机械基础项目教学教案2

项目2联接将两个或两个以上的物体接合在一起的形式称为联接。在机械中，为了便于制造、安装、运输、维修等，广泛使用了各种联接。【实例1】螺纹联接（图2-1）【实例2】键联接（图2-2）图2-1螺纹联接图2-2键联接联接可分为两大类；一类是机器在使用中被联接零件间可以有相对运动的联接，称为动联接(如滑移齿轮与轴)．另一类是机器在使用中，被联接零件间不允许产生相对运动的联接，称为静联接。联接通常又分为可拆联接和不可拆联接。可拆联接是不破坏联接中的任一零件就可拆开的联接，一般具有通用性强、可随时更换、维修方便等特点，允许多次重复拆装，常见的有键联接、销联接、螺纹联接、轴间联接和弹性联接弹簧)等。不可拆联接一般是指需要破坏联接中的某一部分才能拆开的联接，具有结构简单、成本低廉、简便易行的特点，常见的有铆接、焊接、胶接和过盈配合联接等(其中小过盈配合联接也可认为是可拆联接)在机械不能正常工作的故障中，大部分是由于联接失效造成的。因此．联接在机械设计、使用中占有重要地位。【学习目标】1）了解联接的种类。2）熟悉键联接、销联接、螺纹联接的主要类型、特点和应用。3）了解螺纹用于传动的类型和应用。4）了解联轴器、离合器、制动器的功能、主要类型、特点和选用。【学习建议】1）分解为键联接、销及销联接、螺纹联接、轴间联接及制动器、不可拆联接5个子项目，分别研究后再归纳总结。2)参阅其他《机械基础》或《机械设计基础》教材中的有关内容。3)登录互联网，通过搜索网站查找到“机械设计基础网络课程”后参看有关内容．4)参看教学课件中的有关内容。2．1键联接【实例l】普通平键联接(图2-2)中，强度较弱的零件工作表面被压溃。【实例2】导向平键或滑键的工作面过度磨损。【学习目标】-1)了解键联接的功用和类型。2)熟悉普通平建联接的结构和标准。3)掌握普通平建联接的选用和拆装。【分析与探究】键联接主要用来实现轴和轴上零件(轮毂件，如齿轮、带轮等)的周向固定，以传递运动和转矩。有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动。键联接分为两大类：松键联接和紧键联接。松键联接包括普通平键、导向平键、滑键、花键和半圆键五种联接。紧键联接包括楔键和切向键两种联接。2．1．1松键联接1．普通平键图2-3普通平键联接如图2-3所示。键的两个侧面是工作面。键的上表面与轮毂槽的底面之间留有一定的间隙，(图2—3中的h)。该联接的特点是对中性较好．但不能承受轴向载荷。该类键主要用于轴毂间无相对轴向运动的静联接普通平键有三种形状：圆头(A型，应用最广泛，，方头（B型）、半圆头（C型）。普通平键一般采用中碳钢(如45钢)制造，其标准尺寸和公差要求见表2-l。选择其标准尺寸时以轴径和轴的键槽长为依据。装配时，先要选择合适的键按图样要求修配装入轴的键槽中，然后再将轴上零件装在轴上(可采用手锤、铜棒敲打法，压力机压入法或轴上零件加热装配法)，最后检查是否符合装配图的要求。2．导向平键和滑键普通平键槽剖面尺寸标记示例：普通平键（B型）b=16mm，h=10mm，L=100mmGB/T1096键B16×10×100（A型可不标出“A”）表2-1轴径键键槽db×hL宽度b1=b深度倒角或圆角极限偏差轴t轴t1松联接正常联接紧密联接轴H9毂D10轴N9毂JS9轴和毂P9基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差最小最大6~82×26~20+030250+0.060+0.020-0.001-0.029±+0.0125-0.006-0.0311.2+0.101+0.100.160.258~103×36~361.81.410~124×48~45+0.0300+0.078+0.0300-0.030±0.015-0.012-0.0422.51.812~175×510~563.02.30.250.4017~226×614~703.52