06螺纹联接和键联接
第六章 常用机械零件
1.滚动轴承的基本构造 如图所示，滚动轴承一般由内圈1、 外圈2、滚动体3和保持架4组成。内外 圈上通常制有沟槽，其作用是限制滚 动体轴向位移和降低滚动体与内外圈 间的接触应力。内外圈分别与轴颈和 轴承座配合，通常是内圈随轴颈转动 而外圈固定不动，但也有外圈转动而 内圈固定不动，当内、外圈相对转动 时，滚动体就在滚道内滚动。保持架 的作用是使滚动体等距分布，并减少 滚动体间的摩擦和磨损。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
一﹑螺纹连接
（二）标准螺纹联接件 1.螺栓 最常用的有六角头和小六角头两种。 2.双头螺柱 两端都制有螺纹，旋入被联接件螺纹孔的一端称为底端， 另一端为螺母端。 3.螺钉 六角头﹑圆头﹑十字头 4.紧定螺钉 紧定螺钉分为柱端、锥端和平端三种。
第六章 常用机械零件
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
花键联接已经标准化。按其齿形不同，分为矩形花键、渐开线 花键和三角形花键三种(图2)，其中以矩形花键应用最广。 ①矩形花键 它的齿侧面为两 平行平面，如图a所示。 ②渐开线花键 它的齿形为压力角 a=30°（或45°）的渐 开线，如图b所示。 ③三角形花键 内花键齿形为直线齿形，外花键齿形为压力角45°的渐开线， 如图c所示。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
②切向键联接 由两个单边楔键组成一个切向键，其上下面（窄面）为工作面。 装配时，两个键分别从轮毂两端楔入。工作时靠工作面的挤压传递 转矩。一个切向键只能传递单向转矩；传递双向转矩时，必须用两 个切向键，两键应错开120°～135°，如图2c所示。切向键联接用 于载荷较大，对同心精度要求不高的重型机械上。
第六章 常用机械零件
螺纹联接的强度计算
螺纹联接的强度计算螺纹联接的强度计算螺栓的受⼒形式主要是轴向受拉或横向受剪。
轴向受拉时有松螺栓联接与紧螺栓联接两种情况。
螺栓危险截⾯应是⼩径所在截⾯。
⼀、松螺栓联接的强度1、特点：在承受⼯作载荷前，螺栓不受⼒，在⼯作时则只承受轴向⼯作载荷F 作⽤。
此联接可能发⽣的失效形式为螺栓杆的拉断。
2、强度条件：或式中，d 1为螺纹⼩径（mm ），[σ]为松螺栓联接螺栓的许⽤拉应⼒（MP ），查下表。
3、实例:如起重吊钩。
⼆、紧螺栓联接的强度计算紧螺栓联接装配时已拧紧，未加载荷前已受预紧⼒。
只分析受横向⼯作载荷情况如右图：外载荷Fs 与螺栓轴线垂直。
联接靠被联接件接合⾯间的摩擦⼒传递外载荷，因此螺栓只受预紧⼒Q 0作⽤。
⼯作时防⽌被联接件相对滑动，螺栓预紧⼒Q 0为：式中，S 为安全系数，通常S=1.1～1.3；m 为接合⾯数,f 为接合⾯间的摩擦系数,f ＝0.1～0.16。
