第7章联接 本章第1讲 1)目的任务:掌握螺纹联接的基本类型,理解螺纹联接的预紧与防松 2)重点:掌握螺纹联接的基本类型 3)难点:螺纹联接的防松方法 4)教学方法:利用动画演示螺纹联接的防松方法 5)本讲学时:2学时 联接是将两个或两个以上的零件联成一体的结构。联接按是否可拆卸分为两类: 可拆联接和不可拆联接。不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为 可拆联接,这类联接经多次装拆仍不影响零件的使用性能,如螺纹联接,键联接和 销钉联接等;不可拆联接是指至少必须毁坏或损伤联接中的一个零件才能拆开的联 接,如焊接、铆钉联接和过盈配合等。 1螺纹联接 螺纹联接结构简单,联接可靠,装拆方便,成本低廉,故应用极为广泛 7.1.1螺纹的形成及主要参数 1螺纹的形成及分类 按螺旋线绕行方向的不同,螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹,如图7.3所示。 机械制造中常用右旋螺纹 根据螺旋线的数目,还可将螺纹分为单线(单头)螺纹和多线螺纹,如图74所 示。单线螺纹自锁性好,常用于联接,多线螺纹传动效率较高,常用于传动
第 7 章 联 接 本章第 1 讲 1）目的任务：掌握螺纹联接的基本类型，理解螺纹联接的预紧与防松 2）重点:掌握螺纹联接的基本类型 3）难点：螺纹联接的防松方法 4）教学方法：利用动画演示螺纹联接的防松方法 5）本讲学时： 2 学时 联接是将两个或两个以上的零件联成一体的结构。联接按是否可拆卸分为两类： 可拆联接和不可拆联接。不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为 可拆联接，这类联接经多次装拆仍不影响零件的使用性能，如螺纹联接，键联接和 销钉联接等；不可拆联接是指至少必须毁坏或损伤联接中的一个零件才能拆开的联 接，如焊接、铆钉联接和过盈配合等。 7.1 螺纹联接 螺纹联接结构简单，联接可靠,装拆方便，成本低廉，故应用极为广泛。 7.1.1 螺纹的形成及主要参数 1.螺纹的形成及分类 按螺旋线绕行方向的不同，螺纹可分为右旋螺纹和左旋螺纹，如图 7.3 所示。 机械制造中常用右旋螺纹。 根据螺旋线的数目，还可将螺纹分为单线(单头)螺纹和多线螺纹，如图 7.4 所 示。单线螺纹自锁性好，常用于联接，多线螺纹传动效率较高，常用于传动
目自 右旋 目颦 a)单线右旋 图7.3螺纹的旋向 图7.4螺纹的线数、螺距的导程 螺纹有外螺纹和内螺纹之分,二者共同组成螺纹副用于连接和传动。螺纹有米 制和英制两种,我国除管螺纹外都采用米制螺纹。螺纹轴向剖面的形状称为螺纹的 牙型,常用的螺纹牙型有三角形、矩形、梯形和锯齿形等 2.螺纹的主要参数 (1)大径d(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, 是螺纹的最大直径。它是螺纹的公称直径 (2)小径d1(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 是螺纹的最小直径,常作为强度计算直径 (3)中径d2(D2)在螺纹的轴向剖面内,牙厚和牙槽宽相等处的假想圆柱 体的直径 (4)螺距P螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 (5)导程S同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 对于多线螺纹则有S=nP,如图74所示 (6)升角λ在中径d2的圆柱面上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面 间的夹角,由图76可得 (7-1) (7)牙型角α、牙型斜角β在螺纹的轴向剖面内,螺纹牙型相邻两侧边的 夹角称为牙型角a。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角B,对称
