第3章-标准零件的类型和选择

华南理工大学第3章标准零件的类型和选用3.4带3.1螺纹与螺纹联接3.2键与花键3.3销3.6滚动轴承3.5链3.7联轴器3.8离合器3.1螺纹与螺纹联接螺纹是一种重要的可拆联接零件。并且已经标准化。螺纹有外螺纹和内螺纹之分，外螺纹和内螺纹组成螺旋副。起连接作用的螺纹称为连接螺纹；用于传递运动和动力的螺纹称为传动螺纹。螺纹又分为米制和英制（螺距以每英寸牙数表示）两类，我国除管螺纹保留英制外，一般都采用米制螺纹。螺纹螺纹的类型常按螺纹的牙型分类，主要有：1．三角螺纹（即普通螺纹）：牙型角为60，可分为粗牙和细牙螺纹，同一公称直径下，具有最大标准螺距的螺纹为粗牙螺纹，否则为细牙螺纹。粗牙螺纹用于一般联接；在相同公称直径时，细牙螺纹螺距较小，螺纹深度浅，导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。d1α=60°β=30°d2dp外螺纹GB/T196－2003α=60°β=30°三角形螺纹3.1.1螺纹的类型及应用用螺纹密封的管螺纹普通细牙螺纹管螺纹非螺纹密封管螺纹（圆柱管壁α=55˚）用螺纹密封管螺纹（圆锥管壁α=55˚）60˚圆锥管螺纹非螺纹密封的管螺纹2．管螺纹：牙型角为55，属于英制细牙三角螺纹，多用于有紧密性要求的管件联接。3．梯形螺纹：牙型角为30，是应用最广泛的一种传动螺纹15ºd1d2dαβ内螺纹外螺纹梯形螺纹GB/T5796－2005α=30°，β=15°4．锯齿形螺纹：牙型角为33，两侧牙型斜角分别为=3和′=30。3的侧面用来承受载荷，可得到较高效率；30的侧面用来增加牙根强度，适用于单向受载的传动螺旋。30º3ºd2d1dpαβ′β内螺纹外螺纹α=33°β=3°β′=30°5．矩形螺纹：牙型角为０，传动效率高，但牙根强度较弱，传动精度低，用于传动螺纹。d1d2dhpb内螺纹外螺纹未标准化，p=1/4d1,d=5/4d1,α=0°凡牙型、外径及螺距符合国家标准的螺纹称为标准螺纹。在上述螺纹中，除矩形螺纹外，都已标准化。3.1.2螺纹的主要参数螺纹的主要参数有：1．大径d（D）——螺纹的最大直径，即与外螺纹的牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。d1d2dψPP/2P/2hαβS=np(n=2)3．中径d2（D2）——通过螺纹轴向截面内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱面的直径，是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。2．小径d1（D1）——螺纹的最小直径，即与外螺纹的牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常用作危险剖面的计算直径。4．螺距p——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离，是螺纹的基本参数。d1d2dψPP/2P/2hS=np(n=2)αβ5．线数n——螺纹的螺旋线数目。沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿n条等距螺旋线形成的螺纹称为n线螺纹。联接螺纹要求自锁性，多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，可用n线螺纹。为便于制造，一般线数n≤4。dψ6．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；n线螺纹S=np。S=np(n=2)d1d2PP/2P/2hαβ7．升角——螺纹中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面间的夹角。由22dnparctgdSarctg几何关系得：8．牙型角——螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角。9．接触高度h——内、外螺纹旋合后接触面的径向高度。d1d2dψSPP/2P/2hαβ3.1.3螺纹联接的基本类型1．螺栓连接螺栓连接是将螺栓杆穿过被连接件上的通孔，拧上螺母，将几个被连接件连成一体。螺栓连接使用时不受被连接件材料的限制，通常用于被连接件不太厚，且有足够装配空间的情况。螺栓连接按受力状况不同可分为普通螺栓连接（即受拉螺栓连接）和铰制孔用螺栓连接（即受剪螺栓连接）两种。图3.3（a）是普通螺栓连接，被连接件上的孔和螺栓杆之间有间隙，故孔的加工精度要求低。