汽車機械基礎(chǔ)PPT（第2版）完整全套教學(xué)課件

模塊一理論力學(xué)基礎(chǔ)

靜力分析基礎(chǔ)1.1平面匯交力系

1.2力矩與平面力偶系

1.3平面任意力系1.41.理論力學(xué)基礎(chǔ)2.材料力學(xué)3.軸系零件4.常用機構(gòu)5.齒輪傳動6.帶傳動和鏈傳動7.連接8.液壓與氣壓傳動1.1靜力分析基礎(chǔ)一、基本概念1、力的概念力是物體間的相互機械作用。力不能脫離物體而存在。1.1靜力分析基礎(chǔ)一、基本概念1、力的概念力對物體的作用效果是由力的大小、方向和作用點所決定的，稱為力的三要素。

1.1靜力分析基礎(chǔ)一、基本概念2、剛體的概念所謂剛體是指在受力狀態(tài)下保持其幾何形狀和尺寸不變的物體。3、平衡的概念如果一個剛體受到幾個力的作用而處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，那么稱這個物體處于平衡狀態(tài)。一般來說，靜止或平衡總是相對地球而言的。1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理1、二力平衡公理

剛體受兩力作用而保持平衡狀態(tài)的必要和充分條件是：

兩力的大小相等，方向相反，且作用在同一條直線上。

簡述為：等值、反向、共線

1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理1、二力平衡公理

在兩個力作用下處于平衡狀態(tài)的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)件呈桿狀時，則稱為二力桿。二力構(gòu)件的受力特點是：所受的兩力必然是等值、反向、共線。如圖所示的支架中，如不計自重，桿AB就是一個二力桿，在A、B兩端所受的力必等值、反向、沿兩力作用點的連線。

1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理1、二力平衡公理

二力構(gòu)件示例

1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理2、公理二加減平衡力系公理在剛體的原有力系中，加上或減去任一平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。重要推論：

力的可傳性原理—作用于剛體上的力可以沿其作用線移至剛體內(nèi)任一點，而不改變原力對剛體的作用效應(yīng)。

力的可傳性原理只適用于剛體，對變形體不適用。1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理3、公理三力的平行四邊形法則作用于物體同一點的兩個力可以合成為一個合力，合力也作用于該點，其大小和方向由以這兩個力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線所確定，即合力矢等于這兩個分力矢的矢量和。力的平行四邊形法則總結(jié)了最簡單的力系簡化規(guī)律，它是較復(fù)雜力系合成的主要依據(jù)。1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理3、公理三力的平行四邊形法則在求合力時，實際上只須作出力的平行四邊形的一半，即一個三角形就行了。為了使圖形清晰起見，通常把這個三角形畫在力所作用的物體之外。力的三角形法則

1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理3、公理三力的平行四邊形法則力的分解是力的合成的逆運算，因此也是按平行四邊形法則來進行的工程實際中，通常是分解為方向互相垂直的兩個分力。例如，在進行直齒圓柱齒輪的受力分析時，常將齒面的法向正壓力Fn分解為推動齒輪旋轉(zhuǎn)的即沿齒輪分度圓圓周切線方向的分力?—圓周力Ft和指向軸心的壓力—徑向力Fr。若已知Fn與分度圓圓周切向所夾的壓力角為，則有：1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理推論：運用公理二、公理三可以得到下面的推論物體受三個力作用而平衡時，此三個力的作用線必匯交于一點。此推論稱為三力平衡匯交定理1.1靜力分析基礎(chǔ)二、靜力學(xué)公理4、公理四作用與反作用公理兩個物體間的作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反、作用線相同，并分別作用于這兩個物體。作用力和反作用力是分別作用于兩個不同的物體上的，因此，決不能認為這兩個力相互平衡，這與兩力平衡公理中的兩個力有著本質(zhì)上的區(qū)別。三、常見約束類型及其約束反力凡是對物體運動起阻礙作用的周圍物體，稱為約束。物體所受的力一般可分為主動力和約束反力能夠促使物體產(chǎn)生運動或運動趨勢的力稱為主動力。當(dāng)物體沿某一方向的運動受到約束限制時，約束必然對該物體有力的作用，這種力稱為約束反作用力，簡稱約束反力。1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力1．柔體約束由繩索、鏈條、傳動帶等形成的約束。這類約束只能承受拉力，不能承受壓力常用符號T和S表示約束反力。1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力2．光滑面約束法向壓力（FN

）：當(dāng)兩物體直接接觸，并可忽略接觸處的摩擦?xí)r，約束只能限制物體在接觸點沿接觸面的公法線方向約束物體的運動，不能限制物體沿接觸面切線方向的運動，故約束反力必過接觸點沿接觸面法向并指向被約束體。1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力3．鉸鏈約束鉸鏈是工程上常見的一種約束。1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力3．鉸鏈約束（1）固定鉸支座常用以將構(gòu)件和基礎(chǔ)連接1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力3．鉸鏈約束（2）中間鉸鏈用來連接兩個可以相對轉(zhuǎn)動但不能移動的構(gòu)件。1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力3．鉸鏈約束（3）滾動鉸支座在橋梁、屋架等結(jié)構(gòu)中，除了使用固定鉸支座外，還常使用一種放在幾個圓柱形滾子上的鉸鏈支座，這種支座稱為滾動鉸支座，也稱為輥軸支座。1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力4．軸承約束（1）支撐傳動軸的向心軸承1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力4．軸承約束（2）推力軸承約束1.1靜力分析基礎(chǔ)三、常見約束類型及其約束反力5．固定端約束物體的一部分嵌入另一物體所構(gòu)成的約束，稱為固定端約束。1.1靜力分析基礎(chǔ)1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖受力圖是解決工程力學(xué)問題的關(guān)鍵，掌握畫受力圖對于靜力分析非常重要。例1-1

重W的均質(zhì)圓球O，由桿AB、繩索BC與墻壁來支持，如圖所示。各處的摩擦與桿重不計，試分別畫出球O和桿AB的受力圖。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖解以球為研究對象1)解除桿和墻的約束，畫出其分離體圖。2)畫出主動力：球受重力W。3)畫出全部約束反力：桿對球的約束反力FND和墻對球的約束反力FNE(D、E兩處均為光滑成約束)。球O的受力圖如圖所示。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖（2）以AB桿為研究對象

1）解除繩子C、球O和固定鉸支座A的約束，畫出其分離體圖。

2）A處為固定鉸支座約束，畫上約束反力FAx、FAy。

3）B處受繩索約束，畫上拉力FTB。

4）D處為光滑面約束，畫上法向反力FND＇，它與FND是作用與反作用的關(guān)系。AB桿的受力圖如圖所示。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖例1-2圖所示的結(jié)構(gòu)，由桿AC、CD與滑輪B鉸接組成。物重W、用繩子掛在滑輪上。桿、滑輪及繩子的自重不計，并忽略各處的摩擦，試分別畫出滑輪B、重物、桿AC、CD及整體的受力圖。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖解

(1)以滑輪及繩索為研究對象。解除B、E、H三處約束，畫出其分離體圖。在B處為光滑鉸鏈約束，畫出銷釘對輪孔的約束反力FBx、FBy。在E、H處有繩索的拉力FTE、FTH。其受力圖如圖所示。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖

(2)以重物為研究對象。解除H處約束，畫出其分離體圖。畫出主動力重力W。在H還有繩索的拉力FTH＇，它與FTH是作用與反作用的關(guān)系。其受力圖如圖所示。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖(3)以二力桿CD為研究對象(在系統(tǒng)問題中，先找出二力桿將有助于確定某些未知力的方位)。畫出其分離體圖。由于CD桿受拉(當(dāng)受力指向不明時，可先假設(shè)一方向)，在C、D處畫上拉力FC與FD，且FC=-FD。其受力圖如圖所示。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖(4)以AC桿為研究對象。解除A、B、C三處約束，畫出其分離體圖。在A處為固定鉸支座，故畫上約束反力FAx、FAy

