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1、第10章章 联联接 在机械械制造中中，联接接是指被被联接件件与联接接件的组组合。就就机械零零件而言言，被联联接件有有轴与轴轴上零件件（如齿齿轮、飞飞轮）、轮轮圈与轮轮心箱箱体与箱箱盖、焊焊接零件件中的钢钢板与型型钢等、联联接件又又称紧固固件，如如螺栓、螺螺母、销销、铆钉钉等。有有些联接接则没有有专门的的紧固件件，如靠靠被联接接件本身身变形组组成的过过盈联接接、利用用分子结结合力组组成的焊焊接和粘粘接等。 联接区区分为可可拆的和和不可拆拆的、允允许多次次装拆而而无损于于使用性性能的联联接称为为可拆联联接，如如螺纹联联接、键键联接和和销联接接。若不不损坏组组成零件件就不能能拆开的的联接则则称为不不
2、可拆联联接，如如焊接、粘粘接和铆铆接。 铆接噪噪声大劳劳动条件件恶劣，目目前除桥桥梁和飞飞机制造造业之外外，已很很少应用用；焊接接和粘接接涉及面面广，已已有专著著论述。本本章均不不作介绍绍、本章章只讨论论可拆联联接。10.11联接螺螺纹和螺螺旋传动动10.11.1螺螺纹的类类型与参参数 将一倾倾斜角为为4的直直线绕在在圆柱体体上便形形成条条螺旋线线（下左左图a）、取取一平面面图形（图图b），使使它沿着着螺旋线线运动，运运动时保保持此图图形通过过圆柱体体的轴线线，就得得到螺纹纹。按照照平面图图形的形形状螺纹纹分为三三角形螺螺纹、梯梯形螺纹纹和锯齿齿形螺纹纹等。按按照螺旋旋线的旋旋向。螺螺纹分为为
3、左旋螺螺纹和右右旋燃纹纹。机械械制造中中一般采采用右旋旋螺纹，有有特殊要要求肘，才才采用左左旋螺纹纹。按照照螺旋线线的数目目，螺纹纹还分为为单线螺螺纹和等等距排列列的多线线螺纹（下下右图）。为为了制造造方便，螺螺纹的线线数一般般不超过过4。螺纹有内内螺纹和和外螺纹纹之分，两两者旋合合组成螺螺旋副或或称螺纹纹副、用用于联接接的螺纹纹称为联联接螺纹纹；用于于传动的的螺纹称称为传动动螺纹。相相应的传传动称为为螺旋传传动。由由于螺旋旋传动也也是利用用螺纹零零件工作作的，其其受力情情况和几几何关系系与螺纹纹联接相相似，所所以也列列入本章章论述。按照母体体形状，螺螺纹分为为圆柱螺螺纹和圆圆锥螺纹纹现以以圆
4、柱螺螺纹为例例，说明明螺纹的的主要几几何参数数（下图图） （1）大大d 与外螺螺纹牙顶顶（或内内螺纹牙牙底）相相重合的的假想圆圆柱体的的直径。 （2）小小径d 1 与外螺螺纹牙底底（或内内螺纹牙牙顶）相相重合的的假想圆圆柱体的的直径。 （3）中中径d22 也也是一个个假想圆圆柱的直直径，该该圆柱的的母线上上牙型沟沟槽和凸凸起宽度度相等。 （4）螺螺距P 相邻邻两牙在在中径线线上对应应两点间间的轴向向距离。 （5）导导程S 同一一条螺旋旋线上的的相邻两两牙在中中径线上上对应两两点间的的轴向距距离。设设螺旋线线数为nn，则SS=nP。 （6）螺螺纹升角角少中径径d2圆柱上上,螺旋线线的切线线与垂直
5、直于螺纹纹轴线的的平面的的夹角（上上左图）。（7）牙牙型角 轴轴向截面面内螺纹纹牙型相相邻两侧侧边的夹夹角称为为牙型角角。牙型型侧边与与螺纹轴轴线的垂垂线间的的夹角称称为牙侧侧角。机械制造造常用螺螺纹:一、三角角形螺纹纹三角形螺螺纹主要要有普通通螺纹和和管螺纹纹。普通螺纹纹用于紧紧固联接接，管螺螺纹用于紧紧密联接接。1、普通通螺纹普通螺纹纹我国国国家标标准中，把把牙型角角=600的三三角形米米制螺纹纹称为普普通螺纹纹，以大大径d为为公称直直径。普通螺纹纹又分为为粗牙螺螺纹和细细牙螺纹纹。同一一公称直直径可以以有多种种螺距的的螺纹，其其中螺距距最大的的称为粗粗牙螺纹纹。其余余都称为为细牙螺螺纹（
