機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要：第10章連接

陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》第10章連接10.1考點提要10.1.1重要的術(shù)語及概念ddd2螺紋的分類、螺紋的主要參數(shù)（大徑，小徑，中徑，線數(shù)n，螺距p，導程S，1螺旋升角，牙型角，接觸高度h）、螺紋連接的類型及應用場合（螺栓連接，螺釘連接，雙頭螺柱連接，緊定螺釘）、螺紋連接的放松，鍵的名稱及分類。10.1.2單個螺栓的失效形式和強度計算受拉螺栓的主要破壞形式是靜載荷下受拉螺栓的損壞多為螺紋部分的塑性變形和斷裂。變載荷下多為栓桿部分的疲勞斷裂。受剪螺栓的主要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。橫向載荷作用下的普通螺栓聯(lián)接與鉸制孔用螺栓聯(lián)接兩者承受橫向載荷的機理不同。當橫向載荷相同時，前者靠預緊力作用，在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來承受橫向力；后者靠螺栓和被聯(lián)接件的剪切和擠壓來承載。前者由于靠摩擦傳力，所需的預緊力很大，為橫向載荷的很多倍，螺栓直徑也較大。單個螺栓連接的強度計算是整個螺栓連接的核心部分。表10.1總結(jié)了單個螺栓強度計算示預緊力，殘余預緊力，總拉力和工作拉力，表示拉的方法。表中F、F、F、F分別表201id0伸應力，表示考慮扭轉(zhuǎn)切應力后的計算應力，表示接合面數(shù)量，Z表示螺栓個數(shù)，表ca[]示螺栓孔直徑，表示螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，和表示剪應力和許用剪應Lmin力。在運用表10.1設(shè)計螺栓時，可變換成求直徑的形式。受橫向載荷的普通螺栓設(shè)計在求FF按照表中第三行拉伸情況計算，此種情況就等于。2F出預緊力后00F如圖10.1所示。螺栓的預緊力是，工作拉力是F，工作拉力作用后的殘余預緊力F，01螺栓中的總拉力F，力和變形關(guān)系呈線性關(guān)系，斜率表示剛度。螺栓的剛度Ctg，被b2b連接件的剛度Ctg各力之間的關(guān)系為：mmFCb(10-1)F(10-2)F(10-3)FFCmCFCCbbmmCCCbFF01m108陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》CCCFFF(10-4)b20bmCCCFFF(10-5)m10bm1.3F[]（10-6）螺栓的強度條件為：2d2/41caC/(CC)為相對剛度，越硬的材料該值越小式中，b。而螺栓剛度與被連接件剛度之比bm。在螺栓承受變動的軸向工作載荷時，螺C/Cb/b等于螺栓和被連接件變形量的反比mmFF栓受的總載荷在到間變動。被連接件所受軸向力是相應工作載荷時的殘余預緊力。螺02栓強度計算見表10.1。緊螺栓連接中，系數(shù)1.3是考慮到緊聯(lián)接時螺栓在總拉力F的作用2下可能補充擰緊，故將總拉力增加30%以考慮此時扭轉(zhuǎn)切應力的影響。圖10.1螺栓受預緊力和工作拉力的變形算外，還要注意為Fo對于受軸向變載荷的重要連接，除了按表10.1中的靜強度計min而為，F(xiàn)2可求得應力幅和平均應力，然后按照最小應力為常數(shù)的情況，第九章max的求疲勞強度安全系數(shù)的方法求出安全系數(shù)。表10.1單個螺栓的強度計算109陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》*10.1.3.螺栓組的設(shè)計計算對螺栓組的分析基于五項假設(shè)：（1）各螺栓的材料，結(jié)構(gòu)，尺寸和所受的預緊力均相同；（2）螺栓組的對稱中心和連接結(jié)合面的幾何中心重合；（3）受載后結(jié)合面仍為平面；（4）被連接件為剛體；（5）螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。螺栓組聯(lián)接設(shè)計的順序遵循選布局、定數(shù)目、力分析、設(shè)計尺寸的步驟進行。首先選定螺栓的數(shù)目及布置形式；然后確定螺栓連接的結(jié)構(gòu)尺寸，對于重要的連接，應根據(jù)連接的工作載荷，分析各螺栓受力狀況，找出受力最大的螺栓進行強度校核。表10.2列出了螺栓組在受作時用，就應分別計算行矢量合成。特別注意在螺栓組承受傾覆力矩作時用應考慮以下需要保證的條件：（１）兩被連接面不滑移，應保證殘余預緊力F產(chǎn)生的摩擦力足以保證兩被連接面不滑移，到不同載荷時單個螺栓中所受最大載荷。