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1、第六章 联 接,联接是指利用不同方式把机械零件联成一体的技术。机器由许多零部件所组成，这些零部件需要通过联接来实现机器的功能，因而联接是构成机器的重要环节。 根据被联接件之间的相互运动关系，机械联接可分为两大类：一类是机器工作时，被联接的零（部）件间可以有相对运动的联接，称之为机械动联接，如前面所述的各种运动副；另一类则是在机器工作时，被联接的零（部）件间不允许产生相对运动的联接，称之为机械静联接。动联接的采用是由于机器内部的运动要求所需要的，而静联接的采用则是由于结构、制造、装配、运输、安装和维护等方面的要求所需要的。“联接”一词通常多指静联接。这也是本章所要讨论的内容。 机械联接又可分为可
2、拆卸联接和不可拆卸联接。可拆卸联接是指无须毁坏连接中的任一零件就可拆卸的联接，故多次拆卸无损其使用性能，常见的有螺纹联接、键联接及销联接等。不可拆卸联接是指至少必须毁坏连接中的某一部分才能拆开的联接，常见的有铆钉联接、焊接、胶接等。,第六章 联 接,第一节 螺纹联接 螺纹联接是利用带有螺纹的零件构成的可拆联接。它具有结构简单、工作可靠、装拆方便、适用范围广等优点，在可拆联接中占有重要位置。 一、螺纹的形成、类型及应用 如图6-1所示，将一底边长为ab（等于d1）的三角形abc绕在一直径为d1的圆柱体上，并使底边ab与圆柱体底面重合，则它的斜边ac在圆柱体上便形成一螺旋线（图6-1a）。若任取一
3、矩形平面图形，使它的一边紧靠在圆柱体的母线上，沿螺旋线移动，并始终保持该图形的平面通过圆柱体的轴线，就可以得到相应的矩形螺纹。同样，若取三角形、梯形或锯齿形等平面图形，则可得到相应得牙形螺纹。,第六章 联 接,b) 图6-1 螺纹的形成 a）螺纹的形成 b）螺纹的升角,根据螺纹牙型不同，螺纹可分为三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。 1）三角形螺纹 这种螺纹牙型角较大，当量摩擦系数大，自锁性好，常用于连接。它又可分为普通螺纹和管螺纹。,第六章 联 接,普通螺纹 如图6-2a所示，这种螺纹应用最广，牙型角=60，螺距P以mm为单位，螺纹间有径向间隙，用来补偿刀具的磨损。根据螺距不同可分为
4、粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹。当外径相同时，细牙普通螺纹的螺距小，小径和中径较大，升角小，因此它具有螺杆强度高，自锁性好的优点，但由于螺纹牙小、不耐磨、易滑扣，所以一般用于薄壁连接和不经常拆卸的场合。一般情况下多采用粗牙螺纹。 管螺纹 是一种螺纹深度较浅的特殊螺纹，专门用来作管子连接的。牙型角 =55。常用的管螺纹有非螺纹密封的管螺纹和螺纹密封的管螺纹。当连接有密封要求时，前者需添加密封物，而后者不需要填加密封物。以上两种管螺纹为英制细牙螺纹，其公称直径为管子内螺纹的大径。 2）梯形螺纹。如图6-2c所示，梯形螺纹牙型角 =30，传动效率较普通螺纹高，螺纹牙根部较厚，强度较高，工艺性好，螺纹副对
5、中性好。因此应用广泛，多用于车床等传动,第六章 联 接,旋传动中。 3）矩形螺纹。如图6-2b所示，矩形螺纹的牙型角 =90，传动效率最高，但加工困难，螺纹磨损后无法补偿，螺纹牙根部强度较弱，故应用较少。 4）锯齿形螺纹。如图6-2d所示，螺纹的牙侧角一边 =3，另一边 =30。工作面为 =3一侧。传动效率仅次于矩形螺纹，螺纹牙根部强度较高，具有矩形螺纹和梯形螺纹的优点。但只适合于单向传动，一般可用于起重螺旋及螺旋压力机中。 根据螺旋线的绕行方向不同，螺纹可分为右旋螺纹（图6-3a、c）和左旋螺纹（图6-3b），一般多采用右旋螺纹。 根据螺旋线的数目不同，螺纹又分为单线螺纹（图6-3a）、双线
