机械设计 第二篇 连接

第二篇连接机械动联接：被连接的零（部）件间可以有相对运动的连接。（运动副）机械静联接：被连接的零（部）件间不允许相对运动的连接。除指明动连接外，所指连接均为静连接。根据工作原理分为三类：形锁合连接、摩擦锁合连接、材料锁合连接等根据可拆性分为：可拆连接：连接拆开时，不破坏连接中的零件，重新安装，即可继续使用的连接。螺纹联接、键联接、花键联接、销联接不可拆连接：连接拆开时，破坏连接中的零件，不能继续使用的连接。铆接、焊接、粘接本篇讲螺纹连接和键连接。第五章螺纹连接和螺旋传动§5-1螺纹§5-2螺纹连接的类型和标准连接件§5-3螺栓连接的预紧§5-4螺纹连接的防松§5-5螺纹连接的设计§5-6螺纹连接的强度计算§5-7螺纹连接的材料及许用应力§5-8提高螺纹连接强度的措施§5-9螺旋传动（一）螺纹的类型和应用§5-1螺纹外螺纹：在圆柱（或圆锥）外表面上形成的螺纹。内螺纹：在圆柱（或圆锥）内表面上形成的螺纹。圆柱螺纹：在圆柱表面上加工的螺纹。一般用于连接和传动。圆锥螺纹：在圆锥表面上加工的螺纹。一般用于管连接。连接螺纹：起连接作用的螺纹。传动螺纹：起传动作用的螺纹。米制螺纹：除管螺纹外。英制螺纹：管螺纹。连接螺纹传动螺纹按照牙型的不同螺纹又分为：普通螺纹管螺纹梯形螺纹矩形螺纹锯齿形螺纹用于连接用于传动联接螺纹传动螺纹MGTrB粗牙细牙螺纹管螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹普通是最常用的联接螺纹用于细小的精密或薄壁零件用于水管、油管、气管等薄壁管子上，用于管路的联接。用于各种机床的丝杠，作传动用。只能传递单方向的动力。螺纹种类特征代号外形图用途常用的几种螺纹的特征代号及用途常用的有：圆柱螺纹圆锥螺纹管螺纹螺纹的线数n沿一条螺旋线形成的螺纹叫做单线螺纹；沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹叫做多线螺纹。单线螺纹双线螺纹螺距P和导程S

螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离P称为螺距。

同一条螺纹上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离S称为导程。单线螺纹：P=

S多线螺纹：S

=nP螺距=导程螺距导程螺纹的旋向右旋(常用)注意：只有上述各要素完全相同的内、外螺纹才能旋合在一起。右旋左旋

§5-2螺纹连接的类型和标准连接件（一）螺纹连接的基本类型1.螺栓连接螺栓用来联接不太厚的并允许钻成通孔的零件。2.双头螺柱连接当两个零件的被紧固处，一个较薄另一个较厚或不允许穿通时，材料又比较软，且需要经常拆装时，通常采用双头螺柱连接。3.螺钉连接当被紧固零件尺寸较小、受力不大且不需经常拆卸时，通常采用螺钉连接。4.紧定螺钉连接利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。有间隙无间隙普通螺栓联接（受拉螺栓联接）铰制孔用螺栓联接(受剪螺栓联接)普通螺栓联接：一般使用在密封件上，要求对中性不是很高的连接件上。铰制孔用螺栓联接：一般要求对中性很高，不能发生偏载的设备上，比如驱动轴上的法兰盘连接等设备。双头螺柱联接螺钉联接（二）标准螺纹连接件螺纹连接件分为三个精度等级：A、B、CA级精度最高，用于要求配合精度、防止振动等重要零件的连接。B级精度多用于受载荷较大的且经常装拆、调整或承受变载的连接。C级精度多用于一般的螺纹连接。常用的标准螺纹连接件通常选用C级精度。预紧目的1.增加联接可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。2.提高连接件的疲劳强度。通常规定：对于一般连接用的钢制螺栓的预紧力F0§5-3螺纹连接的预紧1.测力矩扳手控制预紧力的方法：拧紧力矩TT1为螺旋副间的摩擦力矩T2为螺母与支承面间的摩擦力矩F0预紧力dF02.0D03-d03F0fc31)tg2dF0TTTv221≈+=+=r(y+D02-d022.定力矩扳手3.测量伸长量螺纹连接自锁条件：单线、ψ<v防松目的：一般螺纹连接不会自动松脱，但在冲击、振动或变载的作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬时消失，使连接失效。防松根本问题：防止螺旋副的相对转动。防松方法：有三种（图例见下页）1．摩擦防松2．机械防松3．破坏螺纹副§5-4螺纹联接的防松1.摩擦防松2.机械防松开口销与六角开槽螺母圆螺母用止动垫圈止动垫圈串联钢丝3.破坏螺纹副螺栓组连接的结构设计步骤：1.选定螺栓数目及布置形式；2.确定螺栓连接的结构尺寸；3.进行必要的强度计算。（一）螺栓组连接的结构设计1）连接结合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状，为保证连接结合面受力比较均匀。§5-5螺栓组连接的设计2）螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。（1）对于铰制孔螺栓联接的受剪螺栓，在平行于工作载荷方向上成排布置的螺栓数目不应超过8个，以免载荷分布不均。（2）对于受弯矩或转矩的螺栓联接，应使螺栓尽量布置在靠近连接接合面的边缘上，以减少螺栓的受力。（3）如果同时承受轴向载荷和较大的横向载荷，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸。3）螺栓的排列应有合理的间距、边距。（1）各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。（2）压力容器等紧密性要求较高的重要连接，螺栓间距不得太大。查表5-4。4）分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4、6、8等偶数，以便于在圆周上钻孔时的分度和划线。同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同。5）避免螺栓承受附加的弯曲载荷。除了要在结构上设法保证载荷不偏心外，还应在工艺上保证被连接件、螺母和螺栓头部的支撑面平整，并与螺栓轴线相垂直。采用措施：（1）在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座。（2）当支撑面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈，特殊情况下，采用球面垫圈。凸台沉头孔●避免偏心（二）螺栓组连接的受力分析目的：找到受力最大的螺栓及其所受的力，进行螺栓连接的强度计算。假设：①各螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；②螺栓组对称中心与接合面形心重合；③受载后连接结合面仍保持为平面；④各螺栓在弹性限度内工作。螺栓组联接的受载类型1．受横向载荷FSFS

4．受倾覆力矩OM

2．受转矩riOT3．受轴向载荷FFS1．受横向载荷的螺栓组连接时：分两种情况A·采用普通螺栓（受拉螺栓）连接时（结合面不滑移）此时螺栓仅受预紧力的作用。通过由预紧力F0所产生的结合面上的摩擦力来平衡外载荷FΣ，因此每个螺栓中受力相等，皆为F0静强度条件：B·采用铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓连接）（结合面不滑移）FΣFΣ/2FΣ/2强度条件：（1）挤压强度条件——联接的（2）剪切强度条件——螺杆的通过剪切力F来平衡外载荷FΣ，因此每个螺栓中受力相等，皆为F。2.受转矩的螺栓组连接时：分两种情况A·采用普通螺栓（受拉螺栓）连接（不发生转动）fF0fF0通过由预紧力F0所产生的结合面上的摩擦力矩来平衡外载荷T，因此每个螺栓中受力相等，皆为F0Σri越大，所需F0就越小，所以应远距离分布。讨论问题：受旋转力矩时普通螺栓联接的强度如何进行计算？★采用普通螺栓联接时按仅受预紧力时的紧螺栓联接的强度计算方法计算静强度条件：B·采用铰制孔用螺栓连接（受剪螺栓连接）（不发生转动）通过剪切力F所产生的力矩来平衡外载荷T，由于此时螺栓的位置不同，因此每个螺栓的受力不相等，关键是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax变形协调条件：每个螺栓受到的剪切力与其到中心点的距离成正比。问题：受旋转力矩时铰制孔用螺栓联接的强度如何进行计算？★采用铰制孔用螺栓联接时首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax，然后按铰制孔用螺栓联接的强度计算方法计算。强度条件：（1）挤压强度条件——联接的（2）剪切强度条件——螺杆的3.受轴向载荷时——普通螺栓联接问题：受轴向载荷时普通螺栓联接的强度如何进行计算？★求出工作拉力F后按受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接求出总拉力F2，然后进行强度计算。根据假设可知，每个螺栓所承担的工作拉力皆相等为F，即：静强度条件：4.受倾覆力矩的螺栓组连接时——普通螺栓连接通过左右两侧螺栓与地基间所产生的力F形成的力偶来平衡外载荷M，由于螺栓的位置不同，因此每个螺栓的受力不相等，关键是找受力最大的螺栓所受到的力Fmax。变形协调条件：每个螺栓受到的工作拉力与其到中心线的距离成正比。A.轴向工作载荷F式中：Li—各螺栓轴线到螺栓组对称中心的垂直距离

