机械设计知识点西北工业机械设计ppt

1、28第一章 绪论本课程所涉及的先修课程有：工程制图：设计的图形表达。工程材料：非金属材料，金属材料及热处理。机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。公差配合与技术测量：解决精度设计问题。理论力学：解决力分析与动力计算。材料力学：解决强度分析问题。机械原理：解决机械的方案设计。涉及面广 关系多因与诸多先修课关系密切。 要求多强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。注意处理好几个关系零件的设计与选用 零件设计的两个主要途径。设计计

2、算与结构设计 设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。性能要求与经济性 永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。经验设计与现代设计 二者均重要，前者是后者的基础。具体的设计方法与一般的设计能力 前者是学习的形式，后者是学习的目的。一个机械系统包含着机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统；第二章 机械设计总论§2-1 机械设计的一般程序和主要内容§2-2 机器应满足的基本要求§2-3 机械零件应满足的基本要求§2-4 机械零件强度计算§2-5 机械零件材料的选用原则机械设计的基本要求使用功能要求经济性要求劳动保护要求可靠性要求其它专

3、用要求设计机器的一般程序：计划阶段方案设计阶段技术设计阶段技术文件编制阶段机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。（一） 整体断裂整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。（二） 过大的残余变形 当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。（三） 零件的表面破坏 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。（四） 破坏正常工作条件引起的失效液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常工作。带传动只有在传递的有效圆周力小于临界

4、摩擦力时才能正常工作。高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。设计机械零件时应满足的主要要求避免在预定寿命期内失效的要求：应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。结构工艺性要求：设计的结构应便于加工和装配。经济性要求：零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。质量小的要求：质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。可靠性要求：应降低零件发生故障的可能性（概率）。机械零件的设计准则强度准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。耐磨性准则：通常与零件相对滑动速度和接触面压强相关。振动稳定性准则：高速运转

5、机械的设计应注重此项准则。可靠性准则：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。机械零件的设计方法理论设计经验设计模型实验设计机械零件设计的一般步骤1. 选择零件类型、结构2. 计算零件上的载荷3. 确定计算准则4. 选择零件的材料5. 确定零件的基本尺寸6. 结构设计7. 校核计算8. 画出零件工作图9. 写出计算说明书机械零件材料的选用原则机械零件设计中的标准化标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要求等，制定出大家共同遵守的标准。与设计有关的标准:国际标准国家标准行业标准企业标准等如： ISOGB JB、HBQB国标分为：强制标准和推荐标准强制性国家标准：代号

6、为GB ××××(为标准序号) ××××(为批准年代)强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。推荐性国家标准：代号为GBT ××××××××，这类标准占整个国标中的绝大多数。如无特殊理由和特殊需要，必须遵守这些国标，以期取得事半功倍的效果。机械现代设计方法简介以动态的取代静态的如机器结构动力学计算。以定量的取代定性的如有限元计算。以随机量取代确定量如可靠性设计。以优化设计取代可行性设计如优化设计。并行设计取代串行设计如并行设计。微观的

7、取代宏观的如微纳米摩擦学设计。系统工程法取代分部处理法如系统工程。自动化设计取代人工设计的转化如计算机辅助设计。第三章 机械零件的强度§3-1 变应力的基本类型和材料的疲劳特性§3-2 机械零件的疲劳强度计算一、 交变应力的描述sm平均应力； sa应力幅值smax最大应力； smin最小应力r 应力比（循环特性）机械零件的疲劳强度计算二、 提高机械零件疲劳强度的措施1. 尽可能降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。2. 在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采用减载槽来降低应力集中的作用。3. 在综合考虑零件的性能要求和经济性后，采用具有高疲劳强度的

8、材料，并配以适当的热处理和各种表面强化处理。 4. 适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部位的表面加工质量，必要时表面作适当的防护处理。5. 尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。机械零件的抗断裂强度低应力脆断: 工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂。（结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。） 对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此，用传统的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。 断裂力学是研究带有裂纹或带有

9、尖缺口的结构或构件的强度和变形规律的学科。为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用了应力强度因子KI（或K、K）和断裂韧度KIC (或KC、KC）这两个新的度量指标来判别结构安全性，即：KIKIC时，裂纹不会失稳扩展。KIKIC时，裂纹失稳扩展。机械零件的接触强度 当两零件以点、线相接处时，其接触的局部会引起较大的应力。这局部的应力称为接触应力。对于线接触的情况，其接触应力可用赫兹应力公式计算。式中1和2 分别为两零件初始接触线处的曲率半径, 其中正号用于外接触，负号用于内接触。第四章 摩擦、磨损与润滑概述1. 摩擦：是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；2. 磨损：是由于摩擦而造成的

10、物体表面材料的损失或转移；3. 润滑：是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology)。摩擦的分类内 摩 擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。外 摩 擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。静 摩 擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。动 摩 擦：在相对运动进行中的摩擦。滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。三、 种滑动摩擦状态. 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。. 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。.

