第十章联接设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 第十章联接设计(6学时) 1.教学目标 1)了解螺纹的类型及主要参数; 2)掌握螺纹联接、预紧和防松措施、螺栓组联接的设计; 3)掌握提高螺栓联接强度的措施; 4)了解键联接的类型、特点,掌握键联接的选择及强度计算 5)了解花键联接、无键联接、销联接等知识 2.教学重点和难点 【重点】 1、螺纹、螺纹联接及其零件的结构和类型。 2、螺纹联接的受力分析和强度计算。 3、螺纹联接的预紧和防松以及提高螺纹联接强度的措施。 【难点】螺纹联接的受力和变形关系图 3.讲授方法:多媒体和演示柜教学 正文
第十章 联接设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 177 第十章 联接设计(6 学时) 1．教学目标 1）了解螺纹的类型及主要参数； 2）掌握螺纹联接、预紧和防松措施、螺栓组联接的设计； 3）掌握提高螺栓联接强度的措施； 4）了解键联接的类型、特点，掌握键联接的选择及强度计算； 5）了解花键联接、无键联接、销联接等知识。 2．教学重点和难点 【重点】 1、螺纹、螺纹联接及其零件的结构和类型。 2、螺纹联接的受力分析和强度计算。 3、螺纹联接的预紧和防松以及提高螺纹联接强度的措施。 【难点】 螺纹联接的受力和变形关系图 3．讲授方法：多媒体和演示柜教学 正 文
第十章联接设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) §10.1概述 在机器的设计和制造中,为了减少制造、安装、维修和运输费用,以及尽可能减轻机器重量、 节约贵重金属、降低生产成本和提高劳动生产率,在一部机器中我们经常可以看到使用了不同的 机械动联接 铆接、焊接、胶接等 不可拆卸联接这种联接拆卸时 会损坏其中一个零件 机械联接机械静联接 销联接 可拆印联接/楔联接 螺纹联接 键及无键联接 材料来制造不同的零件,然后通过一定的方式和联接手段把这些零件联接成一个整体,来实现预 期的性能要求。因此,作为一个工程技术人员,无论从事那一个行业的工作,都必须了解机械中 常用的各种联接方法、特点和应用情况,掌握一定的常用联接的设计准则和方法,熟悉各种常用 联接零件的类型、结构与使用条件。 常用的机械联接方法分类如下 除以上的联接方式外,常用的还有过盈配合联接、型联接等。 机械动联接:被联接的各个零部件之间可以有相对位置变化,例如我们在前面所介绍的各类 运动副; 机械静联接:被联接起来的各个零部件之间的位置固定,不允许产生相对运动的联接。 机械静联接是我们本章介绍的主要内容,而螺纹联接是机械中应用最为广泛的静联接方式之 ,它具有结构简单、工作可靠、装拆方便、形式多样、能满足各种要求等优点。所以,我们本 章主要介绍螺纹联接,同时对常用的键联接和不可拆卸联接进行适当的介绍。 顾名思义,螺纹联接是采用螺纹和螺纹联接件来实现的联接。这类联接具有结构简单、拆装 78
第十章 联接设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 178 §10.1 概述 在机器的设计和制造中，为了减少制造、安装、维修和运输费用，以及尽可能减轻机器重量、 节约贵重金属、降低生产成本和提高劳动生产率，在一部机器中我们经常可以看到使用了不同的 材料来制造不同的零件，然后通过一定的方式和联接手段把这些零件联接成一个整体，来实现预 期的性能要求。因此，作为一个工程技术人员，无论从事那一个行业的工作，都必须了解机械中 常用的各种联接方法、特点和应用情况，掌握一定的常用联接的设计准则和方法，熟悉各种常用 联接零件的类型、结构与使用条件。 常用的机械联接方法分类如下： 除以上的联接方式外，常用的还有过盈配合联接、型联接等。 机械动联接：被联接的各个零部件之间可以有相对位置变化，例如我们在前面所介绍的各类 运动副； 机械静联接：被联接起来的各个零部件之间的位置固定，不允许产生相对运动的联接。 机械静联接是我们本章介绍的主要内容，而螺纹联接是机械中应用最为广泛的静联接方式之 一，它具有结构简单、工作可靠、装拆方便、形式多样、能满足各种要求等优点。所以，我们本 章主要介绍螺纹联接，同时对常用的键联接和不可拆卸联接进行适当的介绍。 顾名思义，螺纹联接是采用螺纹和螺纹联接件来实现的联接。这类联接具有结构简单、拆装 键及无键联接 螺纹联接 楔联接 销联接 可拆卸联接 会损坏其中一个零件） （这种联接拆卸时 铆接、焊接、胶接等 不可拆卸联接 机械静联接 机械动联接 机械联接