。在B處畫上FBx＇、FBy＇，它們分別與FBx、FBy互為作用力與反作用力。在C處畫上FC＇，它與FC是作用與反作用的關(guān)系，即FC＇=FC。其受力圖如圖所示。1.1靜力分析基礎(chǔ)四、受力圖（5）以整體為研究對象。解除A、E、D處的約束，畫出其分離體圖。畫出主動力重力W。畫出約束反力FAx、FAy。畫出約束反力FD、FTE。其受力圖如圖所示。1.2平面匯交力系把作用在同一物體上的一組力，稱為力系

作用于同一平面內(nèi)各力的作用線相交于一點的力系稱為平面匯交力系

分析平面匯交力系一般有兩種方法：幾何法與解析法。1.2平面匯交力系一、平面匯交力系合成與平衡的幾何法----力多邊形法則1.2平面匯交力系一、平面匯交力系合成與平衡的幾何法----力多邊形法則平面匯交力系平衡的幾何條件是：力系中各力組成的力多邊形自行封閉。

1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法1、力在坐標軸上的投影ab稱為力F在x軸上的投影，以Fx表示

a′b′稱為力F在y軸上的投影，以Fy表示。1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法1、力在坐標軸上的投影力在坐標軸上的投影是代數(shù)量，其正負規(guī)定為：當(dāng)投影的指向與坐標軸正方向一致時，則力在該軸上的投影為正，反之為負。若力F與x軸夾角為α，其投影表達式如下：如果已知力F的投影Fx和Fy，則力F的大小和它與x軸所夾的銳角α可按下式計算：1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法如圖所示，試分析a、b兩種情況下，力F沿x、y軸方向的分力F1、F2與力F在x、y軸上的投影Fx、Fy是否相等？1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法2、合力投影定理合力F的投影與分力F1、F2的投影之間的一般關(guān)系：合力在任一坐標軸上的投影，等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和

1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法3、平面匯交力系的合成1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法4、平面匯交力系平衡的解析條件平面匯交力系平衡的必要與充分條件是力系的合力為零。平面匯交力系平衡的解析條件是：平面匯交力系中，所有各力在兩個坐標軸上投影的代數(shù)和為零。1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法例題1-3

如圖所示為汽車制動操縱裝置，制動時用力F踩踏板，通過拉桿CD而使汽車制動。設(shè)F=100N。踏板和拉桿自重不計，試分別用幾何法和解析法求圖示位置時拉力Q及鉸鏈支座B的約束反力。1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法解幾何法

（1）確定整個制動裝置（包括踏板和拉桿）為研究對象。受力分析如下：整個制動裝置受到三個力的作用，即踩踏板的主動力F，拉桿拉力Q和支座反力RB的作用而處于平衡狀態(tài)。（2）根據(jù)力的多邊形法則，畫出力F的圖示。在力F的始端和終端，根據(jù)力Q和RB的方向畫出它們的作用線，如圖1-2-7所示。（3）F，Q，RB為平面匯交平衡系。根據(jù)平面匯交力系的平衡條件，即各力首尾相連組成的力多邊形自行封閉，可確定力RB,，Q的圖示，根據(jù)相應(yīng)的比例尺或利用三角形邊角關(guān)系算出RB

，Q。RB=141N，方向如圖所示。Q=193N，方向如圖所示。1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法2．解析法（1）．確定整個制動裝置（包括踏板和拉桿）為研究對象。受力分析如下：整個制動裝置受到三個力的作用，即踩踏板的主動力F，拉桿拉力Q和支座反力RB的作用而處于平衡狀態(tài)。其中，F(xiàn)和Q方向為已知，RB方向待定。根據(jù)三力平衡匯交定理可得RB的作用線必通過F和Q的作用線的交點O。畫受力圖如圖1-2-9a所示。（2）．選取坐標軸，如圖所示，計算諸力在坐標軸x、y上的投影。（3）．列平衡方程，求解未知力。1.2平面匯交力系二、平面匯交力系合成與平衡的解析法1.3力矩與平面力偶系

一、力矩的概念為了度量力使物體繞一定點轉(zhuǎn)動的效應(yīng)，力學(xué)中引入力對點的矩（簡稱力矩）的概念。力F的大小與轉(zhuǎn)動中心到力的作用線的垂直距離的乘積FLh并冠以正負號，稱為力F對O點之矩，簡稱力矩，以符號MO（F）表示，即：式中O稱為力矩中心（矩心）Lh稱為力臂，即O點到力F作用線的垂直距離1.3力矩與平面力偶系

一、力矩的概念通常規(guī)定：在圖示平面內(nèi)，力使物體繞矩心O作逆時針方向轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動趨勢時，力矩為正；力使物體繞矩心O作順時針方向轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動趨勢時，力矩為負力矩的單位名稱為牛[頓]米，符號為N·m1.3力矩與平面力偶系

二、合力矩定理合力對某一定點的力矩等于各分力對該點的力矩的代數(shù)和，即力F為力F1，F(xiàn)2，…Fn的合力1.3力矩與平面力偶系

二、合力矩定理例1-4

如圖所示，電線桿OA上端兩根鋼絲繩的拉力為F1=120N，F(xiàn)2

=100N，試求F1和F2電線桿下端O之矩。1.3力矩與平面力偶系

二、合力矩定理解

從矩心向力F1與F2有作用線分別作垂線，得F1的F2的力臂Oa和Ob。由公式得MO（F1）=F1×Oa=F1×OAsin30=120N×8m×0.5=480N·mMO（F2）=－

F2×Ob=－F2×OAsinθ=－100N×8m×0.6=－480N·m1.3力矩與平面力偶系

二、合力矩定理例1-5圖所示構(gòu)件OBC，在C點作用一力

F，已知F＝100N，OB＝la＝80mm，BC＝lb＝15mm，α＝30°。求力F對O點的矩。1.3力矩與平面力偶系

二、合力矩定理將力F分解成兩個垂直分力F1和F2，如圖所示。F1＝Fsinα；F2＝Fcosα根據(jù)合力矩定理可得MO（F）＝MO（F1）＋MO（F2）＝F1·la－F2·lb＝Flasinα－Flbcosα＝100（0.08sin30°－0.015cos30°）＝2.7N·m1.3力矩與平面力偶系

三、力偶和力偶矩1、力偶

由作用在一物體上的大小相等、方向相反、作用線平行而不重合的兩個力組成的力系稱為力偶。1.3力矩與平面力偶系

三、力偶和力偶矩2、力偶矩

力偶的作用效果大小可用力及力偶臂兩者乘積F·

d來度量，乘積F·d稱為力偶矩，用M(F,F'

)表示，或簡寫為M

其正負號規(guī)定：物體逆時針轉(zhuǎn)動為正，順時針轉(zhuǎn)動為負1.3力矩與平面力偶系

三、力偶和力偶矩3、力偶的性質(zhì)（1）力偶不能簡化為一個合力，故力偶不能用一個力代替，也不能用一個力來平衡，力偶只能用力偶來平衡。（2）力偶中的兩個力對其作用面內(nèi)任一點的矩恒等于力偶矩，且與矩心無關(guān)。（3）力偶可在其作用面內(nèi)任意轉(zhuǎn)移，而不改變它對剛體的作用效果。（4）只要保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向不變，可以同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短，而不改變其對剛體的作用效果。1.3力矩與平面力偶系

三、力偶和力偶矩4、力的平移定理力的平移定理：要使作用于剛體上某點的力，平移到剛體上另一點，而不改變原力的作用效果，則必須附加一力偶，其附加力偶矩等于原力F對新作用點O的矩。1.3力矩與平面力偶系

