机械基础知识第二章——紧固与连接

• 键有平键、半圆键、楔键和切向键。
普通平键
如图所示的平 键连接，工作面为 侧面，其上表面与 轮毂槽底之间有间 隙。这种键定心性 好、拆装方便，分 为普通平键与导向 平键。
半圆键 半圆键 也是以 两侧为工作面，它 与平键一样具有定 心性好的优点。半 圆键能在轴槽中摆 动以适应毂槽底面， 装配方便，缺点是 键槽对轴的削弱较 大，只适用于轻载 连接。（一般在锥 形轴上采用较为方 便）
螺纹连接
普通螺纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
矩形螺纹
螺纹参数
螺纹的几个重要的几何参数： 大径d与外螺纹牙顶（或者内螺纹牙底）相重 合的假象圆柱体的直径。 小径d1与外螺纹牙底（或者内螺纹牙顶）相重 合的假象圆柱体的直径。 中经d2也是一个假象圆柱体的直径，该圆柱的 母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。 螺距 P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴 向距离。 导程S 同一条螺旋线上，相邻两个牙在中径 线上对应两点的轴向距离，设螺旋线的条数为 n，则S=nP。 螺纹升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂 直于螺纹曲线的平面的夹角。 牙型角 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹 角称为牙型角。牙型侧边与螺纹曲线的垂线间 的夹角称为牙侧角。
可拆 连接 螺纹连接
键连接 销连接
不可拆
连接
粘接
焊接 铆接
过盈连接
螺纹的定义及分类
• 螺纹的定义：将一倾斜角为某值的直线绕在圆柱 体上便形成一螺旋线，如果取一个小平面沿着螺 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。 • 螺纹分为连接螺纹和传动螺纹两种。连接螺纹主 要包括普通螺纹和管螺纹；传动螺纹主要包括锯 齿形螺纹，梯形螺纹和矩形螺纹。 • 螺旋线还可以不是一条，这种情况称为多线螺纹。 一般情况下螺纹的线数不超过4。
过盈连接——圆柱面过盈
过盈连接主要分为两种：圆柱面过盈连接；圆锥面 过盈连接。 圆柱面过盈连接的过盈量是由 所选择的配合来确定的。当过 盈量及配合尺寸 较小时，一般 采用在常温下直接压入法装配； 当过盈量及配合尺寸 较大时， 常用温差法装配。圆柱面过盈 连接结构简单，加工方便。不 宜多次装拆。应用广泛，用于 轴毂连接，滚动轴承与轴的连 接，曲轴的连接 。 圆柱面过盈连接
螺栓力矩表
螺纹的防松
连接用的三角螺纹具有自锁性，在 静载荷和工作温度变化不大时不会自动 松脱，但是在冲击振动和变载的作用下， 预紧力可能在某一瞬间消失，连接仍有 可能松脱。高温的螺纹连接，由于温度 变形差异等原因，也可能发生松脱现象， 因此设计时必须考虑防松。
弹簧垫圈防松
弹簧垫圈材料 为弹簧钢，装配后 垫圈被压平，其反 弹力能使螺纹间保 持压紧力和摩擦力。
机械制造中常用的螺纹
常用的连接螺纹有普通螺纹和管螺纹（细牙螺 纹）。前者多用于紧固连接，后者用于紧密连接。在 国标中，把牙型角=60°的三角形米制螺纹称为普通 螺纹，以大径d为公称直径。同一公称直径可以有很 多种螺距的螺纹，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其 余都称为细牙螺纹。细牙螺纹升角小，小径大，因而 自锁性能好，强度高，但是不耐磨，易滑扣。 管连接螺纹一般有四种，除了用普通细牙螺纹外， 还有三种：非螺纹密封的管螺纹（圆柱壁管，牙型角 =55°）用螺纹密封的管螺纹（圆锥管壁，牙型角 =55°）和牙型角=60°圆锥管螺纹。
Байду номын сангаас
止动垫片及其它防松措施
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圆螺母带翅垫片 使垫片内翅在螺栓（轴） 的槽内，拧紧螺母后将垫片外翅之一折嵌 于螺母的一个槽内。 止动垫片，将垫片折边以固定被联接件的 相对位置。 其他的防松办法，冲点，涂粘合剂（将粘 合剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘合 剂能自行固化，防松效果良好）。
