机械设计课件

联接联接可拆联接不可拆联接键、花键、销螺纹联接铆接焊接胶接过盈联接成形联接第一节螺纹一、螺纹类型和应用功用：联接传动外形：圆柱圆锥配对：内螺纹外螺纹牙型：三角、矩形、梯形、锯齿形标准化：三角、梯形、锯齿形应用：联接——三角形传动——矩形、梯形、锯齿形第一节螺纹1.联接螺纹要求：摩擦力大、自锁性好、强度高普通螺纹：牙形角粗牙——一般联接细牙——对零件强度消弱轻管螺纹：牙形角管联接专用圆锥螺纹：牙形角2.传动螺纹要求：摩擦力小、传动效率高、强度高梯形锯齿形矩形二、螺纹的主要参数第二节螺纹联接的类型和标准联接件

一、螺纹联接类型1.螺栓联接(1)普通螺栓联接—受拉螺栓(2)铰制孔螺栓联接——受剪螺栓受拉2.螺钉联接螺纹联接的类型3.双头螺柱螺纹联接的类型4.紧定螺钉螺纹联接的类型5.其他螺栓联接螺纹联接的类型地脚螺栓联接吊环螺栓联接T型槽螺栓联接等二、标准螺纹联接件六角头螺栓、六角螺母双头螺柱螺母螺钉垫圈第三节螺纹联接的预紧和防松1.螺纹联接的预紧

螺纹联接在装配时拧紧，使联接在承受工作载荷之前，预先受到作用力。固定、增加刚性测力矩扳手：拧紧中能观测拧紧力矩的大小。达到规定值，停止预紧。螺纹联接的预紧定力扳手：当拧紧力矩超过规定值，打滑，调整弹簧压紧力可调整预紧力。螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧螺纹联接的预紧测量螺栓杆的伸长(变形)量：最精密的预紧控制手段。伸长量的计算——胡克定律2.螺纹联接的防松螺栓松脱的原因：

应力松弛:

冲击、振动、变载荷高温、温度变化1.摩擦防松摩擦防松2.机械防松机械放松3.破坏螺纹副的关系第四节螺栓组联接的结构设计

和受力分析

一、螺栓组的结构设计1.联接结合面形状应和机器的结构形状相适应，发挥出最大联接效能。2.螺栓的布置应使各螺栓受力均匀。等强度3.螺栓的排列应有合理的间距、边距。便于装拆4.分布在同一圆周的螺栓数目,宜取偶数,以便在圆周上钻孔时,分度和划线。在同一圆周的螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同。5.避免螺栓承受偏心载荷。螺栓间距t0二、螺栓组联接的受力分析1.受轴向载荷的螺栓联接F∑F2.受横向载荷的螺栓联接QpQpRR/2R/2预紧-摩擦力-外载不打滑工作条件：(1)采用受拉的普通螺栓联接(2)采用受剪的铰制孔用螺栓预紧力较小，计算中忽略RR/2R/23.受扭转力矩的螺栓组联接r2fQp12345678O(1)采用受拉的普通螺栓联接Tr1r2FS112345678O(2)采用受剪的铰制孔用螺栓Tr1FS24.受翻转力矩的螺栓组联接LiLmaxM接合面上的挤压应力与强度、紧密性条件:预紧翻转效应接合面上的挤压应力与强度、紧密性条件:第五节单个螺栓的强度计算主要失效形式：受拉螺栓:螺栓杆螺纹部分发生断裂受剪螺栓:螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断保证受拉螺栓的静力或疲劳拉伸强度；保证受剪螺栓联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。设计准则:一、受拉螺栓联接1.松螺栓组联接单击…2.紧螺栓组联接（1）拧紧过程中的螺栓应力：

在拧紧时虽是同时承受拉伸和扭转的联合作用，但计算时仅考虑拉伸强度，并将拉伸应力增大30%来考虑扭转的影响。（2）只受预紧力的紧螺栓(3)受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓联接拧紧螺母后：螺栓受预紧拉力Qp,伸长量为δL，被联接件受其反作用力，即预紧压力Qp

，压缩量为δF。未拧紧螺母前：螺栓与被联接件都不受力，没有变形.分析：QpQ联接承受工作载荷F时:变形力

力

力

螺栓被联件受轴向静载荷螺栓的强度计算：受轴向变载荷螺栓的强度计算力

变形时间时间螺栓中总拉力的变化螺栓工作拉力的变化螺栓所受的拉力幅为:相应的应力幅为:螺栓疲劳强度的验算公式:2受剪螺栓联接二、受剪的铰制孔用螺栓联接FSLmind0FS挤压面剪切面受剪螺栓联接提高抗剪切能力措施三、螺栓联接件的材料及许用应力螺纹联接件的材料