11、流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。. 混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为不完全液体摩擦。一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即：1. ð 磨合阶段新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。2. ð 稳定磨损阶段属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。3. ð 剧烈磨损阶段属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。在设计或使用

12、机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。为此就必须对形成磨损的机理有所了解。润滑剂、添加剂和润滑方法一、 润滑剂润滑油：动植物油、矿物油、合成油。(粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；)粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。工程中常用运动粘度，单位是：St(斯)或 cSt(厘斯)，量纲为(m2/s)；润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系，如：牌号为L-AN10的油在40时的运动粘度大约为10 cSt。润滑脂：润滑油+稠化剂润滑脂的主要质量指标是：锥入度 反映其稠度大小。滴点 决定工作温度。固体润滑剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。

13、二、 添加剂 为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。三、 润滑方法滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等流体动力润滑流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。流体动力润滑形成的必要条件：1. 楔形空间；2. 相对运动（保证流体由大口进入）；3. 连续不断地供油。二、弹性流体动力润滑 弹性流体动力润滑理论是研究在点、线接触条件下，两弹性物体间的流体动力润滑膜的力学性质。这时的计算必须把在油膜压力下，摩擦表面的变形的弹性方

14、程、表述润滑剂粘度与压力间关系的粘压方程与流体动力润滑的主要方程结合起来，以求解油膜压力分布、润滑膜厚度分布等问题。三、流体静力润滑流体静力润滑是指借助外部供入的压力油形成的流体膜来承受外载荷的润滑方式。采用流体静力润滑可在两个静止且平行的摩擦表面间形成流体膜，其承载能力不依赖于流体粘度，故能用粘度极低的润滑剂，且既可使摩擦副有较高的承载能力，又可使摩擦力矩降低。第十五章 螺纹连接与螺旋传动螺纹一、 螺纹的分类螺纹有外螺纹与内螺纹之分，它们共同组成螺旋副。螺纹按工作性质分为连接用螺纹和传动用螺纹。连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接；传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。

15、二、 普通螺纹的主要参数Ø 大径d即螺纹的公称直径。Ø 小径d1常用于连接的强度计算。Ø 中径d2常用于连接的几何计算。Ø 螺距P螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。Ø 牙型角a螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。Ø 升角y螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。Ø 线数n螺纹的螺旋线数目。Ø 导程S螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离，S=nP。升角y的计算式为：螺纹连接的预紧预紧力：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。Ø 预紧力的确定原则：

16、16; 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限ss的80%。Ø 预紧力的控制：Ø 测力矩扳手或Ø 定力矩扳手，对于重要的螺栓连接，也可以采用测定螺栓伸长的方法来控制预紧力。Ø 预紧力和预紧力矩之间的关系：T0.2F0d注意：对于重要的连接，应尽可能不采用直径过小(M12)的螺栓。螺纹连接的防松螺纹连接一般都能满足自锁条件不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情况下，螺纹连接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致连接失效。按工作原理:摩擦防松、机械防松等。螺纹连接的强度计算 连接的失效形式：Ø

17、受拉螺栓，失效形式主要是螺纹部分的塑性变形和螺杆的疲劳断裂。Ø 受剪螺栓，其失效形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和孔壁的贴合面被压溃。 螺栓连接的强度计算主要与连接的装配情况（预紧或不预紧）、外载荷的性质和材料性能等有关。一、松螺栓连接强度计算二、紧螺栓连接强度计算Ø 仅受预紧力的紧螺栓连接Ø 受轴向载荷的紧螺栓连接Ø 承受工作剪力的紧螺栓连接螺纹连接的强度计算1仅受预紧力的紧螺栓连接预紧力引起的拉应力：=F04d12螺牙间的摩擦力矩引起的扭转剪应力：第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力:强度条件：当连接承受较大的横向载荷F时，由于要求F0Ff（f=0

