機械設(shè)計基礎(chǔ)全課導航緒論項目一平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度項目二平面連桿機構(gòu)項目三凸輪機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)模塊一項目四帶傳動和鏈傳動項目五齒輪傳動項目六蝸桿傳動項目七輪系及其傳動比計算模塊二項目八軸項目九軸承項目十連接、連接件及其他機械零部件模塊三項目十連接、連接件及其他機械零部件項目導航任務(wù)一認識螺紋和螺紋連接任務(wù)二計算螺栓連接的強度任務(wù)三了解鍵連接和銷連接任務(wù)四了解聯(lián)軸器、離合器和制動器項目引入為了便于機器的制造、安裝、運輸、維修等，機器各零部件間需要通過一定方式連接成一個整體，這就需要用到連接件。本項目將主要介紹常用的連接件及其連接，如螺紋和螺紋連接、鍵和鍵連接、銷連接等，簡單介紹常見的聯(lián)軸器、離合器和制動器等。常用的連接件其他機械零部件螺紋連接件（如螺栓、螺母、螺釘?shù)龋╂I銷……聯(lián)軸器離合器制動器……知識目標了解螺紋的分類，掌握螺紋的主要參數(shù)。了解螺紋連接件及其常用材料，以及螺紋連接的基本類型。熟悉螺紋連接的預緊原理和常用的防松方法。掌握螺栓連接的強度計算方法。了解螺紋連接件的常用材料和許用應力，以及提高螺栓連接強度的措施。目標知識目標了解鍵連接的類型，掌握平鍵連接的設(shè)計。了解銷連接的類型和應用。了解聯(lián)軸器、離合器、制動器的基本類型和應用。目標素質(zhì)目標通過學習螺紋連接的預緊和防松，明白連接件雖然不起眼，但若存在安全問題，也會釀成大禍，從而樹立質(zhì)量安全意識，培養(yǎng)嚴謹、細致的工作態(tài)度。通過學習聯(lián)軸器、離合器、制動器等的應用，了解科技進步為人類生活帶來的便利，培養(yǎng)科技創(chuàng)新意識，努力學習新知識、新技能，為人類文明的進步做出貢獻。目標任務(wù)一認識螺紋和螺紋連接任務(wù)引入通過觀察，小王發(fā)現(xiàn)在各種機械設(shè)備中，普遍存在一些起著連接作用的零件，如螺栓、螺母、螺釘?shù)?，并且這些零件有一個共同特點——都有螺紋。在日常生活中，螺紋隨處可見。點擊跳過案例任務(wù)引入水龍頭與水管上通常有螺紋，兩者之間使用螺紋連接，不僅可以防止漏水，還有利于拆卸水龍頭。點擊跳過案例任務(wù)引入燈泡與燈座上通常有螺紋，兩者之間使用螺紋連接，不僅可以確保燈泡和燈座之間位置的固定，還有利于更換燈泡。點擊跳過案例任務(wù)引入自行車上的腳蹬與車架上通常有螺紋，兩者之間使用螺紋連接，不僅緊固、可靠，還方便維修。點擊跳過案例任務(wù)引入那么，螺紋有哪些種類？螺紋連接有哪些類型？點擊跳過案例任務(wù)引入學習本任務(wù)的相關(guān)知識后，請你幫助小王解開疑惑。點擊跳過案例一、螺紋的分類和主要參數(shù)（一）螺紋的分類（1）按螺紋牙型不同，螺紋可分為如圖中所示的幾種。（a）三角形螺紋（b）矩形螺紋（c）梯形螺紋（d）鋸齒形螺紋按螺紋牙型不同分類的螺紋一、螺紋的分類和主要參數(shù)（一）螺紋的分類（2）按螺紋旋向不同，螺紋可分為如圖中所示的幾種。機械設(shè)備中一般采用右旋螺紋，有特殊需要時才采用左旋螺紋。（a）右旋螺紋（b）左旋螺紋一、螺紋的分類和主要參數(shù)（一）螺紋的分類（3）按螺旋線條數(shù)不同，螺紋可分為如圖中所示的兩種。由于加工制造的原因，多線螺紋的螺旋線條數(shù)一般不超過4。（a）單線螺紋（b）多線螺紋一、螺紋的分類和主要參數(shù)（一）螺紋的分類螺紋（4）按螺紋母體形狀不同圓柱螺紋圓錐螺紋（5）按螺紋在圓柱（或圓

錐）的內(nèi)表面還是外表面內(nèi)螺紋外螺紋打開你的水寫筆，說出里面螺紋的類型。課堂互動一、螺紋的分類和主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)

螺紋的主要參數(shù)現(xiàn)以圓柱螺紋為例說明螺紋的主要參數(shù)，如圖所示。（1）大徑又稱公稱直徑，是指與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱的直徑，外螺紋的大徑用d表示，內(nèi)螺紋的大徑用D表示。一、螺紋的分類和主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)

螺紋的主要參數(shù)（2）小徑是指與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱的直徑，外螺紋的小徑用d1表示，內(nèi)螺紋的小徑用D1表示。一、螺紋的分類和主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)

螺紋的主要參數(shù)（3）中徑是一個假想圓柱的直徑，該圓柱母線上的螺紋牙厚等于牙間寬。外螺紋的中徑用d2表示，內(nèi)螺紋的中徑用D2表示。直徑的表示中，英文字母大小寫表示有什么區(qū)別？課堂互動一、螺紋的分類和主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)

螺紋的主要參數(shù)（4）螺距是指相鄰兩牙在中徑線上兩對應點間的軸向距離，用P

表示。（5）導程是指同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上兩對應點間的軸向距離，用Ph表示。導程Ph、螺距P和螺旋線條數(shù)n的關(guān)系為（10-1）一、螺紋的分類和主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)

螺紋的主要參數(shù)（6）螺紋升角是指中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角，用

表示，其計算公式為（10-2）一、螺紋的分類和主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)

