機械設計知識點西北工業(yè)機械設計ppt

1、28第一章 緒論本課程所涉及的先修課程有：工程制圖：設計的圖形表達。工程材料：非金屬材料，金屬材料及熱處理。機械制造基礎：冷加工工藝，熱加工工藝。公差配合與技術測量：解決精度設計問題。理論力學：解決力分析與動力計算。材料力學：解決強度分析問題。機械原理：解決機械的方案設計。涉及面廣 關系多因與諸多先修課關系密切。 要求多強度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經濟性。 門類多各類零件，各有特點，設計方法各異。 公式多計算多，有解析式、半解析式、經驗的、半經驗的及定義式。 圖表多結構圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線圖、標準、經驗數表。注意處理好幾個關系零件的設計與選用 零件設計的兩個主要途徑。設計計

2、算與結構設計 設計決非只是計算，同學更應重視結構設計的學習。性能要求與經濟性 永遠是一對矛盾，應學會合理地解決這一對矛盾。經驗設計與現代設計 二者均重要，前者是后者的基礎。具體的設計方法與一般的設計能力 前者是學習的形式，后者是學習的目的。一個機械系統(tǒng)包含著機械結構系統(tǒng)、驅動動力系統(tǒng)、檢測與控制系統(tǒng)；第二章 機械設計總論§2-1 機械設計的一般程序和主要內容§2-2 機器應滿足的基本要求§2-3 機械零件應滿足的基本要求§2-4 機械零件強度計算§2-5 機械零件材料的選用原則機械設計的基本要求使用功能要求經濟性要求勞動保護要求可靠性要求其它專

3、用要求設計機器的一般程序：計劃階段方案設計階段技術設計階段技術文件編制階段機械零件常見的失效形式有：整體斷裂、過大的殘余變形、零件的表面破壞以及破壞正常工作條件引起的失效等。（一） 整體斷裂整體斷裂是指零件在載荷作用下，其危險截面的應力超過零件的強度極限而導致的斷裂，或在變應力作用下，危險截面發(fā)生的疲勞斷裂。（二） 過大的殘余變形 當作用于零件上的應力超過了材料的屈服極限，零件將產生殘余變形。（三） 零件的表面破壞 零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點蝕）。（四） 破壞正常工作條件引起的失效液體摩擦的滑動軸承，只有在存在完整的潤滑油膜時才能正常工作。帶傳動只有在傳遞的有效圓周力小于臨界

4、摩擦力時才能正常工作。高速轉動的零件，只有在轉速與轉動件系統(tǒng)的固有頻率避開一個適當的間隔才能正常工作。設計機械零件時應滿足的主要要求避免在預定壽命期內失效的要求：應保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。結構工藝性要求：設計的結構應便于加工和裝配。經濟性要求：零件應有合理的生產加工和使用維護的成本。質量小的要求：質量小則可節(jié)約材料，質量小則靈活、輕便?？煽啃砸螅簯档土慵l(fā)生故障的可能性（概率）。機械零件的設計準則強度準則：確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基本的設計準則。剛度準則：確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。耐磨性準則：通常與零件相對滑動速度和接觸面壓強相關。振動穩(wěn)定性準則：高速運轉

5、機械的設計應注重此項準則。可靠性準則：當計及隨機因素影響時，仍應確保上述各項準則。機械零件的設計方法理論設計經驗設計模型實驗設計機械零件設計的一般步驟1. 選擇零件類型、結構2. 計算零件上的載荷3. 確定計算準則4. 選擇零件的材料5. 確定零件的基本尺寸6. 結構設計7. 校核計算8. 畫出零件工作圖9. 寫出計算說明書機械零件材料的選用原則機械零件設計中的標準化標準化就是要通過對零件的尺寸、結構要素、材料性能、設計方法、制圖要求等，制定出大家共同遵守的標準。與設計有關的標準:國際標準國家標準行業(yè)標準企業(yè)標準等如： ISOGB JB、HBQB國標分為：強制標準和推薦標準強制性國家標準：代號

6、為GB ××××(為標準序號) ××××(為批準年代)強制性國標必須嚴格遵照執(zhí)行，否則就是違法。推薦性國家標準：代號為GBT ××××××××，這類標準占整個國標中的絕大多數。如無特殊理由和特殊需要，必須遵守這些國標，以期取得事半功倍的效果。機械現代設計方法簡介以動態(tài)的取代靜態(tài)的如機器結構動力學計算。以定量的取代定性的如有限元計算。以隨機量取代確定量如可靠性設計。以優(yōu)化設計取代可行性設計如優(yōu)化設計。并行設計取代串行設計如并行設計。微觀的

