機(jī)械設(shè)計(jì) 第二篇 連接

第二篇連接機(jī)械動(dòng)聯(lián)接：被連接的零（部）件間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。（運(yùn)動(dòng)副）機(jī)械靜聯(lián)接：被連接的零（部）件間不允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。除指明動(dòng)連接外，所指連接均為靜連接。根據(jù)工作原理分為三類：形鎖合連接、摩擦鎖合連接、材料鎖合連接等根據(jù)可拆性分為：可拆連接：連接拆開(kāi)時(shí)，不破壞連接中的零件，重新安裝，即可繼續(xù)使用的連接。螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接不可拆連接：連接拆開(kāi)時(shí)，破壞連接中的零件，不能繼續(xù)使用的連接。鉚接、焊接、粘接本篇講螺紋連接和鍵連接。第五章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)§5-1螺紋§5-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件§5-3螺栓連接的預(yù)緊§5-4螺紋連接的防松§5-5螺紋連接的設(shè)計(jì)§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算§5-7螺紋連接的材料及許用應(yīng)力§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施§5-9螺旋傳動(dòng)（一）螺紋的類型和應(yīng)用§5-1螺紋外螺紋：在圓柱（或圓錐）外表面上形成的螺紋。內(nèi)螺紋：在圓柱（或圓錐）內(nèi)表面上形成的螺紋。圓柱螺紋：在圓柱表面上加工的螺紋。一般用于連接和傳動(dòng)。圓錐螺紋：在圓錐表面上加工的螺紋。一般用于管連接。連接螺紋：起連接作用的螺紋。傳動(dòng)螺紋：起傳動(dòng)作用的螺紋。米制螺紋：除管螺紋外。英制螺紋：管螺紋。連接螺紋傳動(dòng)螺紋按照牙型的不同螺紋又分為：普通螺紋管螺紋梯形螺紋矩形螺紋鋸齒形螺紋用于連接用于傳動(dòng)聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋MGTrB粗牙細(xì)牙螺紋管螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋普通是最常用的聯(lián)接螺紋用于細(xì)小的精密或薄壁零件用于水管、油管、氣管等薄壁管子上，用于管路的聯(lián)接。用于各種機(jī)床的絲杠，作傳動(dòng)用。只能傳遞單方向的動(dòng)力。螺紋種類特征代號(hào)外形圖用途常用的幾種螺紋的特征代號(hào)及用途常用的有：圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋螺紋的線數(shù)n沿一條螺旋線形成的螺紋叫做單線螺紋；沿兩條或兩條以上在軸向等距分布的螺旋線所形成的螺紋叫做多線螺紋。單線螺紋雙線螺紋螺距P和導(dǎo)程S

螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離P稱為螺距。

同一條螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離S稱為導(dǎo)程。單線螺紋：P=

S多線螺紋：S

=nP螺距=導(dǎo)程螺距導(dǎo)程螺紋的旋向右旋(常用)注意：只有上述各要素完全相同的內(nèi)、外螺紋才能旋合在一起。右旋左旋

§5-2螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件（一）螺紋連接的基本類型1.螺栓連接螺栓用來(lái)聯(lián)接不太厚的并允許鉆成通孔的零件。2.雙頭螺柱連接當(dāng)兩個(gè)零件的被緊固處，一個(gè)較薄另一個(gè)較厚或不允許穿通時(shí)，材料又比較軟，且需要經(jīng)常拆裝時(shí)，通常采用雙頭螺柱連接。3.螺釘連接當(dāng)被緊固零件尺寸較小、受力不大且不需經(jīng)常拆卸時(shí)，通常采用螺釘連接。4.緊定螺釘連接利用擰入零件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面或頂入相應(yīng)的凹坑中，以固定兩個(gè)零件的相對(duì)位置，并可傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。有間隙無(wú)間隙普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接(受剪螺栓聯(lián)接)普通螺栓聯(lián)接：一般使用在密封件上，要求對(duì)中性不是很高的連接件上。鉸制孔用螺栓聯(lián)接：一般要求對(duì)中性很高，不能發(fā)生偏載的設(shè)備上，比如驅(qū)動(dòng)軸上的法蘭盤(pán)連接等設(shè)備。雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接（二）標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件螺紋連接件分為三個(gè)精度等級(jí)：A、B、CA級(jí)精度最高，用于要求配合精度、防止振動(dòng)等重要零件的連接。B級(jí)精度多用于受載荷較大的且經(jīng)常裝拆、調(diào)整或承受變載的連接。C級(jí)精度多用于一般的螺紋連接。常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件通常選用C級(jí)精度。預(yù)緊目的1.增加聯(lián)接可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移。2.提高連接件的疲勞強(qiáng)度。通常規(guī)定：對(duì)于一般連接用的鋼制螺栓的預(yù)緊力F0§5-3螺紋連接的預(yù)緊1.測(cè)力矩扳手控制預(yù)緊力的方法：擰緊力矩TT1為螺旋副間的摩擦力矩T2為螺母與支承面間的摩擦力矩F0預(yù)緊力dF02.0D03-d03F0fc31)tg2dF0TTTv221≈+=+=r(y+D02-d022.定力矩扳手3.測(cè)量伸長(zhǎng)量螺紋連接自鎖條件：?jiǎn)尉€、ψ<v防松目的：一般螺紋連接不會(huì)自動(dòng)松脫，但在沖擊、振動(dòng)或變載的作用下，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬時(shí)消失，使連接失效。防松根本問(wèn)題：防止螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。防松方法：有三種（圖例見(jiàn)下頁(yè)）1．摩擦防松2．機(jī)械防松3．破壞螺紋副§5-4螺紋聯(lián)接的防松1.摩擦防松2.機(jī)械防松開(kāi)口銷與六角開(kāi)槽螺母圓螺母用止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲3.破壞螺紋副螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：1.選定螺栓數(shù)目及布置形式；2.確定螺栓連接的結(jié)構(gòu)尺寸；3.進(jìn)行必要的強(qiáng)度計(jì)算。（一）螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）連接結(jié)合面的幾何形狀通常設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，為保證連接結(jié)合面受力比較均勻。§5-5螺栓組連接的設(shè)計(jì)2）螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。（1）對(duì)于鉸制孔螺栓聯(lián)接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過(guò)8個(gè)，以免載荷分布不均。（2）對(duì)于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓聯(lián)接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近連接接合面的邊緣上，以減少螺栓的受力。（3）如果同時(shí)承受軸向載荷和較大的橫向載荷，應(yīng)采用銷、套筒、鍵等抗剪零件來(lái)承受橫向載荷，以減小螺栓的預(yù)緊力及其結(jié)構(gòu)尺寸。3）螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。（1）各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動(dòng)空間的大小來(lái)決定。（2）壓力容器等緊密性要求較高的重要連接，螺栓間距不得太大。查表5-4。4）分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4、6、8等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和劃線。同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同。5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結(jié)構(gòu)上設(shè)法保證載荷不偏心外，還應(yīng)在工藝上保證被連接件、螺母和螺栓頭部的支撐面平整，并與螺栓軸線相垂直。采用措施：（1）在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座。（2）當(dāng)支撐面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈，特殊情況下，采用球面墊圈。凸臺(tái)沉頭孔●避免偏心（二）螺栓組連接的受力分析目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力，進(jìn)行螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算。假設(shè)：①各螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；②螺栓組對(duì)稱中心與接合面形心重合；③受載后連接結(jié)合面仍保持為平面；④各螺栓在彈性限度內(nèi)工作。螺栓組聯(lián)接的受載類型1．受橫向載荷FSFS