这种联接的螺栓在预紧⼒Q 0作⽤下，在其危险截⾯(⼩径)产⽣拉应⼒：在对螺栓施加预紧⼒Q 0时,拧紧时螺栓同进还受扭矩T,螺栓在T 作⽤下,在其危险截⾯(⼩径)处产⽣扭转切应⼒τ:对于M10～M60的普通螺纹，取d 1、d 2、λ的平均值，并取，则。
按第四强度理论，当量应⼒为故该螺栓联接的强度条件为：或螺纹联接按材料的⼒学性能分为⼗个等级。
螺母的性能等级⽤螺栓⼒学性能等级标记的第⼀部分数字标记。
当螺栓与螺母配套成组合件时，两者的⼒学性能应为同级。
螺栓联接的许⽤⼒和安全系数螺纹的结构、预紧与防松⼀、螺纹连接的结构设计1、联接接合⾯的⼏何形状通常设计成轴对称的简单⼏何形状，螺纹连接布置时应使其对称中⼼与联接接合⾯的形⼼重合，以使受⼒均匀。
2、分布在同⼀圆周上的螺纹联接数⽬应尽量取4、6、8、12、16、的偶数，以便于圆周上钻孔时分度和划线。
同⼀螺纹联接中的螺纹联接件的材料、直径和长度均取为相同，同⼀产品上采⽤的螺纹联接件的类型和尺⼨规格应越少越好。
机械基础教材第五章连接与紧固知识教案
第五章连接与紧固5.1连接件与标准件 5.2键连接与销连接【章节名称】连接件与标准件键连接与销连接【教学目标与要求】一、知识目标1.掌握连接件与标准件的定义。
2.了解键的功用、类型和平键的标注方法。
二、能力目标1.能够区分连接件与标准件2.能读懂普通平键标准和销的含义和连接的型式。
三、素质目标了解键和销的作用及常用键的表示方法。
了解花键的工作特点。
四、教学要求1.掌握连接件与标准件的定义。
2.了解的普通平键和销安装固定的常用方法及拆卸时应注意的问题。
【教学重点】普通平键和销的标记方法。
【难点分析】普通平键配合公差的选择。
【教学方法】讲练法，实用工具演示，比较法。
【教学资源】1.机械基础在线开放课程．“中国职教MOOC”频道，高等教育出版社。
2.实物工具。
【教学安排】2学时（90分钟）【教学过程】一、作业讲评讲解上次课所做作业中存在的共同问题。
注意表扬有进步的同学。
二、导入新课为了满足机械在功能、结构、制造、安装、运输、维修、工效、经济等方面的要求，组成机械的各零件之间是通过各种制约关系组合在一起的，各零件之间的这种制约关系就称为连接。
零件与零件之间是靠什么方法连接在一起？常用的连接方法有键、销、螺纹、弾性连接和联轴器与离合器。
这都是可拆连接。
三、新课内容（一）连接件与标准件在机械中起连接作用的零件称为连接件或紧固件。
常用的连接件有螺纹紧固件、键和销等。
由于这些零件用量较大，为了加速设计进度、便于专业化生产、降低成本，国家对这些零件的结构、形式、尺寸、画法、标记等作了统一规定，制定了国家标准，实施了标准化，因此，这类零件也称为标准件。
广义的标准件，除标准化连接件或紧固件之外，还包括传动件、密封件、液压元件、气动元件、轴承、弹簧等机械零件。
对于标准件，在设计和使用时，只需根根据其代号和标记，便可以查出全部形状尺寸。
标准件，常被称为“工业之米”，是机械产品需求量极大的基础元器件之一。
汽车整车以及总成的总装过程，主要是应用紧固件联接各种零部件的过程。
第十二章 螺纹联接..
