机械设计基础-总复习.ppt

1 1工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习（第二版）（第二版）（第二版）（第二版）陆天炜陆天炜西南交通大学西南交通大学西南交通大学西南交通大学机械设计教研室机械设计教研室机械设计教研室机械设计教研室2008200820082008年年年年12121212月月月月2 2工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习基本术语、概念：基本术语、概念：零件、构件、部件、专用零（部）件、通用零（部）件、标准件；机构、机器、机械、机械设计；机械设计的基本要求、机械设计的一般方法、机械设计的一般程序绪绪 论论3 3工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习基本术语、概念：基本术语、概念：机械零件常用的材料：机械零件常用的材料：金属材料、非金属材料、复合材料等机械零件机械零件选用材料的一般原则选用材料的一般原则：1、使用要求；2、工艺要求；3、经济要求。机械零件的结构工艺性机械零件的结构工艺性：零部件的结构应满足在制造、维修全过程中符合科学性、可行性和经济性的要求。标准化：标准化：为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性4 4工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习基本术语、概念：基本术语、概念：失效、工作能力、承载能力；强度、刚度；受力简图（受力图）机械零件工作能力计算的理论基础机械零件工作能力计算的理论基础5 5工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习机构运动简图及平面机构自由度机构运动简图及平面机构自由度一、基本术语、概念：一、基本术语、概念：自由度、约束、运动副（高副、低副、转动副、移动副）；平面机构、机构运动简图；具有确定相对运动的机构确定相对运动的机构的必要条件必要条件二、分析计算：二、分析计算：掌握：掌握：平面机构自由度的计算：F=3n-2PL-PH -局部自由度局部自由度注意：注意：局部自由度、复合铰链、虚约束6 6工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习例例1 计算图示机构的自由度。解解：a)n=3，pL =4，pH =0；F=3n-2 pL-pH =33-24-0 =1 b)n=3，pL =3，pH =1，1个局部自由度；F=3n-2pL-pH -局部自由度数 =33-23-1-1 =1或：作等效图等效图 b-1），则有：n=2，pL=2，pH =1；F=3n-2 pL-pH =32-22-1 =1局部自由度7 7工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习 如图所示机构。试通过计算判断该机构是否有确定运动（图中绘有箭头的构件为主动构件）？并指出该机构有无局部自由度、复合铰链及虚约束存在？如有请在题图上标出。（本大题共13分）解解：有局部自由度、复合铰链及虚约束存在 （6分）F=3n-2 pL-pH-局部自由度数=37-29-1-1=1 （5分）该机构具有确定运动（自由度数=主动构件数）。（2分）局部自由度复合铰链虚约束8 8工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习作业：作业：（p58）3-4 计算图示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。计算图示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。解解：a）该机构的 n=5，PL=7，PH=0，由自由度计算式得：F=3n-2 pL-pH=35-27-0=1 c）该机构的 n=7，PL=9，PH=1，1个局部自由度，由自由度计算式得：F=3n-2 pL-pH -局部自由度数=37-29-1-1=1 g）该机构的 n=10，PL=13，PH=2，1个局部自由度，由自由度计算式得：F=3n-2 pL-pH -局部自由度数=310-213-2-1=19 9工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习平面连杆机构平面连杆机构基本术语、概念：基本术语、概念：连杆机构、四杆机构；连架杆、连杆、曲柄（曲柄存在的必要条件）、摇杆铰链四杆机构的特性：运动的急回特性（K）、压力角和传动角、死点位置三种基本型式：三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构1010工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习作业作业：（：（p86）5-1 为什么连杆机构又称为低副机构？