機械設計課件

聯(lián)接聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接鍵、花鍵、銷螺紋聯(lián)接鉚接焊接膠接過盈聯(lián)接成形聯(lián)接第一節(jié)螺紋一、螺紋類型和應用功用：聯(lián)接傳動外形：圓柱圓錐配對：內(nèi)螺紋外螺紋牙型：三角、矩形、梯形、鋸齒形標準化：三角、梯形、鋸齒形應用：聯(lián)接——三角形傳動——矩形、梯形、鋸齒形第一節(jié)螺紋1.聯(lián)接螺紋要求：摩擦力大、自鎖性好、強度高普通螺紋：牙形角粗牙——一般聯(lián)接細牙——對零件強度消弱輕管螺紋：牙形角管聯(lián)接專用圓錐螺紋：牙形角2.傳動螺紋要求：摩擦力小、傳動效率高、強度高梯形鋸齒形矩形二、螺紋的主要參數(shù)第二節(jié)螺紋聯(lián)接的類型和標準聯(lián)接件

一、螺紋聯(lián)接類型1.螺栓聯(lián)接(1)普通螺栓聯(lián)接—受拉螺栓(2)鉸制孔螺栓聯(lián)接——受剪螺栓受拉2.螺釘聯(lián)接螺紋聯(lián)接的類型3.雙頭螺柱螺紋聯(lián)接的類型4.緊定螺釘螺紋聯(lián)接的類型5.其他螺栓聯(lián)接螺紋聯(lián)接的類型地腳螺栓聯(lián)接吊環(huán)螺栓聯(lián)接T型槽螺栓聯(lián)接等二、標準螺紋聯(lián)接件六角頭螺栓、六角螺母雙頭螺柱螺母螺釘墊圈第三節(jié)螺紋聯(lián)接的預緊和防松1.螺紋聯(lián)接的預緊

螺紋聯(lián)接在裝配時擰緊，使聯(lián)接在承受工作載荷之前，預先受到作用力。固定、增加剛性測力矩扳手：擰緊中能觀測擰緊力矩的大小。達到規(guī)定值，停止預緊。螺紋聯(lián)接的預緊定力扳手：當擰緊力矩超過規(guī)定值，打滑，調(diào)整彈簧壓緊力可調(diào)整預緊力。螺紋聯(lián)接的預緊螺紋聯(lián)接的預緊螺紋聯(lián)接的預緊測量螺栓桿的伸長(變形)量：最精密的預緊控制手段。伸長量的計算——胡克定律2.螺紋聯(lián)接的防松螺栓松脫的原因：

應力松弛:

沖擊、振動、變載荷高溫、溫度變化1.摩擦防松摩擦防松2.機械防松機械放松3.破壞螺紋副的關系第四節(jié)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構設計

和受力分析

一、螺栓組的結(jié)構設計1.聯(lián)接結(jié)合面形狀應和機器的結(jié)構形狀相適應，發(fā)揮出最大聯(lián)接效能。2.螺栓的布置應使各螺栓受力均勻。等強度3.螺栓的排列應有合理的間距、邊距。便于裝拆4.分布在同一圓周的螺栓數(shù)目,宜取偶數(shù),以便在圓周上鉆孔時,分度和劃線。在同一圓周的螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長度均應相同。5.避免螺栓承受偏心載荷。螺栓間距t0二、螺栓組聯(lián)接的受力分析1.受軸向載荷的螺栓聯(lián)接F∑F2.受橫向載荷的螺栓聯(lián)接QpQpRR/2R/2預緊-摩擦力-外載不打滑工作條件：(1)采用受拉的普通螺栓聯(lián)接(2)采用受剪的鉸制孔用螺栓預緊力較小，計算中忽略RR/2R/23.受扭轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接r2fQp12345678O(1)采用受拉的普通螺栓聯(lián)接Tr1r2FS112345678O(2)采用受剪的鉸制孔用螺栓Tr1FS24.受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接LiLmaxM接合面上的擠壓應力與強度、緊密性條件:預緊翻轉(zhuǎn)效應接合面上的擠壓應力與強度、緊密性條件:第五節(jié)單個螺栓的強度計算主要失效形式：受拉螺栓:螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂受剪螺栓:螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷保證受拉螺栓的靜力或疲勞拉伸強度；保證受剪螺栓聯(lián)接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。設計準則:一、受拉螺栓聯(lián)接1.松螺栓組聯(lián)接單擊…2.緊螺栓組聯(lián)接（1）擰緊過程中的螺栓應力：

在擰緊時雖是同時承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但計算時僅考慮拉伸強度，并將拉伸應力增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。（2）只受預緊力的緊螺栓(3)受預緊力和軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接擰緊螺母后：螺栓受預緊拉力Qp,伸長量為δL，被聯(lián)接件受其反作用力，即預緊壓力Qp