键连接
• 键主要用来实现轴和轴上零件的周向固定以及 传递力矩。有些类型还可以实现轴上零件的轴 向固定或移动分类。
半圆键
锲型键 楔型键 工作面 是上下两个面，键 的上表面有1：100 的斜度，轮毂键槽 的底面也有1：100 的斜度，把楔键打 入轴和毂槽内，其 工作面产生了很大 的预紧力Fn，工作 时，主要靠摩擦力 传递力矩，并能承 受单方向的轴向力。
由于楔键打入时，迫使轴 和轮毂产生偏心，因此楔 键仅适用于定心精度要求 不高，载荷平稳和低速的 连接。
螺纹紧固件
螺栓
紧定 螺钉
螺纹紧 固件
螺钉
双头 螺柱
螺纹紧固件的特点和应用
螺栓连接
螺钉连接
双头螺柱连接
螺纹连接的数据要求
螺栓：螺纹预留长度： l1 静载荷 l1 ≥(0.3~0.5)d 变载荷 l1≥0.75d 冲击载荷或弯曲载荷 l1≥d 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 螺钉、双头螺柱： 螺钉，螺柱座端拧入深度：H 钢或者青铜H≈d 铸铁 H≈(1.25~1.5)d 铝合金 H≈(1. 5~2.5)d
圆锥面过盈连接
经常采用压入 法、温差法或液压 法进行装配。
示意图
螺栓连接
螺栓的螺纹预留长度： l1 螺栓、螺钉、螺柱的大径：d
螺钉连接
双头螺柱连接
螺钉，螺柱座端拧入深度：H
过盈连接——圆锥面过盈
圆锥面过盈连接是利用包容 件与被包容件相对轴向位移压 紧获得过盈结合。可利用螺纹 连接件实现轴向相对位移和压 紧；也可利用液压装入和拆下。 圆锥面过盈连接时压合距离短。 装拆方便，装拆时结合面不易 擦伤；但结合面加工不便。这 种连接多用于承载较大且需多 次装拆的场合，尤其适用于大 型零件。
螺栓
分六角头和小六角头两种。小六角头螺栓 采用冷镦工艺生产，材料利用率高，生产率高， 力学性能和成本低。但是由于头部较小，不宜用 于频繁拆装、被连接件强度低和易腐蚀的地方。 （需要注意的是，螺栓也可以用于螺钉连接中）
垫圈
平垫圈
弹簧垫圈
球面垫圈
止动垫圈
螺纹连接预紧与防松
正常情况下，绝大多数螺纹连接在装配时 都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预 先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。 预紧的目的在于增强连接的可靠性和紧密 性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生 相对位移。由于预紧力对螺纹连接的可靠性、 强度和密封性有很大的影响，但又不能使螺纹 连接件过载，所以在重要螺纹连接都要控制预 紧力。
弹簧垫圈防松
对顶螺母防松
利用两个对 顶螺母的对顶作 用使螺栓始终受 到附加拉力和附 加摩擦力，结构 简单，可用于低 速重载场合。
对顶螺母防松
开口销防松
开口销防松
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槽型螺母和开口销 槽型螺母拧紧后，用 开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽， 也可以用普通螺母拧紧后再配钻开口销。
串联钢丝防松
串联钢丝
用低碳钢丝穿入成组的螺 栓头部金属丝孔，可相互制约， 放松可靠，安装时应注意钢丝走 向。图示仅适用于右旋螺纹；也 适用于双头螺柱的防松。
第二章
连接与紧固
主讲人：吴春桥
目录
一、连接的定义及分类
二、螺纹的定义及分类
三、螺纹紧固件 四、键连接
连接的定义及分类
连接是指被连接件与连接件的组合。被 连接件有轴和轴上零件（齿轮）、箱体与 端盖、齿圈与轮毂等等。
常用的连接件有螺纹紧固件、销、键、 铆钉等。连接分为可拆卸连接与不可拆卸 连接。
连接的定义及分类
切向键
切向键 其由一对楔键组成，装配时，将 两键楔紧，工作面上的压力沿着轴的切线方向， 能传递很大的转矩，当传递双向转矩时，需用 两对切向键并分布成120~130度。
花键
轴和轮毂周向均布多个键齿构成的连接称 为花键连接。齿的侧面是工作面，由于是多个齿 传递载荷，所以花键比平键连接具有承载能力高， 对轴的削弱程度小，定心性好的优点。它适用于 定心精度高、载荷大或经常滑移的连接。分为矩 形花键和渐开线型花键。