如图12-1示，在拧紧螺母时，需要 克服螺纹副相对扭转的阻力矩T1和螺母 与支承面之间的摩擦阻力矩T2，即拧紧 力矩T=T1+T2。 对于 M10~M64 的粗牙普通螺栓， 若螺纹联接的预紧力为Q0，螺栓直径为 d，则紧拧紧力矩T可以按近似公式 （12-8）计算
4）螺栓的材料和许用应力 螺栓材料一般采用碳素钢；对于承 受冲击、振动或者变载荷的螺纹联接， 可采用合金钢；对于特殊用途（如防锈、 导电或耐高温）的螺栓联接，采用特种 钢或者铜合金、铝合金等。
如表12-5所示，国家标准规定螺纹 联接件按材料的机械性能分级。螺母的 材料一般与相配合的螺栓相近而硬度略 低。
由表12-6可知，不严格控制预紧 力的紧螺栓联接的许用拉应力与螺栓 直径有关。在设计时，通常螺栓直径 是未知的，因此要用试算法：先假定 一个公称直径d，根据此直径查出螺栓 联接的许用拉应力，按式12-11或式 12-15计算出螺栓小径d1，由d1查取公 称直径d，若该公称直径与原先假定的 公称直径相差较大时，应进行重算， 直到两者相近。
图12-4 松螺栓联接
（2）紧螺栓联接 1）只受预紧力的紧螺栓联接 如图 12-5 示，紧螺栓联接装配时需 要将螺母拧紧，在拧紧力矩作用下，螺 栓受到预紧力产生的拉应力作用，同时 还受到螺纹副中摩擦阻力矩 T1 所产生的 剪切应力作用，即螺栓处于弯扭组合变 形状态。为了简化计算，对M10 ~ M68 的钢制普通螺栓，只按拉伸强度计算， 并将所受拉力增大30%来考虑剪切应力的 影响。
螺纹连接和螺纹转动
')
FQ0
f
rf
1.30105 Nmm
(3)
tg tg(
')
tg3.31 tg(3.31 4.73)
40.9
接连接
（1）把螺旋副在力矩和轴向载荷作用下的运动， 看 成作用在中径的水平力推动滑块沿螺纹运动。 （2）将矩形螺纹沿中径d2展开得一斜面。
图中λ 为螺旋升角， FQ为轴向载荷， Ft为水平推力，Fn为法向反力， Ff为
摩擦力， f为摩擦系数，λ 为摩擦角，
法向反力Fn与摩擦力Ff的总反力为Fr 。
Fr Fnλ ρ
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（Ph）— 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z —螺纹螺旋线数目，一般为便于制造 z≤4。
螺距、导程、线数之间关系： Ph = z P
7）螺旋升角λ —中径圆柱
面上螺旋线的切线与垂直于
冲击扳手
测力矩板手
二、螺纹联接的防松
1、防松目的
实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造 成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失，摩擦力为零， 从而使螺纹联接松动，如经反复作用，螺纹联接就会松驰而失 效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故
2、防松原理
消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运 动的难度。
螺旋线轴线的平面的夹角。
tg λ =zP/π d2 8）牙型角α —轴向截平面
内螺纹牙型相邻两侧边的夹
角。牙型侧边与螺纹轴线的
垂线间夹角称为牙侧角（牙
型斜角）β 。
工程制图_连接设计
4、紧定螺钉连接
特点：螺钉末端顶住另一零件的表面或相应凹坑，以固定两 个零件的相互位置，并可传递不大的力或力矩。 螺钉除作为连接和紧定用外，还可用于调整零件位置，如作 为机器、仪器的调节螺钉等。
潘存云教授研制
（二）、螺纹连接的防松
1、螺纹连接按自锁条件设计 ψ≤ρv。∴ 静载下不会自行松脱。 2、松动原因 冲击、振动、变载荷下；温度变化较大时→螺旋副摩擦 力Ff减小或瞬时消失 →松动 3、螺纹连接防松的实质： 在于限制螺旋副的相对转动。 4、螺纹连接防松的方法按工作原理可分为 ①摩擦防松：弹簧垫圈、自锁螺母、对顶螺母等。 ②机械防松：槽形螺母和开口销、圆螺母用带翅垫圈、 止动垫圈、串联钢丝等。 ③其它：破坏螺纹副关系（焊接、铆冲、粘接）
一、螺纹
螺纹的分类与主要参数 螺纹副的受力关系、效率和自锁
(一)、 螺纹的分类与主要参数 1、螺纹的的形成
螺旋线 —— 一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋 转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。
