机械设计-联接
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。
机械设计基础试题库_联接
第10章联接习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1 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6 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11 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 。
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
(完整版)机械设计-连接部分习题答案
机械设计-连接部分测试题一、填空：1、按照联接类型不同，常用的不可拆卸联接类型分为焊接、铆接、粘接和过盈量大的配合。
2、按照螺纹牙型不同，常见的螺纹分为三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。
其中三角螺纹主要用于联接，梯形螺纹主要用于传动。
3、根据螺纹联接防松原理的不同，它可分为摩擦防松和机械防松。
螺纹联接的防松，其根本问题在于防止螺纹副转动。
4、对于螺纹联接，当两被联接件中其一较厚不能使用螺栓时，则应用双头螺柱联接或螺钉联接，其中经常拆卸时选用双头螺柱联接。
5、普通螺栓联接中螺栓所受的力为轴向（拉）力，而铰制孔螺栓联接中螺栓所受的力为轴向和剪切力。
6、在振动、冲击或变载荷作用下的螺栓联接，应采用防松装置，以保证联接的可靠。
7、在螺纹中，单线螺纹主要用于联接，其原因是自锁，多线螺纹用于传动，其原因是效率高。
8、在螺纹联接中，被联接上应加工出凸台或沉头座，这主要是为了避免螺纹产生附加弯曲应力。
楔键的工作面是上下面，而半圆键的工作面是（两）侧面。
平键的工作面是（两）侧面。
9、花键联接由内花键和外花键组成。
10、根据采用的标准制度不同，螺纹分为米制和英制，我国除管螺纹外，一般都采用米制螺纹。
圆柱普通螺纹的公称直径是指大径，强度计算多用螺纹的（）径。
圆柱普通螺纹的牙型角为 60 度，管螺纹的牙型角为（）度。
二、判断：1、销联接属可拆卸联接的一种。
（√）2、键联接用在轴和轴上支承零件相联接的场合。
（√）3、半圆键是平键中的一种。
（×）4、焊接是一种不可以拆卸的联接。
（√）5、铆接是一种可以拆卸的联接。
（×）一般联接多用细牙螺纹。
（×）6、圆柱普通螺纹的公称直径就是螺纹的最大直径。
（√）7、管螺纹是用于管件联接的一种螺纹。
（√）8、三角形螺纹主要用于传动。
（×）9、梯形螺纹主要用于联接。
（×）10、金属切削机床上丝杠的螺纹通常都是采用三角螺纹。
（×）11、双头螺柱联接适用于被联接件厚度不大的联接。
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：
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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。 利用摩擦
常用方法
直接锁住
破坏螺纹副
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螺纹联接的类型
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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。
求气缸盖最大载荷FQ； 求螺栓工作载荷的最小值和最大值F1、F2； 选定残余预紧力F”； 求螺栓最大拉力F02；最小拉力F01；
3、按螺栓静强度要求计算螺栓尺寸 4、校核螺栓的疲劳强度 5、校核螺栓的间距
4 1.3F02 [] 2 d c
求最大应力、最小应力 应力幅 校核安全系数
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螺栓组受力分析
1.受轴向力的螺栓组联接
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螺栓组受力分析
2.受横向力的螺栓组联接
用受拉螺栓联接时：
fF ' iz k s FR
f——接合面磨擦系数；
或
k s FR F' fiz
i——接合面数；
ks——防滑系数 ks=1.1～1.3
用受剪螺栓时： 假设各螺栓所受工作载荷均为FS
内容提要 工程应用
教学要求
重点难点 问题思考
任何机械均由若干零件按一定 方式相互联接而成。如果相连接的 零件其相对位置在工作时按一定的 规律进行变化，此种联接称动联接 。如果相联接的零件在工作时其相 对位置固定不变，此种联接称静联 接。根据是否可拆卸，联接还可分 为可拆联接和不可拆联接。本部分 主要介绍螺纹连接。 现将联接分类如下：
或：
F0 F '
C1 F C1 C2
螺栓总拉力为预紧力加上部分 工作载荷
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
（图a）
（图c）
（图b）
（图d）
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
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1 C2 M ' p max ( zF P) [ ] p A C1 C2 W 保证接合面左端不产生间隙 1 C2 M ' p min ( zF P) 0 A C1 C2 W
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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：
螺栓螺纹部分的强度条件：
4 1.3F0
2 d c
静载时的许用应力见表。
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受预紧力和工作载荷的螺栓联接
若受变载，工作载荷在F1与F2之间变化， 则螺栓受力在F01与F02之间变化 螺栓的拉力变幅为：
F02 F01 F2 F1 c1 Fa 2 2 c1 c2
螺栓组受力分析
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螺栓组受力分析
4.受翻转力矩的螺栓组联接
根据板的静力平衡条件得：
F1r1 F2 r2 Fz rz M
根据变形协调条件得：
F1 F2 FZ r1 r2 rz
受力最大的螺栓的工作载荷为：
Fmax Mrmax r12 r22 rz2
各螺栓所需要的预紧力为： F'
k sT f (r1 r2 rz )
ri——螺栓的轴线到螺栓组对称中心的距离； ks——防滑系数。
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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：
Fs1r1 Fs 2 r2 Fsz rz T
根据变形协调条件得： FS1 FS 2 FSZ r1 r2 rz 受力最大的螺栓的工作剪力为：
Trmax Fs max 2 2 r1 r2 rz2
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a 强度条件： a A c
F
2( F2 F1 ) c1 [ a ] 2 d c c1 c2
[a]——螺栓变载时的许用应力幅。
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2、 受剪螺栓联接
螺栓杆的剪切强度条件为：
4R [ ] 2 d i
i——受剪面数； []——螺栓许用切应力
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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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螺栓组受力分析
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七、螺栓组的结构设计
1. 联接结合面形状应通常设计成轴对称的简
单几何形状。
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螺栓组的结构设计
2. 螺栓的布置应使各螺栓受力合理。
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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
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螺栓所受总拉力： F0 F '
C2 P) k s H C1 C2
C1 C1 ' FF ( F1 Fmax ) C1 C2 C1 C2
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例题：分析螺栓受力，保证联接安全的条件
2、接合面的工作能力
保证接合面右端不致于压碎
螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：
R p [ p ] dhmin
hmin ——螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度 [p]——螺栓或孔的许用挤压应力
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受剪螺栓联接
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受横向载荷的减载措施
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zFS FR FR 或 FS z
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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（受拉螺栓）
fF ' r1 fF ' r2 fF ' rz ksT
普通螺纹 管螺纹 锥螺纹
联 接 螺 纹
矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
传 动 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
牙型角
tan =S/d2
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二、螺纹联接的类型
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联接类型
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内容提要
螺纹联接类型及其拧紧和防松 螺栓联接的受力分析及强度计算 螺栓组的结构设计及受力分析
键联接的类型及结构
花键联接的类型、结构及定心方式 销联接的类型及结构 其它联接
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一、螺 纹
F ' d 2 tan( v ) T1 2