四．平面力偶系的合成與平衡在同一平面內(nèi)由若干個力偶所組成的力系稱為平面力偶系。平面力偶系可以合成為一合力偶，其合力偶矩等于各分力偶矩的代數(shù)和，即平面力偶系平衡的充要條件是合力偶矩等于零，即1.3力矩與平面力偶系

四．平面力偶系的合成與平衡例1-6

如圖所示，在多軸鉆床上加工一水平工件的三個孔。工作時每個鉆頭作用于工件的切削力構(gòu)成一個力偶，各力偶矩的大小分別為M1＝M2＝10N·m，M3＝20N·m，轉(zhuǎn)向如圖示。如工件在A、B兩處用兩個螺栓卡在工作臺上，兩螺栓間的距離為l＝200mm。試求兩個螺栓對工件的水平約束反力FA和FB的大小。1.3力矩與平面力偶系

四．平面力偶系的合成與平衡1、選工件為研究對象，分析受力情況。工件在水平面內(nèi)受三個鉆頭對其的三個主動力偶作用和兩個螺栓的水平反力的作用。根據(jù)力偶系的合成定理，三個主動力偶合成后仍為一力偶M，其力偶矩大小為M＝∑Mi＝M1＋M2＋M3＝（－10）＋（－10）＋（－20）＝－40N·m負號表示合力偶矩為順時針方向。1.3力矩與平面力偶系

四．平面力偶系的合成與平衡2、求兩個螺栓對工件的水平約束反力FA和FB由力偶性質(zhì)知，力偶只能與力偶平衡，因此工件受三個主動力偶作用和兩個螺栓的水平反力的作用而平衡，則兩個螺栓的水平反力FA與FB必然組成一力偶與主動合力偶M平衡。故兩個螺栓的水平反力FA與FB必大小相等、方向相反、作用線互相平行，設(shè)它們的方向如圖1-3-10所示。由平面力偶系的平衡條件可知∑Mi＝0則FA·l＋M＝0可解得FA＝（－M）/l＝－（－40）/0.2＝200N（圖設(shè)方向正確）FB＝FA＝200N，方向與FA相反，如圖所示。1.4平面任意力系

一、平面任意力系的概念各力的作用線在同一平面內(nèi)，即不匯交于一點，也不平行的力系，稱為平面任意力系。平面任意力系是工程實際中最常見的一種力系，平面匯交力系和平面力偶系都是平面任意力系的特殊情況。1.4平面任意力系

二、平面任意力系的平衡條件平面任意力系的平衡條件（1）力系中各力在x軸和y軸上投影的代數(shù)和分別為零（2）力系中各力對平面內(nèi)任意點的力矩的代數(shù)和為零1.4平面任意力系

二、平面任意力系的平衡條件1.4平面任意力系

二、平面任意力系的平衡條件平面任意力系的平衡方程

1.4平面任意力系

二、平面任意力系的平衡條件三、平面任意力系的解題步驟1.4平面任意力系

(1）確定研究對象，進行受力分析，畫出受力圖。(2）選取坐標軸，畫在受力圖上，計算力系中諸力在每個坐標軸上的投影。(3）根據(jù)平面任意力系的平衡條件，列平衡方程，求解未知量。(4）計算結(jié)果分析。三、平面任意力系的解題步驟1.4平面任意力系

例1-7如圖所示為汽車掛車示意圖。載荷和車共重G=120N，重心在C點，牽引鉤平行于斜坡面。已知：a=1.6m，b=1.4m，e=1.2m，h=1.4m，θ=15°不計摩擦。試求掛車平衡時牽引鉤的拉力T及A和B兩輪對地面的壓力。三、平面任意力系的解題步驟1.4平面任意力系

解：1．確定研究對象,進行受力分析,畫出受力圖。取掛車為研究對象。掛車受到重力G、牽引鉤拉力T，地面對車輪的約束反力NA和NB的作用且處于平衡狀態(tài)。畫受力圖如圖所示。2．選取坐標軸，畫在受力圖上，計算力系中各力在每個坐標軸上的投影。將重力G分解為Gx和Gy，其中Gx=Gsin15°=120×0.25831NGy=Gcos15°=120×0.966116N三、平面任意力系的解題步驟1.4平面任意力系

3．根據(jù)平面任意力系的平衡條件，列平衡方程，求解未知量。取兩未知力T與NA的交點E為矩心，列平衡方程，求解未知量。由∑F

x＝0，得T－G

x＝0（1）由∑Fy＝0，得NA＋NB－Gy＝0（2）由∑ME（F）＝0，得NB（a＋b）－Gx（h－e）－Gy

a＝0（3）由（1）得：T=Gx＝31kN由式（3）得：NB＝Gx（h－e）＋Gya/（a＋b）=31×(1.4－1.2)＋116×1.6/1.6＋1.4

64kN將NB值代入式(2)得：NA＝Gy－NB＝52kN三、平面任意力系的解題步驟1.4平面任意力系

4．計算結(jié)果分析通過以上計算得到鋼索拉力T=31kN，地面軌道對車輪的約束反力NA＝52kN，NB＝64kN。根據(jù)作用與反作用公理，A和B兩輪對地面的壓力分別分NA＝52kN，NB＝64kN。其方向與NA

、NB相反，作用在地面上。另外，此題的計算結(jié)果是否正確，可取另一對未知力T和NB的交點D為矩心列一力矩式方程來驗證，即：∑MD（F）＝0－NA（a＋b）－Gx（h－e）Gyb=0NA＝Gyb－Gx（h－e）/（

a＋b）116×1.4－31×(1.4－1.2)/1.6＋1.4

52kN

模塊二材料力學(xué)材料力學(xué)基礎(chǔ)2.1軸向拉伸與壓縮

2.2剪切與擠壓

2.3圓軸扭轉(zhuǎn)2.4

平面彎曲2.5零件受力后，都會發(fā)生一定程度的變形，材料力學(xué)的任務(wù)就是研究構(gòu)件在外力作用下的受力、變形和破壞的規(guī)律，在保證構(gòu)件能正常、安全地工作的前提下，為構(gòu)件選用合理的材料，確定合理的截面形狀和尺寸。2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

承載能力：為了保證機器安全可靠地工作，要求每個構(gòu)件在外力作用下均具有足夠的承受載荷的能力。承載能力的大小主要由三方面來衡量：即強度、剛度和穩(wěn)定性。

一、構(gòu)件的承載能力1、強度

構(gòu)件在外力作用下抵抗破壞的能力稱為強度。2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

一、構(gòu)件的承載能力AB和BC兩桿在起吊重物的過程中不允許折斷車床主軸受齒輪嚙合力Fn和切削力F作用，在正常工作時不能折斷。2、剛度構(gòu)件抵抗變形的能力稱為它的剛度。2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

一、構(gòu)件的承載能力即使有足夠的強度，若變形過大，仍會影響工件的加工精度BC桿變形過大，而無法正常起吊重物，則說明BC桿剛度不夠3、穩(wěn)定性構(gòu)件在外力作用下保持原有平衡狀態(tài)的能力稱為穩(wěn)定性。2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

一、構(gòu)件的承載能力桿件：構(gòu)件的形狀各式各樣，為了便于研究分析，常常把長度尺寸遠大于橫截面尺寸的構(gòu)件簡化為桿件。2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

二、桿件變形的四種基本形式四種基本形式:拉伸或壓縮

剪切與擠壓

扭轉(zhuǎn)

彎曲

1、拉伸或壓縮2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

二、桿件變形的四種基本形式當(dāng)桿件兩端承受沿軸線方向的拉力或壓力時，桿件將產(chǎn)生軸向伸長或壓縮變形。這種受力與變形形式稱為軸向拉伸或壓縮，簡稱拉伸與壓縮

2、剪切2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

二、桿件變形的四種基本形式作用線垂直于桿件軸線的力，稱為橫向力。大小相等、方向相反、作用線平行、且相距很近的兩個橫向力，作用在桿件上，當(dāng)這兩個力相互錯動并保持二者作用線之間的距離不變時，桿件的兩個相鄰截面將產(chǎn)生相互錯動，這種變形稱為剪切變形。3、扭轉(zhuǎn)2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