7、取代宏觀的如微納米摩擦學設計。系統(tǒng)工程法取代分部處理法如系統(tǒng)工程。自動化設計取代人工設計的轉化如計算機輔助設計。第三章 機械零件的強度§3-1 變應力的基本類型和材料的疲勞特性§3-2 機械零件的疲勞強度計算一、 交變應力的描述sm平均應力； sa應力幅值smax最大應力； smin最小應力r 應力比（循環(huán)特性）機械零件的疲勞強度計算二、 提高機械零件疲勞強度的措施1. 盡可能降低零件上的應力集中的影響，是提高零件疲勞強度的首要措施。2. 在不可避免地要產生較大應力集中的結構處，可采用減載槽來降低應力集中的作用。3. 在綜合考慮零件的性能要求和經濟性后，采用具有高疲勞強度的

8、材料，并配以適當的熱處理和各種表面強化處理。 4. 適當提高零件的表面質量，特別是提高有應力集中部位的表面加工質量，必要時表面作適當的防護處理。5. 盡可能地減少或消除零件表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對于延長零件的疲勞壽命有著比提高材料性能更為顯著的作用。機械零件的抗斷裂強度低應力脆斷: 工作應力小于許用應力時所發(fā)生的突然斷裂。（結構內部裂紋和缺陷的存在是導致低應力斷裂的內在原因。） 對于高強度材料，一方面是它的強度高（即許用應力高），另一方面則是它抵抗裂紋擴展的能力要隨著強度的增高而下降。因此，用傳統(tǒng)的強度理論計算高強度材料結構的強度問題，就存在一定的危險性。 斷裂力學是研究帶有裂紋或帶有

9、尖缺口的結構或構件的強度和變形規(guī)律的學科。為了度量含裂紋結構體的強度，在斷裂力學中運用了應力強度因子KI（或K、K）和斷裂韌度KIC (或KC、KC）這兩個新的度量指標來判別結構安全性，即：KIKIC時，裂紋不會失穩(wěn)擴展。KIKIC時，裂紋失穩(wěn)擴展。機械零件的接觸強度 當兩零件以點、線相接處時，其接觸的局部會引起較大的應力。這局部的應力稱為接觸應力。對于線接觸的情況，其接觸應力可用赫茲應力公式計算。式中1和2 分別為兩零件初始接觸線處的曲率半徑, 其中正號用于外接觸，負號用于內接觸。第四章 摩擦、磨損與潤滑概述1. 摩擦：是相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現象；2. 磨損：是由于摩擦而造成的

10、物體表面材料的損失或轉移；3. 潤滑：是減輕摩擦和磨損所應采取的措施。關于摩擦、磨損與潤滑的學科構成了摩擦學(Tribology)。摩擦的分類內 摩 擦：在物質的內部發(fā)生的阻礙分子之間相對運動的現象。外 摩 擦：在相對運動的物體表面間發(fā)生的相互阻礙作用現象。靜 摩 擦：僅有相對運動趨勢時的摩擦。動 摩 擦：在相對運動進行中的摩擦?；瑒幽Σ粒何矬w表面間的運動形式是相對滑動。滾動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滾動。三、 種滑動摩擦狀態(tài). 干摩擦是指表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦。. 邊界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性質取決于邊界膜和表面的吸附性能時的摩擦。.

11、流體摩擦是指摩擦表面被流體膜隔開，摩擦性質取決于流體內部分子間粘性阻力的摩擦。流體摩擦時的摩擦系數最小，且不會有磨損產生，是理想的摩擦狀態(tài)。. 混合摩擦是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇Γ淠Σ料禂当冗吔缒Σ習r要小得多。邊界摩擦和混合摩擦在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為不完全液體摩擦。一個零件的磨損過程大致可分為三個階段，即：1. ð 磨合階段新的零件在開始使用時一般處于這一階段，磨損率較高。2. ð 穩(wěn)定磨損階段屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。3. ð 劇烈磨損階段屬于零件即將報廢的階段，磨損率急劇升高。在設計或使用

12、機器時，應該力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損的到來。為此就必須對形成磨損的機理有所了解。潤滑劑、添加劑和潤滑方法一、 潤滑劑潤滑油：動植物油、礦物油、合成油。(粘度是潤滑油的主要質量指標，粘度值越高，油越稠，反之越稀；)粘度的種類有很多，如：動力粘度、運動粘度、條件粘度等。工程中常用運動粘度，單位是：St(斯)或 cSt(厘斯)，量綱為(m2/s)；潤滑油的牌號與運動粘度有一定的對應關系，如：牌號為L-AN10的油在40時的運動粘度大約為10 cSt。潤滑脂：潤滑油+稠化劑潤滑脂的主要質量指標是：錐入度 反映其稠度大小。滴點 決定工作溫度。固體潤滑劑：石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。