6、螺纹（图6-3b）和三线螺纹（图6-3c）或多线螺纹。,第六章 联 接,图6-2 螺纹牙的类型 a） 三角形螺纹 b）矩形螺纹 c）梯形螺纹 d）锯齿形螺纹,第六章 联 接,a） b） c） 图6-3 螺纹的旋向和头数 a）单线右旋螺纹 b）双线左旋螺纹 c）三线右旋螺纹,二、螺纹的主要参数 以普通螺纹为例说明螺纹的主要参数，如图6-4所示，螺纹的主要几何参数有： 大径d（或D）与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱体的直径，并确定为螺纹的公称直径。,第六章 联 接,小径d1（或D1）与外螺纹牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱体的直径。 中径d2（或D2）在轴向剖面内，螺纹牙的厚度与牙
7、间宽度相等处的假象圆柱体直径。 螺距P相邻两螺纹牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 螺纹线数n螺纹螺旋线的数目，一般n4。 导程L同一条螺旋线上的相邻两螺纹牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程与螺距的关系，如图6-5所示。由图可知 （6-1） 螺纹升角在中径d2的圆柱体上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角，如图6-5所示。由图可知 牙型角轴截面内，螺纹牙两邻两侧边的夹角。 牙侧角轴截面内螺纹牙的一侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角。,（6-2）,第六章 联 接,图6-4 螺纹的主要参数,图6-5 螺纹升角与导程,第六章 联 接,三、螺纹联接的主要类型和选用 螺纹联接有螺栓联接、双头螺柱联接
8、、螺钉联接和紧定螺钉联接四种基本类型，其结构、特点和应用列于表6-1。 四、螺纹联接的预紧 绝大多数螺纹联接在安装时需要拧紧螺母，从而使螺栓和被联接件在承受工作载荷前就受到预紧力的作用。预紧的目的是增加联接的可靠性、紧密性和防松能力。对于一般联接，往往对预紧力不加严格控制，拧紧程度靠装配经验而定；对于重要联接，如气缸盖的螺栓联接，预紧力必须用一定的方法加以控制，以满足联接强度的要求。,第六章 联 接,五、螺纹联接的防松 联接用螺纹标准件都能满足自锁条件。拧紧螺母后，螺母或螺钉与被联接件支承面间的摩擦力也有助于防止螺母松脱。因此在受静载荷和常温下，螺纹联接一般不会产生松动。若温度变化较大或联接受
9、到冲击、振动及不稳定载荷的作用，则螺旋副上及螺母支承面上的摩擦力就会减小，甚至消失，经多次重复后致使螺母逐渐松脱。这种松脱会引起机器设备的严重损坏或造成重大的人身事故。因此，为保准联接的可靠性，在设计和安装时必须按照工作条件、工作可靠性要求考虑设置螺纹防松结构或装置。 防松的实质是防止螺旋副作相对运动。防松的方法很多，常用的防松方法见表6-2。,第六章 联 接,第二节 螺旋传动 螺旋传动是机械传动方式之一，主要用于将旋转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。螺纹联接与螺旋传动两者用途不同，但几何形状和受力关系相似，故放在同一章介绍。 一、螺旋传动的类型和应用 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺
10、旋副来实现传动要求的。螺旋传动按其用途不同，可分为以下三种类型： 1）传力螺旋机构。它以传递动力为主，要求以较小的转矩转动螺杆或螺母，使其中之一产生轴向移动和较大的轴向推力，用于克服工作阻力。这种传力螺旋机构主要承受很大的轴向力。一般为间歇工作，通常需要机构有自锁能力。如图6-6a所示的千斤顶，图6-6b所示的压力机等都是传力螺旋机构的应用实例。,第六章 联 接,图6-6 螺旋传动示意图,2）传导螺旋机构。它以传递运动为主，要求具有较高的传动精度。常用于如图6-6c所示的机床进给机构等。 3）调整螺旋机构。它用以调整、固定零件的相对位置，一般不经常转动。如液压的针形阀、千分尺等仪器及测试装置中