螺紋的主要參數(shù)（7）牙型角是指在螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角，用α

表示。（8）牙型斜角是指在螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角，用β

表示。對稱牙型的牙型斜角β=α/2

。一、螺紋的分類和主要參數(shù)（二）螺紋的主要參數(shù)普通螺紋的基本尺寸單位：mm公稱直徑d、D螺距

P中徑

d2、D2

小徑

d1、D1

公稱直徑d、D螺距

P中徑

d2、D2

小徑

d1、D1

615.3504.917202.518.37617.29481.257.1886.647222.520.37619.294101.59.0268.37624322.05120.752121.7510.86310.10627325.05123.75214212.70111.835303.527.72726.21116214.70113.835333.530.72729.211182.516.37615.29436433.40231.670普通螺紋的基本尺寸（表）例10-1實施流程（1）直徑相同的螺釘，其螺距一定相同，這種說法是否正確？課堂互動二、螺紋連接件及其常用材料（一）螺紋連接件螺紋連接件有多種類型，大多已標準化，設(shè)計時可根據(jù)有關(guān)標準選用。下面簡單介紹機械制造中常用的標準螺紋連接件。二、螺紋連接件及其常用材料（一）螺紋連接件螺栓一端有頭，呈六角形、方形、圓形等，另一端有一段螺紋，如圖所示。螺栓常與螺母組合使用。1．螺栓和螺母螺栓二、螺紋連接件及其常用材料（一）螺紋連接件螺母的形狀有六角形、圓形等。其中，六角螺母應用最為普遍，圓螺母常用于軸上零件的軸向固定。1．螺栓和螺母六角螺母二、螺紋連接件及其常用材料（一）螺紋連接件雙頭螺柱兩端都有螺紋，旋入被連接件螺紋孔的一端稱為座端，另一端稱為螺母旋入端。2．雙頭螺柱雙頭螺柱二、螺紋連接件及其常用材料（一）螺紋連接件螺釘?shù)念^部有一字開槽沉頭、六角頭、十字槽頭和內(nèi)六角圓柱頭和等多種形狀，另一端有螺紋，如圖所示。3．螺釘和緊定螺釘螺釘二、螺紋連接件及其常用材料（一）螺紋連接件緊定螺釘是指用于把彈簧座、傳動座或其他零件固定于軸或軸套上的螺釘。緊定螺釘?shù)哪┒诵枰斪”贿B接件之一的表面或凹坑，因此其末端有多種結(jié)構(gòu)形式，如平端、錐端、圓尖端等，如圖所示。3．螺釘和緊定螺釘緊定螺釘?shù)哪┒私Y(jié)構(gòu)形式二、螺紋連接件及其常用材料（一）螺紋連接件墊圈常放在螺母與被連接件之間，其作用是增加被連接件的支承面積，減小接觸面的應力，避免擰緊螺母時擦傷被連接件的表面。墊圈有如圖中所示的幾種。4．墊圈墊圈（a）平墊圈（b）斜墊圈（c）彈簧墊圈（d）止動墊圈二、螺紋連接件及其常用材料（二）螺紋連接件的常用材料螺栓的常用材料為Q215、35、45等低碳鋼；在沖擊、振動場合，用40Cr、30CrMnSi等合金鋼；有特殊用途（如防磁、導電）時，可選銅合金、鋁合金等。二、螺紋連接件及其常用材料（二）螺紋連接件的常用材料考慮到更換螺母比更換螺栓經(jīng)濟、方便，所以螺母材料的強度一般低于螺栓材料的強度。普通墊圈的材料推薦采用Q235、15、35，彈簧墊圈宜采用65Mn。二、螺紋連接件及其常用材料（二）螺紋連接件的常用材料性能等級4.64.85.65.86.88.89.810.912.9d≤16d＞6公稱抗拉強度

40050060080090010001200公稱屈服強度

2403203004004806407209001080最小布氏硬度/HBW114124147152181245250286316380材料和熱處理碳鋼碳鋼、合金鋼，淬火并回火合金鋼、添加元素的碳鋼，淬火并回火螺栓、螺柱、螺釘?shù)牧W性能等級小貼士力學性能等級（表）二、螺紋連接件及其常用材料（二）螺紋連接件的常用材料性能等級456891012最小保證應力

51052060080090010401140相配螺栓的

性能等級6.88.810.912.94.6、4.84.6、4.85.6、5.8

9.8

螺母的力學性能等級小貼士二、螺紋連接件及其常用材料表（力學性能等級）中螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壒灿芯偶?，性能等級代號由點隔開的兩部分數(shù)字組成，點左邊的數(shù)字表示的1/100，點右邊的數(shù)字表示的10倍。小貼士力學性能等級（表）三、螺紋連接的基本類型螺紋連接的基本類型螺栓連接雙頭螺柱連接螺釘連接緊定螺釘連接……三、螺紋連接的基本類型（一）螺栓連接螺栓連接是指將螺栓穿過被連接件上的光孔（不切制螺紋的孔）并用螺母擰緊，使被連接件固連成一體的一種連接形式。螺栓連接普通螺栓連接鉸制孔用螺栓連接三、螺紋連接的基本類型（一）螺栓連接普通螺栓連接，光孔與螺桿間有間隙，螺桿受拉應力，這種連接的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，光孔加工精度低，因此應用廣泛；鉸制孔用螺栓連接，光孔和螺桿之間采用過渡配合，螺桿主要用來承受橫向載荷。（a）普通螺栓連接

（b）鉸制孔用螺栓連接螺栓連接三、螺紋連接的基本類型（一）螺栓連接螺栓連接適用于被連接件能夠制成通孔，且螺栓能夠在被連接件兩邊進行裝配的場合。（a）普通螺栓連接

（b）鉸制孔用螺栓連接螺栓連接三、螺紋連接的基本類型（二）雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接，雙頭螺柱的一端旋緊在一被連接件的螺紋孔中，另一端則穿過另一被連接件的通孔。拆卸時，只需擰下螺母即可將被連接件分開。此種連接常用于被連接件之一太厚而不宜制成通孔、結(jié)構(gòu)要求緊湊或需要經(jīng)常裝拆的場合。雙頭螺柱連接

三、螺紋連接的基本類型（三）螺釘連接螺釘連接不使用螺母，而是將螺釘穿過一被連接件的通孔，直接擰入另一被連接件的螺紋孔內(nèi)實現(xiàn)連接的。螺釘連接結(jié)構(gòu)簡單，但若經(jīng)常裝拆，則易造成螺紋孔過度磨損，從而導致連接失效。因此，螺釘連接適用于被連接件之一較厚，且不必經(jīng)常裝拆的場合。螺釘連接三、螺紋連接的基本類型（四）緊定螺釘連接緊定螺釘連接，此種連接常用來固定兩零件的相對位置。緊定螺釘連接適用于傳遞較小的力和轉(zhuǎn)矩的場合。緊定螺釘連接總結(jié)四種連接方式的優(yōu)缺點和適用場合。課堂互動四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊為了增強連接的可靠性、緊密性，需要在連接件承受工作載荷之前對其預加作用力，這種作用力稱為預緊力。若預緊力過小，則會導致連接不可靠；若預緊力過大，則會導致連接過載，甚至連接件被拉斷。因此，對于重要的螺紋連接，在裝配時需要控制預緊力的大小。四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊預緊力的大小取決于擰緊力矩。螺紋連接的擰緊力矩等于克服螺紋副（內(nèi)、外螺紋相互旋合形成的連接）相對轉(zhuǎn)動的阻力矩T和螺母支承面上的摩擦阻力矩

Tf之和，即四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊（10-3）對于M10～M68的粗牙螺紋，擰緊力矩的經(jīng)驗公式為式中：

——擰緊力矩，單位為；

——預緊力，單位為N；d ——螺紋的公稱直徑，單位為mm。四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊對于一般的螺紋連接，可憑經(jīng)驗來控制預緊力，使其不超過材料屈服強度的80%即可；對于比較重要的螺紋連接，為避免連接件被拉斷，通常采用不小于M12的螺紋，并可通過測量施加預緊力后連接件的伸長量或采用力矩扳手來控制預緊力的大小。（a）數(shù)顯力矩扳手

（b）定力矩扳手力矩扳手四、螺紋連接的預緊和防松（二）螺紋連接的防松為避免螺紋連接松脫失效，影響機器正常工作甚至造成嚴重事故，需要對螺紋連接采取可靠的防松措施。螺紋連接防松的本質(zhì)是防止連接件之間的相對轉(zhuǎn)動。防松按工作原理不同摩擦防松機械防松永久防松四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊1．摩擦防松常用的摩擦防松方法對頂螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松摩擦防松即利用摩擦力進行防松。四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊1．摩擦防松對頂螺母防松即利用兩螺母的對頂作用使螺栓始終受到附加拉力和摩擦力，多用于低速、重載場合。四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊1．摩擦防松自鎖螺母的一端被制成非圓形收口，當擰緊自鎖螺母后，非圓形收口會箍緊螺栓，使旋合螺紋間產(chǎn)生橫向壓緊力，從而起到防松的作用。

