第10章 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

演講人：日期：第10章機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)目錄CONTENTS聯(lián)接概述螺紋聯(lián)接鍵聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接聯(lián)接的選用與設(shè)計(jì)輪系輪系的功用01聯(lián)接概述聯(lián)接定義聯(lián)接是指機(jī)械部件之間的連接和固定，通過(guò)聯(lián)接可以使多個(gè)部件組成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞。聯(lián)接作用聯(lián)接是機(jī)械設(shè)備中不可或缺的部分，它保證了機(jī)械部件之間的協(xié)調(diào)和配合，使機(jī)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(lèi)與內(nèi)容聯(lián)接的分類(lèi)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(xiāo)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(qiáng)度和穩(wěn)定性，但拆卸困難。聯(lián)接應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、耐磨性、耐腐蝕性等方面的要求，以保證機(jī)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(guó)家制定了一系列聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)，如螺紋標(biāo)準(zhǔn)、鍵槽標(biāo)準(zhǔn)、公差配合標(biāo)準(zhǔn)等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守這些標(biāo)準(zhǔn)。聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接要求與標(biāo)準(zhǔn)02螺紋聯(lián)接螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、聯(lián)接可靠、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的聯(lián)接方式之一。螺栓聯(lián)接的特點(diǎn)螺栓聯(lián)接時(shí)，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(shí)不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移。螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算主要包括螺栓的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，以及被聯(lián)接件的擠壓強(qiáng)度。螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力為了防止螺栓在振動(dòng)或交變載荷作用下松動(dòng)，常采用雙螺母、彈簧墊圈、開(kāi)口銷(xiāo)等防松裝置。螺栓聯(lián)接的防松措施01020403螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)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(zhuān)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(diǎn)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(guò)螺母進(jìn)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(chǎng)合。螺柱聯(lián)接的預(yù)緊力和緊固力螺柱聯(lián)接時(shí)，需通過(guò)螺母擰緊力矩來(lái)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(qiáng)度鋼材或合金材料制成，以滿(mǎn)足高強(qiáng)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(shí)，需根據(jù)螺釘?shù)牟牧?、直徑和螺距等因素，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(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)螺紋損壞、斷裂等問(wèn)題，需要及時(shí)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(lái)防止螺釘松動(dòng)。螺釘聯(lián)接的特點(diǎn)螺釘聯(lián)接是將螺釘直接旋入被聯(lián)接件中，通過(guò)螺釘?shù)臄Q緊力矩來(lái)實(shí)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(chǎng)合。螺釘聯(lián)接03鍵聯(lián)接平鍵的類(lèi)型及特點(diǎn)平鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算平鍵聯(lián)接的失效形式平鍵聯(lián)接的優(yōu)缺點(diǎn)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(dòng)聯(lián)接。設(shè)計(jì)平鍵聯(lián)接時(shí)，需進(jìn)行強(qiáng)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(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性好等優(yōu)點(diǎn)；但也有應(yīng)力集中、無(wú)法承受軸向力等缺點(diǎn)。平鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接楔鍵的類(lèi)型及特點(diǎn)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(jì)計(jì)算03設(shè)計(jì)楔鍵聯(lián)接時(shí)，需進(jìn)行強(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)；但也有應(yīng)力集中、裝拆困難等缺點(diǎn)?