机械设计基础 第十讲 主讲教师：曾平　　　　　　　　　　　　　　　　学时：４８

第七章 联 接 学习内容 学习要求 思考题与习题

第七章 联 接 学习内容 §7-1 螺纹联接 §7-2 键联接

学习要求 1.了解螺纹参数和螺纹类型的特点应用及螺旋副效率和自锁概念； 2.熟悉螺纹联接类型及应用，螺纹联接的预紧和防松； 3.掌握螺栓联接的强度计算方法； 4.了解键联接的类型、工作原理、工作面、特点和应用； 5.熟悉平键联接的选用和强度校核； 6.了解键与花键联接的类型、工作原理及应用； 7.了解简单螺旋传动设计计算方法。

第七章 联 接 机械联接分为两大类： 螺纹联接 键联接 可拆联接 销联接 楔联接 焊接 不可拆联接 铆接 过盈配合联接

§7-1 螺纹联接 螺纹联接是利用螺纹零件构成的联接，这种联接构造简单、拆装方便、工作可靠。大多数螺纹和螺纹零件均已标准化，并有专门工厂生产(也称螺纹紧固件)，购买方便，成本很低，故得到广泛应用。对螺纹联接的主要工作要求是不松动并有足够的强度。

螺纹联接 一、螺纹及其主要参数 螺纹的形成 将底边长度等于 的直角三角形绕在一直径为 的圆柱体上,并使底边与圆柱体的底边重合，斜边在圆柱体上形成一条螺旋线. 取任意平面图形，使它的一边靠在圆柱母线上，并沿螺旋线移动，使该图形的平面通过圆柱体的轴线，得到相应螺纹。 

螺纹联接 螺纹牙型 (a)三角形螺纹 (b)梯形螺纹 (c)锯齿形螺纹 (d)矩形螺纹 (e)半圆形螺纹

螺纹联接 常用螺纹的种类、特点与应用 按牙型分: 1.三角形螺纹： ①普通螺纹 ②管螺纹 粗牙螺纹:用于紧固件. 细牙螺纹:同样的公称直径下， 螺距最小，自锁性 好，适于薄壁细小零 件和冲击变载等. 三角形螺纹 ②管螺纹 是一种特殊细牙螺纹，专门用于管件连接。

螺纹联接 2.矩形螺纹 3.梯形螺纹 4.锯齿形螺纹 小 结 三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹; 矩形、梯形、锯齿形螺纹 传动螺纹.

螺纹联接 根据螺旋线绕行方向螺旋线头数： 左旋螺纹和右旋螺纹 单线螺纹和多线螺纹 左旋 右旋（多用） 点击图面看动画

多线螺纹（n≥2）—用于传动，一般为便于制造n≤4。 螺纹联接 单线螺纹（n=1）—用于联接； 多线螺纹（n≥2）—用于传动，一般为便于制造n≤4。 单线螺纹和多线螺纹 点击图面看动画

①大径d（D） 螺纹联接 ⑤导程S ⑧牙型斜角β ②小径d1(D1) ⑥升角ψ ⑦牙型角α ③中径d2（D2） ④螺 距 P 与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径，定为螺纹公称直径。 螺纹联接 ⑤导程S 同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上的对应两点间的轴向距离。 ⑧牙型斜角β 螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角。 ②小径d1(D1) 与外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。强度计算直径。 ⑥升角ψ 中径圆柱面上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。 ⑦牙型角α 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。 ③中径d2（D2） 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱体的直径。 ④螺 距 P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 螺纹的主要参数

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螺纹联接 二、螺旋副的受力分析、效率和自锁 1.矩形螺纹 FQ F FR FR F FQ F FQ  等速上升时

螺旋副的受力分析、效率和自锁 矩形螺纹 FQ F FR 滑块沿斜面等速下滑 F 等速下降时

螺旋副的受力分析、效率和自锁 矩形螺纹 等速上升时 等速下降时 拧紧螺母输入功 升举重物有效功 矩形螺纹副效率

矩形螺纹副效率 螺旋副的受力分析、效率和自锁 当摩擦角 不变时, 为了求最大螺旋效率时的 角，令 当 时，螺旋副的效率最高。 当摩擦角 不变时, 为了求最大螺旋效率时的 角，令 当 时，螺旋副的效率最高。 一般取 不大于20°～ 25°。

