机械基础知识第二章——紧固与连接

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1、第二章连接与紧固主讲人：吴春桥一、连接的定义及分类二、螺纹的定义及分类三、螺纹紧固件四、键连接目录连接是指被连接件与连接件的组合。被连接件有轴和轴上零件（齿轮）、箱体与端盖、齿圈与轮毂等等。常用的连接件有螺纹紧固件、销、键、铆钉等。连接分为可拆卸连接与不可拆卸连接。连接的定义及分类过盈连接连接的定义及分类螺纹连接可拆连接键连接销连接铆接焊接粘接不可拆连接螺纹的定义：将一倾斜角为某值的直线绕在圆柱体上便形成一螺旋线，如果取一个小平面沿着螺旋线运动，运动时保持此图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹分为连接螺纹和传动螺纹两种。连接螺纹主要包括普

2、通螺纹和管螺纹；传动螺纹主要包括锯齿形螺纹，梯形螺纹和矩形螺纹。螺旋线还可以不是一条，这种情况称为多线螺纹。一般情况下螺纹的线数不超过4。螺纹的定义及分类普通螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹矩形螺纹螺纹连接螺纹的几个重要的几何参数：大径d与外螺纹牙顶（或者内螺纹牙底）相重合的假象圆柱体的直径。小径d1与外螺纹牙底（或者内螺纹牙顶）相重合的假象圆柱体的直径。中经d2也是一个假象圆柱体的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。螺距P相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程S同一条螺旋线上，相邻两个牙在中径线上对应两点的轴向距离，设螺旋线的条数为n

3、，则S=nP。螺纹升角中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹曲线的平面的夹角。牙型角轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角称为牙型角。牙型侧边与螺纹曲线的垂线间的夹角称为牙侧角。螺纹参数常用的连接螺纹有普通螺纹和管螺纹（细牙螺纹）。前者多用于紧固连接，后者用于紧密连接。在国标中，把牙型角=60°的三角形米制螺纹称为普通螺纹，以大径d为公称直径。同一公称直径可以有很多种螺距的螺纹，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹。细牙螺纹升角小，小径大，因而自锁性能好，强度高，但是不耐磨，易滑扣。管连接螺纹一般有四种，除了用普通细牙螺纹外，还有三

4、种：非螺纹密封的管螺纹（圆柱壁管，牙型角=55°）用螺纹密封的管螺纹（圆锥管壁，牙型角=55°）和牙型角=60°圆锥管螺纹。机械制造中常用的螺纹螺纹紧固件螺栓螺钉双头螺柱紧定螺钉螺纹紧固件螺纹紧固件的特点和应用螺栓：螺纹预留长度：l1静载荷l1≥(0.3~0.5)d变载荷l1≥0.75d冲击载荷或弯曲载荷l1≥d螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d螺栓轴线到边缘的距离e=d+(3~6)mm螺钉、双头螺柱：螺钉，螺柱座端拧入深度：H钢或者青铜H≈d铸铁H≈(1.25~1.5)d铝合金H≈(1.5~2.5)d螺纹连接的数据要求分六角头和小六角头

5、两种。小六角头螺栓采用冷镦工艺生产，材料利用率高，生产率高，力学性能和成本低。但是由于头部较小，不宜用于频繁拆装、被连接件强度低和易腐蚀的地方。（需要注意的是，螺栓也可以用于螺钉连接中）螺栓垫圈正常情况下，绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。预紧的目的在于增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对位移。由于预紧力对螺纹连接的可靠性、强度和密封性有很大的影响，但又不能使螺纹连接件过载，所以在重要螺纹连接都要控制预紧力。螺纹连接预紧与防松螺栓力矩表连接

6、用的三角螺纹具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时不会自动松脱，但是在冲击振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，连接仍有可能松脱。高温的螺纹连接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此设计时必须考虑防松。螺纹的防松弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间保持压紧力和摩擦力。弹簧垫圈防松弹簧垫圈防松利用两个对顶螺母的对顶作用使螺栓始终受到附加拉力和附加摩擦力，结构简单，可用于低速重载场合。对顶螺母防松对顶螺母防松槽型螺母和开口销槽型螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后再配

7、钻开口销。开口销防松开口销防松串联钢丝用低碳钢丝穿入成组的螺栓头部金属丝孔，可相互制约，放松可靠，安装时应注意钢丝走向。图示仅适用于右旋螺纹；也适用于双头螺柱的防松。串联钢丝防松圆螺母带翅垫片使垫片内翅在螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫片外翅之一折嵌于螺母的一个槽内。止动垫片，将垫片折边以固定被联接件的相对位置。其他的防松办法，冲点，涂粘合剂（将粘合剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘合剂能自行固化，防松效果良好）。止动垫片及其它防松措施键主要用来实现轴和轴上零件的周向固定以及传递力矩。有些类型还可以实现轴上零件的轴向固定或移动分类。键有平键、

8、半圆键、楔键和切向键。键连接普通平键如图所示的平键连接，工作面为侧面，其上表面与轮毂槽底之间有间隙。这种键定心性好、拆装方便，分为普通平键与导向平键。半圆键也是以两侧为工作面，它