自鎖螺母四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊1．摩擦防松彈簧墊圈防松即利用彈簧墊圈的反彈力使螺紋間保持壓緊力和摩擦力，因彈簧墊圈結(jié)構(gòu)簡單，故此種防松方法應用廣泛。四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊2．機械防松利用開口銷和六角開槽螺母防松（a）（b）（c）機械防松四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊2．機械防松機械防松即利用附加機械裝置進行防松。機械防松方法例圖①利用開口銷和六角開槽螺母防松，將開口銷穿過六角開槽螺母上的槽和螺栓上的孔后，將尾端掰開以實現(xiàn)防松，如圖（a）所示四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊2．機械防松機械防松方法例圖②利用止動墊片防松，將止動墊片的邊緣翻起，分別緊貼在螺母與被連接件的側(cè)面（或插入被連接件的槽中）以實現(xiàn)防松，如圖（b）所示（續(xù)表）四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊2．機械防松機械防松方法例圖③利用串聯(lián)鋼絲防松，如圖（c）所示（續(xù)表）四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊3．永久防松永久防松沖點法防松焊接法防松涂膠法防松……四、螺紋連接的預緊和防松（一）螺紋連接的預緊3．永久防松沖點法防松是通過在連接件的螺紋表面形成一系列的沖點，利用沖點與螺紋間的摩擦力來增強連接件的緊固力，以達到防松的目的。焊接法防松和涂膠法防松分別用點焊、涂金屬膠的方法，將螺紋連接變?yōu)椴豢刹鹦哆B接，以達到防松的目的。永久防松適用于不需要拆卸的特殊連接?？偨Y(jié)上述防松措施的優(yōu)缺點和適用場合。課堂互動課堂活動四、螺紋連接的預緊和防松《螺思》是一部講述螺栓使用安全的微電影。影片前半部分講述了一顆不合格的螺栓因一系列的細節(jié)失誤而引發(fā)的一連串不安全行為，最終導致一個幸福家庭的毀滅，后半部分則以“時間可以倒流”為假設(shè)前提，逐一彌補了每個細節(jié)失誤，最終避免了悲劇的發(fā)生。請結(jié)合螺紋連接的預緊和防松，說明“細節(jié)決定成敗”這一道理在生活中的具體實例。任務(wù)實施參加螺紋和螺紋連接知識競賽通過參加螺紋和螺紋連接知識競賽，加深對螺紋和螺紋連接的認識。（1）學生自由分組，每組3～4人。（2）以小組為單位，了解知識競賽的選題范圍，搜集相關(guān)資料，掌握與螺紋和螺紋連接相關(guān)的知識，如螺紋的分類和主要參數(shù)、螺紋連接件及其常用材料、螺紋連接的基本類型、螺紋連接的預緊和防松等?！緦嵤┝鞒獭咳蝿?wù)實施參加螺紋和螺紋連接知識競賽通過參加螺紋和螺紋連接知識競賽，加深對螺紋和螺紋連接的認識。（3）從全班同學中選出裁判與計分員，各小組根據(jù)老師所出的題目進行搶答，答對一題得1分，答錯一題扣1分，得分多的小組獲勝。老師可根據(jù)實際情況給予獲勝小組一定獎勵?！緦嵤┝鞒獭咳蝿?wù)實施參加螺紋和螺紋連接知識競賽通過參加螺紋和螺紋連接知識競賽，加深對螺紋和螺紋連接的認識。（4）小組成員整理自己在知識競賽過程中答錯或答不出來的題目及其正確答案，總結(jié)自己在此活動中的收獲，并將這些內(nèi)容以word文檔的形式提交給老師?！緦嵤┝鞒獭空n堂訓練在學習完本節(jié)內(nèi)容之后，請你簡述螺紋的分類和主要參數(shù)、螺紋連接件及其常用材料、螺紋連接的基本類型、螺紋連接的預緊和防松？課堂訓練認識螺紋和螺紋連接螺紋的分類和主要參數(shù)螺紋連接件及其常用材料螺紋連接的基本類型螺紋連接的預緊和防松任務(wù)二計算螺栓連接的強度任務(wù)引入通過學習螺紋和螺紋連接的基礎(chǔ)知識，小王了解到螺栓是一種重要的連接件，廣泛應用于各種機械設(shè)備中。點擊跳過案例任務(wù)引入在實際應用中，螺栓連接可能受到交替載荷的作用，若螺栓連接的強度太低，則容易導致螺栓連接在短時間內(nèi)發(fā)生疲勞破壞；若螺紋連接的強度太高，則會導致使用成本過高。點擊跳過案例任務(wù)引入螺栓連接的強度計算是確保螺栓連接可靠性和機械設(shè)備使用安全的重要手段。那么，該如何計算螺栓連接的強度呢？點擊跳過案例任務(wù)引入學習本任務(wù)的相關(guān)知識后，請你幫助小王解開疑惑。點擊跳過案例一、普通螺栓連接強度計算普通螺栓連接強度計算松螺栓連接強度計算緊螺栓連接強度計算一、普通螺栓連接強度計算（一）松螺栓連接強度計算松螺栓連接是指螺栓連接時未經(jīng)過充分緊固，螺栓之間存在一定的松動。松螺栓連接的特點是螺栓在工作前不受力，在工作時只受工作拉力，失效形式主要為螺栓斷裂或塑性變形。一、普通螺栓連接強度計算（一）松螺栓連接強度計算松螺栓連接的強度條件（校核公式）為（10-4）式中：

——拉應力，單位為Mpa；F ——工作拉力，單位為N；A ——螺栓危險截面的面積，單位為；

——螺紋的小徑，單位為mm；

——螺栓的許用拉應力，單位為MPa。式10-5式10-4一、普通螺栓連接強度計算（一）松螺栓連接強度計算由式（10-4）可得松螺栓連接的設(shè)計公式為（10-5）式10-5式10-4一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算緊螺栓連接是指螺栓連接時經(jīng)過充分緊固，螺栓之間沒有松動。緊螺栓連接的特點①在承受工作載荷之前，螺栓已受到預緊力F0的作用②螺桿與孔壁間有間隙③螺栓除受預緊力引起的拉應力外，還受螺紋牙間的摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪應力一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算緊螺栓連接按承受工作載荷方向不同受橫向工作載荷的緊螺栓連接受軸向工作載荷的緊螺栓連接一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算受橫向工作載荷的緊螺栓連接，其特點如下①橫向載荷靠接合面間的摩擦力傳遞，因此此種連接需要較大的預緊力②受外載荷前后，螺桿受力情況不變1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算緊螺栓連接（a）（b）一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算受橫向工作載荷的緊螺栓連接的失效形式主要為①螺栓斷裂或塑性變形②被連接件滑移1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算緊螺栓連接（a）（b）式10-8緊螺栓連接（圖）一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算螺栓不發(fā)生斷裂或塑性變形的強度條件為（10-6）式10-6式10-7小貼士一、普通螺栓連接強度計算通常在計算螺栓螺紋部分的強度時，只按拉伸強度來計算，但由于在螺栓的危險截面上不僅有由F0引起的拉應力

σ

，還有在預緊螺栓時由螺紋牙間的摩擦力矩

T

引起的扭轉(zhuǎn)剪應力τ，因此要將螺紋所受的拉力增大30%，即螺紋所受總拉力為1.3F0。一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算由式（10-6）可得螺栓連接的設(shè)計公式為（10-7）式10-6式10-7一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算被連接件不發(fā)生滑移的條件為因預緊力F0引起的接合面間的摩擦力大于橫向工作載荷FR，即，由此可得式中：

F0

——預緊力，單位為N；f——接合面間的摩擦系數(shù)；m

——接合面的數(shù)目，圖（a）（b）中；K——可靠性系數(shù)，通常取K=1.1~1.3；FR——橫向工作載荷，單位為N。（10-8）式10-8緊螺栓連接（圖）說明一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算由式（10-8）可知，當f