即不加支持力F，重物在FQ的作用下也不会自动滑下。在这种情况下，则称该螺旋副具有自锁作用。 螺旋副的受力分析、效率和自锁 等速下降时由式 知，如 则 即不加支持力F，重物在FQ的作用下也不会自动滑下。在这种情况下，则称该螺旋副具有自锁作用。 矩形螺纹副自锁条件 自锁效率小于50%

螺旋副的受力分析、效率和自锁 2.非矩形螺纹 式中 称为当量摩擦系数。

螺旋副的受力分析、效率和自锁 非矩形螺纹 等速上升时 等速下降时 螺纹副自锁条件 螺纹副效率

1. 螺纹副效率 螺纹副自锁条件 自锁 自锁 三角形螺纹自锁性好，用于联接。 矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。 螺旋副的受力分析、效率和自锁 螺纹副自锁条件 螺纹副效率 分析 1. 自锁 自锁 三角形螺纹自锁性好，用于联接。 矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。

螺旋副的受力分析、效率和自锁 2.螺旋线数n 自锁 自锁 单线螺纹自锁性好，常用于联接。 多线螺纹效率高，常用于传动。

3. 螺纹的拧紧力矩 螺旋副的受力分析、效率和自锁 T 一般螺纹联接在装配的时候都必须拧紧，以增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。 对于一般联接，可凭经验来控制预紧力Fs的大小，但对于重要的联接就要严格控制其预紧力。

螺纹联接的预紧与防松 拧紧时扳手力矩为 式中: 螺纹副摩擦阻力矩 螺母和支承面上的摩擦阻力矩 T 可由测力矩扳手测定!

螺纹联接 三、标准螺纹联接件 1.螺栓、螺柱、螺钉联接件

标准螺纹联接件 2.紧定螺钉、螺母

标准螺纹联接件 3.垫圈

四、 螺纹联接的基本类型 1、螺栓联接 点击图面看动画

螺纹联接的基本类型 1、螺栓联接 预紧力 a)普通螺栓联接 F 装拆方便 螺栓受拉

螺纹联接的基本类型 b)铰制孔螺栓联接 螺栓受剪切、挤压 用于横向载荷大的联接

螺纹联接的基本类型 2、双头螺柱联接 点击图面看动画

螺纹联接的基本类型 预紧力 2、双头螺柱联接 用于经常装拆的场合 双头螺柱受拉 F

螺纹联接的基本类型 3、螺钉联接 点击图面看动画

螺纹联接的基本类型 3、螺钉联接 预紧力 螺钉受拉 F 用于不经常装拆的场合

螺纹联接的基本类型 4、紧定螺钉联接 点击图面看动画

螺纹联接的基本类型 4、紧定螺钉联接

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五、螺纹联接的防松装置 常用的防松方法: 摩擦防松 机械防松 其他防松 弹簧垫圈 对顶螺母 尼龙圈锁紧螺母 开口销 带翅垫片 止动垫片 螺纹联接中常用的单线普通螺纹和管螺纹的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的，在冲击、震动或变载荷的作用下容易产生自动松脱现象，因此需要采用防松装置。 螺纹联接放松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。 常用的防松方法: 摩擦防松 弹簧垫圈 对顶螺母 尼龙圈锁紧螺母 机械防松 开口销 带翅垫片 止动垫片 串联钢丝 其他防松

六、单个螺栓联接的强度计算 螺栓联接的主要失效形式和设计准则 根据联接的的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓。 受拉螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂；受剪螺栓螺栓杆与孔壁间可能发生压溃或螺杆被剪断。

设计准则： 单个螺栓联接的强度计算 针对具体的失效形式，通过对螺栓的相应部位进行相应强度条件的设计计算（或强度校核）。 螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹的公称直径（大经）d等。

