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1、第第11章章 连接连接连接连接是指被连接件与连接件的组合。是指被连接件与连接件的组合。被连接件被连接件：轴与齿轮，轮圈与轮心，箱体与箱盖等。：轴与齿轮，轮圈与轮心，箱体与箱盖等。连连接接件件：又又称称紧紧固固件件。如如螺螺栓栓、螺螺母母、键键、销销、铆铆钉钉等。等。有些连接使用紧固件，有些则不使用。有些连接使用紧固件，有些则不使用。按拆开情况分类按拆开情况分类1.1.不可拆连接：不可拆连接：若不损坏组成零件就不能拆开的连接。若不损坏组成零件就不能拆开的连接。如铆接、焊接、粘结。如铆接、焊接、粘结。2.2.可拆连接：可拆连接：允许多次装拆而无损于使用性能的连接。允许多次装拆而无损于使用性能的连接
2、。如键连接、销连接、螺纹连接。如键连接、销连接、螺纹连接。11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用d2一、螺纹的形成一、螺纹的形成1. 1. 螺旋线的形成螺旋线的形成 一一动动点点在在一一圆圆柱柱体体的的表表面面上上，一一边边绕绕轴轴线线等等速速旋旋转转，同同时时沿沿轴轴向作等速移动的轨迹。向作等速移动的轨迹。11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用d22.螺纹的形成螺纹的形成 取取一一平平面面图图形形，使使其其一一边边与与圆圆柱柱体体的的母母线线贴贴合合，沿沿着着螺螺旋旋线线运运动动，运运动动时时保保持持该该图图形形平平面面始始终终位位于于圆圆柱柱体体的的轴轴线线平平面面内内，该该平平面
3、面图图形形在在空空间间所所形形成成的的轨迹就是相应的螺纹。轨迹就是相应的螺纹。11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用1.1. 按牙型分类：按牙型分类： 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11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用螺纹的牙型螺纹的牙型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1530330潘存云教授研制潘存云教授研制11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用2.2.按螺纹的旋向分按螺纹的旋向分1) 1) 右旋右旋( (常用常用); ); 2) 2) 左旋左旋( (特殊情况用特殊情况用) )。3.3.按螺
4、旋线的根数按螺旋线的根数分分单线螺纹（单线螺纹（n=1） 多用于连接多用于连接 多线螺纹（多线螺纹（n2） 用于传动用于传动 11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用4.4.按回转体的内外表面分按回转体的内外表面分内螺纹：内螺纹：在在回转体回转体的内表面形成的螺纹。的内表面形成的螺纹。外螺纹：外螺纹：在在回转体回转体的外表面形成的螺纹。的外表面形成的螺纹。两者旋合组成螺纹副或称螺旋副。两者旋合组成螺纹副或称螺旋副。5.5.按螺旋的作用分按螺旋的作用分连接螺纹：连接螺纹：起连接作用的螺纹。包括普通螺纹，起连接作用的螺纹。包括普通螺纹，管螺纹。管螺纹。传动螺纹：传动螺纹：起传动作用的螺纹。包括矩
5、形螺纹，起传动作用的螺纹。包括矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹。梯形螺纹，锯齿形螺纹。11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用连接螺纹连接螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制传动螺纹传动螺纹11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用6.6.按母体形状分按母体形状分圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹圆柱螺纹圆柱螺纹圆锥螺纹圆锥螺纹潘存云教授研制潘存云教授研制管螺纹管螺纹11.1 螺纹11.1.1 螺纹类型与应用按螺纹的牙型分按螺纹的牙型分螺螺纹纹的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