（Li与ri

含义不同）B.总拉力F2问题：受倾覆力矩时普通螺栓联接的强度如何进行计算？★首先找受力最大的螺栓所受到的力Fmax然后按受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接的强度计算方法计算。静强度条件：C.接合面可靠工作条件★★对普通螺栓可按轴向载荷以及倾覆力矩来确定螺栓的工作拉力，按横向载荷以及转矩来确定联接所需的预紧力，最后求出螺栓的总拉力。对受力最大的螺栓进行强度计算。★★对铰制孔用螺栓按横向载荷以及转矩来确定螺栓的工作剪力，对受剪力最大的螺栓进行强度计算。说明：在实际使用中，螺栓组所受的载荷是以上四种简单受力状态的不同组合，但不论如何复杂，都可以将其简化成上述简单受力状态，从而分别计算每个螺栓的工作载荷，然后将其进行向量迭加得到每个螺栓的总的工作载荷。例：如图所示的支架受F力。将F力分解并向螺栓组形心及结合面平移，得：设计中，需要防止如下四种可能的失效形式：上沿开缝:下沿压溃:支架下滑；需要足够大的。螺栓拉断；需要足够大的螺栓直径

。轴向载荷FH横向载荷FV翻转力矩M=FVA+FHB§5-6螺纹连接的强度计算在轴向力的作用下，螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂；在横向力的作用下，采用受剪螺栓时，螺栓杆和孔壁的贴合面上可能发生压溃或螺栓杆被剪断。联接的失效形式：主要是指螺纹联接件的失效。对于静载荷其失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和断裂。对于变载荷其失效形式主要是栓杆部分的疲劳断裂。总之:受拉螺栓其破坏形式是螺栓杆螺纹部分断裂；设计准则是保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；受剪螺栓其破坏形式是螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断，设计准则是保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度。螺纹部分的塑性变形和断裂螺栓连接的强度计算步骤：（1）根据连接的类型、连接的装配情况、载荷状态等条件，确定螺栓的受力；（2）按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径或校核其强度。（二）紧螺栓连接既能承受静载荷又能承受变载荷1.仅受预紧力的紧螺栓连接2.承受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接（1）工作载荷为恒定载荷（2）工作载荷为变载荷3.承受工作剪力的紧螺栓连接受力情况分类：（一）松螺栓连接只能受静载荷（一）松螺栓连接的强度计算

