淺析機(jī)械設(shè)計(jì)中幾種聯(lián)接

張經(jīng)天+于凱洋+張俊杰

（鄭州大學(xué)機(jī)械工程 450001）

摘要：近年來，機(jī)械設(shè)備應(yīng)用十分的廣泛，加上工業(yè)4.0的大力倡導(dǎo)，機(jī)械裝置作為所有信息技術(shù)應(yīng)用的根本，機(jī)械行業(yè)的重要性越發(fā)明顯。而在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，機(jī)械原件之間的聯(lián)接顯得越來越重要，這主要是由于聯(lián)接部位易發(fā)生疲勞、斷裂等破壞，導(dǎo)致機(jī)器故障，因而十分有必要清楚各個(gè)聯(lián)接部位的優(yōu)缺點(diǎn)，以及他們?cè)趥鲃?dòng)設(shè)備中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：螺紋聯(lián)接；鍵聯(lián)接；銷聯(lián)接；鉚接；焊接；

引言：

無論多么復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，都是從零件到機(jī)構(gòu)的組合體，這種組合就是聯(lián)接。如螺紋聯(lián)接、鍵、花鍵、無鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接；另外不便拆卸的聯(lián)接有鉚接、焊接、膠接和過盈聯(lián)接等。可以這樣說，無聯(lián)接，無機(jī)構(gòu)，更不用談及機(jī)器?？梢姡瑱C(jī)械連接在機(jī)構(gòu)、機(jī)器、乃至所以生產(chǎn)中的重要性，下面本文主要就常見的幾種聯(lián)接做一簡(jiǎn)單介紹。

一、螺紋聯(lián)接

螺紋聯(lián)接是用螺紋件或被聯(lián)接件的螺紋部分將被聯(lián)接件聯(lián)成一體的可拆聯(lián)接。它的失效形式主要有兩種：一是在軸向力作用下，螺栓桿和螺紋部分發(fā)生塑性變形或斷裂；二是在橫向力作用下，螺栓桿和孔壁的貼合面上發(fā)生壓潰或螺栓桿被剪斷。它的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：a.對(duì)于受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度。b.對(duì)于受剪螺栓，其主要破壞形式是貼合面壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。其特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合：螺紋連接是可拆的機(jī)械靜連接，廣泛應(yīng)用于板件間連接、機(jī)器外封殼的連接。

二、鍵聯(lián)接

鍵聯(lián)接是通過鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。它的主要失效形式為：一、對(duì)于普通平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等靜連接鍵，其主要失效形式是工作面被壓潰（除非有嚴(yán)重過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷）。二、對(duì)于導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接等動(dòng)連接，其主要失效形式是工作面的過度磨損。它的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：a.靜連接鍵，其主要破壞形式是工作面被壓潰，因而設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證各工作面的抗擠壓強(qiáng)度，取鍵、軸輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力校核。b.對(duì)于動(dòng)連接鍵，其主要破壞形式是工作面的過度磨損，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證工作面上的壓力，取鍵、軸輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力校核。其特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合：鍵連接是可拆連接，既有靜連接鍵又有動(dòng)連接鍵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、有一定對(duì)中性。通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。

三、銷聯(lián)接

銷聯(lián)接是指用銷將被聯(lián)接件聯(lián)接成一體的可拆卸聯(lián)接，可以傳遞不大的載荷，有時(shí)也作為過載剪斷的保險(xiǎn)零件。它的失效形式主要為由于承受過大載荷被剪斷。其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：a.定位銷，通常不受載荷或只受很小載荷，故不做強(qiáng)度校核計(jì)算，其直徑可按結(jié)構(gòu)確定。b.連接銷，可根據(jù)工作要求選定，其尺寸可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范確定，必要時(shí)按剪切和擠壓強(qiáng)度校核。c.安全銷，在機(jī)器過載時(shí)應(yīng)被剪斷，因此，銷的直徑應(yīng)按過載時(shí)被剪斷的條件確定。它的主要特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合：銷是加工和裝配時(shí)的重要輔助零件，可用于傳遞不大的載荷，安全銷可作為安全裝置的過載元件。

四、鉚接、焊接、膠接和過盈聯(lián)接

鉚接是利用鉚釘將兩個(gè)或兩個(gè)以上的元件連接在一起的一種不可拆的聯(lián)接，其按鉚縫性能不同可分為：強(qiáng)固鉚縫（飛機(jī)蒙皮與框架、起重機(jī)設(shè)備的機(jī)架、建筑物的椼架）、強(qiáng)密鉚縫（蒸汽鍋爐、壓縮空氣儲(chǔ)存器）、緊密鉚縫（一般的流體儲(chǔ)存器和低壓管道）。

焊接，比較常見的是屬于熔融焊的電焊、氣焊和電渣焊，其中電焊應(yīng)用最廣。與鉚接相比，焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、由于聯(lián)接而增加的質(zhì)量少、工人勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)。常用于制造箱體、機(jī)架。

膠接是利用膠粘劑在一定條件下把預(yù)制的元件連接在一起；并具有一定的連聯(lián)強(qiáng)度。它與鉚接、焊接、螺紋聯(lián)接等相比有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要有：1）可以膠接不同性質(zhì)的材料；2）可以膠接異型、復(fù)雜部件和大的薄板結(jié)構(gòu)件；3）容易實(shí)現(xiàn)密封、絕緣；4）工藝簡(jiǎn)單；5）膠接外形平滑，由于聯(lián)接而增加的質(zhì)量少。但其穩(wěn)定性較差，且膠接工藝不成熟，難以控制。目前膠接在機(jī)床、汽車、造船、化工、儀表、航空、航天等工業(yè)部門應(yīng)用日漸廣泛。

過盈聯(lián)接，也稱為干涉配合聯(lián)接或緊配合聯(lián)接。主要應(yīng)用于軸與轂、輪圈與輪芯的聯(lián)接以及滾動(dòng)軸承與軸或座孔的聯(lián)接。

總結(jié)：

以上主要介紹了生活中的幾種常見的機(jī)械聯(lián)接的定義、失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，目的是為了使我們更深的了解這幾種聯(lián)接以及聯(lián)接的重要性，希望在日常應(yīng)用中能夠正確的應(yīng)用聯(lián)接。

參考文獻(xiàn)：

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【3】程友聯(lián)，楊文堤. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011

作者簡(jiǎn)介：

1.張經(jīng)天（1995.12.27-）男，漢族，河南省濮陽(yáng)市人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程；2.于凱洋（1995.1.20-）男，漢族，河南省鄭州市人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程；3.張俊杰（1994.11.27-）男，漢族，河南省洛陽(yáng)市人，學(xué)生，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程。endprint