机械设计联接
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机械设计-07过盈联接
2 2 1
考核承受最大应力的表层是否处于弹性变形 被包容件内表层: 被包容件内表层:
机械设计 第七章 过盈连接
pmax
d 2 − d12 σ s1 ≤ 2 2d
河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
包容件内表层: 包容件内表层
pmax ≤
d −d
2 2 4 2
2
3d + d
σs 2 4
4、装拆压力
机械设计 第七章 过盈连接
河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
3、强度计算
一是联接的强度； 一是联接的强度； 压入法装配， 压入法装配，为δmax－2u 二是联接零件本身的强度计算 ①、由最大δmax求得最大pmax 由最大δ 求得最大p
pmax =
δ max
C1 C2 3 d( + ) ×10 E1 E2
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
二、过盈配合联接的工作原理
轴径d1大于孔径 轴径 大于孔径d 特点： 特点：构造简单 定心性好 承载能力高 在振动下能可靠工作 装配困难。 装配困难。
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
三、 过盈联接的装配方法
H7／g6的最小间隙 ／ 的最小间隙 δmax—标准配合的最大过盈量，µm 标准配合的最大过盈量， 标准配合的最大过盈量 防擦伤而留的最小装配间隙， △0—防擦伤而留的最小装配间隙， µm 防擦伤而留的最小装配间隙 α1、α2—材料的线膨胀系数 材料的线膨胀系数 t0—装配的环境温度，℃ 装配的环境温度， 装配的环境温度
1、压入法 利用压力机直接把被包容件 压入包容件，在压入过程中， 压入包容件，在压入过程中， 用于联接要求高、 用于联接要求高、 配合表面微观不平度的峰尖会 载荷较大的场合。 载荷较大的场合。 受到擦伤或压平。 受到擦伤或压平。 用于被联接件的配 2、温差法 合尺寸和过盈量不 、 大的场合。 大的场合。 加热包容件（或冷却被包容件） 加热包容件（或冷却被包容件）。 加热法用于较大配合直径冷 却法用于较小配合直径
考核承受最大应力的表层是否处于弹性变形 被包容件内表层: 被包容件内表层:
机械设计 第七章 过盈连接
pmax
d 2 − d12 σ s1 ≤ 2 2d
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包容件内表层: 包容件内表层
pmax ≤
d −d
2 2 4 2
2
3d + d
σs 2 4
4、装拆压力
机械设计 第七章 过盈连接
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3、强度计算
一是联接的强度； 一是联接的强度； 压入法装配， 压入法装配，为δmax－2u 二是联接零件本身的强度计算 ①、由最大δmax求得最大pmax 由最大δ 求得最大p
pmax =
δ max
C1 C2 3 d( + ) ×10 E1 E2
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
二、过盈配合联接的工作原理
轴径d1大于孔径 轴径 大于孔径d 特点： 特点：构造简单 定心性好 承载能力高 在振动下能可靠工作 装配困难。 装配困难。
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
三、 过盈联接的装配方法
H7／g6的最小间隙 ／ 的最小间隙 δmax—标准配合的最大过盈量，µm 标准配合的最大过盈量， 标准配合的最大过盈量 防擦伤而留的最小装配间隙， △0—防擦伤而留的最小装配间隙， µm 防擦伤而留的最小装配间隙 α1、α2—材料的线膨胀系数 材料的线膨胀系数 t0—装配的环境温度，℃ 装配的环境温度， 装配的环境温度
1、压入法 利用压力机直接把被包容件 压入包容件，在压入过程中， 压入包容件，在压入过程中， 用于联接要求高、 用于联接要求高、 配合表面微观不平度的峰尖会 载荷较大的场合。 载荷较大的场合。 受到擦伤或压平。 受到擦伤或压平。 用于被联接件的配 2、温差法 合尺寸和过盈量不 、 大的场合。 大的场合。 加热包容件（或冷却被包容件） 加热包容件（或冷却被包容件）。 加热法用于较大配合直径冷 却法用于较小配合直径
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-联接
第六章 联接
68
第六章 联接 键的材料一般采用抗拉强度不低于600N/mm2的 碳素钢。
69
平键联接的主要失效形式是工作面的压溃，除非 有严重的过载，一般不会出现键的剪断。因此，通 常只按工作面上挤压应力进行强度校核计算。 导向平键联接的主要失效形式是过度磨损，因此， 一般按工作面上的压强进行条件性强度校核计算。
第六章 联接
5
一．螺纹联接的基本类型、结构尺寸和应用场合
1. 螺栓联接 螺栓和孔壁有 间隙，孔的加 工精度低 普通螺栓联接 铰制孔螺栓联接 螺杆与孔用过渡配合， 没有间隙，承受轴向 载荷孔，需精制，可 起定位作用。
第六章 联接
6
受拉 常用于被联接件 不太厚和便于加 工通孔的场合
受剪
第六章 联接
2 2 2 2 当量拉应力： e 3 3(0.5 ) 1.3