如果同時受表中兩種載荷的出不同載荷下單個螺栓的最大載荷，再進1FF設(shè)外部給螺栓組的螺栓軸線方向的總拉力為，外部在滑移方向作于用螺栓組的力為。aH不滑移條件為：fzFKF1sHF把式（10-5）引入，工作拉力為軸向力并考慮螺栓個數(shù)Z得：a110陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》cFcczbfz(F0)KF（Hma10-7）sm據(jù)式（10-7）求出的F可保證不發(fā)生滑移（即使有軸向外拉力）。0（２）在預緊力F作用下不能出現(xiàn)結(jié)合面被壓潰或出現(xiàn)間隙。不壓潰的條件是壓應力不能0大于材料的許用應力：zFMpmax[p]（10-8）0AW（３）兩被連接結(jié)合面無間隙的條件是壓應力不能為零：zFMp00(10-9)AWmin表１０.2螺栓組中受力最大載荷10.1.4．影響螺栓連接強度的因素及提高連接強度的措施FF之間變2從圖10.1可見，當工作拉力在0---F之間變化時，螺栓的總拉力就在O化。影響螺栓連接強度的因素主要有：應力幅的變化，應力集中的影響，材料的力學性能，工藝制造和附加應力等方面的因素。常采用的提高連接強度的措施有：C采取減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度的方法來降低應力幅。常采用適當bC（１）可m增加螺栓的長度，桿直徑的腰狀桿螺栓或空心螺栓等措施降低螺栓度剛，同時可采用高硬度墊片或把螺母直接擰緊在鑄鐵上等措施提高被連接件的度剛。從圖10.1可見，這m樣或增大的措施會引起殘余預緊力減小，從而降低連接的緊密性。這可以通過適b當增加預緊力的方法克服。111陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》（2）改善螺紋牙間載荷分布如采用懸置螺母，環(huán)槽螺母等措施。（3）減小應力集中，如將螺紋收尾改為退刀槽等措施（4）減小彎曲應力，采用凸臺，沉頭等使螺母與被連接件接觸面平整。（5）采用合理的制造工藝如冷墩法和滾壓法或表面加工等措施。10.1.5．螺栓性能等級標號標號有兩部分數(shù)字組成，分別表示螺栓材料的公稱抗拉強度值和屈強比值。例如性能等級4.6級的螺栓，其含義是：1）螺栓材質(zhì)公稱抗拉強度達400MPa；2）螺栓材質(zhì)的屈強比值為0.6；3）螺栓材質(zhì)的公稱屈服強度達400×0.6=240MPa。10.1.6.螺旋副的受力分析，效率自鎖和NcosQ從圖10.2可見：螺栓的軸向作用力Q與螺旋接觸面正反力N的關(guān)系為：所以，螺紋接觸面的F摩擦力等于f與N的乘積，表示為：fFQf/cosfQ(10-10)fv接觸面的摩擦角為：fcos'arctgfarctgv（10-11）顯然，β角越大，則摩擦力也越大。所以三角螺紋更適合于緊固，而矩形螺紋更適合于傳動，考慮到牙根的強度，多采用梯形螺紋傳動。a)b)圖10.2不同牙形受力比螺旋線展開如圖10.3所示是斜面，如圖10.4所示。螺母面運動。要傳動就希望有比較高的效，率要自鎖就希望機械效率低。中徑處展開的斜面底邊較沿螺紋的相對運動相當于沿斜d高為tg。在頭數(shù)為n，螺距為P，中徑的螺旋中，螺旋升角為：2dd長為，22112陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》arctgnPd（10-12）2設(shè)接觸面摩擦角為功為'。正行程時,如圖10.4所示。外力做總機械：WFdQdtg(')22有用的機械功為：WQdtg02所以機械效率為：Wtg(')Wtg(10-13)0圖10.3螺母與螺桿運動關(guān)系取不同的螺紋升角，可求得在40附近時，效率最高。但是，角度太大，加工困難，O而且20左右以后，增加的幅度也不大了，一般取20左右就可以有較高的機械效率。所以，OO一般傳動用螺旋都采用大的螺旋升角。113陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》圖10.4正行程力分析反行程時，如圖10.5所示。驅(qū)動力是重力，做功為：WQdtg02克服阻力F作功：WFdQdtg(')22Wtg(')機械效率為：（10-14）tgW0'令機械效率小于或等于零，即自鎖，則得反行程自鎖條件：一般的緊固螺紋都取很小的螺旋升角，多數(shù)的緊固螺旋有1O32'3O2'，'6o30'10O30'，都滿足自鎖條件。把反行程滿足自鎖條件代入式（10-13）可知其正行程的效率一定不會超過50%。