11、的微调机构。,第六章 联 接,二、螺旋传动的失效形式及设计准则 滑动螺旋工作时，主要承受转矩及轴向拉力（或压力），同时，螺杆与螺母的旋合部分之间有较大的相对滑动，螺纹磨损是其主要失效形式。因此，滑动螺旋的基本尺寸（即螺杆直径与螺母高度）通常根据耐磨性条件确定。对于受力较大的传力螺旋，螺杆受到拉力（或压力），而螺纹牙则会受到剪力和弯矩的作用，还应校核螺杆危险剖面以及螺母螺纹牙的强度，以防止螺杆和螺纹牙的塑性变形或断裂；对于要求自锁的螺杆应校核其自锁性；对于精密的传导螺旋，还应校核螺杆刚度（此时的螺杆直径应根据刚度条件确定），以免受力后因螺杆螺距发生变化而引起传动精度的降低；对于长径比很大的螺杆，
12、应校核其稳定性，以防止受压后会引起侧弯而失稳；对于高速旋转的长螺杆，还应校核其临界转速，以防止产生过度横向振动等。但在设计时，应根据具体的螺旋传动类型、工作条件及其失效形式等，选择不同的设计准则，而不必逐项校核。,第六章 联 接,三、螺旋传动常用材料 螺杆和螺母的材料除应具有足够的强度、耐磨性外，还要求两者配合时摩擦因子较小。螺旋传动常用的材料见表6-3。 四、螺旋传动的应用特点 螺旋传动的优点是：机构比较简单；工作平稳，无噪音；承载能力较高，易获得自锁；可获得很大的减速比，利于微调。主要缺点是：螺旋间摩擦和磨损较大，传动效率较低。,第六章 联 接,第三节 其它联接 一、键联接 键主要用来联接
13、轴和轴上的转动零件。键的材料一般为45钢。键是标准件，由专门工厂生产。常用的键联接有以下几种： （1）普通平键联接 平键的形状如图6-7所示，有A、B、C三种类型。A型称为圆头平键，B型称为平头平键，C型称为单圆头平键。 应用平键时轴和轮毂（孔）都开有键槽，键放在键槽中，如图6-7所示。在工作过程中，键的两侧面和键槽的两侧面相互挤压传递扭矩，所以平键的侧面是它的工作表面。平键的主要失效形式是工作表面压溃。由于平键制造方便，因此应用很广泛。,第六章 联 接,a）剖视图 b）A型 c）B型 d）C型 图6-7 平键联接,（2）半圆链联接 如图所示6-8所示，半圆键也是靠键的两侧面与键槽的两侧面相互
14、挤压传递扭矩。它的特点是安装方便，键能在键槽中摆动一定的角度以适应毂槽的底面，一般用于锥形轴与轮毂的联接。但由于键槽较深，对轴的削弱作用较大，一般只用于轻载联接中。,第六章 联 接,（3）花键联接 花键联接是由多个周向均匀分布的键齿的轴与具有相应键槽的毂相配合的一种联接。齿的 侧面是工作表面。由于多齿传递 载荷，所以花键联接比平键联接 具有承载能力高，对轴的削弱作 用小，定心性和导向性好等优点。 它适用于定心精度要求高、载荷 大或经常滑移的联接。花键联接 按其齿形的不同，可分为一般常 用的矩形花键（6-9a）和强度高 的渐开线花键（图6-9b）。,图6-8 半圆键联接,a） b） 图6-9 花
15、键联接,第六章 联 接,二、销联接 销的主要用途是固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷，有时还起安全保险作用。 按销的外形结构可分为圆柱销、圆锥销、开口销三类。圆柱销经过多次拆卸易磨损，其定位精度要下降。圆锥销有1:50的锥度，安装比圆柱销方便，多次拆卸对定位精度影响小。各种销联接的应用实例如图6-10所示。,a）圆柱销、圆锥销用于传递扭矩 b）开口锥销用于传递扭矩 c）圆锥销用于定位 图6-10 各种销及其应用实例,第六章 联 接,三、铆接 铆接是利用铆钉将两个或两个以上的被联接件（如钢板、型钢等）永久联接在一起的一种方法。例如一部分桥架、起重机架等。铆钉分两大类：一类是实心铆钉；另一类是空心铆钉或管状铆钉。 实心铆钉按钉头的形状、尺寸和功用可分为半圆头铆钉（图6-15a）、沉头铆钉（图6-15b）和半沉头铆钉（图6-15c）三种。,a） b） c） 图6-11 实心铆钉联接接,第六章 联 接,当位置不够或零件工作条件不允许用半圆头铆钉时，就用后两种铆钉。 铆接结构质量大，费工费时，铆接时噪音大，影响工人健康，同时由于焊接和粘结技术的发展，已有逐渐被焊接和粘结所代替。,
