接结构重量轻，节约金属材料，与

41、铆接相比较，焊接结构重量轻，节约金属材料，施工方便，生产率高，易实现自动化，且焊接结构的成施工方便，生产率高，易实现自动化，且焊接结构的成本低，应用很广。本低，应用很广。在机械制造中最常用的是电在机械制造中最常用的是电弧焊。电弧焊是利用焊条与焊件弧焊。电弧焊是利用焊条与焊件间产生电弧热将金属加热并熔化间产生电弧热将金属加热并熔化的焊接方法。的焊接方法。分类：分类：熔化焊熔化焊 压力焊压力焊 钎焊钎焊 -电弧焊、气焊、电渣焊。电弧焊、气焊、电渣焊。-电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。-锡焊、铜焊。锡焊、铜焊。焊接焊接 接焊接接焊接发电机发电机工件工件1 1焊枪、焊条焊枪、焊条搭铁搭

42、铁利用电焊机的低压电流，通过点焊条与被焊件之间形成的电路，在两极间引起电弧，融化被焊部分的金属和焊条，使熔融的金属混合并填充解缝面而形成焊缝。电弧焊缝的基本形式电弧焊缝的基本形式焊缝焊缝-焊接件经焊接后形成的结合部分。焊接件经焊接后形成的结合部分。工件工件2 2工件工件1 1电弧焊常见的焊缝形式电弧焊常见的焊缝形式：角焊缝角焊缝-两被焊件不在同一平面内；两被焊件不在同一平面内；对接焊缝对接焊缝-两被焊件在同一平面内；两被焊件在同一平面内；正接角焊缝正接角焊缝搭接角焊缝搭接角焊缝榫头式榫头式单面式单面式双面式双面式V V型焊缝型焊缝封封底底焊焊缝缝对接角焊缝对接角焊缝卷边焊缝卷边焊缝塞焊缝塞焊缝

43、焊缝焊缝在机械制造中，最常用的被焊件材料是低碳钢和低在机械制造中，最常用的被焊件材料是低碳钢和低合金钢合金钢(如如Q215Q215、Q235Q235、1515、2020、16Mn16Mn等等)。焊条的。焊条的材料最好与被焊件的材料相同。材料最好与被焊件的材料相同。焊接件常用材料焊接件常用材料 胶接用于木材由来已久。随着新型胶粘剂的发展，胶接在金属构件的联接中也日渐增多。概述概述 胶接是用胶粘剂直接把被联接件联接在一起且胶接是用胶粘剂直接把被联接件联接在一起且具有一定强度且不可拆卸的联接，利用胶粘剂凝固后具有一定强度且不可拆卸的联接，利用胶粘剂凝固后出现的粘附力来传递载荷。出现的粘附力来传递载荷

44、。胶胶 接接 应用实例：应用实例：胶接组合蜗轮胶接组合蜗轮螺纹接套与管件胶接螺纹接套与管件胶接蜂窝结构填料蜂窝结构填料蒙皮与型材胶接蒙皮与型材胶接胶粘剂的品种繁多，通常按其使用目的分为三类：胶粘剂的品种繁多，通常按其使用目的分为三类：二、胶粘剂二、胶粘剂 结构胶粘剂；结构胶粘剂；在机械制造中常用的结构胶粘剂有如下两种：在机械制造中常用的结构胶粘剂有如下两种：环氧树脂胶粘剂；环氧树脂胶粘剂；酚醛树脂胶粘剂。酚醛树脂胶粘剂。种类种类1 1）结构胶粘剂）结构胶粘剂 在常温下的抗剪强度一般不低于在常温下的抗剪强度一般不低于80MPa80MPa，能经，能经受一般高、低温或化学作用，而不降低其性能，胶接受

45、一般高、低温或化学作用，而不降低其性能，胶接件能承受较大的载荷。件能承受较大的载荷。非结构胶粘剂；非结构胶粘剂；其它胶粘剂其它胶粘剂2 2）非结构胶粘剂）非结构胶粘剂常用的品种有：常用的品种有：聚胺脂胶粘剂；聚胺脂胶粘剂；酚醛酚醛-氯丁橡胶胶粘剂。氯丁橡胶胶粘剂。2 2）其它胶粘剂）其它胶粘剂 具有特殊用途的胶粘剂，例如：防锈、绝缘、导具有特殊用途的胶粘剂，例如：防锈、绝缘、导电、透明、超高温、超低温、耐酸碱等。电、透明、超高温、超低温、耐酸碱等。品种有：品种有：环氧导电胶粘剂；环氧导电胶粘剂；环氧超低温胶粘剂。环氧超低温胶粘剂。正常使用时有一定的胶结强度，但在受到高正常使用时有一定的胶结强度