圖10.5反行程力分析從以上分析不難得到，當螺旋副轉(zhuǎn)動，驅(qū)動滑塊勻速上升時，螺旋副的驅(qū)動力矩為：TQd2tg(')(10-15)2滑塊反行程勻速下降時，作用在螺旋副上的力矩為：TQd2tg(')(10-16)210.1.7螺紋的預緊和防松裝配螺栓時對螺母的擰緊稱預緊，其目的是增強連接的緊密性，可靠性和提高防松能力。預緊螺使栓產(chǎn)生的拉力稱預緊力以起到防松作用，但在沖擊，振動或變載作用下或溫度變化較大的場合，還是會連使接的預和摩擦力減小，導致連接松脫。防松的實質(zhì)是阻止螺旋副發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，其原理為：機。盡管普通螺栓已經(jīng)滿足自鎖條件，支承面間也有摩擦力可緊力114陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》械防松、摩擦防松、破壞螺旋副運動關(guān)系三種。在摩擦放松中，對頂螺母用于平穩(wěn)，低速和重載的場合，而彈簧墊圈應用于沖擊和振動很小的場合而自鎖螺母則連接更可靠。對于振動較大或高速的場合可采用機械放松，如開口銷與六角開槽螺母或制動墊圈，而串聯(lián)鋼絲放松可靠，結(jié)構(gòu)緊湊但裝拆不便。至于破壞螺旋副的連接如鉚合，沖點，膠粘在拆卸后連接件不能再重復使用了。預緊的目的在于增強聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生F相對滑移。要產(chǎn)生大小為的預緊力，螺旋副擰緊時要克服螺旋副的摩擦力矩T和螺母1oddT,設(shè)螺旋支撐面的外徑，螺旋孔的直徑，支撐面半徑，支撐面2w0r支撐面的摩擦力矩ffrdd0與螺母的摩擦系數(shù)，近似取支撐面半徑為和之和的四分之一?？偭貫椋篶fwFdddTTTo2tg(')fF（10-17）wo2412cof0.151O32'3O2'，tg'0.15，這個值對M10---M68的粗牙螺紋，取，cT0.2Fd般為螺紋直徑的15倍，則F(FL)/(0.2d)75F，o約為：，按照扳手長度一o預緊力高達扳手擰緊時手上用力的75倍。所以對于重要的連接，一般不采用M12以下的螺紋。預緊力的控制通常采用定力矩扳手和測力矩扳手。10.1.5軸轂連接1．鍵的分類及不同鍵的工作面詳見教材。2．鍵的特性見表10.3，選擇時要根據(jù)載荷和工作特性選好類型，根據(jù)軸徑確定所用鍵的尺寸?；ㄦI連接按齒形分為矩形和漸開線花鍵連接，前者的定心方式為小徑定心，后者采用齒形定心?；ㄦI比較其它鍵最大的特點是導向和定心精度高，對軸的削弱小，但制造成本高。表10.3鍵的類型及特點比較類型失效形式適用場合雙鍵布置普通平鍵兩側(cè)面被壓潰對中性好，承載能力大，應用廣泛沿周向180度布置導向平鍵兩側(cè)面過度磨零件有沿軸向長距離移動要求或滑鍵損半圓鍵兩側(cè)面被壓潰承載能力小，用于輕載，軸端錐形軸同一母線上轂的連接楔鍵上下面被壓潰用于轉(zhuǎn)矩不大，定心要求低，轉(zhuǎn)速不沿周向相隔90到120高的連接度布置上下工作面被用于轉(zhuǎn)矩大，對中性要求不高的大型沿周向相隔120到壓潰軸轂連接130度工作面被壓潰載荷大，對中性要求高切向鍵花鍵115陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》或過度磨損10.2難點分析10.2.１．對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接能認為總拉力是預緊力和工作拉力之和嗎？F答：對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接，螺栓所受的軸向總拉力應為其所受的工作載荷2FF與殘余預緊力之和。而不是工作載荷與預緊力之和。110.2.2緊螺栓連接的強度條件是按拉應力建立的，因此沒有考慮剪切應力的影響嗎？答：緊螺栓連接中，螺栓所受拉力會產(chǎn)生拉伸正應力，考慮螺紋摩擦力矩的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應力，螺栓螺紋部分產(chǎn)生拉伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形，其強度條件是根據(jù)強度理論建立的。已經(jīng)考慮了剪切應力的影響。10.2.3受拉螺栓連接只能承受軸向載荷嗎？答：受拉螺栓連接中，承受橫向外載荷的緊螺栓連接采用的是普通螺栓連接，由于處于擰緊狀態(tài)，螺栓受預緊力的作用，被連接件靠其結(jié)合面間的摩擦力可以承受橫向外載荷。10.2.4螺紋的導程和螺有距何區(qū)別？螺紋的導程S和螺距P與螺紋線數(shù)n有何關(guān)系？