Включают в себя соединения клиновые, болтовые, винтовые, шплинтовые и прочие. Клиновые соединения применяются там, где может потребоваться частая разборка частей машины. Достоинством их является малая чувствительность к пыли и грязи; недостатком — невозможность точной установки соединяемых частей. Клин удерживается на месте одним лишь трением, поэтому там, где соединение испытывает ударные или переменные нагрузки, может произойти отделение одной детали от другой и полное исчезновение силы трения. Чтобы этого не случилось, необходимо заранее принять меры: поставить еще и установочный винт. Такими винтами регулируют, например, положение установочных клиньев на суппорте токарного станка, на суппорте и столе поперечно-строгального и фрезерного станков. Винт можно закрепить гайкой. Кроме клиньев установочных, имеются также клинья скрепляющие, которые служат для скрепления частей машин. К ним относятся шпонки и предохранительные шпильки, которыми, например,ходовой валик и винт токарного станка соединены с коробкой подач. Такие шпильки изготовлены из мягкой стали небольшой прочности, и если токарь захочет снять стружку такого сечения, при котором нагрузка может оказаться непосильной для деталей станка, произойдет не поломка дорогих и сложных деталей (например, зубчатых колес), а срезание этой предохранительной шпильки. Токарь сможет сам за несколько минут тут же изготовить и установить такую шпильку взамен сломавшейся. Наиболее надежными являются клиновые врезные шпонки прямоугольного поперечного сечения. Такие шпонки ставят на валах коробок скоростей станков, автомашин и т. д., где соединяемые детали (шестерни, кулачковые муфты) 
требуется перемещать относительно оси вала, на котором они насажены (рис. 47). Широко применяется также плоская шпонка на лыске, зачищенной на поверхности вала (рис. 47—II). Фрикционные клиновые шпонки (рис. 47—III) наиболее подходят для пустотелых валов, где прореза-ние паза в валу сильно уменьшило бы прочность соединения. Круглые шпонки (рис. 47—IV) — они могут быть и резьбовыми — часто ставят для крепления шестерни или другой детали, расположенной вровень с торцом вала. Изготовить и смонтировать такую шпонку очень просто: шестерню нужно установить на место, а с торца, параллельно осям соединяемых деталей, просверлить отверстие между валом и шестерней на необходимую глубину. В отверстие вбить гладкий стержень или нарезать резьбу и ввернуть винт, который и станет шпонкой. В тех случаях, когда соединяемые детали приходится перемещать очень часто или требуется более надежное соединение, например в коробке скоростей автомобиля, применяют многошпоночные или шлицевые валы. Разъемное соединение деталей при помощи винтовой нарезки имеет в машиностроении наибольшее распространение. Такое соединение является наиболее надежным и простым, кроме того, оно позволяет производить точную установку деталей и любую степень затяжки (напряженности) соединения. Винты применяются не только как крепежные детали для соединения деталей машин, но и как часть кинематической пары для передачи и преобразования движения (например: 1) грузовые винты — домкраты; 2) ходовые вин- Болтовые соединения 
ты, обычно преобразующие вращательное движение в поступательное; 3) передаточные винты-червяки, которые преобразуют одно вращательное движение в другое — в редукторах). Различают три главных вида скрепляющих болтов: 1. Нормальный болт с головкой А и гайкой В (рис. 48—I); 2. Глухарь с головкой А, но без гайки, завинчиваемый своим телом в одну из соединяемых деталей (рис. 48—II) и 3. Шпильку (штифт), также завинчиваемую в одну из соединяемых деталей, но имеющую на другом конце нарезку и 