6、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连接螺纹连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11.1 螺纹11.1.2 螺纹的主要参数1.1.大大径径d d：螺螺纹纹的的最最大大直直径径。在在标准中定为标准中定为公称直径公称直径。2.2.小小径径d d1 1：螺螺纹纹的的最最小小直直径径。也也是是外外螺螺纹纹的的危危险险剖剖面面的的直直径径( (强度直径强度直径)
7、 ) 。3.中中径径d d2 2：轴轴向向剖剖面面内内牙牙厚厚等等于牙宽的圆柱直径，一般取于牙宽的圆柱直径，一般取 d d2 2（ d d1 1 + + d d）/2/24.4.螺螺距距P P：相相邻邻两两牙牙平平行行侧侧面面间间的的轴向距离。轴向距离。5.5.导导程程S S：同同一一条条螺螺旋旋线线上上相相邻邻两两牙牙在在中中径径线线上上对对应应两两点点间间的的轴向距离。轴向距离。 S=nP S=nPn n为螺旋线数。为螺旋线数。11.1 螺纹11.1.2 螺纹的主要参数6.螺螺纹纹升升角角:在在中中径径d d2 2圆圆柱柱上上, ,螺螺旋旋线线的的切切线线与与垂垂直直于于螺纹轴线的平面的夹
8、角。螺纹轴线的平面的夹角。7.7.牙牙型型角角：轴轴向向截截面面内内螺螺纹牙型纹牙型相邻两侧边相邻两侧边的夹角。的夹角。牙牙侧侧角角：轴轴向向截截面面内内螺螺纹纹牙牙型型侧侧边边与与螺螺纹纹轴轴线线的的垂垂线线间的夹角。间的夹角。对于对称牙型：对于对称牙型： = /2 = /211.2 螺纹副受力分析、效率与自锁11.2.1 矩形螺纹1 1、受力分析、受力分析r2TFFa表示置于螺杆螺表示置于螺杆螺纹上的螺母纹上的螺母加在螺母上的载荷加在螺母上的载荷使螺母上升的外加力矩使螺母上升的外加力矩力矩力矩T相当于加在螺母上相当于加在螺母上的水平驱动力。的水平驱动力。表示矩形螺杆表示矩形螺杆T=F r2
9、FRr2TFFa FRr2TF + FRFar2TFFa +FRr2TFFa +FR 螺母沿螺纹上升螺母沿螺纹上升相当于滑块在斜面相当于滑块在斜面上运动。上运动。r2TFFa +FR2 r2s +FFaFRVAA 滑块滑块A A上升上升2 r2s +FFaFRVAA 滑块滑块A A上升上升2 r2s +FFaFRVAA F=Fatan ( +) +FRFFaT=Fd2/2=Fa(d2/2 ) tan ( +)2 r2s -F FaFRVAA滑块滑块A A下降下降 下滑支持力下滑支持力主动力主动力滑块滑块A A下降下降2 r2s -F FaVAA F = Fa tan ( -)FRFRF Fa
10、-T=Fa(d2/2 ) tan ( -)11.2 螺纹副受力分析、效率与自锁11.2.1 矩形螺纹2.2.螺旋副的效率螺旋副的效率当螺旋副转动一圈需当螺旋副转动一圈需输入的功输入的功为为 W W1 1=F=Fdd2 2= F= Fa atan(tan( +) +)dd2 2升举重物所作的升举重物所作的有效功有效功为为 W W2 2=F=Fa aS=FS=Fa add2 2tgtg螺旋副的螺旋副的效率效率为为 d2S 11.2 螺纹副受力分析、效率与自锁11.2.1 矩形螺纹令令由于过大的升角加工困难，且效率增加也不显著，由于过大的升角加工困难，且效率增加也不显著，故故一般取一般取2525。1
11、1.2 螺纹副受力分析、效率与自锁11.2.1 矩形螺纹3.3.自锁条件自锁条件自锁：自锁：在轴向力作用下在轴向力作用下, ,螺旋副不会自动松脱的现象。螺旋副不会自动松脱的现象。自锁条件：自锁条件：当重物沿斜面等速下降时，摩擦力向上，这时当重物沿斜面等速下降时，摩擦力向上，这时F F不是推力，不是推力，而是阻力。而是阻力。 由由 F=FF=Fa atg(tg( )当当 时，时， F F0 0 ，即不加支持力，即不加支持力F,F,重物在轴向力重物在轴向力F Fa a的作用下，的作用下，也不会自动滑下。即螺旋副具有自锁作用。也不会自动滑下。即螺旋副具有自锁作用。所以所以, ,自锁条件是：自锁条件是
