高教版中职职高教版机械基础第2版教模块五 连接与紧固

模块五 【连接与紧固】 机 械 基 础 1 模块五 连接与紧固 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。 在机械中起连接作用的零件称为连接件或紧固件。连接件和紧固件对机械的制造、使用都非常重要。连接的合理结构、连接件的正确选用、放松装置的恰当采用，对于机械的安全运转十分重要。 因此必须对连接与紧固给予足够的重视。 2 思 维 导 图 模块五 连接与紧固 3 §5.1 连接件与标准件 机械连接的类型很多，一般按其运动关系和可拆性来分类。 机械连接按其运动关系，可以分为①动连接和②静连接。在机械工作时，被连接零件之间允许有相对运动的连接称为动连接，如各种运动副、弹性连接等；被连接零件之间不允许有相对运动的连接称为静连接，如过盈连接、螺纹连接等。 机械连接按其可拆性，可以分为①可拆连接和②不可拆连接。可拆连接如螺纹连接、键连接、销连接等，采用可拆连接主要是结构、安装、运输、维修上的原因；不可拆连接如铆接、焊接、胶接等，其制造成本通常比较低廉，采用不可拆连接主要是制造和经济上的原因。 4 §5.1 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。有螺纹紧固件、键和销等。由于这些零件用量较大常用的连接件，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。对于标准件，在设计和使用时，只需根据其代号和标记，便可以从相应的国家标准中查出各部分的形状和全部尺寸。 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。有数据表明，汽车约30%的维修问题是紧固件松脱造成的，12%的新车存在紧固件松紧度不正确的问题。 5 §5.1 连接件与标准件 国产大型客机C919的总长达38.9米，最大载客量190人，各种零件接近200万件，其中标准件用量就超过100万件。如果把C919比成一件“衣服”，用于连接和紧固的航空标准件就相当于“针线”，缝制成了C919的这件时尚靓丽而又坚固耐用的“大衣服”。 国产大型客机C919 螺纹紧固件 6 §5.2 键连接与销连接 一、键连接 平键连接 半圆键连接 楔键连接 7 §5.2 键连接与销连接 1.平键连接 主要是实现轴上零件的周向固定，并能传递较大的扭矩，而且拆装方便，应用很广泛。以键的两侧面来传递扭矩，顶面与被联结件不接触，留有间隙。 8 §5.2 键连接与销连接 ①普通平型键连接 端部有圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）三种形式。 9 §5.2 键连接与销连接 ②薄型平键连接 薄型平键与普通平键相比，在键宽b相同时，键高h较小。 ③导向型平键连接 轴上零件与轴构成移动副时，可采用导向型平键连接。若轴上零件沿轴向移动距离较长，可用滑键连接。 导向型平键连接 滑键连接 10 §5.2 键连接与销连接 【认标记 识参数】 普通平键的主要参数有宽度b、高度h、长度L，标记示例： ①宽度b=16mm、高度h=10mm、长度L=100mm普通A型平键:GB/T1096 键B16×10×100 ②宽度b=16mm、高度h=10mm、长度L=100mm普通B型平键:GB/T1096 键B16×10×100 ③宽度b=16mm、高度h=10mm、长度L=100mm普通C型平键:GB/T1096 键C16×10×100 11 §5.2 键连接与销连接 *2.平键连接的选用 按工作要求和使用条件定类型－按直径选键宽和键高－按轮毂宽度定键的长度－校核键的挤压强度－选择并标注轴毂公差。 例5-1 如图所示，已知装齿轮处直径d=45mm，齿轮轮毂长L1=80mm，该轴传递的扭矩T=200000N.mm，载荷有轻微冲击。试选用该键连接。 解略，最后轴、毂公差标注如下右图。 