它有哪些特点？为什么连杆机构又称为低副机构？它有哪些特点？连杆机构是由若干刚性构件通过低副低副联接而成的一种机构，故又称为低副机构。特点特点：1、可实现多种运动形式的转换和得到各种复杂的运动轨迹；2、组成机构的运动副都是低副；3、构件间接触面的几何形状简单（圆柱面或平面）；4、因低副中存在间隙，会引起运动误差，影响运动的精确性；5、设计比较复杂，难以精确实现较复杂的运动规律。1111工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习5-2 铰链四杆机构有哪些主要型式？它们之间主要区别在哪里？图铰链四杆机构有哪些主要型式？它们之间主要区别在哪里？图 5-4 所所示机构为哪种四杆机构？示机构为哪种四杆机构？铰链四杆机构有三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。区别区别：两连架杆的运动形式（曲柄或摇杆）不同。1、曲柄摇杆机构：两连架杆一为曲柄、一为摇杆；2、双曲柄机构：两连架杆均为曲柄；3、双摇杆机构：两连架杆均为摇杆。图 5-4 所示机构为曲柄滑块机构。1212工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习5-4 何谓何谓“曲柄曲柄”？铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄曲柄：能绕固定铰链中心作整周转动的连架杆。曲柄存在的条件（必要条件）为：曲柄存在的条件（必要条件）为：1、曲柄为最短杆；2、最短杆与最长杆长度之和应小于或等于其余两杆长度之和。5-5 何谓行程速比系数和极位夹角？它们之间有何关系？何谓行程速比系数和极位夹角？它们之间有何关系？行程速比系数（行程速比系数（K）：工程上用来表示机构急回运动特性程度的参数。极位夹角（极位夹角（）：对应于摇杆处于两极限位置时，曲柄所夹的锐角。其关系为：1313工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习6-1 凸轮和推杆有哪些型式？应如何选用？凸轮和推杆有哪些型式？应如何选用？凸轮凸轮：按形状和运动分：盘形回转凸轮、平板移动凸轮和圆柱回转凸轮。推杆推杆：按端部的形状分：尖顶、平底和滚子推杆；按运动方式分：直动和摆动推杆。凸轮机构凸轮机构6-2 四种基本运动规律各有何特点？各适用于何种场合？什么是刚性冲击和四种基本运动规律各有何特点？各适用于何种场合？什么是刚性冲击和柔性冲击？柔性冲击？等速运动规律等速运动规律：当凸轮等速转动时，从动件在运动过程中的速度为常数。只能应用于低速和从动件质量较小的凸轮机构中。等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律：从动件在行程中，先作等加速运动，后作等减速运动。只适用于中速、轻载的场合。刚性冲击刚性冲击柔性冲击柔性冲击作业作业：（：（p100）1414工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习简谐（余弦加速度）运动规律简谐（余弦加速度）运动规律：某点沿圆周作等速运动时，该点在任意直径上的投影所形成的运动规律。不适用于高速凸轮传动。摆线（正弦加速度）运动规律摆线（正弦加速度）运动规律：当一圆在直线上作等速纯滚动时，滚圆上任一点在该直线上的投影所形成的运动规律。适用于高速凸轮传动。刚性冲击刚性冲击：速度有突变，理论上加速度为无穷大，产生强烈的冲击。柔性冲击柔性冲击：加速度有突变，但为有限值，产生一定的冲击。6-5 何谓凸轮机构的压力角？为什么要规定许用压力角？何谓凸轮机构的压力角？为什么要规定许用压力角？压力角压力角：从动件所受法向力作用线与受力点运动方向之间所夹的锐角。为使凸轮机构运动灵活、效率高及避免产生自锁现象，在设计中规定了压力角的许用值即许用压力角许用压力角。柔性冲击柔性冲击不产生任何冲击不产生任何冲击1515工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习齿轮传动齿轮传动一、基本术语、概念：一、基本术语、概念：传动装置：将动力机的运动和动力传递和变换到工作机的中间环节。传动的基本要求基本要求：1、传动平稳（i const）；2、承载能力高。标准齿轮、渐开线、齿廓、节点、节圆、基圆、齿顶圆、齿根圆、分度圆、压力角、全齿高、中心距。渐开线渐开线齿轮的正确啮合条件：齿轮的正确啮合条件：两齿轮的模数和压力角应分别相等渐开线渐开线齿轮的连续传动条件：齿轮的连续传动条件：重合度大于等于 1（）根切现象：加工时，轮齿根部齿廓被切去一部分。最少齿数：不发生根切时的最少齿数。（标准齿轮：zmin=17）。斜齿轮的螺旋角通常：=8 25（直齿轮：=0）1=2 （“”外啮合，“+”内啮合）1616工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习二、受力分析二、受力分析1、直齿圆柱齿轮：、直齿圆柱齿轮：主动轮：作用力方向作用力方向：Ft1 与 1 反向（阻力）Ft2 与 2 同向（动力）外齿轮指向各自轮心；内齿轮背离轮心。