4．受傾覆力矩OM

2．受轉(zhuǎn)矩riOT3．受軸向載荷FFS1．受橫向載荷的螺栓組連接時(shí)：分兩種情況A·采用普通螺栓（受拉螺栓）連接時(shí)（結(jié)合面不滑移）此時(shí)螺栓僅受預(yù)緊力的作用。通過(guò)由預(yù)緊力F0所產(chǎn)生的結(jié)合面上的摩擦力來(lái)平衡外載荷FΣ，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為F0靜強(qiáng)度條件：B·采用鉸制孔用螺栓連接（受剪螺栓連接）（結(jié)合面不滑移）FΣFΣ/2FΣ/2強(qiáng)度條件：（1）擠壓強(qiáng)度條件——聯(lián)接的（2）剪切強(qiáng)度條件——螺桿的通過(guò)剪切力F來(lái)平衡外載荷FΣ，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為F。2.受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接時(shí)：分兩種情況A·采用普通螺栓（受拉螺栓）連接（不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）fF0fF0通過(guò)由預(yù)緊力F0所產(chǎn)生的結(jié)合面上的摩擦力矩來(lái)平衡外載荷T，因此每個(gè)螺栓中受力相等，皆為F0Σri越大，所需F0就越小，所以應(yīng)遠(yuǎn)距離分布。討論問(wèn)題：受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★采用普通螺栓聯(lián)接時(shí)按僅受預(yù)緊力時(shí)的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算靜強(qiáng)度條件：B·采用鉸制孔用螺栓連接（受剪螺栓連接）（不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）通過(guò)剪切力F所產(chǎn)生的力矩來(lái)平衡外載荷T，由于此時(shí)螺栓的位置不同，因此每個(gè)螺栓的受力不相等，關(guān)鍵是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax變形協(xié)調(diào)條件：每個(gè)螺栓受到的剪切力與其到中心點(diǎn)的距離成正比。問(wèn)題：受旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax，然后按鉸制孔用螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。強(qiáng)度條件：（1）擠壓強(qiáng)度條件——聯(lián)接的（2）剪切強(qiáng)度條件——螺桿的3.受軸向載荷時(shí)——普通螺栓聯(lián)接問(wèn)題：受軸向載荷時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★求出工作拉力F后按受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接求出總拉力F2，然后進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)假設(shè)可知，每個(gè)螺栓所承擔(dān)的工作拉力皆相等為F，即：靜強(qiáng)度條件：4.受傾覆力矩的螺栓組連接時(shí)——普通螺栓連接通過(guò)左右兩側(cè)螺栓與地基間所產(chǎn)生的力F形成的力偶來(lái)平衡外載荷M，由于螺栓的位置不同，因此每個(gè)螺栓的受力不相等，關(guān)鍵是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax。變形協(xié)調(diào)條件：每個(gè)螺栓受到的工作拉力與其到中心線的距離成正比。A.軸向工作載荷F式中：Li—各螺栓軸線到螺栓組對(duì)稱中心的垂直距離

（Li與ri

含義不同）B.總拉力F2問(wèn)題：受傾覆力矩時(shí)普通螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度如何進(jìn)行計(jì)算？★首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax然后按受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算方法計(jì)算。靜強(qiáng)度條件：C.接合面可靠工作條件★★對(duì)普通螺栓可按軸向載荷以及傾覆力矩來(lái)確定螺栓的工作拉力，按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來(lái)確定聯(lián)接所需的預(yù)緊力，最后求出螺栓的總拉力。對(duì)受力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算?！铩飳?duì)鉸制孔用螺栓按橫向載荷以及轉(zhuǎn)矩來(lái)確定螺栓的工作剪力，對(duì)受剪力最大的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。說(shuō)明：在實(shí)際使用中，螺栓組所受的載荷是以上四種簡(jiǎn)單受力狀態(tài)的不同組合，但不論如何復(fù)雜，都可以將其簡(jiǎn)化成上述簡(jiǎn)單受力狀態(tài)，從而分別計(jì)算每個(gè)螺栓的工作載荷，然后將其進(jìn)行向量迭加得到每個(gè)螺栓的總的工作載荷。例：如圖所示的支架受F力。將F力分解并向螺栓組形心及結(jié)合面平移，得：設(shè)計(jì)中，需要防止如下四種可能的失效形式：上沿開(kāi)縫:下沿壓潰:支架下滑；需要足夠大的。螺栓拉斷；需要足夠大的螺栓直徑

。軸向載荷FH橫向載荷FV翻轉(zhuǎn)力矩M=FVA+FHB§5-6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算在軸向力的作用下，螺栓桿和螺紋部分可能發(fā)生塑性變形或斷裂；在橫向力的作用下，采用受剪螺栓時(shí)，螺栓桿和孔壁的貼合面上可能發(fā)生壓潰或螺栓桿被剪斷。聯(lián)接的失效形式：主要是指螺紋聯(lián)接件的失效。對(duì)于靜載荷其失效形式主要是螺紋部分的塑性變形和斷裂。對(duì)于變載荷其失效形式主要是栓桿部分的疲勞斷裂?？傊?受拉螺栓其破壞形式是螺栓桿螺紋部分?jǐn)嗔?；設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度；受剪螺栓其破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，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。螺紋部分的塑性變形和斷裂螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算步驟：（1）根據(jù)連接的類型、連接的裝配情況、載荷狀態(tài)等條件，確定螺栓的受力；（2）按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面的直徑或校核其強(qiáng)度。（二）緊螺栓連接既能承受靜載荷又能承受變載荷1.僅受預(yù)緊力的緊螺栓連接2.承受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊螺栓連接（1）工作載荷為恒定載荷（2）工作載荷為變載荷3.承受工作剪力的緊螺栓連接受力情況分類：（一）松螺栓連接只能受靜載荷（一）松螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