13、二、 添加劑 為了提高油的品質和性能，常在潤滑油或潤滑脂中加入一些分量雖小但對潤滑劑性能改善其巨大作用的物質，這些物質叫添加劑。三、 潤滑方法滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等流體動力潤滑流體動力潤滑是指兩個作相對運動物體的摩擦表面，借助于相對速度而產生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產生的壓力來平衡外載荷。流體動力潤滑形成的必要條件：1. 楔形空間；2. 相對運動（保證流體由大口進入）；3. 連續(xù)不斷地供油。二、彈性流體動力潤滑 彈性流體動力潤滑理論是研究在點、線接觸條件下，兩彈性物體間的流體動力潤滑膜的力學性質。這時的計算必須把在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方

14、程、表述潤滑劑粘度與壓力間關系的粘壓方程與流體動力潤滑的主要方程結合起來，以求解油膜壓力分布、潤滑膜厚度分布等問題。三、流體靜力潤滑流體靜力潤滑是指借助外部供入的壓力油形成的流體膜來承受外載荷的潤滑方式。采用流體靜力潤滑可在兩個靜止且平行的摩擦表面間形成流體膜，其承載能力不依賴于流體粘度，故能用粘度極低的潤滑劑，且既可使摩擦副有較高的承載能力，又可使摩擦力矩降低。第十五章 螺紋連接與螺旋傳動螺紋一、 螺紋的分類螺紋有外螺紋與內螺紋之分，它們共同組成螺旋副。螺紋按工作性質分為連接用螺紋和傳動用螺紋。連接用螺紋的當量摩擦角較大，有利于實現可靠連接；傳動用螺紋的當量摩擦角較小，有利于提高傳動的效率。

15、二、 普通螺紋的主要參數Ø 大徑d即螺紋的公稱直徑。Ø 小徑d1常用于連接的強度計算。Ø 中徑d2常用于連接的幾何計算。Ø 螺距P螺紋相鄰兩個牙型上對應點間的軸向距離。Ø 牙型角a螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊的夾角。Ø 升角y螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。Ø 線數n螺紋的螺旋線數目。Ø 導程S螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉一周所移動的軸向距離，S=nP。升角y的計算式為：螺紋連接的預緊預緊力：增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現縫隙或發(fā)生相對移動。Ø 預緊力的確定原則：

16、16; 擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限ss的80%。Ø 預緊力的控制：Ø 測力矩扳手或Ø 定力矩扳手，對于重要的螺栓連接，也可以采用測定螺栓伸長的方法來控制預緊力。Ø 預緊力和預緊力矩之間的關系：T0.2F0d注意：對于重要的連接，應盡可能不采用直徑過小(M12)的螺栓。螺紋連接的防松螺紋連接一般都能滿足自鎖條件不會自動松脫。但在沖擊、振動或變載荷作用下，或在高溫或溫度變化較大的情況下，螺紋連接中的預緊力和摩擦力會逐漸減小或可能瞬時消失，導致連接失效。按工作原理:摩擦防松、機械防松等。螺紋連接的強度計算 連接的失效形式：Ø

17、受拉螺栓，失效形式主要是螺紋部分的塑性變形和螺桿的疲勞斷裂。Ø 受剪螺栓，其失效形式可能是螺栓桿被剪斷或螺栓桿和孔壁的貼合面被壓潰。 螺栓連接的強度計算主要與連接的裝配情況（預緊或不預緊）、外載荷的性質和材料性能等有關。一、松螺栓連接強度計算二、緊螺栓連接強度計算Ø 僅受預緊力的緊螺栓連接Ø 受軸向載荷的緊螺栓連接Ø 承受工作剪力的緊螺栓連接螺紋連接的強度計算1僅受預緊力的緊螺栓連接預緊力引起的拉應力：=F04d12螺牙間的摩擦力矩引起的扭轉剪應力：第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力:強度條件：當連接承受較大的橫向載荷F時，由于要求F0Ff（f=0

18、.2），即F05F ，因而需要大幅度地增加螺栓直徑。為減小螺栓直徑的增加，可采用減載措施。2受軸向載荷的緊螺栓連接螺栓的總拉力F2螺栓預緊力F0;工作拉力F;殘余預緊力F1式中：為螺栓的相對剛度，其取值范圍為 01。靜強度條件：3承受工作剪力的緊螺栓連接 這種連接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在連接結合面處，螺栓桿則受剪切。螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件為：螺栓桿的剪切強度條件為：式中：F螺栓所受的工作剪力，單位為N；d0螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；設計時應使Lmin1.25d0螺

