第9章 连接 (教案)_连接策略教案

第9章 连接 (教案)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“连接策略教案”。

第9章 连接

教案 113

第9章

1．教学目标

连接

（1）了解螺纹的类型及主要参数；

（2）掌握螺纹连接、预紧和防松措施、螺栓组连接的设计；（3）掌握提高螺栓连接强度的措施；

（4）了解键连接的类型、特点，掌握键连接的选择及强度计算；（5）了解花键连接、无键连接、销连接等知识。2．教学重点和难点

重点

（1）螺纹、螺纹连接及其零件的结构和类型。（2）螺纹连接的受力分析和强度计算。

（3）螺纹连接的预紧和防松以及提高螺纹连接强度的措施。难点

螺纹连接的受力和变形关系图 3．讲授方法： 多媒体和演示柜教学 4.理论学时:

4课时

常用的机械连接方法有机械动连接和机械静连接。机械静连接又分为不可拆卸连接：铆接、焊接、胶接等（这种连接拆卸时会损坏其中一个零件）和可拆卸连接：销连接、键连接、螺纹连接等。

除以上的连接方式外，常用的还有过盈配合连接、无键连接等。螺纹连接是采用螺纹和螺纹连接件来实现的连接。这类连接具有结构简单、拆装方便、工作可靠等特点，在各个行业及日常生活中都得到了广泛的使用。

9.1 螺纹连接

目的任务：掌握螺纹联接的基本类型，理解螺纹联接的预紧与防松 重点:掌握螺纹联接的基本类型 难点：螺纹联接的防松方法

教学方法：利用动画演示螺纹联接的防松方法

9.1.1 螺纹的分类

根据平面图形的形状，螺纹可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹（书图9.1）等。根据螺旋线的绕行方向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹，规定将螺纹直立时螺旋线向右上升为右旋螺纹（书图9.2a），向左上升为左旋螺纹（书图9.2b）。机械制造中一般采用右旋螺纹，有特殊要求时，才采用左旋螺纹。

根据螺旋线的数目，可分为单线螺纹（书图9.2a）和等距排列的多线螺纹（书图9.2b）。为了制造方便，螺纹一般不超过4线。

第9章 连接

教案 114 三角形螺纹主要用于连接，矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。除矩形螺纹外，其他三种螺纹均已标准化。

9.1.2 螺纹的参数

以圆柱螺纹为例（图9.1）。在普通螺纹基本牙型中，外螺纹直径用小写字母表示，内螺纹直径用大写字母表示。

（1）大径d 与外螺纹牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱体的直径。（2）小径d

1与外螺纹牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱体的直径。（3）中径d

2螺纹轴向剖面内，牙厚等于牙间宽处的假想圆柱体的直径。（4）螺距P 相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离。

（5）导程S 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。设螺纹线数为n，则有S = nP。

（6）升角 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。

(9—1)（7）牙型角a 螺纹轴向剖面内螺纹牙两侧边的夹角。

（8）牙型斜角b 牙型侧边与螺纹轴线垂线间的夹角，对于对称牙型b = a／2。

（9）螺纹牙的工作高度h 内外螺纹旋合后，螺纹接触面在垂直于螺纹轴线方向上的距离。

图9.1 圆柱螺纹的主要几何参数

第9章 连接

教案 115 9.2 螺纹连接件及螺纹连接的基本类型

9.2.1 螺纹连接的基本类型

根据结构特点，螺纹连接有下列四种基本类型。⒈ 螺栓连接

2．双头螺柱连接

3．螺钉连接

经常拆装会使螺纹孔磨损，导致被连接件过早失效，所以不适用于经常拆装的场合。4．紧定螺钉连接

将紧定螺钉拧入一零件的螺纹孔中，其末端顶住另一零件的表面或顶入相应的凹坑中，如书图9.7所示。常用于固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。

9.2.2 常用螺纹连接件

螺纹连接件品种很多，大都已标准化。常用的标准螺纹连接件有螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉、螺母和垫圈。

1.螺栓

螺栓头部形状很多，最常用的有六角头（图9.2a）和小六角头两种（图9.2b）。

a）b）

图9.2 六角头螺栓

a)六角头螺栓 b)小六角头螺栓

2.螺钉

螺钉的结构形式与螺栓相同，但头部形式较多。3.双头螺柱

双头螺柱没有钉头，两端制有螺纹。结构有Ａ型（有退刀槽，图9.3a）与Ｂ形（无退刀槽，图9.3b）之分。

a)

b)

图9.3 双头螺柱

4.紧定螺钉

5.螺母

螺母的结构形式很多，最常用的是六角螺母。按厚度不同，螺母可分为标准螺母（图9.4a）、第9章 连接

教案 116 扁螺母（图9.4b）和厚螺母（图9.4c）三种。螺母的制造精度与螺栓相同，也分为粗制和精制两种，以便与同精度的螺栓配用。图9.12d所示的圆螺母常用作轴上零件的轴向固定，并配有止退垫圈。

a)b)c)

d)a)b)图9.4 螺母 图9.5 垫圈

6.垫圈

垫圈的主要作用是增加被连接件的支承面积或避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。常用的有平垫圈（图9.5a）和斜垫圈（图9.5b）。当被连接件表面有斜度时，应使用斜垫圈。

9.2.3 螺纹连接件的选择及注意问题

1．螺纹连接的预紧

螺纹连接的预紧是指装配时把螺纹连接拧紧，使其受到预紧力的作用，目的是使螺纹连接可靠地承受载荷，获得所要求的紧密性、刚性和防松能力。除个别情况外，螺纹连接都必须预紧。由于预紧力的大小对螺纹连接的可靠性、强度和密封性都有很大的影响，所以对重要的螺纹连接，还应控制预紧力的大小。