（螺母不需要擰緊、在承受工作載荷前，螺栓不受力）靜強(qiáng)度條件式中d1—螺紋小徑，mm

[σ]—螺栓材料的許用拉應(yīng)力，MPa

F—軸向工作載荷，N（二）緊螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算

（螺母需要擰緊、承受工作載荷前，螺栓受預(yù)緊力F0）1.僅受預(yù)緊力時(shí)緊螺栓連接F0F0FF

進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用。預(yù)緊力引起的拉應(yīng)力：螺牙間的摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，對(duì)于M10~M64的普通螺栓：靜強(qiáng)度條件：根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力:注意：①1.3的含義②危險(xiǎn)截面在小徑d1處③計(jì)算求得d1后應(yīng)查標(biāo)準(zhǔn)d1,然后確定大徑d2.承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接A·單個(gè)螺栓受力變形圖B·單個(gè)螺栓受力變形線圖螺栓預(yù)緊力F0后，在工作拉力F的作用下，螺栓的總拉力F2=?（1）工作載荷F為恒定載荷式中F1為剩預(yù)緊力，為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使F1＞0，一般根據(jù)聯(lián)接的性質(zhì)確定其的大小。見(jiàn)P83.式中：靜強(qiáng)度條件：進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用。為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)，其取值范圍為0～1。例如：受軸向力FQ的螺栓組聯(lián)接螺栓的總拉力為：靜強(qiáng)度條件：FQ為恒載荷總工作載荷FQ，各螺栓分擔(dān)的工作載荷F相等，設(shè)螺栓數(shù)目為z，則：FQ螺栓的拉力變幅Fa:靜強(qiáng)度條件：進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用。（2）工作載荷為變載荷在[0

～

F]之間，螺栓總拉力將在[F0～

F2]之間疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅應(yīng)滿足強(qiáng)度條件:★受軸向變載荷（工作拉力）作用的緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算：不僅要進(jìn)行拉伸強(qiáng)度計(jì)算，還要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。3.承受工作剪力的緊螺栓連接A·失效形式：（1）螺栓桿剪斷（2）螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁的壓潰（2）剪切強(qiáng)度條件——螺桿的（1）擠壓強(qiáng)度條件——聯(lián)接的B·強(qiáng)度條件例如：用受剪螺栓聯(lián)接靠螺栓受剪和螺栓與被聯(lián)接件相互擠壓時(shí)的變形來(lái)傳遞載荷。設(shè)各螺栓所受工作載荷均為F，螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：例1′圖示螺栓聯(lián)接中，采用兩個(gè)M16（小徑d1=13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料為45鋼，8.8級(jí)，σs=640MPa，聯(lián)接時(shí)不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，取安全系數(shù)[Ss]=4，被聯(lián)接接合面間的摩擦系數(shù)f=0.2，防滑系數(shù)Ks=1.2。試求：該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷F∑為多少？解：例2′圖示螺栓聯(lián)接中，采用兩個(gè)d0=16mm的受剪螺栓連接，被連接件材料為HT200，其許用擠壓應(yīng)力[σ]P1=100MPa，螺栓材料的許用切應(yīng)力[τ]=92MPa，許用擠壓應(yīng)力[σ]P2=300MPa。Lmin為配合面最小接觸高度，Lmin=25mm。試求：該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷F∑為多少？解：[σ]P1=100MPa，[σ]P2=300MPa。故取[σ]P=100MPa例3′用繩索通過(guò)吊環(huán)螺釘起重，繩索所能承受最大拉力Fmax=10KN，螺釘剛度與被聯(lián)接件剛度之比Cb/Cm=1/3，試求：（1）為使螺釘頭與重物接觸面不離縫，螺釘?shù)淖钚☆A(yù)緊力為多少？（2）若預(yù)緊力為10KN，繩受最大拉力，工作螺釘?shù)氖Ｓ囝A(yù)緊力為多少？解：（1）螺釘頭與重物接觸面不離縫，應(yīng)使剩余預(yù)緊力（2）若預(yù)緊力為10KN，工作螺釘?shù)氖Ｓ囝A(yù)緊力例4′一受拉螺栓組，由8個(gè)螺栓組成，受旋轉(zhuǎn)力矩T=600N·m的作用,結(jié)合面為圓形,螺栓均勻分布在直徑為300mm的圓周上，已知被聯(lián)接件間摩擦系數(shù)f=0.1，Ks=1.2，螺栓的[σ]=100MPa。試求：螺栓的最小計(jì)算直徑為多少mm（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字）？

