机械设计联接
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机械设计-07过盈联接
2 2 1
考核承受最大应力的表层是否处于弹性变形 被包容件内表层: 被包容件内表层:
机械设计 第七章 过盈连接
pmax
d 2 − d12 σ s1 ≤ 2 2d
河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
包容件内表层: 包容件内表层
pmax ≤
d −d
2 2 4 2
2
3d + d
σs 2 4
4、装拆压力
机械设计 第七章 过盈连接
河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
3、强度计算
一是联接的强度； 一是联接的强度； 压入法装配， 压入法装配，为δmax－2u 二是联接零件本身的强度计算 ①、由最大δmax求得最大pmax 由最大δ 求得最大p
pmax =
δ max
C1 C2 3 d( + ) ×10 E1 E2
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
二、过盈配合联接的工作原理
轴径d1大于孔径 轴径 大于孔径d 特点： 特点：构造简单 定心性好 承载能力高 在振动下能可靠工作 装配困难。 装配困难。
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
三、 过盈联接的装配方法
H7／g6的最小间隙 ／ 的最小间隙 δmax—标准配合的最大过盈量，µm 标准配合的最大过盈量， 标准配合的最大过盈量 防擦伤而留的最小装配间隙， △0—防擦伤而留的最小装配间隙， µm 防擦伤而留的最小装配间隙 α1、α2—材料的线膨胀系数 材料的线膨胀系数 t0—装配的环境温度，℃ 装配的环境温度， 装配的环境温度
1、压入法 利用压力机直接把被包容件 压入包容件，在压入过程中， 压入包容件，在压入过程中， 用于联接要求高、 用于联接要求高、 配合表面微观不平度的峰尖会 载荷较大的场合。 载荷较大的场合。 受到擦伤或压平。 受到擦伤或压平。 用于被联接件的配 2、温差法 合尺寸和过盈量不 、 大的场合。 大的场合。 加热包容件（或冷却被包容件） 加热包容件（或冷却被包容件）。 加热法用于较大配合直径冷 却法用于较小配合直径
考核承受最大应力的表层是否处于弹性变形 被包容件内表层: 被包容件内表层:
机械设计 第七章 过盈连接
pmax
d 2 − d12 σ s1 ≤ 2 2d
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包容件内表层: 包容件内表层
pmax ≤
d −d
2 2 4 2
2
3d + d
σs 2 4
4、装拆压力
机械设计 第七章 过盈连接
河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
3、强度计算
一是联接的强度； 一是联接的强度； 压入法装配， 压入法装配，为δmax－2u 二是联接零件本身的强度计算 ①、由最大δmax求得最大pmax 由最大δ 求得最大p
pmax =
δ max
C1 C2 3 d( + ) ×10 E1 E2
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
二、过盈配合联接的工作原理
轴径d1大于孔径 轴径 大于孔径d 特点： 特点：构造简单 定心性好 承载能力高 在振动下能可靠工作 装配困难。 装配困难。
机械设计 第七章 过盈连接 河北工程大学 机电工程学院 机械设计系
三、 过盈联接的装配方法
H7／g6的最小间隙 ／ 的最小间隙 δmax—标准配合的最大过盈量，µm 标准配合的最大过盈量， 标准配合的最大过盈量 防擦伤而留的最小装配间隙， △0—防擦伤而留的最小装配间隙， µm 防擦伤而留的最小装配间隙 α1、α2—材料的线膨胀系数 材料的线膨胀系数 t0—装配的环境温度，℃ 装配的环境温度， 装配的环境温度
1、压入法 利用压力机直接把被包容件 压入包容件，在压入过程中， 压入包容件，在压入过程中， 用于联接要求高、 用于联接要求高、 配合表面微观不平度的峰尖会 载荷较大的场合。 载荷较大的场合。 受到擦伤或压平。 受到擦伤或压平。 用于被联接件的配 2、温差法 合尺寸和过盈量不 、 大的场合。 大的场合。 加热包容件（或冷却被包容件） 加热包容件（或冷却被包容件）。 加热法用于较大配合直径冷 却法用于较小配合直径
机械设计基础10联接(螺纹联接)
基本原理
螺纹联接的基本原理是通过螺纹的咬合来实现连接 和紧固。
设计要求
螺纹联接的设计要考虑螺纹的类型、尺寸、加工精 度、连接长度等因素。
螺纹联接的计算和选取方法
计算方法
螺纹联接的计算方法需要考虑载荷情况、材料性能、 螺纹类型等因素。
选取方法
螺纹联接的选取应考虑加载情况、工作环境、连接 性能要求等因素。
螺纹联接的制造和装术包括螺纹加工、表面处理等环节。
2
装配技术
螺纹联接的装配技术要注意正确的装配顺序、力矩控制等。
3
检测技术
螺纹联接的检测技术包括外观检查、力矩测试等方法。
螺纹联接的常见问题和解决方法
常见问题