12、： 11.2 螺纹副受力分析、效率与自锁11.2.2 非矩形螺纹 0 0，包括三角形螺纹、，包括三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等。梯形螺纹、锯齿形螺纹等。略去升角的影响略去升角的影响，非，非矩形螺矩形螺纹的摩擦力为纹的摩擦力为 f fF Fa a/cos=f/cos=f F Fa a 式中式中f f 称为称为当量摩擦系数当量摩擦系数。 f f =f/cos=tan=f/cos=tan 称为称为当量摩擦角当量摩擦角。只要将只要将f f改为改为f f ，改为改为 ，就可象矩形螺纹那样对非，就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行分析。矩形螺纹进行分析。1.1.受力分析受力分析 F FF Fa atan
13、(tan(+ ) )2.2.效率效率3.3.自锁条件自锁条件: : 11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件机械制造常用螺纹一、连接用螺纹一、连接用螺纹 要求自锁性好。要求自锁性好。 三角形螺纹三角形螺纹当量摩擦系数当量摩擦系数f 较大，较大，自锁性较自锁性较好，好，连接用螺纹多使用三角形螺纹。连接用螺纹多使用三角形螺纹。 三角形螺纹主要有普通螺纹和管螺纹。三角形螺纹主要有普通螺纹和管螺纹。 普通螺纹多用于普通螺纹多用于紧固连接紧固连接。 管螺纹用于各种管道的管螺纹用于各种管道的紧密连接紧密连接。11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件机械制造常用螺纹1.1.普通螺纹普通螺纹牙型角牙型角=60
14、，牙侧角，牙侧角=30。普通螺纹普通螺纹以大径以大径d d为公称直径，为公称直径，同一公称直径可以有多种螺距，其中同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。螺距最大的称为粗牙螺纹，其余的统称为细牙螺纹。粗牙螺纹应用最广。粗牙螺纹应用最广。细牙螺纹的优点：细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高。升角小、小径大、自锁性好、强度高。缺点：缺点：不耐磨、易滑扣。不耐磨、易滑扣。应用：应用：薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。Pd粗牙粗牙dP细牙细牙dP细牙细牙6011.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件机械制造常用螺纹5
15、5 非螺纹密封的管非螺纹密封的管螺纹螺纹d dd d2 2d d1 1P P2.2.管螺纹管螺纹普通细牙螺纹普通细牙螺纹用于薄壁管件的连接。用于薄壁管件的连接。非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁= 55）螺螺纹纹面面间间没没有有间间隙隙，密密封封性性好好，适适用用于于压压强强在在1.61.6MPaMPa以以下下的的连接，连接，多用于水、煤气、多用于水、煤气、润滑管路系统。润滑管路系统。11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件机械制造常用螺纹d dd d2 2d d1 1P P用螺纹密封的管用螺纹密封的管螺纹螺纹55 2用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁 =
16、55）螺螺纹纹分分布布在在锥锥度度为为1：16（=14724）的的圆圆锥锥管管壁壁上上。螺螺纹纹旋旋合合后后，利利用用本本身身的的变变形形就就可可以以保保证证连连接接的的紧紧密密性性，不不需需要要任任何填料，密封简单。何填料，密封简单。用于高温高压系统及润滑系统。用于高温高压系统及润滑系统。60圆锥管螺纹圆锥管螺纹螺纹分布在锥度为螺纹分布在锥度为1：16的圆锥管壁上。的圆锥管壁上。用于气体或液体管路系统用于气体或液体管路系统依靠螺纹密封的连接螺纹依靠螺纹密封的连接螺纹（水、煤气管道除外）。（水、煤气管道除外）。管螺纹的公称直径是管子的管螺纹的公称直径是管子的公称通径。公称通径。11.3 螺纹连
