机械基础第5章连接

1．在如图所示的压力容器使用了何种连接？该连接起什么作用？2．除以上连接，在工程中还有哪些机械连接？第五章连接PD技能高考机械类专业考试大纲1.识记内容（1）螺纹主要类型、特点、应用。（2）键、销连接分类、特点与应用。（3）常用联轴器功用、类型、特点和应用。（4）常用离合器功用、类型、特点和应用。2.理解内容（1）螺纹连接主要类型、应用、结构特点、标注方法、防松方法和拆装要领。（2）平键、销的选用方法、结构形式、主要失效形式、平键和销的标记。§5.1键连接与销连接连接按能否拆卸分为可拆卸连接与不可拆卸连接两大类。可拆卸连接包括键连接、销连接和螺纹连接等；不可拆卸连接包括铆接、焊接等。§5.1.1键连接如图所示，轴1、2通过键与联轴器连接，当轴1转动时,通过联轴器带动轴2一起转动。由此可知，键主要用于轴和轴上零件的周向固定并传递转矩。有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。§5.1键连接与销连接键连接分为紧键连接和松键连接。紧键连接主要有楔键及切向键连接；松键连接主要有平键及半圆键连接。§5.1键连接与销连接1．平键连接（1）平键的工作原理平键的两侧面是工作面。上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。（2）平键的特点平键连接的优点是结构简单，对中性好，装拆、维护方便；缺点是不能承受轴向力。§5.1键连接与销连接（3）平键的分类平键分为普通平键、导向平键和滑键。普通平键分成A型（双圆头）、B型（方头）、C型（单圆头）。其中A型平键应用最为广泛，C型平键常用于轴端与毂类零件的连接。§5.1键连接与销连接导向平键和滑键是能够满足轮毂与轴间需要有相对滑动的动连接。导向平键用螺钉固定在轴上的键槽中，轮毂沿键可作轴向滑动。为了便于拆卸，键上有起键螺孔，需要拆卸时拧入螺钉使键退出键槽。导向平键用于轮毂沿轴向移动距离较小的场合。当轮毂的轴向移动距离较大时宜采用滑键。滑键将键固定在轮毂上，随轮毂一起沿轴槽移动。§5.1键连接与销连接2．平键的选择平键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。（1）类型选择一般应考虑传递转矩大小，轴上零件沿轴向是否有移动及移动距离大小，对中性要求和键在轴上的位置等因素，并结合各种键的特点加以分析选择。（2）尺寸的选择普通平键的键宽b和键高h按键所在的轴径d查标准选定。键的长度L可根据轮毂L1的长度确定，键长L=L1-（5～10）mm。导向平键应按轮毂的长度及滑动距离而定。键的长度还须符合标准规定的长度系列。普通平键和键槽的尺寸见表。§5.1键连接与销连接§5.1.2销连接销连接一般有两种类型：用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大载荷的，一般称为定位销；作为安全保护装置中的过载剪断元件的，一般称之安全销。§5.1键连接与销连接§5.1.3花键连接花键连接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成，花键齿侧面为工作面，适用于动连接和静连接。1．花键连接的特点及应用花键连接的特点主要有：花键齿较多、工作面积大、承载能力较高；键均匀分布，各键齿受力较均匀；齿轴一体且齿槽浅、齿根应力集中小、强度高且对轴的强度削弱减少；轴上零件对中性好,导向性较好。花键连接主要用于定心精度高、载荷大或经常滑移的连接。2．花键类型按齿形不同分为矩形花键连接和渐开线花键连接。（1）矩形花键矩形花键采用小径定心方式，即外花键和内花键的小径作为配合表面，其特点是定心精度高，定心的稳定性好。矩形花键连接广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、机床等领域。（2）渐开线花键渐开线花键的齿廓是渐开线，分度圆压力角有30º及45º两种。齿高分别为0.5m和0.4m，这里m为模数。di为渐开线花键的分度圆直径。渐开线花键采用齿形定心方式。其制造工艺与齿轮完全相同，制造精度高，花键齿根强度高，应力集中小，易于定心，用于载荷较大、轴径也大且定心精度高时的连接。