单个螺栓联接的强度计算 受拉螺栓联接 1.松螺栓联接 强度条件： 设计公式： 式中 为松联接螺栓的许用拉应力（MPa）,查表 d1计算出后,再按标准查选螺纹的公称直径。

2、紧螺栓联接强度计算 单个螺栓联接的强度计算 特点：需要预紧 只受预紧力紧螺栓联接 螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的符合应力状态。 螺栓危险界面上的拉伸应力为 螺栓危险界面上的扭转剪切应 力为

单个螺栓联接的强度计算 根据第四理论，取 ,可求出当量应力 为 强度式 设计式 1.3系数是考虑拧紧剪应力的影响

单个螺栓联接的强度计算 1）受横向载荷的螺栓联接 a)普通螺栓联接 F 联接的不滑移条件：

单个螺栓联接的强度计算 b)铰制孔螺栓联接

单个螺栓联接的强度计算 2)受轴向载荷的紧螺栓联接 预紧力 工作拉力 气缸螺栓联接图 螺栓承受的总拉力 ？ ？

单个螺栓联接的强度计算 残余预紧力 已拧紧,未 受工作载荷 未拧紧 已受工 作载荷 螺栓所受的总拉力

单个螺栓联接的强度计算 变形 力 力 变形 单个紧螺栓连接受力与变形关系图

变形 单个螺栓联接的强度计算 螺栓的总拉力： 螺栓的强度： 单个紧螺栓连接受力与变形关系图

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F 1.松螺栓联接 2.紧螺栓联接 1）受横向载荷的螺栓联接 2)受轴向载荷的紧螺栓联接 单个螺栓联接的强度计算 a)普通螺栓联接 b)铰制孔螺栓联接 2)受轴向载荷的紧螺栓联接

小结 单个螺栓强度计算 受力 螺栓类型 横向载荷 轴向载荷 普通螺栓 （紧螺栓连接） 预紧力： 强度式： 螺栓总拉力： 配合螺栓 （铰制孔螺栓） 挤压强度： 剪切强度：

单个螺栓联接的强度计算 例1 如图所示的紧螺栓联接,已知该联接承受横向载荷 ,许用应力 ,摩擦系数 ,螺栓数 ,联接的可靠性系数, .试确定螺栓的直径 。

单个螺栓联接的强度计算 解： 此例为工作时只受预紧力的紧螺栓联接. 1、计算螺栓的预紧力，结合面对数 2、计算螺纹小径

单个螺栓联接的强度计算 例2 图示螺栓联接，螺栓个数为三个，螺纹为M12（d1=10.1mm）， 螺栓 材料许用拉应力[]=160MPa,被联接件接合面间的摩擦 系数f=0.2,若防滑安全系数c=1.2，试计算该联接允许的静载荷F=? F F/2

单个螺栓联接的强度计算 解：1) 单个螺栓可承受的许用预紧力 2)该联接允许的静载荷F m=2 故该螺纹联接允许的静载荷为9855N

单个螺栓联接的强度计算 例3 一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，a=100mm, f=0.15, , 试求螺栓小径. L P a

单个螺栓联接的强度计算 P L a T 解: 1、将外力P 移至接合面形心 P L a T=P*L 转矩 F 2、求螺栓联接处的横向载荷F

单个螺栓联接的强度计算 P L a T F = 8246N 3、求螺栓的预紧力 不滑移条件：

扩展提示：当两个螺栓水平放置时如何计算？ 单个螺栓联接的强度计 4、求螺栓小径 扩展提示：当两个螺栓水平放置时如何计算？ P L a

T D=150mm D 例4 凸缘联轴器用6个普通螺栓联接。传递的扭矩T=1350N·m, f=0.15, 许用应力, ， 求螺栓小径。 单个螺栓联接的强度计算 例4 凸缘联轴器用6个普通螺栓联接。传递的扭矩T=1350N·m, f=0.15, 许用应力, ， 求螺栓小径。 []=160MPa 螺栓材料的 F D T D=150mm 解: 横向载荷