=0.15，K=1.2，m=1

時，。也就是說，為防止被連接件滑移，需要在螺栓上加很大的預緊力，并且為避免螺栓被拉斷，螺栓的直徑會很大。式10-8說明一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算若需要限制螺栓的直徑，可采取的改進措施簡圖①采用鍵、套筒、銷

承擔橫向工作載荷（b）采用套筒（c）采用銷減載裝置（a）采用鍵

一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算1．受橫向工作載荷的緊螺栓連接強度計算若需要限制螺栓的直徑，可采取的改進措施簡圖②采用無間隙的鉸制孔用螺栓來承擔橫向工作載荷（續(xù)表）采用鉸制孔用螺栓課堂活動一、普通螺栓連接強度計算一普通螺栓連接采用兩個M10螺栓，螺栓的許用拉應力［σ］=160Mpa，被連接件接合面間的摩擦系數(shù)

f=0.2

，取可靠性系數(shù)K=1.2，試計算該連接可以承受的最大橫向工作載荷FR

。一普通螺栓連接一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算如圖所示，氣缸蓋與缸體之間的連接為緊螺栓連接。氣缸蓋與缸體之間的緊螺栓連接氣缸蓋與缸體組成的緊螺栓連接（圖）例10-1一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算假設(shè)工作載荷為FΣ，缸內(nèi)介質(zhì)的壓強為p，螺栓的數(shù)目為z，缸體的直徑為D，則缸體周圍每個螺栓所受到的軸向工作載荷F為分析三種情況下，螺栓的受力情況。課堂互動一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算假設(shè)各連接件為完全彈性體且忽略螺栓頭部和尾部的變形，則螺栓的受力情況如圖所示。（a）螺栓未被擰緊時

（b）螺栓被擰緊后（c）螺栓受軸向工作載荷F作用螺栓的受力情況螺栓的受力情況簡圖圖（a）表示螺栓未被擰緊時，螺栓與被連接件暫不受力一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算（a）（b）（c）螺栓的受力情況簡圖圖（b）表示螺栓被擰緊后受預緊力F0，螺栓受拉伸長λ1，被連接件受壓縮短λ2

一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算（a）（b）（c）（續(xù)表）螺栓的受力情況簡圖圖（c）表示螺栓受軸向工作載荷F

作用，螺栓總伸長量增至λ1+△λ

，被連接件壓縮量減至λ2+△λ

，殘余預緊力為F2，此時螺栓受到的總拉力為F2+F

一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算（a）（b）（c）（續(xù)表）一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算將螺栓變形量與力的關(guān)系、被連接件變形量與力的關(guān)系通過圖線表示出來，分別如圖（a）和圖（b）所示。將圖（a）和圖（b）畫在一張圖中，如圖（c）所示。（a）螺栓變形量與力的關(guān)系（b）被連接件變形量與力的關(guān)系（c）合并圖變形量與力的關(guān)系一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算設(shè)，，從圖（c）可以看出：（c）合并圖變形量與力的關(guān)系，，，不難解得（10-9）式10-9例10-1一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算（10-9）式中：

F0——預緊力，單位為N；

F1——螺栓承受的總拉力，單位為N；

F2——殘余預緊力，單位為N；F

——螺栓承受的軸向工作載荷，單位為N；Kc

——相對剛性系數(shù)，，

C1

為螺栓的剛度，

C2

為被連接件的剛度。式10-9例10-1一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算受橫向工作載荷的緊螺栓連接的失效形式主要為①螺栓斷裂或塑性變形②被連接件接合面出現(xiàn)縫隙2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算為確保螺栓不發(fā)生斷裂或塑性變形，當工作載荷無變化（即螺栓承受靜載荷）時，其強度校核公式為

（10-10）設(shè)計公式為

（10-11）式10-11例10-1實施流程（1）一、普通螺栓連接強度計算（二）緊螺栓連接強度計算2．受軸向工作載荷的緊螺栓連接強度計算為確保被連接件接合面不出現(xiàn)縫隙，應使F2＞0。具體來說，當F

無變化時，F(xiàn)2

＝（0.2~0.6）F；當F有變化時，F(xiàn)2

＝（0.6~1）F

；當有密封要求時，F(xiàn)2

＝（1.5~1.8）F

。一、普通螺栓連接強度計算同步例題【例10-1】在圖所示的氣缸蓋與缸體組成的緊螺栓連接中，缸體直徑，缸內(nèi)介質(zhì)的工作壓強P=1.6MPa

，缸體周圍均勻分布著12只螺栓。當螺栓承受的軸向工作載荷F=3000N

時，殘余預緊力F2

=8300N

；當F=1500N時，F(xiàn)2

=9350N。若螺栓的許用拉應力［σ］＝77MPa

，試確定螺栓的最小公稱直徑。氣缸蓋與缸體組成的緊螺栓連接（圖）【解】由已知條件可得缸體周圍每個螺栓所承受的軸向工作載荷為例10-1一、普通螺栓連接強度計算同步例題【例10-1】在圖所示的氣缸蓋與缸體組成的緊螺栓連接中，缸體直徑，缸內(nèi)介質(zhì)的工作壓強P=1.6MPa

，缸體周圍均勻分布著12只螺栓。當螺栓承受的軸向工作載荷F=3000N

時，殘余預緊力F2

=8300N

；當F=1500N時，F(xiàn)2

=9350N。若螺栓的許用拉應力［σ］＝77MPa

，試確定螺栓的最小公稱直徑。式10-9例10-1【解】設(shè)螺栓的相對剛性系數(shù)為Kc，由式（10-9）可得螺栓承受的總拉力一、普通螺栓連接強度計算同步例題【例10-1】在圖所示的氣缸蓋與缸體組成的緊螺栓連接中，缸體直徑，缸內(nèi)介質(zhì)的工作壓強P=1.6MPa

，缸體周圍均勻分布著12只螺栓。當螺栓承受的軸向工作載荷F=3000N

時，殘余預緊力F2

=8300N

；當F=1500N時，F(xiàn)2

=9350N。若螺栓的許用拉應力［σ］＝77MPa

，試確定螺栓的最小公稱直徑。例10-1【解】聯(lián)立解得F0＝10400N，Kc＝0.3。則當軸向工作載荷時，螺栓承受的總拉力為一、普通螺栓連接強度計算同步例題【例10-1】在圖所示的氣缸蓋與缸體組成的緊螺栓連接中，缸體直徑，缸內(nèi)介質(zhì)的工作壓強P=1.6MPa

，缸體周圍均勻分布著12只螺栓。當螺栓承受的軸向工作載荷F=3000N

時，殘余預緊力F2

=8300N

；當F=1500N時，F(xiàn)2

=9350N。若螺栓的許用拉應力［σ］＝77MPa

，試確定螺栓的最小公稱直徑。式10-11例10-1【解】由式（10-11）可得一、普通螺栓連接強度計算同步例題【例10-1】在圖所示的氣缸蓋與缸體組成的緊螺栓連接中，缸體直徑，缸內(nèi)介質(zhì)的工作壓強P=1.6MPa

，缸體周圍均勻分布著12只螺栓。當螺栓承受的軸向工作載荷F=3000N

時，殘余預緊力F2

=8300N

；當F=1500N時，F(xiàn)2

=9350N。若螺栓的許用拉應力［σ］＝77MPa

，試確定螺栓的最小公稱直徑。普通螺紋的基本尺寸（表）例10-1【解】查表（普通螺紋的基本尺寸）可知，公稱直徑為20mm的螺紋的小徑d1

＝17.294mm＞16.01mm，故螺栓的最小公稱直徑為20mm。二、鉸制孔用螺栓連接強度計算鉸制孔用螺栓連接，其特點如下①螺桿與孔壁間為過渡配合，螺桿與孔壁間幾乎無間隙②螺桿直接承受剪應力③所需預緊力較小，在強度計算中可忽略不計鉸制孔用螺栓連接二、鉸制孔用螺栓連接強度計算鉸制孔用螺栓連接鉸制孔用螺栓連接的失效形式主要為①螺桿與孔壁接合面被壓潰②螺桿被剪斷二、鉸制孔用螺栓連接強度計算螺桿與孔壁接合面不被壓潰的條件為（10-12）式中：