19、栓組連接的設計一、螺栓組連接的結構設計各螺栓之間的距離大小既要保證連接的可靠性又要考慮裝拆方便，還應留有足夠的扳手空間。Ø 便于加工制造和對稱布置螺栓，保證連接結合面受力均勻，通常連接結合面的幾何形狀都設計成軸對稱的簡單幾何形狀。Ø 便于在圓周上鉆孔時的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數目取成4、6、8等偶數。Ø 螺栓布置應使各螺栓的受力合理。Ø 螺栓的排列應有合理的間距、邊距。Ø 避免螺栓承受附加的彎曲載荷。1. 受橫向載荷的螺栓連接 （1）對于鉸制孔用螺栓連接（圖b），每個螺栓所受工作剪力為： 式中：z為螺栓數目。 （2）對于普通螺栓

20、連接（圖a） ，按預緊后接合面間所產生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：Ks為防滑系數，設計中可取Ks =1.11.3。2受轉矩的螺栓組連接 采用普通螺栓，是靠連接預緊后在接合面間產生的摩擦力矩來抵抗轉矩T。 采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉矩T。3受軸向載荷的螺栓組連接 若作用在螺栓組上軸向總載荷F作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心，則各個螺栓受載相同，每個螺栓所受軸向工作載荷為： 通常，各個螺栓還承受預緊力F0的作用，當連接要有保證的殘余預緊力為F1時，每個螺栓所承受的總載荷F2為。F2 = F1 + F4受傾覆力矩的螺栓組連接最大工作載

21、荷： 為防止結合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現間隙，要求：在傾覆力矩作用前，螺栓和地基的工作點都處于A點。螺栓的總拉力：提高螺紋連接強度的措施Ø 降低影響螺栓疲勞強度的應力幅Ø 改善螺紋牙上載荷分布不均的現象Ø 減小應力集中的影響Ø 采用合理的制造工藝螺紋連接件的材料與許用應力一、螺紋連接件材料國家標準規(guī)定了螺紋連接件的性能等級。螺栓、螺柱、螺釘的性能等級分為10級，螺母的性能等級分為 7級。在一般用途的設計中，通常選用4.8級左右的螺栓，在重要的或有特殊要求設計中的螺紋連接件，要選用高的性能等級，如在壓力容器中常采用8.8級的螺栓。二、螺紋連接件的

22、許用應力1螺紋連接件的許用拉應力2螺紋連接件的許用剪應力和許用擠壓應力（被連接件為鋼）（被連接件為鑄鐵）3螺紋連接件的安全系數螺旋傳動一、螺旋傳動的類型和應用 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳動的。它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€運動，同時傳遞動力。 螺旋傳動常見的運動形式有：螺桿轉動，螺母移動或螺母固定，螺桿轉動并移動。螺旋傳動按其用途不同，可分為以下三種類型:傳力螺旋傳導螺旋 調整螺旋螺旋傳動按其螺旋副摩擦性質的不同，又可分為：滑動螺旋 滾動螺旋 靜壓螺旋二、滑動螺旋的結構和材料1滑動螺旋的結構 滑動螺旋的結構主要是指螺桿、螺母的固定和支承的結構形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和

23、支承結構有直接關系。2滑動螺旋的材料 螺桿的材料要有足夠的強度和耐磨性。螺母的材料除了要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料相配合時摩擦系數小和耐磨。三、滑動螺旋傳動的設計計算主要失效形式: 螺牙的磨損 設計準則：按抗磨損確定直徑，選擇螺距;校核螺桿、螺母強度等。設計方法和步驟：1耐磨性計算 滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力，其強度條件：設計公式：令式中: 螺紋工作高度 矩形和梯形螺紋 30º鋸齒形螺紋一般。值越大，螺母越厚，螺紋工作圈數越多。 依據計算出的螺紋中徑，按螺紋標準選擇合適的直徑和螺距。驗算：若不滿足要求，則增大螺距。對有自鎖性要求的螺旋傳動，應校核自鎖條

24、件：2螺桿的強度計算 對于受力比較大的螺桿，需根據第四強度理論求出危險截面的計算應力：式中，F為螺桿所受的軸向壓力（或拉力），T為螺桿所受的扭矩，螺桿的強度條件：3螺母螺牙的強度計算螺牙上的平均壓力為：F/u其危險截面 a a 的剪切強度條件和彎曲強度條件分別為：4螺母外徑與凸緣的強度計算 對于支撐螺母，需要校核螺母本體的強度。5螺桿的穩(wěn)定性計算 對于長徑比較大的受壓螺桿，需要校核壓桿的穩(wěn)定性，要求螺桿的工作壓力F要小于臨界載荷Fcr SS=3.55傳力螺旋2.54傳導螺旋>4 精密螺桿第三章 軸 轂 聯(lián) 接§3-1 鍵聯(lián)接§3-2 花鍵聯(lián)接§3-3 無鍵聯(lián)