，壓縮量為δF。未擰緊螺母前：螺栓與被聯(lián)接件都不受力，沒有變形.分析：QpQ聯(lián)接承受工作載荷F時:變形力

力

力

螺栓被聯(lián)件受軸向靜載荷螺栓的強度計算：受軸向變載荷螺栓的強度計算力

變形時間時間螺栓中總拉力的變化螺栓工作拉力的變化螺栓所受的拉力幅為:相應的應力幅為:螺栓疲勞強度的驗算公式:2受剪螺栓聯(lián)接二、受剪的鉸制孔用螺栓聯(lián)接FSLmind0FS擠壓面剪切面受剪螺栓聯(lián)接提高抗剪切能力措施三、螺栓聯(lián)接件的材料及許用應力螺紋聯(lián)接件的材料

碳素鋼：Q215、Q235、35、45合金鋼：15Cr、20Cr、40Cr、15MnSi、30CrMnSi等螺紋聯(lián)接性能等級6.8螺紋聯(lián)接件的許用應力第六節(jié)提高螺栓聯(lián)接強度的措施1.改善螺紋牙間的載荷分配工作圈數(shù)越多，載荷分配越不均勻。改善原理：減小第1圈附近的剛度。改善螺紋牙間的載荷分配2.減小螺栓的應力幅2.減小螺栓的應力幅加彈性元件加硬墊片減少螺栓的應力幅3.減小應力集中的影響應力集中部位：牙根、尾部、栓桿與頭部連接處4.避免附加彎曲應力加沉頭座凸臺、加斜面墊圈、避免附加彎曲應力加球面墊圈、避免附加彎曲應力采用環(huán)腰避免附加彎曲應力5.采用合理的制造工藝強化工藝：冷鐓滾壓工程應用桑塔納轎車工程應用機床工程應用飛機機翼化工管道工程應用化工管道西氣東輸1016管線封頭鎖緊螺母工程應用第二節(jié)鍵和花鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接1.鍵聯(lián)接的類型與特點主要類型平鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接切向鍵聯(lián)接松聯(lián)接緊聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接A型普通平鍵：A、B、C型普通平鍵聯(lián)接B型普通平鍵聯(lián)接C型方頭滑鍵聯(lián)接圓頭滑鍵聯(lián)接導鍵聯(lián)接（2）半圓鍵聯(lián)接（3）楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接單擊…楔鍵聯(lián)接單擊…楔鍵聯(lián)接單擊…（4）切向鍵聯(lián)接2.鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算鍵的選擇鍵的類型鍵的尺寸由軸的直徑選鍵的高度和寬度由輪轂寬度選鍵長由工作情況選鍵A

16×100

GB1096-79國家標準鍵長度鍵寬度b圓頭普通平鍵A型由輪轂寬度決定由軸徑?jīng)Q定鍵的尺寸平鍵聯(lián)接的強度計算二、花鍵聯(lián)接1.花鍵的類型、特點特點：多鍵齒、內(nèi)外嚙合靜、動態(tài)聯(lián)接承載能力大、多軸的強度削弱輕、對中性好、導向性好。類型：矩形、漸開線——齒廓形狀矩形花鍵漸開線花鍵二、花鍵聯(lián)接2.花鍵聯(lián)接的強度計算三、銷聯(lián)接基本型式:圓柱、圓錐。結(jié)構有許多形狀（主要是尾部），以適應不同的多種的定位要求。主要功用：

(1)定位——固定零件之間的相對位置。（2)安全——過載時自損，保護其他重要零件。第三節(jié)過盈配合聯(lián)接

一、過盈配合聯(lián)接工作原理：過盈、正壓力、摩擦力、轉(zhuǎn)矩裝配方法：（1）壓入法——過盈量較小時（2）溫差法——過盈量較大，重要場合聯(lián)接面：（1）圓柱——通用（2）圓錐——軸端特點：結(jié)構簡單、定心性好、對軸的強度削弱輕、耐沖擊；加工精度高、裝配不方便。二、圓柱面過盈配合聯(lián)接的設計計算設計準則：選擇合適的過盈量，保證足夠的正壓力、傳遞外力和外轉(zhuǎn)矩，保證聯(lián)接件有足夠的強度。1.保證可靠傳遞外力的最小壓強2.聯(lián)接件強度允許的最大壓強(1)應力分析-強度條件厚壁圓筒-彈性力學-軸對稱問題.應力分布:危險點:被包容件：A點；包容件：B點(2)塑性材料的情況(3)脆性材料的情況過盈量與壓強的關系：3.可靠傳遞需要的最小過盈量4.聯(lián)接件強度允許的最大過盈量5.選擇過盈配合的類型6.裝拆力計算7.裝配溫度帶傳動第一節(jié)概述下一頁退出總目錄主動輪從動輪帶一、帶傳動的組成、主要類型一、帶傳動的組成、主要類型摩擦帶平帶