螺纹联接中常见的问题包括松动、脱螺纹、过紧等。
解决方法
解决螺纹联接问题的方法包括增加紧固力、正确选择螺纹类型、使用螺纹锁紧剂等。
机械设计基础10联接(螺 纹联接)
欢迎来到机械设计基础系列第十讲！本讲将介绍螺纹联接，包括定义、分类、 特点、优点、应用领域、基本原理、设计要求等内容。
螺纹联接的定义和概念
螺纹联接是一种常用的紧固连接方式，通过螺纹的互相嵌合实现连接和紧固。 它由一个内螺纹和一个外螺纹构成，通过旋转使螺纹互相咬合达到紧固的效 果。
螺纹联接的分类和特点
分类
螺纹联接可以分为内螺纹联接和外螺纹联接两种 类型。
特点
螺纹联接具有承载能力强、可重复使用、连接牢 固等特点。
螺纹联接的优点和应用领域
1 优点
2 应用领域
提供均匀的紧固力、承载能力高、便于拆卸、 可重复使用等。
广泛应用于机械制造、汽车工程、航空航天、 建筑等领域。
螺纹联接的基本原理和设计要求
机械设计-联接
第六章 联接
68
第六章 联接 键的材料一般采用抗拉强度不低于600N/mm2的 碳素钢。
69
平键联接的主要失效形式是工作面的压溃，除非 有严重的过载，一般不会出现键的剪断。因此，通 常只按工作面上挤压应力进行强度校核计算。 导向平键联接的主要失效形式是过度磨损，因此， 一般按工作面上的压强进行条件性强度校核计算。
第六章 联接
5
一．螺纹联接的基本类型、结构尺寸和应用场合
1. 螺栓联接 螺栓和孔壁有 间隙，孔的加 工精度低 普通螺栓联接 铰制孔螺栓联接 螺杆与孔用过渡配合， 没有间隙，承受轴向 载荷孔，需精制，可 起定位作用。
第六章 联接
6
受拉 常用于被联接件 不太厚和便于加 工通孔的场合
受剪
第六章 联接
2 2 2 2 当量拉应力： e 3 3(0.5 ) 1.3
1.3F ' [ ] 强度条件： e 1.3 2 d1 / 4
MPa
设计式： d1
4 1.3F ' [ ]
mm
第六章 联接 预紧力F′应满足的条件？
39
摩擦力： mfF′ ≥ C R
第六章 联接
60
图12-2 半圆键联接
第六章 联接
61
（三）楔键联接
图12-3所示为楔键联接，楔键的上、下两面为 工作面。楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底 面均有1:100的斜度。 装配时将楔键打入，使楔键楔紧在轴和轮毂的 键槽中，楔键的上、下表面受挤压，工作时靠这个 挤压产生的摩擦力传递转矩。
铰制孔用螺栓联接 用于横向工作载荷
1.螺栓联接的失效形式: 对于普通螺栓：螺栓杆在制有螺纹的部分被拉断 对于铰制孔用螺栓：工作面被压溃或剪断
机械制造中机械零件的联接
机械制造中机械零件的联接机械制造中，机械零件的联接是一项非常重要的任务。
机械零件的联接直接决定了机械设备的性能和使用寿命。
联接的质量和可靠性也直接关系着生产效率和安全。
因此，在机械设计中，合理选择机械零件的连接方式是至关重要的。
一、机械零件的连接方式机械零件连接方式分为两类：可拆卸连接和永久连接。
可拆卸连接方法适用于随时需要更换或拆卸的机械零件。
而永久连接适用于比较稳定的场合。
机械零件的常用连接方式有螺纹连接、销连接、键连接等。
1. 螺纹连接螺纹连接是机械制造中最常用的连接方式。
它的优点是可以自锁，当受力方向发生改变时不会松动。
并且螺纹连接还具有简单、可靠、易于加工等特点。
缺点是需要对接件进行加工，费用较高。
2. 销连接销连接主要适用于受扭转载荷较大的轴和轴套的连接，如汽车发动机的活塞销等。
螺钉扭矩比较大，效果不如销好。
3. 键连接键连接是将两个相互接触的部分通过键相连的连接方式。
键连接适用于受大力、冲击力、振动等载荷的场合。
二、机械连接的设计原则1. 表面配合表面配合的质量和尺寸公差决定了机械零件的互换性和联接的可靠性。
因此，在设计中一定要特别注意起措施保证精度和质量。
2. 强度和刚度零件之间连接的强度和刚度必须能够承受所受载荷，避免零件之间产生相对运动，以达到机械设备的准确性。
3. 防止松动机械零件之间的联接是经常受到横向载荷和振动等作用的，因此，在连接设计阶段，一定要特别注意起措施避免螺纹松动、键松动等大问题。
三、机械零件连接的检测方法机械零件连接的检测应该在生产、装配和日常使用过程种进行。
常用的检测方法有：1. 直接观察通过直观观察和手动感觉来检验机械制造中机械零件联接的紧密度和质量。
如果发现联接头有松动，就应该及时进行处理和调整。
2. 计量法通过量具和设备，对机械零件的连接部分进行检测和测量，数量化联接的紧密程度，确定联接强度和质量。
3. X射线检测这是一种高精度的无损检测技术，可以用于检测机械零件联接过程中隐藏的缺陷和裂纹。
机械设计联接概述
机械设计联接概述引言机械设计中，联接是指将两个或多个零件连接在一起，传递力和运动的过程。
在机械领域中，联接设计是非常重要的，它关系到机械系统的可靠性、安全性和性能。
本文将概述机械设计中的联接概念和方法，包括常见的联接类型、联接设计的考虑因素以及联接强度和刚度的计算等。
一、常见联接类型在机械设计中，常见的联接类型包括螺纹联接、销联接、键联接、瞬间联接和焊接等。
螺纹联接是通过螺纹副将两个零件连接在一起的一种方式。
常见的螺纹联接有内螺纹联接和外螺纹联接，其联接方式包括螺纹配合、螺纹应力分析和螺纹强度计算等。
