1、第第1313章章 联接联接13-1 13-1 螺纹参数螺纹参数13-2 13-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁13-3 13-3 机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹13-4 13-4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件13-5 13-5 螺纹的预紧和放松螺纹的预紧和放松13-6 13-6 螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算13-7 13-7 螺栓的材料及许用应力螺栓的材料及许用应力13-8 13-8 提高螺栓联接强度的措施提高螺栓联接强度的措施13-9 13-9 螺旋传动螺旋传动动画动画1 1动画动画2 2动画动画3 3动画动画4 413-
2、10 13-10 键联接和花键联接键联接和花键联接13-11 13-11 销联接销联接第第13章章 联接联接 联接是指被联接件和联接件的组合。被联接件有轴与轴上零件、箱体与箱盖等,联接件又称为紧固件,如螺栓、螺母、铆钉等。联接区分为可拆的和不可拆的。可拆联接是指允许多次装拆而无损于使用性能的连接,如螺纹连接、键联接等。不可拆联接是指不损坏组成零件就不能拆开的连接,如焊接、铆接。一、螺纹的形成 如下图所示,将一倾斜角为的直线绕在圆柱体上边形成一条螺旋线,取一平面图形使它沿着螺旋线运动,运动是保持图形通过圆柱体的轴线,就得到螺纹。按照螺旋线的旋向,螺纹可分为左旋螺纹和右旋螺纹。按照螺旋线的数目,螺
3、纹还分为单线螺纹和多线螺纹如下图所示S 以圆柱螺纹为例说明螺纹的主要几何参数 1.大径d 与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直径 2.小径d1 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体的直径 3.中径d2 也是一个假想的直径,该圆柱体的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等 4.螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 5.导程S 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离 tgn p2二、螺纹的主要几何参数螺纹主要参数6.线数n 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n4,螺距、导程、线数之间关系：S=nP7.螺旋升角 在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角。8.牙型角 螺纹轴
4、向平面内螺纹牙型两侧边的夹角9.牙型斜角 螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角。13-3 机械制造常用螺纹 表10-1 联接螺纹联接螺纹 传动螺纹传动螺纹 三角螺纹三角螺纹 管螺纹管螺纹 矩形螺纹矩形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 锯齿螺纹锯齿螺纹1.联接（三角形）螺纹联接（三角形）螺纹 (M)普通螺纹普通螺纹 60大，f 大，易自锁 粗牙粗牙 牙高 d1小 大 细牙细牙 牙浅 d1大 小 更易自锁管螺纹管螺纹60、55紧密 2.传动螺纹传动螺纹 小、大 多线 效率高梯形螺纹（Tr）30 15锯齿形螺纹（S）33工3 非30矩形螺纹 一螺纹联接基本类型一螺纹联接基本类型19-4 螺纹联结的类型及标
5、准联结件螺纹联结的类型及标准联结件1 螺栓联接螺栓联接 普通螺栓联接普通螺栓联接：孔与杆间有间隙有间隙，方便，多用2 双头螺柱联接双头螺柱联接铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接：孔与杆间无间隙无间隙，成本高用于被联接件之一较厚的场合用于被联接件之一较厚的场合3 螺钉联接螺钉联接二螺纹联接件二螺纹联接件 表52 螺栓 螺栓 ；螺钉 ；双头螺柱 ；紧定螺钉 螺母 六角螺母 ；圆螺母 ；糟型螺母 垫片 垫片 ；弹簧垫片 ；斜垫片 ；球形垫片4 紧定螺钉联接紧定螺钉联接用于受力不大，不需常拆的场合用于受力不大，不需常拆的场合5 其它其它多用于轴上零件的固定，多用于轴上零件的固定，传递较小的力传递较小的力
