连接及轴系结构分析

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对一般螺纹连接，预紧力可凭经验控制;对重要螺纹连接，通常借助测力矩扳手或定矩扳手来控制其大小。对于M10~M68的粗牙
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§5.1连接
普通螺纹，拧紧力矩T(N·mm)的经验公式为
式中，F'为预紧力(N); d为螺纹公称直径(mm)。由于摩擦因数不稳定和扳手上的力难以准确控制，有时可能拧得过
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§5.1连接
如图5-1 (d)所示，在螺纹连接中只有螺钉连接不需要螺母，直接拧入被连接件的螺孔内，结构简单，但不宜经常装拆，以免损坏孔内螺纹。
4)紧定螺钉连接如图5-2所示，紧定螺钉分为柱端、锥端和平端三种。与螺栓、双头螺柱和螺钉不同，紧定螺钉不是利用旋紧螺纹产生轴向压力压紧机件起固定作用。柱端紧定螺钉利用其端部小圆柱插入机件小孔图5-2(a)或环槽图5-2(c)中起定位、固定作用，阻止机件移动。锥端紧定螺钉利用端部锥面顶入机件上小锥坑图5-2(b)起定位、固定作用。平端紧定螺钉则依靠其端平面与机件的摩擦力起定位作用。三种紧定螺钉能承受的横向力递减。
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防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。防松的措施很多，按工作原理可分为摩擦力防松、机械方法防松和破坏螺纹副关系防松三类。
(1)摩擦力防松这种防松方法是设法使螺纹副间产生附加的摩擦力，即使螺杆上的轴向外载荷减小，甚至消失，也能保证螺纹副间的正压力(附加摩擦力) 依然存在。这种正压力通过螺纹副沿轴向或径向张紧来产生。
5.1.1螺纹连接
1.螺纹连接的类型
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§5.1连接
螺纹连接是利用螺纹零件构成的可拆连接，其结构简单，装拆方便，广泛应用于各种机械设备中。
螺纹连接有四种基本类型:螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。
1)螺栓连接螺栓连接的结构特点是，螺栓穿过两个被连接件的通孔，并配有螺母。它们可分为以下两种类型。 (1)普通螺栓连接如图5-1(a)所示，螺栓杆和孔之间有间隙，杆和孔的加工精度要求低，使用时需拧紧螺母。普通螺栓连接装拆方便，应用最广泛。
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§5.1连接
一般用于不太重要的连接。 ③自锁螺母防松如图5-3 (c)所示，螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。
当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使螺纹副径向张紧，达到防松目的。这种防松方法结构简单，防松可靠，多次拆装也不会降低防松能力。
(2)机械防松法机械方法防松是利用便于更换的防松元件，直接防止螺纹副的相对运动，常用的有以下几种。 ①开口销和槽形螺母防松
第5章连接及轴系结构分析
§5.1 连接 §5.2 轴及轴承
§5.1连接
所谓连接就是将两个或两个以上的零件联合成一体的结构。为了便于机器的制造、装配、维修和运输等原因，机器中相当多的零件需要彼此连接。例如，减速器箱盖和箱座之间用螺栓连接成一体，齿轮和轴用普通平键做周向固定。连接分三大类:一类是不可拆连接，如焊接、铆接、粘接等，这些连接在拆开时必须破坏或损伤连接中的零件; 另一类连接是可拆卸连接，如键连接、螺纹连接、销连接等，这些连接装拆方便，在拆开时不损坏连接件中的任一零件。此外还有过盈配合连接，本节主要讨论可拆卸连接。
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§5.1连接
(2)铰制孔螺栓连接如图5-1 (b)所示，螺栓杆和孔之间没有间隙，应用在光杆和孔的
加工精度高(孔需铰制)，能承受和螺栓轴线方向垂直的横向载荷并起定位作用的场合。
2)双头螺柱连接双头螺柱连接如图5-1 (c)所示，螺柱两头都制有螺纹，一头与螺母配合，另一头与被连接件配合。这种连接多用于被连接件之一太厚，不适于钻成通孔或不能钻成通孔时。在拆卸时只须拧出螺母、取下垫圈，而不必拧出螺柱，因此采用这种连接不会损坏被连接件上的螺孔。 3)螺钉连接
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§5.1连接
有时也将紧定螺钉“骑缝”旋入(将两机件装好，加工螺孔，使螺孔在两机件上各有一半，再旋入紧定螺钉)，起固定作用，如图5-2 (d) 所示。此时称为“骑缝螺钉”。
2.螺纹连接件由于使用的场合及要求各不相同，螺纹连接件的结构形式也有多种类型。常用的有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈等。螺纹连接件大多已标准化，设计时应结合实际，根据有关标准合理选用。其常用的类型、结构特点和应用见表5-1。 3.螺纹连接的预紧和防松 1)螺纹连接的预紧
紧而使螺杆拧断，因此在重要的连接中如果不能严格控制预紧力的大小，不宜使用直径小于12mm的螺栓。
2)螺纹连接的防松螺纹连接一般都能满足自锁条件，拧紧后螺母和螺栓头部等支承面上也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接不会自动松脱。
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§5.1连接
但在冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情况下，螺纹连接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致连接失效。螺纹连接一旦失效，将严重影响机器的正常工作，甚至造成事故。因此，为保证连接安全可靠，设计时必须采取有效的防松措施。
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§5.1连接
生产实际中，绝大多数螺栓连接都是紧螺栓连接，即在装配时必须拧紧螺母，使螺纹连接在承受工作载荷前就受到预紧力的作用。螺纹连接预紧的目的是增加连接的刚度、紧密性和提高防松能力。一般螺栓连接的预紧力规定为: 合金钢螺栓碳素钢螺栓式中，σs为螺栓材料的屈服点(MPa) ; A为螺杆最小横截面(按螺纹小径计算)的面积(mm2)。
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§5.1连接
①双螺母防松如图5-3(a)所示，两个螺母对顶拧紧，螺杆旋合段受拉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ螺母受
压，使螺纹副轴向张紧，从而达到防松目的。这种防松方法用于平稳、低速和重载的连接。其缺点是在载荷剧烈变化时不十分可靠，而且螺杆增长，螺母增多，结构尺寸变大。
②弹簧垫圈防松如图5-3(b)所示，它是靠拧紧螺母时，垫圈被压平后产生的弹性反力使螺纹副轴向张紧，从而达到防松目的。应当指出，垫圈的斜口尖端顶住螺母及被连接件的支承面，也有防松作用。这种方法结构简单、使用方便。但在冲击、振动很大的情况下，防松效果不十分可靠，