無論機械的繁簡,都是由若幹機械零件按一定的方式聯接而成。凡被聯件間不允許存在任何形式相對運動的聯接稱為靜聯接;容許被聯件間存在確定相對運動的聯接稱為動聯接。此後各章中凡未注明為動聯接的,“聯接”一詞均指靜聯接。
根據聯接被拆開時的狀況可分為:(1)可拆聯接聯接被拆開時,不損傷其中任何零件、並可多次拆裝使用,如鍵、花鍵、螺紋、成型等聯接。(2)不可拆聯接聯接拆開時,至少毀壞其中某一零件,如鉚、焊、膠接等。過盈聯接也是機械製造中廣泛應用的一種聯接型式。根據工作需要可設計成可拆聯接,亦可設計成不可拆聯接。
通常采用可拆聯接多是考慮結構和維護上的原因,亦或為滿足製造、裝配、運輸和安裝等方麵的要求;采用不可拆聯接則多係工藝與經濟性方麵的原因。因為一般情況下,後者比前者的費用低廉。至於具體條件下的聯接類型選擇,尚須綜合考慮被聯接的類型、結構、工作條件,如強度、剛度、緊密性、定心等方麵的要求。
10-1鍵、花鍵聯接
鍵和花鍵主要用於軸、載間的聯接,實現帶載零件在軸上的周向固定。其中又有軸向固定的靜聯接和軸向滑移的動聯接。
一、雄連接
1.鍵聯接的類型、特點與應用
鍵聯接分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等幾種類型。接照它們裝配時是否需要預緊又分為緊聯接(楔鍵與切向鍵聯接)和鬆聯接(平鍵與半圓鍵聯接)。鍵及鍵聯接的類型、結構、特點、工作原理及應用。
2.鍵聯接的設計
目前,絕大多數的鍵已標準化,其結構型式、尺寸及製造要求均可由標準或手冊杏取。因此,鍵的設計任務就是進行類型、尺寸的合理選擇與工作能力的校核。
1)鍵的選擇鍵的類型主要依據下述條件決定:傳遞轉矩的大小、性質;軸上零件的種類、結構;是否需作軸向滑移及距離的大小;對中精度的高低;是否需同時實現軸向固定;以及零件在軸上的位置等。
鍵的尺寸選擇可根據已知的軸徑4查標準或手冊,便得到鍵的剖麵尺寸(鍵寬)×(鍵高)。鍵的長度丄須根據輪轂寬度而定,一般取鍵長等於或稍小於輪轂寬度。
2)鬆鍵聯接的工作能力校核計算按照鍵的技術條件規定,鍵的材料應選用口的材料,通常為鋼。
鍵聯接工作時,鍵的受力情況。由圖及鬆鍵聯接的傳力:原理可知,鍵與軸、載鍵槽接觸麵上受擠壓力作用;同時鍵本身還受到剪切力作用。因此,鍵聯接的失效形式主要是鍵或鍵槽側麵的壓潰,鍵的剪斷亦可能發生。
由於緊鍵聯接的應用較少,其有關強度校核從略。
經強度校核後,當鍵的強度不足時,在可能的條件下增加鍵長;若仍不滿足強度要
求或因受輪轂寬度的限製而不能增加長度時,可采用雙鍵。如為兩平鍵應布置成相隔180兩半圓鍵應沿軸向布置在同一條直線上;兩楔鍵則應布置成相隔。強度校核時,考慮載荷分配不均影響,應按1.5個鍵計算。
二、花鍵聯接
花鍵聯接是由帶齒的花鍵軸與帶鍵槽的花鍵孔組成。實際上花鍵是平鍵聯接在數目上的增加。但是,由於結構、製造工藝的不同,花鍵聯接與鍵聯接比較,具有如下優點:載荷分布均勻;承載能力大;對軸的強度削弱及應力集中均較小;對中精度高;導向性良好;可通過研磨等方法提高精度和聯接質量;加工工藝性良好等。缺點是:仍然存在應力集中,並對軸的強度有削弱;有時需用專門設備製造,成本較高。
花鍵聯接應用十分廣泛,主要用於對中精度要求高、載荷較大、或需作袖肉滑移的花鍵聯接。
10-2銷聯接
一、銷聯接的類型、特點和應用
銷主要用來固定零件之間的相對位置,也用於軸與殻的聯接或其它零件的聯接,並可傳遞不大的載荷,還可作為安全裝置中的過載剪斷組件。
銷可分為圓柱銷、圓錐銷及異形銷(如軸銷、開口銷、槽銷等)。岡柱銷主要用於定位、也可用於聯接,但多次裝拆後會降低定位精度和聯接的可靠性,隻能傳遞不大的載荷。圓錐銷有1:53的錐度,便於安裝,定位精度比圓柱銷髙,且重複裝拆後仍可保持較高的定位精度,受橫向力時能自鎖。常在經常裝拆的場合用作定位,也可用於聯接。上述兩種銷孔均需鉸製,為便於拆卸,製出內或外螺紋。異形銷是一些結構型式特殊的銷,如槽銷帶有三條縱向溝槽,打入銷孔後與孔壁壓緊,不易鬆脫,能承受振動和變載荷,銷孔不需鉸製,可多次裝拆;開口銷則常用來鎖定其它緊固件,其工作可靠,拆卸方便。
二、銷的選擇
銷的類型一般根據工作要求選定。用於聯接的銷,其直徑可根據聯接的結構特點按經驗確定,必要時再作強度校核。
定位銷通常不受或隻受很小的載荷,其直徑可按結構確定,數目不得少於兩個,間距盡可能大一些,分布於緊固螺檢的相對方向上而位置不可完全對稱。銷伸入被聯接件內的長度約為銷直徑的1-2倍。
安全銷的設計應考慮其剪斷時不易飛出、且更換方便。
銷的材料常用35及45鋼等製造。
10-3螺紋及螺紋聯接概述
一、螺紋的類型、特點與應用
螺紋在機械製造中應用非常廣泛,既有作零、都件間聯接的聯接螺紋,又有傳遞運用和動力的傳動螺紋。按其螺紋牙形狀分為:三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。各種螺紋的特點、應用。
二、螺紋的主要參數、定義符及技術術語
除矩形螺紋外,常用的螺紋均已標準化,其幾何尺寸、參數及製造要求由標準或手冊均可查取。
三、螺紋聯接的基本類型及應用
聯接螺紋主要是普通螺紋。按照聯接的方法不同,可分為利用螺紋緊固件實現的聯接和直接在被聯接件上製出內、外螺紋而實現的聯接兩種。本章重點是討論前一種,該聯接型式有多種。
四、標準螺紋緊固件
螺紋緊固件,如螺栓、螺母、墊片等均已標準化,且多為專門工廠生產的標準件。
10-4螺旋副的摩擦、效率和自鎖
從研究摩擦問題的角度分析,螺旋副的摩擦可歸納為矩形媒紋和非矩形螺紋兩種情況。