答：螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離，導程則是同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。S、螺距P、螺紋線數(shù)n之間的關(guān)系：SnP。10.2.5．被連接件受橫向載荷時，螺栓是否一定受到剪切力？答：被連接件受橫向載荷時，螺栓不一定全受到剪切力。鉸制孔螺栓連接，螺栓受剪切力，而普通螺栓是用預緊力產(chǎn)生摩擦力抵抗橫向剪切力，此時，普通螺栓受拉應力。10.2.6計算普通螺栓連接強度時，為什么只考慮螺栓的危險截面的拉伸強度，而不考慮螺栓頭和螺母的強度？答：螺栓頭和螺母螺紋牙的結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)與螺桿等強度條件規(guī)定的，實踐中很少失效，通常不需要另外設(shè)計和計算。10.2.7選擇螺母的材料時，為什么選擇比螺栓材料級別稍低，硬度也稍低？答：為了減小磨損和避免螺紋咬死。10.3模擬考題10.3.1填空題1.常用的螺紋牙型有、、和等，其中多用于連接，其余用于傳動。2.非矩形螺紋的自鎖條件是螺旋升角當量摩擦角。3.普通螺紋的公稱直徑是，而管螺紋的公稱直徑是管子的。4.螺紋連接有、、和緊定螺釘連接等基本類型。116陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》5.螺紋連接的擰緊力矩在螺旋副相對轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生阻力矩和螺母與支撐面間的。6.重要的螺紋連接一般不采用以下直徑的螺栓。7.防松的本質(zhì)是。８.普通螺栓的直徑螺栓孔的直徑，而鉸制孔螺栓的直徑螺孔的直徑。９.螺栓的主要失效形式有、、。10.螺紋連接預緊的目的在于，以防止。11.采用平鍵連接時，為加工方便，各軸段的鍵槽應設(shè)計在，并盡可能采用。12．根據(jù)用途不同，平鍵分為平鍵、平鍵和。13．普通平鍵工作時是依靠來傳動的，所以其工作面是。其剖面尺寸按選取，其長度根據(jù)14．平鍵連接具有、的15．半圓鍵的僅在于具有定心較好的特點，還在于，便于如果連接強度不夠可以采用雙鍵，但雙鍵應以圓周上錯開布置，在強度計算時按個鍵計算。17．當軸的結(jié)構(gòu)上需要用兩個半圓鍵時，上。18．當軸用切向鍵雙向傳遞扭矩時，19．按齒形可把花鍵分為和。20．圓周端面上Z個齒的花鍵軸比具有Z個平鍵的軸強度，與平鍵21．在軸與輪轂孔連接中，應用于對中精度不高，承載比較大的靜連接。聯(lián)接的主要失效形式是導向平鍵聯(lián)接的主要失效形式是決定。優(yōu)點，所以應用廣泛。優(yōu)點不裝配。16．對于普通平鍵，這兩個鍵不能布置在，應布置在軸線方向的兩個切向鍵在圓周上應錯開布置。比較對軸的削弱。22.普通平鍵，。10.3.2判斷題1.由于非矩形螺紋的螺旋升角比當量摩擦角大的越多，傳動效率就越高，所以應該盡量加大角。2.直徑和螺距都相等的單頭螺紋比多頭螺紋更容易松脫。3.彈性墊圈和對頂螺母都屬于機械防松。合圈數(shù)越多，同時受載的螺紋圈數(shù)就越多，這可分螺紋的螺旋4.螺栓與螺母的旋散每個螺紋的受力，所以應盡量使螺母做厚些。5.導向平鍵的主要失效形式是磨損。6．切向鍵和7．傳遞轉(zhuǎn)矩的鍵，8.受橫向載荷的普通螺栓楔鍵在安裝時都要楔緊，所以必然產(chǎn)生徑向壓力，導致偏心。剪切破壞。聯(lián)接，其載荷靠螺栓的剪切和擠壓來承受。其主要失效形式是1209.為提高強度，采用兩個平鍵連接時，應在軸上沿圓周相隔o10.平鍵的尺寸要根據(jù)軸傳遞的扭矩的大小選擇而不是軸的直徑。117陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》10.3.3選擇題1.在加裝了防松裝置后，螺紋連接是一種A．可拆連接B．不可拆連接C.永久性連接D.具有自鎖性能的不可拆連接２.串聯(lián)鋼絲防松適用于的場合A．外載荷波動較小B．一般不拆卸C.變載荷D.緊湊的螺栓組連接的場合３．彈簧墊圈防松一般用于A．外載荷波動較小B．一般不拆卸C.變載荷D.緊湊的螺栓組連接４．用于連接的螺紋牙形為這是因為（１）A．三角形B．梯形C.矩形（２）D.梯形牙形強度高，效率高E.楔面牙形摩擦力大，自鎖性好F.防振性能好５．細牙螺紋和粗牙螺紋相比較，螺距比較小，內(nèi)徑比較大，故細牙螺紋A．自鎖性好，強度低B．自鎖性好，強度高C.自鎖性差，強度低D.自鎖性好，強度高６．當被連接件之一很厚，連接又需要經(jīng)常拆裝時，常采用A．螺連釘接B．雙頭螺柱C.加長螺栓D.鉸制孔螺栓７．