机械设计基础第十章

《机械设计基础》电子教案

第十章机件的连接

课题机械设计基础概论

授课日期授课类型理论课课时

教学目标熟悉螺纹

了解螺纹连接的基本类型

掌握螺纹连接的强度计算和结构设计

了解轴毂连接

教学内容螺纹

螺纹连接的基本类型

螺纹连接的强度计算和结构设计

轴毂连接

教学方法教师讲解与学生领悟、练习相结合。

教学资源多媒体教室，多媒体课件

教学步骤及主要内容备注教学环节教学内容

讲授新知

第一节螺纹

一、螺纹的分类

根据平面图形的形状，螺纹可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹（见图10-1）等。根据螺旋线的绕行方向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹。

根据螺旋线的数目，可分为单线螺纹（见图10-2（a））和等距排列的多线螺纹。

二、螺纹的参数

在普通螺纹基本牙型中，外螺纹直径用小写字母表示，内螺纹用大写字母表示。

第二节螺纹连接的基本类型

一、螺纹连接的基本类型

根据结构特点，螺纹连接有下列四种基本类型。

1.螺栓连接

2.双头螺柱连接

3.螺钉连接

4.紧定螺钉连接

二、常用螺纹连接件

1.螺栓

螺纹连接件品种很多，大都已标准化。

2.螺钉

螺钉的结构形式与螺栓相同，但头部形式较多。

3.双头螺柱

双头螺柱没有钉头，两端制有螺纹。

4.紧定螺钉

紧定螺钉的头部和尾部制有各种形状，常见的头部形状有一字槽等。

5.螺母

螺母的结构形式很多，最常用的是六角螺母。

6.垫圈

垫圈的主要作用是增加被连接件的支承面积或避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。

三、螺纹连接件的选择

螺纹连接件的选择一般包括三方面的内容，即螺纹连接件类型选择，螺栓的数目及配置的确定，螺纹连接件的规格尺寸选择。

四、螺纹连接应注意的几个问题

1.螺纹连接的预紧

螺纹连接的预紧是指装配时把螺纹连接拧紧，使其受到预紧力的作用，目的是使螺纹连接可靠地承受载荷，获得所要求的紧密性、刚性和防松能力。

2.螺纹连接的防松

松动是螺纹连接最常见的失效形式之一。

（1）摩擦防松。

1）弹簧垫圈。

2）弹性圈螺母。

3）双螺母。

（2）机械防松。

1）槽形螺母与开口销。

2）止退垫圈与圆螺母。

3）止动垫片。

4）串联钢丝。

（3）破坏性防松。

1）冲点。

2）焊接。

（4）粘合防松。

3.支撑面的平整

若被连接件支撑表面不平或倾斜，螺栓将受到偏心载荷作用，产生附加弯曲应力，从而使螺栓剖面上的最大拉应力可能比没有偏心载荷时的拉应力大得多，所以必须注意支撑表面的平整问题。

4.扳手空间

设计螺纹连接时，要注意留有扳手扳动的必要空间，否则就无法装拆。各种结构情况下的扳手空间尺寸可参考机械设计手册。

五、提高螺纹连接强度的措施

螺纹连接的强度，主要取决于螺栓的强度。实际设计中，通常主要是以下几个方面考虑来提高连接的强度。

1.改善螺纹牙之间的受力分布

（1）设计中，普通螺母圈数不要超过10

（2）采用悬置螺母，环槽螺母，或内斜螺母（改变牙的刚度）。

（3）采用钢丝螺套也可以减轻螺纹牙的受力不均，并可以减轻冲击、振动。

2.减小应力幅（可提高疲劳强度）

3.减小附加弯曲应力（影响静强度）

（1

（2

（3）采用凸台或沉头座。

4.适当增大预紧力

理论和实践证明，适当增大预紧力，可以提高螺栓的疲劳强

5.制造工艺的影响

采用辗制螺纹，滚压、氮化、喷丸处理等工艺手法，也都可以提高螺栓的疲劳强度。

第三节螺纹连接的强度计算和结构设计

一、单个螺栓连接的强度计算

单个螺栓连接的强度计算是螺纹连接设计的基础。根据连接

的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓，两

1.

（1）松螺栓连接。

（2）紧螺栓连接只受预紧力紧螺栓连接。

（3）受横向外载荷的紧螺栓连接。

（4）承受轴向静载荷的紧螺栓连接。

2.受剪切螺栓连接

（1）为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常连接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何

（2）螺栓布置应使各螺栓的受力合理。

（3）螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间。

（4）为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成4，6，8

（5）同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同，避免

第四节轴毂连接

为了传递运动和转矩，安装在轴上的齿轮、带轮等的轮，必须和轴连接在一起。轴毂连接常用的方法有键、花键、销和过盈连接等。

一、键连接

键连接结构简单、工作可靠、装拆方便，因此应用很广。键

1.平

常用的平键有普通平键和导向平键。

2.半圆键连接

半圆键连接的优点是装拆较方便；缺点是键槽较深，对轴的削弱较大，所以只适用轻载连接。

3.楔键连接和切向键连接

二、花键连接

花键轴与花键孔相配即构成花键连接。花键齿的侧面是工作面。

销的主要用途是固定零件之间的相对位置，也用于轴和轮毂的连接或其他零件的连接，通常只传递不大的载荷。