第10章 機械設(shè)計基礎(chǔ)

演講人：日期：第10章機械設(shè)計基礎(chǔ)目錄CONTENTS聯(lián)接概述螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接銷聯(lián)接過盈聯(lián)接聯(lián)接的選用與設(shè)計輪系輪系的功用01聯(lián)接概述聯(lián)接定義聯(lián)接是指機械部件之間的連接和固定，通過聯(lián)接可以使多個部件組成一個整體，實現(xiàn)運動和力的傳遞。聯(lián)接作用聯(lián)接是機械設(shè)備中不可或缺的部分，它保證了機械部件之間的協(xié)調(diào)和配合，使機械設(shè)備能夠正常工作。聯(lián)接的定義與作用聯(lián)接的分類與內(nèi)容聯(lián)接的分類根據(jù)聯(lián)接方式的不同，聯(lián)接可以分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接兩種?？刹鹇?lián)接包括螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等，這種聯(lián)接方式可以方便地拆卸和維修。不可拆聯(lián)接包括焊接、鉚接、膠接等，這種聯(lián)接方式具有較高的強度和穩(wěn)定性，但拆卸困難。聯(lián)接應(yīng)滿足強度、剛度、耐磨性、耐腐蝕性等方面的要求，以保證機械部件的安全和可靠。聯(lián)接要求為確保聯(lián)接的質(zhì)量和效率，國家制定了一系列聯(lián)接標準，如螺紋標準、鍵槽標準、公差配合標準等，設(shè)計時應(yīng)嚴格遵守這些標準。聯(lián)接標準聯(lián)接要求與標準02螺紋聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、聯(lián)接可靠、標準化程度高等特點，是應(yīng)用最廣泛的聯(lián)接方式之一。螺栓聯(lián)接的特點螺栓聯(lián)接時，必須擰緊螺母，使螺栓產(chǎn)生預(yù)緊力，以保證被聯(lián)接件在受到外力時不會發(fā)生相對位移。螺栓聯(lián)接的強度計算主要包括螺栓的拉伸強度和剪切強度，以及被聯(lián)接件的擠壓強度。螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力為了防止螺栓在振動或交變載荷作用下松動，常采用雙螺母、彈簧墊圈、開口銷等防松裝置。螺栓聯(lián)接的防松措施01020403螺栓聯(lián)接的強度計算螺柱聯(lián)接的安裝和拆卸螺柱聯(lián)接的安裝和拆卸需要使用專業(yè)的工具和設(shè)備，以確保螺柱和螺母的配合精度和聯(lián)接質(zhì)量。螺柱聯(lián)接的特點螺柱聯(lián)接是將螺柱的一端固定在被聯(lián)接件上，另一端通過螺母進行緊固的一種聯(lián)接方式，適用于被聯(lián)接件之一較厚或需要經(jīng)常拆卸的場合。螺柱聯(lián)接的預(yù)緊力和緊固力螺柱聯(lián)接時，需通過螺母擰緊力矩來控制螺柱的預(yù)緊力和緊固力，以確保聯(lián)接的可靠性和緊密性。螺柱聯(lián)接的材料選擇螺柱聯(lián)接通常使用高強度鋼材或合金材料制成，以滿足高強度和耐磨損的要求。螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接的緊固力矩螺釘聯(lián)接時，需根據(jù)螺釘?shù)牟牧稀⒅睆胶吐菥嗟纫蛩?，選擇合適的緊固力矩，以確保聯(lián)接的牢固性和可靠性。螺釘聯(lián)接的損壞和修復(fù)螺釘聯(lián)接在使用過程中可能會出現(xiàn)螺紋損壞、斷裂等問題，需要及時更換或修復(fù)，以確保聯(lián)接的可靠性和安全性。螺釘聯(lián)接的防松措施螺釘聯(lián)接常采用涂膠、加裝彈簧墊圈或鎖緊墊圈等措施來防止螺釘松動。螺釘聯(lián)接的特點螺釘聯(lián)接是將螺釘直接旋入被聯(lián)接件中，通過螺釘?shù)臄Q緊力矩來實現(xiàn)聯(lián)接的一種緊固方式，適用于被聯(lián)接件較薄或需要經(jīng)常拆卸的場合。螺釘聯(lián)接03鍵聯(lián)接平鍵的類型及特點平鍵聯(lián)接的設(shè)計計算平鍵聯(lián)接的失效形式平鍵聯(lián)接的優(yōu)缺點平鍵分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵。普通平鍵用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵用于有導(dǎo)向要求的聯(lián)接，滑鍵用于軸上零件的移動聯(lián)接。設(shè)計平鍵聯(lián)接時，需進行強度校核，根據(jù)傳遞的扭矩和鍵的材料、尺寸等因素確定鍵的截面尺寸。平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面被壓潰或磨損。