圆周力Ft：径向力Fr：Ft2 -Ft1，Fr2 -Fr1，Fn2 -Fn1从动轮：忽略Ff，法向力Fn 作用于齿宽中点。1717工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习 Ft2 Ft1 Fr2Fr1 Ft2 Ft1n1 n2 n1 n2练习：练习：Fr1 Fr21818工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习2、斜齿圆柱齿轮：、斜齿圆柱齿轮：方向方向：Ft1、Fr1：与直齿轮相同主动轮：Fa1：用左左、右手右手法则法则：四指向1 方向，拇指为 Fa1 方向。：左旋用左手，右旋用右手忽略 Ff；假设 Fn 集中作用于齿宽中点。1919工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习Fa2：与 Fa1 反向，不能对从动轮运用左右手定则！注意注意：各力画在作用点 齿宽中点从动轮：方向：左、右旋转动方向Fa 取决于：改变任一项，Fa 方向改变。2020工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习举例：举例：右旋右旋 左旋左旋n1 n2 n1n2右旋左旋 Ft2 Ft1 Fr1 Fr2 Fr2 Fr1 Ft2Ft1Fa1Fa2 Fa1 Fa2旋向？一对斜齿轮：1 -2 旋向相反旋向判定旋向判定：沿轴线方向站立，可见侧轮齿左边高即为左旋，右边高即为右旋。2121工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习3、锥齿轮：、锥齿轮：忽略 Ff，假设 Fn 集中作用于齿宽中点。方向方向：主动轮与 n 相反从动轮与 n 相同Fr：Ft：Fa：指向各自轮心小端指向大端 n1 n2转向转向：同时指向或 同时背离啮合点练习：练习：Fr1 Fa2 Fr2 Fa1 Ft1Ft22222工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习4、蜗杆传动、蜗杆传动与斜齿轮传动相似；忽略 Ff 2323工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习 方向判定：方向判定：1）蜗轮转向：已知：n1、旋向 n2 左、右手定则：四指 n1、拇指反向：啮合点 v2 n22）各分力方向：n2n13）旋向判定：蜗轮与蜗杆旋向相同。v2蜗杆与 n1 反向蜗轮与 n2 同向Fr：Ft：Fa：指向各自轮心蜗杆：左、右手定则蜗轮：2424工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习练习：练习：n1n1Fr1Fr2Ft1xFa2Fa1Ft2右旋右旋n2Fr1Fr2Ft1Fa2xFa1Ft2n21、n3 n2 Ft2 Fa1 2、Fa3 Fa2 Ft1 n1n3输出1234 蜗杆右旋 蜗轮右旋n2Ft2xFa1 Fa3Fa2Ft1n1已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴为输出，轴转向如图示。试：确定各轮转向、旋向及受力。2525工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习三、轮齿的失效形式：三、轮齿的失效形式：软齿面：HB 350硬齿面：HB 350轮齿折断齿面损伤齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）齿面胶合齿面磨粒磨损齿面塑性流动开式传动、闭式传动、常发生于闭式硬齿面或开式传动中。常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。高速重载常发生于开式齿轮传动。该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。2626工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习四、计算准则四、计算准则失效形式 相应的计算准则1、闭式齿轮传动、闭式齿轮传动主要失效为：点蚀、轮齿折断、胶合软齿面：主要是点蚀、其次是折断，按H 设计，按F 校核硬齿面：与软齿面相反高速重载还要进行抗胶合计算。2、开式齿轮传动、开式齿轮传动主要失效为：轮齿折断、磨粒磨损按 F 设计，增大 m 考虑磨损。3、短期过载传动、短期过载传动过载折断齿面塑变 静强度计算2727工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习五、直齿圆柱齿轮传动的强度计算五、直齿圆柱齿轮传动的强度计算 1、齿面接触疲劳强度计算、齿面接触疲劳强度计算 简化计算公式简化计算公式式中：式中：d1 小齿轮的分度圆直径 mm；K 载荷系数，一般取 K=1.2 2；T1 小齿轮的转矩 N mm；u 齿数比，u=z大/z小；d 齿宽系数，d b/d1，b 齿宽 mm；H 许用接触应力 MPa。