1.3F ' [ ] 强度条件： e 1.3 2 d1 / 4
MPa
设计式： d1
4 1.3F ' [ ]
mm
第六章 联接 预紧力F′应满足的条件？
39
摩擦力： mfF′ ≥ C R
第六章 联接
60
图12-2 半圆键联接
第六章 联接
61
（三）楔键联接
图12-3所示为楔键联接，楔键的上、下两面为 工作面。楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底 面均有1:100的斜度。 装配时将楔键打入，使楔键楔紧在轴和轮毂的 键槽中，楔键的上、下表面受挤压，工作时靠这个 挤压产生的摩擦力传递转矩。
铰制孔用螺栓联接 用于横向工作载荷
1.螺栓联接的失效形式: 对于普通螺栓：螺栓杆在制有螺纹的部分被拉断 对于铰制孔用螺栓：工作面被压溃或剪断
机械制造中机械零件的联接
机械制造中机械零件的联接机械制造中，机械零件的联接是一项非常重要的任务。
机械零件的联接直接决定了机械设备的性能和使用寿命。
联接的质量和可靠性也直接关系着生产效率和安全。
因此，在机械设计中，合理选择机械零件的连接方式是至关重要的。
一、机械零件的连接方式机械零件连接方式分为两类：可拆卸连接和永久连接。
可拆卸连接方法适用于随时需要更换或拆卸的机械零件。
而永久连接适用于比较稳定的场合。
机械零件的常用连接方式有螺纹连接、销连接、键连接等。
1. 螺纹连接螺纹连接是机械制造中最常用的连接方式。
它的优点是可以自锁，当受力方向发生改变时不会松动。
并且螺纹连接还具有简单、可靠、易于加工等特点。
缺点是需要对接件进行加工，费用较高。
2. 销连接销连接主要适用于受扭转载荷较大的轴和轴套的连接，如汽车发动机的活塞销等。
螺钉扭矩比较大，效果不如销好。
3. 键连接键连接是将两个相互接触的部分通过键相连的连接方式。
键连接适用于受大力、冲击力、振动等载荷的场合。
二、机械连接的设计原则1. 表面配合表面配合的质量和尺寸公差决定了机械零件的互换性和联接的可靠性。
因此，在设计中一定要特别注意起措施保证精度和质量。
2. 强度和刚度零件之间连接的强度和刚度必须能够承受所受载荷，避免零件之间产生相对运动，以达到机械设备的准确性。
3. 防止松动机械零件之间的联接是经常受到横向载荷和振动等作用的，因此，在连接设计阶段，一定要特别注意起措施避免螺纹松动、键松动等大问题。
三、机械零件连接的检测方法机械零件连接的检测应该在生产、装配和日常使用过程种进行。
常用的检测方法有：1. 直接观察通过直观观察和手动感觉来检验机械制造中机械零件联接的紧密度和质量。
如果发现联接头有松动，就应该及时进行处理和调整。
2. 计量法通过量具和设备，对机械零件的连接部分进行检测和测量，数量化联接的紧密程度，确定联接强度和质量。
3. X射线检测这是一种高精度的无损检测技术，可以用于检测机械零件联接过程中隐藏的缺陷和裂纹。
机械设计联接概述
机械设计联接概述引言机械设计中，联接是指将两个或多个零件连接在一起，传递力和运动的过程。
在机械领域中，联接设计是非常重要的，它关系到机械系统的可靠性、安全性和性能。
本文将概述机械设计中的联接概念和方法，包括常见的联接类型、联接设计的考虑因素以及联接强度和刚度的计算等。
一、常见联接类型在机械设计中，常见的联接类型包括螺纹联接、销联接、键联接、瞬间联接和焊接等。
螺纹联接是通过螺纹副将两个零件连接在一起的一种方式。
常见的螺纹联接有内螺纹联接和外螺纹联接，其联接方式包括螺纹配合、螺纹应力分析和螺纹强度计算等。
2. 销联接销联接是通过轴心向固定件中插入销将两个零件连接在一起的一种方式。
销联接具有简单、可拆卸和承载力大的特点，常见的销包括平销、圆锥销和切向销等。
3. 键联接键联接是通过键连接槽将两个零件连接在一起的一种方式。
键有平键、圆键、斜键和花键等几种类型，键槽则有平键槽、圆键槽和菱形键槽等。
瞬间联接是通过瞬时副将两个零件连接在一起的一种方式。
常见的瞬间联接有剪刀、摆线、平歯也而、曲柄滑块等。
5. 焊接焊接是通过熔化和凝固的方式将两个零件连接在一起的一种方式。
焊接分为常规焊接、气体保护焊接和电弧焊接等。
二、联接设计的考虑因素联接设计时需要考虑以下因素：1.联接类型的选择：根据联接的要求和零件的特性，选择合适的联接类型。
2.联接强度要求：根据系统的工作条件和负载情况，确定联接的强度要求。
3.联接的可靠性：联接必须具有一定的可靠性，避免发生松动或断裂等现象。
4.联接的拆卸性：根据需要，确定联接是否需要可拆卸，以便更换维修或调整。
5.联接的密封性：对于需要密封的联接，要考虑密封的方式和材料。
6.联接的刚度要求：根据系统中的运动要求，确定联接的刚度要求，以保证系统的运动精度和稳定性。
7.联接的重量和尺寸要求：根据系统的空间限制和重量要求，设计轻量化和紧凑的联接。
三、联接强度和刚度的计算联接强度和刚度的计算是机械设计中重要的一部分。
机械设计——键联接设计
矩形花键 ----制造容易，应用最广。 ----制造容易，应用最广。 制造容易 类型 渐开线花键 ----用于高强度联接。 ----用于高强度联接。 用于高强度联接 ----用于薄壁零件联接。 三角形花键 ----用于薄壁零件联接。 用于薄壁零件联接
1、矩形花键 、 （1）矩形花键的参数及尺寸系列 ） 主要参数及尺寸：键齿数z 小径d 主要参数及尺寸：键齿数z、小径d、 大径D 键齿宽B 大径D、键齿宽B 尺寸系列： 尺寸系列： 轻系列——用于轻载或静联接 用于轻载或静联接 轻系列 中系列——用于重载或动联接 用于重载或动联接 中系列