单个螺栓联接的强度计算 不滑移条件 预紧力 螺栓的强度条件

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小结 单个螺栓强度计算 受力 螺栓类型 横向载荷 轴向载荷 普通螺栓 （紧螺栓连接） 预紧力： 强度式： 螺栓总拉力： 配合螺栓 （铰制孔螺栓） 挤压强度： 剪切强度：

单个螺栓联接的强度计算 例5 图示气缸盖用6个普通螺栓联接,已知气缸压力 p=2MPa，D=80mm, 取 试求: 螺栓小径。 p D

单个螺栓联接的强度计算 解：1、求工作拉力F 2、求总拉力F0

单个螺栓联接的强度计算 3、求螺栓小径

单个螺栓联接的强度计算 例5 汽缸盖联接结构如图所示，汽缸内径D＝250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹小径15.294mm、中径16.376mm，许用拉应力[σ]=120MPa，取残余预紧力为工作拉力的1.5倍，求汽缸所能承受的最大压强 。 解： 单个螺栓总拉力　

单个螺栓联接的强度计算 已知残余预紧力 , 单个螺栓工作拉力F 为 螺栓组总工作拉力 为

单个螺栓联接的强度计算 汽缸压力为 p

七、螺栓的材料和许用应力 螺栓材料 一般采用碳钢或合金钢。 螺栓许用应力与材料、载荷性质、尺寸以及 装配方法等因素有关。 表7-1 螺栓的许用应力[б] (MPa) 载荷性质 静载荷 变载荷 螺栓直径d/mm 6~16 16~30 30~60 材 料 碳素钢 （0.25~0.33） бs （0.33~0.5） бs （0.5~0.77） бs （0.1~0.15） бs 0.15 бs 合金钢 （0.2~0.25） бs （0.25~0.4） бs 0.4 бs （0.13~0.2） бs 0.2 бs 注：1. 本表用于安装时不严格控制预加锁紧力的螺栓连接 2. бs为材料的屈服强度

螺栓的材料和许用应力 受拉紧螺栓许用应力 许用拉应力： 已知：不控制预紧力的紧螺栓联接，易过载。 ∴设计时应取较大的完全系数。控制预紧力时可取较小的安全系数n。 ∵显然n，[σ]与d 有关。 ∴设计时，先假设d，进行试算，选取一安全系数进行计算，计算结果与估计直径相比较，如在原先估计直径所属范围内即可，否则需重新进行估算。——试算法

螺栓的材料和许用应力 承受横向载荷的铰制孔螺栓，静载荷下许用应力： 许用切应力 许用挤压应力 被联接件为铸铁 被联接件为钢 式中 －材料的屈服极限 －材料的抗拉极限 在变载荷下， 和 分别降低（30%~40%） 和（20%~30%）。

八、螺栓组联接的设计和受力分析 一、结构设计原则 工程中螺栓一般成组使用，极少单个使用。因此，必须研究螺栓组设计和受力分析。它是单个螺栓计算基础和前提条件。 螺栓组联接设计的顺序——选择布置形式、确定螺栓数目、受力分析、设计尺寸. 一、结构设计原则 1.布局要尽量对称分布，螺栓组中心与联接结合面形心重合（有利于分度、划线、钻孔），即要设计成轴对称的简单几何形状,如圆形、环形、矩形、三角形等。以便于制造和螺栓受力均匀;

螺栓组联接的设计和受力分析

螺栓组联接的设计和受力分析 2.螺栓的布置应有合理的间距、边距,以便扳手转动，扳手空间可查阅设计手册；

螺栓组联接的设计和受力分析 3.分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4、6、 8等偶数，以便分度划线和加工。同一组螺栓中，螺栓的材料、直径和长度均应相同。 4.受弯扭作用螺栓组，螺栓的布置应靠近边缘，以减少螺栓受力；受横向载荷采用铰制孔螺栓时，在载荷方向螺栓的上排数不应大于8，使螺栓受载比较均匀。