其结构简单、装拆方便，应用广泛。螺纹余留长度l1；静载荷l1(0.3~0.5)d；变载荷l10.75d；冲击载荷或弯曲载荷l10.75d；铰制孔用螺栓连接l1d；螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d；通孔直径d0=l.1d；螺栓轴线到被连接件边缘的距离e=d+(3~6)mm；图3.3螺栓连接（a）adl1ed2图3.3（b）是铰制孔用螺栓连接，孔和螺栓杆之间常采用基孔制过渡配合，故孔的加工精度要求较高。一般用于承受横向载荷或需精确固定被连接件相对位置的场合。螺纹余留长度l1；静载荷l1(0.3~0.5)d；变载荷l10.75d；冲击载荷或弯曲载荷l10.75d；铰制孔用螺栓连接l1d；螺纹伸出长度a=(0.2~0.3)d；通孔直径d0=l.1d；螺栓轴线到被连接件边缘的距离e=d+(3~6)mm；图3.3螺栓联接（b）2．双头螺柱联接d双头螺柱连接是将双头螺柱的座端穿过被连接件通孔并旋紧在被连接件之一的螺纹孔中，再在双头螺柱的另一端旋上螺母，把被连接件联成一体（图3.4）。常用于被连接件之一太厚不宜加工通孔，且需经常装拆或结构上受到限制不能采用螺栓连接的场合。双头螺柱连接Hl3l23．螺钉连接螺钉连接是将螺钉直接拧入被连接件之一的螺纹孔中，不用螺母（图3.5）。用于被连接件之一较厚的场合，但不宜用于经常装拆的连接，以免损坏被连接件的螺纹孔。螺钉连接l2Hl3l1d0d4．紧定螺钉连接紧定螺钉连接是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面（图3.6（a））或顶入相应的凹坑中（图3.6（b）），以固体两个零件相对位置，并可传递不大的力或力矩。多用于轴上零件的连接。（a）（b）图3.6紧定螺钉连接3.1.4标准螺纹连接件螺纹连接件的类型很多，在机械制造中常见的螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈以及防松零件等，这些零件的结构型式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。它们的结构特点和应用如表3.1所示。根据GB3103.1－82的规定，螺纹连接件分为三个精度等级，其代号为Ａ、Ｂ、C级。A级精度的公差小，精度高，用于要求配合精确、防止振动等重要零件的连接；B级精度多用于受载较大且经常装拆、调整或承受变载荷的连接；C级精度多用于一般的螺纹连接。螺柱两端都制有螺纹，两端螺纹可相同或不同，螺柱可带退刀槽或制成腰杆，也可制成全螺纹的螺柱。螺柱的一端常用于旋入铸铁或有色金属的螺纹孔中，旋入后即不拆卸，另一端则用于安装螺母以固定其它零件双头螺栓种类很多，应用最广，精度分为A、B、C三级，A级精度最高，C级精度最低。通用机械制造中多用C级（左图），A级用于装配精度高、振动冲击较大或承受变载荷的重要联接。螺栓杆部可制出一段螺纹或全螺纹，螺纹可用粗牙或细牙（A、B级）六角头螺栓结构特点和应用图例类型表3.1常用标准螺纹连接件紧定螺钉的末端形状．常用的有锥端、平端和圆柱端。锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；平端接触面积大、不伤零件表面，常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于紧定空心轴上的零件位置紧定螺钉螺钉头部形状有圆头、扁圆头、六角头。圆柱头和沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔等形式。十字槽螺钉头部强度高、对中性好，便于自动装配。内六角孔螺钉能承受较大的扳手力矩，联接强度高，可代替六角头螺栓，用于要求结构紧凑的场合螺钉结构特点和应用图例类型薄螺母在双螺母防松时，作为副螺母使用；厚螺母用于经常拆装的场合；扁螺母用于受切向力为主或结构尺寸要求紧凑的场合。螺母的制造精度和螺栓相同，分为A、B、C三级，分别与相同级别的螺栓配用六角螺母螺钉头部形状有圆头、六角头、圆柱头、沉头等。头部起子槽有一字槽、十字槽等形式。末端形状有锥端和平端两种。多用于联接金属薄板、轻合金或塑料零件。在被联接件上可不预先制出螺纹，在联接时利用螺钉直接攻出螺纹。螺钉材料一般用渗碳钢，热处理后表面硬度不低于45HRC。自攻螺钉的螺纹与普通螺纹相象，在相同的大径时，自攻螺纹的螺距大而小径则稍小，已标准化自攻螺钉结构特点和应用图例类型垫圈是螺纹联接中不可缺少的附件．常放置在螺母和被联接件之间，起保护支承表面等作用。