碳素钢：Q215、Q235、35、45合金钢：15Cr、20Cr、40Cr、15MnSi、30CrMnSi等螺纹联接性能等级6.8螺纹联接件的许用应力第六节提高螺栓联接强度的措施1.改善螺纹牙间的载荷分配工作圈数越多，载荷分配越不均匀。改善原理：减小第1圈附近的刚度。改善螺纹牙间的载荷分配2.减小螺栓的应力幅2.减小螺栓的应力幅加弹性元件加硬垫片减少螺栓的应力幅3.减小应力集中的影响应力集中部位：牙根、尾部、栓杆与头部连接处4.避免附加弯曲应力加沉头座凸台、加斜面垫圈、避免附加弯曲应力加球面垫圈、避免附加弯曲应力采用环腰避免附加弯曲应力5.采用合理的制造工艺强化工艺：冷镦滚压工程应用桑塔纳轿车工程应用机床工程应用飞机机翼化工管道工程应用化工管道西气东输1016管线封头锁紧螺母工程应用第二节键和花键联接一、键联接1.键联接的类型与特点主要类型平键联接半圆键联接楔键联接切向键联接松联接紧联接（1）平键联接A型普通平键：A、B、C型普通平键联接B型普通平键联接C型方头滑键联接圆头滑键联接导键联接（2）半圆键联接（3）楔键联接楔键联接单击…楔键联接单击…楔键联接单击…（4）切向键联接2.键的选择和平键联接的强度计算键的选择键的类型键的尺寸由轴的直径选键的高度和宽度由轮毂宽度选键长由工作情况选键A

16×100

GB1096-79国家标准键长度键宽度b圆头普通平键A型由轮毂宽度决定由轴径决定键的尺寸平键联接的强度计算二、花键联接1.花键的类型、特点特点：多键齿、内外啮合静、动态联接承载能力大、多轴的强度削弱轻、对中性好、导向性好。类型：矩形、渐开线——齿廓形状矩形花键渐开线花键二、花键联接2.花键联接的强度计算三、销联接基本型式:圆柱、圆锥。结构有许多形状（主要是尾部），以适应不同的多种的定位要求。主要功用：

(1)定位——固定零件之间的相对位置。（2)安全——过载时自损，保护其他重要零件。第三节过盈配合联接

一、过盈配合联接工作原理：过盈、正压力、摩擦力、转矩装配方法：（1）压入法——过盈量较小时（2）温差法——过盈量较大，重要场合联接面：（1）圆柱——通用（2）圆锥——轴端特点：结构简单、定心性好、对轴的强度削弱轻、耐冲击；加工精度高、装配不方便。二、圆柱面过盈配合联接的设计计算设计准则：选择合适的过盈量，保证足够的正压力、传递外力和外转矩，保证联接件有足够的强度。1.保证可靠传递外力的最小压强2.联接件强度允许的最大压强(1)应力分析-强度条件厚壁圆筒-弹性力学-轴对称问题.应力分布:危险点:被包容件：A点；包容件：B点(2)塑性材料的情况(3)脆性材料的情况过盈量与压强的关系：3.可靠传递需要的最小过盈量4.联接件强度允许的最大过盈量5.选择过盈配合的类型6.装拆力计算7.装配温度带传动第一节概述下一页退出总目录主动轮从动轮带一、带传动的组成、主要类型一、带传动的组成、主要类型摩擦带平带

应用V带

应用啮合带圆带多楔带

应用应用摩擦带缺点：

1.传动比不准确，丢转

2.压轴力大

3.外廓尺寸大

4.效率η低

5.寿命短

6.不适宜高温、易燃场合摩擦带优点:1.平稳

2.保护

3.简单

4.中心距较大二、摩擦带传动的主要特点三、平带和V带传动1.平带QN平带2.V带QNNφV带剖面结构:bbpθhV带型号：Y、Z、A、B、C、D、E小大节线——带弯曲时长度不变的周线，节面——全部节线组成的面节宽bp——节面的宽度bddd基本宽度bd——带节面所在位置的带轮槽宽基准直径dd——带节面所在位 置的带轮直径基准长度Ld——规定的预紧力下，位于测量带轮基准直径上的周长第二节带传动的工作情况分析1.带中由离心力所产生的拉力一、带传动的受力分析FcFcdCnFcFcdCn2.带传递的力F0F0F0F0F2F2F1F1初拉力工作中紧边松边带轮受到的摩擦力带受到的摩擦力影响带传递能力的因素：初拉力F0:F0↑,Femax↑,应力↑；磨损↑寿命↓

F0↓,Femax↓,跳动打滑(2)包角α:α↑,Femax↑,一般αmin≧120∘,特殊αmin=90∘(3)摩擦系数f:f↑,Femax↑(4)带的质量q

，q↑,FC↑,Femax↓(5)带速v，v↑,FC↑,Femax↓

，v小于25m/sF2F2F1F1a1b1c1a2b2c2二、带传动的弹性滑动和打滑主动轮的弹性滑动从a1到b1从b1到c1F1F1→F2静弧a1b1动角静角动弧b1c11.弹性滑动从动轮的弹性滑动F2F2F1F1a1b1c1a2b2c2从a2到b2从b2到c2F2F2→F1静弧a2b2动角静角动弧b2c2弹性滑动的结果:2.传动效率较低3.磨损较大4.温升较大弹性滑动----摩擦带传动的固有特征3.打滑三、带的应力分析带的应力分析带中的应力为交变应力最大应力点为C:小轮紧边带的应力分析第三节带传动的设计准则和单根V带能传递的功率一、带传动的失效形式和设计准则失效形式：打滑、疲劳破坏设计准则：不打滑、有足够的疲劳强度和使用寿命二、单根V带能传递的功率疲劳强度条件：保证不打滑带的疲劳强度——带的疲劳特性曲线：在特定的基准带长、i=1，工作平稳在使用条件不同时，i≠1、α≠180∘或实际带长不等于特定带长，需修正：第四节V带传动的设计带轮的结构一、V带传动的设计计算1.原始数据及设计内容工况系数（表3-4）额定功率2.设计计算过程（2）按Pc、n1初选带型号（3）确定带轮基准直径dd1，dd2

