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第13章 联 接
13.1 键联接
13.2 销联接
13.3 螺纹联接
联接是将两个或两个以上的零件联合成一体的结构。为了便于机器的制造、安装、维修等，常采用不同的联接方法将零、部件合成一整体。
1.不可拆联接
当拆开联接时，至少要破坏或损伤联接中的一个零件，这种联接称为不可拆联接。
2.可拆联接
当拆开联接时，无需破坏或损伤联接中的任何零件，这种联接称为可拆联接。
3.过盈配合联接
过盈配合联接是利用包容件和被包容件间的过盈量，将两个零件联成一体的结构，是界于可拆联接和不可拆联接之间的一种联接。
13.1 键联接
键是一种标准件，主要用于轴和轴上零件之间的周向固定，有的还能实现轴零件的轴向固定或轴向滑动。
13.1.1 键联接的类型和应用
键联接可分为平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接和花键联接。
1. 平键联接
平键的两侧面为工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。平键联接对中性好、装拆方便、结构简单。平键联接分为普通平键联接、导向平键联接和滑键联接。
普通平键的联接
普通平键的类型
A型
B型
C型
普通平键
2. 半圆键联接
工作面为两侧面，因此与平键一样有对中性好的优点。
半圆键联接
（a）
（b）
3. 楔键联接
楔键联接多用于在传递扭矩的同时有单方向轴向力，而对中性要求不高的地方。
楔键联接
（a）
（b）
（c）
4. 切向键联接
单个切向键只能传递单向转矩。若传递双向转矩，应装两个互成120°的切向键。
5. 花键联接
与平键相比，由于花键是多齿传递载荷，可承受大的工作载荷；齿浅，齿根应力集中小，对轴的强度削弱轻；定心精度高，导向性好；所以花键联接一般用于载荷较大、定心性要求高的场合。
矩形花键
渐开线花键
13.1.2 平键的尺寸选择和键联接的强度校核
平键是标准件，一般先根据轴的直径，由标准中选取尺寸，然后进行强度校核。
1. 平键的尺寸选择
根据轴的直径d从标准中选择平键宽度b（高度h），键的长度L应略小于轮毂长度，并与标准中规定的长度系列相符。
2. 键联接的失效形式及强度校核
平键联接工作时的受力情况如图所示。普通平键联接属于静联接，其主要失效形式是联接中强度较弱零件的工作面被压溃。导向平键和滑键联接属于动联接，其主要失效形式是工作面过度磨损。故强度计算时，静联接校核挤压强度，动联接校核压力强度。若取轮毂键槽深t1≈ ，则静联接(普通平键联接)的挤压强度条件为
σp= ≤[σ]p (MPa)
动联接（导向平键联接和滑键联
接）的压力强度条件为
p = ≤[p] (MPa)
平键联接的受力分析
如果校核后键联接的强度不够，在不超过轮毂宽度的条件下，可适当增加键的长度，但键的长度一般不应超过2.25d，否则载荷沿键长方向的分布将很不均匀；或者相隔180°布置两个平键，因考虑制造误差引起的载荷分布不均，只能按1.5个键作强度校核。
键联接的许用挤压应力[σ]p 和许用压强[p] ／MPa
13.2 销联接
销联接主要有三个方面的用途，一是用来固定零件之间的相互位置，其销称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；二是用于轴与轮毂或其他零件的联接，并传递不大的载荷，其销称为联接销；三是用作安全装置中的过载剪断元件，其销称为安全销。大多数销是标准零件，一般用强度极限σb>500～600MPa的钢(如35和45号钢)制造。
联轴器上的销联接
圆锥销的类型
13.3 螺纹联接
13.3.1 螺纹联接的类型
螺纹联接是一种可拆卸联接，结构简单，拆装方便，联接可靠，成本低廉的联接方式。所以被广泛应用。螺纹联接有四种基本类型，即普通螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。
1. 螺栓联接
普通螺栓联接
铰制孔用螺栓联接
F
F
F
F
2. 双头螺柱联接
适用于被联接件之一较厚难以穿孔并经常拆装的场合，拆卸时，只需拧下螺母。
F
F
3. 螺钉联接
在螺纹联接中只有螺钉，不需用螺母，直接拧入被联接件体内的螺纹孔中，结构简单，但不宜经常装拆，以免损坏孔内螺纹。
F
F
4. 紧定螺钉联接
常用以固定两零件间的位置，并可传递不大的力或扭矩，它的末端与被联接件表面顶紧，所以末端要具备一定的硬度。紧定螺钉直径是根据轴的直径D确定的，d≈(0.2～0.3)D。
13.3.2 螺纹联接的预紧和防松
1. 螺纹联接的预紧
预紧目的——保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求，防漏气，接触面积要大，靠摩擦力工作，增大刚性等。通常，拧紧力矩T(N·mm)和螺栓轴向预紧力F0间的关系为
T≈0.2F0d N·mm
力矩扳手
指针式测力扳手
预置式定力扳手
2. 螺纹联接和防松
在静载荷和恒温条件下，对于M10～M64的普通螺纹联接，螺纹升角γ=1.5°～3.5°，当量摩擦角ρv≈9.8°，因此满足自锁条件γ＜ρv，自锁可靠，一般不会松动。但如有冲击、振动、变载或温度变化，会使螺旋副间的预紧力瞬时减小或消失，使联接失效。因此，为了确保螺纹联接的可靠性，必须采取防松措施。
（1）摩擦力防松
双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等。
弹簧垫圈
双螺母
自锁螺母
（2）机械防松：
开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。
开槽螺母与开口销
圆螺母与止动垫圈
串联钢丝
冲点防松
附加材料防松
（端铆、冲点、点焊）
13.3.3 提高螺栓联接强度的措施
要提高螺栓联接的强度，主要在于提高螺栓的强度，特别是疲劳强度。但影响螺栓强度的因素很多，例如结构、材料、载荷和应力的特性，制造和装配的质量等。
1. 避免附加弯曲应力
避免附加弯曲应力的结构
（a）
（b）
（c）
（d）
2. 减小应力集中
螺纹的牙根和收尾、螺栓头部到栓杆的过渡处、螺栓杆的截面变化处，都是产生应力集中的部位。因此，在这些地方采用较大的圆角半径以及使螺纹收尾部分平缓过渡，都能减小应力集中以提高螺栓的疲劳强度。
过渡
3. 改进工艺措施
首先，制造螺栓应尽量采用辗压方法，因辗压螺纹是通过材料的塑性变形而形成的，金属纤维不像车削时那样被切断；其次冷镦头部因冷作硬化而使螺纹表面层留有残余压应力，故螺纹的强度比车削的高。此外螺栓经过氮化等表面硬化处理，也能提高其强度。

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