當兩個被連接件不宜制成通孔，且不需要經(jīng)常裝拆時，往往采用連接。A．螺連釘接B．雙頭螺柱C.螺栓D.緊定螺釘8．當兩個零件僅承需傳遞很小的轉(zhuǎn)矩，且不需要經(jīng)常裝拆時，往往采用連接。A．螺連釘接B．雙頭螺柱C.螺栓D.緊定螺釘9．受橫向載荷的普通螺紋連接中，在有預緊力作用下的螺栓中的應力為A．拉應力B．橫向剪應力C.拉應力和剪應力D.橫向擠壓應力10.受橫向載荷的鉸制孔螺栓所受的載荷是A．橫向擠壓應力和橫向剪應力B．擰緊螺母產(chǎn)生的拉應力和剪應力C.預緊產(chǎn)生的拉應力和載荷產(chǎn)生的橫向剪應力D.橫向擠壓應力11．為了改善螺紋上的載荷分布，通常都以的方法來實現(xiàn)。A．采用雙螺母B．采用加厚螺母C.減少螺栓和螺母的剛度變化D.減少螺栓和螺母的剛度變化12.螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于。A增加螺紋聯(lián)接的軸向力B增加螺紋聯(lián)接的橫向力C防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動D增加螺紋聯(lián)接的剛度13.為聯(lián)接承受橫向工作載荷的兩塊薄鋼板，一般采用的螺紋聯(lián)接類型應是。A．螺栓聯(lián)接B.雙頭螺柱聯(lián)接C．螺聯(lián)釘接D.緊定螺聯(lián)釘接118陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》14、采用普通螺栓聯(lián)接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時，＿＿。A、螺栓的橫截面受剪切B、螺栓與螺栓孔配合面受擠壓C、螺栓同時受剪切與擠壓D、螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用15、當螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時，細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16、用于聯(lián)接的螺紋牙型為三角形，這是因為三角形螺紋＿＿。A牙根強度高，自鎖性能好B、傳動效率高C、防振性能好D、自鎖性能差17、若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時的效率取決于螺紋的＿＿。A、螺距和牙型角B、升角和頭數(shù)C、導程和牙形斜角D、螺距和升角18、對于聯(lián)接用螺紋，主要要求聯(lián)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、開角小，單線形梯螺紋19、用于薄壁零件聯(lián)接的螺紋，應采用＿＿。D、升角大，雙線矩形螺紋A、三角形細牙螺紋B、形梯螺紋C、鋸齒形螺紋D、多線的三角形粗牙螺紋20、當鉸制孔用螺栓組聯(lián)接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時，該螺栓組中的螺栓＿＿。A、必受剪切力作用B、必受拉力作用C、同時受到剪切與拉伸D、既可能受剪切，也可能受擠壓作用21、計算緊螺栓聯(lián)接的拉伸強度時，考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復合作用，應將拉伸載荷增加到原來的＿＿倍。A、l.lB、l.3C、1.25D、0.322、在螺栓聯(lián)接中，有時在一個螺栓上采用雙螺母，其目的是＿＿。A、提高強度B、提高剛度C、防松D、減小每圈螺紋牙上的受力23、在同一螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長度均應相同，這是為了＿＿。A、提高強度B、提高剛度C、外形美觀D、降低成本24、緊螺栓聯(lián)接在按拉伸強度計算時，應將拉伸載荷增加到原來的1.3倍，這是考慮＿＿。A、螺紋的應力集中B、扭轉(zhuǎn)切應力作用C、安全因素D、載荷變化與沖擊FF225、預緊力為的單個緊螺栓聯(lián)接，受到軸向工作載荷F作用后，螺栓受到的總拉力＿0＿FF。0A、大于B、等于C、小于D、大于或等于26、在螺栓聯(lián)接設(shè)計中，若被聯(lián)接件為鑄件，則有時在螺栓孔處制做沉頭座孔或凸臺，其目的是＿＿。119陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》A、避免螺栓受附加彎曲應力作用B、便于安裝C、為安置防松裝置D、為避免螺栓受拉力過大27、若要提高軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強度，則可：。