（螺母不需要拧紧、在承受工作载荷前，螺栓不受力）静强度条件式中d1—螺纹小径，mm

[σ]—螺栓材料的许用拉应力，MPa

F—轴向工作载荷，N（二）紧螺纹连接的强度计算

（螺母需要拧紧、承受工作载荷前，螺栓受预紧力F0）1.仅受预紧力时紧螺栓连接F0F0FF

进行强度计算时，应综合考虑拉伸应力和扭转应力的作用。预紧力引起的拉应力：螺牙间的摩擦力矩引起的扭转剪应力，对于M10~M64的普通螺栓：静强度条件：根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:注意：①1.3的含义②危险截面在小径d1处③计算求得d1后应查标准d1,然后确定大径d2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接A·单个螺栓受力变形图B·单个螺栓受力变形线图螺栓预紧力F0后，在工作拉力F的作用下，螺栓的总拉力F2=?（1）工作载荷F为恒定载荷式中F1为剩预紧力，为保证联接的紧密性，应使F1＞0，一般根据联接的性质确定其的大小。见P83.式中：静强度条件：进行强度计算时，应综合考虑拉伸应力和扭转应力的作用。为螺栓的相对刚度系数，其取值范围为0～1。例如：受轴向力FQ的螺栓组联接螺栓的总拉力为：静强度条件：FQ为恒载荷总工作载荷FQ，各螺栓分担的工作载荷F相等，设螺栓数目为z，则：FQ螺栓的拉力变幅Fa:静强度条件：进行静强度计算时，应综合考虑拉伸应力和扭转应力的作用。（2）工作载荷为变载荷在[0

～

F]之间，螺栓总拉力将在[F0～

F2]之间疲劳强度应力幅应满足强度条件:★受轴向变载荷（工作拉力）作用的紧螺栓联接的强度计算：不仅要进行拉伸强度计算，还要进行疲劳强度计算。3.承受工作剪力的紧螺栓连接A·失效形式：（1）螺栓杆剪断（2）螺栓杆与被联接件孔壁的压溃（2）剪切强度条件——螺杆的（1）挤压强度条件——联接的B·强度条件例如：用受剪螺栓联接靠螺栓受剪和螺栓与被联接件相互挤压时的变形来传递载荷。设各螺栓所受工作载荷均为F，螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：例1′图示螺栓联接中，采用两个M16（小径d1=13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，σs=640MPa，联接时不严格控制预紧力，取安全系数[Ss]=4，被联接接合面间的摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2。试求：该联接允许传递的静载荷F∑为多少？解：例2′图示螺栓联接中，采用两个d0=16mm的受剪螺栓连接，被连接件材料为HT200，其许用挤压应力[σ]P1=100MPa，螺栓材料的许用切应力[τ]=92MPa，许用挤压应力[σ]P2=300MPa。Lmin为配合面最小接触高度，Lmin=25mm。试求：该联接允许传递的静载荷F∑为多少？解：[σ]P1=100MPa，[σ]P2=300MPa。故取[σ]P=100MPa例3′用绳索通过吊环螺钉起重，绳索所能承受最大拉力Fmax=10KN，螺钉刚度与被联接件刚度之比Cb/Cm=1/3，试求：（1）为使螺钉头与重物接触面不离缝，螺钉的最小预紧力为多少？（2）若预紧力为10KN，绳受最大拉力，工作螺钉的剩余预紧力为多少？解：（1）螺钉头与重物接触面不离缝，应使剩余预紧力（2）若预紧力为10KN，工作螺钉的剩余预紧力例4′一受拉螺栓组，由8个螺栓组成，受旋转力矩T=600N·m的作用,结合面为圆形,螺栓均匀分布在直径为300mm的圆周上，已知被联接件间摩擦系数f=0.1，Ks=1.2，螺栓的[σ]=100MPa。试求：螺栓的最小计算直径为多少mm（保留小数点后两位数字）？

N……….…………….…..……（2分）解：例5'图中为一压力容器，容器盖与缸体用6个普通螺栓联接，缸内压强p=2N/mm2，缸径D=150mm。根据联接的紧密性要求，每个螺栓的剩余预紧力F1=1.6F，F为单个螺栓的工作拉力，选用螺栓材料为35#钢，屈服极限σs=300N/mm2，安全系数S=2，试计算所需螺栓的直径d1。