二、桿件變形的四種基本形式當(dāng)作用面互相平行的兩個力偶作用在桿件的兩個橫截面內(nèi)時，桿件的橫截面將產(chǎn)生繞桿件軸線的相互轉(zhuǎn)動，這種變形稱為扭轉(zhuǎn)變形。4、平面彎曲2.1

材料力學(xué)基礎(chǔ)

二、桿件變形的四種基本形式桿件受垂直于桿件軸線的力偶或力的作用而產(chǎn)生的變形，稱為彎曲變形。表現(xiàn)為桿件的軸線由直線變?yōu)榍€。這種變形形式稱為平面彎曲。2.2軸向拉伸與壓縮一、拉伸與壓縮的概念作用于桿件上的外力的合力作用線與桿件的軸線重合，桿件的變形是沿軸線方向的伸長和縮短。這類變形稱為軸向拉伸或軸向壓縮，這類桿件稱為拉壓桿。軸向拉伸或壓縮的桿件的受力特點是：作用在直桿兩端的合外力，大小相等，方向相反，力的作用線與桿件的軸線重合。其變形特點是：桿件沿軸線方向伸長（或縮短）。2.2軸向拉伸與壓縮二、內(nèi)力與截面法1、內(nèi)力在研究構(gòu)件的基本變形時，把構(gòu)件上所受的主動力（載荷）和約束反力，都稱為外力。當(dāng)作用在構(gòu)件上的外力使構(gòu)件產(chǎn)生變形時，構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的一種抵抗變形的“附加內(nèi)力”，簡稱內(nèi)力。2.2軸向拉伸與壓縮二、內(nèi)力與截面法2、截面法求內(nèi)力用截面假想地把桿件分成兩部分，以顯示并確定內(nèi)力的方法稱為截面法?！艶x

=

0N?F

=

0

N=F

2.2軸向拉伸與壓縮二、內(nèi)力與截面法2、截面法求內(nèi)力用截面法求內(nèi)力可按以下3個步驟進行。（1）截開在需求內(nèi)力的截面處，假想將桿件截開成兩部分。（2）代替在截開的截面上用內(nèi)力代替被截去的部分對余下部分作用。（3）平衡對其中任一部分，運用靜力學(xué)平衡條件求出未知內(nèi)力。因為外力的作用線與桿件軸線重合，內(nèi)力的合力的作用線也必然與桿件的軸線重合，所以軸向拉伸與壓縮的內(nèi)力也稱為軸力。一般把拉伸時的軸力規(guī)定為正，壓縮時的軸力規(guī)定為負。2.2軸向拉伸與壓縮二、內(nèi)力與截面法例2-1汽車上某拉桿經(jīng)簡化后，受力及大小如圖所示，試求拉桿上指定的各截面內(nèi)力大小。2.2軸向拉伸與壓縮二、內(nèi)力與截面法解：（1）計算1—1截面軸力。沿截面1—1假想地將桿分成兩段，取左段為研究對象，用N1表示右段對左段的作用，畫出受力圖如圖a所示。（2）列左段平衡方程：∑Fx

=

0N1

=

2

kN所得結(jié)果為正值，表示所設(shè)N1的方向與實際方向相同，即N1為壓力。（3）用同樣的方法計算2—2截面軸力N2

=

0，如圖b所示；3—3截面軸力N3

=

6

kN（拉力），如圖c所示。abc2.2軸向拉伸與壓縮三、拉伸與壓縮時的應(yīng)力構(gòu)件在外力作用下，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力應(yīng)力又可分為正應(yīng)力

和切應(yīng)力

兩類。與截面垂直的應(yīng)力稱為正應(yīng)力，切于截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力（或稱為剪應(yīng)力）。正應(yīng)力的計算公式為式中，

—正應(yīng)力，MPa；

N

—橫截面上內(nèi)力的合力，N；

A

—橫截面面積，mm2。應(yīng)力單位常用MPa，1MPa

＝

10Pa

正負規(guī)定與軸力N相同，拉應(yīng)力為正（+），壓應(yīng)力為負（）。2.2軸向拉伸與壓縮三、拉伸與壓縮時的應(yīng)力例2-2汽車上用的連接螺栓如圖所示，螺栓的最小直徑d1

=

8.5

mm，螺栓桿直徑d

=

10

mm，裝配擰緊時產(chǎn)生的拉力F

=

8.7

kN，試求螺栓桿橫截面上和螺栓最小截面上的正應(yīng)力，并判斷何處易被拉斷？2.2軸向拉伸與壓縮三、拉伸與壓縮時的應(yīng)力解：由截面法和平衡條件可知，截面1—1、2—2上的內(nèi)力都等于F，即N1

=

N2

=

8.7

kN。螺栓最小截面面積為 A1

=

πd12/4

=

3.14

×

8.52/4

=56.7

mm2螺栓桿橫截面面積為 A2

=

πd2/4

=

3.14

×

102/4

=

78.5

mm2則螺栓最小截面上的正應(yīng)力為 1

=

N1/A1

=

8700/56.7

=

153

MPa螺栓桿橫截面上的正應(yīng)力為 2

=

N2/A2

=

8700/78.5

=

111

MPa因1＞2，故螺栓最小截面處最容易被拉斷。2.2軸向拉伸與壓縮四、拉伸與壓縮時的變形1．變形與應(yīng)變（1）絕對變形L

=

L1?

L

L稱為桿件的絕對變形。對于拉桿，L為正值；對于壓桿，L為負值，其單位常用mm。2.2軸向拉伸與壓縮四、拉伸與壓縮時的變形1．變形與應(yīng)變（2）相對變形以單位原長度的變形量來度量桿件的變形程度，稱為相對變形（或線應(yīng)變），用

表示2.2軸向拉伸與壓縮四、拉伸與壓縮時的變形2．胡克定律軸向拉伸或壓縮的桿件，當(dāng)桿內(nèi)的軸力N不超過某一限度時，桿的絕對變形L與軸力N及桿長L成正比，與桿的橫截面積A成反比，這一關(guān)系稱為胡克定律E—

彈性模量，它的單位與正應(yīng)力單位相同。胡克定律可簡述為：當(dāng)應(yīng)力不超過某極限時，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。2.2軸向拉伸與壓縮五、許用應(yīng)力構(gòu)件材料所允許承受的應(yīng)力是有一定限度的，超過某一限度，構(gòu)件就不能正常工作，甚至破壞，我們把構(gòu)件材料在保證安全工作的條件下允許承受的最大應(yīng)力，稱為許用應(yīng)力，用[

]（表示許用拉、壓應(yīng)力）、[

]（表示許用切應(yīng)力）表示。塑性材料的許用應(yīng)力脆性材料的許用應(yīng)力式中，σs

—塑性材料的屈服點應(yīng)力；

σb

—脆性材料的強度極限應(yīng)力；

n

—安全系數(shù)，它反映了構(gòu)件必要的強度儲備。2.2軸向拉伸與壓縮六、拉伸、壓縮時的強度條件為保證構(gòu)件安全可靠的正常工作，必須使構(gòu)件最大工作應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力[

]，即稱為拉伸或壓縮的強度條件，其中

為拉、壓時的實際工作應(yīng)力，[

]為材料的許用應(yīng)力。2.2軸向拉伸與壓縮例2-3汽車離合器踏板如圖所示。已知：踏板受到壓力F1

=

400

N，拉桿AB的直徑d

=

9

mm，杠桿臂長L1

=

330

mm，L

=

56

mm，拉桿材料的許用應(yīng)力[]