17、接的基本类型及螺纹紧固件机械制造常用螺纹二、传动用螺纹二、传动用螺纹要求效率较高。要求效率较高。1.1.梯形螺纹梯形螺纹= 1515。工艺性好，牙根强度高。用剖分螺母时，可调整间隙。应用较广。工艺性好，牙根强度高。用剖分螺母时，可调整间隙。应用较广。2 2. .锯齿形螺纹锯齿形螺纹工作面工作面= = 3 3，非工作面，非工作面= = 3030，效率较高，效率较高，牙根强度高。用于单向受力牙根强度高。用于单向受力的传力螺纹。的传力螺纹。梯梯 形形30锯齿形锯齿形30311.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件机械制造常用螺纹螺纹的精度等级螺纹的精度等级A A级级公公差差小小，精精度度最最高高，用用
18、于于配配合合精精确确，防防振振动动等等场场合；合；B B级级用用于于受受载载较较大大且且经经常常拆拆卸卸，调调整整或或承承受受变变载载荷荷的的连接；连接；C C级级用于一般连接，最常用。用于一般连接，最常用。11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.1 螺纹连接的基本类型连连接接用用的的螺螺纹纹绝绝大大多多数数是是单单线线三三角角形形螺纹，升角螺纹，升角=1.5-5=1.5-5。11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.1 螺纹连接的基本类型螺螺栓栓连连接接是是利利用用一一端端有有头头另另一一端端有有螺螺纹纹的的螺螺栓栓穿穿过过被被连连接接件件的的孔孔并并旋旋上上螺螺母母，将将
19、被被连连接接件件连在一起。连在一起。这这种种连连接接无无需需在在被被连连接接件件上上切切制制螺螺纹纹，构构造造简简单单，装装拆拆方方便便，成成本本较较低低，使使用用时时不不受受被被连连接接材料的限制，材料的限制，应用较广应用较广。主主要要用用于于被被连连接接件件不不太太厚厚并并能能从连接两边进行装配的场合。从连接两边进行装配的场合。铰铰制制孔孔用用螺螺栓栓，螺螺栓栓杆杆与与孔孔壁壁之之间间没没有有间间隙隙。这这种种螺螺栓栓能能精精确确固固定定被被连连接接件件的的相相对对位位置置，并并能承受横向载荷。能承受横向载荷。eaal1 1l1 1铰制孔螺栓铰制孔螺栓潘存云教授研制潘存云教授研制dd1.1
20、.螺栓连接螺栓连接11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.1 螺纹连接的基本类型螺钉连接不用螺母，而是直接把螺钉连接不用螺母，而是直接把螺钉的螺纹部分拧进被连接件之螺钉的螺纹部分拧进被连接件之一的螺纹孔中实现连接。一的螺纹孔中实现连接。主要用于被连接件之一太厚或结主要用于被连接件之一太厚或结构上受限制不能采用螺栓连接，构上受限制不能采用螺栓连接，且不需经常拆装的场合。且不需经常拆装的场合。2.2.螺钉连接螺钉连接11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.1 螺纹连接的基本类型潘存云教授研制3.3.双头螺柱连接双头螺柱连接d双头螺柱的双头螺柱的两端均有螺纹两端均有螺纹。连连接接
21、时时，其其一一端端的的螺螺纹纹紧紧固固在在被被连连接接件件之之一一的的螺螺纹纹孔孔中中，另另一一端端则则穿穿过过另另一一被被连连接接件件的的孔孔并并用用螺螺母母拧拧紧紧，从从而而将将被连接件连在一起。被连接件连在一起。拆拆却却时时，只只需需旋旋下下螺螺母母，螺螺柱柱仍仍留留在在螺螺纹纹孔孔中中，故故螺螺纹纹孔不易损坏。孔不易损坏。主主要要用用于于被被连连接接件件之之一一太太厚厚而而又又需需经经常常拆拆装装或或结结构构上上受受限限制制不不能能采采用用螺螺栓栓连连接接的的场场合。合。11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.1 螺纹连接的基本类型潘存云教授研制p紧紧定定螺螺钉钉连连接接是是
22、把把紧紧定定螺螺钉钉旋旋入入一一被被连连接接件件的的螺螺纹纹孔孔中中，其其末末端端顶顶住住另另一一被被连连接接件件的的表表面面或或进进入入该该零零件件上上相相应应的的凹凹坑坑中中，以以固固定定两两零零件件的的相对位置。相对位置。p这这种种连连接接多多用用于于轴轴与与轴轴上上零零件件的的连连接接，可可以以传传递不大的力或扭矩。递不大的力或扭矩。紧定螺钉紧定螺钉4.4.紧定螺钉连接紧定螺钉连接11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.2 螺纹紧固件螺螺纹纹紧紧固固件件的的品品种种很很多多，在在机机械械制制造造中中常常见见的的有有螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈等。螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母