图 7.3 螺纹的旋向 图 7.4 螺纹的线数、螺距的导程 螺纹有外螺纹和内螺纹之分，二者共同组成螺纹副用于连接和传动。螺纹有米 制和英制两种，我国除管螺纹外都采用米制螺纹。螺纹轴向剖面的形状称为螺纹的 牙型，常用的螺纹牙型有三角形、矩形、梯形和锯齿形等。 2. 螺纹的主要参数 （1）大径 d （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， 是螺纹的最大直径。它是螺纹的公称直径。 （2）小径 1 d （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， 是螺纹的最小直径，常作为强度计算直径。 （3）中径 2 d （D2） 在螺纹的轴向剖面内，牙厚和牙槽宽相等处的假想圆柱 体的直径。 （4）螺距 P 螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 （5）导程 S 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 对于多线螺纹则有 S = n P ，如图 7.4 所示。 （6）升角 在中径 2 d 的圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面 间的夹角，由图 7.6 可得 2 2 tan d nP d S = = （7—1） （7）牙型角 、牙型斜角 在螺纹的轴向剖面内，螺纹牙型相邻两侧边的 夹角称为牙型角 。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角称为牙型斜角 ，对称
牙型的B=号,如图75所示。 71.2螺纹联接的基本类型及螺纹联接件 1螺纹联接的基本类型及应用 (1)螺栓联接螺栓联接是将螺栓穿过被联接件上的光孔并用螺母锁紧。这种 联接结构简单、装拆方便、应用广泛。有普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种ε (2)双头螺柱联接这种联接用于被联接件之一较厚而不宜制成通孔,且 需要经常拆卸的场合。拆卸时,只需拧下螺母而不必从螺纹孔中拧出螺柱即可将被 联接件分开 (3)螺钉联接适用于一个被联接件较厚,不便钻成通孔,且受力不大,不 需经常拆卸的场合 (4)紧定螺钉联接将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中,并用螺钉端部顶住或顶 入另一个零件,以固定两个零件的相对位置,并可传递不大的力或转矩。紧定螺钉 的端部有平端、锥端和柱端等。 2螺纹联接件 都已标准化,根据螺栓、螺钉所承受的载荷或者结构要求,计算或拟定螺纹的 公称直径,然后根据公称直径,由标准中选配螺母、垫圈的规格、型号,最后在工 作图中注明其标记和标准号 (1)螺栓螺栓有普通螺栓(图.la)和铰制孔用螺栓(η.1b)。螺栓头多为 六角形,有标准六角头和小六角头两种。 2)双头螺柱螺纹长度相等的螺柱,用于两头都配以螺母的场合 (3)螺钉和紧定螺钉螺钉和紧定螺钉的头部有多种形式,如图7.12a所示 4)螺母螺母与螺栓或螺柱的螺纹部分组成具有自锁性能的螺旋副,可保持 静载时联接不松动。螺母的形状很多,常用的有六角形和圆形。 (5)垫圈垫圈(如图7.15)的作用是增大被联接件的支承面,降低支承面的压 强,防止拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。 分为A、B、C三个等级,A级精度最高,C级最低。螺栓、螺柱必须与相同 等级的螺母配套使用,机械上常用A级和B级 71.3螺纹连接的预紧与防松