.822~308×718~90+0.0360+0.098+0.0400-0.036±0.018-0.015-0.0514.0+0.203.3+0.2030~3810×822~1005.03.30.400.6038~4412×828~140+0.0430+0.120+0.0500-0.043±0.0215-0.018-0.0615.03.344~5014×936~1605.53.850~5816×45~1806.04.31058~6518×1150~2007.04.465~7520×1256~220+0.0520+0.149+0.0650-0.052±0.026-0.022-0.0747.54.90.600.8075~8522×1463~2509.05.485~9525×1470~2809.05.495~11028×1680~32010.06.4L系列6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，250，280，320，360，400，450，500当工作要求轮毂在轴上能作轴向滑移时．可采用导向平键或滑键联接(图2-4、图2-5)它们都属于动联接导向平键较长。一般需用螺钉将键紧固在轴上，键的中部常设有起键螺钉孔。轮毂可沿键作轴向移动，当移动距离较大时因采用导向平键制造较困难，故可采用滑键，滑键固定在轮毂上．沿轴上键槽作轴向滑移，导向平键和滑键常用于变速箱内滑移齿轮与轴的联接。图2-4导向平键联图2-5两种滑键联3．花键联接普通平键可以演变为花键联接。它是由带键齿的花键轴(外花键)和带有多个键槽的轮毂(内花键)所组成的一种联接(图2-6)，工作时靠键齿侧面与键槽侧面的挤压传递转矩。该键的优点是键齿多，分布均匀．故承载能力强且对中性好，旋转精度高；键槽浅，应力集中较小；用于动联接时，导向性好，因此多用在工作负荷较大，定心精度要求高的静联接或动联接中。其缺点是需专用设备加工。制造成本高。根据花键的齿形不同，可将其分为矩形花键、渐开线花键等。4．半圆键联接半圆键联接如图2-7所示．其特点是安装时键可在键槽内绕自身的几何中心转动，以适应轮毂键槽的斜度。由于键槽较深，对轴的削弱较严重，故一般只用在轻载或锥形轴端的联接中。图2-6花键联接图2-7半圆键联接2．1．2紧键联接1．楔键联接楔键联接的结构如图2-8所示，分普通楔键和钩头楔键两种。普通楔键容易制造，钩头楔键装拆方便。该类键的工作面是上、下表面。楔键上表面和轮毂键槽底面制成1：100的斜面，键楔入键槽靠摩擦传递转矩，并可承受较小的轴向力。该联接的对中性差，在高速、变载荷作用下易松动，仅用于对旋转精度要求不高，载荷平稳和低速转动的场合。为安全起见，楔键联接应加装防护罩。图2-8楔键联接2．切向键联接切向键联接由一对楔键沿斜面(斜度1：100)拼合面成，其工作原理与楔键相同，依靠其与轴和轮毂的摩擦传递转矩。传递单向转矩时只需一对切向键(图2—9a)，若要传递双向转矩，需安装两对互成120°～135°的切向键(图2-9b)切向键对轴的强度削弱较大，对中性较差．故适用于对中性和运动精度要求不高、低速、重载、轴径大于100mm的场合。图2-9切向键联接松键联接与紧键联接的主要区别在于：紧键联接靠摩擦力承受载荷，键上有1：l00的斜度，键的工作面为上面(顶面)和下面(底面)，对中性差，只能用于静联接；松键联接靠键的侧面承受挤压传递转矩，键的工作面为两侧面，对中性较好，既可用于静联接，又可用于动联接，其中花键联接可以看成是平键联接增加键数的结果。【学习小结】键联接主要用于实现轴和轮毂件的周向固定，并传递转矩；有的还能实现轴上轮毂件的轴向固定和轴向滑动。本节重点是键联接的类型、特点和应用。其中普通平键、花键、半圆键等应用较多，要给予足够的重视。普通平键联接的工作面是键的两个侧面，联接的特点是对中性较好，但不能承受轴向载荷，主要用于轴毂间无相对轴向运动的静联接。普通平键是自制标准件，一般采用中碳钢制造，选择其标准尺寸时以轴径和轴的键槽长为依据。