大学生 机械设计基础课件-第10章联接 精品推荐
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1 12 20 0°C°C 1 1 d d0 0
3 30 0° ° 1 15 5° °
应d d0用0 时带翅1 垫15 5° ° 圈内舌嵌入轴
第十章 联 接 (connection)
§10—1 螺 纹 (screw thread)
一、螺纹的形成
如用一个三角形K沿螺旋线运
动并使K平面始终通过圆柱体轴线
YY-这样就构成了三角形螺纹。同
LLL
样改变平面图形K，可得到矩形、
梯形、锯齿形、管螺纹
dddd
yyyy
KKKK yyyy dddd
二、螺纹的类型
2、双头螺柱联接(stud)——螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装
dd
配时一端旋入被联接件，另一端配以螺
母。适于常拆卸而被联接件之一较厚时。
l1 l1
H H
折装时只需拆螺母，而不将双头螺栓从 被联接件中d d 拧出。
l3 l3
l2 l2
H H
l2 l2
( a( )a )
dd
( b( b) )
3、螺钉联接(screw)——适于被联接件
n n
d d
nn dd
RR
tt
XX
bb ll
tt
RR
9900°°
ll
4）紧定螺钉 锥 端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合 平 端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大 的平面，适于经常拆卸 圆柱端——压入轴上凹抗中，适于紧定空心轴上零件的位置 轻材料和金属薄板
5）自攻螺钉——由螺钉攻出螺纹
按牙型: 三角形螺纹、管螺纹 ——联接螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹——传动螺纹
按位置： 内螺纹——在圆柱孔的内表面形成的螺纹 外螺纹——在圆柱孔的外表面形成的螺纹
《机械设计基础》第10章轴及轴毂联接PPT课件
（1）碳素结构钢，如Q235、Q275等。 （2）35、40等优质碳素钢，其中价廉物美的45
应用最普遍。
（3）合金钢，如35CrMo、40Cr等，比碳钢更好 的机械性能和淬透性，价格更高。
（4）球墨铸铁，代替合金结构钢做形状复杂 的轴，吸振性好，对应力敏感性低。
3.轴的毛坯形式 一般采用轧制的圆钢或锻件。
② 即使是塑性较好材料，经过多次应力循环后， 也会和脆性材料一样发生突然断裂，断裂前 没有明显的塑性变形。
③断口上呈现明显的两个区域： 光滑区和粗糙区。
（3）与特点对应的原因
交变应力超过一定限度并反复作用
最大应力处或材料薄弱处产生裂纹
裂纹扩展 脆性断裂
形成光滑区 形成粗糙区
2.疲劳极限（或持久极限） 指材料试样经过无穷多次应力循环而不发生破
第10章 轴及 轴毂联接
第10章 轴及轴毂联接
10.1 轴的类型及其材料 10.2 动载荷与交变应力 10.3 轴的结构设计 10.4 轴的强度设计 10.5 轴毂连接
10.1 轴的类型及其材料
一、轴的功用及其类型
1.功用 1）支承回转运动零件；2）传递运动和动力 2.类型 ①按其结构形状分为光轴和阶梯轴。
R1或C1
表11.6.1 圆角半径R1和倒角C1/mm
＞10～ ＞18～ ＞30～ ＞50～ ＞80～
18
30
50
80
100
0.8
1.0
1.6
2.0
2.5
1.6
2.0
3.0
4.0
5.0
（2）套筒和圆螺母 套筒
应力集中，削弱强度
注意：轴上两零件相距较近时， 一般采用套筒；当两零件相距 较远时 ，可采用圆螺母。
应用最普遍。
（3）合金钢，如35CrMo、40Cr等，比碳钢更好 的机械性能和淬透性，价格更高。
（4）球墨铸铁，代替合金结构钢做形状复杂 的轴，吸振性好，对应力敏感性低。
3.轴的毛坯形式 一般采用轧制的圆钢或锻件。
② 即使是塑性较好材料，经过多次应力循环后， 也会和脆性材料一样发生突然断裂，断裂前 没有明显的塑性变形。
③断口上呈现明显的两个区域： 光滑区和粗糙区。
（3）与特点对应的原因
交变应力超过一定限度并反复作用
最大应力处或材料薄弱处产生裂纹
裂纹扩展 脆性断裂
形成光滑区 形成粗糙区
2.疲劳极限（或持久极限） 指材料试样经过无穷多次应力循环而不发生破
第10章 轴及 轴毂联接
第10章 轴及轴毂联接
10.1 轴的类型及其材料 10.2 动载荷与交变应力 10.3 轴的结构设计 10.4 轴的强度设计 10.5 轴毂连接
10.1 轴的类型及其材料
一、轴的功用及其类型
1.功用 1）支承回转运动零件；2）传递运动和动力 2.类型 ①按其结构形状分为光轴和阶梯轴。
R1或C1
表11.6.1 圆角半径R1和倒角C1/mm
＞10～ ＞18～ ＞30～ ＞50～ ＞80～
18
30
50
80
100
0.8
1.0
1.6
2.0
2.5
1.6
2.0
3.0
4.0
5.0
（2）套筒和圆螺母 套筒
应力集中，削弱强度
注意：轴上两零件相距较近时， 一般采用套筒；当两零件相距 较远时 ，可采用圆螺母。
机械设计基础10联接(螺纹联接)
基本原理