2、导向平键和滑键 、 （1）导向平键 ） 结构特点：长度较长，需用螺钉固定。 结构特点：长度较长，需用螺钉固定。 为便于装拆，制有起键螺孔。 为便于装拆，制有起键螺孔。 零件可以在轴上移动， 零件可以在轴上移动，构成 动联接。 动联接。 起键螺孔 固定螺钉
（2）滑键 动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。 动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。 移动距离大时，采用滑键。 移动距离大时，采用滑键。
安装时用力 打入 工作面
2、切向键 两个单面斜楔构成 工作面： 工作面：上、下两面 靠互压传载，有一个面必须与轴线共面。 互压传载，有一个面必须与轴线共面。 传载
工作面 毂
窄面 工作面 斜度1： 斜度 ：100
轴
1 : 1 0 0
注意：一个切向键只能单向传动，当双向传递扭矩时， 注意：一个切向键只能单向传动，当双向传递扭矩时， 需要两个切向键分布成120~130 ˚ 。 需要两个切向键分布成 120˚ ~130˚
（3）平键联接的强度校核计算 普通平键联接工作面挤压强度条件： 普通平键联接工作面挤压强度条件： 工作面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压强度条件
机械设计基础 第十章 联接
§10—4 螺纹联接的基本类型及 螺纹紧固件
一、螺纹联结基本类型 二、螺纹紧固件
一、螺纹联接的基本类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接：
被连接件通孔不带螺纹，被联接件不太厚， 装拆方便。螺杆带钉头，螺杆穿过通孔与螺母配合 使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消 失，结构简单，可多次装拆，应用较广。
牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替。
梯形螺纹特点： =2=30。比矩形螺纹效率略低。 牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母 可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。
有粗牙普通螺纹M10和M68，请说明在静载 荷下这两种螺纹能否自锁（已知摩擦系数f = 0.1~0.15） 查得： 解： 1、首先求螺纹升角λ 。
粗牙螺纹
细牙螺纹
2、管螺纹 特点：用于管件连接的三角螺纹，=55,螺纹面间 没有间隙，密封性好，适用于压强在1.6MPa以下的 连接。管螺纹广泛用于水、汽、油管路联接中。
管螺纹除普通细牙螺纹外，还有60º 55º 、 的圆柱 管螺纹和60º 55º 、 的圆锥管螺纹。 管螺纹公称直径是管子的公称通径。
L=nP(n=2) L=nP(n=2) L=nP(n=2)
dd d dd 2 2 d2 dd 1 1 d1
P P P
d 1 1 d 1 d d 2 2 d 2 d d d d
hh h
LL L
4）螺 距 P — 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应 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。 6）线数n —螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4。 螺距、导程、线数之间关系：S=nP
M10螺纹： 螺距P=1.5mm，中径d2=9.026mm； M68螺纹： 螺距P=6mm， 中径d2=64.103mm。 M10螺纹升角：
机械设计基础(第六版)第10章 连接
按螺旋的作用分
按母体形状分
螺旋线旋向：
V母 ω母
左旋（特殊时用）
右旋（常用） 左右手法则：
V母 ω母
右旋
V母
V母
ω母
左旋
ω母
螺母旋入
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
联接的基本物理原理：
1、形锁合（如：普通平键、销等） 2、摩擦锁合（如过盈配合、楔键等） 3、材料锁合（如：焊接）
联接的分类：
静联接（被联接件间相对固定）
动联接（被联接间能按一定运动形式作相对运动）
可拆联接：指联接拆开时，不破坏联接中的零件，重新安装， 可继续使用的联接（键联接、销联接、螺栓联接）。
Fa 螺母
Fn=Fa 当β≠ 0º时，摩擦力为：
F'
f
Fn
f
cos
Fa
螺杆 Fn
f 'Fa
轴
摩擦系数为 f 的非矩形螺纹所产 线
生的摩擦力与摩擦系数为 f ’ ，的
β
螺母 Fa
α
矩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
(于(67螺))纹牙螺轴型线纹的角平升面角α的夹ψ轴角向中截径面d内2t圆g螺ψ柱纹上=牙，型πn螺相dP旋邻2 线两的侧切边线的与夹垂角直。牙
型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。
牙侧角 β
S
ψ
机械设计-键联接的类型
坏了轴与毂的同轴度，故多用于
安装时 用力打入
对中性要求不高和转速较低的场
合。
工作面
普通楔键
钩头楔键
键联接的类型
（2）切向键联接
由一对普通楔装键配组时成两。个键分别自轮毂两端楔打入，
装配后两个相互平行的窄面是工作面，工作时
依靠工作面的挤压产生摩擦传递转矩。
切向键
对中性差，对轴的削弱大，故多用于重型及矿山机械。 120˚ ~130˚
键随轮毂移动