FR——螺栓所受的橫向工作載荷，單位為N；

d0——螺栓剪切面的直徑，單位為mm；Lmin

——Lmin為L1和L2

中的較小值，單位為mm；［σ］——螺栓或孔壁材料的許用擠壓應力，選兩者中的較小值，單位為MPa。二、鉸制孔用螺栓連接強度計算螺桿不被剪斷的強度條件為（10-13）式中：m——螺栓受剪面的數(shù)目；［τ］——許用剪應力，單位為Mpa。由式可得螺栓的設(shè)計公式為（10-14）式10-14小貼士小貼士二、鉸制孔用螺栓連接強度計算由式（10-14）可知，承受同樣大小的橫向工作載荷時，鉸制孔用螺栓比普通螺栓所需的直徑小，因此鉸制孔用螺栓連接具有節(jié)省材料、重量輕等優(yōu)點；但鉸制孔用螺栓的螺桿需要精制，螺栓孔需要鉸孔，在制造及裝配時不如普通螺栓方便，所以鉸制孔用螺栓應用不如普通螺栓廣泛。式10-14小貼士三、螺栓連接的許用應力和安全系數(shù)受載類型許用應力和安全系數(shù)普通

螺栓連接松螺紋連接

（受軸向靜載荷），S=1.2~1.7（未淬火鋼取較小值）緊螺紋連接

（受軸向、橫向靜載荷），控制預緊力時，S=1.2~1.7

；不控制預緊力時，S的值如表（不控制預緊力時）所示鉸制孔用

螺栓連接受橫向靜載荷［τ］＝σs/2.5；被連接件為鋼時，［σp］＝σs/1.25；被連接件為鑄鐵時，［σp］＝σs/（2~2.5）受橫向變載荷［τ］＝σs/（3.5~5）；［σp］按靜載荷［σp］

值降低20%～30%螺栓連接的許用應力［σ］和安全系數(shù)S不控制預緊力時安全系數(shù)許用應力和安全系數(shù)（表）三、螺栓連接的許用應力和安全系數(shù)不控制預緊力時緊螺栓連接的安全系數(shù)S（靜載荷）材料安全系數(shù)

SM6～M16M16～M30M30～M60碳鋼5～44～2.52.5～2合金鋼5.7～55～3.43.4～3不控制預緊力時安全系數(shù)許用應力和安全系數(shù)（表）安全系數(shù)隨著螺栓直徑的增加如何變化？課堂互動四、提高螺栓連接強度的措施提高螺栓連接強度的措施包括減小總拉伸載荷的變化幅度改善螺紋牙間載荷分布不均的情況減小應力集中避免產(chǎn)生或減小附加應力四、提高螺栓連接強度的措施（一）減小總拉伸載荷的變化幅度當工作載荷在0～F變化時，螺栓總拉伸載荷F1的變化范圍為

，故減小螺栓的剛度C1或增大被連接件的剛度C2都可以減小F1

的變化幅度。四、提高螺栓連接強度的措施（一）減小總拉伸載荷的變化幅度為了減小螺栓的剛度，可采用腰狀桿螺栓或空心螺栓，如圖（a）所示；或在螺母下面安裝彈性元件，如圖（b）所示。

（a）腰狀桿螺栓和空心螺栓（b）在螺母下面安裝彈性元件減小螺栓剛度的措施四、提高螺栓連接強度的措施（一）減小總拉伸載荷的變化幅度為了增大被連接件的剛度，可以不用墊片或采用剛度較大的墊片；當有密封要求時，可以采用金屬薄墊片或采用O型密封圈，如圖所示。（a）采用剛度較大的墊片

（b）采用O型密封圈增大被連接件剛度的措施四、提高螺栓連接強度的措施（二）改善螺紋牙間載荷分布不均的情況螺栓所受的總拉力是通過螺紋牙面的接觸來傳遞的。因為螺栓和螺母的剛度和變形性質(zhì)不同，所以各圈螺紋牙受力不均。四、提高螺栓連接強度的措施（二）改善螺紋牙間載荷分布不均的情況如圖所示，螺栓受拉時，螺距增大；螺母受壓時，螺距減小。（a）螺栓受拉，螺距增大（b）螺母受壓，螺距減小旋合螺紋的變形示意圖四、提高螺栓連接強度的措施（二）改善螺紋牙間載荷分布不均的情況靠近支承面的第一圈螺紋牙受力最大，此處最易發(fā)生疲勞斷裂，以后各圈螺紋上的受力遞減，旋合螺紋間的載荷分布如圖所示。顯然，采用加厚螺母，并不能提高連接強度。旋合螺紋間的載荷分布四、提高螺栓連接強度的措施（二）改善螺紋牙間載荷分布不均的情況在實際應用中，為了改善螺紋牙間載荷分布不均的情況，常采用如圖所示的幾種。（a）懸置螺母（b）環(huán)槽螺母（c）內(nèi)斜螺母均載荷螺母改善螺紋牙間載荷分布不均的情況簡圖懸置螺母的旋合部分均受拉，變形性質(zhì)與螺栓相同，螺紋牙受力趨于均勻四、提高螺栓連接強度的措施（二）改善螺紋牙間載荷分布不均的情況（a）懸置螺母改善螺紋牙間載荷分布不均的情況簡圖環(huán)槽螺母內(nèi)緣下端局部受拉且富有彈性，與懸置螺母有相似的效果，但效果不及懸置螺母四、提高螺栓連接強度的措施（二）改善螺紋牙間載荷分布不均的情況（續(xù)表）（b）環(huán)槽螺母改善螺紋牙間載荷分布不均的情況簡圖內(nèi)斜螺母下端制成10o~15o的斜角，使螺栓螺紋牙的受力面由上而下逐漸外移，這樣可以減小螺紋旋合段下部的剛度，把載荷向上轉(zhuǎn)移到原受力較小的螺紋上，從而使螺紋牙受力趨于均勻四、提高螺栓連接強度的措施（二）改善螺紋牙間載荷分布不均的情況（續(xù)表）（c）內(nèi)斜螺母四、提高螺栓連接強度的措施（三）減小應力集中螺栓上螺紋牙、螺栓頭部與螺桿的交接處都會產(chǎn)生應力集中。適當加大圓角半徑，采用卸載槽或卸載過渡結(jié)構(gòu)，都能減小應力集中，提高螺栓連接的強度。（a）加大圓角半徑（b）采用卸載槽（c）采用卸載過渡結(jié)構(gòu)加大圓角半徑和采用卸載結(jié)構(gòu)四、提高螺栓連接強度的措施（四）避免產(chǎn)生或減小附加應力偏心載荷會在螺栓中引起附加應力，如圖所示。為了避免螺紋連接產(chǎn)生附加應力，應從結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施。偏心載荷引起附加應力四、提高螺栓連接強度的措施（四）避免產(chǎn)生或減小附加應力當在粗糙表面上安裝螺栓時，應在螺栓孔處制作凸臺或沉頭座；當被連接件表面有斜度時，應在螺母與被連接件間加斜面墊圈等。避免產(chǎn)生附加應力的方法任務(wù)實施確定螺栓的公稱直徑氣缸蓋螺栓是指把氣缸蓋緊固在缸體機架或缸體上的螺栓。在圖所示的氣缸蓋緊螺栓連接中，已知氣缸內(nèi)徑D=200mm，氣缸內(nèi)介質(zhì)的工作壓強P=1.2MPa，氣缸蓋與缸體之間采用橡膠墊圈密封，