螺栓组联接的设计和受力分析 螺栓的布置应使螺栓的受力合理

螺栓组联接的设计和受力分析 5、避免螺栓承受偏心载荷 a）被联接件支承面不平突起 b）表面与孔不垂直 c）钩头螺栓联接 防偏载措施：

螺栓组联接的设计和受力分析 避免附加弯曲应力

二、螺栓组联接的受力分析 螺栓组联接的设计和受力分析 ①同组中的各螺栓都受相同的预紧力； ②螺栓组的对称中心与被联接结合面的形心重合； 螺栓组受力分析的目的是，根据螺栓组联接的结构和受载情况，求出受载最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假设条件下进行的，即： ①同组中的各螺栓都受相同的预紧力； ②螺栓组的对称中心与被联接结合面的形心重合； ③被联接件为刚体,联接结合面为刚性平面； ④螺栓的变形在弹性范围内。

螺栓组受力可划分为4种典型情况： 螺栓组联接的设计和受力分析 1）受横向载荷的螺栓组联接 2）受旋转力矩的螺栓组联接 3）受轴向载荷的螺栓组联接 4）受翻转力矩的螺栓组联接 各种复杂受力情况都可看作以上四种情况的不同组合。

九、螺旋传动简介 螺旋传动按用途不同分为三类 传力螺旋 工作时间比较短，而且是断续的，能承受很大的轴向力。例如用于千斤顶、压力机等。 螺旋运动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。 螺旋传动按用途不同分为三类 传力螺旋 工作时间比较短，而且是断续的，能承受很大的轴向力。例如用于千斤顶、压力机等。 传导螺旋 工作连续时间较长，承受的载荷比较小，但速度较高，例如机床的走刀机构中的螺旋传动。 调整螺旋 调整并固定零件和部件之间的相对位置，一般不经常转动,用于机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。

滑动螺旋—滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。 螺旋传动简介 螺旋传动按摩擦副的性质分为三类 滑动螺旋—滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。 特点：构造简单、制造方便、易于自锁、应用广泛。 但磨损较快，传动效率低（30 % -40%）。 滚动螺旋—在螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。 特点：传动效率高（可达90%）、起动力矩小、传动 灵活平稳，但不自锁、结构复杂、成本较高。 静压螺旋—液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压 力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、 螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开。 特点：传动效率高，工作稳定，定位精度高，寿命长， 但需一稳压供油系统、成本较高。

传力螺旋的主要结构和计算 以螺旋千斤顶为例 螺旋传动简介 组成：螺杆、螺母、底座、 托杯和手柄等五部分。 工作原理 螺杆在螺母中 上升或下降 螺旋传动2 组成：螺杆、螺母、底座、 托杯和手柄等五部分。 工作原理 螺杆在螺母中 上升或下降 转动手柄 托杯上的重物举起或下降 螺旋千斤顶

螺旋传动简介 螺旋传动材料选择： 通常螺杆的材料多选碳素钢和合金钢。 螺旋传动受力分析: 作用在手柄上的力矩为T0 螺母材料可采用铸造锡青铜，重载低速的场合可选用铸造铝铁青铜，而轻载低速时也可选用耐磨铸铁。 螺旋传动受力分析: 作用在手柄上的力矩为T0 式中：T1—螺母与螺杆间的螺纹阻力矩； T2 —托杯底部与螺纹端面间的摩擦阻力矩。

螺旋传动简介 螺旋传动强度计算: 举起或降落重物时，螺杆同时受到压缩及扭转的作用。因此，它的计算与螺栓联接相似，即 式中：FQ —千斤顶的举重量（N）; d1 —螺杆螺纹小径（mm）; [σ] —许用压应力（MPa）,

螺旋传动简介 压杆稳定性计算： 稳定性验算式为 式中，FC—螺杆稳定的临界载荷； E —螺杆材料的弹性模量； I —螺杆危险截面的轴惯性矩； μ —为长度系数。

螺旋传动简介 自锁条件验算： 式中， —螺纹的升角； ρ—摩擦角，通常 tgρ=f 螺母的高度H为 H=zP 为了保证螺纹间润滑油不被挤出，应使螺纹接触面上的压强P应小于许用值[P] 为使螺纹间载荷分布均匀，z应小于10。