A、在被聯(lián)接件間加橡膠墊片C、采用精制螺栓B、增大螺栓長度D、加防松裝置28．平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時受作用A．剪切B．剪切和擠壓C.扭轉(zhuǎn)D.彎曲29．普通平鍵傳遞動力是靠A．兩側(cè)面的摩擦力B．兩側(cè)面的擠壓力C.上下面的擠壓力D.上下面的剪切力30．鍵連接中，對中性最差的是，對中性最好的是。A．平鍵連接B．半圓鍵連接C.楔鍵連接D.花鍵連接31．鍵的截面尺寸通常是根據(jù)來選擇的。A．傳遞扭矩的大小B．傳動功率的大小C.輪轂長度D.軸的直徑32．鍵的長度尺寸通常是根據(jù)來選擇的。A．傳遞扭矩的大小B．傳動功率的大小C.輪轂長度D.軸的直徑33.螺旋中副，螺母旋轉(zhuǎn)一周時，它沿螺栓的軸線方向移動的距離是A、螺旋線頭數(shù)╳導程B、導程/螺旋線頭數(shù)C、螺旋線頭數(shù)╳螺距D、螺距/螺旋線頭數(shù)34.與平鍵聯(lián)接比較，下列對花鍵的描述中不符合事實A較好的工藝性B嚴重削弱軸和輪轂強度C具有較強的承載能力D零件在軸上的對中性好10.3.4問答題1.常用螺紋的類型主要有哪些？對連接螺紋和傳動螺紋的要求有何區(qū)別？2.哪些螺紋主要用于聯(lián)接？哪些螺紋主要用于傳動？3.螺紋聯(lián)接的基本類型有哪些？各適用于什么場合？4.螺紋聯(lián)接預緊的目的是什么？5.螺栓的防松原理是什么？防松的方法和裝置有哪些？6.受拉螺栓的主要破壞形式是什么？7.受剪螺栓的主要破壞形式是什么？8.為了提高螺栓的疲勞強度，在螺栓的最大應力一定時，可采取哪些措施來降低應力幅？并舉出三個結(jié)構(gòu)例子。9.螺紋聯(lián)接設(shè)計時均已滿足自鎖條件，為什么設(shè)計時還必須采取有效的防松措施？10.橫向載荷作用下的普通螺栓聯(lián)接與鉸制孔用螺栓聯(lián)接兩者承受橫向載荷的機理有何不同？當橫向載荷相同時，兩種螺栓中哪種需要用更大的直徑？11.承受預緊力Fo和工作拉力F的緊螺栓聯(lián)接，螺栓所受的總拉力F2是否等于Fo+F？為120陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》什么？12.對于緊螺栓聯(lián)接，其螺栓的拉伸強度條件式中的系數(shù)1.3的含義是什么？13.在螺栓連接中，螺紋牙間載荷分布為什么會出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象？常用哪些結(jié)構(gòu)使之分布趨于均勻？14.花鍵連接的類型有哪幾種？各采用何種定心方式？15.提高螺栓連接強度有哪些措施？10.3.5計算分析題1.用12英寸扳手擰緊M8的螺栓。已知螺栓力學性能等級為4.8級,螺紋間摩擦系數(shù)f0.1,螺母與支撐面間f0.12L240mm,,手掌中心至螺栓軸線的距離摩擦系數(shù)v試問當手掌用力125N時，該螺栓所產(chǎn)生的拉應力為多大？螺栓會不會斷？（手查冊的參數(shù)d11.5mm,d9mmP1.25mm中徑d7.188mm為：M8螺母w，M8粗牙螺距o2315Mpa）.，螺栓的屈服極限應力d6.647mm小徑1F100kN,采用梯形螺紋，2.一升降機構(gòu)如圖10.6所示，承受載荷ad70mmd65mm4n,P=10mm,螺紋線數(shù),支撐面采用推力軸承，升降臺上下移動,2處有滾輪，它們的摩擦力不計，（1）穩(wěn)定上升時的效率，已知螺旋副當量摩擦系數(shù)為0.1（2）穩(wěn)定上升時加于螺桿上的力矩（3）以800mm/min速度上升，按穩(wěn)定運轉(zhuǎn)條件試計算：工作臺若工作臺求螺桿上制動力矩應為多少？（4）若使得工作臺F在載荷作用下均速下降，是否需要制動力矩，螺桿上的制動力矩多a大？121陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》圖10.6題2圖3.某氣缸缸體與缸蓋間用10個M20（d1=17.294mm）的普通螺栓聯(lián)接，如圖10.7所示。缸體內(nèi)徑D＝250mm，缸內(nèi)工作壓力p為0～1MPa之間變化，螺栓材料的許用應力170MPa。（1）若結(jié)合面上的殘余預緊力F1為工作載荷的1.5倍，試校核該螺栓的靜強度。，最小拉應力max（2）仍按上述條件，計算汽缸工作時螺栓危險剖面上的最大拉應力，minCCC平均應力和應力幅（已知螺栓的相對剛度a0.5）bmbm（3）畫出螺栓與被連接件的受力變形示意圖（不要求按比例）。