说明说明：1）齿轮传动的H 主要取决于齿轮的直径 d（或中心距 a）；2）一对齿轮必然有：H1 H2 但：材料、热处理不同：H1 H2 强度计算时，取取：2828工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习2、齿根弯曲疲劳强度计算、齿根弯曲疲劳强度计算 简化计算公式简化计算公式式中：m 齿轮的模数 mm；YFS 复合齿形系数；z1 小齿数齿数；F 许用弯曲应力 MPa。标准化标准化说明说明：1）齿形系数YFS：YFS 只取决于轮齿形状(z，x)，与 m 无关。见表7-5；2）YFS1 YFS2；F1 F2 3）F1 F2；F1 F2 大、小齿轮弯曲强度不同。故：强度计算时，应分别校核：F1 F1、F2 F2 4）m 应圆整为标准值。2929工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习六、设计计算方法六、设计计算方法 闭式软齿面：按接触强度公式求出 d1、b 校核弯曲强度 闭式硬齿面：按弯曲强度求出 m 校核接触强度 开式传动：只进行弯曲强度计算，m10%20%3030工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习作业作业：（p137）7-2 节圆与分度圆，啮合角与压力角有什么区别？节圆与分度圆，啮合角与压力角有什么区别？节圆节圆：过节点所作的两个相切的圆；分度圆分度圆：齿厚与齿槽宽相等的基准圆；啮合角啮合角：过节点作两节圆公切线与啮合线间的夹角；压力角压力角：渐开线上任意一点法向压力的方向线和该点速度方向的夹角。节圆和啮合角是一对齿轮啮合传动时才具有的参数，单个齿轮没有节圆和啮合角。3131工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习7-5 一对标准直齿轮的中心矩一对标准直齿轮的中心矩 a=160 mm，齿数，齿数 z1=24，z2=56。试求模数。试求模数和两轮的分度圆直径。和两轮的分度圆直径。解解：7-9 一对标准圆柱齿轮传动，大、小齿轮的齿面接触应力是否相等？齿根弯一对标准圆柱齿轮传动，大、小齿轮的齿面接触应力是否相等？齿根弯曲应力是否相等？为什么？曲应力是否相等？为什么？解解：1）齿轮传动的H 主要取决于齿轮的直径 d（或中心距 a）；一对齿轮必然有：H1 H2。2）齿轮传动的F YFS1 YFS2；F1 F2 3232工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习7-10 一单级直齿轮减速器，已知一单级直齿轮减速器，已知 z1=25，z2=73，b1=72 mm，b2=70 mm，m=4 mm，n1=720 r/min，齿轮材料的，齿轮材料的 H1 =580 MPa，H2 =540 MPa，F1 =280 MPa，F2 =240 MPa。齿轮单向传动，载荷平稳。试计。齿轮单向传动，载荷平稳。试计算该传动所允许传递的功率。算该传动所允许传递的功率。解解：由题，取：K=1.3；YFS1=4.21，YFS2=3.99（查表 7-5）3333工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习即：由公式：取取：3434工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习由公式：取取：3535工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习即：综合知：3636工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习轮轮 系系一、基本术语、概念：一、基本术语、概念：轮系轮系：由若干对相互啮合的齿轮所组成的传动系统。定轴轮系：轮系中所有齿轮的几何轴线位置都是固定不变的。周转轮系：轮系中至少应有一个齿轮的几何轴线位置是不固定的，而是 绕着另一个齿轮的固定轴线转动的。中心轮（太阳轮）：轴线位置固定的齿轮；行星轮：轴线位置变动的齿轮；转臂（系杆、行星架）：支持行星轮的构件。混合（复合）轮系：同时存在周转轮系和定轴轮系的轮系。传动比：传动比：iAN=nA/nN （A主动；N从动）3737工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习二、传动比计算：二、传动比计算：1、定轴轮系的传动比、定轴轮系的传动比 总传动比的普遍公式为：式中：A 表示首个齿轮，其转速或角速度为 nA 或A；N 表示末个齿轮，其转速或角速度为 nN 或N；m 表示该定轴轮系中外啮合齿轮的对数。注：如果轮系中有圆锥齿轮和蜗轮蜗杆时，其传动比数值的计算仍可用 上式，但式中的(-1)m 不再适用，此时 画箭头表示转向。箭头画法：外啮合 或同时指向、或同时背向节点；内啮合 始终同向。