應用V帶

應用嚙合帶圓帶多楔帶

應用應用摩擦帶缺點：

1.傳動比不準確，丟轉(zhuǎn)

2.壓軸力大

3.外廓尺寸大

4.效率η低

5.壽命短

6.不適宜高溫、易燃場合摩擦帶優(yōu)點:1.平穩(wěn)

2.保護

3.簡單

4.中心距較大二、摩擦帶傳動的主要特點三、平帶和V帶傳動1.平帶QN平帶2.V帶QNNφV帶剖面結(jié)構:bbpθhV帶型號：Y、Z、A、B、C、D、E小大節(jié)線——帶彎曲時長度不變的周線，節(jié)面——全部節(jié)線組成的面節(jié)寬bp——節(jié)面的寬度bddd基本寬度bd——帶節(jié)面所在位置的帶輪槽寬基準直徑dd——帶節(jié)面所在位 置的帶輪直徑基準長度Ld——規(guī)定的預緊力下，位于測量帶輪基準直徑上的周長第二節(jié)帶傳動的工作情況分析1.帶中由離心力所產(chǎn)生的拉力一、帶傳動的受力分析FcFcdCnFcFcdCn2.帶傳遞的力F0F0F0F0F2F2F1F1初拉力工作中緊邊松邊帶輪受到的摩擦力帶受到的摩擦力影響帶傳遞能力的因素：初拉力F0:F0↑,Femax↑,應力↑；磨損↑壽命↓

F0↓,Femax↓,跳動打滑(2)包角α:α↑,Femax↑,一般αmin≧120°,特殊αmin=90°(3)摩擦系數(shù)f:f↑,Femax↑(4)帶的質(zhì)量q

，q↑,FC↑,Femax↓(5)帶速v，v↑,FC↑,Femax↓

，v小于25m/sF2F2F1F1a1b1c1a2b2c2二、帶傳動的彈性滑動和打滑主動輪的彈性滑動從a1到b1從b1到c1F1F1→F2靜弧a1b1動角靜角動弧b1c11.彈性滑動從動輪的彈性滑動F2F2F1F1a1b1c1a2b2c2從a2到b2從b2到c2F2F2→F1靜弧a2b2動角靜角動弧b2c2彈性滑動的結(jié)果:2.傳動效率較低3.磨損較大4.溫升較大彈性滑動----摩擦帶傳動的固有特征3.打滑三、帶的應力分析帶的應力分析帶中的應力為交變應力最大應力點為C:小輪緊邊帶的應力分析第三節(jié)帶傳動的設計準則和單根V帶能傳遞的功率一、帶傳動的失效形式和設計準則失效形式：打滑、疲勞破壞設計準則：不打滑、有足夠的疲勞強度和使用壽命二、單根V帶能傳遞的功率疲勞強度條件：保證不打滑帶的疲勞強度——帶的疲勞特性曲線：在特定的基準帶長、i=1，工作平穩(wěn)在使用條件不同時，i≠1、α≠180°或?qū)嶋H帶長不等于特定帶長，需修正：第四節(jié)V帶傳動的設計帶輪的結(jié)構一、V帶傳動的設計計算1.原始數(shù)據(jù)及設計內(nèi)容工況系數(shù)（表3-4）額定功率2.設計計算過程（2）按Pc、n1初選帶型號（3）確定帶輪基準直徑dd1，dd2

，驗算帶速

（4）確定中心距a，帶的基準長度Ld

acosβadd1dd2β由表3-3選Ld(5)驗算包角α1(6)確定帶的根數(shù)z

(7)確定單根V帶的初拉力F0aG1.8°初拉力F0的測量(8)計算壓軸力二、V帶傳動的張緊裝置1.調(diào)節(jié)中心距張緊2.自動張緊裝置3.張緊輪裝置滑軌和調(diào)節(jié)螺旋擺動架和調(diào)節(jié)螺旋第五節(jié)其他帶傳動簡介一、窄V帶傳動普通V帶窄V帶二、多楔帶、聯(lián)組V帶傳動三、復合平帶傳動四、同步帶傳動鏈傳動有中間撓性的嚙合傳動.鏈條從動鏈輪主動鏈輪鏈條從動鏈輪主動鏈輪1、沒有滑動，平均傳動比準確；2、作用在軸上的載荷較?。?、傳動效率較高；4、能適應溫度較高、濕度較大及低速的工作環(huán)境；5、瞬時傳動比不恒定，工作有噪聲；6、不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。一、鏈傳動的特點第一節(jié)鏈傳動的特點、類型及應用注意與其他傳動比較,如摩擦帶,齒輪傳動第一節(jié)鏈傳動的特點、類型及應用傳動鏈起重鏈滾子鏈齒形鏈套筒鏈輸送鏈鏈傳動的類型傳動鏈第一節(jié)鏈傳動的特點、類型及應用短節(jié)距精密滾子鏈短節(jié)距精密滾子鏈齒形鏈齒形鏈第一節(jié)鏈傳動的特點、類型及應用第二節(jié)滾子鏈與鏈輪一、滾子鏈結(jié)構滾子鏈裝配滾子鏈的接頭型式滾子鏈的標記：鏈號排數(shù)×整鏈鏈節(jié)數(shù)標準編號例：08A－1×86GB1234.1-83滾子鏈雙排滾子鏈單排滾子鏈多排滾子鏈二、滾子鏈鏈輪