螺纹联接的基本原理是通过螺纹的咬合来实现连接 和紧固。
设计要求
螺纹联接的设计要考虑螺纹的类型、尺寸、加工精 度、连接长度等因素。
螺纹联接的计算和选取方法
计算方法
螺纹联接的计算方法需要考虑载荷情况、材料性能、 螺纹类型等因素。
选取方法
螺纹联接的选取应考虑加载情况、工作环境、连接 性能要求等因素。
螺纹联接的制造和装术包括螺纹加工、表面处理等环节。
2
装配技术
螺纹联接的装配技术要注意正确的装配顺序、力矩控制等。
3
检测技术
螺纹联接的检测技术包括外观检查、力矩测试等方法。
螺纹联接的常见问题和解决方法
常见问题
螺纹联接中常见的问题包括松动、脱螺纹、过紧等。
解决方法
解决螺纹联接问题的方法包括增加紧固力、正确选择螺纹类型、使用螺纹锁紧剂等。
机械设计基础10联接(螺 纹联接)
欢迎来到机械设计基础系列第十讲！本讲将介绍螺纹联接，包括定义、分类、 特点、优点、应用领域、基本原理、设计要求等内容。
螺纹联接的定义和概念
螺纹联接是一种常用的紧固连接方式，通过螺纹的互相嵌合实现连接和紧固。 它由一个内螺纹和一个外螺纹构成，通过旋转使螺纹互相咬合达到紧固的效 果。
螺纹联接的分类和特点
分类
螺纹联接可以分为内螺纹联接和外螺纹联接两种 类型。
特点
螺纹联接具有承载能力强、可重复使用、连接牢 固等特点。
螺纹联接的优点和应用领域
1 优点
2 应用领域
提供均匀的紧固力、承载能力高、便于拆卸、 可重复使用等。
广泛应用于机械制造、汽车工程、航空航天、 建筑等领域。
螺纹联接的基本原理和设计要求
机械设计基础课件第十章 联 接
第五节 螺纹联接的预紧和防松
解 1、求当量摩擦系数和摩擦角
2、求螺纹升角ψ 由表10-1查M12螺纹，P=1.75mm，d2=10.863mm， d1=10.106mm
第五节 螺纹联接的预紧和防松
3、求螺杆总拉力（预紧力）Fa
4、求拧紧力矩
第六节 螺栓联接的强度计算
螺栓的主要失效形式有：⑴螺栓 杆拉断；⑵螺纹的压溃和剪断； ⑶经常装拆时会因磨损而发生滑 扣现象。 一、松螺栓联接 松螺栓联接装配时不需要拧紧， 承载前不受力，工作时只受轴向 静载荷（拉应力破坏）。其强度 条件： 许用应力，MPa
第五节 螺纹联接的预紧和防松
第五节 螺纹联接的预紧和防松
第五节 螺纹联接的预紧和防松
例10-2 已知M12螺栓用碳素钢制成，螺纹间的摩擦 系数f=0.10，螺母与支撑面间的摩擦系数fc=0.15， 螺母支撑面外径dw=16.6mm，螺栓孔直径d0=13mm， 欲使螺母拧紧后螺杆的拉应力达到材料屈服极的 50%，求施加的拧紧力矩，并验算其能否自锁。
例10-1 试计算粗牙普通螺纹M10和M30的螺旋升 角，并说明在静载荷下这两种螺纹能否自锁（已知 摩擦系数f=0.1~0.15）。 解 (1)螺旋升角 由表10-1查得M10的螺距 P=1.5mm，中径d2=9.026mm；M30的螺距 P=3.5mm，d2=27.727mm。 对于M10
对于M30
第六节 螺栓联接的强度计算
2、受轴向工作载荷的螺栓强度 在图10-21所示的压力容器端盖 螺栓联接中，设压力容器内压为 p，z个相同直径的螺栓均布在直 径为D0的圆周上，每个螺栓平均 承受的轴向工作载荷
在受轴向工作载荷的螺栓联接中，螺栓实际承受的总 拉伸载荷Fa并不等于预紧力F0与FE之和。
机械设计基础课件-联接
联接的分类
静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存 在相对运动的联接。
动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。 例如：机构中，各种运动副之间的联接。
静联接
可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆
开的联接。例如：螺纹联接、键联接。
不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开
的联接。例如：铆接、焊接等。
重点学习—螺纹联接、键联接
§10.1 螺纹联接
一、螺纹形成及主要参数
1、形成原理：
2、类型
三角螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
外螺纹 内螺纹
单线 双线 三线 多线
左旋 右旋
二者旋合组成螺旋副或螺纹副
3、主要参数
d — 螺纹大径 d1 — 螺纹小径 d2 — 螺纹中径 z — 螺纹线数 p — 螺距
v
ρ
F fFn
ψ
Fa
πd2
FR
ψ+ρ
Fa F
2）斜块等速下降
FR ψ-ρ
Fa F
ψ
FR
Fn
v
ρ
fFn
F
ψ
Fa
πd2
（阻抗力）F = Fatan(ψ -ρ）
螺母——滑块，螺杆——斜面
2、螺旋副力分析、效率和自锁
1） 矩形螺纹
• 拧紧螺纹
T1
F
d2 2
Fa d2 2
tan(
)
效率
输出功 输入功
Fa s
表10-4）： 1.摩擦防松：弹簧垫圈、对顶双螺母、自锁螺母 2. 机械防松：采用专门的防松元件 3.变性法－不可拆卸防松（铆冲；粘接； 焊接）
1. 摩擦防松
弹簧垫圈防松
对顶螺母（双螺母）防松
静联接：在机器工作中，不允许零部件之间存 在相对运动的联接。