18、.2），即F05F ，因而需要大幅度地增加螺栓直径。为减小螺栓直径的增加，可采用减载措施。2受轴向载荷的紧螺栓连接螺栓的总拉力F2螺栓预紧力F0;工作拉力F;残余预紧力F1式中：为螺栓的相对刚度，其取值范围为 01。静强度条件：3承受工作剪力的紧螺栓连接 这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切来承受载荷的。螺栓杆与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压。在连接结合面处，螺栓杆则受剪切。螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：式中：F螺栓所受的工作剪力，单位为N；d0螺栓剪切面的直径（可取螺栓孔直径），单位为mm；Lmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm；设计时应使Lmin1.25d0螺

19、栓组连接的设计一、螺栓组连接的结构设计各螺栓之间的距离大小既要保证连接的可靠性又要考虑装拆方便，还应留有足够的扳手空间。Ø 便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常连接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何形状。Ø 便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等偶数。Ø 螺栓布置应使各螺栓的受力合理。Ø 螺栓的排列应有合理的间距、边距。Ø 避免螺栓承受附加的弯曲载荷。1. 受横向载荷的螺栓连接 （1）对于铰制孔用螺栓连接（图b），每个螺栓所受工作剪力为： 式中：z为螺栓数目。 （2）对于普通螺栓

20、连接（图a） ，按预紧后接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷的要求，有：Ks为防滑系数，设计中可取Ks =1.11.3。2受转矩的螺栓组连接 采用普通螺栓，是靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T。 采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。3受轴向载荷的螺栓组连接 若作用在螺栓组上轴向总载荷F作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为： 通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，当连接要有保证的残余预紧力为F1时，每个螺栓所承受的总载荷F2为。F2 = F1 + F4受倾覆力矩的螺栓组连接最大工作载

21、荷： 为防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，要求：在倾覆力矩作用前，螺栓和地基的工作点都处于A点。螺栓的总拉力：提高螺纹连接强度的措施Ø 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅Ø 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象Ø 减小应力集中的影响Ø 采用合理的制造工艺螺纹连接件的材料与许用应力一、螺纹连接件材料国家标准规定了螺纹连接件的性能等级。螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级，螺母的性能等级分为 7级。在一般用途的设计中，通常选用4.8级左右的螺栓，在重要的或有特殊要求设计中的螺纹连接件，要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用8.8级的螺栓。二、螺纹连接件的

22、许用应力1螺纹连接件的许用拉应力2螺纹连接件的许用剪应力和许用挤压应力（被连接件为钢）（被连接件为铸铁）3螺纹连接件的安全系数螺旋传动一、螺旋传动的类型和应用 螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递动力。 螺旋传动常见的运动形式有：螺杆转动，螺母移动或螺母固定，螺杆转动并移动。螺旋传动按其用途不同，可分为以下三种类型:传力螺旋传导螺旋 调整螺旋螺旋传动按其螺旋副摩擦性质的不同，又可分为：滑动螺旋 滚动螺旋 静压螺旋二、滑动螺旋的结构和材料1滑动螺旋的结构 滑动螺旋的结构主要是指螺杆、螺母的固定和支承的结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和

23、支承结构有直接关系。2滑动螺旋的材料 螺杆的材料要有足够的强度和耐磨性。螺母的材料除了要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料相配合时摩擦系数小和耐磨。三、滑动螺旋传动的设计计算主要失效形式: 螺牙的磨损 设计准则：按抗磨损确定直径，选择螺距;校核螺杆、螺母强度等。设计方法和步骤：1耐磨性计算 滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力，其强度条件：设计公式：令式中: 螺纹工作高度 矩形和梯形螺纹 30º锯齿形螺纹一般。值越大，螺母越厚，螺纹工作圈数越多。 依据计算出的螺纹中径，按螺纹标准选择合适的直径和螺距。验算：若不满足要求，则增大螺距。对有自锁性要求的螺旋传动，应校核自锁条

24、件：2螺杆的强度计算 对于受力比较大的螺杆，需根据第四强度理论求出危险截面的计算应力：式中，F为螺杆所受的轴向压力（或拉力），T为螺杆所受的扭矩，螺杆的强度条件：3螺母螺牙的强度计算螺牙上的平均压力为：F/u其危险截面 a a 的剪切强度条件和弯曲强度条件分别为：4螺母外径与凸缘的强度计算 对于支撑螺母，需要校核螺母本体的强度。5螺杆的稳定性计算 对于长径比较大的受压螺杆，需要校核压杆的稳定性，要求螺杆的工作压力F要小于临界载荷Fcr SS=3.55传力螺旋2.54传导螺旋>4 精密螺杆第三章 轴 毂 联 接§3-1 键联接§3-2 花键联接§3-3 无键联