=

50

MPa，試校核拉桿的強度。2.2軸向拉伸與壓縮解：（1）以桿AC為研究對象，畫出受力圖如圖所示。根據(jù)平衡條件 ∑MO

=

0

根據(jù)作用力與反作用力公理，拉桿所受的拉力F2=，即軸力N

=

F2

=2

357

N。2.2軸向拉伸與壓縮2.3剪切與擠壓一、剪切1．剪切的概念2.3剪切與擠壓一、剪切1．剪切的概念剪切變形時構(gòu)件的受力特點是：作用在構(gòu)件兩個側(cè)面上的外力的合力大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近。變形特點是：介于兩作用力之間的各截面，有沿著作用力方向發(fā)生相對錯動或者錯動趨勢。在外力作用下的構(gòu)件，在兩力間發(fā)生相對錯動或者錯動趨勢的變形，稱為剪切變形2.3剪切與擠壓一、剪切2．剪切變形的內(nèi)力與應(yīng)力單剪切雙剪切2.3剪切與擠壓一、剪切2．剪切變形的內(nèi)力與應(yīng)力剪切時單位面積上的內(nèi)力，稱為剪應(yīng)力，或稱切應(yīng)力。

=

FQ

/A

—切應(yīng)力，Pa或MPa；

FQ

—剪切時的內(nèi)力，N；

A

—剪切面積，m2或mm2。2.3剪切與擠壓一、剪切3．剪切時的強度條件

=

FQ/A≤[]

2.3剪切與擠壓二、擠壓1．?dāng)D壓的概念機械中的連接件在受剪切作用的同時，由于連接件和被連接件的接觸面上互相壓緊而承受較大的擠壓力，產(chǎn)生局部壓陷變形，以致壓潰破壞，這種現(xiàn)象稱為擠壓。構(gòu)件上產(chǎn)生擠壓變形的表面稱為擠壓面。2.3剪切與擠壓二、擠壓2．?dāng)D壓應(yīng)力2.3剪切與擠壓二、擠壓3．?dāng)D壓強度條件2.3剪切與擠壓二、擠壓例2-5如圖所示，汽車與拖車掛鉤用銷釘連接。已知：掛鉤厚度

=

8

mm，銷釘材料的［

］

=

60

MPa，許用擠壓應(yīng)力［B］

=

200

MPa，汽車牽引力F

=20

kN，試選定銷釘?shù)闹睆絛（銷釘與掛鉤材料相同）。2.3剪切與擠壓二、擠壓解：（1）取銷釘為研究對象，畫受力圖如圖所示，銷釘受雙剪應(yīng)力，有兩個剪切面，用截面法可求出每個剪切面上的剪力為FQ

=

F/2

=

20/2

=

10

kN2.3剪切與擠壓二、擠壓（2）計算銷釘?shù)闹睆健＜羟忻婷娣e A

=

πd2/4由剪切強度條件公式

=FQ/A

=

4FQ/πd2≤[

]可得（3）按擠壓強度條件計算銷釘直徑。擠壓力FB

=

F

擠壓面面積A

=

2δd由擠壓強度條件公式可知B

=

FB/A

=

FB/2

d≤B

d≥FB/2

[B]

=

20

×

103/2

×

8

×

200

=

6.25

mm為保證銷釘安全工作，必須同時滿足剪切和擠壓強度條件，故銷釘最小直徑為14.6

mm，選取銷釘直徑為16

mm（為標準值）。1.4平面任意力系

一、平面任意力系的概念各力的作用線在同一平面內(nèi)，即不匯交于一點，也不平行的力系，稱為平面任意力系。平面任意力系是工程實際中最常見的一種力系，平面匯交力系和平面力偶系都是平面任意力系的特殊情況。一、扭轉(zhuǎn)的概念在工程實際中，有很多零件是承受扭轉(zhuǎn)作用而傳遞動力的。扭轉(zhuǎn)零件的受力特點：零件兩端受到一對大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面與軸線垂直的力偶作用。變形特點：各橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

二、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的內(nèi)力―扭矩TT=Me

通常采用右手螺旋法則來規(guī)定扭矩的正負號。其內(nèi)力偶矩稱為扭矩，用符號T表示2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

在工程計算中，作用在軸上的外力偶矩，一般并不是直接給出的，通常是給出軸所傳遞的功率P和軸的轉(zhuǎn)速n。如軸的轉(zhuǎn)速為(r/min)，轉(zhuǎn)矩為M，功率為（kW），則三者關(guān)系為：

M＝9550（N·m）

2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

二、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的內(nèi)力―扭矩T2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

二、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的內(nèi)力―扭矩T例如圖（a）所示的傳動軸，已知軸的轉(zhuǎn)速為n

=

300r/min，主動輪A的輸入功率PA

=

50kW，兩個從動輪B、C的輸出功率分別為PB

=

30kW、PC=20kW。試求軸上截面1—1和截面2—2的扭矩，并畫出扭矩圖，確定最大扭矩|MTmax|。2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

二、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的內(nèi)力―扭矩T三、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力1.圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上應(yīng)力分布規(guī)律（1）各圓周線的形狀、大小及圓周線之間的距離均無變化；各圓周線繞軸線轉(zhuǎn)動了不同的角度。（2）所有縱向線仍近似地為直線，只是同時傾斜了同一角度γ。橫截面上某點的切應(yīng)力與該點至圓心的距離成正比，方向與過該點的半徑垂直。圓心處切應(yīng)力為零，圓周上切應(yīng)力最大。2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

三、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

2.圓軸扭轉(zhuǎn)時的切應(yīng)力的計算扭轉(zhuǎn)時橫截面上的最大切應(yīng)力τmax＝

Wn是表示橫截面抵抗扭轉(zhuǎn)能力的一個幾何量，稱為抗扭截面系數(shù)。Wn的大小與橫截面的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小有關(guān)，其單位為mm3實心圓軸，Wn＝≈0.2D3

空心圓軸Wn＝（1－α4）≈0.2D3（1－α4）式中的α＝，即內(nèi)、外徑之比。

三、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

3.圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件為了保證圓軸能安全正常地工作，在外力偶作用下，桿件內(nèi)產(chǎn)生的最大工作應(yīng)力，不允許超過材料的許用應(yīng)力:

τmax＝≤〔τ〕由于最大切應(yīng)力發(fā)生在軸上承受最大扭矩的橫截面圓周上，所以實際上扭轉(zhuǎn)時的強度條件可寫成下列形式：τmax＝≤〔τ〕

三、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力2.4圓軸扭轉(zhuǎn)

例如圖所示的汽車傳動軸AB由無縫鋼管制成，外徑D＝90mm,壁厚δ＝2.5mm，傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為M＝1.5kN.m，材料的＝60MPa,試①校核該軸的強度；②若改用相同材料的實心軸，并和原傳動軸的強度相同，試計算其直徑D1；③比較空心軸和實心軸的質(zhì)量。一、彎曲概述2.4平面彎曲1．彎曲的概念受力特點：在軸線平面內(nèi)受到外力偶或垂直于軸線方向的力。變形特點：桿的軸線彎曲成曲線。這種形式的變形稱為彎曲變形。以彎曲變形為主的桿件通常稱為梁。一、彎曲概述2.4平面彎曲2．平面彎曲當(dāng)作用在梁上的所有外力都在縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)時，梁的軸線變形后也將是位于這個對稱平面內(nèi)的曲線，這種彎曲稱為平面彎曲