动联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。 例如：机构中，各种运动副之间的联接。
静联接
可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆
开的联接。例如：螺纹联接、键联接。
不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开
的联接。例如：铆接、焊接等。
重点学习—螺纹联接、键联接
§10.1 螺纹联接
一、螺纹形成及主要参数
1、形成原理：
2、类型
三角螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
外螺纹 内螺纹
单线 双线 三线 多线
左旋 右旋
二者旋合组成螺旋副或螺纹副
3、主要参数
d — 螺纹大径 d1 — 螺纹小径 d2 — 螺纹中径 z — 螺纹线数 p — 螺距
v
ρ
F fFn
ψ
Fa
πd2
FR
ψ+ρ
Fa F
2）斜块等速下降
FR ψ-ρ
Fa F
ψ
FR
Fn
v
ρ
fFn
F
ψ
Fa
πd2
（阻抗力）F = Fatan(ψ -ρ）
螺母——滑块，螺杆——斜面
2、螺旋副力分析、效率和自锁
1） 矩形螺纹
• 拧紧螺纹
T1
F
d2 2
Fa d2 2
tan(
)
效率
输出功 输入功
Fa s
表10-4）： 1.摩擦防松：弹簧垫圈、对顶双螺母、自锁螺母 2. 机械防松：采用专门的防松元件 3.变性法－不可拆卸防松（铆冲；粘接； 焊接）
1. 摩擦防松
弹簧垫圈防松
对顶螺母（双螺母）防松
机械设计基础课件第10章联接
H4
标记示例：Tr48X8
(梯形螺纹，直径48，螺距8)
d D2 d2 d3
H1
D1
D4
外螺纹
螺距
P
4 5 6 8 10 12
长沙交通学院专用
螺纹牙高 牙顶间隙
h3=H4 2.25
ac 0.25
2.75 0.25
2.25 0.5
6.5
0.5
5.5
0.5
6.5
0.5
公称直径d
第1系列
第2系列
16、20 24、28
第10章 联 接
§10－1 螺纹参数 §10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
§10－3 机械制造常用螺纹 §10－4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 §10－5 螺纹联接的预紧和防松 §10－6 螺纹联接的强度计算 §10－7 螺栓的材料和许用应力 §10－8 提高螺栓联接强度的措施 §10－9 螺旋传动 §10－10 滚动螺旋简介 §10－11 键联接和花键联接 §10－12 销联接
可承受横向载荷。
d
基 螺栓联接
a
本
用于经常拆装易磨损之处。
l1
类
孔与螺杆之
型
间留有间隙 l1
螺纹余留长度l1
a
静载荷l1>=(0.3~0.5)d;
d
变载荷l1>=0.75d;
冲击载荷或弯曲载荷l1≥ d;
铰制孔用螺栓l1≈ 0;
螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;
螺栓轴线到边缘的距离
e=d+(3~6) mm
驱动力矩：
T
F d2 2
d2 2
Fatg(
)
长沙交通学院专用
《机械设计基础》第十章联接
智能诊断和修复技术
对联接故障进行自动诊断和修复，提高设备利用率。
绿色环保要求下改进方向
环保材料
选择可回收、低污染的 材料，减少对环境的影 响。
节能设计
优化联接结构，降低能 耗和排放。
绿色制造工艺
采用环保的制造工艺， 减少废弃物和有害物质 产生。
未来挑战和机遇
技术创新
行业标准制定
不断研发新型联接技术和材料，提高联接性 能和质量。
02 螺纹联接与紧固件
螺纹基本知识与参数
螺纹的形成和分类
螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿 着螺旋线所形成的具有规定牙型 的连续凸起和沟槽；主要分为普 通螺纹、管螺纹、矩形螺纹等。
螺纹的主要参数
包括大径、小径、中径、螺距、导 程、牙型角、螺纹升角等，这些参 数决定了螺纹的基本尺寸和形状。
螺纹的旋向与配合
控制装配力
在装配过程中，应控制装配力的大小 和方向，避免用力过猛导致零件变形 或损坏。
考虑热胀冷缩
对于采用热胀冷缩法装配的零件，应 充分考虑材料的热胀冷缩系数和温度 对配合尺寸的影响。
失效形式及预防措施
失效形式
弹性环联接的失效形式主要包括弹性环断裂、弹性丧失、被联接件松动或脱落等；过盈配合的失效形式则主要包 括配合面磨损、变形、裂纹等。
焊接方法选择及质量控制
焊接方法选择
根据材料的种类、厚度以及使用要求等因素，可选择不同的焊 接方法，如电弧焊、气焊、激光焊等。
质量控制
在焊接过程中，需要对焊接工艺参数、焊接材料、焊接环境等 因素进行严格控制，以确保焊接质量符合要求。同时，还需要 进行焊接后的质量检验和处理。
不同材料间焊接问题探讨
材料间焊接性分析 不同材料之间的焊接性存在差异，需要进行焊接性分析， 以确定合适的焊接方法和工艺参数。
对联接故障进行自动诊断和修复，提高设备利用率。
绿色环保要求下改进方向
环保材料