25、接§3-4 銷聯(lián)接一、鍵連接的分類1平鍵連接根據用途，平鍵分： 普通平鍵 導向平鍵 滑鍵 普通平鍵與輪轂上鍵槽的配合較緊，屬靜連接。導向平鍵/滑鍵與輪轂或軸的鍵槽配合較松，屬動連接。 2半圓鍵連接 鍵呈半圓形，其側面為工作面，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動， 以適應輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。常用于錐形軸端與輪轂的連接。3楔鍵連接楔鍵的上、下表面為工作面，兩側面為非工作面。鍵的上表面與鍵槽底面均有1:100 的斜度。工作時，鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。4切向鍵由兩個斜度為1:100的楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉矩，傳遞雙向轉矩

26、時，須用互成120°130°角的兩個鍵。二、鍵的選擇和強度校核1鍵的尺寸選擇平鍵的尺寸主要是鍵的截面尺寸b×h及鍵長L。b×h根據軸徑d由標準中查得，鍵的長度參考輪轂的長度確定，一般應略短于輪轂長，并符合標準中規(guī)定的尺寸系列。2平鍵連接的失效和強度校核對于普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面的壓潰，有時也會出現鍵的剪斷，但一般只作連接的擠壓強度校核。對于導向平鍵連接和滑鍵連接，其主要失效形式是工作面的過度磨損，通常按工作面上的壓力進行條件性的強度校核計算。 設鍵側面的作用力沿鍵的工作長度和高度均勻分布，則普通平鍵的強度條件為:導向平鍵和滑鍵連接

27、的強度條件為：式中： (圓頭平鍵) (平頭平鍵) (單圓頭平鍵)p、p為許用應力與許用壓力當強度不足時，可適當增加鍵長或采用兩個鍵按180º布置?？紤]到兩個鍵的載荷分布不均勻性，在強度校核中可按1.5個鍵計算?；ㄦI連接 花鍵連接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應的凹槽中所構成的連接。其工作面是鍵齒側。 花鍵連接是多齒傳遞載荷，故比平鍵連接的承載能力高，定心性和導向性好，對軸的削弱小(齒淺、應力集中小)； 花鍵連接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方。 花鍵加工需用專門的設備和工具，成本較高。 花鍵連接按齒形不同，可分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩類，且均已標準化。花鍵連接強度計算 花

28、鍵連接的受力情況如右圖。其主要失效形式仍是工作面被壓潰（靜連接）或工作面過度磨損（動連接）。Ø 壓力的合力F怕；Ø 在平均直徑dm處；Ø 載荷分配不均勻系數y；則花鍵連接的強度校核式為：靜連接：動連接：上兩式中: 鍵的工作高度為：矩形花鍵： 漸開線花鍵：（=30°，h=m）/（=45°，h=0.8m）p、p為花鍵連接的許用擠壓應力和許用壓力無鍵連接一、型面連接 型面連接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與相同輪廓的轂孔配合以傳遞運動和轉矩的可拆連接，它是無鍵連接的一種型式。二、脹緊連接 脹緊連接是在轂孔與軸之間裝入脹緊連接套（簡稱脹套），在軸向力

29、作用下，同時脹緊軸與轂而構成的一種靜連接。脹套的尺寸選擇： 各型脹套已標準化，選用時可根據軸、轂尺寸及傳遞載荷大小，從標準中選擇合適的型號和尺寸。選擇時應滿足：Ø 傳遞轉矩時Ø 傳遞軸向力時Ø 傳遞聯(lián)合作用的轉矩和軸向力時 當一個脹套不滿足要求時，可用兩個以上的脹套串聯(lián)使用，此時總的額定載荷為： m為額定載荷系數。銷連接銷連接主要用于確定零件之間的相互位置，并可傳遞不大的載荷。也可用于軸和輪轂或其他零件的連接。根據銷的用途不同，一般有：定位銷、連接銷、安全銷。根據銷的結構形式有：圓柱銷、圓錐銷、槽銷、銷軸和開口銷等。銷的材料為35、45鋼（開口銷為低碳鋼），許用應

30、力=80MPa，許用擠壓應力p與鍵連接的擠壓應力相同。第七章 鉚接、焊接、膠接和過盈連接§7-1 鉚接§7-2 焊接§7-3 膠接§7-4 過盈連接鉚 接一、概述 鉚接是將鉚釘穿過被連接件的預制孔中經鉚合而成的連接方式。其連接部分稱為鉚縫。分類：1按接頭型式分有：搭接縫、單蓋板對接縫和雙蓋板對接縫。2按鉚釘的排數分有：單排、雙排和多排。3按鉚縫性能分有：Ø 以強度為基本要求的強固鉚縫。Ø 要求有足夠的強度和足夠緊密性的強密鉚縫。Ø 要求有足夠的緊密性的緊密鉚縫。鉚接具有工藝設備簡單，工藝過程比較容易控制，質量穩(wěn)定，鉚接結構抗