23、、垫圈等。这这些些零零件件的的结结构构和和尺尺寸寸都都已已标标准准化化，是是一一种种商商品品性零件性零件。它它们们的的公公称称尺尺寸寸为为大大径径d d。设设计计时时，可可根根据据d d的的大大小在相应的标准或设计手册中查出其它尺寸。小在相应的标准或设计手册中查出其它尺寸。11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件潘存云教授研制潘存云教授研制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LL0d六角头六角头LdL0小六角头小六角头11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.2 螺纹紧固件dL0L1LL1 -座端长度座端长度L0 -螺母端长度螺母端长度二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺
24、螺纹纹紧紧固固件件双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.2 螺纹紧固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、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱螺栓螺栓11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.2 螺纹紧固件潘存云教授研制螺螺纹纹紧紧固固件件潘存云教授研制地脚螺栓地脚螺栓 潘存云教授研制起吊螺钉起吊螺钉 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连接专用螺纹连接T 型螺栓型螺栓 11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.2 螺纹紧固件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螺
25、螺纹纹紧紧固固件件螺母螺母螺钉、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连接专用螺纹连接11.3 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件11.3.2 螺纹紧固件垫圈垫圈 平垫圈平垫圈薄平垫圈薄平垫圈A型平垫圈型平垫圈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。专用螺纹连接专用螺纹连接11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.1 螺纹连接的预紧按按螺螺纹纹连连接接
26、装装配配时时是是否否拧拧紧紧，分分为为紧紧连连接接和和松松连连接。接。松连接松连接只在承受外载荷时螺栓才受到力的作用。只在承受外载荷时螺栓才受到力的作用。大大多多数数螺螺纹纹连连接接在在装装配配时时必必须须拧拧紧紧螺螺母母，此此时时螺螺栓栓所所受受的的轴轴向向拉拉力力叫叫预预紧紧力力。这这种种连连接接叫叫紧紧螺螺栓栓连接连接。1.1.预紧的目的预紧的目的u提高连接刚度、紧密性和防松能力。提高连接刚度、紧密性和防松能力。u受受拉拉螺螺栓栓连连接接，可可提提高高疲疲劳劳强强度度；受受剪剪螺螺栓栓连连接接，可增大摩擦力。可增大摩擦力。11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.1 螺纹连接的预紧2.2.
27、预紧力的确定预紧力的确定预紧力预紧力F F0 0的值由螺纹连接的要求决定。的值由螺纹连接的要求决定。为了充分发挥螺栓的工作能力和保证预紧可靠，螺为了充分发挥螺栓的工作能力和保证预紧可靠，螺栓的栓的预紧应力一般可达材料屈服极限的预紧应力一般可达材料屈服极限的50-70%50-70%。11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.1 螺纹连接的预紧3.3.拧紧力矩拧紧力矩T = TT = T1 1+ T+ T2 2式中式中T T1 1 螺母支承面上的摩擦阻力矩。螺母支承面上的摩擦阻力矩。T T2 2 螺旋副相对转动的阻力矩。螺旋副相对转动的阻力矩。对于对于M10-M68M10-M68的粗牙螺纹，可取的粗
