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机械设计必掌握的知识点 1.螺栓组连接的受力分析，单个螺栓强度 （1）松连接螺栓强度计算 装配时，螺栓不需拧紧，螺栓不受力 一般地 结构连接螺栓的小径， （2）紧连接的螺栓强度计算 安装时，必须将螺母拧紧，则螺纹部分不仅受F’所产生的拉伸应力的作用，还受螺纹副摩擦力矩T产生的扭转切应力作用——必须为 扭转切应力： 根据第四强度理论： ①仅受预紧力的紧螺栓连接 靠摩擦力承受横向工作载荷的紧螺栓连接—— ②承受F’和F的紧连接螺栓 相接触，尚未拧紧—— 已拧紧但尚未承受工作载荷。F’产生的拉伸形变被连接件接触面间产生的压缩变形 拧紧后的螺栓又承受工作载荷，螺栓承受工作载荷F后，因所受拉力由F’增至F。而继续增长，形变量为，总拉力 ⑥花键：多用于动、静连接 工作面：齿的侧面 特点：与平键相比，键齿数较多且受载均匀，故可承受很大的载荷，因键槽较浅，对轴毂强度削弱较轻；轴上零件对中性好。缺点：需专门的设备加工，成本高。 ⑦过盈连接： ⑧销连接：——只可传递不大的载荷 ⑨型面连接：轴与相应的轮毂由光滑非圆截面的表面构成的连接。 4.齿轮传动的计算原则 （1）计算载荷： —使用系数 —动载系数 —齿间载荷分配系数 —齿向载荷分配系数 （2）齿面接触疲劳强度 ①直齿圆柱齿轮 a为中心距（mm）②斜齿： 法向力： 齿面接触线强度L（mm）： (3)齿根弯曲疲劳强度 ①齿根弯曲应力 （齿形系数） ②直齿圆柱齿轮： 为应力修正系数 为使连接的紧密性，应使F’’0 (对地连接螺栓连接：F’’=F0) 螺栓的相对刚度 也可行： 设计公式 由于影响变载荷零件疲劳强度的主要因素是应力幅，故应计算应力幅， 螺栓拉力变化幅度为 故相应的循环应力幅为 疲劳强度的校核公式为： 受横向载荷的铰制孔用螺栓连接强度计算 主要失效形式：螺栓杆被剪断，螺栓杆或孔壁被压溃 螺栓杆与孔壁的挤压强度条件: …剪切… 为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度（mm） 2.同上： （1）受横向载荷的螺栓组的连接 每个螺栓所受的横向工作切应力为： 预紧后，接合面所产生的最大的摩擦力大于或等于横向载荷或 （2）受转矩 ①忽略连接中的预紧力和摩擦力，则各螺栓的剪切变形量与其轴线到螺栓组中心O的距离成正比或 力矩平衡 受力最大的螺栓的工作切力为： ②假设预紧力程度相同，均为；则各螺栓连接处产生的摩擦力均相等，并假设此摩擦力集中作用在螺栓中心处，并且各摩擦力应与个螺栓的轴线到螺栓组中心的连线相垂直。 根据力矩平衡 （3）受轴向载荷： （工作载荷） （4）受翻转力矩的螺栓组连接 刚性底板受到翻转力矩后有绕轴线O-O翻转趋势，此时在轴线O-O左侧，地基被放松，螺栓被进一步拉伸；右侧螺栓被放松使其预紧力减少，低级被进一步压缩。 左侧各螺栓及右侧支承面对底座绕O-O的反力矩与载荷力矩平衡，即有： 与承受弯矩类似，由于各个螺栓刚度相同，根据螺栓变形协调条件： 故最大工作拉力 ①在预紧力F’作用下，接合面间挤压应力为： ②翻转力矩M作用下而产生附加挤压应力的最大值可近似为： 最大受压处不被压溃的条件为： 最小受压处不出现间隙的条件为： 3.键连接的特点及应用 工作面：两侧面 ①平键 原理：靠键与键槽侧面的相互挤压传递转矩 轴向承载：不能承受轴向力（不能受载轴向） 特点：结构简单，拆装方便，对中性好，应用广泛 普通平键：用于轴毂间无轴向相对滑动的静连接 薄型平键：适用于空心轴、薄壁轮毂或只传递运动的轴 导向平键和滑键：都用于轮毂需作轴向移动的动连接 导向平键适用于轮毂移动距离不大的场合，一般用螺钉固定在轴槽中，与轮毂的键槽采用间隙配合，轮毂可沿导向平键做轴向移动。 当轮齿轴向移动距离较大时，宜采用滑键，因为用导向平键时键太长，制造困难。 原理：靠键与键槽侧面的挤压传递转矩 工作面：两侧面 ②半圆键 轴受力情况：不能承受轴向力 特点：也有制造简单，拆装方便，对中性好，不能承受轴向力，可自动适应轮毂键槽的斜度，缺点是轴上键槽较深，对轴削弱较大，适用于载荷小的连接或锥形轴端与轮毂的连接，小转矩场合 原理：靠键与键槽面间及轴与轮毂之间的摩擦力传递转矩 ③楔键连接 工作面：上下两底面 轴向承载情况：轴向固定零件，承受单方向的轴向力。 特点：结构简单，但对中性差，适用于对中精度要求不高、不受冲击振动或变载荷的较低速场合