N……….…………….…..……（2分）解：作业8、91′、有一气缸内径为200mm，采用10个普通螺栓联接。已知缸内气体压力p＝1.5N/mm2，螺栓材料sB＝480N/mm2，sS＝360N/mm2，45号钢，安全系数取3，为保证联接可靠残余预紧力取为1.5倍的工作载荷。试计算此螺栓联接的螺栓直径d1为多少？2′、已知气缸工作压力在0~1.5MPa之间，工作温度<125℃，气缸内径D2=250mm，采用铜片石棉垫片，螺栓分布在一圆周上，圆周直径为340mm，相邻两螺栓之间的距离不得超过120mm，试计算螺栓直径。解：（一）螺纹连接件的材料螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级。

常用材料：低碳钢（Q215、10）和中碳钢（Q235、35、45）冲击振动时采用低合金钢、合金钢，如：15Cr

40Cr

30CrMnTi螺栓例如：

4.6

5.6

6.8§5-7螺纹连接件的材料及许用应力一般而言螺母的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级。（二）螺栓连接件的许用应力安全系数见表5-10（一）降低影响螺栓疲劳强度的应力幅1.降低cb2.增大cm方法：①增加螺栓长度；②腰状杆螺栓或空心螺栓；③螺母下装弹性元件。方法：采用刚度较大的金属垫片或密封环3.同时降低cb，增大cm§5-8提高螺纹连接强度的措施注意：此方法可使剩余预紧力减小，从而降低了连接的紧密性。可适当加大原预紧力，但必须控制的所规定的范围。（二）改善螺纹牙上载荷分布不均现象加厚螺母不能提高联接强度。普通螺母加厚螺母螺母体螺栓杆螺母体螺栓杆FF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母体螺栓杆FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F510圈以后，螺母牙几乎不承受载荷。措施:

1．改善螺母结构：悬置螺母、环槽螺母、内斜螺母螺栓杆螺母体螺栓杆螺母体螺栓杆FaF5/2F4/2F3/2F2/2F1/2F5/2F4/2F3/2F2/2F1/2螺母体螺栓杆FF=F1+F2+F3+F4+F5F1>F2>F3>F4>F5螺栓杆FF螺栓杆螺母体假设螺母为刚体，则螺纹牙变形与普通螺母相同。但实际上螺母也是弹性体，受载也被拉长，变形螺纹牙产生回弹，从而减小两者螺距变化，使受载均匀。2.采用钢丝螺套3.合理选配材料：采用材料较软、弹性模量低螺母设计：潘存云（三）减小应力集中的影响1.增大过渡圆角2.切制卸载槽r3.在设计、制造及装配上避免产生附加弯曲应力（四）采用合理的制造工艺方法1·采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的方法2·采用强化处理的方法（氮化、氰化、喷丸）例1：如图所示的支架受F力。将F力分解并向螺栓组形心及结合面平移，得：设计中，需要防止如下四种可能的失效形式：上沿开缝:下沿压溃:支架下滑；需要足够大的。螺栓拉断；需要足够大的螺栓直径

。轴向载荷FH横向载荷FV翻转力矩M=FVA+FHB1当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能

。A.好B.差C.相同D.不一定2用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹

。A.牙根强度高，自锁性能好B.传动效率高C.防振性能好D.自锁性能差3若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的

。A.螺距和牙型角B.升角和头数C.导程和牙形斜角D.螺距和升角4对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用

。A.升角小，单线三角形螺纹B.升角大，双线三角形螺纹C.升角小，单线梯形螺纹D.升角大，双线矩形螺纹5用于薄壁零件连接的螺纹，应采用

。A.三角形细牙螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.多线的三角形粗牙螺纹1A2A3B4A5A6当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓

。A.必受剪切力作用B.必受拉力作用C.同时受到剪切与拉伸D.既可能受剪切，也可能受挤压作用7计算紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的

倍。A.1.1B.1.3C.1.25D.0.38采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，

。A.螺栓的横截面受剪切B.螺栓与螺栓孔配合面受挤压C.螺栓同时受剪切与挤压D.螺栓受拉伸与扭转作用9在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是

。A.单线矩形螺旋副B.单线梯形螺旋副C.双线矩形螺旋副D.双线梯形螺旋副10在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是