第十章联接设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 方便、工作可靠等特点,在各个行业及日常生活中都得到了广泛的使用 同时,螺纹和螺纹紧固件绝大多数已经标准化了。这种联接的设计,其主要任务就是正确的 选用。在重要的场合进行强度计算。当然在工程上,为了满足一些特殊的工程要求,有时也需要 自制一些特殊的螺纹紧固件。为了全面了解和硏究螺纹联接,我们首先霈要了解螺纹。 §10.2螺纹 螺纹的主要几何尺寸 在机械制图中,我们已经接触过螺纹和螺纹联接件。现在我们就以图10-1来说明螺纹的主 要几何参数,该图是GB192-81标准化的螺纹牙型图 S 图10-1螺纹的主要几何参数 (1)大径d(D):螺纹的最大直径,在 标准中也作公称直径 (2)中径d2(D2):通过螺纹轴向剖面 内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆 柱面的直径,近似等于螺纹的平均直径,是确 定螺纹几何参数的直径 (3)小径d1(D1):即螺纹的最小直径,在强度计算中常作为危险剖面的计算径
第十章 联接设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 179 方便、工作可靠等特点，在各个行业及日常生活中都得到了广泛的使用。 同时，螺纹和螺纹紧固件绝大多数已经标准化了。这种联接的设计，其主要任务就是正确的 选用。在重要的场合进行强度计算。当然在工程上，为了满足一些特殊的工程要求，有时也需要 自制一些特殊的螺纹紧固件。为了全面了解和研究螺纹联接，我们首先需要了解螺纹。 §10.2 螺 纹 一．螺纹的主要几何尺寸 在机械制图中，我们已经接触过螺纹和螺纹联接件。现在我们就以图 10-1 来说明螺纹的主 要几何参数，该图是 GB192-81 标准化的螺纹牙型图。 （1）大径 d（D）：螺纹的最大直径，在 标准中也作公称直径。 （2）中径 2 d （ D2 ）：通过螺纹轴向剖面 内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆 柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，是确 定螺纹几何参数的直径。 （3）小径 1 d （ D1 ）：即螺纹的最小直径，在强度计算中常作为危险剖面的计算直径。 图 10-1
第十章联接设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) (4)螺距p:螺纹相邻两牙在中径上对应两点的轴向距离。 (5)线数n:螺纹的螺旋线数量,也称螺纹头数 6)导程s:同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对于单线螺纹 s=p;对于多线螺纹s=np (7)升角ψ:中径d2圆柱上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。 (8)牙型角α:螺纹牙型两侧边的夹角。 9)螺纹的工作高度h:表示內外螺纹沿径向的接触高度。 对于这些几何参数值的规定,国际上和国内都已经标准化。规定的值不同,就会形成不同的 螺纹,需要时可以查阅相关的手册和国家标准。 螺纹分类 螺纹主要尺寸的不同 粗牙:普通联接使用 普通螺纹细牙:小载荷、调整机构。 其性能、用途也不同。常用 自锁性好。 圆柱管螺纹:管路联接 的螺纹牙型有普通螺纹、管 联接螺纹{管螺纹圆锥管螺纹:具有自封性。高温 螺纹 高压管路 螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹 圆锥螺纹:管路联接(与圆锥管螺纹相似) 和矩形螺纹(其中除矩形螺 传动螺纹:有矩形螺纹;梯形螺纹:双向传动; 纹外都已经标准化)如下 锯齿型螺纹: 表 详细的分类、性能可以参见教材表5-1 非螺纹蜜封的管螺紋善通螺纹 1)三角形螺纹(普通螺纹) 牙型角为60°,可以分为粗牙和细牙,粗牙用 于般联接;与粗牙螺纹相比,细牙由于在相同公国用螺密诗的管螺纹米制娜 180 梯形螺纹内形螺纹矩形螺纹