一、彎曲概述2.4平面彎曲3．梁的類型簡支梁懸臂梁外伸梁二、梁彎曲時橫截面上的內(nèi)力——剪力和彎矩2.4平面彎曲分析梁截面上的內(nèi)力仍用截面法二、梁彎曲時橫截面上的內(nèi)力——剪力和彎矩2.4平面彎曲彎矩的符號規(guī)定三、彎矩圖2.4平面彎曲為了形象地表示彎矩沿梁長的變化情況，以便確定梁的危險截面（往往是最大彎所在位置），常需畫出梁各截面彎矩的變化規(guī)律的圖像，這種圖像稱為彎矩圖。表示方式是：以與梁軸線平行的坐標x表示橫截面位置，縱坐標表示各截面上相應(yīng)彎矩大小，正彎矩畫在x軸的上方，負彎矩畫在x軸的下方。四、平面彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力2.4平面彎曲平面彎曲的梁，橫截面上既有彎矩又有剪力的彎曲稱為橫力彎曲。如果梁橫截面上只有彎矩而沒有剪力，則稱這種彎曲為平面純彎曲。梁橫截面上的彎矩M引起彎曲正應(yīng)力，剪力FQ引起彎曲剪應(yīng)力。對于一般的梁（通常指跨度與截面高度之比l/h>5的梁），影響其彎曲強度的主要因素是彎曲正應(yīng)力。四、平面彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力2.4平面彎曲1．純彎曲時梁橫截面上彎曲正應(yīng)力的分布規(guī)律梁的彎曲試驗梁截面上彎曲應(yīng)力分布

四、平面彎曲時梁橫截面上的正應(yīng)力2.4平面彎曲2．彎曲正應(yīng)力的計算Wz

—抗彎截面系數(shù)五、梁彎曲時的強度計算2.4平面彎曲梁的彎曲強度條件為[

]

—許用彎曲應(yīng)力，MPa。五、梁彎曲時的強度計算2.4平面彎曲例2-9有一單梁橋式起重機如圖2-38（a）所示，橫梁AB采用28b工字鋼，其Wx

=

534

cm3，跨度L

=

7.5

m，材料許用應(yīng)力[

]

=

160

MPa。已知：最大起吊重量F

=

23

kN，試校核梁的強度。（不計橫梁的自重）例2-10圖2-39（a）所示為汽車板簧，由6塊寬度b

=

75

mm、厚度δ

=

10

mm的板條組成，[

]

=

400

MPa，試求載荷F的許可值。模塊三軸系零件軸3.1滑動軸承

3.2滾動軸承3.3聯(lián)軸器3.4離合器3.5制動器

3.6軸是組成機器的重要零件之一，用途極廣，類型很多功能：支承機器中作回轉(zhuǎn)運動的零件并傳遞運動和動力一、軸的概述3.1

軸

1、軸的分類及其應(yīng)用特點（1）根據(jù)承載情況分類可分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三類①心軸用來支承轉(zhuǎn)動的零件，只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸可以隨轉(zhuǎn)動零件一起轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動心軸固定心軸

一、軸的概述3.1

軸

一、軸的概述3.1

軸

②傳動軸主要承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或所受彎矩很小的軸汽車變速箱與驅(qū)動橋（后橋）之間的傳動軸一、軸的概述3.1

軸

1、軸的分類及其應(yīng)用特點③轉(zhuǎn)軸工作時既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸。轉(zhuǎn)軸是機械中最常見的軸如汽車變速箱中的軸、齒輪減速器中的軸。一、軸的概述3.1

軸

一、軸的概述3.1

軸

（2）按軸線形狀分類按軸線形狀不同分為直軸、曲軸和撓性軸三類。①直軸直軸包括光軸及階梯軸光軸指各處直徑相同的軸a）光軸b）階梯軸C）空心軸階梯軸指各段直徑不同的軸為了減輕重量或滿足某種使用要求，將軸制造成空心的，稱為空心軸

一、軸的概述3.1

軸

②曲軸是一種專用零件。用于活塞式動力機械、曲軸壓力機、空氣壓縮機等機械中一、軸的概述3.1

軸

一、軸的概述3.1

軸

③撓性軸可以把動力和運動靈活地傳到任何位置常用于振搗器和醫(yī)療設(shè)備中一、軸的概述3.1

軸

2、軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。選用原則：（1）一般選用常用的碳素鋼--45鋼，一般應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理以改善其機械性能。（2）不重要的或受載較小的軸，可采用Q235等普通碳鋼。（3）對于承受較大載荷、要求強度高、結(jié)構(gòu)緊湊或耐磨性較好的軸，可采用合金鋼。常用的合金鋼有40Cr、20Gr、20CrMnTi等。一、軸的概述3.1

軸

二、軸的結(jié)構(gòu)載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況？軸上所安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及與軸連接的方法？軸的加工工藝？軸上的零件應(yīng)有可靠的定位和固定？軸應(yīng)便于加工和盡量避免或減少應(yīng)力集中？軸上零件應(yīng)便于安裝和拆卸？3.1

軸

二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

1、軸徑的確定（1）軸的直徑軸上支持轉(zhuǎn)動零件的部位稱為軸頭，徑尺寸必須符合標準直徑。軸上被軸承支撐的部位稱為軸頸，直徑必須符合軸承內(nèi)孔標準

標準直徑d

1010.51111.5121314151617181920212224252628303234353840424548505255586065707580859095100105110115120130二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

（2）軸徑的簡易計算軸徑的簡易計算是按扭轉(zhuǎn)強度對軸徑的初步估算軸徑的單位是mm。按扭轉(zhuǎn)強度算時，軸徑最小值的計算公式為d

≥

A式中：N

——軸的傳遞功率，單位為kW；

n

——軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

A

——軸的材料與工作情況系數(shù)，它是與許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力有關(guān)的系數(shù)，它考慮了彎曲的影響。軸的材料A3，20A5，354540Gr，35SiMn，40MnBA160～135135～120120～110110～100對于有鍵槽軸段，因軸被鍵槽削弱，需要加大直徑。一般開一個鍵槽，可將軸徑增大4%～5%，開兩個鍵槽，軸徑應(yīng)增大7%～10%，然后圓整到標準直徑。二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

2、常用軸結(jié)構(gòu)在考慮軸的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)滿足如下3個方面的要求：（1）安裝在軸上的零件，要牢固而又可靠地相對固定；（2）軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和盡量減少應(yīng)力集中；（3）軸上零件要便于安裝和拆卸。1—軸端擋圈2—帶輪3—軸承蓋4—軸套5—齒輪6—滾動軸承二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

（1）軸上零件的軸向固定①用軸肩或軸環(huán)固定②用軸套固定③用圓螺母固定④用軸端擋圈固定⑤用彈性擋圈固定⑥用銷釘和緊定螺釘固定（2）軸上零件的周向固定為了保證軸上零件能可靠地傳遞扭矩并防止軸上零件與軸產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動①用鍵做周向固定②用過盈配合做周向固定二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

2、常用軸結(jié)構(gòu)二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

2、常用軸結(jié)構(gòu)二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

（3）軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配當(dāng)軸的某一段需要磨削時，應(yīng)留有砂輪越程槽當(dāng)軸上需要切制螺紋時，應(yīng)留有退刀槽越程槽寬b

=

2～4mm，a

=

0.5～1mm

退刀槽寬b≥2P（P為螺距）

2、常用軸結(jié)構(gòu)二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

（4）提高軸的強度的結(jié)構(gòu)措施減少應(yīng)力集中是提高軸的強度的有效措施。軸的表面糙度對疲勞強度有顯著的影響2、常用軸結(jié)構(gòu)二、軸的結(jié)構(gòu)3.1

軸

一、滑動軸承概述發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)無論是曲軸的連桿軸徑與連桿大頭之間，還是曲軸的主軸徑與機體之間，都是通過一個零件來減少配合副之間的摩擦并支撐它們的，這個零件就是通常說的滑動軸承。3.2

