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1、机械基础,谭敬辉 编,第一节 螺 纹 联 接,一、螺纹联接的基本类型 螺纹联接是利用具有螺纹的零件所构成的联接。 螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。它们的结构、特点和应用，参见表9-1。 表9-1螺纹联接的基本类型、特点和应用,第一节 螺 纹 联 接,续,第一节 螺 纹 联 接,二、螺纹联接件的主要类型 螺纹联接件的种类繁多，结构形式和尺寸已经标准化，下面介绍几种常用的类型。 1六角头螺栓（见图9-1） 六角头螺栓应用最为广泛。螺杆可制成全螺纹或部分螺纹，螺距有粗牙和细牙两种。 2双头螺柱（见图9-2) 双头螺柱两端都制有螺纹。螺柱的一端旋入螺纹孔中，旋入后即
2、不拆卸，另一端与螺母组合使用以固定零件。 图9-1六角头螺栓 图9-2双头螺柱,第一节 螺 纹 联 接,3六角螺母 六角螺母，根据螺母厚度不同，分为标准型和薄型两种。薄螺母常用于受剪力螺栓上或空间尺寸受限的场合。 4螺钉（见图9-4） 螺钉头部有六角头、圆柱头、半圆头，沉头等形状，头部旋具槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。 图9-4螺钉 a）六角头b）圆柱头c）半圆头d）沉头e）内六角孔f）十字槽,第一节 螺 纹 联 接,5紧定螺钉 紧定螺钉的头部多为一字槽，其末端形状常用的有平端、锥端和圆柱端。 6垫圈（见图9-6） 平垫圈可保护被联接件的表面不被擦伤，增大螺母与被联接件间的接触面积。弹簧
3、垫圈有6580的左旋开口，用于摩擦防松。斜垫圈用于倾斜的支承面。 图9-6垫圈 a）平垫圈b）弹簧垫圈c）斜垫圈,第一节 螺 纹 联 接,三、螺纹联接的预紧与防松 1螺纹联接的预紧 实际应用的螺纹联接，在装配时一般需要拧紧，使联接在承受工作载荷之前预先受到力的作用。预紧的目的在于增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。 2螺纹联接的防松 松动是螺纹联接中最常见的失效形式之一。为了保证联接的安全可靠，对螺纹联接要采取必要的措施。防松的根本问题在于防止螺旋副发生相对转动。按其工作原理，螺纹联接的防松可分为摩擦防松、机械防松和永久止动防松三种。,第一节 螺 纹 联 接,（1）摩擦防松 常用的有双螺母防松
4、（见图9-7a）、自锁螺母防松（见图9-7b）和弹簧垫圈防松（见图9-7c）等方法。 （2）机械防松机械防松是借助各种止动元件，直接防止螺旋副的相对转动（见图9-8）。这种装置工作可靠，应用广泛，但装拆麻烦。 （3） 永久止动防松 永久止动防松是在螺纹副拧紧后，采用冲头破坏螺纹副关系、将旋合缝焊死或在螺纹旋合表面涂粘接剂等措施，使螺纹联接不可拆卸。,第一节 螺 纹 联 接,图9-7摩擦防松 a)双螺母防松b）自锁螺母防松 c）弹簧垫圈防松 图9-8机械防松 a)开口销与槽形螺母b）止动垫片c）止动垫片与圆螺母d）串联金属丝,第二节 轴,一、轴的分类和应用 轴是组成机械的一个重要部件。各种传动件
5、都必须装在轴上，才能实现回转运动，并通过轴来传递运动和转矩、承受载荷，保证装在轴上的零件具有确定的工作位置和具有一定的回转精度。 按照轴线形状的不同，轴可以分为直轴、曲轴和挠轴。 直轴按照外形不同，分为光轴和阶梯轴两种。直轴按其功能和受载荷的性质不同，可分为心轴、转轴和传动轴三种：心轴仅用来支撑零件，只承受弯矩的作用，如火车车轮的轮轴；转轴既承受弯矩又承受转矩，这类轴在机器中最常见，如减速器的输入轴和输出轴；传动轴仅承受转矩，而不承受弯矩或所受的弯矩很小，如汽车后桥传动轴。,第二节 轴,图9-10轴 a）光轴b）阶梯轴c）曲轴d）挠性轴,第二节 轴,二、轴的结构和轴上零件的固定 1轴的结构 轴