选择可回收、低污染的 材料，减少对环境的影 响。
节能设计
优化联接结构，降低能 耗和排放。
绿色制造工艺
采用环保的制造工艺， 减少废弃物和有害物质 产生。
未来挑战和机遇
技术创新
行业标准制定
不断研发新型联接技术和材料，提高联接性 能和质量。
02 螺纹联接与紧固件
螺纹基本知识与参数
螺纹的形成和分类
螺纹是在圆柱或圆锥表面上，沿 着螺旋线所形成的具有规定牙型 的连续凸起和沟槽；主要分为普 通螺纹、管螺纹、矩形螺纹等。
螺纹的主要参数
包括大径、小径、中径、螺距、导 程、牙型角、螺纹升角等，这些参 数决定了螺纹的基本尺寸和形状。
螺纹的旋向与配合
控制装配力
在装配过程中，应控制装配力的大小 和方向，避免用力过猛导致零件变形 或损坏。
考虑热胀冷缩
对于采用热胀冷缩法装配的零件，应 充分考虑材料的热胀冷缩系数和温度 对配合尺寸的影响。
失效形式及预防措施
失效形式
弹性环联接的失效形式主要包括弹性环断裂、弹性丧失、被联接件松动或脱落等；过盈配合的失效形式则主要包 括配合面磨损、变形、裂纹等。
焊接方法选择及质量控制
焊接方法选择
根据材料的种类、厚度以及使用要求等因素，可选择不同的焊 接方法，如电弧焊、气焊、激光焊等。
质量控制
在焊接过程中，需要对焊接工艺参数、焊接材料、焊接环境等 因素进行严格控制，以确保焊接质量符合要求。同时，还需要 进行焊接后的质量检验和处理。
不同材料间焊接问题探讨
材料间焊接性分析 不同材料之间的焊接性存在差异，需要进行焊接性分析， 以确定合适的焊接方法和工艺参数。
机械设计第10章 联 接
4.紧定螺钉联接
图10-16 紧定螺钉联接
10.4.3 标准螺纹联接件
表10-4 常用标准螺纹联接件
10.4.3 标准螺纹联接件
表10-4 常用标准螺纹联接件
10.5 螺纹联接的预紧与防松
10.5.1 螺纹联接的拧紧
•绝大多数螺纹联接在装配时需要拧紧，使联接在承受工作载荷之前 预先受到力的作用，这个预加的作用力称为预紧力。预紧的目的是 为了增大联接的紧密性和可靠性。此外，适当地提高预紧力还能提 高螺栓的疲劳强度。拧紧时，用扳手施加拧紧力矩T，以克服螺纹副 中的阻力矩T 1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T 2，故拧紧力矩 T=T 1+T 2
图10-20 汽缸盖 联接螺栓受力情况
10.6 螺栓联接的强度计算
10.6 螺栓联接的强度计算
10.6 螺栓联接的强度计算
图10-21 铰制螺纹孔受力情况
3.铰制孔用螺栓联接的强度计算 •如图10 21所示的螺栓联接是将螺栓穿过与被联接件上的铰制孔 并与之过渡配合的形式。其受力方式为：在被联接件的结合面处螺 栓杆受剪切力作用；螺栓杆表面与孔壁间受挤压力作用，因此，应
2.半圆键联接 •半圆键联接如图10 3所示。半圆键的侧面呈半圆形，轴上加工出 的键槽也呈半圆形。与平键的工作原理一样，半圆键也是以键的两 个侧面为工作面。在工作的时候，半圆键能在轴槽中绕其几何中心 摆动，可以适应轮毂上键槽底面的斜度。半圆键用于静联接，具有 适应性较好，装配较为方便的优点。尤其适于锥形轴端与轮毂的联 接，如图10 4所示。但是，由于轴上的键槽窄而深，因此对轴的
•
M10～M68 的粗牙普通螺纹，无润滑时，拧紧力矩可取
(T≈0 2F′d（10 5
F′
N ；d为
《机械设计基础》第十章 联接
二、螺纹联接的防松
在静载荷和工作温度变化不大的情况下，拧紧的螺纹联接件因满足 自锁性条件，一般不会自动松脱。 但在冲击、振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联 接仍有可能松脱。高温的螺纹联接，由于温差变形差等原因，也可能发 生松脱现象。
螺纹防松的根本问题在于防止螺纹副转动。 螺纹防松的措施 1、摩擦防松 弹簧垫圈 对顶螺母 尼龙圈锁紧螺母
用于较厚的被联接件或为了结构紧凑必须采用盲孔的 联接。装配时一端拧入被联接件的螺纹孔中，另一端 穿过被联接件的通孔，再拧上螺母。允许多次拆装而 不损坏联接零件。
3、螺钉联接 (screw)
螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中，省去了螺母，结构 上比双头螺柱简单。但这种联接不宜经常拆装，以免被 联接件的螺纹孔磨损而导致修复困难。
当推动滑块沿斜面等速上升时，可得水平推力 F＝Qtg（λ＋ρ′）
d 2 Qd 2 tg( ) 2 2 驱动力矩用来克服螺旋副的摩擦阻力和升起重物。
驱动力矩 T F
螺纹副的效率是有效功与输入功之比。若按螺旋传动一圈计算，输入 功为2πT，此时升举滑块（重物）所作的有效功为QS，故螺旋副效率为
§10-1 螺 纹
(screw thread)
一、螺纹的形成
将一个直角三角形沿底边与 一圆柱体底面圆周复合而绕在圆 柱体上，则其斜边在圆柱体表面 形成一条螺旋线。取一平面图形， 使它沿着螺旋线运动，运动时保 持此图形通过圆柱体的轴线，就 得到螺纹。按平面图形的形状， 螺纹分为三角形、矩形、梯形、 锯齿形等。
例10－1 试计算粗牙普通螺纹M10和M68的螺纹升角；说明在静载荷下这 两种螺纹能否自锁（已知摩擦系数f＝0.1～0.15） 解：（1）螺纹升角 由表10－1查得M10的螺距P＝1.5mm，中径d2＝ 9.026mm；M68的P＝6mm，d2＝64.103mm。 对于M10 arc tg 对于M68 arc tg