滑動軸承1、滑動軸承的類型（1）按其承受載荷的方向分①徑向滑動軸承主要承受徑向載荷

②止推滑動軸承只承受軸向載荷

1—軸瓦2—軸承座3.2

滑動軸承1、滑動軸承的類型3.2

滑動軸承(2)按摩擦（潤滑）狀態(tài)分①液體摩擦軸承（完全液體潤滑軸承）。原理：在軸頸與軸瓦的摩擦面間有充足的潤滑油，潤滑油的厚度較大，將軸頸和軸瓦表面完全隔開。摩擦系數(shù)λ=0.001~0.008適用于高速、高精度和重載等場合。②非液體摩擦軸承（不完全液體潤滑軸承）非液體摩擦軸承依靠吸附于軸和軸承孔表面的極薄油膜，但不能完全將兩摩擦表面隔開，有一部分表面直接接觸。摩擦系數(shù)大λ=0.05~0.5會出現(xiàn)干摩擦，加劇磨損，甚至發(fā)生膠合破壞1、滑動軸承的類型3.2

滑動軸承一、滑動軸承概述3.2

滑動軸承一、滑動軸承概述2、滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料(1)徑向滑動軸承①整體式滑動軸承1—軸承板2—整體軸套3—油口4—螺紋孔結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉裝拆不方便，磨損后軸承的徑向間隙無法調(diào)整使用于輕載低速或間歇工作的場合②剖分式滑動軸承裝拆方便，應(yīng)用廣泛1—軸承座2—軸承蓋3、4—軸瓦5—雙頭螺柱③自動調(diào)心軸承自動適應(yīng)軸在彎曲時產(chǎn)生的偏斜適用于軸承支座間跨距較大或軸頸較長的場合。3.2

滑動軸承一、滑動軸承概述3.2

滑動軸承一、滑動軸承概述2、滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料3.2

滑動軸承一、滑動軸承概述(2)止推滑動軸承①實心止推滑動軸承軸頸端面的中部壓強比邊緣的大，潤滑油不易進入，潤滑條件差②空心止推滑動軸承軸頸端面的中空部分能存油，壓強也比較均勻，承載能力不大③環(huán)狀或多環(huán)止推滑動軸承壓強均勻，能承受較大載荷。但各環(huán)承載不等，環(huán)數(shù)不能太多。(3)軸瓦結(jié)構(gòu)整體式軸瓦

對開式軸瓦

2、滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料3.2

滑動軸承一、滑動軸承概述二、滑動軸承的潤滑減少摩擦、提高效率、減少磨損、延長壽命、冷卻和散熱以及保證軸承正常工作1.潤滑油黏度是選擇潤滑油最重要的參考指標基本原則：（1）在壓力大、溫度高、載荷沖擊變動大時應(yīng)選用黏度大的潤滑油。（2）滑動速度高時，容易形成油膜（轉(zhuǎn)速高時），為減少摩擦應(yīng)選用黏度較低的潤滑油。（3）工作面加工較粗糙或未經(jīng)跑合的表面，應(yīng)選用黏度較高的潤滑油。3.2

滑動軸承二、滑動軸承的潤滑3.2

滑動軸承2.潤滑脂特點：

稠度大，不易流失，承載能力大，但穩(wěn)定性差，摩擦功耗大，流動性差，無冷卻效果，適于低速重載且溫度變化不大，難以連續(xù)供油處。選擇原則1）輕載高速時選針入度大的潤滑脂，反之選針入度小的潤滑脂。所用潤滑脂的滴點應(yīng)比軸承的工作溫度高約20—30°C,如：滴點溫度較高的鈣基或復(fù)合鈣基。2）在有水淋或潮濕的環(huán)境下應(yīng)選擇防水性強的潤滑脂——鋁基潤滑脂或鈣基潤滑脂。二、滑動軸承的潤滑3.2

滑動軸承二、滑動軸承的潤滑3.2

滑動軸承3.潤滑方式

式中

p——軸頸的平均壓強，Mpa；

ν——軸頸的圓周速度，m/s。當(dāng)k≤2時，選擇潤滑脂潤滑用旋蓋式油杯注入潤滑脂。當(dāng)k<2—16時，用油壺或油槍定期向潤滑孔和杯內(nèi)注油潤滑，如可用針閥式油杯。二、滑動軸承的潤滑3.2

滑動軸承當(dāng)k<16—32時，可用油環(huán)潤滑當(dāng)k>32時，采用壓力循環(huán)潤滑，用油泵進行連續(xù)壓力供油，潤滑、冷卻的效果較好，適于重載、高速或交變載荷作用。三、滑動軸承的特點1.滑動軸承的優(yōu)點（1）承載能力高。（2）工作平穩(wěn)可靠、噪音低。（3）徑向尺寸小，精度高。（4）流體潤滑時，摩擦、磨損較小。（5）油膜有一定的吸振能力。2.滑動軸承的缺點（1）非流體摩擦滑動軸承，摩擦較大，磨損嚴重。（2）流體摩擦滑動軸承在啟動、行車及載荷、轉(zhuǎn)速比較大的情況下難以實現(xiàn)流體摩擦；（3）流體摩擦的滑動軸承設(shè)計、制造、維護費用較高。3.2

滑動軸承一、滾動軸承概述東風(fēng)E1910E型汽車單級主減速器3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述3.3

滾動軸承1.滾動軸承的結(jié)構(gòu)1—內(nèi)圈2—外圈3—滾動體4—保持架a)球b)圓柱滾子c)圓錐滾子d)滾針e)鼓型滾子公稱接觸角

滾動軸承的一個重要參數(shù)，α越大，軸承承受軸向載荷的能力越大。一、滾動軸承概述3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述3.3

滾動軸承2.滾動軸承的分類及特點（1）按滾動體的形狀①球軸承滾動體為球形的軸承稱為球軸承。特點：與內(nèi)，外圈滾道之間是點接觸，摩擦小承載能力和耐沖擊能力較低允許的極限轉(zhuǎn)速高。②滾子軸承滾動體是圓柱、圓錐、鼓形和滾針等形狀的軸承稱為滾子軸承特點：與軸承內(nèi)、外圈滾道之間為線接觸，摩擦大其承載能力和耐沖擊能力較高允許的極限轉(zhuǎn)速較低一、滾動軸承概述3.3

滾動軸承3.3

滾動軸承3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述3.3

滾動軸承2.滾動軸承的分類及特點3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述2.滾動軸承的分類及特點3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述2.滾動軸承的分類及特點（2）按承受載荷方向和公稱接觸角①向心軸承主要承受徑向載荷公稱接觸角0°≤α≤45°其中α=0°的稱為徑向接觸軸承0°<α≤45°，稱為角接觸向心軸承②推力軸承主要承受軸向載荷公稱接觸角45°<α≤90°α=0°的稱為徑向接觸軸承45°<α<90°，稱為推力角接觸軸承，α越小，承受徑向載荷能力就越大3.3

滾動軸承一、滾動軸承概述2.滾動軸承的分類及特點二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號滾動軸承是標準件，按照GB/T272—1993規(guī)定，一般用途的滾動軸承代號由基本代號、前置代號和后置代號組成，代號一般印在軸承的端面上前置代號基本代號后置代號字母五四三二一字母（+數(shù)字）軸承分部件代號類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑代號內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封與防塵保持架及材料公差等級代號。。。數(shù)字或字母寬度系列代號直徑系列代號兩位數(shù)字一位數(shù)字一位數(shù)字例如:滾動軸承代號N1230/P6

在基本代號中：N——類型代號；12——尺寸系列代號；30——內(nèi)徑代號，后置代號：/P6——精度等級代號。3.3

滾動軸承（1）基本代號（滾針軸承除外）基本代號表示軸承的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號的基礎(chǔ)。由軸承類型代號、尺寸系列代號和內(nèi)徑代號三部分構(gòu)成①內(nèi)徑代號軸承內(nèi)孔直徑用兩位數(shù)字表示基本代號中右起第一、二位數(shù)字0001020304～99軸承內(nèi)徑d（㎜）10121517數(shù)字×5注：內(nèi)徑小于10mm和大于495mm內(nèi)徑代號另有規(guī)定。