25、接§3-4 销联接一、键连接的分类1平键连接根据用途，平键分： 普通平键 导向平键 滑键 普通平键与轮毂上键槽的配合较紧，属静连接。导向平键/滑键与轮毂或轴的键槽配合较松，属动连接。 2半圆键连接 键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动， 以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。常用于锥形轴端与轮毂的连接。3楔键连接楔键的上、下表面为工作面，两侧面为非工作面。键的上表面与键槽底面均有1:100 的斜度。工作时，键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠其摩擦力和挤压传递扭矩。4切向键由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩

26、时，须用互成120°130°角的两个键。二、键的选择和强度校核1键的尺寸选择平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。b×h根据轴径d由标准中查得，键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。2平键连接的失效和强度校核对于普通平键连接（静连接），其主要失效形式是工作面的压溃，有时也会出现键的剪断，但一般只作连接的挤压强度校核。对于导向平键连接和滑键连接，其主要失效形式是工作面的过度磨损，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。 设键侧面的作用力沿键的工作长度和高度均匀分布，则普通平键的强度条件为:导向平键和滑键连接

27、的强度条件为：式中： (圆头平键) (平头平键) (单圆头平键)p、p为许用应力与许用压力当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º布置。考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。花键连接 花键连接是将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的连接。其工作面是键齿侧。 花键连接是多齿传递载荷，故比平键连接的承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小)； 花键连接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。 花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。 花键连接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标准化。花键连接强度计算 花

28、键连接的受力情况如右图。其主要失效形式仍是工作面被压溃（静连接）或工作面过度磨损（动连接）。Ø 压力的合力F怕；Ø 在平均直径dm处；Ø 载荷分配不均匀系数y；则花键连接的强度校核式为：静连接：动连接：上两式中: 键的工作高度为：矩形花键： 渐开线花键：（=30°，h=m）/（=45°，h=0.8m）p、p为花键连接的许用挤压应力和许用压力无键连接一、型面连接 型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，它是无键连接的一种型式。二、胀紧连接 胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接套（简称胀套），在轴向力

29、作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。胀套的尺寸选择： 各型胀套已标准化，选用时可根据轴、毂尺寸及传递载荷大小，从标准中选择合适的型号和尺寸。选择时应满足：Ø 传递转矩时Ø 传递轴向力时Ø 传递联合作用的转矩和轴向力时 当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额定载荷为： m为额定载荷系数。销连接销连接主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的连接。根据销的用途不同，一般有：定位销、连接销、安全销。根据销的结构形式有：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢），许用应

30、力=80MPa，许用挤压应力p与键连接的挤压应力相同。第七章 铆接、焊接、胶接和过盈连接§7-1 铆接§7-2 焊接§7-3 胶接§7-4 过盈连接铆 接一、概述 铆接是将铆钉穿过被连接件的预制孔中经铆合而成的连接方式。其连接部分称为铆缝。分类：1按接头型式分有：搭接缝、单盖板对接缝和双盖板对接缝。2按铆钉的排数分有：单排、双排和多排。3按铆缝性能分有：Ø 以强度为基本要求的强固铆缝。Ø 要求有足够的强度和足够紧密性的强密铆缝。Ø 要求有足够的紧密性的紧密铆缝。铆接具有工艺设备简单，工艺过程比较容易控制，质量稳定，铆接结构抗

31、振、耐冲击，连接牢固可靠等特点。二、铆钉的主要类型铆钉有空心的和实心的两大类，且大部分都以标准化。铆接分冷铆和热铆。钉杆直径 d12mm 的钢制铆钉，通常是将铆钉加热后进行铆接。钉杆直径 d10mm 的钢制铆钉和塑性较好的有色金属、轻金属及其合金制成的铆钉一般在常温下进行冷铆。三、铆缝的设计要点设计铆缝时，先根据铆缝的破坏形式进行强度计算。强度计算时，一般假设：Ø 连接的横向力F通过铆钉组形心，一组铆钉中各个铆钉受力均等。Ø 铆缝不受弯矩作用。Ø 被铆件结合面摩擦力略去不计。Ø 被铆件危险剖面上的拉(压)应力，铆钉的剪应力，工作挤压应力都是均匀分布的。强