螺纹 —— 一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过 圆柱体的轴线，就得到螺纹。 d2
螺纹
2、螺纹的类型
图2-28
按照被联接件的相互位置又可将铆接分为： （1）搭接缝（图7-29a） （2）单盖板对接缝（图7-29b） （3）双盖板对接缝（图7-29c） 按照铆钉的排数又可将铆接缝分为： （1）单排铆接缝（图7-29） （2）双排铆接缝（图7-30） （3）多排铆接缝（图7-30）
图2-30
图2-29
不同线数和旋向 的螺纹 a）单线右旋 b） 双线左旋 c） 三线右旋
内螺纹
4）螺纹按在内外圆柱面的分布，又可分为 内螺纹和外螺纹。它们共同组成螺旋副。 在圆柱体外表面上形成的螺纹称为外螺纹； 例如螺栓的螺纹。 在圆柱体内表面上形成的螺纹称为内螺纹； 例如螺母的螺纹。
汽车机械基础7.连接
目的： 键是用来实现轴与轴上零件的周向固定以传递转矩（静联接）， 或实现轴上零件的轴向固定或轴向移动（动联接 ） 它是标准件 分类： 普通平键 —（静联接） 平键 导向平键 —（动联接） 松联接 键 半圆键 —（静联接） 联 接 紧联接—楔键—（静联接，单向轴向固定）
花键
7.1 键连接
其值可查阅有关资料
7.1 键连接
五、键的选择
键是标准零件 材料多采用碳素钢 键的类型选择—根据使用要求和工作条件: 转矩、转速、载荷性质、是否移动、对中性 键的尺寸选择（同时确定配合类型）: 工作要求→ 键的种类→按轴径d选键的b 、 h→选键长L(标 准; 短于轮毂宽度)
7.2 销连接
一、销连接概述 1.销连接 除键连接以外，销连接也能实现轴与轴上零件的连接。 销连接还可用来固定零件之间的相 对位置，起定位作用。 可作为安全装置中的过载剪断元件， 起过载保护作用 可以用来传递横向力和扭矩
二、键联接的主要类型
1.松键连接 分为平键连接和半圆键连接两类 （1）平键连接 普通平键、导向平键和滑键连接3种
靠两侧面传递转矩，对中性良好，结构简单，拆卸方便
不能轴向固定轴上的零件
①普通平键的类型、特点和应用 上、下两面互相平行，两个侧面也相互平行 端部有圆头（A型）、方头（B型）和半圆头（C型）3种类型
模块七 连接
7.1
轴
7.2
滑动轴承
7.3
滚动轴承
总 论
零件
静联接
构件
动联接
(运动副)
机构
与动力 源组合
机器
可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等 静联接 连 接 不可拆联接：铆接、焊接、胶接等
动联接——运动副
固定联接之可拆联接
一、键联接的装配工艺 键用于轴和轮毅零件间的周向固定并传递扭矩。键联接有
松键联接(使用平键和半圆键)、紧键联接(使用斜键)、花键联接 三种形式，以下分别介绍其装配方法。
1.松键联接的装配松键联接所用的平键和半圆键均是标 准件。通常，普通平键及半圆键用于静联接(图 12-1）图 12-2 2)而导向平键和滑键用于动联接(图 12-3）、图（12-4）。松键联接只对 轴上零件实现周向定位，但不能实现轴上零件的轴向定位，当然也不 能传递轴向力。故轴上零件只能依靠附加紧定螺钉及定位环等零件来 实现轴向定位(图 12-5)。
销联接就是用销钉把被联接件联接成一体，且使它们相互间不能 移动和转动。销联接具有联接可靠、安装与拆卸方便等特点，按销钉 的不同分为圆锥销联接和圆柱销联接两种，且销钉均已标准化。图
12-11 为常用销钉的外形。以下分别介绍圆柱销联接与圆锥销联接的 装配过程。
1 甲圆柱销联接的装配机器中的圆柱销均依靠过盈固定在孔中， 为保证销与销孔的过盈量，两零件中的销孔须配钻、配铰。装配时， 应先在销子表面涂油，并用铜棒垫在销钉的端面上，再把销钉打入孔
(l)松键联接的装配步骤:①清理键及键槽的毛刺并检验键 的精度。②修配键与键槽并进行检验:不论是普通平键，还是半 圆键，都应紧嵌在轴槽中;对圆头平键，还应锉配键的长度，并使 键头与轴槽有 0.1~左右的间隙。③装配键:先清洗键与键槽，并在配 合面上加油，再用铜棒或带 软垫的台虎钳将键压人到 键槽中;对于导向平键，还须 用螺钉固定在轴槽中。④按 装配要 求试装并安装轴上的有关套 件(如齿轮、皮带轮等):，若 是方头 平键，还应用紧定螺钉紧固。
(2)当螺纹联接件承受振动、冲击及交变载荷时，须采用防松装 置，以免螺母或螺钉回松且失去紧固作用常用防松方法有摩擦锁紧、 直接锁紧及破坏螺纹副关系锁紧三种。图 12-17 为几种常用锁紧件。
键联接(销联接)知识详解