6、地脚螺栓 吊环螺钉2、双头螺栓联接螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被联接件，另一端配以螺母。折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被联接件中拧出。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。3、螺钉联接不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于 受载较小情况（手册无六角头螺钉，L0=L即可）适于被联接件之一较厚（上带螺纹 孔）4、紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另 一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。多用于轴上零件的固定，可传递不大的轴向力或扭矩。槽螺母开口销开口销定位弹性垫圈连接件圆螺母紧盯螺钉定位弹性垫圈定位止动垫片螺 栓双 头 螺 柱 螺母 六角螺母 ；圆螺母 ；糟型螺 母
7、垫 圈垫片 ；弹簧垫片 ；斜垫 片 ；球形垫片,如下图所示。13-5 螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松目的目的：防止松动提高可靠性、强度、紧密性F0拧紧阻力矩 T 的大小的大小：拧紧时预紧力预紧力F0螺纹阻力矩螺纹阻力矩 T1:1F d2/2F0 tg()d2/2螺母支持面上的摩擦阻力矩螺母支持面上的摩擦阻力矩T2:TT1T20.2F0d 因 F0=5T/d 若d小，则F0很大 对于重要的联结，不宜采用对于重要的联结，不宜采用M12的螺栓的螺栓螺栓螺栓预紧拉力预紧拉力 被联接件被联接件预紧压力预紧压力12T2 fc F0 r m螺纹联接的防松螺纹联接的防松 螺栓联接拧紧(自锁)防松？靠
8、摩擦力自锁靠摩擦力自锁，因冲击，因冲击、震动震动、变载变载 不可靠不可靠 要防松要防松防松方法防松方法：摩擦防松摩擦防松使螺纹接触面间始终保持一定的压力 (纵向、横向)始终有阻止螺旋副转 动的摩擦阻力矩。机械防松机械防松利用便于更换的金属元件来约束螺旋 副。不可拆防松不可拆防松焊、铆冲、涂粘合剂阻止螺旋副相对转动螺栓联接螺栓联接一、松螺栓联接强度计算一、松螺栓联接强度计算 （无（无0 0 ）紧紧螺栓联接 有预紧力，还有工作拉力有预紧力，还有工作拉力松松螺栓联接 无预紧力，只有工作拉力无预紧力，只有工作拉力 FddF4412113-6 13-6 螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算校核设计失效形
9、式失效形式 1.螺栓杆拉断;2.螺纹的压溃和剪断;3.经常装拆 会磨损而发生滑扣现象;紧螺栓联接紧螺栓联接二、紧螺栓联接强度计算（有二、紧螺栓联接强度计算（有0 0）M10M68的螺栓：05预紧状态的应力：e=有预紧力，还有工作拉力有预紧力，还有工作拉力只有预紧力，无工作拉力只有预紧力，无工作拉力 21043.1dFe紧螺栓紧螺栓拧紧拧紧拧紧力矩拧紧力矩剪应力剪应力拧紧拧紧预紧拉力预紧拉力拉应力拉应力1只有预紧力紧螺栓联接只有预紧力紧螺栓联接（受横向工作载荷）（受横向工作载荷）F F0 0的大小与横向的大小与横向载荷有关载荷有关3.1322mfCFFFa02 2、受预紧力、受预紧力0 0和工作
10、拉力紧螺栓联接强度和工作拉力紧螺栓联接强度 紧螺栓紧螺栓拧紧预紧拉力加载工作拉力总拉力总拉力F F2 2 0 0+=？拧紧拧紧 伸长伸长 b0 F0 缩短缩短 c0 F0 F=Fkckkbb 螺栓螺栓 被联接件被联接件受载受载 再伸长再伸长 放松放松 变形协调条件：变形协调条件：相同相同被联接件所受的压力：残余预紧力残余预紧力 FR=F0 F Cb=F0 b 螺栓刚度螺栓刚度 Cc=F0 c 被联接件刚度被联接件刚度 螺栓的总拉力：F Fa a=F=F0 0+F =F+FF =F+FR R Fa力变形F0FFR F螺栓的相对刚度螺栓的相对刚度：1 1）要降低）要降低F Fa a，只有减少螺栓的