28、牙螺纹，可取T = 0.2 FT = 0.2 F0 0d d Nmm Nmm式中式中d d 螺纹公称直径，螺纹公称直径，mmmm；F F0 0 预紧力，。预紧力，。11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.1 螺纹连接的预紧. .控制拧紧力矩的方法控制拧紧力矩的方法使用测力矩扳手或定力使用测力矩扳手或定力矩扳手。矩扳手。由于摩擦系数不稳定，这两种由于摩擦系数不稳定，这两种方法的准确性较差。方法的准确性较差。测量拧紧时螺栓的伸长测量拧紧时螺栓的伸长量。量。规定开始拧紧后的扳动规定开始拧紧后的扳动角度或圈数。角度或圈数。对重要的有强度要求的螺栓连接，对重要的有强度要求的螺栓连接，如无控制拧紧力矩的措
29、施，不宜如无控制拧紧力矩的措施，不宜采用小于采用小于1212的螺栓。的螺栓。测力矩扳手测力矩扳手定力矩扳手定力矩扳手11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.2 螺纹连接的防松连连接接用用三三角角形形螺螺纹纹都都具具有有自自锁锁性性，在在静静载载荷荷和和工工作作温温度变化不大时，不会自动松脱。度变化不大时，不会自动松脱。但但在在冲冲击击、振振动动和和变变载载条条件件下下，预预紧紧力力可可能能在在某某一一瞬瞬时消失，连接仍有可能松动而失效。时消失，连接仍有可能松动而失效。高高温温下下的的螺螺栓栓连连接接，由由于于温温度度变变形形差差异异等等，也也可可能能发发生松脱现象。生松脱现象。因此设计时必须考
30、虑防松，即因此设计时必须考虑防松，即防止螺纹副相对转动。防止螺纹副相对转动。11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.2 螺纹连接的防松潘存云教授研制防松的方法，按原理分为三类：防松的方法，按原理分为三类： 1. 利用附加摩擦力防松：比较简单方便，但不可靠。利用附加摩擦力防松：比较简单方便，但不可靠。尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.2 螺纹连接的防松潘存云教授研制潘存云教授研制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. 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潘存云教授研制止动垫
31、圈止动垫圈11.4 螺纹连接的预紧与防松11.4.2 螺纹连接的防松3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用冲头冲用冲头冲23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11.5 螺纹连接强度的计算11.5.1 螺纹连接的失效形式和计算准则1 1、失效形式、失效形式受拉螺栓受拉螺栓螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂受剪螺栓受剪螺栓螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断静载荷螺栓连接：静载荷螺栓连接：静载荷螺栓连接：多数为疲劳失效静载荷螺栓连接：多数为疲劳失效 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的拉伸强度受拉螺栓：设计准
32、则为保证螺栓的拉伸强度受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 2 2、设计计算准则与思路、设计计算准则与思路11.5 螺纹连接强度的计算11.5.2 松螺纹连接强度的计算如如吊吊钩钩螺螺栓栓，工工作作前前不不拧拧紧紧，只只有有工工作作载载荷荷F F起拉伸作用。起拉伸作用。强度条件为：强度条件为：验算用验算用 设计用设计用 d d1 1螺杆危险截面直径（螺杆危险截面直径（mmmm）许用拉应力许用拉应力 N/mm2 (MPa)N/mm2 (MPa) 11.5 螺纹连接强度的计算11.5.3 紧螺纹连接强度的计算、紧螺栓连接、紧螺栓连接工作前