31、振、耐沖擊，連接牢固可靠等特點。二、鉚釘的主要類型鉚釘有空心的和實心的兩大類，且大部分都以標準化。鉚接分冷鉚和熱鉚。釘桿直徑 d12mm 的鋼制鉚釘，通常是將鉚釘加熱后進行鉚接。釘桿直徑 d10mm 的鋼制鉚釘和塑性較好的有色金屬、輕金屬及其合金制成的鉚釘一般在常溫下進行冷鉚。三、鉚縫的設計要點設計鉚縫時，先根據鉚縫的破壞形式進行強度計算。強度計算時，一般假設：Ø 連接的橫向力F通過鉚釘組形心，一組鉚釘中各個鉚釘受力均等。Ø 鉚縫不受彎矩作用。Ø 被鉚件結合面摩擦力略去不計。Ø 被鉚件危險剖面上的拉(壓)應力，鉚釘的剪應力，工作擠壓應力都是均勻分布的。強

32、度計算主要是材料力學的基本公式。單排搭接鉚縫的靜強度分析：取圖中寬度等于垂直與受載方向的釘距t的陰影部分進行計算。（1）由被鉚件的拉伸強度確定的鉚縫承受的靜載荷（2）由被鉚件上孔壁的擠壓強度確定的被鉚件能承受的靜載荷（3）由鉚釘的剪切強度確定的鉚釘能承受的靜載荷對于一般的強固鉚縫，上述式中的許用應力可根據組成鉚縫各元件的材料選取。焊 接一、概述 焊接是利用局部加熱(或加壓)的方法使被連接件接頭處的材料熔融連接成一體。 分類：Ø 熔化焊：電弧焊、氣焊、電渣焊。Ø 壓力焊：電阻焊、摩擦焊、爆炸焊。Ø 釬焊：錫焊、銅焊。與鉚接相比較，焊接結構重量輕，節(jié)約金屬材料，施工方

33、便，生產率高，易實現自動化，且焊接結構的成本低，應用很廣。二、電弧焊縫的基本形式 焊接件經焊接后形成的結合部分叫做焊縫。電弧焊常見的焊縫有：對接焊縫和角焊縫兩類。三、焊接件常用材料在機械制造中，最常用的被焊件材料是低碳鋼和低合金鋼(如Q215、Q235、15、20、16Mn等) 。焊條的材料最好與被焊件的材料相同。四、 焊縫的受力及破壞形式1對接焊縫對接焊縫主要用來承受作用于被焊件所在平面內的拉（壓）力或彎矩，對接焊縫的破壞形式是沿焊縫斷裂；2搭接角焊縫通常正面角焊縫只用來承受拉力；側面角焊縫和混合角焊縫可用來承受拉力或彎矩。實踐證明，在靜載荷作用下，搭接角焊縫的破裂通常從沿著與垂直平分線重合

34、的最小剖面上開始。五、焊接件的工藝及設計注意要點1焊縫應按被焊件厚度制成相應坡口，或進行一般的側棱、修邊工藝。在焊接前，應對坡口進行清洗整理；2在滿足強度條件下，焊縫的長度應按實際結構的情況盡可能地取得短些或分段進行焊接，并應避免焊縫交叉；3在焊接工藝上采取措施，使構件在冷卻時能有微小自由移動的可能；4焊縫在焊后應經熱處理（如退火），消除殘余應力；5在焊接厚度不同的對接板件時，應使對接部位厚度一致，以利于焊縫金屬均勻熔化；6設計焊接件時，注意恰當選擇母體材料和焊條；7合理布置焊縫及長度；8對于那些有強度要求的重要焊縫，必須按照有關行業(yè)的強度規(guī)范進行焊縫尺寸校核，明確工藝要求和技術條件，并在焊后

35、仔細進行質量檢驗。膠 接一、概述 膠接是用膠粘劑直接把被連接件連接在一起且具有一定強度的連接，利用膠粘劑凝固后出現的粘附力來傳遞載荷。二、膠粘劑分類：結構膠粘劑、非結構膠粘劑和其它膠粘劑。在機械制造中常用的是結構膠粘劑中的環(huán)氧樹脂膠粘劑、酚醛樹脂膠粘劑等。 根據膠接件的使用要求及環(huán)境條件等選擇綜合性能良好的膠粘劑。三、膠接接頭的結構形式及受力狀況 與焊接相同，膠接接頭分為對接、搭接和角接頭三種。膠接接頭的抗剪切及抗拉伸能力強，抗剝離和扯離能力弱。設計接頭時應盡可能使接頭承受剪切或拉伸載荷。四、膠接的特點與鉚接、焊接相比，膠接的優(yōu)點：Ø 連接件的材料范圍寬廣；Ø 連接后的重量

