機械基礎(5)-連接

1、電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社第5章 連接1在如圖5-1所示的壓力容器使用了何種連接？該連接起什么作用？ 2除以上連接，在工程中還有哪些機械連接？PDp圖5-1 壓力容器 5.1 鍵連接與銷連接鍵連接與銷連接5.1.1 鍵連接鍵連接 由圖由圖5-1所示，軸所示，軸1、2通過鍵與聯(lián)軸器連接，當軸通過鍵與聯(lián)軸器連接，當軸1轉動時轉動時,通過聯(lián)軸器帶動軸通過聯(lián)軸器帶動軸2一起轉動。由此可知，一起轉動。由此可知，鍵主要用于軸和鍵主要用于軸和軸上零件的周向固定并傳遞轉矩。軸上零件的周向固定并傳遞轉矩。有些類型的鍵還可實現(xiàn)有些類型的鍵還可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。軸上零件的軸向固定或軸向移動。圖5-

2、1 鍵連接 1.平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接 （1）平鍵的工作原理：）平鍵的工作原理：平鍵的兩側面是工作面，見圖平鍵的兩側面是工作面，見圖5-2。上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙。工作時，靠鍵與鍵上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙。工作時，靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞扭矩。槽側面的擠壓來傳遞扭矩。 圖圖5-3平鍵連接平鍵連接（2）平鍵的特點）平鍵的特點 平鍵平鍵連接的優(yōu)點是結構簡單，對中性好，裝拆、維護方便。缺點是連接的優(yōu)點是結構簡單，對中性好，裝拆、維護方便。缺點是不能承受軸向力。不能承受軸向力。（3）平鍵的分類：）平鍵的分類：平鍵分為普通平鍵，導向平鍵和滑鍵。平鍵分為普通平鍵，導向平鍵和滑鍵。 n

3、普通平鍵分成普通平鍵分成A型（雙圓頭）型（雙圓頭）B型（方頭）型（方頭）C型（單圓頭）見圖型（單圓頭）見圖5-4abc。其中。其中A型平鍵應用最為廣泛，型平鍵應用最為廣泛，C型平鍵常用于軸端與轂類型平鍵常用于軸端與轂類零件的連接。零件的連接。a）圓頭）圓頭 b）方頭）方頭 c）半圓頭）半圓頭導向平鍵導向平鍵如圖如圖-和和滑鍵滑鍵如圖如圖-，它們能夠滿足輪轂與軸間需要有相對，它們能夠滿足輪轂與軸間需要有相對滑動的動連接?；瑒拥膭舆B接。圖圖-導向平鍵導向平鍵圖圖-滑鍵滑鍵2平鍵的選擇平鍵的選擇 n（1）類型選擇）類型選擇，一般應考慮傳遞轉矩大小，軸上零件沿軸向是否有移動及移動距離大，一般應考慮傳遞

4、轉矩大小，軸上零件沿軸向是否有移動及移動距離大小，對中性要求和鍵在軸上的位置等因素，并結合各種鍵的特點加以分析選擇。小，對中性要求和鍵在軸上的位置等因素，并結合各種鍵的特點加以分析選擇。n（2）尺寸的選擇）尺寸的選擇，普通平鍵的鍵寬，普通平鍵的鍵寬 b 和鍵高和鍵高 h按鍵所在的軸徑按鍵所在的軸徑 d 查標準選定。鍵的長查標準選定。鍵的長度度 L 可根據輪轂可根據輪轂L1的長度確定，鍵長的長度確定，鍵長L=L1-（510）mm。導向平鍵應按輪轂的長度。導向平鍵應按輪轂的長度及滑動距離而定。鍵的長度還須符合標準規(guī)定的長度系列。普通平鍵和鍵槽的尺寸見及滑動距離而定。鍵的長度還須符合標準規(guī)定的長度系

5、列。普通平鍵和鍵槽的尺寸見表表-1。n 【例例-1】已知某減速器中的齒輪安裝在軸的兩支點之間，構成靜連接。齒輪與軸已知某減速器中的齒輪安裝在軸的兩支點之間，構成靜連接。齒輪與軸 的材料均為鍛鋼，齒輪精度為的材料均為鍛鋼，齒輪精度為7級，安裝齒輪處的軸徑級，安裝齒輪處的軸徑d=65 mm,齒輪輪轂寬度為齒輪輪轂寬度為110 mm。要求傳遞的轉矩。要求傳遞的轉矩T=2000NM,載荷有輕微沖擊。試設計此連接。載荷有輕微沖擊。試設計此連接。n 解解 1選擇鍵的類型選擇鍵的類型 由于由于7級精度以上的齒輪要求一定的定心精度，故該軸轂連接級精度以上的齒輪要求一定的定心精度，故該軸轂連接應選擇普通平鍵連接