N……….…………….…..……（2分）解：例5'圖中為一壓力容器，容器蓋與缸體用6個(gè)普通螺栓聯(lián)接，缸內(nèi)壓強(qiáng)p=2N/mm2，缸徑D=150mm。根據(jù)聯(lián)接的緊密性要求，每個(gè)螺栓的剩余預(yù)緊力F1=1.6F，F(xiàn)為單個(gè)螺栓的工作拉力，選用螺栓材料為35#鋼，屈服極限σs=300N/mm2，安全系數(shù)S=2，試計(jì)算所需螺栓的直徑d1。

N……….…………….…..……（2分）解：作業(yè)8、91′、有一氣缸內(nèi)徑為200mm，采用10個(gè)普通螺栓聯(lián)接。已知缸內(nèi)氣體壓力p＝1.5N/mm2，螺栓材料sB＝480N/mm2，sS＝360N/mm2，45號(hào)鋼，安全系數(shù)取3，為保證聯(lián)接可靠殘余預(yù)緊力取為1.5倍的工作載荷。試計(jì)算此螺栓聯(lián)接的螺栓直徑d1為多少？2′、已知?dú)飧坠ぷ鲏毫υ?~1.5MPa之間，工作溫度<125℃，氣缸內(nèi)徑D2=250mm，采用銅片石棉墊片，螺栓分布在一圓周上，圓周直徑為340mm，相鄰兩螺栓之間的距離不得超過(guò)120mm，試計(jì)算螺栓直徑。解：（一）螺紋連接件的材料螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí)。

常用材料：低碳鋼（Q215、10）和中碳鋼（Q235、35、45）沖擊振動(dòng)時(shí)采用低合金鋼、合金鋼，如：15Cr

40Cr

30CrMnTi螺栓例如：

4.6

5.6

6.8§5-7螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力一般而言螺母的性能等級(jí)應(yīng)不低于與其相配螺栓的性能等級(jí)。（二）螺栓連接件的許用應(yīng)力安全系數(shù)見(jiàn)表5-10（一）降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅1.降低cb2.增大cm方法：①增加螺栓長(zhǎng)度；②腰狀桿螺栓或空心螺栓；③螺母下裝彈性元件。方法：采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)3.同時(shí)降低cb，增大cm§5-8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施注意：此方法可使剩余預(yù)緊力減小，從而降低了連接的緊密性?？蛇m當(dāng)加大原預(yù)緊力，但必須控制的所規(guī)定的范圍。（二）改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象加厚螺母不能提高聯(lián)接強(qiáng)度。普通螺母加厚螺母螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F510圈以后，螺母牙幾乎不承受載荷。措施:

1．改善螺母結(jié)構(gòu)：懸置螺母、環(huán)槽螺母、內(nèi)斜螺母螺栓桿螺母體螺栓桿螺母體螺栓桿FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母體螺栓桿FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F5螺栓桿FF螺栓桿螺母體假設(shè)螺母為剛體，則螺紋牙變形與普通螺母相同。但實(shí)際上螺母也是彈性體，受載也被拉長(zhǎng)，變形螺紋牙產(chǎn)生回彈，從而減小兩者螺距變化，使受載均勻。2.采用鋼絲螺套3.合理選配材料：采用材料較軟、彈性模量低螺母設(shè)計(jì)：潘存云（三）減小應(yīng)力集中的影響1.增大過(guò)渡圓角2.切制卸載槽r3.在設(shè)計(jì)、制造及裝配上避免產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力（四）采用合理的制造工藝方法1·采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的方法2·采用強(qiáng)化處理的方法（氮化、氰化、噴丸）例1：如圖所示的支架受F力。將F力分解并向螺栓組形心及結(jié)合面平移，得：設(shè)計(jì)中，需要防止如下四種可能的失效形式：上沿開(kāi)縫:下沿壓潰:支架下滑；需要足夠大的。螺栓拉斷；需要足夠大的螺栓直徑

。軸向載荷FH橫向載荷FV翻轉(zhuǎn)力矩M=FVA+FHB1當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖性能

。A.好B.差C.相同D.不一定2用于連接的螺紋牙型為三角形，這是因?yàn)槿切温菁y

。A.牙根強(qiáng)度高，自鎖性能好B.傳動(dòng)效率高C.防振性能好D.自鎖性能差3若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的

。A.螺距和牙型角B.升角和頭數(shù)C.導(dǎo)程和牙形斜角D.螺距和升角4對(duì)于連接用螺紋，主要要求連接可靠，自鎖性能好，故常選用

。A.升角小，單線三角形螺紋B.升角大，雙線三角形螺紋C.升角小，單線梯形螺紋D.升角大，雙線矩形螺紋5用于薄壁零件連接的螺紋，應(yīng)采用

。A.三角形細(xì)牙螺紋B.梯形螺紋C.鋸齒形螺紋D.多線的三角形粗牙螺紋1A2A3B4A5A6當(dāng)鉸制孔用螺栓組連接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)，該螺栓組中的螺栓