圖10.7題3圖4.如圖10.8所示結(jié)構(gòu)，為用兩個螺栓固定的構(gòu)件組合體，若螺栓材料的屈服極限為s240Mpa，圖中尺寸LLL10mm，按下列連接時，求允許的最大載荷R123d8.38mm,接合面的摩擦系數(shù)f0.2，防滑系數(shù)K1.2，擰緊螺連接,1(1)普通螺栓s栓時其應力控制在屈服極限的80%。連接，光桿直徑d11mm，光桿的非螺紋軸向長度29mm，許用（2）鉸制孔螺栓力為屈服極限的80%。擠壓應0122陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》圖10.8題4圖5.圖10.9所示為某減速裝置的組裝齒輪，齒圈為45鋼，=355MPa，齒芯為鑄鐵HT250，SS2.5輪芯材料強度極限250MPa，取，用6個8.8級M6的鉸制孔用螺栓均布在Bh9mm。已知M6螺栓螺栓孔直D0=110mm的圓周上進行聯(lián)接，螺栓非螺紋部分長度mind7mmS2.5S1.25，試確定該聯(lián)，剪切強度安全系數(shù)取，擠壓強度安全系數(shù)P徑o接傳遞最大轉(zhuǎn)矩T。max圖10.9題5圖*6.已知一個托架的邊板用6個螺栓與相鄰的機架相連接。托架受一與邊板螺栓組的垂直對小為60kN的載荷作用。現(xiàn)有如圖10.10所示的布置形式，設(shè)采用鉸制孔用螺栓連接，試問哪一種布置形式所用的螺栓直徑最??？為什么？稱軸線相平行、距離為250mm、大兩種螺栓圖10.10題6圖*7.圖10.11是由兩塊邊板一和塊承重板焊接的龍門起重機導軌托架。栓與立柱相連接，托架所承受的最大載荷為20kN，載荷有較大的變動。試兩塊邊板各用4個螺問：此螺栓連接123陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》采用普通螺栓連接還是鉸制孔用螺栓連接為宜？為什么？若用M6×40鉸制孔用螺栓連接，S3.55.0，性能等級為8.8，螺栓剪切強度和擠壓強度安全系數(shù)分別為已知螺栓機械S1.5，校核螺栓連接強度。p圖10.11題7圖*8.如圖10.12是一方形蓋板用四個螺栓與箱體連接，螺栓的材料為45鋼，性能等級6.8d10.106mmOO'52，，由于制造誤差，吊環(huán)中心點在O’，距離O點為級，螺栓小徑1吊環(huán)受工作拉力F20000N,在吊環(huán)起吊過程中要保持殘余預緊力F0.6F，求受力最Q1F大螺栓所受拉力并校核強度。2圖10.12題8圖*9．如圖10.13是一個支架用四個普通螺栓連接在支柱上，已知載荷P12400N，連接尺124陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》寸如圖，接合面摩擦系數(shù)f0.2，螺栓材料的屈服極限270N/mm，安全系數(shù)sS1.5，螺栓的相對剛度c/(cc)0.3，防滑系數(shù)K1.2d1，求所需要的螺栓小徑。bbms圖10.13題9圖10.如圖10.14所示的夾緊連接螺栓組中，已知螺栓數(shù)目Z4，軸的直徑d65mm，外力R240N，外力作用線到軸中心的距離L420mm，軸與轂之間的摩擦系數(shù)f0.12，可靠性系數(shù)K1.3，連接尺寸l24mm，取螺栓性能等級為5.6級，試確定連接螺栓的s直徑（取安全系數(shù)S4.4）圖10.14題10圖10.4本章模擬考題答案10.4.1填空題答案1.三角形、矩形、梯形、鋸齒形、三角形2.小于3.螺紋的大徑、內(nèi)徑4.螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接緊定螺釘5.摩擦、摩擦力矩6.M127.阻止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動８.小于、等于９.螺栓桿發(fā)生塑性變形或斷裂、螺栓和螺母的螺紋脫扣、受橫向載荷時，螺栓桿被剪斷或螺孔壓潰10.增強聯(lián)接的剛性、緊密性和125陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》防松性；振動和噪聲11.同一條母線上、相同尺寸12．普通、導向、滑鍵。13．鍵與鍵槽的側(cè)面之間的擠壓、兩側(cè)面、軸的直徑、所在軸段長度14．結(jié)構(gòu)簡單、裝180拆方便15．可以在槽的圓弧形底面擺動16．、1.517．同一圓周端面上、同一O120130O母線18．19．矩形齒花鍵、漸開線齒花鍵20．高、小21．楔鍵O22.鍵、軸槽和輪轂槽三者中最弱的工作面被壓潰、工作面的過度磨損。10.4.2判斷題答案1.×2.×3.×4.×5.√6．√7．×8.×9.×10.