。A.提高强度B.提高刚度C.防松D.减小每圈螺纹牙上的受力6D7B8D9C10C11在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了

。A.受力均匀B.便于装配.C.外形美观D.降低成本12螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表

。A.对螺栓材料的强度要求B.对螺栓的制造精度要求C.对螺栓材料的刚度要求D.对螺栓材料的耐腐蚀性要求13螺栓强度等级为6.8级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为

。A.480MPaB.6MPaC.8MPaD.0.8MPa14不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为

。A.直径小，易过载B.直径小，不易控制预紧力C.直径大，材料缺陷多D.直径大，安全15对工作时仅受预紧力F′作用的紧螺栓连接，其强度校核公式中的系数1.3是考虑

。A.可靠性系数B.安全系数C.螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响D.过载系数11B12A13A14A15C16.下列措施不能均匀螺纹牙受力的是（）。A．采用加高螺母 B．改进螺母结构如悬置螺母C．改进螺母结构如内斜螺母D．采用材料软、弹性模量低的螺母17预紧力为F'的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0

F'+FA.大于B.等于C.小于D.大于或等于18一紧螺栓连接的螺栓受到轴向变载荷作用，已知Fmin=0，Fmax=F，螺栓的危险截面积为AC，螺栓的相对刚度为KC，则该螺栓的应力幅为

。A.B.C.D.

16A17C18C

19在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是

。A.增大螺栓刚度Cb，减小被联接件刚度CmB.减小Cb，增大CmC.增大Cb和CmD.减小Cb和Cm20若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可

。A.在被连接件间加橡胶垫片B.增大螺栓长度C.采用精制螺栓D.加防松装置21有一单个紧螺栓连接，要求被连接件接合面不分离，已知螺栓与被连接件的刚度相同，螺栓的预紧力为F0，当对连接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷与预紧力相等时，则

。A.被连接件发生分离，连接失效B.被连接件将发生分离，连接不可靠C.连接可靠，但不能再继续加载D.连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力的两倍。19B20B21D22对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0～1000N之间循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为

。A.非对称循环应力B.脉动循环变压力C.对称循环变应力D.非稳定循环变应力23对于紧螺栓连接，当螺栓的总拉力F0和残余预紧力F″不变，若将螺栓由实心变成空心，则螺栓的应力幅与预紧力会发生变化，

。A.增大，应适当减小B.增大，应适当增大C.减小，应适当减小D.减小，应适当增大24在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是

。A.避免螺栓受附加弯曲应力作用B.便于安装C.为安置防松装置D.为避免螺栓受拉力过大25.下列螺纹联接的防松措施中，属于摩擦防松原理的是（）A．止动垫片 B．对顶螺母C．串联钢丝 D．开口销22A23D24A25B第六章键、花键、无键连接和销§6-1键联接§6-2花键连接§6-3§6-4（一）键连接的功能、分类、结构形式及应用键是标准件。功能：通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，或实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。§6-1键联接平键半圆键楔键切向键1.平键连接（静联接、动联接）

键的两侧面是工作面，工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。优点：结构简单，装拆方便，对中性较好。只起周向定位作用，不起轴向定位作用，不能承担轴向力。(2)薄型平键—静联接（薄壁结构、空心轴、尺寸受限制处：承载能力较低）(3)导向平键—动联接（轮毂在轴上移动）(4)滑键—动联接(1)普通平键—静联接（轮毂在轴上不移动）圆头(A型)方头(B型)单圆头(C型)普通平键应用最广。普通平键应用极为广泛。轴上圆头键槽可用指状铣刀加工，方头键槽用盘状铣刀加工。普通平键与轮毂上键槽的配合较紧，属静联接。导向平键和滑键与轮毂的键槽配合较松，属动联接。