6、下下左图aa）、粗粗牙螺纹纹应用最最广、细细牙螺纹纹的升角角小、小小径大，因因而自锁锁性能好好、强度度高但不不耐磨易易滑扣、它它适用于于薄壁零零件、受受动载荷荷的联接接和微调调机构。2. 管管螺纹 管联接螺螺纹一般般有四种种：普通通细牙螺螺纹、非非螺纹密密封的管管螺纹（圆圆柱管壁壁、=555，如如下左图bb）、用用螺纹密密封的管管螺纹（圆圆锥管壁壁、=55，如图图c）和和60圆锥管管螺纹。管管螺纹的的公称直直径是管管子的公公称通径径。圆柱柱管螺纹纹广泛应应用于水水、煤气气、润滑滑管路系系统中。圆圆锥管螺螺纹不用用填料即即能保证证紧密性性而且旋旋合迅速速，适用用于密封封要求较较高的管管路联接接中
7、 二、梯形形螺纹和和锯齿形形螺纹梯形螺纹纹和锯齿齿形螺纹纹用于传传动。为为了减少少摩擦和和提高效效率，这这两种螺螺纹的牙牙侧角都都比三角角形螺纹纹的小得得多（下下右图），而而且有较较大的间间隙以便便贮存润润滑油。梯梯形螺纹纹的牙侧侧角=15，比矩矩形螺纹纹容易切切削、当当采用剖剖分由母母时还可可以消除除因磨损损而产生生的间隙隙，因此此应用较较广。锯锯齿形螺螺纹工作作面牙侧侧角=3，效效率比梯梯形纹高高但只适适用于承承受单方方向的轴轴向载荷荷。10.11.2螺旋副副的受力力分析、效效率和自自锁一 矩矩形螺纹纹 螺旋副副在力矩矩和轴向向载荷作作用下的的相对运运动，可可看成作作用在中中径的水水平力推
8、推动滑块块（重物物）沿螺螺纹运动动，如上上图a所所示。将将矩形螺螺纹沿中中径d22展开可可得一斜斜面（图图b），图图中为螺纹纹升角，FFa为轴向向载荷，FF为作用用于中径径处的水水平推力力，Fnn为法向向反力；fFnn为摩擦擦力，ff为摩擦擦系数，为摩擦角。当滑块沿沿斜面等等速上升升时， Fa为阻力力， FF为驱动动力。因因摩擦力力向下，故故总反力力FR与Fa的夹角角为十。由力力的平衡衡条件可可知，FFR、F和和Fa三力组组成力多多边形（图图b），由由图可得得作用在螺螺旋副上上的相应应驱动力力矩当滑块沿沿斜面等等速下滑滑时，轴轴向载荷荷Fa变为驱驱动力，而而F变为为维持滑滑块等速速运动所所需的
9、平平衡力（上上图c）。由由力多边边形可得得作用在螺螺旋副上上的相应应力矩上式求出出的F值值可为正正，也可可为负。当当斜面倾倾角大于摩摩擦角时，滑滑块在重重力作用用下有向向下加速速的趋势势。这时时求出的的平衡力力F为正正，方向向如上图图c所示示。它阻阻止滑块块加速以以便保持持等速下下滑，故故F是阻阻力（支支持力）。当当斜面倾倾角小于摩摩擦角时，滑滑块不能能在重力力作用下下自行下下滑，即即处于自自锁状态态，这时时求出的的平衡力力F为负负，其方方向与上上图c相反（即即F与运运动方向向成锐角角），FF为驱动动力。它它说明在在自锁条条件下，必必须施加加驱动力力F才能能使沿块块等速下下滑。 二非非矩形螺螺
10、纹非矩形螺螺纹是指指牙侧角角0的三角角形螺纹纹、梯形形螺纹和和锯齿形形螺纹。 对比上上图a和b可可知，若若略去螺螺纹升角角的影响响，在轴轴向载荷荷Fa的作用用下，非非矩形螺螺纹的法法向力比比矩形螺螺纹的大大。若把把法向力力的增加加看作摩摩擦系数数的增加加，则非非矩形螺螺纹的摩摩擦阻力力可写为为式中f为当量量摩擦系系数，即即式中为当量量摩擦角角；为牙侧侧角。因因此将ff改为ff、改为就可像像矩形螺螺纹那样样对非矩矩形螺纹纹进行力力的分析析。当滑决沿沿非矩形形螺纹等等速上升升时可得得水平推推力相应的驱驱动力矩矩T=Fd2/2=Fatg(+)/2当滑块沿沿非矩形形螺纹等等速下滑滑时可得得F=Faat