螺旋传动简介 螺纹牙的剪切强度校核： 螺母强度计算： 由此可估计螺母外径D0 FQ/z 式中， b —螺纹牙根部的宽度； [τ]—螺母材料的许用切 应力。 螺母强度计算： 式中，[σ]—螺母材料的许用拉应力； [σb]—螺母材料的许用弯应力。 由此可估计螺母外径D0

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§7-2 键联接 键和花键联接是最常用的轴毂联接方式，属于可拆联接。主要用于轴和轮毂之间的周向固定，并传递转矩。 §7-2 键联接 键和花键联接是最常用的轴毂联接方式，属于可拆联接。主要用于轴和轮毂之间的周向固定，并传递转矩。 销联接也常用于轴毂联接，此外，还常用来确定零件之间的相对位置（定位销），或用作安全保护装置（安全销）。

｝ —用于动联接 一、键联接的类型、结构及特点 普通平键—用于静联接 导向键 滑键 1.平键联接 键联接 平键 松联接 半圆键 键联接 楔键 紧联接 键联接 楔键 切向键 键都是标准件，其尺寸和键槽尺寸都有国家标准。 1.平键联接 普通平键—用于静联接 导向键 滑键 ｝ —用于动联接

1.平键联接 键联接 特点：结构简单，装拆 方便，对中性好。 平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底面之间留有间隙。靠键与键槽侧面的相互挤压来传递转矩。 特点：结构简单，装拆 　　　方便，对中性好。

键联接 普通平键联接 普通平键联接特点：两侧面是工作面, 对中性好,应用广泛。

普通平键分为以下三种： 键联接 A型（圆头） B型（方头） C型（半圆头） 键槽应力集中大 用于轴端， 安装方便。 指状铣刀铣键槽动画 圆盘铣刀铣键槽动画

键联接 导向平键和滑键 导向平键 点击查看三维图 导向平键固定在轴上的键槽中，用于移动量不大的场合。 　　导向平键和滑键用于动联接。当轮毂需要在轴上沿轴向移动时可采用这种键联接。 导向平键固定在轴上的键槽中，用于移动量不大的场合。 导向平键 点击查看三维图

键联接 滑键固定在轮毂上，与轮毂一起在轴上的键槽中移动，用于移动量较大的场合。 滑键 　　变速箱中的滑移齿轮

键联接 2.半圆键联接 键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动， 以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。常用与锥形轴端与轮毂的联接。 两侧面是工作面, 对中性好; 特点 能适应轮毂键槽的倾斜; 对轴切深大，多用于轻载联接。

3.楔键联接 键联接 其摩擦力和挤压传递扭矩。 观看楔键的安装 　　楔键的上、下表面为工作面，两侧面为非工作面。键的上表面与键槽底面均有1:100 的斜度。工作时，键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠 其摩擦力和挤压传递扭矩。 普通楔键 勾头楔键 观看楔键的安装

键联接 楔键联接 斜度1:100 A型 特点: 键的上下面是工作面,对中性差； 有单向固定轴上零件的作用.

4.切向键联接 键联接 特点: 对中性差,对轴的削弱大。双向转动时,用两组切向键,相隔 120°布置. 斜度1:100 窄面 工作面 　　由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～135°角的两个键。 窄面 工作面 斜度1:100 特点: 对中性差,对轴的削弱大。双向转动时,用两组切向键,相隔 120°布置.

平键的剖面尺寸 按轴的直径d在标准中选定，键长L根据轮毂宽度选键长系列尺寸。 二.平键的选择和强度计算 1.平键的尺寸选择 平键的剖面尺寸 按轴的直径d在标准中选定，键长L根据轮毂宽度选键长系列尺寸。 A B C 圆头平键： 平头平键： 单圆头平键：

2.平键联接强度计算 联接形式—失效形式—需验算的条件 静联接——压溃——挤压强度 动联接——磨损——压力

当键强度不足时，应采取的措施： (1)可适当增加键长或采用两个平键,应相隔180° 布置. (2)采用两个半圆键，应布置在轴的同一母线上。 (3)采用两个楔键,应相隔90°～120°布置. 注：考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。