【机械设计基础】课件第10章
第十章:连接连接:连接是连接件与被连接件的组合。
被连接件:泛指各类非标零件。
连接件:又称紧固件。
螺栓、螺母、销、铆钉等。
大部分为标准件。
其它连接方式:利用分子结合力组成的焊接和粘接等。
连接与运动副的区别:运动副——两个构件的可动连接本章的连接→ 指固定连接形式。
各零件之间不能产生相对运动。
例:轴与轴上零件、连杆、箱体与箱盖等。
连接的类型:可拆连接:允许多次装拆,不影响使用性能。
螺纹、键等连接。
不可拆连接:必须损坏连接件或被连接件才能拆开。
焊接、铆接、胶粘接等。
本章研究可拆卸的固定连接。
10.1 螺纹的形成及主要参数一 . 螺旋线的形成及类型一条倾斜直线或直角三角形绕在圆柱面上,就形成了螺旋线,其导程是定值。
二 . 螺纹的形成选择一定形状的平面(如三角形、梯形、锯齿形等,沿螺旋线运动,运动时保持图形通过圆柱体轴线。
螺纹线的形成三 . 螺纹的分类1. 按平面形状分(螺纹牙形:三角形、梯形、锯齿形(30、 300、矩形。
2. 按螺旋线数分:单线、多线(一般≤ 4不同线数的右旋螺纹3. 按旋向分:左旋、右旋。
一般为右旋。
刀杆上的连接螺纹为左旋。
4. 按母体为轴或孔分:内螺纹、外螺纹。
内外螺纹旋合组成螺旋副或螺纹副。
5. 按功能分:连接、传动。
丝杠螺母的传动方式(梯形螺纹。
6. 按母体形状:圆柱、圆锥螺纹。
一般为圆柱。
圆锥螺纹有:管螺纹、锥管螺纹螺纹的主要参数(以圆柱螺纹为例: 1. 大径 d (D :外螺纹的牙顶(内螺纹的牙底圆柱直径。
——公称直径。
2. 小径 d 1(D 1 :外螺纹的牙底(内螺纹的牙顶圆柱直径。
——强度计算用直径。
3. 中径 d 2 (D2:螺纹牙厚与牙间相等处的圆柱直径。
—几何计算 ,受力分析尺寸。
4. 螺距 P :螺纹两相邻牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
5. 导程 S :同一条螺旋线沿中径圆柱而旋转一周,上升的距离。
同一条螺旋线上的两相邻牙在中径线对应两点的轴向距离。
设螺纹线数为 n ,则 S=nP6. 升角ψ——中径圆柱面上的螺旋线的切线与横截面之间的夹角,相当于将中径圆柱面展开,构成的三角形的倾斜角ψtan ψ=S/πd 2=nP/πd 27. 牙形角α——螺纹轴向剖面内,螺纹牙形相邻两侧间的夹角。
2024版年度机械设计基础课件第10章联接
contents •联接概述•螺纹联接•键联接•销联接•过盈联接•联接的选用与设计目录01联接概述联接的定义与作用联接定义联接作用包括螺栓联接、螺柱联接、螺钉联接等，通过螺纹副实现零部件之间的连接。
通过键和键槽的配合实现轴与轴上零件之间的周向固定，传递扭矩。
利用销钉将两个零件连接在一起，可以传递不大的载荷。
利用零件间的过盈配合实现连接，如轴与轴承、轴套等。
螺纹联接键联接销联接过盈联接联接要求联接标准02螺纹联接螺纹的形成与类型螺纹的形成螺纹的类型根据截面形状不同，可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形等；根据螺旋线方向不同，可分为左旋和右旋。
紧定螺钉联接利用紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，末端顶住另一零件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。
螺栓联接由螺栓、螺母和垫圈组成，多用于被联接件不太厚、两边都有足够装配空间的场合。
双头螺柱联接将双头螺柱一端旋入被联接件的螺孔中，另一端配以螺母和垫圈，适用于被联接件之一较厚或不便装拆的场合。
螺钉联接将螺钉直接旋入被联接件的螺孔中，不用螺母，适用于被联接件之一较厚且不需经常装拆的场合。
螺纹联接的基本类型与应用螺纹联接的预紧与防松预紧防松03键联接平键联接斜键联接半圆键联接楔键联接01020304键联接的类型与特点键联接的强度计算与校核强度计算根据键联接的受力情况，进行强度计算，以确定键的尺寸和类型。
校核方法通过比较计算应力与许用应力的大小，进行键联接的强度校核。
若计算应力小于许用应力，则键联接强度足够；反之，则需要重新设计或采取其他措施。
键联接的应用与实例应用范围实例分析04销联接销联接的类型与特点特点圆锥销结构简单、定位准确、可拆卸性好具有自锁性，安装方便类型圆柱销开口销圆柱销、圆锥销、开口销等具有较高的定位精度和承载能力用于防止螺栓、螺母等紧固件的松动销联接的强度计算与校核01020304强度计算校核方法剪切强度校核挤压强度校核设计实例展示销联接在机械结构中的实际应用，如机床夹具、模具等应用领域机械制造、汽车、航空航天等实例分析结合具体案例讲解销联接的设计、选型和应用注意事项选型依据根据使用要求和工作环境选择合适的销的类型和尺寸应用注意事项强调销联接的正确安装、维护和更换方法，以确保其正常工作和延长使用寿命销联接的应用与实例05过盈联接过盈联接的原理与特点原理利用被联接件间的过盈配合实现联接，依靠配合面间的压力传递载荷。
机械设计基础课件!联接