2. 销联接销联接是通过轴心向固定件中插入销将两个零件连接在一起的一种方式。
销联接具有简单、可拆卸和承载力大的特点，常见的销包括平销、圆锥销和切向销等。
3. 键联接键联接是通过键连接槽将两个零件连接在一起的一种方式。
键有平键、圆键、斜键和花键等几种类型，键槽则有平键槽、圆键槽和菱形键槽等。
瞬间联接是通过瞬时副将两个零件连接在一起的一种方式。
常见的瞬间联接有剪刀、摆线、平歯也而、曲柄滑块等。
5. 焊接焊接是通过熔化和凝固的方式将两个零件连接在一起的一种方式。
焊接分为常规焊接、气体保护焊接和电弧焊接等。
二、联接设计的考虑因素联接设计时需要考虑以下因素：1.联接类型的选择：根据联接的要求和零件的特性，选择合适的联接类型。
2.联接强度要求：根据系统的工作条件和负载情况，确定联接的强度要求。
3.联接的可靠性：联接必须具有一定的可靠性，避免发生松动或断裂等现象。
4.联接的拆卸性：根据需要，确定联接是否需要可拆卸，以便更换维修或调整。
5.联接的密封性：对于需要密封的联接，要考虑密封的方式和材料。
6.联接的刚度要求：根据系统中的运动要求，确定联接的刚度要求，以保证系统的运动精度和稳定性。
7.联接的重量和尺寸要求：根据系统的空间限制和重量要求，设计轻量化和紧凑的联接。
三、联接强度和刚度的计算联接强度和刚度的计算是机械设计中重要的一部分。
机械设计——键联接设计
矩形花键 ----制造容易，应用最广。 ----制造容易，应用最广。 制造容易 类型 渐开线花键 ----用于高强度联接。 ----用于高强度联接。 用于高强度联接 ----用于薄壁零件联接。 三角形花键 ----用于薄壁零件联接。 用于薄壁零件联接
1、矩形花键 、 （1）矩形花键的参数及尺寸系列 ） 主要参数及尺寸：键齿数z 小径d 主要参数及尺寸：键齿数z、小径d、 大径D 键齿宽B 大径D、键齿宽B 尺寸系列： 尺寸系列： 轻系列——用于轻载或静联接 用于轻载或静联接 轻系列 中系列——用于重载或动联接 用于重载或动联接 中系列
2、导向平键和滑键 、 （1）导向平键 ） 结构特点：长度较长，需用螺钉固定。 结构特点：长度较长，需用螺钉固定。 为便于装拆，制有起键螺孔。 为便于装拆，制有起键螺孔。 零件可以在轴上移动， 零件可以在轴上移动，构成 动联接。 动联接。 起键螺孔 固定螺钉
（2）滑键 动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。 动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。 移动距离大时，采用滑键。 移动距离大时，采用滑键。
安装时用力 打入 工作面
2、切向键 两个单面斜楔构成 工作面： 工作面：上、下两面 靠互压传载，有一个面必须与轴线共面。 互压传载，有一个面必须与轴线共面。 传载
工作面 毂
窄面 工作面 斜度1： 斜度 ：100
轴
1 : 1 0 0
注意：一个切向键只能单向传动，当双向传递扭矩时， 注意：一个切向键只能单向传动，当双向传递扭矩时， 需要两个切向键分布成120~130 ˚ 。 需要两个切向键分布成 120˚ ~130˚
（3）平键联接的强度校核计算 普通平键联接工作面挤压强度条件： 普通平键联接工作面挤压强度条件： 工作面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压强度条件
机械设计基础 第十章 联接
§10—4 螺纹联接的基本类型及 螺纹紧固件
一、螺纹联结基本类型 二、螺纹紧固件
一、螺纹联接的基本类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接：
被连接件通孔不带螺纹，被联接件不太厚， 装拆方便。螺杆带钉头，螺杆穿过通孔与螺母配合 使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消 失，结构简单，可多次装拆，应用较广。
牙根强度弱，加工困难，常被梯形螺纹代替。
梯形螺纹特点： =2=30。比矩形螺纹效率略低。 牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母 可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。
有粗牙普通螺纹M10和M68，请说明在静载 荷下这两种螺纹能否自锁（已知摩擦系数f = 0.1~0.15） 查得： 解： 1、首先求螺纹升角λ 。
粗牙螺纹
细牙螺纹
2、管螺纹 特点：用于管件连接的三角螺纹，=55,螺纹面间 没有间隙，密封性好，适用于压强在1.6MPa以下的 连接。管螺纹广泛用于水、汽、油管路联接中。
管螺纹除普通细牙螺纹外，还有60º 55º 、 的圆柱 管螺纹和60º 55º 、 的圆锥管螺纹。 管螺纹公称直径是管子的公称通径。
L=nP(n=2) L=nP(n=2) L=nP(n=2)
dd d dd 2 2 d2 dd 1 1 d1
P P P
d 1 1 d 1 d d 2 2 d 2 d d d d
hh h
LL L