，验算带速

（4）确定中心距a，带的基准长度Ld

acosβadd1dd2β由表3-3选Ld(5)验算包角α1(6)确定带的根数z

(7)确定单根V带的初拉力F0aG1.8°初拉力F0的测量(8)计算压轴力二、V带传动的张紧装置1.调节中心距张紧2.自动张紧装置3.张紧轮装置滑轨和调节螺旋摆动架和调节螺旋第五节其他带传动简介一、窄V带传动普通V带窄V带二、多楔带、联组V带传动三、复合平带传动四、同步带传动链传动有中间挠性的啮合传动.链条从动链轮主动链轮链条从动链轮主动链轮1、没有滑动，平均传动比准确；2、作用在轴上的载荷较小；3、传动效率较高；4、能适应温度较高、湿度较大及低速的工作环境；5、瞬时传动比不恒定，工作有噪声；6、不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。一、链传动的特点第一节链传动的特点、类型及应用注意与其他传动比较,如摩擦带,齿轮传动第一节链传动的特点、类型及应用传动链起重链滚子链齿形链套筒链输送链链传动的类型传动链第一节链传动的特点、类型及应用短节距精密滚子链短节距精密滚子链齿形链齿形链第一节链传动的特点、类型及应用第二节滚子链与链轮一、滚子链结构滚子链装配滚子链的接头型式滚子链的标记：链号排数×整链链节数标准编号例：08A－1×86GB1234.1-83滚子链双排滚子链单排滚子链多排滚子链二、滚子链链轮

二、链轮主要尺寸（表4-2）

分度圆直径

链轮齿形

端面齿形轴面齿形3圆弧1直线3.链轮的材料

中碳钢低速轻载

中碳钢淬火中速中载

低碳钢或低碳合金钢渗碳淬火中碳钢或中碳合金钢表面淬火高速重载*小链轮的材料应好于大链轮第三节链传动的运动特性一、链传动的运动不均匀性1.平均速度和平均传动比链绕在链轮上曲折成正多边形的一部分，正多边形边长为链节距p，边数为链轮齿数z，链传动的平均链速v和平均传动比i12为：一、链传动的运动不均匀性A2.多边形效应从动轮上链条前进速度：3.瞬时传动比：链轮转速越高，节距越大，齿数越少，链速波动越严重，动载荷越大。一、链传动的运动不均匀性链条前进的动载荷

从动链轮的动载荷

链轮转速越高，节距越大，齿数越少，则链轮的动载荷越大。

同时，由于链条沿垂直方向的分速度vy也在作周期性变化，将使链条发生横向振动。此外，链节和链轮轮齿啮合瞬间的相对速度，以及链张紧不好也将引起冲击和动载荷。

二、链传动的动载荷链条与链轮的啮合冲击:多边形效应:

链条速度和瞬时传动比呈现周期性变化,产生动载荷,冲击和噪声.

这是链传动的固有特性.可通过合理选择基本参数和转速来减轻.

二、链传动的动载荷1、链的疲劳破坏2、链条铰链的磨损3、链条铰链的胶合4、链条静力拉断第四节链传动的失效形式及功率曲线图一、链传动的失效形式第四节链传动的失效形式及功率曲线图实验条件：1.两链轮安装在水平轴上且共面2.小链轮齿数z1=193.链长Lp=100节；4.载荷平稳；5.按推荐的方式润滑6.连续15000小时满负荷运转7.链条磨损相对伸长量<3%8.链速v>0.6m/s铰链磨损链板疲劳冲击疲劳铰链胶合安全区单排滚子链的额定功率曲线标准实验条件下单排滚子链许用功率曲线三、滚子链的许用功率曲线第五节滚子链传动的设计计算一、中、高速链传动的设计计算1.确定链轮齿数2.选定链条型号、确定链节距3.确定中心距a4.计算链速5.确定实际中心距和链条节数6.计算压轴力Q第五节滚子链传动的设计计算1.确定链传动比第五节滚子链传动的设计计算2.确定链轮齿数若z1过少：不均匀性及动载增大；链条进入退出啮合相对转角大，铰链磨损增大；圆周力增大，加速链条链轮的损坏。若z2过多：传动尺寸的质量增大；因链条节距伸长易于发生跳齿和脱链。

链速v/m/s0.6~33~8>8>25齿数z1≥17≥21≥25≥35限定最大齿数zmax≤120*z常取奇数推荐传动比i=2~