三、花键联接 花键联接由具有纵向键齿的外花键（花键轴）和内花键（花键孔）组成。键齿侧面是工作面。可用于静联接，也可用于动联接。 外花键 特点：承载能力高，对中性和导向性好，对轴的 　　　　削弱小。但结构复杂，成本较高。 一般用于定心精度要求高、载荷较大的场合。

键齿形状简单，加工方便，可通过磨削获得高精度。 花键联接的类型、特点和应用 矩形花键 花键联接 渐开线花键 1）矩形花键 d 　键齿形状简单，加工方便，可通过磨削获得高精度。 采用小径定心，定心精度高。

2）渐开线花键 D 30 o 　　强度高，承载能力大，寿命长；工艺性好，加工精度高；采用齿形定心，有自动定心作用。 　　　　　

本章重点与难点 本章重点 本章难点 1.螺纹的主要参数及螺纹联接的类型、结构与 应用； 2.螺旋副的受力分析、效率计算及自锁条件； 3.螺纹联接强度计算； 4.平键联接的选用和强度校核； 本章难点 1.螺旋副的受力分析； 2.受轴向工作载荷的紧螺拴联接的分析和计算。

螺纹重点掌握： 1.机械制造中常用螺纹的特点和应用。 2.普通圆柱螺纹的主要参数，即大径d，小径d1，中径d2，螺距p，导程S，牙形角α，升角 （以中径计算， ）。 3.左旋螺纹与右旋螺纹、单线螺纹与多线螺纹、 外螺纹与内螺纹、粗牙螺纹与细牙螺纹的涵义。 4.正确判断螺纹旋向。对外螺纹，可将螺纹竖立于面前，如果看到的螺旋线右侧高、左侧低则为右螺纹，反之为左螺纹。如图所示。 对内螺纹由于所见螺旋线与外螺纹不在同一面，故其判断旋向方法与外螺纹相反。

外螺纹 左旋 右旋

螺纹联接的类型 1、螺栓联接 a)普通螺栓联接 b)铰制孔螺栓联接 预紧力 F

螺纹联接的类型 2、双头螺柱联接 3、螺钉联接 预紧力 预紧力

螺纹联接的类型 4、紧定螺钉联接

螺旋副的受力分析、效率和自锁 FQ F FR FQ F FR FR F F FQ 拧紧螺母时 放松螺母时 螺纹副效率 螺纹副自锁条件

自锁 螺纹副效率 螺纹副自锁条件 1.牙型角 自锁 2.螺旋线数n 单线螺纹自锁性好，常用于联接。 多线螺纹效率高，常用于传动。 螺旋副的受力分析、效率和自锁 螺纹副效率 分析 螺纹副自锁条件 1.牙型角 自锁 2.螺旋线数n 自锁 单线螺纹自锁性好，常用于联接。 多线螺纹效率高，常用于传动。 三角形螺纹自锁性好，用于联接。 矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。

1.松螺栓联接 2.紧螺栓联接 1）受横向载荷的螺栓联接 2)受轴向载荷的紧螺栓联接 单个螺栓联接的强度计算 a)普通螺栓联接 F b)铰制孔螺栓联接 2)受轴向载荷的紧螺栓联接

受轴向工作载荷的紧螺拴联接的分析和计算 螺栓的总拉力： 螺栓的强度： 变形 螺栓联接的力—变形图

小结 单个螺栓强度计算 受力 螺栓类型 横向载荷 轴向载荷 普通螺栓 （紧螺栓连接） 预紧力： 强度式： 螺栓总拉力： 配合螺栓 （铰制孔螺栓） 挤压强度： 剪切强度：

计算题 如图所示为一厚度为15mm的薄板，用两个铰制孔用螺栓固定在机架上。已知载荷P=4000N，螺栓、板和机架材料许用拉应力 ，许用剪应力 许用挤压应力 ,板间摩擦系数 。 （1）确定合理的螺纹直径。 （2）若改用普通螺栓，螺栓直径应为多大？（取防滑系数C=1.2）

