1、第九章联接 主编 机构的构件和机械传动零件如齿轮、带轮等并不能单独工作，它们受到轴或其他零部件的支承，并与这些零部件恰当联接，才能将运动与动力传递给别的零部件或执行机构。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，分为两大类：可拆联接和不可拆联接。可拆联接是不损坏联接中任一零件的联接，故多次装拆不影响其使用性能，常用的有键、螺纹和销联接。不可拆联接在拆开时，至少要破坏或损伤联接中的一个零件，常见的有焊接、铆接及粘接等。第九章联接第一节键联接第二节螺 纹 联 接第三节联轴器第四节离合器第一节键联接一、键联接的类型、特点和应用 键可以分为紧键联接和松键联接两类。平键、半圆键为松键联
2、接，松键联接的工作面为两侧面；楔键和切向键为紧键联接，紧键联接的工作面为上下面。1.平键联接 按键的用途不同，平键联接可分为普通平键、导向平键和滑键。一、键联接的类型、特点和应用图9-1普通平键联接 (1)普通平键图9-1a所示为普通平键联接的结构。键的两侧面靠键与键槽侧面的挤压传递运动和转矩，键的顶面为非工作面，与轮毂键槽表面留有间隙。因此，这种联接只能用于轴上零件的周向固定。一、键联接的类型、特点和应用图9-2导向平键联接和滑键联接 (2)导向平键和滑键当轮毂在轴上需沿轴向移动而构成动联接时，可采用导向平键或滑键，如图9-2a所示。导向平键常用螺钉固定在轴上的键槽中，而轮毂可沿键作轴向滑动
3、，如变速箱中的滑移齿轮等。当被联接件滑移的距离较大时，宜采用滑键，如图9-2b所示。滑键固定在轮毂上，与轮毂同时在轴上的键槽中作轴向滑移，如车床中光杠与溜板箱中零件的联接。一、键联接的类型、特点和应用图9-3半圆键联接 图9-3所示为半圆键联接，其工作面也是键的两侧面，轴槽呈半圆形，键能在轴槽内自由摆图9-3半圆键联接动以适应轴线偏转引起的位置变化，装拆方便。但轴上的键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般用于轻载，尤其适用于锥形轴端部。一、键联接的类型、特点和应用图9-4楔键联接 图9-4所示为楔键联接的结构形式。楔键属紧键联接，其上下两表面是工作面，两侧面与轮毂槽侧有间隙。键的上表面和与之相配
4、合的轮毂键槽底部表面均具有1100的斜度，装配时将键打入轴与轴上零件之间的键槽内，使工作面上产生很大的挤压力。工作时工作时靠接触面间的摩擦力来传递转矩。一、键联接的类型、特点和应用图9-5切向键联接4.切向键 切向键也属紧键联接。切向键由两个斜度为1100的楔键组成，如图9-5a所示。装配时，把一对楔键分别从轮毂的两端打入，其斜面相互贴合，共同楔紧在轮毂之间。切向键的上、下两面是工作面，工作时，依靠其与轴和轮毂的挤压传递转矩。一对切向键只能传递单向转矩，若需传递双向转矩，必须用两对切向键，且按120135分布，如图9-5b所示。切向键传递转矩较大，但对中性差，对轴的削弱较大，常用于对中性要求不
5、高的重型机械中。二、平键联接的选择和强度校核 键是标准件，通常用中碳钢Q235、45钢制造。平键联接的类型，应根据联接特点、使用要求和工作条件选定。1.尺寸选择 平键的主要尺寸为宽度b，高度h与长度L。平键的bh按轴的直径d由标准中选定(表9-1)，其长度L略短于轮毂长，也从标准中选取。二、平键联接的选择和强度校核图9-6平键联接的验算 平键联接工作时，受力情况如图9-6所示。键受到剪切和挤压的作用。实践证明，对于标准键联接，通常主要是由于挤压而破坏，因此一般只需验算挤压强度。设轴传递的转矩为T(Nmm)，轴的直径为d(mm)，则轴所受的圆周力Ft(N)为挤压应力挤压强度为二、平键联接的选择和
6、强度校核式中h键的高度，单位为mm，键与轮毂的有效接触高度可近似计为0.5h；l键与轮毂接触的工作长度，对于双圆头(A型)普通平键，l=L-b；对于方头(B型)普通平键，l=L；对于单圆头(C型)普通平键，l=L-0.5b；p键联接中较弱零件(一般为轮毂)的许用挤压应力，其值见表9-2。表9-2键联接的许用挤压应力(单位：MPa)二、平键联接的选择和强度校核图9-7减速器输出轴 平键联接如验算强度不够时，可采取如下措施：图9-7减速器输出轴1)适当增加键和轮毂的长度。但键的长度一般不应超过2.5d，否则挤压应力沿键的长度方向分布将很不均匀。2)在轴上相隔180配置两个普通平键。但强度验算时，只