гайку В (рис. 48—III). К скрепляющим болтам относятся и фундаментные болты, с помощью которых станки, двигатели и прочие машины крепят к полу или стенам. Чтобы установить такой болт, в стене или полу нужно просверлить отверстие необходимой глубины (рис. 49), заложить в него болт и залить отверстие свинцом, цементом, гипсом или алебастром. Если болт работает на сдвиг, то он должен быть плотно пригнан к отверстию: его нужно тщательно обточить, слегка смазать и легкими ударами молотка загнать в аккуратно развернутое отверстие. . Установочные и стопорные болты (рис. 50) служат для установки и закрепления деталей (колец, муфт и т. п.) на валах. Они отличаются друг от" друга не только формой головки, но,
главное, формой нажимного конца. Конец нажимного болта должен быть твердым, поэтому его следует закалить или цементировать. Болты могут быть черные, получистые и чистые. У первых и вторых стержень необработан, и они входят в отверстие с зазором, но у вторых с внутренней стороны подрезана головка. Чистые имеют обточенный стержень и головку. Прочность болта в значительной мере зависит не только от качества нарезки, но и от характера проточки — она не должна иметь прямых и острых углов, так как в них происходит концентрация внутренних напряжений, которые сильно ослабляют сечение. Гайки, предназначенные для крепления деталей, в зависимости от назначения имеют различную форму: гайка- 
«барашек» (рис. 51—I) применяется там, где не требуется сильноезатягивание (например, в слесарной ножовке). Для предупреждения просачивания пара или жидкости ставят глухую гайку (рис. 51—V) с мелкой нарезкой и прокладкой из кожи и резины. На рис. 53—II показана корончатая гайка, а на рис. 53—111 и 53—IV— круглые гайки с отверстиями под радиусный и торцовый ключи. Обычный гаечный ключ применяется для гаек, имеющих стандартные 6, а также 4 и 2 грани. Шайбы обычно бывают круглыми, но применяются и квадратные. Шайбу подкладывают под гайку, а иногда и под головку болта. Без шайбы нельзя обходиться в следующих случаях: 1. Когда одна из соединяемых деталей сделана из мягкого материала — дерева, кожи, резины; 2. Когда поверхность прилегания соединяемой детали фигурная или наклонная к оси болта; 3. Когда отверстие для болта значительно больше его диаметра. В процессе работы из-за деформации и вибрации часто происходит постепенное ослабление болтового соединения, и соединенные детали могут в конце концов даже отойти друг от друга. Поэтому в машинах и механизмах большое 
значение имеют гаечные замки, назначение которых — воспрепятствовать ослаблению болтового соединения. Замки особенно необходимы на быстродвижущихся частях машины, где ослабление гайки вследствие неизбежных ударов наиболее вероятно, а обнаружить это ослабление на ходу машины невозможно. Замков придумано очень много. Одни из них основаны на увеличении трения, другие задерживают гайку при помощи добавочных деталей. К первым (рис. 52) относятся: контргайка (I), гайка Палиссера (II) — конусная с разрезом, разрезная гайка с шурупом (III), разрезная шайба — шайба Гровера (IV). Из вторых наибольшее распространение имеют разводные шплинты (V) и корончатые гайки (VI). Разводные шплинты и лежачие замки гораздо надежнее. Они удерживают гайку в определенном положении нажатием твердых частей. Шплинт изготавливается из сложенной вдвое стальной проволоки полукруглого сечения. Для него сверлится отверстие, а затем концы шплинта, выступающие наружу, разводятся в стороны. Отверстие может быть просверлено либо только в теле болта или же через гайку и болт. Иногда ставится корончатая гайка (4) с прорезями для шплинта в добавочной кольцевой части. Когда необходимо закрепить гайку, а никаких замков нет, то можно поступить так: поставить на резьбу винта у торца гайки керн или бородок и ударить молотком. Образуется вмятина, которая и будет препятствовать самоотвинчиванию гайки. А когда потребуется снять гайку, то замятое место придется запилить.