4）螺 距 P — 相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应 两点间的轴向距离。 5）导程（S）— 同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面 的母线上的对应两点间的轴向距离。 6）线数n —螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4。 螺距、导程、线数之间关系：S=nP
M10螺纹： 螺距P=1.5mm，中径d2=9.026mm； M68螺纹： 螺距P=6mm， 中径d2=64.103mm。 M10螺纹升角：
机械设计基础(第六版)第10章 连接
按螺旋的作用分
按母体形状分
螺旋线旋向：
V母 ω母
左旋（特殊时用）
右旋（常用） 左右手法则：
V母 ω母
右旋
V母
V母
ω母
左旋
ω母
螺母旋入
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 n线螺纹: S = n P 多线螺纹 一般: n ≤ 4
联接的基本物理原理：
1、形锁合（如：普通平键、销等） 2、摩擦锁合（如过盈配合、楔键等） 3、材料锁合（如：焊接）
联接的分类：
静联接（被联接件间相对固定）
动联接（被联接间能按一定运动形式作相对运动）
可拆联接：指联接拆开时，不破坏联接中的零件，重新安装， 可继续使用的联接（键联接、销联接、螺栓联接）。
Fa 螺母
Fn=Fa 当β≠ 0º时，摩擦力为：
F'
f
Fn
f
cos
Fa
螺杆 Fn
f 'Fa
轴
摩擦系数为 f 的非矩形螺纹所产 线
生的摩擦力与摩擦系数为 f ’ ，的
β
螺母 Fa
α
矩形螺纹所产生的摩擦力相当。 故称 f ’ 为当量摩擦系数。
β 螺杆 Fn Fa
f ' f tg' cos
(于(67螺))纹牙螺轴型线纹的角平升面角α的夹ψ轴角向中截径面d内2t圆g螺ψ柱纹上=牙，型πn螺相dP旋邻2 线两的侧切边线的与夹垂角直。牙
型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。
牙侧角 β
S
ψ
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工程应用
汽 车 轮 胎
机械设计
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键联接的类型和结构
键联接的功能、分类、结构型式及应用
键主要用于轴和轮毂零件，实现周向固定以传 递转矩的轴毂联接。有的还能实现轴上零件的轴向 固定或轴向滑动的导向。
主要类型
平键联接
半圆键联接 楔键联接 切向键联接
受预紧力和工作载荷的螺栓联接
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
为保证结合面压紧，必须保持一定的残余预紧力F〃. 工作载荷F 无变化时： F〃=（0 .2~ 0.6）F
工作载荷F 有变化时： F〃=（0 .6~ 1.0）F 压力容器的紧密联接： F〃=（1 .5~ 1.8）F，且应保 证密封面的残余预紧力大于压力容器的工作压力。
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四、螺纹联接的防松
防松目的：防止螺纹联接在冲击、振动、变载或 温升的作用下，自动松脱。
常用方法
利用摩擦 直接锁住 破坏螺纹副
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防松方法
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松联接 紧联接
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平键联接
平键联接：键的侧面是工作面。工作时，靠键与键槽侧面的
挤压来传递转矩。
平键联接
普通平键 薄型平键 导向平键
滑动平键
静联接 动联接
普 通 平 键
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平键联接
平键键槽的加工
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螺栓组的结构设计
5. 避免螺栓承受偏心载荷。
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八、提高螺栓联接强度的措施
改 善 螺 纹 牙 上 载 荷 分 布 不 均
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提高螺栓联接强度的措施
改善螺纹牙受力状态的螺母结构
3、螺栓组联接的结构设计
作业：5-8、 5-10
机械设计
思考：5-4
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螺纹联接小结：
1、螺纹联接的类型
螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接
紧定螺钉联接
2、螺纹联接的预紧和防松
3、单个螺栓联接的
受拉松螺栓 只受预紧力的螺栓
受力分析及强度计算： 受预紧力和工作载荷的螺栓
受剪螺栓
螺栓强度计算时，螺栓螺纹部分危险截面的面积要用计算直
径dc ，其经验公式：