7、按1.5个平键计算。例9-1图9-7所示为减速器的输出轴，轴与齿轮采用平键联接，已知传递的转矩T=600Nm，有轻微冲击，试选择平键的尺寸。三、花键联接图9-8花键 花键联接由内、外花键接合而成(图9-8)。它是平键联接在数目上的发展。与平键联接相比，花键联接承载能力强，同时由于齿槽较浅，故对轴的强度削弱较轻，并且有良好的定心精图9-8花键度和导向性能。但常需专门设备加工，成本高。花键已标准化，按其齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键，如图9-9a、b所示。(1)矩形花键其齿廓为两条平行于键齿对称线的直线。齿的宽度为b，外径为D，内径为d，齿数为z，标记为：zDdbGB/T11442001。三
8、、花键联接图9-9花键联接a)矩形花键b)渐开线花键 (2)渐开线花键其齿廓为渐开线，分度圆压力角有30和45两种。后者又称为三角形花键。渐开线花键的齿根宽，强度高，可用加工渐开线齿形的方法加工，故工艺性好，易获得高精度，适用于重载、轴直径较大三、花键联接表9-3矩形花键联接的定心方式及其特点和应用三、花键联接表9-3矩形花键联接的定心方式及其特点和应用第二节螺 纹 联 接一、常用螺纹的种类、特点和应用*二、螺纹副的自锁三、螺纹联接的基本类型四、螺纹联接的预紧和防松一、常用螺纹的种类、特点和应用图9-10螺纹的形式1.螺纹的形成 如图9-10a所示，将一直角三角形绕到一圆柱体上，并使其一直角边
9、与圆柱体底面的周边重合，则斜边在圆柱体上就形成了一条螺旋线。取一平面图形，如矩形(三角形、梯形或锯齿形等)，使其底边与圆柱体底贴合，并沿螺旋线移动，在圆柱体上形成的轨迹曲线为矩形(三角形、梯形或锯齿形)螺纹。2.螺纹的牙型及主要参数 如第六章第四节螺旋机构所述，根据螺纹轴向剖面的形状，常用的螺纹牙型有三角形、矩形、梯形和锯齿形等。三角形螺纹多用于联接，其余多用于传动。螺纹参数都已标准化。螺旋机构中对螺纹的主要参数已有阐述。表9-4列出部分标准粗牙普通螺纹的一些基本参数。一、常用螺纹的种类、特点和应用表9-4粗牙普通螺纹基本参数(摘自GB/T 1962003)(单位：mm)*二、螺纹副的自锁*二
10、、螺纹副的自锁 螺纹副被拧紧后，如不加反向外力矩，则不论轴向载荷多大，也不会自动松开，此现象称为螺纹副的自锁性能。其自锁条件为 式中，为螺纹的摩擦角，它与螺纹副材料有关，设螺纹摩擦因数为f，则有tan=f。对于三角形螺纹，摩擦角的大小还与牙型角有关，上式中的摩擦角应用当量摩擦角v代替，当量摩擦因数fv=tanv。各种螺纹的f三、螺纹联接的基本类型1.螺纹联接的基本类型 螺纹联接类型很多，常用的有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接等。其构造、主要尺寸关系、特点和应用见表9-5。装配时需拧紧的螺栓联接称为紧联接，不需拧紧的螺栓联接称为松联接，前者应用较广。2.螺纹联接件 联接零件包括螺栓、螺柱、螺钉
11、、紧定螺钉、螺母、垫圈及防松零件等，大多数联接件已标准化，可按标准选用。它们的结构特点和应用见表9-6。四、螺纹联接的预紧和防松 大多数螺纹联接在安装时都需要拧紧，通常称为预紧。预紧的目的是增强联接的可靠性、密封性和防松能力。在螺栓联接中，预紧力的大小要恰当，因此，要对拧紧力矩予以控制。在比较重要的联接中，若不能严格控制预紧力的大小，而只靠安装经验来拧紧螺栓，为避免螺栓拉断，通常不宜采用小于M12的螺栓，一般常用M12M24的螺栓。表9-7螺纹联接常用的防松方法第三节联轴器一、联轴器的功用二、联轴器的分类三、常用联轴器的结构、特点和应用一、联轴器的功用 联轴器主要用于联接两轴，使两轴一起转动并
12、传递转矩。这种联接形式，只有当机器停车后拆开联轴器，才能将两轴分离。二、联轴器的分类图9-11两轴的轴线位移a)轴向位移xb)径向位移yc)偏角位移d)综合位移x、y、z 联轴器所连接的两根轴，由于制造、安装误差或受载、变形等一系列原因，两轴的轴线会产生轴向位移x，径向位移y，角位移和综合位移，如图9-11所示。轴线的位移将使机器的工作情况恶化，因此要求联轴器具有补偿轴线位移的能力。另外，在有冲击、振动的场合，还要求联轴器具有缓冲和吸振的能力。联轴器类型较多，其中大多数已标准化，设计时只需参考有关手册选用。常用联合器分类如下：三、常用联轴器的结构、特点和应用图9-12套筒联轴器(一)固定式联轴