§5.1键连接与销连接§5.1键连接与销连接A型（双圆头）普通平键连接B型（方头）C型（半圆头）平键连接导向平键连接滑键连接松键连接半圆键连接键矩形花键连接连花键连接接渐开线花键连接楔键连接紧键连接切向键连接§5.2螺纹连接螺纹连接是一种利用螺纹零件构成的可拆连接。螺纹连接具有结构简单、工作可靠、装拆方便、类型多样等特点，且大多数螺纹零件已经标准化，由专业厂家生产，所以应用广泛。§5.2.1螺纹的类型、特点和应用1．螺纹类型螺纹一般分为：外螺纹、内螺纹；圆柱螺纹、圆锥螺纹；左旋螺纹、右旋螺纹。§5.2螺纹连接左旋螺纹和右旋螺纹：§5.2螺纹连接按牙型的不同可分为：（1）三角螺纹，效率低，易自锁，多用于连接；（2）矩形螺纹、梯形螺纹，锯齿形螺纹，效率较高，主要用于螺旋传动；（3）管螺纹，主要用于管路的连接。§5.2螺纹连接根据螺旋线数目分：（1）单线螺纹（n=1），圆柱面上只有一条螺纹盘绕；（2）多线螺纹（n≥2），圆柱面上同时有两条或两条以上螺纹盘绕，n一般不超过4。§5.2螺纹连接2．螺纹的主要参数（1）大径d（D）：螺纹的最大直径，标准中为公称直径（大写字母表示内螺纹，小写字母表示外螺纹）。（2）小径d1（D1）：螺纹的最小直径。（3）中径d2（D2）：过螺纹轴的剖面内牙型上牙间距等于螺纹牙厚处的假想圆柱面直径。（4）线数n：螺纹的螺旋线数目。（5）螺距P：螺纹相邻两个牙型上对应点之间的轴向距离。（6）导程S：螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹，S=P；多线螺纹，S=nP。（7）牙型角α：螺纹轴的剖面内螺纹牙两侧边的夹角。§5.2螺纹连接§5.2螺纹连接3．螺纹的代号和标记（1）螺纹的代号由特征代号和尺寸代号组成。粗牙普通螺纹用字母M与公称直径表示，细牙普通螺纹用字母与公称直径×螺距表示。当螺纹为左旋时，在代号之后加“左”字。（2）螺纹的标记由螺纹的代号、螺纹的公差代号和螺纹旋合长度代号组成。例如：M20×2LH—6H/5g6g表示公称直径为20mm、螺距为2mm、方向左旋的细牙普通螺纹。其外螺纹顶径、中径公差带代号分别为6g、5g，内螺纹中径和顶径公差带代号为6H。§5.2螺纹连接4．各种螺纹的特点和应用（1）连接螺纹①普通螺纹：牙型为等边三角型，牙型角α=60°。内外螺纹旋合后有径向间隙，螺旋升角小，自锁性好，螺纹牙强度高。同一大径的普通螺纹，有粗牙和细牙螺纹。细牙螺纹适用于细小零件、薄壁管件，也可用于微调装置。②管螺纹：既可用于连接，又可起密封作用。管螺纹为英制细牙螺纹，牙型为等腰三角形，牙型角α=55°，牙顶有较大的圆角，内外螺纹旋合后无径向间隙，保证配合紧密性。管螺纹主要用于水、煤气、润滑、电缆管路系统。§5.2螺纹连接（2）传动螺纹为减小摩擦，提高效率，常用矩形、梯形、锯齿形螺纹。①矩形螺纹：牙型角α=0°，螺纹升角小，效率高；但对中性差，牙根强度低，难精确制造，螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。②梯形螺纹：牙型角α=30°，效率低，但工艺性好，牙根强度高，对中性好，剖分螺母可调间隙。③锯齿形螺纹：工作面牙型斜角为3°，综合矩形螺纹和梯形螺纹的优点，效率高，牙根强度高，但只用于单向受力的螺纹连接或螺旋传动中。§5.2螺纹连接§5.2螺纹连接§5.2.2螺纹连接1．螺纹连接的主要类型（1）普通螺栓连接普通螺栓连接用于被连接件不太厚，需经常拆卸的场合。右图为精密的铰制孔螺栓连接。§5.2螺纹连接§5.2螺纹连接（2）双头螺栓连接双头螺栓连接用于被连接件之一太厚，且需经常拆卸的场合。折装时只需拆螺母，而不必将双头螺栓从被连接件中拧出。（3）螺钉连接螺钉连接适用于被连接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常装拆，一端有螺钉头，不需螺母，受载较小的场合。（4）紧定螺钉连接紧定螺钉连接利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置，可传递不大的轴向力或扭矩。§5.2螺纹连接§5.2螺纹连接2．