平键的标注：b（宽）×h（高）×L（长）

标注：键18×100GB1096-79（A型键A不标）例：键B18×100GB1096-79（B型键）设计：潘存云普通平键单圆头(C型)圆头(A型)方头(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(1)(2)薄型平键—静联接（高度为普通平键的60～70%）（薄壁结构、空心轴、尺寸受限制处：承载能力较低）圆头(A型)方头(B型)单圆头(C型)：用于轴端薄型平键的分析与普通平键一样（3）导向平键—动联接结构特点：长度较长，需用螺钉固定在键槽中。为便于装拆，键上有起键螺孔。零件可以沿键滑行，构成动联接。但滑移距离不大。工作面为两侧面，顶面与轮毂间要有间隙(4)滑键—动联接：零件滑移距离较大时滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在键槽中滑行工作面为两侧面，顶面与轮毂间有间隙（图上未画出）2．半圆键—静联接键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动，以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。优点：定心性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接。缺点：轴上键槽较深。键槽对轴的强度削弱较大，用于轴端、轻载场合。工作面为两侧面，顶面与轮毂间要有间隙3.楔键：普通楔键、钩头楔键—静联接结构特点：键的上表面与键槽底面均有1:100的斜度。工作时，键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠其摩擦力和挤压传递扭矩。楔键的上、下表面为工作面，两侧面为非工作面。缺点：能承担单向轴向力，既起周向定位作用，也起单向轴向定位作用。但会引起偏心和偏斜，主要用于定心精度要求不高，载荷平稳和低转速的场合。4.切向键—静联接由一对斜度为1：100的楔键组成，其工作面是由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。单个时只能传递单向转矩，传递双向转矩时必须用方向相反的双键且夹角为120°。一般用于直径大于100cm的轴上，如大型带轮、飞轮dLL’（二）键的选择和键连接强度计算1.键的选择（1）类型选择：根据键连接的特点、使用要求、工作条件来选择。（2）尺寸选择1）由轴径d确定键剖面尺寸b×h。2）参考轮毂宽度L′确定键长L。一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。表6-1。2.键连接强度计算(1)平键连接强度计算a.静联接失效形式：工作面压溃、键的剪断（很少发生）设键侧面的作用力沿键的工作长度和高度均匀分布。当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º布置。考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。（圆头平键）（方头平键）（单圆头平键）式中：[sp]为许用应力与许用压力普通平键的静连接强度条件为:b.动联接失效形式：工作面过度磨损●动联接的强度条件：[p]为许用应力与许用压力（2）半圆键连接强度计算3.增加联接强度的措施b.增加键长：L≤(1.6~1.8)da.采用双键联接：●注意布置：两个平键——180º布置

两个半圆键——同一条母线上两个楔键——90º~120º布置●计算时按1.5个键计入失效形式：工作面压溃、剪切破坏（很少发生）计算公式与平键静联接一样，但k应查标准，l≈L例1已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支撑点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静联接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d=70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T=2200N·m，载荷有轻微冲击，试设计此键联接。解：1.选键的类型

一般8级以上精度的齿轮有定心要求，应选A型普通平键。根据轴径d=70mm，查得键截面尺寸为宽b=20mm，高度h=12mm，参考轮毂长度取键长度L=90mm

。2.校核键联接的强度查表6-2，取[sp]=110MPa，键的工作长度可见挤压强度不够，改用双键，相隔180º布置。满足要求。（一）花键连接的类型、特点和应用§6-2花键联接花键连接是有外花键和内花键组成。花键联接是将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的联接。其工作面是键齿侧。花键联接的特点（与平键相比）优点：1）受力较为均匀；2）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与轮毂的强度消弱较少；3）齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；4）轴上零件与轴的对中性好；5）导向性较好；6）可用磨削的方法提高加工精度及连接质量。缺点：齿根处仍有应力集中；需用专门设备加工；成本高。适用：定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云类型：矩形花键、渐开线花键、三角形花键。制造容易最常用用于高强度联接用于薄壁零件联接1.矩形花键：轻系列用于静连接或轻载连接中系列用于中等载荷的连接☆定心方式：小径定心，外花键和内花键的小径为配合面。特点：定心精度高，定心稳定性好，内、外花键均可用磨削的方法加工。矩形花键应用广泛。2．渐开线花键