項(xiàng)目4 機(jī)械連接《機(jī)械基礎(chǔ)》項(xiàng)目教學(xué)課件

《機(jī)械基礎(chǔ)》?精品課件合集機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目四

機(jī)械連接任務(wù)一

鍵連接任務(wù)二

螺紋連接12目錄你知道圖1所示齒輪泵中的零件是如何相互連接的呢？圖2城軌車輛這個(gè)大機(jī)器又是由哪些零部件連接而成的呢？項(xiàng)目導(dǎo)入圖1

齒輪泵結(jié)構(gòu)分解圖 圖

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城軌車輛從圖1中可以看到齒輪泵由螺釘、螺母、銷、傳動(dòng)齒輪、齒輪軸、端蓋、墊圈等零件組成，涉及的連接方式有鍵連接、銷連接、螺紋連接等。圖2所示的城市軌道交通車輛一般由車體、動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架、牽引緩沖連接裝置、制動(dòng)裝置、受流裝置、車輛內(nèi)部設(shè)備、車輛電氣系統(tǒng)等七大部分通過不同形式的連接組合而成的。任務(wù)一

鍵連接【引入】圖3為發(fā)動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)，你知道皮帶輪和軸是采用什么形式連接在一起來(lái)傳遞動(dòng)力的嗎？皮帶輪與軸采用的是鍵連接，鍵連接在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，主要用于軸和軸上零件的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。1

鍵連接圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)如圖2所示，普通平鍵的外形為長(zhǎng)方形，一半嵌入軸槽、一半插入輪轂槽，鍵的頂面與輪轂槽底面有間隙，平鍵兩側(cè)面與軸鍵槽和輪轂鍵槽的側(cè)面相互配合。1

鍵連接圖4 普通平鍵連接分解、裝配一、松鍵連接（一）普通平鍵連接1.

力的定義鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于連接軸與軸上的旋轉(zhuǎn)零件與擺動(dòng)零件，起周向固定作用，以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩，而導(dǎo)向鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動(dòng)的導(dǎo)向裝置。鍵連接的主要類型：松鍵連接、緊鍵連接和花鍵連接。其中松鍵連接有普通平鍵連接、導(dǎo)向平鍵連接和半圓鍵連接；緊鍵連接有楔鍵連接和切向鍵連接。1

鍵連接（a）A型（b）B型 （c）C型圖

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普通平鍵類型平鍵的構(gòu)造特點(diǎn)。平鍵的兩側(cè)面為工作面，其對(duì)中性好，裝拆方便。普通平鍵分類。圓頭——

A型：鍵頂上面與輪轂不接觸有間隙，定位可靠，應(yīng)用最廣泛，如圖（a）方頭——

B型：在使用時(shí)常用螺釘固定，以免松動(dòng)，如圖（b）半圓頭——

C型：用于軸端與輪轂連接，如圖（c）普通平鍵的標(biāo)記和型號(hào)。平鍵是標(biāo)準(zhǔn)件（圖6），尺寸為b×h×L，b為鍵寬，h為鍵高，L為鍵長(zhǎng)。圖

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平鍵標(biāo)記1

鍵連接（4）普通平鍵的選用。選用步驟：根據(jù)鍵的工作情況，確定平鍵類型；由軸的直徑d（下表）確定鍵的剖面尺寸b×h；由輪轂寬度B確定鍵的長(zhǎng)度L，一般L=B-（5～10）mm，并須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度。名

稱尺

寸軸（d）>10～12>12～17>17～22>22～30>30～38>38～44>44～50>50～58>58～65鍵（b×h）4×45×56×68×710×812×814×916×1018×11（5）應(yīng)用場(chǎng)合。平鍵適用于高速、高精度和承受變載、沖擊的場(chǎng)合，能實(shí)現(xiàn)軸上零件的周向定位。（二）導(dǎo)向平鍵與滑鍵導(dǎo)向平鍵和滑鍵主要用于動(dòng)連接，即軸與輪轂之間有相對(duì)軸向移動(dòng)的連接。（1）導(dǎo)向鍵。導(dǎo)向鍵（圖7）比普通平鍵長(zhǎng)，鍵上設(shè)有起鍵螺孔，使用時(shí)用緊定螺釘固定在鍵槽中，鍵與輪轂槽的配合為間隙配合。在使用中，鍵不動(dòng)，輪轂沿軸向移動(dòng)。（2）滑鍵?；I（圖8）固定在輪轂上，輪轂帶動(dòng)滑鍵做軸向移動(dòng)，鍵長(zhǎng)不受滑動(dòng)距離限制，其特點(diǎn)是輪轂可在軸上沿軸向移動(dòng)，鍵隨輪轂移動(dòng)。1

鍵連接圖7 導(dǎo)向鍵圖8 滑鍵（三）半圓鍵連接如圖7所示，半圓鍵的上表面為一平面，下表面為半圓弧，兩側(cè)面平行，常用于錐形的軸端連接。1

鍵連接圖

9半圓鍵連接鍵能在槽中繞幾何中心擺動(dòng)，鍵的側(cè)面為工作面，工作時(shí)靠其側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞扭矩。其工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的連接；缺點(diǎn)為由于軸上鍵槽較深，軸槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，只適宜輕載連接。1