12 §5.2 键连接与销连接 二、花键连接 花键连接是由轴上加工出的外花键和轮毂孔上加工出的内花键组成。 通常内花键齿形是用拉刀拉出来，外花键齿形是用花键铣刀在卧铣床上加工出来的。 13 §5.2 键连接与销连接 花键已标准化，按齿形的不同分为矩形花键、渐开线花键和端齿花键。 1.矩形花键 花键的轮廓为直线，采用小径定心。 2.渐开线花键 花键的轮廓为渐开线，工作时齿面上有径向力，起自动定心作用。 矩形花键连接 渐开线花键连接 14 §5.2 键连接与销连接 15 §5.2 键连接与销连接 【认标记 识参数】 矩形花键的主要参数有键数N、小径d、大径D、键宽B。标记示例： 花键N=6；d=23（H7/f7）；D=26（H10/a11）；B=6（H11/d10）的标记为： 花键规格N×d×D×B 6×23×26×6 花键副： 6×23（H7/f7）×26（H10/a11）×6（H11/d10） GB/T 1144—2001 内花键： 6×23H7×26H10×6H11 GB/T 1144—2001 外花键： 6×23f7×26a11×6d10 GB/T 1144—2001 16 §5.2 键连接与销连接 三、销连接 销连接主要用来固定零件间的相对置，与平键连接相比较，它所承受的载荷要小，主要起定位作用。分圆柱销和圆锥销两种。圆锥销标准锥度为1：50，且以小端直径为标准。两者都选过渡配合。有时也用开口销。 17 【认标记 识参数】 圆柱销的主要参数有公称直径d、公称长度l，标记示例： ①公称直径d=8mm、公差为m6、公称长度l =30mm、材料为钢、不经淬火、不经表面处理的圆柱销标记为: 销 GB/T119.1 8m6×30 ②公称直径d=8mm、公差为m6、公称长度l =30mm、材料为A1组奥氏体不锈钢、表面简单处理的圆柱销标记为: 销 GB/T119.1 8m6×30-A 18 §5.3 螺纹连接 一、螺纹及其主要参数 ①大径d ②小径d1 ③中径d2 ④线数n ⑤螺距P ⑥导程Ph ⑦螺纹升角λ ⑧牙型角ɑ λ 19 §5.3 螺纹连接 旋向 判断旋向时必须把螺纹的轴线竖直起来，从螺纹线的下端向上看，螺旋线向左上倾斜，则为左旋；向右倾斜，则为右旋。 升角 螺纹的升角与自锁性关系密切，相同大径的螺纹，其螺矩越大，则升角越大，自锁性越差。 20 §5.3 螺纹连接 二、螺纹的类型、特点及应用 按照牙型不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等，除矩形螺纹外，均以标准化。 普通螺纹的牙型为等边三角形，按螺距大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。 螺纹的牙型 21 §5.3 螺纹连接 三、螺纹连接的主要类型及应用 ①螺栓连接 (应用见教材表5-3) ②双头螺栓连接 ③螺钉联接 ④紧定螺钉联接 普通螺栓连接 铰制孔用螺栓连接 双头螺栓连接 螺钉连接 紧定螺钉连接 22 §5.3 螺纹连接 【认标记 识参数】 紧固件产品的完整标记 标记示例： （1）螺纹规格d=M12、公称长度l=80mm、性能等级为10.9级、表面氧化、产品等级为A级的六角头螺栓，标记为： 螺栓 GB/T 5782—2000- M12×80-10.9-A-O （完整标记） （2）螺纹规格d=M12、公称长度l=80mm、性能等级为8.8级、表面氧化、产品等级为A级的六角头螺栓，标记为： 螺栓 GB/T 5782 M12×80 （简化标记） 23 §5.3 螺纹连接 四、螺纹连接的拧紧与防松 1.螺纹连接的拧紧及控制 连接在没有承受工作载荷之前,受到预紧力的作用, 增加螺钉螺母及联接件之间的摩擦力,保证连接可靠。 按照工作条件的要求，螺纹连接分为有无预紧力要求的连接，和有预紧要求的联接。 控制预紧力矩的扳手 24 §5.3 螺纹连接 为了使被连接件均匀受压,互相紧密贴合、连接牢固，装配时要根据实际分布情况，按一定的顺序分几次逐步拧紧。拆卸的顺序正好相反。 