D0

=200mm

，螺栓數(shù)目z

=10。請確定螺栓的公稱直徑d

。氣缸蓋與缸體之間的緊螺栓連接已知條件實施流程（1）（2）（3）任務(wù)實施確定螺栓的公稱直徑【實施流程】（1）根據(jù)已知條件，計算螺栓的公稱直徑，要求寫出具體的計算步驟?？砂凑找韵虏襟E進行計算：①確定每個螺栓所受的軸向工作載荷F；②計算每個螺栓承受的總拉力F1；③選擇螺栓的材料，確定螺栓的許用拉應力［σ

］；④根據(jù)式（10-11）計算螺栓小徑d1的范圍，查表（普通螺紋的基本尺寸）確定d值。式10-11普通螺紋的基本尺寸（表）已知條件實施流程（1）（2）（3）任務(wù)實施確定螺栓的公稱直徑【實施流程】（2）將計算過程記錄下來并提交給老師。（3）老師對學生提交的作業(yè)進行點評。已知條件實施流程（1）（2）（3）課堂訓練在學習完本節(jié)內(nèi)容之后，請你簡述如何計算螺栓連接的強度？課堂訓練計算螺栓連接的強度普通螺栓連接強度計算鉸制孔用螺栓連接強度計算螺栓連接的許用應力和安全系數(shù)提高螺栓連接強度的措施任務(wù)三了解鍵連接和銷連接任務(wù)引入通過觀察，小王發(fā)現(xiàn)在機械設(shè)備中，廣泛存在著鍵連接和銷連接，并且它們均為可拆卸連接。點擊跳過案例任務(wù)引入通過查閱相關(guān)資料，小王了解到鍵連接主要用于軸和軸上零件的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩，有的也可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動；銷連接主要用于固定零件之間的相對位置，也可用于軸和輪轂的連接或其他零件的連接，并可傳遞不大的載荷。點擊跳過案例任務(wù)引入那么，鍵連接和銷連接都有哪些類型？如何設(shè)計鍵連接？點擊跳過案例任務(wù)引入學習本任務(wù)的相關(guān)知識后，請你幫助小王解開疑惑。點擊跳過案例一、鍵連接的類型鍵連接按鍵的種類不同平鍵連接半圓鍵連接楔鍵連接切向鍵連接花鍵連接……一、鍵連接的類型（一）平鍵連接平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂鍵槽頂面留有間隙，依靠鍵與鍵槽間兩側(cè)面的擠壓力來傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對中性好等優(yōu)點，常用于傳動精度要求較高的場合。一、鍵連接的類型（一）平鍵連接常用的平鍵連接普通平鍵連接導向平鍵連接一、鍵連接的類型（一）平鍵連接1．普通平鍵連接普通平鍵的端部有如圖所示三種形狀。（a）A型平鍵

（b）B型平鍵（c）C型平鍵普通平鍵連接普通平鍵的端部形狀及其工作長度簡圖A型平鍵在鍵槽中固定良好，但軸上鍵槽端部應力集中較大，其工作長度l=L-b一、鍵連接的類型（一）平鍵連接1．普通平鍵連接普通平鍵的端部形狀及其工作長度簡圖B型平鍵應力集中較小，當鍵的尺寸較大時，宜用緊定螺釘將鍵固定在鍵槽中，其工作長度l=L

一、鍵連接的類型（一）平鍵連接1．普通平鍵連接（續(xù)表）普通平鍵的端部形狀及其工作長度簡圖C型平鍵主要用于軸端與輪轂的連接，其工作長度l=L–b/2一、鍵連接的類型（一）平鍵連接1．普通平鍵連接（續(xù)表）導向平鍵連接具有什么特點？課堂互動導向平鍵連接一、鍵連接的類型（一）平鍵連接2．導向平鍵連接導向平鍵較普通平鍵長，為防止鍵松動，需用螺釘將其固定在軸上的鍵槽中；為便于拆卸，導向平鍵中部制有起鍵螺孔，如圖所示。導向平鍵與輪轂的鍵槽采用間隙配合，故輪轂可以沿鍵做軸向滑動。1—螺釘；2—起鍵螺孔導向平鍵連接

一、鍵連接的類型（二）半圓鍵連接半圓鍵連接半圓鍵連接一、鍵連接的類型（二）半圓鍵連接半圓鍵連接半圓鍵的兩個側(cè)面為半圓形，如圖所示。工作時，半圓鍵靠兩側(cè)面受到的擠壓力來傳遞轉(zhuǎn)矩，鍵能在軸槽中擺動，以適應輪轂上鍵槽底部的斜度。半圓鍵的鍵槽對軸的強度削弱較大，因此半圓鍵連接主要用于輕載場合。半圓鍵連接與平鍵連接有哪些區(qū)別？課堂互動一、鍵連接的類型（三）楔鍵連接楔鍵連接楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，楔鍵的上表面有1∶100的斜度，如圖（a）所示。楔鍵的上、下表面為工作面，如圖（b）所示。（a）

（b）工作面一、鍵連接的類型（三）楔鍵連接楔鍵連接裝配時，將楔鍵用力打入輪轂鍵槽內(nèi)后，可使軸與輪轂間的接觸面產(chǎn)生很大的徑向預緊力；轉(zhuǎn)動時，楔鍵主要靠接觸面間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，同時還可以承受單向軸向載荷，對輪轂起到單向軸向定位作用。（a）

（b）工作面一、鍵連接的類型（三）楔鍵連接楔鍵連接由于楔鍵楔緊后，軸和輪轂間會發(fā)生偏心和傾斜，因此楔鍵主要用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)、低速的場合。（a）

（b）工作面楔鍵連接與平鍵連接的區(qū)別是什么？課堂互動一、鍵連接的類型（四）切向鍵連接切向鍵連接切向鍵由一對斜度為1∶100的楔鍵組成，如圖（a）所示。切向鍵的上、下表面為工作面，如圖（b）所示。工作時，切向鍵靠工作面上的擠壓力和軸與輪轂間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。（a）切向鍵

（b）工作面一、鍵連接的類型（四）切向鍵連接切向鍵連接當需要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，需用兩對分布成120°～130°的切向鍵連接，如圖（c）所示。由于切向鍵的鍵槽對軸的強度削弱較大，因此切向鍵連接主要用于軸徑大于100mm、對中性要求不高的重型機械。（a）切向鍵（c）兩對切向鍵連接