平垫圈按加工精度不同，分为A级和C级两种。用于同一螺纹直径的垫圈又分为特大、大、普通和小的四种规格，特大垫圈主要在铁木结构上使用。斜垫圈只用于倾斜的支承面上垫片圆螺母常与止退垫圈配用．装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。常作为滚动轴承的轴向固定用圆螺母结构特点和应用图例类型部分螺纹标准零件标记举例。1．公称直径12mm，长80mm、不经表面处理的普通粗牙六角头螺栓标记为：螺栓M1280GB/T5780－20002．公称直径14mm，长60mm全螺纹六角头螺栓标记为：螺栓M1460GB/T5781－20003．公称直径为16mm、长60mm、按m6制造的铰制孔螺栓标记为：螺栓M16m660GB/T27－20134．公称直径为14mm、长100mm、细牙螺距1mm的A型双头螺柱标记：螺柱AM141100GB/T900－19885．公称直径为10mm，性能按5级，不经表面处理的普通粗牙六角螺母标记：螺母M10GB/T41－20006．公称直径为16mm，材料为65Mn，热处理硬度HRC44~52表面氧化的弹簧垫圈标记：垫圈16GB/T93－19873.2键与花键3.2.1键连接类型键是一种标准零件，用来实现轴与回转零件（如齿轮、带轮、联轴器等）轮毂之间的周向固定以传递转矩。有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键联接主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。根据用途不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。①平键联接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。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。平键联接的定心好、装拆方便、应用广泛。常用的平键有普通平键和导向平键。工作面普通平键结构单圆头(C型)圆头(A型)平头(B型)用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用于轴端圆头(A型)方头(B型)单圆头(C型)当被联接件的毂类零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动时（如变速箱中的滑移齿轮），则须采用导向平键或滑键。导向平键较长，键用螺钉固定在键槽中，键与轮毂之间采用间隙配合，轴上零件可沿键做轴向滑移。为了便于拆卸，键上制有起键螺孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。起键螺孔固定螺钉图导向平键联接当零件滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过长，制造困难，故宜采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中做轴向滑动。这样，只需在轴上铣出较长的键槽，而键可做得较短。图滑键联接图导向平键联接和滑键联接②半圆键联接半圆键也是以两侧面为工作面。工作时，靠其侧面来传递转矩。半圆键工艺性好、装配方便，适用于锥形轴端与轮毂的联接。但半圆键在轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故只用于轻载静联接中。图半圆键联接③楔键和切向键联接键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底面均有1：100的斜度。装配时将楔键打入，使楔键楔紧在轴和轮毂的键槽中，楔键的上、下表面受挤压，工作时靠挤压产生的摩擦力传递转矩。楔键分为普通楔键和钩头楔键两种，钩头楔键的钩头供拆卸时使用。拆卸空间楔键联接楔键联接工作面∠1:100∠1:100工作面楔键的主要缺点是键楔紧后，轴与轮毂的配合产生偏心和偏斜，因此楔键一般用于定心精度要求不高和低转速的场合。切向键是由一对楔键组成的，装配时将两键楔紧在轴与轮毂的键槽中。键的上、下面为工作面。工作时，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩。用一个切向键时，只能传递单向转矩；当要传递双向转矩时，必须用两个切向键，两者间的夹角为120~130。由于切向键对轴的强度削弱较大，因此常用于直径大于100mm的轴上。∠1：100工作面dTdT120°∠1：100(a)