键联接的类型
（4）半圆键联接
多用于锥形轴端的轴毂连接。半圆键能在轴的键槽摆 动，来适应轮毂键槽底部的斜度。 由于轴上键槽过深， 对轴的强度削弱较大。只适宜轻载连接。
键联接的类型
2、紧键联接
（1）楔键联接
工作时，靠上下面楔键的摩擦力传递转矩。
紧楔力会使轴毂产生偏心，破
拆卸空间 轮毂斜度1:100
窄面
d
d
工作面
单向扭矩
双向扭矩
斜度1：100
总结
周向固定
功用 传递转动或扭矩
键
普通平键 (静）
连
接
平键 导向平键(动）
松键
滑键(动）类型Fra bibliotek紧键总结
普通平键连接 (静）
平键 导向平键连接 (动）
键 松键
滑键连接(动）
连 接
半圆键连接
类 型
楔键连接 紧键 切向键连接
花键连接
其他键连接
销连接
谢谢观看
当被连接的轮毂类零件在工作过程中须在轴上做 较小的轴向移动时，采用导向平键。
结构特点： 长度较长， 需用螺钉固定。 为便于装拆， 制有起键螺孔。 应用于变 速箱中的滑移齿轮等场合。
机械设计基础课件——第二章联接
2.半圆键联接（图2-4）
▪ 轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆动， 键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。其特点是工 艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接，但是轴槽对轴 的强度削弱较大，只适宜轻载静联接。
▪ 3.楔键联接（图2-5）
▪ 键的上、下面为工作表面，键的上表面和轮毂槽底面均制成1∶100的 斜度（侧面有间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传 递小部分单向轴向力。
第三节 螺纹联接和螺旋传动
▪
一、螺纹的主要参数
▪ 1.大径d
▪ 它是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。一般定为螺纹的公称 直径。
▪ 2.小径d1 ▪ 它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。一般为外螺纹危险剖
面的直径。
▪ 3.中径d2 ▪ 它是一个假想圆柱的直径，该圆柱母线上的螺纹牙厚等于牙间宽。
▪
图 2-6
▪ 二、平键联接的选择计算
▪ 1.类型选择
▪ 键的类型应根据键联接的结构、使用特点及工作条件来选择。选择 时应考虑以下方面的情况：联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑 动距离的长短；键在轴上的位置等。
▪ 2.尺寸选择
▪ 根据轴的公称直径d,从相关手册中选择平键的尺寸b×h。根据轮毂 长度选择键长：静联接时键长应略小于轮毂长度，动联接时要考虑移 动距离；另外键长还应符合表中的标准长度系列。
▪ 7.牙型角（α）和牙侧角（β）
▪ 在轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角，用α表示。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的 夹角称为牙侧角，用β表示。
▪
二、螺纹的类型、特点和应用
▪ 1.三角螺纹
▪ 公制三角形螺纹的牙型角α＝60°，其大径d为公称直径。三角形螺纹的当 量摩擦系数大，自锁性能好,螺纹牙根部较厚，牙根强度高，广泛应用于各种 紧固联接。同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹， 其余都称为细牙螺纹。由图2-9a可见，细牙螺纹的螺距小且中径及小径均较 粗牙螺纹的大，故细牙螺纹的升角小，自锁性能好，但牙的工作高度小，不 耐磨、易滑扣，适用于薄壁零件、受振动或变载荷的联接，还可用于微调机 构中。
▪ 轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆动， 键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。其特点是工 艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接，但是轴槽对轴 的强度削弱较大，只适宜轻载静联接。
▪ 3.楔键联接（图2-5）
▪ 键的上、下面为工作表面，键的上表面和轮毂槽底面均制成1∶100的 斜度（侧面有间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传 递小部分单向轴向力。
第三节 螺纹联接和螺旋传动
▪
一、螺纹的主要参数
▪ 1.大径d
▪ 它是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。一般定为螺纹的公称 直径。
▪ 2.小径d1 ▪ 它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。一般为外螺纹危险剖
面的直径。
▪ 3.中径d2 ▪ 它是一个假想圆柱的直径，该圆柱母线上的螺纹牙厚等于牙间宽。
▪
图 2-6
▪ 二、平键联接的选择计算
▪ 1.类型选择
▪ 键的类型应根据键联接的结构、使用特点及工作条件来选择。选择 时应考虑以下方面的情况：联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑 动距离的长短；键在轴上的位置等。
▪ 2.尺寸选择