32、度计算主要是材料力学的基本公式。单排搭接铆缝的静强度分析：取图中宽度等于垂直与受载方向的钉距t的阴影部分进行计算。（1）由被铆件的拉伸强度确定的铆缝承受的静载荷（2）由被铆件上孔壁的挤压强度确定的被铆件能承受的静载荷（3）由铆钉的剪切强度确定的铆钉能承受的静载荷对于一般的强固铆缝，上述式中的许用应力可根据组成铆缝各元件的材料选取。焊 接一、概述 焊接是利用局部加热(或加压)的方法使被连接件接头处的材料熔融连接成一体。 分类：Ø 熔化焊：电弧焊、气焊、电渣焊。Ø 压力焊：电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。Ø 钎焊：锡焊、铜焊。与铆接相比较，焊接结构重量轻，节约金属材料，施工方

33、便，生产率高，易实现自动化，且焊接结构的成本低，应用很广。二、电弧焊缝的基本形式 焊接件经焊接后形成的结合部分叫做焊缝。电弧焊常见的焊缝有：对接焊缝和角焊缝两类。三、焊接件常用材料在机械制造中，最常用的被焊件材料是低碳钢和低合金钢(如Q215、Q235、15、20、16Mn等) 。焊条的材料最好与被焊件的材料相同。四、 焊缝的受力及破坏形式1对接焊缝对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉（压）力或弯矩，对接焊缝的破坏形式是沿焊缝断裂；2搭接角焊缝通常正面角焊缝只用来承受拉力；侧面角焊缝和混合角焊缝可用来承受拉力或弯矩。实践证明，在静载荷作用下，搭接角焊缝的破裂通常从沿着与垂直平分线重合

34、的最小剖面上开始。五、焊接件的工艺及设计注意要点1焊缝应按被焊件厚度制成相应坡口，或进行一般的侧棱、修边工艺。在焊接前，应对坡口进行清洗整理；2在满足强度条件下，焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能地取得短些或分段进行焊接，并应避免焊缝交叉；3在焊接工艺上采取措施，使构件在冷却时能有微小自由移动的可能；4焊缝在焊后应经热处理（如退火），消除残余应力；5在焊接厚度不同的对接板件时，应使对接部位厚度一致，以利于焊缝金属均匀熔化；6设计焊接件时，注意恰当选择母体材料和焊条；7合理布置焊缝及长度；8对于那些有强度要求的重要焊缝，必须按照有关行业的强度规范进行焊缝尺寸校核，明确工艺要求和技术条件，并在焊后

35、仔细进行质量检验。胶 接一、概述 胶接是用胶粘剂直接把被连接件连接在一起且具有一定强度的连接，利用胶粘剂凝固后出现的粘附力来传递载荷。二、胶粘剂分类：结构胶粘剂、非结构胶粘剂和其它胶粘剂。在机械制造中常用的是结构胶粘剂中的环氧树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂等。 根据胶接件的使用要求及环境条件等选择综合性能良好的胶粘剂。三、胶接接头的结构形式及受力状况 与焊接相同，胶接接头分为对接、搭接和角接头三种。胶接接头的抗剪切及抗拉伸能力强，抗剥离和扯离能力弱。设计接头时应尽可能使接头承受剪切或拉伸载荷。四、胶接的特点与铆接、焊接相比，胶接的优点：Ø 连接件的材料范围宽广；Ø 连接后的重量

36、轻，材料的利用率高；Ø 成本低；Ø 在全部胶接面上应力集中小，故耐疲劳性能好；Ø 有良好的密封性、绝缘性和防腐性。缺点：抗剥离、抗弯曲及抗冲击振动性能差；耐老化及耐介质(如酸、碱等)性能差；胶粘剂对温度变化敏感，影响胶接强度；胶接件的缺陷有时不易发现。过盈连接一、过盈连接的特点及应用过盈连接是利用被联件间的过盈配合直接把被连接件连接在一起。 过盈连接的优点：构造简单、定心性好、承载能力高，在振动下能可靠地工作。 主要缺点：装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。 过盈连接主要用于轴与毂、轮圈与轮芯、滚动轴承的装配连接。二、过盈连接的工作原理及装配方法 装配后包容件和被

37、包容件的径向变形使配合面间产生了很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。当配合面为圆柱面时，可采用压入法或胀缩法(加热包容件或冷却被包容件)装配。当其他条件相同时，用胀缩法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入法那样会擦伤配合表面。三、圆柱面过盈连接设计这种过盈连接时，被连接件的材料、构造和尺寸一般都已初步确定，连接的载荷也已求得。因此，设计的主要问题是：1 选择具有所需要的承载能力的配合；2 安排合理的结构；3 确定对零件配合表面的工艺要求；4 决定装配方法和提出装配要求等。 过盈连接的承载能力取决于连接的摩擦力或力矩和连接中各零件的强度。选择配合时，既要使连接具有足够的固持力