平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對中性好等優(yōu)點；但也有應(yīng)力集中、無法承受軸向力等缺點。平鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接楔鍵的類型及特點01楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵。普通楔鍵的工作面是上下兩面，鉤頭楔鍵的工作面是上下兩面的鉤頭。楔鍵聯(lián)接的失效形式02楔鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面被壓潰或磨損，以及鍵的剪斷。楔鍵聯(lián)接的設(shè)計計算03設(shè)計楔鍵聯(lián)接時，需進行強度校核，根據(jù)傳遞的扭矩和鍵的材料、尺寸等因素確定鍵的截面尺寸。此外，還需考慮鍵與軸、輪轂之間的配合公差。楔鍵聯(lián)接的優(yōu)缺點04楔鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)緊湊、能傳遞較大扭矩、能承受一定的軸向力等優(yōu)點；但也有應(yīng)力集中、裝拆困難等缺點?；ㄦI聯(lián)接花鍵的類型及特點花鍵聯(lián)接分為矩形花鍵和漸開線花鍵。矩形花鍵的鍵齒為矩形，漸開線花鍵的鍵齒為漸開線形狀?；ㄦI聯(lián)接的失效形式花鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面磨損、鍵齒壓潰和鍵齒剪斷?；ㄦI聯(lián)接的設(shè)計計算設(shè)計花鍵聯(lián)接時，需進行強度校核，根據(jù)傳遞的扭矩和花鍵的材料、尺寸等因素確定花鍵的截面尺寸和齒數(shù)。同時，還需考慮鍵與軸、輪轂之間的配合公差和鍵齒的磨損量?；ㄦI聯(lián)接的優(yōu)缺點花鍵聯(lián)接具有承載能力高、對中性好、能傳遞較大扭矩等優(yōu)點；但也有加工成本高、裝拆困難、鍵齒易磨損等缺點。04銷聯(lián)接圓柱銷類型包括普通圓柱銷、螺旋圓柱銷和彈性圓柱銷等。圓柱銷聯(lián)接具有較高的剪切強度和擠壓強度，適用于傳遞較大的載荷。普通圓柱銷靠過盈配合固定在孔中，銷孔需精確加工；螺旋圓柱銷靠螺紋實現(xiàn)緊固；彈性圓柱銷靠彈性變形實現(xiàn)緊固。常用于要求聯(lián)接強度高、可靠性好的機械結(jié)構(gòu)中，如傳動裝置、機床等。圓柱銷聯(lián)接聯(lián)接特點聯(lián)接強度應(yīng)用場合包括帶孔圓錐銷和不帶孔圓錐銷。圓錐銷插入孔中后，靠自身錐度實現(xiàn)緊固，孔不需精確加工；拆卸時需用專用工具。圓錐銷聯(lián)接具有較高的剪切強度和擠壓強度，適用于傳遞中等載荷。常用于需經(jīng)常拆裝、聯(lián)接精度要求較高的機械結(jié)構(gòu)中，如軸承座、齒輪箱等。圓錐銷聯(lián)接圓錐銷類型聯(lián)接特點聯(lián)接強度應(yīng)用場合開口銷聯(lián)接開口銷類型主要有開槽式開口銷和彈性開口銷等。02040301聯(lián)接強度開口銷聯(lián)接的剪切強度和擠壓強度較低，主要用于防松。聯(lián)接特點開口銷穿入螺栓或螺母孔中，開口部分撐開螺栓或螺母，防止其松動；拆卸時需用專用工具。應(yīng)用場合常用于需經(jīng)常調(diào)整、拆卸或需要防松的場合，如起重設(shè)備、橋梁等。05過盈聯(lián)接軸與軸承的過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接的原理軸與軸承之間的過盈聯(lián)接是通過軸與軸承孔之間的過盈配合來實現(xiàn)的，以達到緊固和傳遞扭矩的目的。過盈聯(lián)接的類型常見的過盈聯(lián)接類型包括壓入式過盈聯(lián)接和熱裝式過盈聯(lián)接。過盈聯(lián)接的選用根據(jù)軸與軸承的材料、尺寸、工作溫度等因素，選擇合適的過盈聯(lián)接類型和過盈量。過盈聯(lián)接的安裝過盈聯(lián)接的安裝需要使用專用的工具和工藝，以確保過盈量均勻、聯(lián)接可靠。01020304軸套過盈聯(lián)接主要分為圓柱形軸套過盈聯(lián)接和圓錐形軸套過盈聯(lián)接。軸套的過盈聯(lián)接軸套過盈聯(lián)接的類型拆卸時需要使用專用工具，避免直接敲擊軸套，以免損壞軸和軸套。軸套過盈聯(lián)接的拆卸根據(jù)軸與軸套的配合公差、工作負載等因素，選擇合適的軸套過盈聯(lián)接類型和過盈量。軸套過盈聯(lián)接的選用軸套過盈聯(lián)接主要用于軸與軸套之間的緊固和定位，提高軸的剛性和旋轉(zhuǎn)精度。軸套過盈聯(lián)接的作用強度校核對過盈聯(lián)接的軸、軸承或軸套進行強度校核，確保其承載能力滿足工作要求。聯(lián)接的穩(wěn)定性分析分析過盈聯(lián)接在工作過程中的穩(wěn)定性，避免由于過盈量變化而導(dǎo)致聯(lián)接失效。熱裝溫度的計算對于熱裝式過盈聯(lián)接，需要計算熱裝溫度，以確保軸承或軸套能夠順利裝入，并達到預(yù)期的過盈量。