3838工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习2、周转轮系的传动比、周转轮系的传动比 根据相对运动原理，（-nH），则周转轮系 定轴轮系。转化后的定轴轮系称为：周转轮系的转化轮系（机构）。周转轮系的转化轮系是一定轴轮系 可应用求解定轴轮系的方法，求解转化轮系中任意两个齿轮的传动比 转化轮系传动比的普遍公式为：3939工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习注：nA 、nB 和 nH 是相应构件在平行平面内的转速；nA 、nB 和 nH 应代各自的号；如果轮系中有圆锥齿轮和蜗轮蜗杆时，其传动比数值的计算仍可用上式，但式中的(-)m 不再适用，此时 画箭头表示转向。3、混合混合轮系的传动比轮系的传动比 在计算混合轮系的传动比时，首先应正确地把组成混合轮系的各个基本定轴轮系和周转轮系区分开来，按其各自对应的方法计算，最后加以联立求解。为此，正确区分组成混合轮系的各个基本定轴轮系和周转轮系、找出各个周转轮系是计算的关键。找周转轮系的方法：先找出行星论，即几何轴线能运动的齿轮；支持它的构件就是转臂；而几何轴线与转臂的回转轴线重合且直接与行星轮相啮合的定轴齿轮就必然是中心轮。4040工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习例：例：如图所示的轮系，已知 z1=19、z2=31、z2=21、z3=27、z4=45，n1=1500 r/min。试求齿轮4的转速 n4（大小及转向关系）。解：解：表示两齿轮转向相同故：4141工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习带传动及链传动带传动及链传动一、带传动基本术语、概念：一、带传动基本术语、概念：特点：挠性传动 适于远距离传动；结构尺寸大 摩擦传动 过载打滑，保护损坏其他零件；磨损大、低、寿命，压轴力大（必须张紧）带有弹性 缓冲吸振、传动平稳、无噪音；弹性滑动，i 不准确传动形式：开口传动、交叉传动、半交叉传动4242工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习类型：根据截面形状分为：平带、V带、多楔带、同步带等；普通平带：有接头（传动不平稳）V带：环形、无接头（传动平稳），基准长度 Ld 为标准值，楔角均为40 普通V带已标准化（GB/T1313575.1-92）弹性滑动：机理：带为弹性体；拉力 变形 由于拉力差引起的带的弹性变形而产生的滑动现象 弹性滑动是不可避免的，是带传动的固有特性。后果：a、v 轮2v 轮1，i 不准确；b、；c、引起带的磨损；d、带温度，寿命。打滑：载荷 F，（F1F2），弹性滑动区，1。当1=1 时，整个包角内全面的相对滑动 “打滑”。打滑是过载造成的，打滑是可以避免的；打滑首先发生在小带轮上（1 2）。404343工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习失效形式：打滑和疲劳破坏（脱层、疲劳断裂）。设计准则：在不打滑前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。二、链传动基本术语、概念：二、链传动基本术语、概念：链传动：以链条为中间挠性件的啮合传动。类型：传动链、起重链、曳引链。传动链结构特点：按结构不同，分为：滚子链（套筒滚子链）、套筒链、齿形链 过渡链节：过渡链节：产生附加弯矩 承载，FQ=0.8 FQ 避免采用奇数链节避免采用奇数链节 主要参数：链节距链节距 p 基本参数；链节数 Lp；排数 zp4444工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习间歇运动机构及组合机构间歇运动机构及组合机构基本术语、概念：基本术语、概念：间歇运动机构：将主动件的连续运动改变为从动件的周期性时动时停的 间歇运动的机构。常用的间歇运动机构有：槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇运动结构等。组合机构：将几个基本机构组合起来加以综合应用的机构组合。所谓组合机构并非是几个基本机构的一般串联，而往往是一种封闭式的、几个基本机构相互协调配合的传动系统。4545工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习连连 接接一、螺纹连接基本术语、概念：一、螺纹连接基本术语、概念：连接：是指被连接件与连接件的组合。分类：按机械工作时被连接件间的运动关系分：静连接、动连接 按拆开时是否损坏零件分：可拆连接、不可拆连接 按传载原理分：摩擦力（力闭合）、非摩擦（形闭合）、材料锁合螺纹的类型：螺纹牙形：矩形、三角形、梯形和锯齿形等 螺纹位置：内螺纹 螺母；外螺纹 螺钉 螺纹旋向：左旋螺纹、右旋螺纹（常用）螺纹线数：单线螺纹、多线螺纹（双线、三线螺纹等）4646工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习螺纹的主要参数：直径：大径 d：公称直径公称直径。