计算题

计算题 解：（1）确定合理的螺纹直径。 力平移至几何中心O，得到力P 和扭矩T。在载荷P作用下，螺栓组连接受到横向载荷作用,有

计算题 在扭矩作用下，有 由图可得螺栓2受力最大 由螺栓杆的剪切强度条件 可得

计算题 由螺栓杆与孔壁的挤压强度条件 有 比较 和 ，可取螺栓光杆的直径为 ，螺纹外径为M12。

计算题 （2）若改用普通螺栓连接，根据被连接件间不产生相对滑移的条件，有 即 则螺栓2所受的总拉力 螺栓2危险截面的螺纹小径为 故取螺栓M36。

指状铣刀铣键槽

圆盘铣刀铣键槽

导向平键联接

滑键联接

楔键联接

切向键联接

螺栓联接

双头螺柱联接

螺钉联接

紧定螺钉联接

测力矩扳手

弹簧垫圈

对顶螺母

尼龙圈锁紧螺母

开口销

带翅垫片

止动垫片

冲点法

粘合法

焊点法

串联钢丝

弹性元件

金属垫片

密封环

传力螺旋

传导螺旋

滚动螺旋 在螺杆和螺母制建设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高传动效率。

本 章 小 结 螺纹、螺纹联接的类型，联接零件，螺纹联接的拧紧与防松等措施属于基本知识。运用这些知识，考虑载荷情况、效率和自锁、装拆要求以及被联接零件的工艺和结构要求等，合理选择螺纹和螺纹联接以满足各种不同的工作要求。

本 章 小 结 虽然各种类型的螺栓组所受外载荷的形式不同，但螺栓本身的受力不外乎是受轴向工作拉力和横向工作剪力两种。因此，单个螺栓联接的强度计算可归结为两大类：受拉螺栓和 受剪螺栓。 根据强度计算所得为螺纹小径，应按螺纹标注确定螺纹的公称直径。应注意到螺纹和螺纹零件已高度标准化，故在螺纹联接的设计中，螺栓各部分尺寸和结构应严格遵守标注规定。

本 章 小 结 键联接是机械中将具有轮毂的零件与轴组成可拆联接的一种主要联接方法。它的作用就是使轮毂与轴实现周向固定，以传递转矩；有的还可使二者实现轴向固定，承受一定的轴向力。有的键联接除周向传递转矩外，为适应工作需要，还能使具有轮毂的零件作一定范围的轴向移动。

本 章 小 结 键联接的类型有：平键、半圆键、楔键、切向键和花键等。应了解它们的类型、结构特点和工作原理，并从定心精度、适应何种载荷、装配方式及各种键的特殊性等方面，掌握它们的应用场合。最常用的是平键联接，应该会选用和设计。

本 章 小 结 首先根据联接的结构要求和使用条件选择键的类型，按轴的直径从国标中选取键的尺寸，然后再进行强度校核，键联接的主要失效形式是强度较弱零件的接触面被压溃；验算接触面挤压强度,其次是平键的剪切破坏,验算剪切强度. 销除用于联接外，常用于定位和起安全保护作用等。

思考题与习题 1.常见螺栓中的螺纹是左旋还是右旋？何时选择单线螺纹？何时选择多线螺纹？ 2.螺纹有哪些类型？试说明常用螺纹的主要特点和用途？ 3.螺纹主要参数有哪些？螺距和导程的区别在哪里？ 4.螺旋副的自锁条件是什么？常用联接螺纹是否自锁？ 5.在螺纹联接中，为什么采用防松装置？试举例说明其工作原理和结构特点。 6.键联接有哪些类型？工作原理、工作面和联接特点是什么？ 7.平键联接可能有哪些失效形式？平键的尺寸如何确定？

思考题与习题 8.图示一受横向载荷作用的普通紧螺栓组联接（被联接件为钢件），4个普通螺栓传递载荷,联接接合面摩擦系数f＝0.15，防滑系数 ，许用应力 ，试求螺栓直径。