36、輕，材料的利用率高；Ø 成本低；Ø 在全部膠接面上應力集中小，故耐疲勞性能好；Ø 有良好的密封性、絕緣性和防腐性。缺點：抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動性能差；耐老化及耐介質(如酸、堿等)性能差；膠粘劑對溫度變化敏感，影響膠接強度；膠接件的缺陷有時不易發(fā)現。過盈連接一、過盈連接的特點及應用過盈連接是利用被聯(lián)件間的過盈配合直接把被連接件連接在一起。 過盈連接的優(yōu)點：構造簡單、定心性好、承載能力高，在振動下能可靠地工作。 主要缺點：裝配困難和對配合尺寸的精度要求較高。 過盈連接主要用于軸與轂、輪圈與輪芯、滾動軸承的裝配連接。二、過盈連接的工作原理及裝配方法 裝配后包容件和被

37、包容件的徑向變形使配合面間產生了很大的壓力，工作時載荷就靠著相伴而生的摩擦力來傳遞。當配合面為圓柱面時，可采用壓入法或脹縮法(加熱包容件或冷卻被包容件)裝配。當其他條件相同時，用脹縮法能獲得較高的摩擦力或力矩，因為它不像壓入法那樣會擦傷配合表面。三、圓柱面過盈連接設計這種過盈連接時，被連接件的材料、構造和尺寸一般都已初步確定，連接的載荷也已求得。因此，設計的主要問題是：1 選擇具有所需要的承載能力的配合；2 安排合理的結構；3 確定對零件配合表面的工藝要求；4 決定裝配方法和提出裝配要求等。 過盈連接的承載能力取決于連接的摩擦力或力矩和連接中各零件的強度。選擇配合時，既要使連接具有足夠的固持力

38、以保證在載荷作用下不發(fā)生相對滑動，又要注意到零件在裝配應力下不致?lián)p壞。四、圓錐面過盈連接圓錐面過盈連接在機床主軸的軸端上應用很普遍。裝配時，借助轉動端螺母并通過壓板施力使輪轂作微量軸向移動以實現過盈連接。這種連接定心性好，便于裝拆，壓緊程度也易于調整。 采用這種連接，配合表面不宜擦傷，能傳遞更大的載荷，尤其是適用于大型被連接件，但對配合面的接觸精度要求較高。五、過盈連接的設計計算過盈連接主要用以承受軸向力、傳遞轉矩，或者同時承受以上兩種載荷。為了保證過盈連接的工作能力，須作以下兩方面的分析計算：Ø 在已知載荷的條件下，計算配合面間所需產生的壓力和產生這個壓力所需的最小過盈量；

39、6; 在選定的標準過盈配合下，校核連接諸零件在最大過盈量時的強度。第六章 帶傳動§6-1 帶傳動概述§6-2 帶傳動的工作原理§6-3 帶傳動的應力分析§6-4 帶傳動的彈性滑動和傳動比§6-5 帶傳動的設計計算§6-6 帶輪結構設計§6-7 帶傳動的張緊裝置帶傳動概述一、帶傳動的組成固聯(lián)于主動軸上的帶輪1(主動輪)；固聯(lián)于從動軸上的帶輪3(從動輪)；緊套在兩輪上的傳動帶2。二、傳 動 原 理Ø 摩擦傳動：當主動輪轉動時，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動從動輪一起轉動，并傳遞動力（平帶和帶傳動） 。Ø 嚙合

40、傳動：當主動輪轉動時，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動從動輪一起轉動，并傳遞動力（同步帶傳動）。三、帶傳動的特點結構簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉以及緩沖減振；摩擦式帶傳動有彈性滑動和打滑的現象，傳動比不穩(wěn)定。Ø 平帶傳動，結構簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應用較多。Ø 在一般機械傳動中，應用最廣的帶傳動是帶傳動，在同樣的張緊力下，帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力。Ø 多楔帶傳動兼有平帶傳動和帶傳動的優(yōu)點，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結構要求緊湊的場合。Ø 同步帶傳動是一種嚙合傳動，具有的優(yōu)點是：無滑動，能保證固定的傳動比；帶的柔韌性好

41、，所用帶輪直徑可較小。帶傳動的工作原理帶傳動的工作情況分析是指帶傳動的受力分析、應力分析、運動分析。帶傳動是一種撓性傳動，其工作情況具有一定的特點。一、受力分析帶傳動尚未工作時，傳動帶中的預緊力為F0。帶傳動工作時，一邊拉緊，一邊放松，記緊邊拉力為F1和松邊拉力為F2。設帶的總長度不變，根據線彈性假設：F1F0F0F2；記傳動帶與小帶輪或大帶輪間總摩擦力為Ff，其值由帶傳動的功率P和帶速v決定。定義由負載所決定的傳動帶的有效拉力為FeP/v，則顯然有FeFf。取繞在主動輪或從動輪上的傳動帶為研究對象 ，有：FeFfF1F2；帶傳動的最大有效拉力Fe由歐拉公式確定，即： 歐拉公式給出的是帶傳動在