過盈量的確定根據(jù)軸與軸承或軸套的材料、配合公差、工作負載等因素，計算出合理的過盈量。過盈聯(lián)接的設(shè)計與計算06聯(lián)接的選用與設(shè)計聯(lián)接的選擇原則根據(jù)傳遞的載荷、工作環(huán)境和使用要求，選擇能滿足功能要求的聯(lián)接形式，并確保聯(lián)接的可靠性。聯(lián)接的功能與可靠性根據(jù)實際需要，選擇可拆聯(lián)接（如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接等）或不可拆聯(lián)接（如焊接、鉚接等）?？紤]聯(lián)接件的制造和裝配工藝性，確保聯(lián)接易于加工和裝配。聯(lián)接的可拆性與不可拆性優(yōu)先選擇標準件和通用件，以便降低制造成本和提高維修效率。聯(lián)接的標準化與通用性01020403聯(lián)接的制造與裝配工藝性根據(jù)功能要求和實際條件，確定聯(lián)接的類型，如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等。根據(jù)傳遞的載荷和所選聯(lián)接類型的強度，計算聯(lián)接件的尺寸，如螺栓的直徑、鍵的寬度和高度等。根據(jù)聯(lián)接件的形狀和尺寸，設(shè)計聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式，包括聯(lián)接件的連接方式、受力方式和緊固方式等。根據(jù)聯(lián)接的實際情況，進行聯(lián)接強度的校核，確保聯(lián)接在工作中不會發(fā)生破壞。聯(lián)接的設(shè)計步驟確定聯(lián)接類型計算聯(lián)接尺寸設(shè)計聯(lián)接結(jié)構(gòu)校核聯(lián)接強度聯(lián)接的強度計算靜強度計算根據(jù)聯(lián)接所受的靜載荷，計算聯(lián)接件的應(yīng)力，并校核其是否滿足強度要求。動強度計算對于承受動載荷的聯(lián)接，需進行動強度計算，考慮動載荷對聯(lián)接強度的影響。疲勞強度計算對于長期在交變載荷下工作的聯(lián)接，需進行疲勞強度計算，校核聯(lián)接在長期使用中的可靠性。穩(wěn)定性計算對于某些特殊聯(lián)接，如壓桿穩(wěn)定、軸承穩(wěn)定等，還需進行穩(wěn)定性計算，確保聯(lián)接在工作中的穩(wěn)定性。07輪系定軸輪系是指輪系中各個齒輪的軸線都是固定不動的，輪系圍繞一個或幾個固定軸線旋轉(zhuǎn)。定義與特點齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、分度圓直徑、齒寬等。主要參數(shù)汽車變速箱、鐘表等。應(yīng)用實例結(jié)構(gòu)簡單、傳動穩(wěn)定，但傳動比較大時，結(jié)構(gòu)尺寸也會相應(yīng)增大。優(yōu)缺點分析定軸輪系定義與特點應(yīng)用實例周轉(zhuǎn)輪系是指輪系中至少有一個齒輪的軸線是可以移動的，通常是通過行星架等結(jié)構(gòu)實現(xiàn)繞中心軸線的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。行星減速器、差速器、自動變速器等。周轉(zhuǎn)輪系主要參數(shù)行星齒輪的齒數(shù)、太陽輪的齒數(shù)、行星架的轉(zhuǎn)速等。優(yōu)缺點分析結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動比大，但制造精度要求較高，且需要專門的行星架等結(jié)構(gòu)。輪系的傳動比計算傳動比定義傳動比是指輪系中主動輪與從動輪的轉(zhuǎn)速之比，通常用i表示。定軸輪系的傳動比計算根據(jù)齒輪的齒數(shù)比，可以直接計算出傳動比i=n1/n2（n1為主動輪齒數(shù)，n2為從動輪齒數(shù)）。周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算較為復(fù)雜，需要考慮行星架轉(zhuǎn)速、行星輪自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)等因素，通常采用公式i=(n1/n2)×(1+n3/n4)進行計算（n1為太陽輪齒數(shù)，n2為行星輪齒數(shù)，n3為行星架轉(zhuǎn)速，n4為行星輪公轉(zhuǎn)齒數(shù)）。傳動比的應(yīng)用傳動比可以用于計算輪系的輸出轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)，是機械設(shè)計中的重要參數(shù)。08輪系的功用變速器利用輪系的轉(zhuǎn)向特性，改變運動方向，實現(xiàn)復(fù)雜運動。換向器齒輪減速器通過齒輪的嚙合，降低轉(zhuǎn)速，提高扭矩，廣泛應(yīng)用于機械傳動。通過輪系的組合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變化，適應(yīng)不同的工作需求。變速與變向運動