对顶螺母防松
2019/12/16
编制：吕亚清
32
2 .机械防松
用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们 之间相对转动的可能性
开口销、止动垫圈、串联钢丝防松
螺栓
2019/12/16
开槽螺母 开口销 编制：吕亚清
装配图 33
止动垫圈防松
用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们 之间相对转动的可能性
一．失效形式 二．设计步骤 三．松螺栓联接强度设计 四．紧螺栓联接强度设计
1. 仅受预紧力的紧螺栓联接 2. 受横向载荷的紧螺栓联接 3. 受轴向载荷的紧螺栓联接
2019/12/16
编制：吕亚清
37
一. 失效形式
失效形式： 1. 螺栓杆拉断（普通螺栓） 2. 螺纹压溃和剪断（受剪螺栓） 3. 经常装拆因磨损而发生滑扣 普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂 受剪螺栓(铰制孔螺栓)主要为压溃和剪切
2019/12/16
编制接、吊环螺栓联接、 T形槽螺栓联接
2019/12/16
编制：吕亚清
25
二. 螺纹紧固件
螺栓 一．普通螺栓 二．铰制孔螺栓
双头螺栓 螺钉
一．联接螺钉 二．紧定螺钉、自攻螺 钉 螺母：六角螺母、圆螺母 垫圈：平垫圈、斜垫圈
T1
Fａd 2 2
tan(
v )
螺母与支承面间摩擦力矩 T2 ：
T T1 T2
T2 f z Fａrm
施加在扳手上的力FT
2019/12/16
编制：吕亚清
T T1 T2 FT L
27
控制拧紧力矩的扳手
定力矩扳手
测力矩扳手
2019/12/16
2019/12/16
编制：吕亚清
32
2 .机械防松
用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们 之间相对转动的可能性
开口销、止动垫圈、串联钢丝防松
螺栓
2019/12/16
开槽螺母 开口销 编制：吕亚清
装配图 33
止动垫圈防松
用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除了它们 之间相对转动的可能性
一．失效形式 二．设计步骤 三．松螺栓联接强度设计 四．紧螺栓联接强度设计
1. 仅受预紧力的紧螺栓联接 2. 受横向载荷的紧螺栓联接 3. 受轴向载荷的紧螺栓联接
2019/12/16
编制：吕亚清
37
一. 失效形式
失效形式： 1. 螺栓杆拉断（普通螺栓） 2. 螺纹压溃和剪断（受剪螺栓） 3. 经常装拆因磨损而发生滑扣 普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂 受剪螺栓(铰制孔螺栓)主要为压溃和剪切
2019/12/16
编制接、吊环螺栓联接、 T形槽螺栓联接
2019/12/16
编制：吕亚清
25
二. 螺纹紧固件
螺栓 一．普通螺栓 二．铰制孔螺栓
双头螺栓 螺钉
一．联接螺钉 二．紧定螺钉、自攻螺 钉 螺母：六角螺母、圆螺母 垫圈：平垫圈、斜垫圈
T1
Fａd 2 2
tan(
v )
螺母与支承面间摩擦力矩 T2 ：
T T1 T2
T2 f z Fａrm
施加在扳手上的力FT
2019/12/16
编制：吕亚清
T T1 T2 FT L
27
控制拧紧力矩的扳手
定力矩扳手
测力矩扳手
2019/12/16
机械设计基础第10章 联接
第10章 联接
10.1 10.1.1 10.1.2 (1) (2)
1
2
3
4
图10.1 普通平键联接
5
图10.2 导向平键联接
6
图10.3 滑键联接
7
图10.4 半圆联接
8
图10.5 楔键联接
9
图10.6 切向联接
10
图10.7 平键受力分析
11
图10.8 花键
12
图10.9 矩形花键联接
37
图10.26 扳手空间尺寸
38
图10.27
39
图10.28
40
图10.29 受横向载荷的紧螺栓联接
41
图10.30 承受横向载荷的减载零件
42
图10.31
43
图10.33 凸缘联轴器中的螺栓联接
44
10.3 10.3.1 (1) (2) 10.3.2 (1) (2)
45
图10.34 汽车减振弹簧
图10.16 螺纹的形成
28
图10.17 螺纹的主要参数
29
图10.18 螺纹类型
30
图10.19 螺栓联接
31
图10.2紧定螺钉联接
33
图10.22 测力矩扳手
34
图10.23 定力矩扳手
35
图10.24 沉头座与凸台的应用
36
图10.25 斜面垫圈的应用
46
图10.35 钟表发条
47
图10.36 弹簧秤
48
49
50
10.4 10.4.1 10.4.2 10.4.3 10.4.4
51
图10.39 焊缝形式
52
图10.40 坡口形式
10.1 10.1.1 10.1.2 (1) (2)
1
2
3
4
图10.1 普通平键联接
5
图10.2 导向平键联接
6
图10.3 滑键联接
7
图10.4 半圆联接
8
图10.5 楔键联接
9
图10.6 切向联接
10
图10.7 平键受力分析
11
图10.8 花键
12
图10.9 矩形花键联接
37