6、。又因為該齒輪位于兩支點之間所以選擇應選擇普通平鍵連接。又因為該齒輪位于兩支點之間所以選擇A型鍵（圓頭）。型鍵（圓頭）。n2選擇鍵的主要尺寸選擇鍵的主要尺寸 根據鍵所在的軸徑選擇鍵的截面尺寸。軸徑根據鍵所在的軸徑選擇鍵的截面尺寸。軸徑d=65mm，從，從表表5-1查得鍵寬查得鍵寬b=18mm,鍵高鍵高h=11mm，鍵長，鍵長L=110-(510)mm=(105100)mm。取取L=100mm。n標記為鍵標記為鍵18100GB10962003n3.標注鍵連接公差標注鍵連接公差如圖如圖5-7 n5.1.2銷連接銷連接n銷連接一般有兩種類型，用于確定零件之間的相銷連接一般有兩種類型，用于確定零件之間

7、的相互位置，并可傳遞不大載荷的，一般稱為定位銷，互位置，并可傳遞不大載荷的，一般稱為定位銷，見圖見圖5-8a、b、c。作為安全保護裝置中的過載作為安全保護裝置中的過載剪斷元件的，一般稱之安全銷，見圖剪斷元件的，一般稱之安全銷，見圖5-8d。 n銷的材料應為銷的材料應為35、45號鋼，開口銷為低碳鋼。號鋼，開口銷為低碳鋼。 5.1.3花鍵連接花鍵連接花鍵花鍵連接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成，連接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成，花鍵齒側面為工作面，適用于動連接和靜連接?；ㄦI齒側面為工作面，適用于動連接和靜連接。 1花鍵連接的特點及應用花鍵連接的特點及應用花鍵連接的特點

8、主要有：花鍵齒較多、工作面積大、花鍵連接的特點主要有：花鍵齒較多、工作面積大、承載能力較高；鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻；齒軸一承載能力較高；鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻；齒軸一體且齒槽淺、齒根應力集中小，強度高且對軸的強度削弱體且齒槽淺、齒根應力集中小，強度高且對軸的強度削弱減少；軸上零件對中性好減少；軸上零件對中性好,導向性較好?；ㄦI連接主要用于導向性較好。花鍵連接主要用于定心精度高、載荷大或經?；频倪B接。定心精度高、載荷大或經?；频倪B接。2花鍵類型花鍵類型按齒形不同分為矩形花鍵連接按齒形不同分為矩形花鍵連接,見見圖圖5-10，漸開線花鍵連接漸開線花鍵連接,見見圖圖5-11。 n（1）

9、矩形花鍵）矩形花鍵矩形花鍵采用小徑定心方式，即外花鍵和內花鍵的小徑作為矩形花鍵采用小徑定心方式，即外花鍵和內花鍵的小徑作為配合表面。其特點是定心精度高，定心配合表面。其特點是定心精度高，定心 的穩(wěn)定性好。矩形花的穩(wěn)定性好。矩形花鍵連接廣泛應用于飛機、汽車、拖拉機、機床等領域。鍵連接廣泛應用于飛機、汽車、拖拉機、機床等領域。（2）漸開線花鍵）漸開線花鍵 漸開線花鍵的齒廓是漸開線，分度圓壓力角有漸開線花鍵的齒廓是漸開線，分度圓壓力角有30及及45兩兩種。齒高分別為種。齒高分別為0.5m和和0.4m,這里這里m為模數(shù)。為模數(shù)。di為漸開線花鍵為漸開線花鍵的分度圓直徑。的分度圓直徑。漸開線花鍵采用齒形