2．螺纹连接的防松

螺纹连接防松的本质就是防止螺纹副的相对运动。按照工作原理来分，螺纹防松有摩擦防松、机械防松、破坏性防松以及粘合法防松等多种方法。

1）摩擦防松

（1）弹簧垫圈 弹簧垫圈（图9.6）用弹簧钢制成，装配后垫圈被压平，其反弹力能使螺纹间产生压紧力和摩擦力，能防止连接松脱。

图9.6 弹簧垫圈 图9.7弹性圈螺母 图9.8 双螺母

（2）弹性圈螺母 图9.7所示为弹性圈螺母，螺纹旋入处嵌入纤维或者尼龙来增加摩擦力。该弹性圈还可以防止液体泄漏。

第9章 连接

教案 117（3）双螺母 利用两螺母（图9.8）的对顶作用使螺栓始终受到附加拉力，致使两螺母与螺栓的螺纹间保持压紧和摩擦力。

2）机械防松

（1）槽形螺母与开口销 槽形螺母拧紧后，用开口销穿过螺母上的槽和螺栓端部的销孔，使螺母与螺栓不能相对转动。

（2）止退垫圈与圆螺母 将垫片的内翅嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后再将垫圈的一个外翅折嵌入螺母的一个槽内，螺母即被锁住，见书图9.18。（3）止动垫片

（4）串联钢丝 用低碳钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动。使用时必须注意钢丝的穿入方向（见书图9.20，上图正确，下图错误）。

3）破坏性防松

图9.9 冲点防松 图9.10 焊接防松 图9.11 粘合防松

（1）冲点 如图9.9所示，螺母拧紧后，用冲头在螺栓末端与螺母的旋合缝处打冲2～3个冲点。防松可靠，适用于不需要拆卸的特殊连接。

（2）焊接 如图9.10所示螺母拧紧后，将螺栓末端与螺母焊牢，连接可靠，但拆卸后连接件被破坏。

4)粘合防松 如图9.11所示，在旋合的螺纹表面涂以粘合剂，防松效果良好。3．支承面的平整

若被连接件支承表面不平或倾斜，螺栓将受到偏心载荷作用，产生附加弯曲应力，从而使螺栓剖面上的最大拉应力可能比没有偏心载荷时的拉应力大得多。所以必须注意支承表面的平整问题。

4．扳手空间

设计螺纹连接时，要注意留有扳手扳动的必要空间，否则就无法装拆。各种结构情况下的扳手空间尺寸可参考机械设计手册。

5.螺栓组连接的结构设计

(1)要设计成轴对称的几何形状

(2)螺栓的布置应使螺栓的受力合理(3)螺栓的布置应有合理的间距、边距

(4)同一组螺栓连接中各螺栓的直径和材料均应相同(5)避免螺栓承受偏心载荷

螺栓连接的强度计算可根据第3章所学的知识计算或者参阅《机械零件手册》和《机械设计手册》。

第9章 连接

教案 118

9.3 轴毂连接

为了传递运动和转矩，安装在轴上的齿轮、带轮等必须和轴连接在一起。轴毂连接常用的方法有键、花键、销和过盈连接等。

9.3.1键连接

键连接结构简单、工作可靠、装拆方便，因此应用很广。键有平键、导向平键、半圆键、楔键和切向键连接等多种。

1.平键连接 如书图9.26a）所示，平键的两侧面是工作面，平键的上表面与轮毂槽底之间留有间隙。这种键的定心性好，装拆方便，应用广泛。常用的平键有普通平键和导向平键。

（1）普通平键 普通平键按其结构可分为圆头（称为A型）、方头（称为B型）和单圆头（称为C型）三种。

（2）导向平键 图9.12为导向平键，该键较长，键用螺钉固定在键槽中，键与轮毂之间采用间隙配合，轴上零件可沿键作轴向滑移。

图9.12 导向平键 图9.13 半圆键连接

2.半圆键连接 半圆键连接如图9.13所示，键与轴上键槽均呈半圆形。与平键一样，半圆键也是侧面是工作面。半圆键连接的优点是装拆较方便，缺点是键槽较深，对轴的削弱较大，所以只适用轻载连接。

3.楔键连接和切向键连接（1）楔键连接

楔键连接的主要缺点是键楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心和偏斜，因此楔键连接一般用于定心精度要求不高和低转速的场合。

（2）切向键连接

9.3.2花键连接

花键连接按其齿形不同，有矩形花键、渐开线花键和三角形花键。前两种应用较多。

9.3.3销连接

销的主要用途是固定零件之间的相对位置，也用于轴和轮毂的连接或其他零件的连接，通常只传递不大的载荷。销还可以用于安全装置中作为过载剪断元件，称为安全销，第9章 连接

教案 119 当过载时，销即断裂，以保证安全。

销的型式较多，有圆柱销、圆锥销及其他特殊形式的销等。书图9.32所示即为圆锥销在轴毂连接中的应用。

图9.14 花键连接

图9.15 销连接 图9.16 过盈连接

9.3.4过盈连接

如图9.16所示，过盈连接是利用轴与轮毂孔两配合零件间的过盈（轴的尺寸略大于毂孔的尺寸）而构成的一种连接。过盈连接装配后，由于轮毂和轴的弹性变形，在配合面间产生很大的压力,工作时靠压力产生的摩擦力来传递转矩或轴向力。

过盈连接结构简单、定向性好，承载能力较大并能承受振动和冲击，又可以避免键槽对被连接件的削弱。但由于连接的承受能力直接取决于过盈量的大小，故对配合面加工精度要求较高。另外，装拆也较困难。