33、有预紧力工作前有预紧力0工作前拧紧，在拧紧力矩工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下：作用下：预紧力预紧力0产生拉伸应力产生拉伸应力螺纹摩擦力矩螺纹摩擦力矩T1产生剪应力产生剪应力 复合应力状态复合应力状态:接第四强度理论：接第四强度理论： 强度条件为：强度条件为：11.5 螺纹连接强度的计算11.5.3 紧螺纹连接强度的计算式中：式中：F0 预紧力（预紧力（N） 1.31.3系系数数将将外外载载荷荷提提高高30%30%，以以考考虑虑螺螺纹纹力力矩矩对对螺螺栓栓连连接接强强度度的的影影响响，这这样样把把拉拉扭扭的的复复合合应应力力状状态态简简化化为为纯纯拉拉伸伸来来处处理理，大大大大简简化化了了计计算
34、算手手续，故又称简化计算法。续，故又称简化计算法。11.5 螺纹连接强度的计算11.5.3 紧螺纹连接强度的计算受横向载荷的受拉紧螺栓连接计算受横向载荷的受拉紧螺栓连接计算特特点点：杆杆孔孔间间有有间间隙隙，靠靠拧拧紧紧的的正正压压力力( (F0) )产产生生摩摩擦擦力力来来传传递递外外载载荷荷，保保证证连连接接可可靠靠( (不不产生相对滑移产生相对滑移) )的条件为：的条件为：f接合面间的摩擦系数；接合面间的摩擦系数；m接合面数目；接合面数目；C防滑系数（可靠性系数）防滑系数（可靠性系数） C=1.11.3 11.5 螺纹连接强度的计算11.5.3 紧螺纹连接强度的计算 当当f=0.15，C
35、=1.2，m=1时时：F0=8F，预预紧紧力力应应至至少少为横向工作载荷的为横向工作载荷的8倍。倍。 为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力为增加可靠性，减小直径，简化结构，提高承载能力可采用如下减载装置：可采用如下减载装置： a)a)减载销减载销 b)b)减载套筒减载套筒 c)c)减载键减载键11.9 键及花键连接11.9.1 键连接键连接的作用：键连接的作用：键可实现键可实现轴与轴轴与轴上零件上零件之间的之间的周向周向固定固定以传递转矩以传递转矩。也可实现也可实现轴向固轴向固定或轴向移动定或轴向移动键连接的键连接的类型类型按装配时是否需要打紧按装配时是否需要打紧分为分为松键连接：松
36、键连接：装配时装配时不需要打紧，如不需要打紧，如平键平键连连接，接，半圆键半圆键连接。连接。紧键连接：紧键连接：装配时装配时需要打紧，如需要打紧，如楔键楔键连接，连接，切向键切向键连接。连接。11.9 键及花键连接11.9.1 键连接1.1.平键连接平键连接键的键的两侧面是工作面两侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。定心性好，装拆方便，隙。定心性好，装拆方便，应用广泛应用广泛。普通平键普通平键用于静连接，起周向固定作用，应用广泛。用于静连接，起周向固定作用，应用广泛。A A型：型：轴槽用指状铣刀加工，键在轴槽中固定良好，但轴槽用指状铣刀加工，键在轴槽中固定良
37、好，但键头部不能充分利用，而且轴上键槽端部应力集中较键头部不能充分利用，而且轴上键槽端部应力集中较大。大。B B型：型：轴槽用盘形铣刀加工，轴的应力集中较小，但键轴槽用盘形铣刀加工，轴的应力集中较小，但键在轴槽中固定不好。键的承载面积大，适用于在轴槽中固定不好。键的承载面积大，适用于传力较传力较大的场合大的场合。C C型：型：轴槽用指状铣刀加工，常用于轴槽用指状铣刀加工，常用于轴的端部轴的端部。11.9 键及花键连接11.9.1 键连接潘存云教授研制普通普通平键平键结构结构单圆头单圆头(C型型)圆头圆头(A型型)平头平头(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
38、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型型B型型C型型盘铣刀盘铣刀 11.9 键及花键连接11.9.1 键连接潘存云教授研制工作面工作面间隙间隙轴轴11.9 键及花键连接11.9.1 键连接普通平键连接应用举例普通平键连接应用举例11.9 键及花键连接11.9.1 键连接起键螺孔起键螺孔(2)导向平键导向平键固定螺钉固定螺钉带带毂毂零零件件可可以以在在轴轴上上沿沿着着导导键键移移动动，构构成成动动连连接接，用用于于轴轴上上零零件件移移动动量量不不大大的的场场合合，如如变变速速箱箱中中的的滑滑移齿