▪ 根据轴的公称直径d,从相关手册中选择平键的尺寸b×h。根据轮毂 长度选择键长：静联接时键长应略小于轮毂长度，动联接时要考虑移 动距离；另外键长还应符合表中的标准长度系列。
▪ 7.牙型角（α）和牙侧角（β）
▪ 在轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角，用α表示。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的 夹角称为牙侧角，用β表示。
▪
二、螺纹的类型、特点和应用
▪ 1.三角螺纹
▪ 公制三角形螺纹的牙型角α＝60°，其大径d为公称直径。三角形螺纹的当 量摩擦系数大，自锁性能好,螺纹牙根部较厚，牙根强度高，广泛应用于各种 紧固联接。同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹， 其余都称为细牙螺纹。由图2-9a可见，细牙螺纹的螺距小且中径及小径均较 粗牙螺纹的大，故细牙螺纹的升角小，自锁性能好，但牙的工作高度小，不 耐磨、易滑扣，适用于薄壁零件、受振动或变载荷的联接，还可用于微调机 构中。
机械设计键连接解析
键为标准件，其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择。
1．键联接的类型选择
根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的 类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、 轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用 普通平键的A型键，再考虑C型键 。
2．键尺寸的选择 包括截面尺寸（键的宽度b、高度h）和长度L。 根据轴的直径，从标准中选择确定b和h；根据轴上零件的
轮毂宽度B来初定键的长度，再标准化。
L B 5 ~ 10mm
但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。 键的标记示例：键（B或C）20×90 GB1096-79
3．平键联接的强度校核
1）受力情况
挤压力：N·d/2=T
2）失效形式及计算准则
普通平键联接（静联接）： 工作面压溃，按挤压强度 准则计算，即σP≤[σ]p；
槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。
（2）弹性环联接
弹性环联接（亦称胀紧联接）是利用轴、毂孔和锥形弹性环 之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力的。
(3)圆锥面过盈联接——轴端 液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载） 螺纹联接:毂微量移动（过盈小、轻载）
9.2 销 联 接
强度计算公式
假定：①工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀；
②挤压力N作用在平均直径处dm。
静联接： P
2000 T
zhld m
p
动联接：p 2000 T p
zhld m
§9 其它联接
9.1 无键联接
凡是不用键或花键的轴毂联接，统称为无键联接。 （1）型面联接 型面联接装拆方便，能保证良好的对中性；联接面上没有键
其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强 度校核。 1．类型选择 2．尺寸选择 根据轴径D，按标准确定zxDxdxb（齿宽），同时确定定心 方式。 3．强度校核计算 受力：与平键受力相同 失效形式：压溃（静联接），磨损（动联接） 计算准则：挤压强度准则σP≤[σ]p； 耐磨性准则p≤[p] 。
1．键联接的类型选择
根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的 类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、 轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用 普通平键的A型键，再考虑C型键 。
2．键尺寸的选择 包括截面尺寸（键的宽度b、高度h）和长度L。 根据轴的直径，从标准中选择确定b和h；根据轴上零件的
轮毂宽度B来初定键的长度，再标准化。
L B 5 ~ 10mm
但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。 键的标记示例：键（B或C）20×90 GB1096-79
3．平键联接的强度校核
1）受力情况
挤压力：N·d/2=T
2）失效形式及计算准则
普通平键联接（静联接）： 工作面压溃，按挤压强度 准则计算，即σP≤[σ]p；
槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。
（2）弹性环联接
弹性环联接（亦称胀紧联接）是利用轴、毂孔和锥形弹性环 之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力的。
(3)圆锥面过盈联接——轴端 液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载） 螺纹联接:毂微量移动（过盈小、轻载）
9.2 销 联 接
强度计算公式