二、鏈輪主要尺寸（表4-2）

分度圓直徑

鏈輪齒形

端面齒形軸面齒形3圓弧1直線3.鏈輪的材料

中碳鋼低速輕載

中碳鋼淬火中速中載

低碳鋼或低碳合金鋼滲碳淬火中碳鋼或中碳合金鋼表面淬火高速重載*小鏈輪的材料應好于大鏈輪第三節(jié)鏈傳動的運動特性一、鏈傳動的運動不均勻性1.平均速度和平均傳動比鏈繞在鏈輪上曲折成正多邊形的一部分，正多邊形邊長為鏈節(jié)距p，邊數(shù)為鏈輪齒數(shù)z，鏈傳動的平均鏈速v和平均傳動比i12為：一、鏈傳動的運動不均勻性A2.多邊形效應從動輪上鏈條前進速度：3.瞬時傳動比：鏈輪轉(zhuǎn)速越高，節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈速波動越嚴重，動載荷越大。一、鏈傳動的運動不均勻性鏈條前進的動載荷

從動鏈輪的動載荷

鏈輪轉(zhuǎn)速越高，節(jié)距越大，齒數(shù)越少，則鏈輪的動載荷越大。

同時，由于鏈條沿垂直方向的分速度vy也在作周期性變化，將使鏈條發(fā)生橫向振動。此外，鏈節(jié)和鏈輪輪齒嚙合瞬間的相對速度，以及鏈張緊不好也將引起沖擊和動載荷。

二、鏈傳動的動載荷鏈條與鏈輪的嚙合沖擊:多邊形效應:

鏈條速度和瞬時傳動比呈現(xiàn)周期性變化,產(chǎn)生動載荷,沖擊和噪聲.

這是鏈傳動的固有特性.可通過合理選擇基本參數(shù)和轉(zhuǎn)速來減輕.

二、鏈傳動的動載荷1、鏈的疲勞破壞2、鏈條鉸鏈的磨損3、鏈條鉸鏈的膠合4、鏈條靜力拉斷第四節(jié)鏈傳動的失效形式及功率曲線圖一、鏈傳動的失效形式第四節(jié)鏈傳動的失效形式及功率曲線圖實驗條件：1.兩鏈輪安裝在水平軸上且共面2.小鏈輪齒數(shù)z1=193.鏈長Lp=100節(jié)；4.載荷平穩(wěn)；5.按推薦的方式潤滑6.連續(xù)15000小時滿負荷運轉(zhuǎn)7.鏈條磨損相對伸長量<3%8.鏈速v>0.6m/s鉸鏈磨損鏈板疲勞沖擊疲勞鉸鏈膠合安全區(qū)單排滾子鏈的額定功率曲線標準實驗條件下單排滾子鏈許用功率曲線三、滾子鏈的許用功率曲線第五節(jié)滾子鏈傳動的設計計算一、中、高速鏈傳動的設計計算1.確定鏈輪齒數(shù)2.選定鏈條型號、確定鏈節(jié)距3.確定中心距a4.計算鏈速5.確定實際中心距和鏈條節(jié)數(shù)6.計算壓軸力Q第五節(jié)滾子鏈傳動的設計計算1.確定鏈傳動比第五節(jié)滾子鏈傳動的設計計算2.確定鏈輪齒數(shù)若z1過少：不均勻性及動載增大；鏈條進入退出嚙合相對轉(zhuǎn)角大，鉸鏈磨損增大；圓周力增大，加速鏈條鏈輪的損壞。若z2過多：傳動尺寸的質(zhì)量增大；因鏈條節(jié)距伸長易于發(fā)生跳齒和脫鏈。

鏈速v/m/s0.6~33~8>8>25齒數(shù)z1≥17≥21≥25≥35限定最大齒數(shù)zmax≤120*z常取奇數(shù)推薦傳動比i=2~