图10.26 扳手空间尺寸
38
图10.27
39
图10.28
40
图10.29 受横向载荷的紧螺栓联接
41
图10.30 承受横向载荷的减载零件
42
图10.31
43
图10.33 凸缘联轴器中的螺栓联接
44
10.3 10.3.1 (1) (2) 10.3.2 (1) (2)
45
图10.34 汽车减振弹簧
图10.16 螺纹的形成
28
图10.17 螺纹的主要参数
29
图10.18 螺纹类型
30
图10.19 螺栓联接
31
图10.2紧定螺钉联接
33
图10.22 测力矩扳手
34
图10.23 定力矩扳手
35
图10.24 沉头座与凸台的应用
36
图10.25 斜面垫圈的应用
46
图10.35 钟表发条
47
图10.36 弹簧秤
48
49
50
10.4 10.4.1 10.4.2 10.4.3 10.4.4
51
图10.39 焊缝形式
52
图10.40 坡口形式
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铰制孔螺栓
长沙交通学院专用
§10－4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件
e
一、 螺纹联接的基本类型
H2 l1 HH1
基 螺栓联接
本
螺钉联接 结构简单，省了螺母，不宜经常拆装， 以免损坏螺孔而修复困难。
类
双头螺柱联接 联接件厚，允许拆装。
型
参数l1 、e、a与螺栓相同 座端拧入深度H，当螺孔材料为：
钢或青铜 H=d; 铸铁 H=(1.25~1.5)d 铝合金 H=(1.5~2.5)d
ψ
((67))牙螺型纹角升角α ψ 的平面的夹角
中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
tgψ= πndP2
轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹
轴线的垂线间的夹角。
牙侧角 β
S ψ
πd2
长沙交通学院专用
PS
α ββ
§10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹β= 0º
螺旋副在轴向载荷Fa作用 下相对运动，可看作在中
d-1+0.513
d-1+0.188
d-1+0.35
d-2+0.918
d-1+0.188
d-2+0.647
d-1+0.026
d-2+0.376
d-2+0.701
d-3+0.835
d-2+0.052
d-4+0.752
长沙交通学院专用
表10-3 梯形螺纹基本尺寸 mm
P
R1
30˚
ac R2
ac
内螺纹
R2
缺点：不耐磨易滑扣。 应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构。
P 60˚
P
P
粗牙
d
长沙交通学院专用
细牙 d
细牙 d
普通细牙螺纹
管螺纹 非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁α = 55˚） 用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁α = 55˚）
60˚圆锥管螺纹
公称直径----管子的公称通径。强调与普通螺纹不同
55 ˚
55 ˚
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
分 类
按回转体的内外表面分
外螺纹 内螺纹
按螺旋的作用分
联接螺纹 传动螺纹
按母体形状分
圆柱螺纹 圆锥螺纹
长沙交通学院专用
圆柱螺纹
圆锥螺纹
长沙交通学院专用
管螺纹
二、螺纹的主要几何参数
P/2 P/2
(1)大径d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重
16.376
2.5
18.376
2.5
20.376
3
22.052
3
25.052
3.5
27.727
长沙交通学院专注用：括号内的公称直径为第二系列
小径 D2 d2 2.459 3.242 4.134 4.918 6.647 8.376
10.106
11.835 13.835 15.294 17.294 19.294 20.752 23.752 26.211
螺 按螺纹的旋向分
纹 的
按螺旋线的根数分
分 类
按回转体的内外表面分
按螺旋的作用分
按母体形状分
长沙交通学院专用
螺纹的牙型
30º
15º
30º
3º
矩形螺纹
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
长沙交通学院专用
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
合的假想圆柱体的直径。
(2) 小径 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。
(3)中径d d
2 也是一个假想圆柱的直径，该
圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。
d2 d1