1.滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號及類型選擇3.3

滾動軸承（1）基本代號（滾針軸承除外）1.滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號及類型選擇（1）基本代號（滾針軸承除外）1.滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號②尺寸系列代號尺寸系列代號由軸承的直徑系列代號和寬度系列代號組成。各用一位數(shù)字表示。軸承的直徑系列代號指：內(nèi)徑相同的軸承，配有不同的外徑尺寸系列。

基本代號中右起第三位數(shù)字0123456789直徑系列特輕特輕輕中重特重超特輕超輕超輕6105軸承6205軸承6305軸承6405軸承3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號1.滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號②尺寸系列代號尺寸系列代號由軸承的直徑系列代號和寬度系列代號組成。各用一位數(shù)字表示。軸承的寬度系列代號指：內(nèi)徑相同的軸承，配有不同的寬度尺寸系列

基本代號中右起第四位數(shù)字0123456789寬（高）度系列窄型正常寬特寬特寬特寬特低低注：在GB/T272-2008規(guī)定，當(dāng)寬度代號為“0”時，不標出。3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號③類型代號用數(shù)字或字母表示一般滾動軸承類型代號代號軸承類型代號軸承類型0123456雙列角接觸球軸承調(diào)心球軸承調(diào)心滾子軸承和推力調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承雙列深溝球軸承推力球軸承深溝球軸承78NUQJ角接觸球軸承推力圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承雙列或多列用字母NN表示外球面球軸承四點接觸球軸承3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇(2)前置代號軸承的前置代號用字母表示如用L表示可分離軸承的可分離內(nèi)圈或外圈，代號示例如LN207。(3)后置代號軸承的后置代號是用字母（或加數(shù)字）等表示3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇1.滾動軸承的代號3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇幾種常用的后置代號a內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號用字母表示，緊跟在基本代號后面。例：接觸角α=15°、25°和40°的角接觸球軸承分別用C、AC和B表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同7210C、7210AC、7210Bb密封、防塵與外部形狀變化代號。“-Z”表示軸承一面帶防塵蓋“N”表示軸承外圈上有止動槽6210-Z6210Nc軸承的公差等級分為2、4、5、6、6X和0級，共6個級別，精度依次降低。/P2、/P4、/P5、/P6X、/P6、/P06X級僅適用于圓錐滾子軸承；0級為普通級，在軸承代號中省略不表示。6203、6203/P6、30210/P6Xd軸承的游隙分為1、2、0、3、4和5組，共6個游隙組別，游隙依次由小到大常用的游隙組別是0游隙組，在軸承代號中省略不表示其余的游隙組別在軸承代號中分別用符號/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。6210、6210/C4例試說明下面代號的意義。72311C/P5LN203/P633.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇2.滾動軸承類型的選擇(1)類型選擇①載荷的性質(zhì)當(dāng)載荷小而平穩(wěn)時，可選用球軸承載荷大或有沖擊時，宜選用滾子軸承當(dāng)軸承只受徑向載荷時，應(yīng)選用徑向接觸軸承當(dāng)僅承受軸向載荷時，則應(yīng)選用軸向接觸軸承同時承受徑向和軸向載荷時，選用角接觸軸承軸向力越大，應(yīng)選擇接觸角越大的軸承3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇2.滾動軸承類型的選擇3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇②軸承的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速高時，宜選用球軸承；轉(zhuǎn)速低時可用滾子軸承。③裝拆方便為了便于安裝和拆卸，可選用內(nèi)、外圈可分離的圓錐滾子軸承等。④經(jīng)濟性一般而言，球軸承比滾子軸承便宜，公差等級低的軸承比公差等級高的便宜，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承比普通結(jié)構(gòu)的軸承貴。(2)型號選擇

對于一般機械軸承型號的選擇，可根據(jù)軸頸直徑選取軸承內(nèi)徑；軸承外廓系列則根據(jù)空間位置參考同類型機械選取。2.滾動軸承類型的選擇3.3

滾動軸承二、滾動軸承的代號及類型選擇(1)類型選擇一、聯(lián)軸器概述聯(lián)軸器的作用是將兩根軸連在一起。機器在運轉(zhuǎn)時，兩根軸不能分離，只有在停轉(zhuǎn)后經(jīng)過拆卸才能把兩軸分離。特點：萬向節(jié)聯(lián)軸器

聯(lián)軸器是常用件，已經(jīng)標準化。3.4

聯(lián)軸器聯(lián)軸器的組成：一般由兩個半聯(lián)軸器及連接件組成半聯(lián)軸器與主動軸、從動軸常采用鍵、花鍵等連接。聯(lián)軸器連接的兩軸一般屬于兩個不同的機器或部件制造、安裝的誤差，運轉(zhuǎn)時零件的受載變形，以及其他外部環(huán)境或機器自身的多種因素，都可使被連接的兩軸相對位置發(fā)生變化，出現(xiàn)如圖所示的相對位移和偏差。設(shè)計聯(lián)軸器時要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使聯(lián)軸器具有補償各種偏移量的性能二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)1.凸緣聯(lián)軸器利用螺栓連接兩半聯(lián)軸器的凸緣，以實現(xiàn)兩軸的連接，是剛性聯(lián)軸器中應(yīng)用最廣的一種聯(lián)軸器。用鍵連接兩軸用螺栓把兩半聯(lián)軸器連接成一體3.4

聯(lián)軸器二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，但對兩軸之間的相對位移不能補償，因此對兩軸的對中性要求很高。當(dāng)兩軸之間有位移或偏斜存在時，就會在機件內(nèi)引起附加載荷和嚴重磨損，嚴重影響軸和軸承的正常工作在傳遞載荷時不能緩和沖擊和吸收振動。凸緣聯(lián)軸器廣泛地用于低速、大轉(zhuǎn)矩、載荷平穩(wěn)、短而剛性好的軸的連接。二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器2.套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器通過公用套筒以某種方式連接兩軸公用套筒與兩軸連接的方式采用鍵連接或銷連接屬剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小，裝拆時一根軸須作軸向移動常用于兩軸直徑較小、兩軸對中性精度高、工作平穩(wěn)的場合。二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器3.鼓形齒聯(lián)軸器（齒式聯(lián)軸器）鼓形齒聯(lián)軸器通過內(nèi)外齒嚙合，實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接屬無彈性元件撓性聯(lián)軸器由兩個帶由外齒的凸緣內(nèi)套筒1和兩個帶有內(nèi)齒的外套筒2所組成。1—內(nèi)套筒2—外套筒3—注油孔4—螺栓5—密封圈優(yōu)點：轉(zhuǎn)速高（可達3500r/min），能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩（可達106N·m），并能補償較大的綜合位移，工作可靠，對安裝精度要求不高。

缺點是質(zhì)量大，制造較困難，成本高，因此多用在重型機械中。二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器4.滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器通過中間滑塊在兩半聯(lián)軸器端面的徑向槽內(nèi)滑動，實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接。1—左套筒2—十字滑塊3—右套筒屬無彈性元件撓件聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小，但耐沖擊性差，易磨損?；瑝K聯(lián)軸器適用于剛性大、轉(zhuǎn)速低、沖擊小的場合二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器5.萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器允許在較大角位移時傳遞轉(zhuǎn)矩，屬無彈性元件撓性聯(lián)軸器。應(yīng)用廣泛的萬向聯(lián)軸器——十字軸式萬向聯(lián)軸器1，3—萬向接頭2—十字軸二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器的成對使用

原因：用萬向聯(lián)軸器連接的兩相交軸，主動軸回轉(zhuǎn)一周，從動軸也回轉(zhuǎn)一周，但兩軸的瞬時角速度是不相等的。二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器二、幾種常見聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)3.4

聯(lián)軸器6.彈性套柱銷聯(lián)軸器和彈性柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器將一端帶有彈性套的柱銷裝在兩半聯(lián)軸器凸緣孔中，而實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接。利用圈的彈性補償兩軸的相對位移并緩和沖擊、吸收振動應(yīng)用于傳遞小轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速