×10.4.3選擇題答案1.A２.D３．A４．A、E５．A17．B．18、B22．C23、B．24、B．25、C．26、A．27．B28．B．29．B30．D31．DA６．B７．A．8．D9．C10.A11．D12.C13.A14、D15．A16．A19．A20．D21．32．C33．C34．B10.4.4問答題答案答案見考點提要和教材10.4.5計算分析題答案arctgPd1.25arctg3.147.1883.17O1.解：螺紋升角230Of0.1普通螺紋的牙側(cè)角，摩擦系數(shù)f0.1cos30O'arctgarctg6.59O當量摩擦角cos擰緊力矩T(dd)f2tg(')由公式（10-17）得預緊力：Fd00w24c126陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》300007.188(11.59)0.1224331Ntg(3.17O6.59O)24F424331拉應力：d/43.146.6472702Mpa[]021擰緊所產(chǎn)生的拉應力已遠遠超過了材料的屈服極限，螺栓將損壞。arctgPd4103.1465arctg11.08O2.解（1）升角2'arctgfarctg0.15.71Ov當量摩擦角tgtg11.08O工作臺穩(wěn)定上升時的64.9otg(')tg(1.08O5.71O)o效率：（2）穩(wěn)定上升時加于螺桿上的力矩vv800n（3）螺桿的轉(zhuǎn)速：snp41020r/min2n98023.14202051.5WPTT螺桿的功率：6060（4）因'，該梯形螺旋副不具有自鎖性，欲使工作臺在載荷作用下等速下降，需制動裝置。其制動力矩為：3.解：127陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》D2p250214908.7NF（1）4Z410FFF2.5F2.54908.712271.75N214F21.3412271.7567.9MPa17.29421.3dca21強度滿足ca4F412271.7552.24MPa17.29422（2）d2max1CCCFFF2.5F0.5F2F24908.79817.4Nb02bm4F049817.441.79MPa17.2942dmin2147.015MPamaxmin2m5.225MPamaxmin2ac/c1tgtg，作圖如圖10.15所示bm（3）由螺栓的相對剛度得：即。bm圖10.15題3解答4.解：240170Mpa（1）普通螺栓sS2fziFKR0s128陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》1.3F0.8s0d2/41R0.8fzid120.82400.2223.148.3825430.56N41.31.2s41.3Ks（2）鉸制孔螺栓F/211R/290.8dLps0minR0.811920.8240119238016Ns5.解：1)按剪切強度條件計算單個螺栓的許用剪力FS640[]S256MPa2.5S[]d3.14×256×7242F≤==9847N042)按剪切強度計算螺栓S組的許用轉(zhuǎn)矩T：FZD0=9847×6×110=3249510Nmm=3249.51NmT=S223）計算許用擠壓應力[]P螺栓為8.8級，640MPa，取S1.25，螺栓材料的許用擠壓應力為S640S512MPaS1.25p250MPa，取S2.5輪芯材料為鑄鐵HT250，強度極限，許用擠壓應力為：B250B100MPaS2.5輪芯材料較弱，以[]100MPa計算轉(zhuǎn)矩。P4)按擠壓強度條件計算單個螺栓的許用剪力FSFdh[]791006300NpS0min5)按擠壓強度條件計算螺栓組的許用轉(zhuǎn)矩TTFZD0630061102079000Nmm=2079NmS22組所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩T2079Nm。綜上，此螺栓maxF*6.解：螺栓組受到剪力F和轉(zhuǎn)矩，設(shè)剪力F分在各個螺栓上的力為，轉(zhuǎn)矩T分在各iF個螺栓上的分力為j（a）中各螺栓軸線到螺栓組中心的距離為r，即r=125mm129陸寧編著《機械設(shè)計基礎(chǔ)復習精要》116010kNFF66FL60250103i20kNFj66125103rFFF102030kN由題圖可知，最右側(cè)的螺栓受力最大maxij（b）方案中處于右側(cè)角上的螺栓受力最大F1F16010kN66i1252602501031252103224.39kNMrFLrmaxFjmaxmax1252661252rri22241252106i2