(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 S = nP
同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P
第10章 联 接
§10－1 螺纹参数 §10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
§10－3 机械制造常用螺纹 §10－4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 §10－5 螺纹联接的预紧和防松 §10－6 螺纹联接的强度计算 §10－7 螺栓的材料和许用应力 §10－8 提高螺栓联接强度的措施 §10－9 螺旋传动 §10－10 滚动螺旋简介 §10－11 键联接和花键联接 §10－12 销联接
d
d2 d1
P
d
d2 d1
P
φ
长沙交通学院专用
非螺纹密封的管螺纹
2φ 用螺纹密封的管螺纹
梯形螺纹： β= 15º
锯齿形螺纹: β= 3º
30º
常用于传动。
为了减少摩擦和提高效率，这两种螺纹的牙侧角β比三角形螺纹的要小得 多。用于剖分螺母时，梯形螺纹可消除因摩擦而产生的间隙，应用较广。 锯齿形螺纹的效率比矩形螺纹高，但只适合单向传动。
梯形
3º
锯齿形 30º
螺纹的基本尺寸： 粗牙普通螺纹的基本尺寸见P135表10-1 后面有图 细牙普通螺纹的基本尺寸见P136表10-2 梯形螺纹的基本尺寸见P136表10-3
长沙交通学院专用
表10-1 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸 mm
P/8
P P/8
60˚
P/230˚
90˚
P/4
H/4
P/8
β
螺母 Fa
α
形螺纹所产生的摩擦力相当。 故称 f ’ 为当量摩擦系数。
β 螺杆 Fn Fa
f ' f tg' cos
称 ρ’ 为当量摩擦角
长沙交通学院专用
引入参数f ’和ρ’ 就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进 行力的分析。
水平推力 : F Fatg( ')
滑块上升： 驱动力矩 :
T
d2 2
18 22、26
32、36
30、34
48、52
46、50
40、70、80 38、42、65
90、100
85、95
中径
D2 d2
d-2 d-2.5 d-3 d-4 d-5 d-6
内螺纹小径
D1
d-4 d-5 d-6 d-8 d-10 d-12
§10－4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件
一、 螺纹联接的基本类型 e
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 多线螺纹
分 类
按回转体的内外表面分
外螺纹 内螺纹
按螺旋的作用分
联接螺纹 传动螺纹
螺旋传动
按母体形状分
长沙交通学院专用
联接螺纹
长沙交通学院专用
传动螺纹
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
径的水平力F推动滑块(重
展开中径d2 圆柱面得一斜面. 物)沿螺纹运动
Fa ----轴向载荷 Fn ----法向反力 f ----摩擦系数 ρ ----摩擦角
F ----水平推力
F’=f Fn ----摩擦力 FR ----总反力
螺 纹 的 拧 紧 ---- 螺 母 在 F 和 Fa
的 联 合 作 用 下 ， 逆 着 Fa 等 速 向上运动。
可承受横向载荷。
d
基 螺栓联接
a
本
用于经常拆装易磨损之处。
l1
类
孔与螺杆之
型
间留有间隙 l1
螺纹余留长度l1
a
静载荷l1>=(0.3~0.5)d;
d
变载荷l1>=0.75d;
冲击载荷或弯曲载荷l1≥ d;
铰制孔用螺栓l1≈ 0;
螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d;
螺栓轴线到边缘的距离
e=d+(3~6) mm
F d2 2
d2 2
Fatg(
)
长沙交通学院专用
Fa F
F
d2Fa
F
T
d2 2
Fatg(
)
若ψ >ρ ，则T为正值，其方向与螺
母运动方向相反，是阻力； F
若ψ ≤ ρ ，则T为负值，方向相反，
其方向与预先假定的方向相反，而与螺 母运动方向相同，成为放松螺母所需外 T
加的驱动力矩。
F
提问：当ψ≤ρ时，若没有力矩T，螺
分 类
按回转体的内外表面分
按螺旋的作用分
按母体形状分
长沙交通学院专用
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 n线螺纹: S = n P 多线螺纹 一般: n ≤ 4
分 类
按回转体的内外表面分Βιβλιοθήκη SPPSP
按螺旋的作用分
S =P
S
当螺纹拧松(滑块下滑)时：
Fa ---为驱动力，F成为阻力， 滑块在F、FR 、Fa三力作
摩擦力F’沿斜面朝上。
用下处于平衡状态
∠FRFa = ψ-ρ
列出力平衡方程：
FR
Fn ψ ψ-ρ
ρ
FR + Fa +F =0 作力多边形可得：
v
F’ F
ψ
Fa
F=Fatg(ψ-ρ )