6、的结构主要取决于轴的受载情况、轴上零件的布置和固定方式、轴承的类型与尺寸等条件。轴的机构应是尽量减小应力集中，受力合理，有良好的工艺性，并使安装在轴上的零件定位(轴向定位和周向定位)可靠，便于安装和拆卸。 2零件在轴上的固定方法 为了保证轴上的零件能够正常工作，其轴向和周向都必须加以固定。 (1)零件的轴向固定方法 所谓零件的轴向固定是保证零件在轴上有确定的轴向位置，承受轴向力并防止轴向移动。零件在轴上的定位方法，主要取决于它所承受的轴向力的大小。常用的方法有轴肩、轴环、轴套、圆锥面以及采用挡圈、圆螺母、紧定螺钉等。,第二节 轴,用轴肩和轴环固定：具有结构简单、定位可靠、能承受较大的轴向力等优
7、点，常用于齿轮、带轮、轴承和联轴器等传动零件的轴向固定。,图9-13 用轴肩和轴环固定 a)轴肩固定b)轴环固定,第二节 轴,2）用轴套固定：结构简单，不需要在轴上开槽，不影响轴的强度，承受轴向力大，且装拆方便，适用于两零件相距较近的场合。 3）在轴端上安装零件时，用轴端挡圈和圆锥面固定。 图9-14 轴端挡圈和圆锥面固定 a）轴端挡圈固定b）圆锥面固定,第二节 轴,4）圆螺母固定：如图9-16所示，用圆螺母作轴向固定，固定可靠，可承受较大的轴向力。为避免在轴上车制螺纹而过分削弱轴的疲劳强度，一般用细牙螺纹。 5）紧定螺钉固定：多用于光轴上零件的轴向和周向固定。其优点是轴的结构简单，零件位置可
8、以紧固，但只能承受较小的冲击力。 图9-16 圆螺母固定,第二节 轴,(2)零件的周向固定方法 1）过盈配合：这种方法结构简单，既可做周向固定也可轴向固定，且固定可靠，承载能力较大，抗冲击。它主要用于不拆卸的轴上零件的固定。 2）键、销固定：详见下一节内容。,第三节 键联结与销联接,为了可靠地传递运动和转矩，轴上零件必须与轴有可靠的周向固定，固定的方式有键（平键、半圆键、楔键、切向键）联结接、花键联结和销联接等。 一、键联结 1平键联结 平键是矩形截面的联结件，置于轴和轴上零件的键槽内。键的两侧面为工作面，工作时靠键与键槽之间的挤压传递转矩。平键分普通平键和导向平键两种。 图9-18平键联结
9、普通平键联结如图9-18所示，其对中性良好，装拆方便，但无轴向固定作用，不能承受轴向力，适用于高速、高精度和承受变载、冲击的场合。,第三节 键联结与销联接,在工作过程中，当轴上零件需要沿轴向作相对滑动时，可将普通平键加长，使用导向平键联结。 键是标准件，其主要尺寸为键宽b和键高h。平键联结的键和键槽尺寸已经标准化，可以从标准中选定键与键槽的剖面尺寸bh。 普通平键标记： 圆头普通平键（A型），b=16，h=10，L=100：GB/T1096键16100 平头普通平键（B型），b=16，h=10，L=100：GB/T1096键B16100 单圆头普通平键（C型），b=16，h=10，L=100：
10、GB/T1096键C16100 其中A型键中标记字母可以省略。,第三节 键联结与销联接,2半圆键联结 平键工作原理一样，半圆键也是以键的两侧面为工作面。由于键槽较深，削弱了轴的强度，因此只能传递较小的转矩，一般用于轻载或辅助性联结，特别适用于锥形轴与轮毂的联结。 3楔键联结 如图9-22所示。工作时，主要依靠楔键的上、下表面与轮毂和轴之间的摩擦力来传递转矩，并能承受单方向的轴向力。楔键多用于对中性要求不高、载荷平稳、转速较低的场合。 楔键分为普通楔键和钩头楔键两种，如图9-23所示。,第三节 键联结与销联接,图9-21半圆键联结 图9-22楔键联结,第三节 键联结与销联接,4切向键联结 如图9
11、-24所示。若连接是由一对1100斜度的普通楔键沿斜面拼合而成时，称为切向键联结。切向键只能传递单向转矩，需要传递双向转矩时，可安装两对互成120135的切向键。 图9-24切向键联结,第三节 键联结与销联接,二、花键联结 花键联结是由带键齿的轴（外花键）和同样带键槽的轮毂（内花键）所组成（见图9-25a）。 根据键齿的形状不同，常用的花键分为矩形花键和渐开线花键两类。 图9-25花键联结 a）内、外花键b）矩形花键c）渐开线花键 与平键、半圆键、楔键等单键联结相比，花键具有定心精度高，导向性好，对轴的削弱小，承载能力强，能传递较大的转矩及连接可靠等优点。但是花键制作较困难，由于矩形齿花键加工