11、相对刚度，只有减少螺栓的相对刚度，即即kkc c kkb b 2 2）为保证联接的紧密性，）为保证联接的紧密性，应保证应保证F FR R 0 0（1）静强度公式：F不变不变kckkbb aaFddF3.1443.1121（2）疲劳强度公式：F在在0F之间变化之间变化SSdFkkkcacbba21minmax22因因F在在0F之间变化，则之间变化，则F2在在F0 F2之间变应力在之间变应力在max min之间变之间变210min21max44dFdFa详见P146页 3 3、承受工作剪力的紧螺栓联接、承受工作剪力的紧螺栓联接 204dF铰制孔用螺栓，承受剪切和挤压来平衡（横向）载荷铰制孔用螺栓，
12、承受剪切和挤压来平衡（横向）载荷F FppLdFmin0螺栓杆与孔壁的挤压强度：螺栓杆与孔壁的挤压强度：螺栓杆的剪切强度：螺栓杆的剪切强度：1）d0是螺栓剪切面直径 2）Lmin螺栓杆与孔壁挤压 面的最小高度 3）p取两者之弱者 螺纹联接件材料的力学性能螺栓、螺钉、螺柱的性能等 级共十级见表58和表59 如：48 表示：表示：B=400Mpa，s=320Mpa 一、一、螺纹联接件的材料螺纹联接件的材料13-7 13-7 螺纹联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料及许用应力二二、螺纹联接件的许用应力螺纹联接件的许用应力S、S、Sp安全系数 见表510：查表时紧螺栓联接要试算查表时紧螺栓联接要试算
13、 （铸铁）钢）pBpsssSSSSpp (13-8 13-8 13-9 13-9 螺螺 旋旋 传传 动动（要求高效率梯形、锯齿形、矩形多线）螺旋副螺旋副传动一一.类型类型:动画动画1动画动画2动画动画3动画动画4按按传导传导螺旋螺旋传递运动为主传递运动为主,高的运动精度高的运动精度用用传力传力螺旋螺旋传力为主传力为主,以小以小TT大的轴向力大的轴向力Q Q途途调整调整螺旋螺旋调整零件间相对位置调整零件间相对位置细牙细牙M M传递动力调整零件间相对位置 实现 将回转运动直线运动传导传导传力传力调整调整 按按 滑动滑动螺旋螺旋=0.30.4，简单，精度低，简单，精度低摩擦摩擦滚动滚动螺旋螺旋0.9
14、，复杂，复杂高精度、高效高精度、高效性质性质静压静压螺旋螺旋螺杆材料螺杆材料 二特点二特点：1 1.降速比大降速比大 2 2.可具自锁性可具自锁性 3 3.机械利益大机械利益大 1 1F FS S tg(tg()d)d2 2/2/2 4 4.结构简单结构简单,传动平稳传动平稳,噪音低噪音低 5 5.磨损大磨损大,低低)(2)(222tgdFLtgdTFQs三三 、滑动螺旋传动的设计简介滑动螺旋传动的设计简介1、耐磨性计算、耐磨性计算 滑动滑动磨损磨损耐磨性计算（限制工作面上的压力）耐磨性计算（限制工作面上的压力）基本尺寸（基本尺寸（d2）8.02PFda65.02PFda2PhzdFPa 2
15、2、螺杆的强度计算、螺杆的强度计算 螺杆的受力类似紧螺栓（压力和扭矩），校核螺杆的受力类似紧螺栓（压力和扭矩），校核危险（牙根）截面的强度危险（牙根）截面的强度 3 3、螺母螺纹牙的强度计算、螺母螺纹牙的强度计算螺母螺纹牙断齿螺母螺纹牙断齿挤压和弯曲强度计算挤压和弯曲强度计算)16(3)4(323122122dTdFae 4 4、螺杆的稳定性计算、螺杆的稳定性计算螺杆的长径比大螺杆的长径比大受压力受压力侧向弯曲侧向弯曲不稳定不稳定 DdFa 22)(ulEIFC10040214)1.1304(dFC40saaFF13-11 13-11 13-12 13-12 小小 结结1.螺纹主要参数及分类，螺纹主要参数及分类，螺纹联接基本类型。螺纹联接基本类型。2.螺纹联接的拧紧目的及防松方法。螺纹联接的拧紧目的及防松方法。3.螺栓联接的受力分析和强度计算螺栓联接的受力分析和强度计算螺螺栓栓联联接接紧螺栓紧螺栓松螺栓松螺栓轴向载荷轴向载荷F=FA铰制螺栓铰制螺栓横向载荷、转矩横向载荷、转矩 剪切和挤压剪切和挤压普通螺栓普通螺栓预紧力预紧力F0横向载荷、转矩横向载荷、转矩 =1.3 F0 A 预紧力预紧力+轴向力轴向力F 轴向载荷、轴向载荷、倾覆力矩倾覆力矩=1.3 F2 A Fa=FR+FA=d124