10、定心方式。其制造工藝與齒輪完全相同，漸開線花鍵采用齒形定心方式。其制造工藝與齒輪完全相同，制造精度高，花鍵齒根強度高，應力集中小，易于定心，用制造精度高，花鍵齒根強度高，應力集中小，易于定心，用于載荷較大、軸徑也大且定心精度高時的連接。于載荷較大、軸徑也大且定心精度高時的連接。 n5.2 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接是一種利用螺紋零件構成的可拆聯(lián)接。螺紋聯(lián)接具有結構簡單，工作可螺紋聯(lián)接是一種利用螺紋零件構成的可拆聯(lián)接。螺紋聯(lián)接具有結構簡單，工作可靠，裝拆方便，類型多樣等特點，且大多數(shù)螺紋零件已經標準化，靠，裝拆方便，類型多樣等特點，且大多數(shù)螺紋零件已經標準化，n5.2.1 螺紋的的類型、特點和應用

11、螺紋的的類型、特點和應用n1螺紋類型：螺紋類型：n螺紋一般分為：外螺紋、內螺紋；圓柱螺紋、圓錐螺紋、螺紋一般分為：外螺紋、內螺紋；圓柱螺紋、圓錐螺紋、n左旋螺紋、右旋螺紋。如左旋螺紋、右旋螺紋。如圖圖512n按牙型的不同分為按牙型的不同分為 n（1）三角螺紋）三角螺紋圖圖513a，效率低，易自鎖，多用于連接。，效率低，易自鎖，多用于連接。n（2）矩形螺紋）矩形螺紋圖圖513b、梯形螺紋、梯形螺紋圖圖513c，鋸齒形螺紋，鋸齒形螺紋 圖圖513d,效率較高，效率較高，主要用于螺旋傳動。主要用于螺旋傳動。n（3）管螺紋）管螺紋：主要用于管路的連接。：主要用于管路的連接。n根據螺旋線數(shù)目分：根據螺旋

12、線數(shù)目分：n（1）單線螺紋）單線螺紋（n=1），），圖圖5-14a n（2）雙線螺紋）雙線螺紋（n=2），），圖圖5-14bn（3）多線螺紋）多線螺紋（n2），一般不超過），一般不超過4。圖圖5-14c 2主要參數(shù)主要參數(shù)( 1 )大徑大徑d（D）：）：螺紋的最大直徑，標準中為公稱直徑。（螺紋的最大直徑，標準中為公稱直徑。（圖圖515）（大寫字母表示內）（大寫字母表示內螺紋，小寫字母表示外螺紋。）螺紋，小寫字母表示外螺紋。）( 2 )小徑小徑d1（D1）：）：螺紋的最小直徑，強度計算中常作為螺桿危險剖面的計算直徑；螺紋的最小直徑，強度計算中常作為螺桿危險剖面的計算直徑；( 3 )中徑中徑d2（

13、D2）：）：過螺紋軸的剖面內牙型上牙間距等于螺紋牙厚處的假想圓柱面直徑。過螺紋軸的剖面內牙型上牙間距等于螺紋牙厚處的假想圓柱面直徑。是確定螺紋幾何參數(shù)，配合性質的直徑。是確定螺紋幾何參數(shù)，配合性質的直徑。( 4 )線數(shù)線數(shù)n：螺紋的螺旋線數(shù)目，沿一根螺旋線形成的螺紋叫單線螺紋，沿二條或兩條以螺紋的螺旋線數(shù)目，沿一根螺旋線形成的螺紋叫單線螺紋，沿二條或兩條以上螺旋線形成的螺紋，叫多線螺紋。上螺旋線形成的螺紋，叫多線螺紋。( 5 )螺距螺距P：螺紋相鄰兩個牙型上對應點之間的軸向距離。螺紋相鄰兩個牙型上對應點之間的軸向距離。( 6 )導程導程S：螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉一周所移動的軸向距離。單線

14、螺紋，螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉一周所移動的軸向距離。單線螺紋，S=P；多線螺紋，多線螺紋，S=nP。( 7 )螺紋升角螺紋升角：螺旋線切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角稱螺紋升角。螺紋不同直螺旋線切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角稱螺紋升角。螺紋不同直徑處的螺紋升角不同。通常按螺紋中徑處計算，即徑處的螺紋升角不同。通常按螺紋中徑處計算，即( 8 )牙型角牙型角：螺紋軸的剖面內，螺紋牙兩側邊的夾角。：螺紋軸的剖面內，螺紋牙兩側邊的夾角。( 9 )螺紋旋合長度螺紋旋合長度 兩個相互配合的螺紋，沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度，稱為螺紋旋合長度。兩個相互配合的螺紋，沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長