。A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同時(shí)受到剪切與拉伸D.既可能受剪切，也可能受擠壓作用7計(jì)算緊螺栓連接的拉伸強(qiáng)度時(shí)，考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來(lái)的

倍。A.1.1B.1.3C.1.25D.0.38采用普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，

。A.螺栓的橫截面受剪切B.螺栓與螺栓孔配合面受擠壓C.螺栓同時(shí)受剪切與擠壓D.螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用9在下列四種具有相同公稱直徑和螺距，并采用相同配對(duì)材料的傳動(dòng)螺旋副中，傳動(dòng)效率最高的是

。A.單線矩形螺旋副B.單線梯形螺旋副C.雙線矩形螺旋副D.雙線梯形螺旋副10在螺栓連接中，有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母，其目的是

。A.提高強(qiáng)度B.提高剛度C.防松D.減小每圈螺紋牙上的受力6D7B8D9C10C11在同一螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，這是為了

。A.受力均勻B.便于裝配.C.外形美觀D.降低成本12螺栓的材料性能等級(jí)標(biāo)成6.8級(jí)，其數(shù)字6.8代表

。A.對(duì)螺栓材料的強(qiáng)度要求B.對(duì)螺栓的制造精度要求C.對(duì)螺栓材料的剛度要求D.對(duì)螺栓材料的耐腐蝕性要求13螺栓強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)，則螺栓材料的最小屈服極限近似為

。A.480MPaB.6MPaC.8MPaD.0.8MPa14不控制預(yù)緊力時(shí)，螺栓的安全系數(shù)選擇與其直徑有關(guān)，是因?yàn)?/p>

。A.直徑小，易過(guò)載B.直徑小，不易控制預(yù)緊力C.直徑大，材料缺陷多D.直徑大，安全15對(duì)工作時(shí)僅受預(yù)緊力F′作用的緊螺栓連接，其強(qiáng)度校核公式中的系數(shù)1.3是考慮

。A.可靠性系數(shù)B.安全系數(shù)C.螺栓在擰緊時(shí)，同時(shí)受拉伸與扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的影響D.過(guò)載系數(shù)11B12A13A14A15C16.下列措施不能均勻螺紋牙受力的是（）。A．采用加高螺母 B．改進(jìn)螺母結(jié)構(gòu)如懸置螺母C．改進(jìn)螺母結(jié)構(gòu)如內(nèi)斜螺母D．采用材料軟、彈性模量低的螺母17預(yù)緊力為F'的單個(gè)緊螺栓連接，受到軸向工作載荷F作用后，螺栓受到的總拉力F0

F'+FA.大于B.等于C.小于D.大于或等于18一緊螺栓連接的螺栓受到軸向變載荷作用，已知Fmin=0，F(xiàn)max=F，螺栓的危險(xiǎn)截面積為AC，螺栓的相對(duì)剛度為KC，則該螺栓的應(yīng)力幅為

。A.B.C.D.

16A17C18C

19在受軸向變載荷作用的緊螺栓連接中，為提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，可采取的措施是

。A.增大螺栓剛度Cb，減小被聯(lián)接件剛度CmB.減小Cb，增大CmC.增大Cb和CmD.減小Cb和Cm20若要提高受軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強(qiáng)度，則可

。A.在被連接件間加橡膠墊片B.增大螺栓長(zhǎng)度C.采用精制螺栓D.加防松裝置21有一單個(gè)緊螺栓連接，要求被連接件接合面不分離，已知螺栓與被連接件的剛度相同，螺栓的預(yù)緊力為F0，當(dāng)對(duì)連接施加軸向載荷，使螺栓的軸向工作載荷與預(yù)緊力相等時(shí)，則

。A.被連接件發(fā)生分離，連接失效B.被連接件將發(fā)生分離，連接不可靠C.連接可靠，但不能再繼續(xù)加載D.連接可靠，只要螺栓強(qiáng)度足夠，可繼續(xù)加載，直到軸向工作載荷F接近但小于預(yù)緊力的兩倍。19B20B21D22對(duì)于受軸向變載荷作用的緊螺栓連接，若軸向工作載荷F在0～1000N之間循環(huán)變化，則該連接螺栓所受拉應(yīng)力的類型為