（b）工作面切向鍵連接與楔平鍵連接有什么區(qū)別？課堂互動一、鍵連接的類型（五）花鍵連接花鍵連接是指由沿周向均布多個鍵齒的花鍵軸和帶有相應鍵齒槽的輪轂相配合構(gòu)成的連接。按齒廓不同，花鍵連接可分為如圖所示的幾種?；ㄦI連接（a）矩形花鍵連接（b）漸開線花鍵連接一、鍵連接的類型（五）花鍵連接花鍵連接工作時，花鍵依靠齒側(cè)間產(chǎn)生的擠壓力來傳遞轉(zhuǎn)矩。因有多個鍵齒傳遞載荷，所以與平鍵連接相比，花鍵連接具有承載能力高、對軸的強度削弱程度小、定心性好、導向性好等優(yōu)點?；ㄦI連接主要用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频膱龊稀＃╝）矩形花鍵連接（b）漸開線花鍵連接二、平鍵連接的設(shè)計平鍵連接的設(shè)計的任務(wù)平鍵連接的選擇平鍵連接的強度計算二、平鍵連接的設(shè)計（一）平鍵連接的選擇平鍵連接的選擇主要是根據(jù)平鍵連接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件等選擇鍵的類型，然后根據(jù)軸徑d從標準中選取鍵的寬度b和高度

h，最后根據(jù)輪轂的寬度B確定鍵的公稱長度L。一般L應略小于輪轂的長度，且L應符合標準中規(guī)定的長度系列。（a）剖面圖（b）局部放大圖普通平鍵的剖面圖二、平鍵連接的設(shè)計（一）平鍵連接的選擇現(xiàn)根據(jù)圖說明普通平鍵和鍵槽的尺寸，具體如表所示。（a）剖面圖（b）局部放大圖普通平鍵的剖面圖平鍵和鍵槽的尺寸（表）剖面圖二、平鍵連接的設(shè)計（一）平鍵連接的選擇軸徑d鍵的尺寸鍵槽bhLr6～8226～201.21.00.08～0.16＞8～10336～361.81.4＞10～12448～452.51.8＞12～175510～563.02.30.16～0.25＞17～226614～703.52.8＞22～308718～904.03.3普通平鍵和鍵槽的尺寸單位：mm平鍵和鍵槽的尺寸（表）剖面圖例10-2(2)例10-2(1)二、平鍵連接的設(shè)計（一）平鍵連接的選擇（續(xù)表）軸徑d鍵的尺寸鍵槽bhLr＞30～3810822～1105.03.30.25～0.40＞38～4412828～1405.03.3＞44～5014936～1605.53.8＞50～58161045～1806.04.3＞58～65181150～2007.04.4＞65～75201256～2207.54.90.40～0.60＞75～85221463～2509.05.4注：L

的基本尺寸為6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200等。平鍵和鍵槽的尺寸（表）剖面圖例10-2(2)例10-2(1)分析圖片中平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時的受力情況。課堂互動平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時的受力情況二、平鍵連接的設(shè)計（二）平鍵連接的強度計算平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時的受力情況不難看出，對于普通平鍵連接，其主要失效形式是工作面被壓潰，因此只需要校核其擠壓強度；對于導向平鍵連接，其主要失效形式是工作面的過度磨損，因此需要限制其工作面上的壓強。平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時的受力情況二、平鍵連接的設(shè)計（二）平鍵連接的強度計算式中：

——鍵的擠壓應力，單位為Mpa；T ——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為；d ——軸的直徑，單位為mm；h ——鍵的高度，單位為mm；l ——鍵的工作長度，單位為mm；

——鍵連接中強度較小的材料的許用擠壓應力，單位為MPa，其值如表（許用擠壓應力和許用壓強）所示。假設(shè)載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強度條件為（10-15）許用擠壓應力和許用壓強（表）式10-15小貼士二、平鍵連接的設(shè)計在鍵連接中，一般輪轂材料的強度較小。二、平鍵連接的設(shè)計（二）平鍵連接的強度計算在式中，［p］為鍵連接中強度較小的材料的許用壓強，其值如表所示。導向平鍵連接的強度條件為許用擠壓應力和許用壓強（表）式10-15（10-16）材料的許用擠壓應力和許用壓強單位：MPa許用值輪轂材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊［σp］鋼125～150100～12060～90鑄鐵70～8050～6030～45［p］鋼504030例10-2(2)例10-2(1)材料的許用擠壓應力和許用壓強受哪些因素的影響？課堂互動二、平鍵連接的設(shè)計（二）平鍵連接的強度計算如果校核結(jié)果表明鍵連接的強度不夠，則可采取以下措施：①適當增大鍵和輪轂的長度，但鍵長不宜大于2.5d，否則載荷沿鍵長的分布將很不均勻②兩個鍵相隔180o布置，考慮到載荷在兩個鍵上分布的不均勻性，雙鍵連接的強度按1.5個鍵計算二、平鍵連接的設(shè)計同步例題【例10-2】如圖所示，半聯(lián)軸器和齒輪均通過鍵與減速器的低速軸相連接。已知軸的材料為45鋼，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1000N·m，半聯(lián)軸器用鑄鐵制造，齒輪用鋼制造，工作時有輕微沖擊。軸和輪轂的尺寸已在圖中標出，試選擇兩處鍵的類型和尺寸，并校核鍵連接的強度。例10-2圖例10-2(2)(1)二、平鍵連接的設(shè)計同步例題【解】根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，半聯(lián)軸器段和齒輪段均選擇A型平鍵。（1）確定半聯(lián)軸器段鍵的尺寸并校核鍵連接的強度。由此段軸的直徑d=70mm，軸的長度為130mm，查表（普通平鍵和鍵槽的尺寸）得鍵的剖面尺寸為b=20mm，h=12mm

，取鍵的公稱長度L=110mm，則鍵的工作長度l=L–b=110-20=90（mm）。根據(jù)半聯(lián)軸器材料為鑄鐵，載荷有輕微沖擊，查表（許用擠壓應力和許用壓強），取許用擠壓應力［σp］=55MPa

，則鍵的擠壓應力為因為σp＜［σp］，故強度滿足要求。平鍵和鍵槽的尺寸（表）許用擠壓應力和許用壓強（表）例10-2(2)(1)二、平鍵連接的設(shè)計同步例題【解】根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，半聯(lián)軸器段和齒輪段均選擇A型平鍵。（2）確定齒輪段鍵的尺寸并校核鍵連接的強度。由此段軸的直徑d=85mm

，軸的長度為90mm，查表（普通平鍵和鍵槽的尺寸）得鍵的剖面尺寸為b=22mm，h=14mm

，取鍵的公稱長度L=80mm，則鍵的工作長度l=L–b=80-22=58（mm）。根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，查表（許用擠壓應力和許用壓強），取許用擠壓應力［σp］=110MPa

，則鍵的擠壓應力為因為σp＜［σp］，故強度滿足要求。例10-2(2)(1)平鍵和鍵槽的尺寸（表）許用擠壓應力和許用壓強（表）三、銷連接的類型和應用按銷的形狀不同，銷連接可分為如圖所示的幾種。圓柱銷連接圓錐銷連接（a）普通圓錐銷連接（b）端部帶螺紋的圓錐銷連接三、銷連接的類型和應用在圓柱銷連接中，圓柱銷主要靠過盈配合固定在銷孔中。圖（a）所示為帶槽的圓柱銷，銷上有三條縱向凹槽，銷被壓入銷孔后，凹槽即收縮變形，借助材料的彈性而固定在銷孔中，多用于有振動和變載荷的場合；圖（b）所示為圓管形彈簧圓柱銷，銷被打入銷孔后，銷由于彈性變形而被擠壓在銷孔中，多用于有沖擊和變載荷的場合。圓柱銷（a）帶槽的圓柱銷（b）圓管形彈簧圓柱銷三、銷連接的類型和應用在圓錐銷連接中，圓錐銷與銷孔均有1∶50的錐度，因此圓錐銷連接安裝方便，定位準確。圖（b）所示為端部帶螺紋的圓錐銷，適用于有盲孔或拆卸困難的場合。（b）端部帶螺紋的圓錐銷連接任務(wù)實施到實訓室參觀鍵連接和銷連接通過到實訓室參觀鍵連接和銷連接，加深對鍵連接和銷連接的認識?！緦嵤┝鞒獭浚?）學生自由分組，每組5～6人。（2）以小組為單位，各小組在老師的帶領(lǐng)下到實訓室對鍵連接和銷連接進行參觀學習，深入了解鍵連接的類型、銷連接的類型和應用等。任務(wù)實施到實訓室參觀鍵連接和銷連接通過到實訓室參觀鍵連接和銷連接，加深對鍵連接和銷連接的認識?！緦嵤┝鞒獭浚?）各小組總結(jié)在參觀學習過程中的體會和收獲，并將這些內(nèi)容以word文檔的形式提交給老師。課堂訓練在學習完本節(jié)內(nèi)容之后，請你簡述鍵連接的類型、銷連接的類型和應用？課堂訓練了解鍵連接和銷連接鍵連接的類型平鍵連接的設(shè)計銷連接的類型和應用任務(wù)四了解聯(lián)軸器、離合器和制動器任務(wù)引入在汽車和火車中，經(jīng)常需要將不同機構(gòu)的軸連接起來，其中最常用的裝置就是聯(lián)軸器。點擊跳過案例任務(wù)引入汽車、火車啟動后，在行駛過程中速度會不斷變化，有時候還要停下來且不能熄火，這就要求內(nèi)燃機與變速器之間有一種可控制軸的離與合的裝置來控制汽車或火車的運動，這種裝置即為離合器。點擊跳過案例任務(wù)引入當汽車、火車準備停止工作時，需要有一種可使汽車、火車停止運動或保持停止狀態(tài)的裝置，這種裝置即為制動器。點擊跳過案例任務(wù)引入那么，聯(lián)軸器、離合器、制動器的含義是什么？它們有哪些類型？這些類型分別適用于哪些場合？點擊跳過案例任務(wù)引入學習本任務(wù)的相關(guān)知識后，請你幫助小王解開疑惑。點擊跳過案例一、聯(lián)軸器聯(lián)軸器是一種用來連接兩根軸以使其一同轉(zhuǎn)動并傳遞動力的裝置。一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類聯(lián)軸器分類剛性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器安全聯(lián)軸器一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器是一種用剛體連接，不能補償兩軸線相對位移的聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器的主要型式如表所示。剛性聯(lián)軸器的主要型式類別代號品種型式聯(lián)軸器名稱代號名稱代號名稱型號剛