11、g(-)相应的力力矩为 与矩形形螺纹分分析相同同，若螺螺纹升角角小小于于当量摩摩擦角则螺旋旋具有自自锁特性性，如不不施加驱驱动力矩矩，无论论轴向驱驱动力FFa多大，都都不能使使螺旋副副相对运运动、考考虑到极极限情况况，非矩矩形螺纹纹的自锁锁条件可可表示为为 为了防防止螺母母在轴向向力作用用下自动动松开，用用于联接接的紧固固螺纹必必须满足足自锁条条件。 以上分分析适用用于各种种螺旋传传动和螺螺纹联接接。归纳纳起来就就是：当当轴向载载荷为阻阻力，阻阻止螺旋旋副相对对运动时时（例如如车床丝丝杆走刀刀时，切切削力阻阻止刀架架轴向移移动；螺螺纹联接接拧紧螺螺母时，材材料变形形的反弹弹力阻止止螺母轴轴向移
12、动动；螺旋旋千斤顶顶举升重重物时，重重力阻止止螺杆上上升）。相相当于滑滑块沿斜斜面等速速上升。当当轴向载载荷为驱驱动力，与与螺旋副副相对运运动方向向一致时时（例如如旋松螺螺母时，材材料变形形的反弹弹力与螺螺母移动动方向一一致；用用螺旋千千斤顶降降落重物物时，重重力与下下降方向向一致），相相当于滑滑块沿斜斜面等速速下滑。螺旋副的的效率是是有效功功与输入入功之比比、若按按螺旋转转动一圈圈计算，输输入功为为2T，此时时升举滑滑块（重重物）所所作的有有效功为为FaS，故故螺旋副副的效率率为由上式可可知，当当量摩擦擦角一定时时，效率率只是螺螺纹升角角的函数数。由于于过大的的螺纹升升角制造造困难，且且效率
13、增增高也不不显著，所所以一般般角不大大于255。10.11.4 螺纹联联接的基基本类型型及螺纹纹紧固件件 一、螺螺纹联接接的基本本类型 螺纹联联接有以以下四种种基本类类型 1 .螺栓联联接螺栓联接接的结构构特点是是被联接接件的孔孔中不切切制螺纹纹（下左左图），装装拆方便便。螺栓联接接有两种种类型：普通螺螺栓联接接和铰制制孔用螺螺栓联接接。普通通螺栓联联接，螺螺栓与孔孔之间有有间隙。这这种联接接的优点点是加工工简便，成成本低故故应用最最广。铰铰制孔用用螺栓联联接，其其螺杆外外径与螺螺栓孔（由由高精度度铰刀加加工而成成）的内内径具有有同一基基本尺寸寸，它适适用于承承受垂直直于螺栓栓轴线的的横向载载
14、荷。 2螺螺钉联接接螺钉直接接旋人被被联接件件的螺纹纹孔中，省省去了螺螺母（下下左图aa），因因此结构构上比较较简单、但但这种联联接不宜宜经常装装拆。以以免被联联接付的的螺纹孔孔磨损而而修复困困难。 3. 双头螺螺柱联接接双头螺柱柱多用于于较厚的的被联接接件或为为了结构构紧凑而而采用盲盲孔的联联接（上上右图bb）。双双头螺柱柱联接允允许多次次装拆而而不损坏坏被联接接零件。 4. 紧紧定螺钉钉联接 紧定定螺钉联联接（下下左图）常常用来固固定两零零件的相相对位置置，并可可传送不不大的力力或转矩矩。 二、螺螺纹紧固固件 螺纹紧紧固件的的品种很很多，大大都已标标准化，它它是一种种商品性性零件，经经合理
15、选选择其规规格、型型号后，可可直接到到五金商商店购买买。 1. 螺栓栓 螺螺栓的头头部形状状很多，最最常用的的有六角角头和小小六角头头两种。 螺栓也也应用于于螺钉联联接中。2. 双双头螺柱柱 双头螺螺柱旋入入被联接接件螺纹纹孔的一一端称为为座端。另另一端为为螺母端端，其公公称长度度为L。 3螺螺钉、紧紧定螺钉钉 螺钉、鉴鉴定螺钉钉的头部部有内六六角头、十十字槽头头等多种种形式，以以适应不不同的拧拧紧程度度。紧定定螺钉末末端要顶顶住被联联接件之之一的表表面或相相应的凹凹坑，其其末端具具有平端端、锥端端、圆尖尖端等各各种形状状。 4螺母母 螺母的的形状有有六角形形、圆形形（下右右图）等等。六角角螺母有有三种不不同厚度度，薄螺螺母用于于尺寸受受到限制制的地方方，厚螺螺母用于于经常装装拆易于于磨损之之处。圆圆螺母常常用于轴轴上零件件的轴向向固定。5垫圈圈