拧紧螺栓顺序示例 25 §5.3 螺纹连接 避免螺栓承受偏心载荷的措施 对于铸锻焊件等的粗糙表面，应加工成凸台、沉头座或采用球面垫圈，支承面倾斜时应采用斜面垫圈。图中尺寸E要保证扳手所需活动空间。 26 §5.3 螺纹连接 2.螺纹连接的防松措施 螺纹连接在拧紧后一般不会松动。但在变载荷、冲击、振动作用下，很有可能导致螺纹连接松动，因此必须采取放松措施。常用的防松措施有三种： ①摩檫防松 27 §5.3 螺纹连接 ②锁住防松 ③不可拆防松 28 §5.4 弹性连接 一、弹簧的类型 依靠弹性零件实现被连接件在有限相对运动时仍保持固定联系的动连接称为弹性连接。 弹簧是最常见的弹性零件。 29 §5.4 弹性连接 二、弹性连接的功用 ①缓冲吸振 改善被连接件的工作平稳性，如车上的悬挂弹簧。 ②控制运动 适应被连接件的工作位置变化，如内燃机上的阀门弹簧。 ③储能输能 提供被连接件运动所需动力，如钟表上的发条弹簧。 ④测量载荷 标志被连接件所受外力的大小，如弹簧秤中的弹簧。 30 §5.5 联轴器与离合器 一、常用联轴器 将两根轴联接固定起来的装置称之为联轴器。联轴器固定后，在运动中不能随意装卸。 1.刚性联轴器（图见下页） ①凸缘联轴器 ② 套筒联轴器 2.无弹性元件的挠性联轴器 ①滑块联轴器 ②齿式联轴器 ③万向联轴器 3.非金属弹性元件的挠性联轴器 ①弹性套柱销联轴器 ②弹性柱销联轴器 4.金属弹性元件的挠性联轴器 31 §5.5 联轴器与离合器 32 §5.5 联轴器与离合器 套筒联轴器 齿式联轴器 齿式联轴器 33 §5.5 联轴器与离合器 双万向联轴器 34 §5.5 联轴器与离合器 35 §5.5 联轴器与离合器 二、联轴器的选用 根据工作载荷的大小和性质、转速高低、两轴相对偏移的大小、环境状况、装拆维护和经济性等方面的因素，选择合适的联轴器类型。 【认标记 识参数】 联轴器的主参数为公称转矩Tn，N•m。联轴器的型号由组别代号、品种代号、结构型式代号和规格代号组成。联轴器公称转矩顺序号或尺寸参数，为联轴器的规格代号。 36 §5.5 联轴器与离合器 联轴器的轴孔形式及代号如下图所示。 37 §5.5 联轴器与离合器 联轴器的连接型式有多种，其中的3种如下图所示。 38 §5.5 联轴器与离合器 从联轴器的标记中，可以看出联轴器的型号、主动端和从动端的轴孔型式、轴径、长度、连接型式。 例如，LX5弹性柱销联轴器 主动端：Y型轴孔，B1型键槽：d=70mm，L=142mm； 从动端：J型轴孔，A型键槽：d=70mm，L=107mm。 YB170×142 标记为：LX5联轴器 39 §5.5 联轴器与离合器 *三、常用离合器 将两轴联接起来传递运动和扭矩。离合器的两半部份可以随时分开或随时合上。 ①嵌合式离合器 在普通机械中，传递扭矩稳定，结构简单可靠，应用比较多。 ②摩擦式离合器 汽车上应用有单盘或多盘；在CA6140的车床主轴箱的一轴上也应用了多片式离合器。 40 §5.5 联轴器与离合器 41 §5.5 联轴器与离合器 42 【连接与紧固小结】 布置作业 键（平键、半圆键和楔键）连接、花键（矩形花键、渐开线花键）连接及销（定位销、连接销、安全销）连接都属于轴毂连接。 键连接的主要失效形式是压溃（精连接）或过度磨损（动连接），故分别按照挤压应力或压强进行条件性的强度计算。 螺纹连接包括螺栓（普通螺栓、铰制孔用螺栓）连接、双头螺柱连接、螺钉连接及紧定螺钉连接。 对螺纹连接的结构和尺寸之间的关系有明确的规定。 拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。 在冲击、振动和变载荷作用下的螺纹连接必须采取防松措施，如摩擦防松、锁住防松、不可拆防松等。 43 【连接与紧固小结】 布置作业 弹性连接是依靠弹性零件实现被连接件在有限相对运动时仍保持固定联系的动连接。 联轴器和离合器都属于轴间连接。 要根据工作载荷的大小和性质、转速高低、两轴相对偏移的大小及形式、装拆维护和经济性等方面的因素，选择联轴器的类型。 44 $$