性

聯(lián)

軸

器G凸緣式Y(jié)基本型

凸緣聯(lián)軸器GY有對中榫S有對中榫凸緣聯(lián)軸器GYS有對中環(huán)H有對中環(huán)凸緣聯(lián)軸器GYH帶防護緣Y帶防護緣凸緣聯(lián)軸器GYY徑向鍵式J基本型

徑向鍵剛性聯(lián)軸器GJ可移式Y(jié)可移式徑向鍵剛性聯(lián)軸器GJY一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器（續(xù)表）類別代號品種型式聯(lián)軸器名稱代號名稱代號名稱型號剛

性

聯(lián)

軸

器G平行軸式P滾動軸承型G滾動軸承型平行軸聯(lián)軸器GPG滑動軸承型H滑動軸承型平行軸聯(lián)軸器GPH夾殼式K螺栓夾緊L螺栓夾緊夾殼聯(lián)軸器GKL卡箍夾緊K卡箍夾緊夾殼聯(lián)軸器GKK套筒式T

套筒聯(lián)軸器GT一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器1）凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器（a）普通螺栓連接（b）鉸制孔用螺栓連接凸緣聯(lián)軸器一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器組成，兩個半聯(lián)軸器用螺栓連成一體，可實現(xiàn)兩軸的連接。兩個半聯(lián)軸器既可用普通螺栓連接，也可用鉸制孔用螺栓連接。1）凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器（a）普通螺栓連接（b）鉸制孔用螺栓連接凸緣聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸器可用連接及其特性簡圖（a）普通螺栓連接利用一個半聯(lián)軸器上的對中榫與另一個半聯(lián)軸器上的凹槽相配合對中，對中精度高，工作中靠凸緣端面間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，拆卸時必須使軸做軸向移動，多用于不需要經(jīng)常拆卸的場合一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器1）凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸器可用連接及其特性簡圖（b）鉸制孔用螺栓連接利用鉸制孔用螺栓對中，工作中靠螺桿受剪切和擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩，傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較強，拆卸時只需要拆卸螺栓，不需要使軸做軸向移動，可用于經(jīng)常需要拆卸的場合一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器1）凸緣聯(lián)軸器（續(xù)表）普通螺栓連接與鉸制孔用螺栓連接有哪些區(qū)別？課堂互動一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器2）套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器通過公用套筒、鍵或銷等剛性連接件來實現(xiàn)兩軸的連接，如圖所示。套筒聯(lián)軸器（a）鍵連接

（b）銷連接一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類1．剛性聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本較低，徑向尺寸小，但裝拆不方便，裝拆時需要使軸做軸向移動，適用于低速、輕載、無沖擊載荷、徑向尺寸受限的場合。2）套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器（a）鍵連接

（b）銷連接凸緣聯(lián)軸器和套筒聯(lián)軸器各有何優(yōu)缺點？分別適用于哪些場合？課堂互動一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器是指能補償兩軸線相對位移的聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器無彈性元件撓性聯(lián)軸器有彈性元件撓性聯(lián)軸器一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器無彈性元件撓性聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器鏈條聯(lián)軸器滾子聯(lián)軸器滾珠聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器……一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器有彈性元件撓性聯(lián)軸器金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器的主要型式類別代號品種型式聯(lián)軸器名稱代號名稱代號名稱型號滑塊聯(lián)軸器H滑塊式H基本型

滑塊聯(lián)軸器HH金屬盤式J金屬盤滑塊聯(lián)軸器HHJ齒式聯(lián)軸器C直齒式Z基本型

直齒齒式聯(lián)軸器CZ接中間軸J接中間軸直齒齒式聯(lián)軸器CZJ帶制動輪Z帶制動輪直齒齒式聯(lián)軸器CZZ萬向聯(lián)軸器W十字軸式S半叉B半叉十字軸式萬向聯(lián)軸器WSB整體叉頭C整體叉頭十字軸式萬向聯(lián)軸器WSC剖分軸承座P剖分軸承座十字軸式萬向聯(lián)軸器WSP一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器（續(xù)表）類別代號品種型式聯(lián)軸器名稱代號名稱代號名稱型號萬向聯(lián)軸器W十字軸式S整體軸承座Z整體軸承座十字軸式萬向聯(lián)軸器WSZ貫通型G貫通型十字軸式萬向聯(lián)軸器WSG金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器J彈性桿式T普通型P普通型彈性桿聯(lián)軸器JTP高速型G高速型彈性桿聯(lián)軸器JTG直桿彈簧式Z恒剛度H恒剛度直桿彈簧聯(lián)軸器JZH變剛度L變剛度直桿彈簧聯(lián)軸器JZL非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器L梅花形式M基本型

梅花形彈性聯(lián)軸器LM一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器（續(xù)表）類別代號品種型式聯(lián)軸器名稱代號名稱代號名稱型號非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器L梅花形式M法蘭S法蘭型梅花形彈性聯(lián)軸器LMS帶制動輪L帶制動輪型梅花形彈性聯(lián)軸器LML帶制動盤P帶制動盤型梅花形彈性聯(lián)軸器LMP彈性套柱銷式T基本型

彈性套柱銷聯(lián)軸器LT帶制動輪Z帶制動輪彈性套柱銷聯(lián)軸器LTZ彈性柱銷式X基本型

彈性柱銷聯(lián)軸器LX帶制動輪Z帶制動輪彈性柱銷聯(lián)軸器LXZ一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器常用的撓性聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器與剛性聯(lián)軸器的區(qū)別是什么？課堂互動滑塊聯(lián)軸器一、聯(lián)軸器（一）聯(lián)軸器的分類2．撓性聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器由兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器和一個兩端帶有凸榫的滑塊組成。若兩軸線不對中，當轉(zhuǎn)速較高時，滑塊會在凹槽內(nèi)滑動，并且由于偏心將會產(chǎn)生較大的離心力和磨損