第十章 联接设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 180 （4）螺距 p ：螺纹相邻两牙在中径上对应两点的轴向距离。 （5）线数 n：螺纹的螺旋线数量，也称螺纹头数。 （6）导程 s：同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对于单线螺纹 s=p；对于多线螺纹 s=np。 （7）升角 ：中径 2 d 圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。 （8）牙型角 ：螺纹牙型两侧边的夹角。 （9）螺纹的工作高度 h：表示内外螺纹沿径向的接触高度。 对于这些几何参数值的规定，国际上和国内都已经标准化。规定的值不同，就会形成不同的 螺纹，需要时可以查阅相关的手册和国家标准。 二．螺纹分类 螺纹主要尺寸的不同， 其性能、用途也不同。常用 的螺纹牙型有普通螺纹、管 螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹 和矩形螺纹（其中除矩形螺 纹外都已经标准化）。如下 表： 详细的分类、性能可以参见教材表 5-1。 1）三角形螺纹（普通螺纹） 牙型角为 60º，可以分为粗牙和细牙，粗牙用 于一般联接；与粗牙螺纹相比，细牙由于在相同公 锯齿型螺纹：单向 传动螺纹：有矩形螺纹；梯形螺纹：双向传动； 圆锥螺纹：管路联接（与圆锥管螺纹相似） 高压管路。 圆锥管螺纹：具有自封性。高温、 圆柱管螺纹：管路联接 管螺纹 自锁性好。 细牙：小载荷、调整机构。 粗牙：普通联接使用 普通螺纹 联接螺纹 螺纹
第十章联接设计 《机械设计基础》教案(机电专业90学时) 称直径时,螺距小,螺纹深度浅,导程和升角也小,自锁性能好,宜用于薄壁零件和微调装置。 2)管螺纹多用于有紧密性要求的管件联接,牙型角为55°,公称直径近似于管孑内径 属于细牙三角螺纹。 3)梯形螺纹牙型角为30°,是应用最为广泛的传动螺纹 4)锯齿型螺纹两侧牙型角分别为3°和30°,3的一侧用来承受载荷,可得到较高效率; 30一侧用来增加牙根强度。适用于单向受载的传动螺纹。 5)矩形螺纹牙型角为0°,适于作传动螺纹 内螺纹 以上5 内螺纹 种常见螺纹 未标准 牙型如图 GB5796-86 a=60°,=30° 30°日=15 )三角螺纹 b)矩形螂纹 c)梯形螈纹 10-2所示 另外, 螺纹可以根 螺纹 据需要制成 图9-3螺纹类型 左旋或右旋(通常螺纹为右旋 图10-2 沿螺纹轴线方向看,螺旋线自下而上向右倾斜为右旋(如 图a),向左倾斜为左旋(如图bλ左旋螺纹的标准紧固件通常 制有左旋标记。 按制订的螺纹标准不同,现在常见的有米制和英制两大类 我国除管螺纹外,一般采用米制 要注意:在实际工作中,特别是从事维修行业时要注意 进口机器中螺纹的单位制。 图7-3螺纹的旋向 a)右旋螺纹用右手b)左旋螺纹用左手
第十章 联接设计 《机械设计基础》教案（机电专业 90 学时） 181 称直径时，螺距小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，宜用于薄壁零件和微调装置。 2）管螺纹 多用于有紧密性要求的管件联接，牙型角为 55º，公称直径近似于管子内径， 属于细牙三角螺纹。 3）梯形螺纹 牙型角为 30º，是应用最为广泛的传动螺纹。 4）锯齿型螺纹 两侧牙型角分别为 3º和 30º，3º的一侧用来承受载荷，可得到较高效率； 30º一侧用来增加牙根强度。适用于单向受载的传动螺纹。 5）矩形螺纹 牙型角为 0º，适于作传动螺纹。 以上 5 种常见螺纹 牙型如图 10-2 所示。 另外， 螺纹可以根 据需要制成 左旋或右旋（通常螺纹为右旋）。 沿螺纹轴线方向看，螺旋线自下而上向右倾斜为右旋（如 图 a），向左倾斜为左旋（如图 b）。左旋螺纹的标准紧固件通常 制有左旋标记。 按制订的螺纹标准不同，现在常见的有米制和英制两大类。 我国除管螺纹外，一般采用米制。 要注意：在实际工作中，特别是从事维修行业时要注意一 些进口机器中螺纹的单位制。 图 10－2