螺纹连接的防松螺纹连接虽然在设计上都是满足自锁条件的，但在实际中，由于会遇到冲击、振动、温度变化等因素的影响，使连接也可能出现松动现象，导致机器不能正常工作，甚至发生严重事故。所以选用螺纹连接时，应考虑到防松的问题，以保证连接安全可靠。（1）摩擦防松摩擦防松的形式有双螺母防松、弹簧垫圈防松、弹簧圆螺母防松三种。§5.2螺纹连接（2）机械防松这类防松装置是利用机械方法使螺母与螺栓(或螺钉)、螺母与被连接件互相锁牢，以达到防松的目的。常用的有开口销与带槽螺母防松、止动垫圈防松、串联钢丝防松。§5.2螺纹连接§5.2螺纹连接（3）冲点防松冲点防松形式有端面冲点、侧面冲点、心钉头冲点三种。（4）黏接防松一般采用胶黏剂，将其涂于螺纹旋合表面。拧紧后，胶黏剂能自行固化，防松效果良好。§5.2螺纹连接§5.2.2螺纹连接的拆装1．螺钉的拆卸要领拆卸螺钉时，先要看清螺钉头的形状是一字型还是十字形，分别采用相应的螺丝刀，注意旋转方向不要弄错，旋转螺丝刀时应使力沿着螺钉的轴线方向。如果螺钉生锈，可先滴入松锈液或在煤油中浸泡一下，千万不能盲目用螺丝刀强行拆卸。2．螺栓的拆卸要领拆卸螺栓时应注意螺纹的旋向，对于多螺栓连接件，还应注意其拆卸顺序。双头螺栓可用偏心扳手拆卸，也可用普通扳手拆卸，拆卸时只需拆下螺母即可。对于生锈螺栓可先注入松锈液或煤油，然后采用反复进退法、手锤敲击法等进行拆卸。如果螺钉断在工件中，可用螺丝刀或者尖头钢冲和铁锤，朝逆时针方向敲（如果是反牙的就朝顺时针方向），对于直径大于20mm的螺栓可在断口处钻出一条槽，像一字头的螺钉一样，然后用较硬的、厚度与槽同样大小的钢片插进去，用大力钳或者老虎钳扭出来。如果断螺钉很紧，只能钻掉，但一定要找准中心。§5.2螺纹连接3．双头螺栓的装配要点（1）应保证双头螺栓与机体螺纹的配合有足够的紧固性，保证在装拆螺母的过程中，无任何松动现象。通常，螺栓的紧固端应采用具有足够过盈量的配合；也可以台阶形式紧固在机体上。当双头螺栓旋入软材料螺孔时，其过盈量要适当大些；还可以把双头螺栓直接拧入无螺纹的光孔中，称为光孔上丝。（2）双头螺栓的轴心线必须与机体表面垂直。装配时，可用直角尺进行检验。如发现较小的偏斜时，可用丝锥校正螺孔后再装配，或将装入的双头螺栓校正至垂直。偏斜较大时，不得强行校正，以免影响连接的可靠性。（3）装入双头螺栓时，必须用油润滑，以免旋入时产生咬合现象，也便于以后的拆卸。§5.2螺纹连接4．螺母和螺钉的装配要点螺母和螺钉装配除了要按一定的拧紧力矩来拧紧以外，还应注意以下几点：（1）螺杆不产生弯曲变形，螺钉头部、螺母底面应与连接件接触良好。（2）被连接件应均匀受压，互相紧密贴合，牢固连接。（3）成组螺栓或螺母拧紧时，应根据被连接件形状和螺栓的分布情况，按一定的顺序逐次（一般为2~3次）拧紧螺母。在拧紧长方形布置的成组螺母时，应从中间开始，逐渐向两边对称的扩展；在拧紧圆形或方形布置的成组螺母时，必须对称地进行（如有定位销，应从靠近定位销的螺栓开始），以防止螺栓受力不均，甚至变形。§5.4联轴器和离合器联轴器和离合器通常用来连接两轴并在其间传递运动和转矩，有时也可以作为一种安全装置用来防止被连接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。用联轴器连接轴时只有在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离。而离合器连接的两轴可在机器工作时方便地实现分离与接合。§5.4联轴器和离合器§5.4.1联轴器（1）凸缘联轴器凸缘联轴器是刚性联轴器中应用最广泛的一种。它由2个带凸缘的半联轴器用螺栓连接而成，与两轴之间采用键连接。其常用的结构形式有两种。凸缘联轴器结构简单，价格低廉，能传递较大的转矩，但不能补偿两轴线的相对位移，也不能缓冲减振，故只适用于连接的两轴能严格对中、载荷平稳的场合。§5.4联轴器和离合器（2）滑块联轴器滑块联轴器由两个端面开有凹槽的半联轴器1、3，利用两面带有凸块的中间十字滑块2连接，半联轴器1、3分别与主、从动轴连接成一体，实现两轴的连接。这种联轴器适用于低速场合，为减少磨损，可由中间盘油孔注入润滑剂。§5.4联轴器和离合器（3）万向联轴器万向联轴器由两个分别固定在主、从动轴上的叉