装配时要先装键，后装轴上零件。花键的优点是承载能力强、对中性好、旋转精度高，多用在工作负荷较大，定心精度要求高的静联接或动联接中，其缺点是需专用设备加工，造成本高。半圆键安装方便，一般只用在轻载或锥形轴端的联接中。2.2销及销联接销联接如图（2-10）所示图2-10销联键a）圆柱销b）圆锥销【学习目标】1)了解销及销联接的功用和类型。2)了解销及销联接的选用和拆装。【分析与探究】销主要用来确定零件之间的相互位置，也可用于轴和轮毂或其他零件的联接，并传递不大的力或转矩(图2-11)，有时还可用作安全装置中的过载剪断零件(即安全销，图2-12)。图2-11定位销和联接销图2-12安全销常用销可分为圆柱销、圆锥销和异形销三大类。这些销都是标准件，使用时可根据工作要求选用。定位销一般不承受载荷或只承受很小载荷，其直径按结构要求确定，用于平面定位时数目不得少于2个。联接销能承受较小载荷，常用于轻载或非动力传输结构。安全销的直径应按销的抗剪强度计算，当过载20％～30％时即应被剪断。圆柱销与销孔为过盈配合或过渡配合，经常拆装会影响装配精度。圆锥销和销孔均有l：50的锥度，定位精度高、自锁性好，多用于经常拆装处。圆柱销或圆锥销的销孔需用圆柱铰刀或圆锥铰刀铰制加工配作(图2-13)。异形销种类很多，最常用的是开口销(图2-14a)。图2-14b所示为开门销的应用实例，它具有工作可靠、拆卸方便等特点，在此起到防止槽形螺母松脱的作用。其他异形销有槽销、开尾圆锥销、内螺纹圆锥销、螺尾圆锥销等(图2-15～图2-18)。分别用在有特殊要求的场合。图2-13手用圆锥铰刀与圆锥销孔配做销的材料一般选用Q235、35钢或45钢。图2-14开口销图2-15槽销图2-16开尾圆锥销图2-17内螺纹圆锥销图2-18螺尾圆锥销【学习小结】销是外购标准件，最常用的是圆柱销和圆锥销，主要用来定位，也可递不大的力或转矩，特殊设计的销还可允当过载保护零件开口销的作用是防止零件脱落，应用广泛。销的安装往往需要配做。2.3螺纹连接螺纹联接由螺纹联接件(紧固件)与被联接件构成，是一种应用广泛的可拆联接。螺纹联接具有结构简单、装拆方便、联接可靠等特点。螺纹联接件大部分已标准化，应根据国家标准选用。图2-19、图2-20所示为螺纹联接的实际应用。图2-19普通螺栓联图2-20铰制孔用螺栓联接【学习目标】1)了常用螺纹的类型，特点和应用。2)熟悉螺纹联接的主要形式、应用和常用螺纹联接件。3)掌握螺纹联接的防松方法。4)了解螺旋传动的类型和应用。【分析与探究】2.3.l螺纹的类型、参数与应用螺纹的形成如图2—2l所示将一直角三角形(底边长为πd，)绕在一圆柱体(直径为d，)上．使三角形底边与圆柱体底面圆重合，则此三角形斜边在圆柱体表面所形成的空间曲线称为螺旋线用不同形状的车刀沿螺旋线可切制出不同类型的螺纹(表2-2)螺纹按螺旋线数可分为单线螺纹(图2-12图)、双线螺纹(图2-22图)和多线螺纹联接螺纹要求自锁。一般用单线螺纹：传动螺纹要求传动效率高，多用双线螺纹或三线螺纹为便于制造，一般线数不超过4线。螺纹按旋向可分为左旋螺纹和右旋螺纹将螺旋体的轴线垂直放置。螺旋线的可见部分自左向右上升的为右旋(图2-22a)；反之为左旋(图2-22b)。常用螺纹为右旋螺纹，只有在特殊情况下才采用左旋螺纹。图2-21螺纹的形成种类牙型图特点及应用普通螺纹牙型角α=60°。同一直径按其螺距不同，分为粗牙与细牙两种，细牙的自锁性能较好，螺纹零件的强度削弱少，但易滑扣。普通螺纹应用最为广泛。一般联接多用粗牙螺纹。细牙螺纹多用于薄壁或细小零件，以及受变载、冲击和振动的联接中，还可用件轻载和精密的微调机构中的螺旋副管螺纹非螺纹密封的55°圆锥管螺纹牙型角α=55°。公称直径近似为管子内径。内外螺纹公称牙型间没有间隙，螺纹副本身小具有密封性．当要求联接后有一定的密封性能时，可压紧被联接件螺纹副外的密封面，也可在密封面间添加密封物。多用于压力为1.