牙型的 2 = ，如图 7.5 所示。 7.1.2 螺纹联接的基本类型及螺纹联接件 1.螺纹联接的基本类型及应用 （1）螺栓联接 螺栓联接是将螺栓穿过被联接件上的光孔并用螺母锁紧。这种 联接结构简单、装拆方便、应用广泛。有普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种。 （2） 双头螺柱联接 这种联接用于被联接件之一较厚而不宜制成通孔，且 需要经常拆卸的场合。拆卸时，只需拧下螺母而不必从螺纹孔中拧出螺柱即可将被 联接件分开。 （3）螺钉联接 适用于一个被联接件较厚，不便钻成通孔，且受力不大，不 需经常拆卸的场合。 （4）紧定螺钉联接 将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并用螺钉端部顶住或顶 入另一个零件，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。紧定螺钉 的端部有平端、锥端和柱端等。 2.螺纹联接件 都已标准化，根据螺栓、螺钉所承受的载荷或者结构要求，计算或拟定螺纹的 公称直径，然后根据公称直径，由标准中选配螺母、垫圈的规格、型号，最后在工 作图中注明其标记和标准号。 （1）螺栓 螺栓有普通螺栓（图 7.11a）和铰制孔用螺栓（7.11b）。螺栓头多为 六角形，有标准六角头和小六角头两种。 （2）双头螺柱 螺纹长度相等的螺柱，用于两头都配以螺母的场合。 （3）螺钉和紧定螺钉 螺钉和紧定螺钉的头部有多种形式，如图 7.12a 所示。 （4）螺母 螺母与螺栓或螺柱的螺纹部分组成具有自锁性能的螺旋副，可保持 静载时联接不松动。螺母的形状很多，常用的有六角形和圆形。 （5）垫圈 垫圈（如图 7.15）的作用是增大被联接件的支承面，降低支承面的压 强，防止拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。 分为 A、B、C 三个等级，A 级精度最高，C 级最低。螺栓、螺柱必须与相同 等级的螺母配套使用，机械上常用 A 级和 B 级。 7.1.3 螺纹连接的预紧与防松
1螺纹连接的预紧 般螺纹联接在装配时都必须拧紧,以增强联接的可靠性、紧密性和防松能力 联接件在承受工作载荷之前就预加上的作用力称为预紧力。如果预紧力过小,则会 使联接不可靠,如果预紧力过大,又会导致联接过载甚至被拉断的后果 预紧时,扳手力矩T是用于克服螺纹副的摩擦阻力矩T和螺母与被连接件支 承面间的摩擦阻力矩T2,如图716所示。 拧紧时扳手力矩为:T=T+72 D-d Fo tan(+o)2+f Fo n2-do (7-2) KFd 预紧力的大小可根据螺栓的受力情况和联接的工作要求决定,一般规定拧紧后 预紧力不超过螺纹连接件材料屈服极限σ,的80%。 2螺纹联接的防松 螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对转动。防松的方法很多,按 其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、永久防松和化学防松4大类。常用的防松 如表72所示 71.4螺栓组联接设计 1.螺栓组联接的结构设计 般情况下,大多数螺纹都是成组使用的,其中螺栓组联接最具有典型性。下面 讨论的螺栓组联接的设计问题,其基本结论也适用于双头螺柱组联接和螺钉组联接 等。设计螺栓组联接时,首先确定螺栓组联接的结构,即设计被联接件接合面的结 构、形状、选定螺栓的数目和布置形式。螺栓组联接的结构设计考虑以下几点 (1)联接接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状 (2)螺栓的布置应使螺栓的受力合理
1.螺纹连接的预紧 一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，以增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。 联接件在承受工作载荷之前就预加上的作用力称为预紧力。如果预紧力过小，则会 使联接不可靠，如果预紧力过大，又会导致联接过载甚至被拉断的后果。 预紧时，扳手力矩 T 是用于克服螺纹副的摩擦阻力矩 T1 和螺母与被连接件支 承面间的摩擦阻力矩 T2 ，如图 7.16 所示。 拧紧时扳手力矩为： T = T1 +T2 2 0 2 1 3 0 3 1 0 2 0 3 1 2 tan( ) D d D d f F d F v c − − = + + （7—2） = KF0 d 预紧力的大小可根据螺栓的受力情况和联接的工作要求决定，一般规定拧紧后 预紧力不超过螺纹连接件材料屈服极限 s 的 80%。 2.