13、器 这种联轴器要求两轴严格对中，并在工作时不发生相对位移。1.套筒联轴器 套筒联轴器是用一个套筒，通过键或销等零件把两轴相连接，如图9-12所示。套筒联轴器的结构简单，径向尺寸小，但传递转矩较小，不能缓冲、吸振，装拆时需作轴向移动。常用于机床传动系统中。三、常用联轴器的结构、特点和应用图9-13凸缘联轴器2.凸缘联轴器 凸缘联轴器是一种应用最广泛的刚性联轴器，如图9-13所示。它由两个半联轴器通过键及联接螺栓组成。它有两种对中方法：一是用两半联轴器的凹、凸圆柱面(榫肩)配合对中，如图9-13a所示；另一种是用配合螺栓联接对中，如图9-13b所示。前者制造方便。三、常用联轴器的结构、特点和应用图
14、9-14滑块联轴器1、2半联轴器3圆盘(二)刚性可移式联轴器 刚性可移式联轴器的类型很多，如滑块联轴器、齿式联轴器等，这里仅介绍滑块联轴器的工作原理。滑块联轴器由两个端面开槽的半联轴器1、2和中间两面都有凸榫的圆盘3组成。其中，中间圆盘两端面上的凸榫相互垂直，可以分别嵌入半联轴器相应的凹槽，如图9-14所示。凸榫可在半联轴器的凹槽中滑动，利用其相对滑动来补偿两轴之间的位移。三、常用联轴器的结构、特点和应用图9-15弹性套柱销联轴器(三)挠性可移式联轴器 挠性可移式联轴器的特点是在两半联轴器间有弹性元件，因此可允许有微小的角度和或综合位移。这类联轴器主要有弹性套柱销联轴器(图9-15)、弹性柱销
15、联轴器(图9-16)等。这里仅介绍弹性套柱销联轴器。弹性套柱销联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓，如图9-15所示。弹性套的变形可以补偿两轴的径向位移和角位移，并且有缓冲、吸振作用。三、常用联轴器的结构、特点和应用图9-16弹性柱销联轴器 弹性套柱销联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓，如图9-15所示。弹性套的变形可以补偿两轴的径向位移和角位移，并且有缓冲、吸振作用。第四节离合器一、离合器的功用 为使机器能空载起动，起动后又能随时接通、中断，以完成传动系统的换向、变速、调整、停止等工作，可在传动的两轴间安装离合器，从而可做到随时控
16、制主、从动轴的接合或分离。二、常用离合器的主要类型 离合器根据工作原理不同，可分为牙嵌式和摩擦式两类，它们分别用牙(齿)的啮合和工作表面的摩擦力来传递转矩。按照操纵方式不同，离合器又有机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式和气动操纵式等各种形式。它们统称为操纵式离合器。能够自动进行结合和分离，不需人来操纵的称为自动离合器。工业中常用的离合器有牙嵌离合器、摩擦离合器、超越离合器和安全离合器等。下面只介绍牙嵌离合器和摩擦离合器。二、常用离合器的主要类型图9-17牙嵌离合器1.牙嵌离合器 牙嵌离合器是一种啮合式离合器，如图9-17所示，它主要由端面带牙的两个半离合器1、2组成，通过啮合的齿来传递转矩。其
17、中，半离合器1装在主动轴上，半离合器2则利用导向平键安装在从动轴上，沿轴线移动。拨叉5可移动半离合器2，使两半离合器接合或分离。牙嵌离合器结构简单，尺寸小，工作时无滑动，并能传递较大的转矩，故应用较广。其缺点是运转中接合有冲击或噪声，必须在两轴转速差很小或停车时进行接合或分离。二、常用离合器的主要类型图9-18单片圆盘摩擦离合器2.摩擦离合器 依靠主、从动半离合器接触表面间的摩擦力来传递转矩的离合器统称摩擦离合器。摩擦离合器可分为单盘片、多盘片和圆锥式三类，其中以盘片式摩擦离合器应用最广。图9-18所示为一单片圆盘摩擦离合器。滑环5右移使从动盘3与主动盘2接触并压紧，从而产生摩擦力将主动轴1的转矩和运动传递给从动轴4。习题配图二、常用离合器的主要类型图9-19题9-3图二、常用离合器的主要类型图9-20题9-4图二、常用离合器的主要类型图9-21题9-14图二、常用离合器的主要类型图9-22题9-21图二、常用离合器的主要类型图9-23题9-23图