39、轮。移齿轮。结构特点：结构特点：长度较长，需用螺钉固定在轴上。长度较长，需用螺钉固定在轴上。为便于装拆，键中部制有起键螺孔。为便于装拆，键中部制有起键螺孔。潘存云教授研制起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉11.9 键及花键连接11.9.1 键连接两侧面是工作面两侧面是工作面，定心性，定心性好，能在轴槽中摆动以适好，能在轴槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便。应毂槽底面，装配方便。用于静连接，起周向固定用于静连接，起周向固定作用作用。缺点是键槽较深，对轴的削弱较大，只适用于缺点是键槽较深，对轴的削弱较大，只适用于轻载连接轻载连接。锥形轴端锥形轴端用半圆键连接较为方便。用半圆键连接较为方便。2.2.半圆
40、键连接：半圆键连接：11.9 键及花键连接11.9.1 键连接用于静连接，用于静连接，上下面是工作面。上下面是工作面。楔键连接楔键连接（1）普通楔键）普通楔键（2）钩头楔键）钩头楔键 工工作作时时主主要要靠靠摩摩擦擦力力传传递递转转矩矩，并并能能受受单向轴向力。单向轴向力。 适适用用于于定定心心精精度度要要求求不不高高、载载荷荷平平稳稳和和低速的连接。低速的连接。3.3.楔键连接和切向键连接楔键连接和切向键连接11.9 键及花键连接11.9.1 键连接切切向向键键连连接接由由两两个个楔楔键键组组成成。将将键键打打入入键键槽槽时时产产生生挤挤压压力力，工工作作时时靠靠工工作作面面的的挤挤压压力力
41、和和摩摩擦擦力力传传递递转转矩。矩。一一对对切切向向键键只只能能传传递递单单向向转转矩矩，当当有有反反转转要要求求时时应应使用两对切向键并使用两对切向键并分布成分布成120-130角。角。用于载荷很大，定心要不严的场合。用于载荷很大，定心要不严的场合。切向键连接切向键连接11.9 键及花键连接11.9.1 键连接二、平键连接的强度校核二、平键连接的强度校核键的选择键的选择键的类型键的类型可根据连接的结构特点、使用要求和工作条件选定。可根据连接的结构特点、使用要求和工作条件选定。键的键的截面尺寸截面尺寸b bh h根据键所在轴段的直径根据键所在轴段的直径d d由标准中选取。由标准中选取。键的键的
42、长度长度L L按轮毂宽度确定，一般键长略短于轮毂宽度并由标准中按轮毂宽度确定，一般键长略短于轮毂宽度并由标准中选取标准长度系列值。选取标准长度系列值。11.9 键及花键连接11.9.1 键连接平键连接的强度校核平键连接的强度校核1. 1. 键的材料键的材料 45钢。2.2. 失效形式失效形式工作面的压溃工作面的压溃 ( (静连接静连接) )；工作面的磨损工作面的磨损 ( (动连接动连接) )；个别情况会出现键的剪断。个别情况会出现键的剪断。11.9 键及花键连接11.9.1 键连接3.3.强度条件强度条件挤压挤压 磨损磨损其中其中: :T T传递的转矩，传递的转矩，N Nmmmm；d d轴颈直
43、径，轴颈直径，mmmm；h h键的高度，键的高度，mmmm；l l键的键的工作工作长度，长度，mmmm 。P P、 p p由表查取。由表查取。如如强强度度不不够够，可可采采用用两两个个平平键键，与与轴轴线线对对称称布布置置。考考虑虑到到载载荷荷分分布布的的不不均均匀性，在强度校核中只按匀性，在强度校核中只按1.51.5个键计算。个键计算。11.9 键及花键连接11.9.2 花键连接花键连接由花键连接由轴和轮毂上周向均布的多个键齿轴和轮毂上周向均布的多个键齿组成。组成。工作时依靠工作时依靠齿的侧面受挤压齿的侧面受挤压来传递转矩。来传递转矩。花键连接承载能力高，定心性好，导向性好，对花键连接承载能
44、力高，定心性好，导向性好，对轴的削弱小。轴的削弱小。花键连接花键连接适用于载荷大、适用于载荷大、精度要求高或经常滑移的精度要求高或经常滑移的连接。连接。11.10 销连接一、用途一、用途1.定位；定位；2.连接并传递不连接并传递不大的转矩；大的转矩；3.安全保护。安全保护。二、类型二、类型圆柱销圆柱销利用过盈配合固定，多利用过盈配合固定，多次拆卸会降低定位精度次拆卸会降低定位精度和可靠性。和可靠性。圆锥销圆锥销常用的锥度为常用的锥度为1:501:50，装，装配方便，定位精度高，配方便，定位精度高，多次拆卸不会影响定位多次拆卸不会影响定位精度。精度。作业：11-2本章完本章完人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