鍵連接圖10 普通楔鍵二、緊鍵連接（一）楔鍵連接楔鍵分為普通楔鍵（圖10）和鉤頭楔鍵（圖11）。普通楔鍵有圓頭（A型）、方頭（B型）和單圓頭（C型）三種。鉤頭楔鍵的鉤頭是為了方便拆鍵使用。普通楔鍵上下面為工作面，上表面有1∶100斜度（側(cè)面有間隙），工作時(shí)打緊，靠上下面摩擦傳遞扭矩，并可傳遞小部分單向軸向力。楔鍵連接的特點(diǎn)：適用于低速輕載、精度要求不高的場(chǎng)合，對(duì)中性較差，力有偏心；不宜用于高速和精度要求高的連接，且在變載下易松動(dòng)。鉤頭楔鍵只用于軸端連接。圖11 鉤頭楔鍵（二）切向鍵切向鍵（圖12）是由兩個(gè)斜度為1∶100的楔鍵沿斜面相互拼合而成，上下兩面為工作面（打入），上下兩工作面互相平行，軸和輪轂上的鍵槽底面沒有斜度。其工作原理是靠工作面與軸及輪轂相互擠壓來(lái)傳遞扭矩。它的特點(diǎn)是能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，需用兩對(duì)切向鍵并分布成120°～130°。1

鍵連接圖12 切向鍵1

鍵連接圖13 花鍵三、花鍵連接軸和輪轂孔周向均布多個(gè)凸齒和凹槽，其所構(gòu)成的連接稱為花鍵連接。齒的側(cè)面是工作面，適用于動(dòng)、靜連接。花鍵形狀如右圖所示。花鍵連接的特點(diǎn)有如下幾個(gè)方面：（1）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。齒槽線、齒根應(yīng)力集中小，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較少。軸上零件對(duì)中性好。導(dǎo)向性較好。加工需專用設(shè)備、制造成本高。任務(wù)二

螺紋連接2

螺紋連接下圖所示為鐵路車輛轉(zhuǎn)向架，從圖中可以看到其運(yùn)用了大量的螺紋連接。螺紋連接是機(jī)械傳動(dòng)中必不可少的組成部分。螺紋緊固件起到連接、定位以及密封等作用，螺紋連接是最常用的可拆卸連接，其中螺栓的用量最大。本任務(wù)將介紹螺紋連接及其防松的相關(guān)知識(shí)。圖14 鐵路車輛轉(zhuǎn)向架及螺紋連接此三角形斜邊在圓柱體表面所形成的空間線就是螺旋線。螺紋：一平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。2

螺紋連接圖15 螺旋線由內(nèi)螺紋和外螺紋相互配合組成的運(yùn)動(dòng)副稱為螺旋運(yùn)動(dòng)副，它是一種空間運(yùn)動(dòng)副。螺紋的功能主要有兩種：連接和傳動(dòng)。一、螺紋類型（一）螺紋的形成螺旋線：如右圖所示，一動(dòng)點(diǎn)A在一圓柱體的表面上，一邊繞軸線等速旋轉(zhuǎn)，一邊沿軸向作等速移動(dòng)的軌跡即為螺旋線?；蛘邔⒁粋€(gè)直角三角形繞在一個(gè)圓柱體上，使得三角形底邊與圓柱體底面重合，則（二）螺紋的分類2

螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)

用按螺紋的牙型分三角形螺紋普通螺紋：牙型為等邊三角形，牙型角α=60°，β=30°，可分為粗牙螺紋、細(xì)牙螺紋主要用于連接，其中粗牙螺紋運(yùn)用最廣泛，細(xì)牙螺自鎖性好，但不耐磨、易滑扣，主要用于薄壁零件、受動(dòng)載荷的連接和微調(diào)機(jī)構(gòu)管螺紋：牙型為等腰三角形，牙型角α=

55°，β=27.5°，公稱直徑近似為管子孔徑多用于有緊密性要求的管件連接矩形螺紋牙型為正方形，牙厚是螺距的一半，牙型角α=0°，β=0°牙根強(qiáng)度低，多用于傳動(dòng)梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角α=30°，β=15°比矩形螺紋牙根強(qiáng)度高，承載能力高，加工容易，綜合傳動(dòng)性能好，是常用的傳動(dòng)螺紋鋸齒形螺紋牙型為不等腰梯形，牙型角α=33°，β=3°具有傳動(dòng)效率高和牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但是只能用于單向受力的傳動(dòng)2

螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用示例按螺紋的旋向分右旋螺紋（標(biāo)記中右旋螺紋可以不標(biāo)）旋向判定方法1：將螺紋豎起來(lái)看，螺紋可見部分向右上升的為右旋螺紋，向左上升的為左旋螺紋。旋向判定方法2：順時(shí)針旋入的為右旋螺紋，逆時(shí)針旋入的為左旋螺紋左旋螺紋（標(biāo)記中左旋螺紋標(biāo)“L”）按螺旋線的根數(shù)分單線螺紋自鎖性好，多用于連接多線螺紋傳動(dòng)效率高，多用于傳動(dòng)。一般為了便于制造，頭數(shù)應(yīng)不大于4按回轉(zhuǎn)體的表面分內(nèi)螺紋回轉(zhuǎn)體內(nèi)表面螺紋和外螺紋配合實(shí)現(xiàn)連接外螺紋回轉(zhuǎn)體外表面螺紋和內(nèi)螺紋配合實(shí)現(xiàn)連接2

螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)應(yīng)用示例按母體形狀分圓柱螺紋圓柱表面上加工螺紋用于圓柱回轉(zhuǎn)表面連接圓錐螺紋具有一定錐度的螺紋主要靠牙的變形來(lái)保證螺紋副的緊密性，多用于管件連接按作用分連接螺紋一般用三角形螺紋用于緊固件的連接-傳動(dòng)螺紋一般用矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋用于傳動(dòng)-2

螺紋連接圖16 螺紋參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)螺紋的主要參數(shù)有大徑、小徑、中徑、螺距、導(dǎo)程、螺紋升角、牙型角和頭數(shù)等，如下圖。（1）大徑：與外螺紋牙頂（或內(nèi)螺紋牙底）相重合的假想圓柱體的直徑，即外螺紋是最大軸徑，內(nèi)螺紋是最大孔徑，為公稱直徑。小徑：與外螺紋牙底（或內(nèi)螺紋牙頂）相重合的假想圓柱體的直徑，即外螺紋是最小軸徑，內(nèi)螺紋是最小孔徑，為強(qiáng)度計(jì)算直徑。中徑：也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上螺紋牙的厚度和螺紋牙槽寬度相等，為幾何和受力計(jì)算直徑。（a）外螺紋（b）內(nèi)螺紋2

螺紋連接二、螺紋的主要幾何參數(shù)螺紋的主要參數(shù)有大徑、小徑、中徑、螺距、導(dǎo)程、螺紋升角、牙型角和頭數(shù)等，如下圖。螺距P：相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程S：同一條螺旋線上的相鄰兩牙在對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離S=nP牙型角：軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙側(cè)角：牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。頭數(shù)n：螺旋線的根數(shù)。圖16 螺紋參數(shù)（a）外螺紋（b）內(nèi)螺紋三、螺紋連接類型螺紋連接由螺紋連接件和被連接件構(gòu)成，螺紋連接的主要類型包括螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接等。螺紋連接類型見表2

螺紋連接類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用螺栓連接螺栓穿過被連接件的通孔，與螺母組合使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便，適用于被連接件厚度不大且能夠從兩面進(jìn)行裝配的場(chǎng)合雙頭螺柱連接將螺柱上螺紋較短的一端旋入并緊固在被連接件之一的螺紋孔中，不再拆下，適用于被連接件之一較厚不宜制作通孔及需經(jīng)常拆卸，連接緊固或緊密程度要求較高的場(chǎng)合螺釘連接螺釘穿過較薄被連接件的通孔，直接旋入較厚被連接件的螺紋孔中，不用螺母，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于被連接件之一較厚，受力不大，且不經(jīng)常裝拆，連接緊固或緊密程度要求不太高的場(chǎng)合緊定螺釘連接緊定螺釘旋入被連接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一被連接件的表面或相應(yīng)的凹坑中，以固定兩零件的相對(duì)位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩四、螺紋連接的防松（一）螺紋連接的預(yù)緊預(yù)緊力在實(shí)際安裝使用時(shí)，大多數(shù)螺紋連接都需要擰緊。擰緊就是在連接件未受工作載荷前，給螺母施加足夠大的擰緊力矩，使連接件產(chǎn)生一定的壓縮彈性變形，這樣在連接件接觸表面會(huì)產(chǎn)生很大的相互擠壓力，進(jìn)而可以產(chǎn)生很大的摩擦力以克服外載；擰緊也使螺栓產(chǎn)生相應(yīng)的拉伸彈性變形，螺栓受到與擠壓力相等的反作用拉力。這個(gè)在螺栓工作前由于擰緊使螺栓產(chǎn)生的拉伸作用力稱為預(yù)緊力。擰緊的意義螺紋擰緊的目的是保證連接件有足夠大的摩擦力，克服外載，增強(qiáng)連接的緊密性，防止受載后連接件之間出現(xiàn)間隙；保證連接件之間的相互位置，防止發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)、移動(dòng)或松脫。2

螺紋連接（二）螺紋連接的防松螺紋連接松脫的原因連接用的螺紋都具有自鎖性。在靜載荷下，螺紋連接件不會(huì)自行松脫。但螺紋連接在沖擊振動(dòng)的變載荷作用下，螺紋的自鎖性會(huì)失效，螺栓與螺母之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺栓連接松脫。這是由于在變動(dòng)載荷作用下，螺紋副之間的摩擦力會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)消失或減小的現(xiàn)象；或是在溫度變化比較大的場(chǎng)合，材料會(huì)發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛，也會(huì)使摩擦力減小。在多次這些作用后螺紋連接就會(huì)松脫，造成很大危害。螺紋連接的防松螺紋連接防止松脫是必須考慮的問