12、较容易，故被广泛使用。花键的齿形已经标准化，具体可查阅相关国家标准。,第三节 键联结与销联接,三、销联接 销联接通常用于固定零件之间的相对位置(定位销，见图9-26a)，也用于轴毂间或其他零件间的联接(联接销，见图9-26b)，还可充当过载剪断元件，起保护作用(安全销，见图9-26c)。 图9-26销联接 a)定位销b)联接销c)安全销 销是标准件，可根据工作要求选择销联接的类型。,第四节 轴承,轴承的作用是支承轴和轴上零件回转，并保持一定的回转精度，减小轴和支承间的摩擦和磨损。在运转时，轴承与轴颈之间产生滑动摩擦的轴承，称为滑动轴承。如果在其间存在滚动体，在运转时产生滚动摩擦的轴承，称为滚动
13、轴承。 一、滑动轴承 滑动轴承按承受载荷的方向，可分为承受径向载荷的径向滑动轴承、承受轴向载荷的止推滑动轴承和同时承受径向和轴向载荷的径向止推滑动轴承三种主要形式。 1径向滑动轴承的结构形式 滑动轴承一般由轴瓦或轴套、壳体（轴承座）、联接零件及附属的润滑、密封装置组成。与轴颈相配的圆筒形整体零件称为轴套，与轴颈相配的对开式零件称为轴瓦。轴套和轴瓦一般用减摩材料制成，装在轴承座内。,第四节 轴承,（1）整体式径向滑动轴承如图9-27所示，由轴承套1、减摩材料制成的整体式轴瓦2及固定螺钉3组成。 图9-27 整体式滑动轴承 1轴承套2轴瓦3固定螺钉4螺纹孔 这种轴承的优点是结构简单、制造成本低。它
14、的缺点是轴瓦磨损后，轴颈与轴瓦的间隙无法调整。这种轴承多用于载荷不大、低速和间歇工作和不需经常装拆的场合。,第四节 轴承,（2）剖分式径向滑动轴承如图9-28所示，由轴承下壳体1、上壳体5、两片轴瓦2和3组成。 图9-28剖分式径向滑动轴承 1下壳体2、3轴瓦4螺栓5上壳体6垫片7螺纹孔 当轴瓦磨损后，取出适当的垫片，就可以调整轴承的间隙。剖分式滑动轴承间隙可调，装拆方便，被广泛使用。,第四节 轴承,（3）调心式滑动轴承调心式滑动轴承是相对于轴颈表面可自行调整轴线偏角的滑动轴承（见图931）；因而避免因轴颈偏斜与轴承接触不良而引起轴瓦端部边缘的严重磨损。调心式滑动轴承应成对使用。 图9-31
15、调心式滑动轴承,第四节 轴承,2止推滑动轴承的结构形式 止推滑动轴承是承受轴向载荷的滑动轴承。由轴的端面或轴环传递轴向载荷，端面称为止推端面，轴环称为止推环。止推环有单环与多环两种形式，多环止推滑动轴承支承面积较大，适用推力较大的场合。 3轴瓦（轴套）的材料 由于轴瓦，常见的失效形式是磨损和胶合，轴瓦（轴套）材料基本要求是： 1)良好的减摩性和耐磨性。 2)对润滑油的亲和性和良好的导热性。 3)足够的抗压、疲劳强度和塑性。,第四节 轴承,滑动轴承常用的轴瓦（轴套）材料有金属材料、非金属材料和粉末冶金材料等三大类。 (1)铸铁有灰铸铁、耐磨铸铁。 (2)铜合金铜合金具有较高的强度、较好的减摩性和
16、耐磨性。常用的是铸造锡青铜和铸造铝青铜，锡青铜性能最好，两者分别用于中速重载、中速中载和低速重载场合。作为轴瓦材料的还有黄铜，但减摩性及耐磨性不及青铜，常用于冲击小、负载平稳的轴承。 (3)轴承合金（巴氏合金）主要是锡、锑、铜、铅的合金，这种材料具有良好的减摩性和耐磨性，常用的有锡基轴承合金和铅基轴承合金两类。轴承合金抗胶合性能很好，但强度较低且价格较贵，不能单独制成轴瓦，一般采用铸造的方法，使其浇铸在轴瓦（轴套）表面，形成减摩层。 （4）粉末冶金（含油轴承）将铁或铜与石墨的粉末混合，经制粉、成形、烧结、整形、浸油而做成的轴承。其特点是组织多孔，孔隙内储存有一定量的润滑油，加一次油可用较长的时间，多用在加油不便的场合。 （5）非金属材料制作轴承的非金属材料有橡胶、塑料、碳石墨等，常用的是塑料。一般用于温度、速度不高，轻载荷和散热条件较好的小型轴承。,第四节 轴承,4滑动轴承的润滑和润滑装置 滑动