46、，但在受到高温或重载时，性能迅速下降。温或重载时，性能迅速下降。三、胶接接头的结构形式三、胶接接头的结构形式 与焊接相同，胶接接头分为对接、搭接和角接头三种。与焊接相同，胶接接头分为对接、搭接和角接头三种。主要性能：主要性能：胶接强度胶接强度-耐热性、耐介质性、耐老化性等；耐热性、耐介质性、耐老化性等；固化条件固化条件-温度、压力、保持时间等。温度、压力、保持时间等。选用原则：根据胶接件的使用要求及环境条件等选择选用原则：根据胶接件的使用要求及环境条件等选择综合性能良好的胶粘剂。综合性能良好的胶粘剂。影响粘接剂性能的因素：影响粘接剂性能的因素：胶接件的材料、环境温度、胶层厚度、工作时胶接件的材

47、料、环境温度、胶层厚度、工作时间、工艺水平等。间、工艺水平等。胶接工件材料有：各种碳钢、合金钢、铝、镁、胶接工件材料有：各种碳钢、合金钢、铝、镁、钛等合金、玻璃、陶瓷等。钛等合金、玻璃、陶瓷等。圆柱形接头圆柱形接头 板件接头板件接头 锥形及盲孔接头锥形及盲孔接头 角接头角接头 一、过盈联接的特点及应用一、过盈联接的特点及应用 作用：作用：过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被 联接件联接在一起。联接件联接在一起。优点：构造简单、定心性好、承载能力高，在振动下优点：构造简单、定心性好、承载能力高，在振动下 能可靠地工作。能可靠地工作。缺点：装配困难和对配

48、合尺寸的精度要求较高。缺点：装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。应用：主要用于轮圈与轮芯、轴与毂、滚动轴承的装应用：主要用于轮圈与轮芯、轴与毂、滚动轴承的装 配联接。配联接。过盈联接过盈联接 A AA AA-AA-A曲轴过盈联接组件曲轴过盈联接组件d d装配方法：装配方法：二、过盈联接的工作原理及装配方法二、过盈联接的工作原理及装配方法工作原理：孔与轴配合中，轴的实际尺寸大于孔，两工作原理：孔与轴配合中，轴的实际尺寸大于孔，两者装配后产生径向变形使配合面间产生了很大的压力，者装配后产生径向变形使配合面间产生了很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来

49、传递。压入法压入法温差法温差法 当配合面为圆柱面时，当其他条件相同时，用当配合面为圆柱面时，当其他条件相同时，用温差法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入温差法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入法那样会擦伤配合表面。法那样会擦伤配合表面。冷却被包容件冷却被包容件加热包容件加热包容件轴的尺寸减去孔的尺寸称为过盈量。轴的尺寸减去孔的尺寸称为过盈量。三、圆柱面过盈联接三、圆柱面过盈联接 设计这种过盈联接时，被联接件的材料、构造设计这种过盈联接时，被联接件的材料、构造和尺寸一般都已初步确定，联接的载荷也已求得。因和尺寸一般都已初步确定，联接的载荷也已求得。因此，设计的主要问题是：此，设计的主

50、要问题是：选择具有所需要的承载能力的配合；选择具有所需要的承载能力的配合；安排合理的结构；安排合理的结构；确定对零件配合表面的工艺要求；确定对零件配合表面的工艺要求；决定装配方法和提出装配要求等。决定装配方法和提出装配要求等。过盈联接的承载能力取决于联接的摩擦力或力矩过盈联接的承载能力取决于联接的摩擦力或力矩和联接中各零件的强度。选择配合时，既要使联接具有和联接中各零件的强度。选择配合时，既要使联接具有足够的固持力以保证在载荷作用下不发生相对滑动，又足够的固持力以保证在载荷作用下不发生相对滑动，又要注意到零件在装配应力下不致损坏。要注意到零件在装配应力下不致损坏。四、圆锥面过盈联接四、圆锥面过