1、外花键的画法和标记
由于花键传递的扭矩大且具有很好的导向性，因而在 各种机械的变速箱中被广泛应用。
画法： 大径—粗实线 小径—细实线 若为纵向剖切，键齿按不剖绘制。
2、内花键的画法和标记
画法：键齿按不剖绘制，且用粗 实线表示花键的大、小径内花键的 标注方法同外花键，如下图所示。
3、矩形花键的联接画法
特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好， 但加工要求较高，应用受限制。
六 销联接
定位销——主要用于零件间位置定位，常用作组合加工和装配时 的主要辅助零件。
联接销——主要用于零件间的联接或锁定，可传递不大的载荷。 安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元件。
圆柱销
圆锥销 销轴和开口销
特点：易于制造，装拆方便，轴与轴上零件的对中性好等；
但它不能实现轴上零件的轴向固定。
指
盘
形
形
铣
铣
刀
刀
普通平键的端部形状： 圆头（A型）、方头（B型）、单圆头（C型）。
A型：由指形铣刀加工键槽（应力集中大） B型：由盘形铣刀加工键槽（应力集中小） C型：由指形铣刀加工键槽（应力集中大），用于轴端。 采用两键时，180º布置。轮毂槽用拉刀或插刀加工。 平键材料：常用45钢。当轮毂为有色金属或塑料时可用
三 键的选择和键联接强度计算
1．键的选择
键:45钢,σB < 600 MPa
⑴ 类型选择： 根据键连接的结构、使用特性及工作条件。
选择时应考虑的情况： （a）需要传递转矩的大小； （b）连接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离的长短； （c）连接的对中性要求； （d）键是否需要具有轴向固定的作用； （e）以及键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）等。
机械设计基础(机工版)教案：键联接
教学过程及说明; ★ 教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）联接的形式按能否拆卸可分为两大类：不可拆联接和可拆联接。
常见的不可拆联接有：铆接、焊接、粘接等。
可拆联接有键联接、花键联接、销联接和螺纹联接。
一．键联接的种类在各种机器上有很多转动零件，如飞轮、带轮、凸轮等，这些零件和轴大多数采用键联接或花键联接。
键联接是由轮毂、轴和键组成.键联接的功用是联接转动零件与轴，以传递运动和动力。
键根据结构和承受载荷的不同可分为松键联接和紧键联接两大类。
（一）松键联接1．平键联接平键分为普通平键和导向平键二种。
（1）普通平键：普通平键的上、下平面和两个侧面相互平行。
A 普通圆头平键：键在键槽中的固定较好，但键槽端部的应力集中较大。
B 普通平头平键：键在键槽端部的应力集中较小，但键在键槽中的轴向固定不好。
C 单圆头平键： 常用在轴端的联接中。
平键联接装配时先将键放入轴上键槽中，然后推上轮毂，构成平键联接。
平键联接时，键的上顶面与轮毂键槽的底面之间留有间隙，而键的两侧面与轴、轮毂键槽的侧面配合紧密，工作时依靠键和键槽侧面的挤压来传递运动和转矩，因此平键的侧面为工作面。
平键联接由于结构简单、装拆方便和对中性好，因此获得广泛应用。
章节名称键联接 授课形式 讲授 课时 2 班级 电气、机电 教学目的了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度和选用 教学重点了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度 教学难点平键及校核强度 辅助手段多媒体配合教具（2）导向平键和滑键导向平键是加长的普通平键，采用导向平键时转动零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动，适用于轴上零件的轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。
当轴上零件的轴向移动量很大时，可采用滑键。
滑键联接是将滑键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。
2．半圆键联接半圆键的上表面为平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。
半圆键联接也是靠两侧工作面传递转矩的。
它的优点是：能自动适应轮毂槽底的倾斜，使键受力均匀不偏。