假定：①工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀；
②挤压力N作用在平均直径处dm。
静联接： P
2000 T
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p
动联接：p 2000 T p
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§9 其它联接
9.1 无键联接
凡是不用键或花键的轴毂联接，统称为无键联接。 （1）型面联接 型面联接装拆方便，能保证良好的对中性；联接面上没有键
其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强 度校核。 1．类型选择 2．尺寸选择 根据轴径D，按标准确定zxDxdxb（齿宽），同时确定定心 方式。 3．强度校核计算 受力：与平键受力相同 失效形式：压溃（静联接），磨损（动联接） 计算准则：挤压强度准则σP≤[σ]p； 耐磨性准则p≤[p] 。
机械设计第6章 键联接
（二）胀紧联接
胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧 联接套，在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压 紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静联接。
结构类型：Z1型胀套、Z2型胀套
1) Z1型胀套
两个胀紧套
一个胀紧套 2) Z2型胀套
Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的 套筒均有纵向间隙，以利于变形和 胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴 和毂胀紧。
销联接
作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。
按用途分 类 型
按形状分
安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在 过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。 为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常 可在安全销上加一个销套。
§6－4
定位销 联接销 安全销
销联接
作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。
键联接
普通平键联接的挤压强度条件： σp = F 2T ≤[σp ] = dhl kl T=F d 2 F
d
----（6-1）
b h
d
F
d 2
h k= 2
T
§6-1
σp =
键联接
计算依据是磨损，应限制压强：
普通平键联接的挤压强度条件：
F kl
2T ≤[σp ] = dkl
----（6-1） A型
b l L
l
k
b F T y≈d/2
σp =
2T kl d
d
≤[σp ]
MPa
----（6-1）
§6-1
键联接
若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的
不均匀性，校核强度时按1.5个键计算。 双键布置规则： 平键： 按180˚布置； 半圆键： 同一条母线上； 楔键： 夹角成120˚ ~ 130˚
《机械设计基础》第八章 键联接和销联接
花键联接的许用挤压应力、许用压强（MPa）见下表
机械设计基础
许用挤压应力、许用压强 联接工作方式
使用和制造情况 不良
齿面未经热处理 30～50 60～100 80～120 15～20 20～30 25～40 ——
齿面经热处理 40～70 100～140 120～200 20～35 30～60 40～70 3～10 5～15 10～20
键用螺钉固定在轴槽中，键与毂槽为间隙配合，故轮毂件可 在键上作轴向滑动，此时键起导向作用。为了拆卸方便，键上制 有起键螺孔，拧入螺钉即可将键顶出。
导向平键用于轴上零件移动量不大的场合，如变速箱中的滑 移齿轮与轴的联接。
机械设计基础
(3)滑键联接 当零件滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制 造困难，故宜采用滑键。
《机械设计基础》
机械设计基础
第八章 键联接和销联接
8.1 概 述 • 联接的组成 机械联接一般由被联接件和联接件组成，有些时候被联接件 之间进行直接联接，并无独立的联接件。 联接的类型 动联接 各种运动副 静联接 • 联接的目的 动联接： 实现机械运动 便于机械的制造、装配、运输、安装和维护，降低 静联接： 成本。 机械设计方头
单圆头
A型键轴向定位好，应用广泛，但轴上键槽端部的应力集 中较大。C型键只能用于轴端。A、C型键的轴上键槽用立铣 刀切制。B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出。B型键避免了圆 头平键的缺点，单键在键槽中的固定不好，常用紧定螺钉进 行固定。 机械设计基础
（2）导向平键联接 导向平键与普通平键结构 相似，但比较长，其长度等于 轮毂宽度与轮毂轴向移动距离 之和。
滑键比较短，固定在轮毂上，而轴上的键槽比较长，键与轴 槽为间隙配合，轴上零件可带键在轴槽中滑动。 滑键主要用于轴上零件移动量较大的场合，如车床光杠与溜 板箱之间的联接。 机械设计基础
机械设计试题联接