38、以保证在载荷作用下不发生相对滑动，又要注意到零件在装配应力下不致损坏。四、圆锥面过盈连接圆锥面过盈连接在机床主轴的轴端上应用很普遍。装配时，借助转动端螺母并通过压板施力使轮毂作微量轴向移动以实现过盈连接。这种连接定心性好，便于装拆，压紧程度也易于调整。 采用这种连接，配合表面不宜擦伤，能传递更大的载荷，尤其是适用于大型被连接件，但对配合面的接触精度要求较高。五、过盈连接的设计计算过盈连接主要用以承受轴向力、传递转矩，或者同时承受以上两种载荷。为了保证过盈连接的工作能力，须作以下两方面的分析计算：Ø 在已知载荷的条件下，计算配合面间所需产生的压力和产生这个压力所需的最小过盈量；

39、6; 在选定的标准过盈配合下，校核连接诸零件在最大过盈量时的强度。第六章 带传动§6-1 带传动概述§6-2 带传动的工作原理§6-3 带传动的应力分析§6-4 带传动的弹性滑动和传动比§6-5 带传动的设计计算§6-6 带轮结构设计§6-7 带传动的张紧装置带传动概述一、带传动的组成固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；固联于从动轴上的带轮3(从动轮)；紧套在两轮上的传动带2。二、传 动 原 理Ø 摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动） 。Ø 啮合

40、传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。三、带传动的特点结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲减振；摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定。Ø 平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。Ø 在一般机械传动中，应用最广的带传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。Ø 多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。Ø 同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好

41、，所用带轮直径可较小。带传动的工作原理带传动的工作情况分析是指带传动的受力分析、应力分析、运动分析。带传动是一种挠性传动，其工作情况具有一定的特点。一、受力分析带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。设带的总长度不变，根据线弹性假设：F1F0F0F2；记传动带与小带轮或大带轮间总摩擦力为Ff，其值由带传动的功率P和带速v决定。定义由负载所决定的传动带的有效拉力为FeP/v，则显然有FeFf。取绕在主动轮或从动轮上的传动带为研究对象 ，有：FeFfF1F2；带传动的最大有效拉力Fe由欧拉公式确定，即： 欧拉公式给出的是带传动在

42、极限状态下各力之间的关系，或者说是给出了一个具体的带传动所能提供的最大有效拉力Fec 。由欧拉公式可知：预紧力F0最大有效拉力Fec包角最大有效拉力Fec 摩擦系数 f最大有效拉力Fec 当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。切记：欧拉公式不可用于非极限状态下的受力分析！二、带传动的应力分析带传动在工作过程中带上的应力有： 拉应力：紧边拉应力、松边拉应力； 离心应力：带沿轮缘圆周运动时的离心力在带中产生的离心拉应力； 弯曲应力：带绕在带轮上时产生的弯曲应力。为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。带传动的弹性滑动和传动比三、带传动的运动分析带传动在工作时

43、，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用滑动率来表示：或其中： 因此，传动比为：若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值Fec后，则带与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。带传动的设计计算一、带传动的设计准则带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。二、单根V带的基本额定功率

44、带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。实验条件：传动比i=1、包角180°、特定长度、平稳的工作载荷。三、带传动的设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及工作条件等。设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基 准直径及其它结构尺寸等。由于单根带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。一、V带轮设计的要求各轮槽的

45、尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。二、带轮的材料通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。小功率时可用铸铝或塑料。三、结构与尺寸V带轮的典型结构有：实心式、 腹板式、 孔板式和 轮辐式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式。根据带的截型确定轮槽尺寸。带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。带传动的张紧装置张紧的目的： 根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作； 运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力

46、，必须重新张紧，才能正常工作。张紧轮一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角。张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同。第七章 链传动链传动的特点及应用链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。 与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，径向压轴力小，适于低速情况下工作。 与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动。 链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。 链传动主要用在要求工作可靠、转速不高，且两轴相距较远，以及其它不宜采用齿轮传动的场合。外链板内链板套筒滚子销轴传动链的结构特点一、滚子链 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。 内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排的载荷不易均匀，故排数不宜过多。二、齿形链齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而