15、度，稱為螺紋旋合長度。22dnParctgdSarctg 3螺紋的代號和標記螺紋的代號和標記（1）螺紋的代號由特征代號和尺）螺紋的代號由特征代號和尺寸代號組成寸代號組成。粗牙普通螺紋用字母。粗牙普通螺紋用字母M與公稱直徑表與公稱直徑表示，細牙普通螺紋用字母與公稱直徑示，細牙普通螺紋用字母與公稱直徑螺距表示。螺距表示。當螺紋為左旋時，在代號之后加當螺紋為左旋時，在代號之后加“左左”字。字。（2）螺紋的標記是由螺紋的代號）螺紋的標記是由螺紋的代號，螺紋的公差代，螺紋的公差代號和螺紋旋合長度代號組成。號和螺紋旋合長度代號組成。例如：例如：M202LH6H/5g6g表示公稱直徑為表示公稱直徑為20mm

16、、螺距為螺距為2mm、方向左旋的細牙普通螺紋。其外螺紋、方向左旋的細牙普通螺紋。其外螺紋頂徑、中徑公差帶代號分別為頂徑、中徑公差帶代號分別為6g、5g，內螺紋中徑，內螺紋中徑和頂徑公差帶代號為和頂徑公差帶代號為6H。 n4各種螺紋特點和應用各種螺紋特點和應用n( 1 )連接螺紋連接螺紋n普通螺紋：牙型為等邊三角型，牙型角普通螺紋：牙型為等邊三角型，牙型角=60。n管螺紋：管螺紋： 既聯(lián)接，又起密封作用。既聯(lián)接，又起密封作用。n如如圖圖516所示圓柱管螺紋。管螺紋為英制細牙螺紋，牙型為等腰三角形，所示圓柱管螺紋。管螺紋為英制細牙螺紋，牙型為等腰三角形，牙型角牙型角=55 ，牙頂有較大的圓角，內外

17、螺紋旋合后無徑向間隙，保證，牙頂有較大的圓角，內外螺紋旋合后無徑向間隙，保證配合緊密性。主要用于水、煤氣、潤滑、電纜管路系統(tǒng)。配合緊密性。主要用于水、煤氣、潤滑、電纜管路系統(tǒng)。n()傳動螺紋傳動螺紋 n為減小摩擦，提高效率，常用矩形、梯形、鋸齒形螺紋。為減小摩擦，提高效率，常用矩形、梯形、鋸齒形螺紋。n矩形螺紋：矩形螺紋：圖圖517， 牙型角牙型角=0 螺紋升角小，效率高，但對中性螺紋升角小，效率高，但對中性差，牙根強度低，難精確制造，螺旋副磨損后，間隙難以修復和補償，差，牙根強度低，難精確制造，螺旋副磨損后，間隙難以修復和補償，傳動精度降低。傳動精度降低。 n梯形螺紋：梯形螺紋：圖圖518,

18、 牙型角牙型角=30 ，效率低，但工藝性好，牙根強，效率低，但工藝性好，牙根強度高，對中性好，剖分螺母可調間隙。度高，對中性好，剖分螺母可調間隙。 n鋸齒形螺紋：鋸齒形螺紋：圖圖519，工作面為工作面為30，綜合矩形螺紋和梯形螺紋的優(yōu)點，綜合矩形螺紋和梯形螺紋的優(yōu)點，效率高，牙根強度高，但只用于單向受力的螺紋聯(lián)接或螺旋傳動中。效率高，牙根強度高，但只用于單向受力的螺紋聯(lián)接或螺旋傳動中。 n5.2.2 螺紋連接螺紋連接n1螺紋聯(lián)接的主要類型：螺紋聯(lián)接的主要類型：n( 1 )普通螺栓連接普通螺栓連接n普通螺栓連接用于被連接件不太厚，需經常拆缷的場合，見普通螺栓連接用于被連接件不太厚，需經常拆缷的場

19、合，見圖圖520a。圖圖5-20b為絞制孔螺栓連接為絞制孔螺栓連接n ( 2 )雙頭螺栓連接雙頭螺栓連接 n雙頭螺栓連接用于被連接件之一太厚，且需經常拆缷的場合。折裝時只雙頭螺栓連接用于被連接件之一太厚，且需經常拆缷的場合。折裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被連接件中擰出。如需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被連接件中擰出。如圖圖521n( 3 )螺釘連接螺釘連接 n螺釘連接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經常裝拆，螺釘連接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況。一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況。圖圖522螺釘連螺釘連接。接。n( 4