机械设计试题联接联接⼀、判断题在轴端的轴毂联接，为了便于安装最好采⽤C 型平键，⽽不是A 型或B 型平键。
（√ ）普通平键按构造分为ABC ，C 常⽤于轴端与毂类的连接，B 放在铣出的键槽中，对于尺⼨较⼤的键，需要⽤紧固螺钉，A 宜放在轴上⽤键槽铣⼑铣出的键槽中。
平键的两侧是⼯作⾯，⼯作时靠挤压来传递转矩。
静连接的主要失效形式为压溃，动连接的主要失效形式为⼯作⾯的磨损。
与矩形花键相⽐，渐开线花键的强度⾼。
（√ ）渐开线花键制造精度⾼，花键齿的根部强度⾼，应⼒集中⼩，易于对中。
适⽤于载荷较⼤，定加⼯⽅便，⽤⼩径定⼼，易于保证定⼼的精度。
适⽤于静连接或轻载连接采⽤两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成相隔180°。
（√ ）应布置在沿周向相隔180°两个半圆键应在同⼀条母线上，两个楔键应布置在沿周向90°~120°，两个键在校核中按1.5个计算，⼀般键长不超过1.6~1.8 d受轴向外载荷的紧螺栓联接，螺栓在该轴向外载荷作⽤下所受的总拉⼒（F2）⼀定不与轴向外载荷(F)相等。
（ ×）螺栓的总拉⼒等于残余预紧⼒与⼯作拉⼒之和，且b b mC F F C C ?=+，则螺栓的总拉⼒为F0+△F ，有可能相等。
受横向变载荷的普通螺栓联接中，螺栓所受的⼒为静载荷。
（ ×）会有变化双向传⼒的滑动螺旋采⽤的螺纹类型中，以梯形和锯齿形螺纹应⽤最⼴。
（ ×）锯齿形与梯形螺纹应⽤⼴，但是锯齿形只能单向传⼒，矩形的效率最⾼。
承受横向载荷作⽤的螺栓联接中，螺栓⼀定是受剪切作⽤的。
（ ×）普通螺栓所受应为扭转切应⼒，剪切作⽤的是铰制孔螺纹⼆、单项选择题1．键的长度主要根据______来选择。
（a ）传递转矩的⼤⼩（b ）轮毂的长度（c ）轴的直径2．键的剖⾯尺⼨通常是根据______按标准选择。
（a ）传递转矩的⼤⼩（b ）传递功率的⼤⼩（c ）轮毂的长度（d ）轴的直径3．轴的键槽通常是由______加⼯⽽得到的。
《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
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工程应用
汽 车 轮 胎
机械设计
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键联接的类型和结构
键联接的功能、分类、结构型式及应用
键主要用于轴和轮毂零件，实现周向固定以传 递转矩的轴毂联接。有的还能实现轴上零件的轴向 固定或轴向滑动的导向。
主要类型
平键联接
半圆键联接 楔键联接 切向键联接
受预紧力和工作载荷的螺栓联接
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
机械设计
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
为保证结合面压紧，必须保持一定的残余预紧力F〃. 工作载荷F 无变化时： F〃=（0 .2~ 0.6）F
工作载荷F 有变化时： F〃=（0 .6~ 1.0）F 压力容器的紧密联接： F〃=（1 .5~ 1.8）F，且应保 证密封面的残余预紧力大于压力容器的工作压力。
机械设计
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四、螺纹联接的防松
防松目的：防止螺纹联接在冲击、振动、变载或 温升的作用下，自动松脱。
常用方法
利用摩擦 直接锁住 破坏螺纹副
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防松方法
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防松方法
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松联接 紧联接
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平键联接
平键联接：键的侧面是工作面。工作时，靠键与键槽侧面的
挤压来传递转矩。
平键联接
普通平键 薄型平键 导向平键
滑动平键
静联接 动联接
普 通 平 键
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平键联接
平键键槽的加工
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螺栓组的结构设计
5. 避免螺栓承受偏心载荷。
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八、提高螺栓联接强度的措施
改 善 螺 纹 牙 上 载 荷 分 布 不 均
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提高螺栓联接强度的措施
改善螺纹牙受力状态的螺母结构
3、螺栓组联接的结构设计
作业：5-8、 5-10
机械设计
思考：5-4
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螺纹联接小结：
1、螺纹联接的类型
螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接
紧定螺钉联接
2、螺纹联接的预紧和防松
3、单个螺栓联接的
受拉松螺栓 只受预紧力的螺栓
受力分析及强度计算： 受预紧力和工作载荷的螺栓
受剪螺栓