。A.非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力B.脈動(dòng)循環(huán)變壓力C.對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力D.非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力23對(duì)于緊螺栓連接，當(dāng)螺栓的總拉力F0和殘余預(yù)緊力F″不變，若將螺栓由實(shí)心變成空心，則螺栓的應(yīng)力幅與預(yù)緊力會(huì)發(fā)生變化，

。A.增大，應(yīng)適當(dāng)減小B.增大，應(yīng)適當(dāng)增大C.減小，應(yīng)適當(dāng)減小D.減小，應(yīng)適當(dāng)增大24在螺栓連接設(shè)計(jì)中，若被連接件為鑄件，則有時(shí)在螺栓孔處制作沉頭座孔或凸臺(tái)，其目的是

。A.避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力作用B.便于安裝C.為安置防松裝置D.為避免螺栓受拉力過(guò)大25.下列螺紋聯(lián)接的防松措施中，屬于摩擦防松原理的是（）A．止動(dòng)墊片 B．對(duì)頂螺母C．串聯(lián)鋼絲 D．開(kāi)口銷22A23D24A25B第六章鍵、花鍵、無(wú)鍵連接和銷§6-1鍵聯(lián)接§6-2花鍵連接§6-3§6-4（一）鍵連接的功能、分類、結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用鍵是標(biāo)準(zhǔn)件。功能：通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，或?qū)崿F(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。§6-1鍵聯(lián)接平鍵半圓鍵楔鍵切向鍵1.平鍵連接（靜聯(lián)接、動(dòng)聯(lián)接）

鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞扭矩。上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)中性較好。只起周向定位作用，不起軸向定位作用，不能承擔(dān)軸向力。(2)薄型平鍵—靜聯(lián)接（薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸、尺寸受限制處：承載能力較低）(3)導(dǎo)向平鍵—?jiǎng)勇?lián)接（輪轂在軸上移動(dòng)）(4)滑鍵—?jiǎng)勇?lián)接(1)普通平鍵—靜聯(lián)接（輪轂在軸上不移動(dòng)）圓頭(A型)方頭(B型)單圓頭(C型)普通平鍵應(yīng)用最廣。普通平鍵應(yīng)用極為廣泛。軸上圓頭鍵槽可用指狀銑刀加工，方頭鍵槽用盤(pán)狀銑刀加工。普通平鍵與輪轂上鍵槽的配合較緊，屬靜聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽配合較松，屬動(dòng)聯(lián)接。

平鍵的標(biāo)注：b（寬）×h（高）×L（長(zhǎng)）

標(biāo)注：鍵18×100GB1096-79（A型鍵A不標(biāo)）例：鍵B18×100GB1096-79（B型鍵）設(shè)計(jì)：潘存云普通平鍵單圓頭(C型)圓頭(A型)方頭(B型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤(pán)銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端(1)(2)薄型平鍵—靜聯(lián)接（高度為普通平鍵的60～70%）（薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸、尺寸受限制處：承載能力較低）圓頭(A型)方頭(B型)單圓頭(C型)：用于軸端薄型平鍵的分析與普通平鍵一樣（3）導(dǎo)向平鍵—?jiǎng)勇?lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)度較長(zhǎng)，需用螺釘固定在鍵槽中。為便于裝拆，鍵上有起鍵螺孔。零件可以沿鍵滑行，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。但滑移距離不大。工作面為兩側(cè)面，頂面與輪轂間要有間隙(4)滑鍵—?jiǎng)勇?lián)接：零件滑移距離較大時(shí)滑鍵固定在輪轂上，輪轂帶動(dòng)滑鍵在鍵槽中滑行工作面為兩側(cè)面，頂面與輪轂間有間隙（圖上未畫(huà)出）2．半圓鍵—靜聯(lián)接鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動(dòng)，以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。優(yōu)點(diǎn)：定心性較好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的連接。缺點(diǎn)：軸上鍵槽較深。鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，用于軸端、輕載場(chǎng)合。工作面為兩側(cè)面，頂面與輪轂間要有間隙3.楔鍵：普通楔鍵、鉤頭楔鍵—靜聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面與鍵槽底面均有1:100的斜度。工作時(shí)，鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。楔鍵的上、下表面為工作面，兩側(cè)面為非工作面。缺點(diǎn)：能承擔(dān)單向軸向力，既起周向定位作用，也起單向軸向定位作用。但會(huì)引起偏心和偏斜，主要用于定心精度要求不高，載荷平穩(wěn)和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。4.切向鍵—靜聯(lián)接由一對(duì)斜度為1：100的楔鍵組成，其工作面是由一對(duì)楔鍵沿斜面拼合后相互平行的兩個(gè)窄面。單個(gè)時(shí)只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)必須用方向相反的雙鍵且?jiàn)A角為120°。一般用于直徑大于100cm的軸上，如大型帶輪、飛輪dLL’（二）鍵的選擇和鍵連接強(qiáng)度計(jì)算1.鍵的選擇（1）類型選擇：根據(jù)鍵連接的特點(diǎn)、使用要求、工作條件來(lái)選擇。（2）尺寸選擇1）由軸徑d確定鍵剖面尺寸b×h。2）參考輪轂寬度L′確定鍵長(zhǎng)L。一般應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。表6-1。2.鍵連接強(qiáng)度計(jì)算(1)平鍵連接強(qiáng)度計(jì)算a.靜聯(lián)接失效形式：工作面壓潰、鍵的剪斷（很少發(fā)生）設(shè)鍵側(cè)面的作用力沿鍵的工作長(zhǎng)度和高度均勻分布。當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或采用兩個(gè)鍵按180o布置?？紤]到兩個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度校核中可按1.5個(gè)鍵計(jì)算。（圓頭平鍵）（方頭平鍵）（單圓頭平鍵）式中：[sp]為許用應(yīng)力與許用壓力普通平鍵的靜連接強(qiáng)度條件為:b.動(dòng)聯(lián)接失效形式：工作面過(guò)度磨損●動(dòng)聯(lián)接的強(qiáng)度條件：[p]為許用應(yīng)力與許用壓力（2）半圓鍵連接強(qiáng)度計(jì)算3.增加聯(lián)接強(qiáng)度的措施b.增加鍵長(zhǎng)：L≤(1.6~1.8)da.采用雙鍵聯(lián)接：●注意布置：兩個(gè)平鍵——180o布置