M 20 d =20 mm 小径 d1：螺纹的最小直径最小直径。中径 d2：齿厚=齿槽宽处直径，几何计算用。d2 (d+d1)/2线数 n：n=1 时用于连接、传动；n 1 时用于传动；n ，但为便于制造 n 4牙形角：螺纹牙两侧面夹角；螺距 p：螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离；导程 S、螺纹升角螺纹连接件的结构形式和尺寸已标准化。螺纹连接的基本类型：螺栓连接（受拉、受剪）、螺钉连接、双头螺柱 连接、紧定螺钉连接4747工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习螺纹连接的预紧和防松：防松方法：防止螺旋副相对转动 按防松原理不同，分为三类：摩擦防松；机械防松（直接锁住）；破坏螺纹副关系二、螺纹连接的承载能力二、螺纹连接的承载能力螺栓连接的失效形式和设计准则：失效形式：螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂设计准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度受拉螺栓受拉螺栓失效形式：螺杆被剪断、接触表面被压溃设计准则：保证螺栓的剪切强度和孔壁的挤压强度受剪螺栓受剪螺栓 螺栓连接的强度计算：螺栓连接的强度计算：1、受拉螺栓连接：、受拉螺栓连接：4848工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习 松螺栓连接松螺栓连接仅受轴向工作拉力F 失效：拉断强度条件：校核式校核式式中：d1 螺栓小径，mm；许用拉应力，N/mm2。设计式设计式 螺栓为螺栓为标准件标准件 查标准查标准，选螺栓选螺栓如：起重滑轮螺栓Q4949工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习 紧螺栓连接紧螺栓连接（a）只受预紧力的紧螺栓连接 预紧力F0 对螺栓为轴向力 拧紧螺母时，在T 作用下螺栓受扭 产生扭剪应力T 螺栓处于弯扭组合变形状态 危险截面上受复合应力（、T）作用 强度准则 螺栓为塑性材料 第四强度理论 校核式校核式即：式中：F0 预紧力，N；d1 螺栓小径，mm；许用拉应力，N/mm2。5050工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习 设计式设计式1.3 意义：紧连接时，将拉应力增大30%以考虑拧紧力矩的影响。2、受剪螺栓连接、受剪螺栓连接螺栓剪切强度条件：挤压强度条件：失效形式：剪断剪断、接触表面压溃压溃。5151工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习三、三、键连接、销连接、成形连接键连接、销连接、成形连接基本术语、概念基本术语、概念：键连接：平键、半圆键、斜键连接 工作面：平键、半圆键：两侧面；斜键：上下面，两侧面有间隙花键连接：销连接：根据用途不同可分为：定位销、连接销、安全销成形连接：“非圆截面轴与毂孔组合”特点：无应力集中；定心好；承载能力强；但加工困难。5252工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习螺栓组螺栓组计算计算 螺栓组螺栓组受力分析受力分析单个螺栓单个螺栓强度计算强度计算受剪螺栓受剪螺栓：受拉螺栓受拉螺栓松联接松联接：紧联接紧联接仅受仅受F0受受F0和和FF受变载受变载：受静载受静载：F=FF+FR联接结构形式、外载荷类型联接结构形式、外载荷类型 螺栓受力螺栓受力 找出受载最大螺栓找出受载最大螺栓 按单个螺栓联接的计算方法计算按单个螺栓联接的计算方法计算单个螺栓单个螺栓计算计算a 影响疲劳强度5353工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习 例：例：图示某重要场合拉杆螺纹联接中，已知螺纹大径 d=12 mm，中径 d2=10.863 mm，小径 d1=10.106 mm，拉杆拉力 Fa=10 kN，拉杆许用拉应力 =150 N/mm2，试验算拉杆强度。解解：螺栓所受轴向工作载荷为：F=Fa=10000 N 螺栓拉杆强度：螺栓拉杆强度安全安全5454工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器基本术语、概念：基本术语、概念：联轴器联轴器：实现两轴的联接，并传递运动及转矩 T。特点特点：两轴分离时，必须停机。类型：类型：刚性联轴器刚性联轴器：适用于两轴能严格对中，并在工作中不发生相对 位移的地方，如凸缘联轴器。挠性联轴器挠性联轴器：适用于两轴有偏斜或工作中有相对位移的地方。无弹性元件无弹性元件：只起补偿偏移及位移作用，因无弹性元件无 缓冲及减振作用。