螺栓强度计算时，螺栓螺纹部分危险截面的面积要用计算直
径dc ，其经验公式：
螺纹小径，
螺纹牙形的三角形高度，普通螺纹
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失效形式
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1、受拉螺栓联接
1） 受拉松螺栓联接
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受拉螺栓联接
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一、螺 纹
普通螺纹
联 接 螺 纹
管螺纹
锥螺纹
矩形螺纹
传 动 螺 纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺纹的类型
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螺纹的参数
大径 d 小径 d1 中径 d2 线数 n 螺距 P 导程 S S=nP
升角 tan =S/d2 牙型角
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二、螺纹联接的类型
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课堂小结
1、螺纹联接的类型：
螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接
2、螺纹联接的预紧和防松
目的、常用方法、要求
3、螺纹联接的强度计算
受拉螺栓（松联接、紧联接、预紧后又加工作载荷） 受剪螺栓
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六、螺栓组受力分析
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提高螺栓联接强度的措施
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提高螺栓联接强度的措施
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提高螺栓联接强度的措施
减 小 螺 栓 刚 度 的 措 施
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例6.1 已知气缸工作压力p在0~1MPa间变化，气缸 内径D2=250 mm,螺栓中心分布直径D1=350mm,试设 计此联接。 1、试选螺栓个数和螺栓材料 2、计算螺栓受力
机械设计
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螺纹联接的类型
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螺纹联接的类型
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螺纹联接的类型
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三、螺纹联接的拧紧
拧紧联接能增强联接的刚度、紧密性和防松能力。对于 受拉螺栓联接，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓联 接，有利于增大联接中的摩擦力。但拧紧程度要适度。
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平键联接
导向平键和滑键
机械设计
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平键联接
平键联接具有结构简单，拆装方便、对中性较好等优点， 因而得到广泛的应用。但这种键不能起轴向固定的作用。
测力矩扳手
定力矩扳手
控制拧紧力矩常用的扳手：
为防止将螺栓拧断，对于要求拧紧的强度螺栓联接应严格 控制其适度的拧紧力，并不宜用小于M12 ~ M16的螺栓。
机械设计
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拧紧过程
由于拧紧力矩T的作用，使螺栓和被联接件之间产生预紧力F′，
T=T1+T2==ktF′d =一般kt=0.2 则T=0.2F′d
机械设计
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螺栓组受力分析
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螺栓组受力分析
3.受旋转力矩的螺栓 组联接（受剪螺栓）
根据板的静力平衡条件得：
根据变形协调条件得：
受力最大的螺栓的工作剪力为：
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螺栓组受力分析
机械设计
2、接合面的工作能力 保证接合面右端不致于压碎
保证接合面左端不产生间隙
机械设计
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课堂小结
1、单个螺栓联接的 受力分析及强度计算：
2、螺栓组联接的受力 分析：
受拉松螺栓、 只受预紧力的螺栓、 受预紧力和工作载荷的螺栓、 受剪螺栓 受轴向力的螺栓组、 受横向力的螺栓组、 受旋转力矩的螺栓组、 受翻转力矩的螺栓组