螺纹小径，
螺纹牙形的三角形高度，普通螺纹
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失效形式
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1、受拉螺栓联接
1） 受拉松螺栓联接
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受拉螺栓联接
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一、螺 纹
普通螺纹
联 接 螺 纹
管螺纹
锥螺纹
矩形螺纹
传 动 螺 纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺纹的类型
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螺纹的参数
大径 d 小径 d1 中径 d2 线数 n 螺距 P 导程 S S=nP
升角 tan =S/d2 牙型角
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二、螺纹联接的类型
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课堂小结
1、螺纹联接的类型：
螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接
2、螺纹联接的预紧和防松
目的、常用方法、要求
3、螺纹联接的强度计算
受拉螺栓（松联接、紧联接、预紧后又加工作载荷） 受剪螺栓
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六、螺栓组受力分析
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提高螺栓联接强度的措施
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提高螺栓联接强度的措施
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提高螺栓联接强度的措施
减 小 螺 栓 刚 度 的 措 施
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例6.1 已知气缸工作压力p在0~1MPa间变化，气缸 内径D2=250 mm,螺栓中心分布直径D1=350mm,试设 计此联接。 1、试选螺栓个数和螺栓材料 2、计算螺栓受力
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螺纹联接的类型
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三、螺纹联接的拧紧
拧紧联接能增强联接的刚度、紧密性和防松能力。对于 受拉螺栓联接，还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓联 接，有利于增大联接中的摩擦力。但拧紧程度要适度。
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导向平键和滑键
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平键联接
平键联接具有结构简单，拆装方便、对中性较好等优点， 因而得到广泛的应用。但这种键不能起轴向固定的作用。
测力矩扳手
定力矩扳手
控制拧紧力矩常用的扳手：
为防止将螺栓拧断，对于要求拧紧的强度螺栓联接应严格 控制其适度的拧紧力，并不宜用小于M12 ~ M16的螺栓。
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拧紧过程
由于拧紧力矩T的作用，使螺栓和被联接件之间产生预紧力F′，
T=T1+T2==ktF′d =一般kt=0.2 则T=0.2F′d
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螺栓组受力分析
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螺栓组受力分析
3.受旋转力矩的螺栓 组联接（受剪螺栓）
根据板的静力平衡条件得：
根据变形协调条件得：
受力最大的螺栓的工作剪力为：
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螺栓组受力分析
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2、接合面的工作能力 保证接合面右端不致于压碎
保证接合面左端不产生间隙
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课堂小结
1、单个螺栓联接的 受力分析及强度计算：
2、螺栓组联接的受力 分析：
受拉松螺栓、 只受预紧力的螺栓、 受预紧力和工作载荷的螺栓、 受剪螺栓 受轴向力的螺栓组、 受横向力的螺栓组、 受旋转力矩的螺栓组、 受翻转力矩的螺栓组