有弹性元件有弹性元件：弹性元件通过变形：可补偿偏移及位移、具 有缓冲减振功能5555工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习刚性联轴器：刚性联轴器：凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器 优点优点：结构简单，价格低 缺点缺点：无法补偿位移和偏斜，对两轴对中性要求高；无缓冲吸振能力。刚性可移式联轴器（无弹性元件挠性联轴器）：刚性可移式联轴器（无弹性元件挠性联轴器）：牙嵌式联轴器、滑块联轴器（十字滑块）、齿式联轴器、万向联轴器、滚子链联轴器弹性联轴器：弹性联轴器：弹性柱销联轴器、弹性套柱销联轴器、蛇形弹簧联轴器 特点特点：装有弹性元件，可以补偿两轴偏斜和位移，且具有缓和冲击 和吸收振动的能力。离合器离合器：机器运转中，可根据需要将两轴分离或结合。制动器制动器：降低机器运转速度或迫使机械停止运转的装置。5656工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习支支 承承一、基本术语、概念：一、基本术语、概念：轴承轴承：支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件。分类分类：根据摩擦性质分：滑动（摩擦）轴承、滚动（摩擦）轴承 根据承载方向分：径向轴承、推力轴承滑动轴承：滑动轴承：类型：类型：径向径向滑动轴承滑动轴承：整体式、剖分式、自动调心滑动轴承。推力推力滑动轴承：滑动轴承：轴瓦：轴瓦：轴承中直接与轴颈接触的零件。轴承衬：轴承衬：为改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇注的减摩材料。油沟、油孔、油室油沟、油孔、油室：不能开在油膜承载区，否则，承载能力5757工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习滚动轴承滚动轴承：构造构造：内圈、外圈、滚动体、保持架。类型类型：球轴承、滚子轴承 代号：代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征轴承寿命轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或一定转速下 的工作小时数。基本额定寿命基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的轴承 发生疲劳点蚀发生疲劳点蚀前运转的总转数（L10），或一定工作转速 下工作的小时数（L10 h）。基本额定动载荷基本额定动载荷C：L10106 r 时，轴承所能承受的最大恒定载荷；在 C 作用下，轴承工作106 r 而不点蚀失效的 R 90%。5858工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习二、非液体摩擦滑动轴承的设计计算二、非液体摩擦滑动轴承的设计计算：计算方法：简化计算（条件性计算）1、限制轴承平均压强F 径向载荷,N；B 轴瓦有效宽度，mm；d 轴颈直径，mm；p 许用压强，MPa。目的目的：防止 p 过高，油被挤出，产生“过度磨损”。2、限制 pv 值值目的目的：限制 pv 值是为了限制轴承温升、防止胶合。5959工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习3、限制滑动速度滑动速度 v目的目的：防止 v 过高而加速磨损。综合应用：综合应用：6060工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习滚动轴承代号滚动轴承代号：6 2 12 N 22 08尺寸系列代号为 2表示轴承内径 8 5 40 mm 深沟球轴承圆柱滚子轴承表示轴承内径 12 5 60 mm 尺寸系列代号为 22 3 33 15 表示轴承内径 15 5 75 mm 圆锥滚子轴承尺寸系列代号为 33代号代号：代号代号：代号代号：6161工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习已知：滑动轴承径向载荷 F，转速 n，宽径比 ，v，p，p v。求：保证混合润滑条件下的轴颈直径 d？解解：1）由：2）由：3）由：1）、2）大者 d 3）非液体摩擦滑动轴承的设计计算非液体摩擦滑动轴承的设计计算：6262工业设计机械基础工业设计机械基础总复习总复习总复习总复习轴轴基本术语、概念：基本术语、概念：轴：轴：轴：轴：支承转动零件，传递运动和动力，同时又受轴承支承。分类：分类：按承载分：心轴（转动、固定心轴）：只承受弯矩，不传递转矩 传动轴：只受转矩，不受弯矩 转轴：既传递转矩、又承受弯矩 按轴线形状分：直轴、曲轴、钢丝软轴轴设计的主要问题：轴设计的主要问题：结构设计：保证轴与轴上零件要有准确、可靠的工作位置，轴结构有利 于提高轴的强度和刚度，轴的加工、装配有良好的工艺性。工作能力计算：有足够的强度、有足够的刚度、有足够的稳定性