20、 )緊定螺釘連接緊定螺釘連接 n緊定螺釘連接利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應的缺緊定螺釘連接利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應的缺口中以固定零件的相對位置，可傳遞不大的軸向力或扭矩。如口中以固定零件的相對位置，可傳遞不大的軸向力或扭矩。如圖圖523。 n2 螺紋連接的防松螺紋連接的防松( 1 )摩擦防松摩擦防松 n 形式有雙螺母防松（形式有雙螺母防松（圖圖524a所示所示）、彈簧墊圈防松、（）、彈簧墊圈防松、（圖圖524b所示）彈簧圓螺母防松三種。所示）彈簧圓螺母防松三種。n( 2 )機械方法防松機械方法防松 n這類防松裝置是利用機械方法使螺母與螺栓這類防松裝置是利用機械方法使螺

21、母與螺栓(或螺釘或螺釘)、螺母與被、螺母與被連接件互相鎖牢，以達到防松的目的，常用的有連接件互相鎖牢，以達到防松的目的，常用的有開口銷開口銷與帶槽與帶槽螺母防松（圖螺母防松（圖525）、）、止動墊圈防松止動墊圈防松（圖（圖526）、串聯(lián)鋼絲）、串聯(lián)鋼絲防松（圖防松（圖527）。）。n ( 3 )沖點防松沖點防松 形式有端面沖點、側面沖點、心釘頭沖點三種，形式有端面沖點、側面沖點、心釘頭沖點三種，如如圖圖528a.b.c所示。所示。n( 4 )粘接防松粘接防松 一般采用膠粘劑，涂于螺紋旋合表面。擰緊后，一般采用膠粘劑，涂于螺紋旋合表面。擰緊后，膠粘劑能自行固化，防松效果良好。如膠粘劑能自行固化，

22、防松效果良好。如圖圖529。 n5.3 彈簧彈簧n5.3.1彈簧的功用和類型彈簧的功用和類型n1彈簧的主要功用彈簧的主要功用有：控制機構的運動或零件的位置；緩沖及吸振；儲有：控制機構的運動或零件的位置；緩沖及吸振；儲存能量；測量力的大小。存能量；測量力的大小。 n2彈簧的種類彈簧的種類有螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、碟形彈簧、平面渦卷彈簧和板彈有螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、碟形彈簧、平面渦卷彈簧和板彈簧等?；傻取(1)螺旋彈簧螺旋彈簧按其形狀可分為：圓柱形、截錐形等。按受載情況又可分為按其形狀可分為：圓柱形、截錐形等。按受載情況又可分為拉伸彈簧拉伸彈簧(圖圖5-32a）、扭轉彈簧）、扭轉彈簧(圖圖5-32d)

23、和壓縮彈簧和壓縮彈簧(圖圖5-32b、c ) n(2)環(huán)形彈簧環(huán)形彈簧(圖圖5-33a)和碟形彈簧和碟形彈簧(圖圖5-33b)都是壓縮彈簧，具有很高的都是壓縮彈簧，具有很高的緩沖吸振能力，多用于重型機械的緩沖裝置。緩沖吸振能力，多用于重型機械的緩沖裝置。n(3)平面渦卷彈簧平面渦卷彈簧或稱盤簧或稱盤簧(圖圖5-33c)，它的軸向尺寸很小，常用作儀器和，它的軸向尺寸很小，常用作儀器和鐘表的儲能裝置。鐘表的儲能裝置。n(4)板彈簧板彈簧(圖圖5-33d)是由許多長度不同的鋼板疊合而成，主要用作各種車是由許多長度不同的鋼板疊合而成，主要用作各種車輛的減振裝置。輛的減振裝置。 n5.4 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器聯(lián)軸器和離合器通常用來聯(lián)接兩軸并在其間傳遞運動和轉和離合器通常用來聯(lián)接兩軸并在其間傳遞運動和轉矩，有時也可以作為一種安全裝置用來防止被聯(lián)接件承受矩，有時也可以作為一種安全裝置用來防止被聯(lián)接件承受過大的載荷，起到過載保護的作用。