兩個(gè)半圓鍵——同一條母線上兩個(gè)楔鍵——90o~120o布置●計(jì)算時(shí)按1.5個(gè)鍵計(jì)入失效形式：工作面壓潰、剪切破壞（很少發(fā)生）計(jì)算公式與平鍵靜聯(lián)接一樣，但k應(yīng)查標(biāo)準(zhǔn)，l≈L例1已知減速器中某直齒圓柱齒輪安裝在軸的兩個(gè)支撐點(diǎn)間，齒輪和軸的材料都是鍛鋼，用鍵構(gòu)成靜聯(lián)接。齒輪的精度為7級(jí)，裝齒輪處的軸徑d=70mm，齒輪輪轂寬度為100mm，需傳遞的轉(zhuǎn)矩T=2200N·m，載荷有輕微沖擊，試設(shè)計(jì)此鍵聯(lián)接。解：1.選鍵的類型

一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心要求，應(yīng)選A型普通平鍵。根據(jù)軸徑d=70mm，查得鍵截面尺寸為寬b=20mm，高度h=12mm，參考輪轂長(zhǎng)度取鍵長(zhǎng)度L=90mm

。2.校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度查表6-2，取[sp]=110MPa，鍵的工作長(zhǎng)度可見(jiàn)擠壓強(qiáng)度不夠，改用雙鍵，相隔180o布置。滿足要求。（一）花鍵連接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用§6-2花鍵聯(lián)接花鍵連接是有外花鍵和內(nèi)花鍵組成?；ㄦI聯(lián)接是將具有均布的多個(gè)凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的凹槽中所構(gòu)成的聯(lián)接。其工作面是鍵齒側(cè)?；ㄦI聯(lián)接的特點(diǎn)（與平鍵相比）優(yōu)點(diǎn)：1）受力較為均勻；2）因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸與輪轂的強(qiáng)度消弱較少；3）齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷；4）軸上零件與軸的對(duì)中性好；5）導(dǎo)向性較好；6）可用磨削的方法提高加工精度及連接質(zhì)量。缺點(diǎn)：齒根處仍有應(yīng)力集中；需用專門設(shè)備加工；成本高。適用：定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频倪B接。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云類型：矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵、三角形花鍵。制造容易最常用用于高強(qiáng)度聯(lián)接用于薄壁零件聯(lián)接1.矩形花鍵：輕系列用于靜連接或輕載連接中系列用于中等載荷的連接☆定心方式：小徑定心，外花鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面。特點(diǎn)：定心精度高，定心穩(wěn)定性好，內(nèi)、外花鍵均可用磨削的方法加工。矩形花鍵應(yīng)用廣泛。2．漸開(kāi)線花鍵