Если какой-либо элемент конструкции растягивать (или сжимать) силой Ркг(в системе СИ-ньютонов), в нем возникнут внутренние напряжения, которые легко найти по формуле: 
При инженерных расчетах приходится определять сечение конструктивного элемента по заданной или вычисленной нагрузке. Размеры сечения установить легко, если известно допускаемое напряжение выбранного ддя конструкции материала или если известен коэффициент запаса прочности. Обычно допускаемые напряжения для статической (I) и динамической (II) нагрузок различны (табл. 1). Надо иметь в виду, что большинство применяемых в технике материалов (за исключением чугуна и бетона) сжатию сопротивляются гораздо хуже, нежели растяжению. Пример. Юные техники пионерского лагеря взялись изготовить для колхозной фермы подъемный кран-укосину грузоподъемностью в одну тонну для разгрузки автомашин (рис. 17). Просчитать на прочность составляющие кран стержни. Пользуясь правилом разложения сил, определяем, что наклонный стержень 1 будет растянут силой 2000 кг, а горизонтальный стержень 2 — сжат силой 1740 кг. Стержень изготовлен был из стали СтЗ; ее допускаемое напряжение при динамической нагрузке 300 кг/см2. Исходя из этого, найдем поперечное сечение стержня : 
а дальше вести расчет, как обычно. Но на конечный результат это не повлияло бы). Напряжение растяжения в технике иногда называют разрывным напряжением, но это не совсем верно. Разрывное напряжение — это уже предел прочности материала, напряжение разрушения. Его можно считать разновидностью напряжения растяжения, предельным случаем растяжения. Заклепки, болты, оси шарниров, шпонки и многие другие детали работают в условиях, при которых действующие на них силы стремятся перерезать их, сдвинуть одну часть детали относительно другой. Познакомимся с примером расчета на прочность при сдвиге. Пример. В пионерском лагере решили построить качели с платформой в виде четырехместной лодки (рис. 18). Тре- Перерезывание (сдвиг) 
бует<ся рассчитать диаметр оси шарнира, на котором лодка подвешена к перекладине (см. узел «А»). Материал оси — сталь СтЗ. Лодка рассчитана на 4 человека, но может случиться так, что в лодку набьются сколько влезет. Будем считать, что влезет втрое больше, то есть 12 человек, и все взрослые. Средний вес взрослого человека принимаем равным 80 кг, вес лодки — 100 кг. Полная нагрузка на оба шарнира составит: 12X80+100=1060 кг (10,6 кН в системе СИ), а нагрузка на один шарнир 530 кг (5,3 кН в системе СИ). с)та сила стремится перерезать ось шарнира по двум плоскостям (аа и бб). Допускаемое напряжение на срез обычно принимаем равным 0,8 от допускаемого напряжения на разрыв. Учитывая, что нагрузка в данном случае динамическая, допускаемое напряжение на разрыв принимаем равным 300» кг/см2. Следовательно, допускаемое напряжение на срез составит: 0,8×300=240 кг/см2 (или 23,5 МПа). Суммарная (общая) площадь сечения по двум плоскостям должна составить: 
Площадь сечения по одной плоскости, то есть площадь сечения оси шарнира: 
Такой диаметр оси шарнира обеспечивает ему необходимую прочность, но, учитывая, что качели строят на открытом воздухе, металл подвергается действию атмосферных осадков и ржавеет, а кроме того, ось нередко будут забывать смазывать, и она постепенно будет истираться, принимаем с запасом: 
Этот диаметр оси обеспечит ее прочность на перерезывание (сдвиг). Передача нагрузки на ось шарнира происходит путем нажатия на него стенок отверстия проушины шарнира, поэтому необходимо произвести проверку шарнира еще и на смятие. Поверхность отверстия проушины, работающей на смятие, принимаем равной произведению диаметра оси на толщину проушины. Примем толщину проушины равной диаметру оси, тогда «сминаемая» поверхность 
Допускаемое напряжение смятия обычно принимают в два раза больше допускаемого напряжения на разрыв, что в нашем случае составит: 
и значительно меньше допускаемого, то опасности разрушения шарнира от смятия поверхности оси и стенок проушины нет. Деревянные детали в строительстве часто соединяют при помощи врубок. Они также подвер
гаются деформации сдвига. Дерево — материал неоднородный, одним и тем же деформациям оно оказывает различное сопротивление в зависимости от того, как направлены действующие силы по отношению к волокнам. Сопротивление скалыванию вдоль волокон значительно больше сопротивления скалыванию поперек волокон. Это необходимо учитывать при соединении деталей врубкой, располагая их так, чтобы силы были направлены (рис. 19) вдоль волокон.