螺纹联接的防松 螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对转动。防松的方法很多，按 其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、永久防松和化学防松 4 大类。常用的防松 如表 7.2 所示。 7.1.4 螺栓组联接设计 1. 螺栓组联接的结构设计 一般情况下，大多数螺纹都是成组使用的，其中螺栓组联接最具有典型性。下面 讨论的螺栓组联接的设计问题,其基本结论也适用于双头螺柱组联接和螺钉组联接 等。设计螺栓组联接时，首先确定螺栓组联接的结构，即设计被联接件接合面的结 构、形状、选定螺栓的数目和布置形式。螺栓组联接的结构设计考虑以下几点： （1） 联接接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状。 （2） 螺栓的布置应使螺栓的受力合理
3)螺栓的排列应有合理的间距、边距。应根据扳手空间尺寸来确定各螺栓 中心的间距及螺栓轴线到机体壁面间的最小距离。 (4)同一螺栓组联接中各螺栓的直径和材料均应相同。分布在同一圆周上的 螺栓数目应取4、6、8等偶数,以便加工孔时分度与画线。 5)螺栓承受偏心载荷(如图7.2所示要减小载荷相对于螺栓轴心线的偏距, 保证螺母或螺栓头部支承面平整并与螺栓轴线相垂直,被联接件上应设置凸台、沉 头座或采用斜面垫圈(如图7.23及图724所示) 2螺栓联接的尺寸选择 (1)松螺栓联接这种联接装配时螺母不需拧紧。螺栓只在工作时才受拉力作 用,如拉杆、起重吊钩等的螺栓联接均属此类。其尺寸选择可参考《机械设计手册》 或本书第2章有关拉伸强度的计算内容 (2)紧螺栓联接这种联接装配时螺母需拧紧。在拧紧力矩作用下,螺栓除受 预紧力而产生拉应力外,还受到螺旋副摩擦力矩引起的扭转切应力的作用。对用于 一般场合的紧螺栓联接,不管联接是受横冋载荷还是轴冋载荷,其螺栓直径的选 择均可用类比法或经验公式确定。对重要场合的紧螺栓联接,可参考有关资料或《机 械设计手册》中的有关内容,对联接进行强度计算。 作业P27712 本章第2讲 7.2键联接 1)目的任务:了解键的类型,掌握普通平键的选择及强度计算方法 2)重点:普通平键的选择 3)难点:花键 4)教学方法:多媒体 键联接主要用于轴和轴上零件之间的周向固定,藉以传递转矩,有的键还用来 实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向作用
（3） 螺栓的排列应有合理的间距、边距。应根据扳手空间尺寸来确定各螺栓 中心的间距及螺栓轴线到机体壁面间的最小距离。 （4）同一螺栓组联接中各螺栓的直径和材料均应相同。分布在同一圆周上的 螺栓数目应取 4、6、8 等偶数，以便加工孔时分度与画线。 （5）螺栓承受偏心载荷(如图 7.22 所示),要减小载荷相对于螺栓轴心线的偏距, 保证螺母或螺栓头部支承面平整并与螺栓轴线相垂直,被联接件上应设置凸台、沉 头座或采用斜面垫圈(如图 7.23 及图 7.24 所示)。 2.螺栓联接的尺寸选择 (1)松螺栓联接 这种联接装配时螺母不需拧紧。螺栓只在工作时才受拉力作 用，如拉杆、起重吊钩等的螺栓联接均属此类。其尺寸选择可参考《机械设计手册》 或本书第 2 章有关拉伸强度的计算内容。 (2)紧螺栓联接 这种联接装配时螺母需拧紧。在拧紧力矩作用下，螺栓除受 预紧力而产生拉应力外，还受到螺旋副摩擦力矩引起的扭转切应力的作用。对用于 一般场合的紧螺栓联接，不管联接是受横向载荷还是轴向载荷，其螺栓直径的选 择均可用类比法或经验公式确定。对重要场合的紧螺栓联接，可参考有关资料或《机 械设计手册》中的有关内容，对联接进行强度计算。 作业 P 277 1 2 3 本章第 2 讲 7.2 键联接 1）目的任务：了解键的类型，掌握普通平键的选择及强度计算方法 2)重点:普通平键的选择 3)难点：花键 4)教学方法：多媒体 键联接主要用于轴和轴上零件之间的周向固定，藉以传递转矩，有的键还用来 实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向作用