42、極限狀態(tài)下各力之間的關系，或者說是給出了一個具體的帶傳動所能提供的最大有效拉力Fec 。由歐拉公式可知：預緊力F0最大有效拉力Fec包角最大有效拉力Fec 摩擦系數 f最大有效拉力Fec 當已知帶傳遞的載荷時，可根據歐拉公式確定應保證的最小初拉力F0。切記：歐拉公式不可用于非極限狀態(tài)下的受力分析！二、帶傳動的應力分析帶傳動在工作過程中帶上的應力有： 拉應力：緊邊拉應力、松邊拉應力； 離心應力：帶沿輪緣圓周運動時的離心力在帶中產生的離心拉應力； 彎曲應力：帶繞在帶輪上時產生的彎曲應力。為了不使帶所受到的彎曲應力過大，應限制帶輪的最小直徑。帶傳動的彈性滑動和傳動比三、帶傳動的運動分析帶傳動在工作時

43、，從緊邊到松邊，傳動帶所受的拉力是變化的，因此帶的彈性變形也是變化的。帶傳動中因帶的彈性變形變化所導致的帶與帶輪之間的相對運動，稱為彈性滑動。彈性滑動導致：從動輪的圓周速度v2主動輪的圓周速度v1，速度降低的程度可用滑動率來表示：或其中： 因此，傳動比為：若帶的工作載荷進一步加大，有效圓周力達到臨界值Fec后，則帶與帶輪間會發(fā)生顯著的相對滑動，即產生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉速急速降低，帶傳動失效，這種情況應當避免。帶傳動的設計計算一、帶傳動的設計準則帶傳動的主要失效形式是打滑和傳動帶的疲勞破壞。帶傳動的設計準則：在不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。二、單根V帶的基本額定功率

44、帶傳動的承載能力取決于傳動帶的材質、結構、長度，帶傳動的轉速、包角和載荷特性等因素。單根V帶的基本額定功率P0是根據特定的實驗和分析確定的。實驗條件：傳動比i=1、包角180°、特定長度、平穩(wěn)的工作載荷。三、帶傳動的設計的原始數據為：功率P，轉速n1、n2（或傳動比i），傳動位置要求及工作條件等。設計內容：確定帶的類型和截型、長度L、根數Z、傳動中心距a、帶輪基 準直徑及其它結構尺寸等。由于單根帶基本額定功率P0是在特定條件下經實驗獲得的，因此，在針對某一具體條件進行帶傳動設計時，應根據這一具體的條件對所選定的帶的基本額定功率P0進行修正，以滿足設計要求。一、V帶輪設計的要求各輪槽的

45、尺寸和角度應保持一定的精度，以使帶的載荷分布較為均勻。結構工藝性好、無過大的鑄造內應力、質量分布均勻。輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損。二、帶輪的材料通常采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150和HT200。轉速較高時宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。小功率時可用鑄鋁或塑料。三、結構與尺寸V帶輪的典型結構有：實心式、 腹板式、 孔板式和 輪輻式。帶輪的結構設計，主要是根據帶輪的基準直徑選擇結構形式。根據帶的截型確定輪槽尺寸。帶輪的其它結構尺寸通常按經驗公式計算確定。帶傳動的張緊裝置張緊的目的： 根據帶的摩擦傳動原理，帶必須在預張緊后才能正常工作； 運轉一定時間后，帶會松弛，為了保證帶傳動的能力

46、，必須重新張緊，才能正常工作。張緊輪一般應放在松邊的內側，使帶只受單向彎曲。同時張緊輪應盡量靠近大輪，以免過分影響在小帶輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同。第七章 鏈傳動鏈傳動的特點及應用鏈傳動是依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。 與帶傳動相比，鏈傳動能保持準確的平均傳動比，徑向壓軸力小，適于低速情況下工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動安裝精度要求較低，成本低廉，可遠距離傳動。 鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比。 鏈傳動主要用在要求工作可靠、轉速不高，且兩軸相距較遠，以及其它不宜采用齒輪傳動的場合。外鏈板內鏈板套筒滾子銷軸傳動鏈的結構特點一、滾子鏈 滾子鏈是由滾子、套筒、銷軸、內鏈板和外鏈板組成。 內鏈板與套筒之間、外鏈板與銷軸之間為過盈聯(lián)接； 滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間均為間隙配合。滾子鏈有單排鏈、雙排鏈、多排鏈。多排鏈的承載能力與排數成正比，但由于精度的影響，各排的載荷不易均勻，故排數不宜過多。二、齒形鏈齒形鏈又稱無聲鏈，它是一組鏈齒板鉸接而