；ㄦI聯(lián)接花鍵的類(lèi)型及特點(diǎn)花鍵聯(lián)接分為矩形花鍵和漸開(kāi)線(xiàn)花鍵。矩形花鍵的鍵齒為矩形，漸開(kāi)線(xiàn)花鍵的鍵齒為漸開(kāi)線(xiàn)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(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)花鍵聯(lián)接時(shí)，需進(jìn)行強(qiáng)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(shí)，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(diǎn)花鍵聯(lián)接具有承載能力高、對(duì)中性好、能傳遞較大扭矩等優(yōu)點(diǎn)；但也有加工成本高、裝拆困難、鍵齒易磨損等缺點(diǎn)。04銷(xiāo)聯(lián)接圓柱銷(xiāo)類(lèi)型包括普通圓柱銷(xiāo)、螺旋圓柱銷(xiāo)和彈性圓柱銷(xiāo)等。圓柱銷(xiāo)聯(lián)接具有較高的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，適用于傳遞較大的載荷。普通圓柱銷(xiāo)靠過(guò)盈配合固定在孔中，銷(xiāo)孔需精確加工；螺旋圓柱銷(xiāo)靠螺紋實(shí)現(xiàn)緊固；彈性圓柱銷(xiāo)靠彈性變形實(shí)現(xiàn)緊固。常用于要求聯(lián)接強(qiáng)度高、可靠性好的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，如傳動(dòng)裝置、機(jī)床等。圓柱銷(xiāo)聯(lián)接聯(lián)接特點(diǎn)聯(lián)接強(qiáng)度應(yīng)用場(chǎng)合包括帶孔圓錐銷(xiāo)和不帶孔圓錐銷(xiāo)。圓錐銷(xiāo)插入孔中后，靠自身錐度實(shí)現(xiàn)緊固，孔不需精確加工；拆卸時(shí)需用專(zhuān)用工具。圓錐銷(xiāo)聯(lián)接具有較高的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)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(jī)械結(jié)構(gòu)中，如軸承座、齒輪箱等。圓錐銷(xiāo)聯(lián)接圓錐銷(xiāo)類(lèi)型聯(lián)接特點(diǎn)聯(lián)接強(qiáng)度應(yīng)用場(chǎng)合開(kāi)口銷(xiāo)聯(lián)接開(kāi)口銷(xiāo)類(lèi)型主要有開(kāi)槽式開(kāi)口銷(xiāo)和彈性開(kāi)口銷(xiāo)等。02040301聯(lián)接強(qiáng)度開(kāi)口銷(xiāo)聯(lián)接的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度較低，主要用于防松。聯(lián)接特點(diǎn)開(kāi)口銷(xiāo)穿入螺栓或螺母孔中，開(kāi)口部分撐開(kāi)螺栓或螺母，防止其松動(dòng)；拆卸時(shí)需用專(zhuān)用工具。應(yīng)用場(chǎng)合常用于需經(jīng)常調(diào)整、拆卸或需要防松的場(chǎng)合，如起重設(shè)備、橋梁等。05過(guò)盈聯(lián)接軸與軸承的過(guò)盈聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接的原理軸與軸承之間的過(guò)盈聯(lián)接是通過(guò)軸與軸承孔之間的過(guò)盈配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以達(dá)到緊固和傳遞扭矩的目的。過(guò)盈聯(lián)接的類(lèi)型常見(jiàn)的過(guò)盈聯(lián)接類(lèi)型包括壓入式過(guò)盈聯(lián)接和熱裝式過(guò)盈聯(lián)接。過(guò)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(guò)盈聯(lián)接類(lèi)型和過(guò)盈量。過(guò)盈聯(lián)接的安裝過(guò)盈聯(lián)接的安裝需要使用專(zhuān)用的工具和工藝，以確保過(guò)盈量均勻、聯(lián)接可靠。01020304軸套過(guò)盈聯(lián)接主要分為圓柱形軸套過(guò)盈聯(lián)接和圓錐形軸套過(guò)盈聯(lián)接。軸套的過(guò)盈聯(lián)接軸套過(guò)盈聯(lián)接的類(lèi)型拆卸時(shí)需要使用專(zhuān)用工具，避免直接敲擊軸套，以免損壞軸和軸套。軸套過(guò)盈聯(lián)接的拆卸根據(jù)軸與軸套的配合公差、工作負(fù)載等因素，選擇合適的軸套過(guò)盈聯(lián)接類(lèi)型和過(guò)盈量。軸套過(guò)盈聯(lián)接的選用軸套過(guò)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(guò)盈聯(lián)接的作用強(qiáng)度校核對(duì)過(guò)盈聯(lián)接的軸、軸承或軸套進(jìn)行強(qiáng)度校核，確保其承載能力滿(mǎn)足工作要求。聯(lián)接的穩(wěn)定性分析分析過(guò)盈聯(lián)接在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，避免由于過(guò)盈量變化而導(dǎo)致聯(lián)接失效。熱裝溫度的計(jì)算對(duì)于熱裝式過(guò)盈聯(lián)接，需要計(jì)算熱裝溫度，以確保軸承或軸套能夠順利裝入，并達(dá)到預(yù)期的過(guò)盈量。過(guò)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(fù)載等因素，計(jì)算出合理的過(guò)盈量。過(guò)盈聯(lián)接的設(shè)計(jì)與計(jì)算06聯(lián)接的選用與設(shè)計(jì)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(mǎn)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(shí)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?xún)?yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)際條件，確定聯(lián)接的類(lèi)型，如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接等。根據(jù)傳遞的載荷和所選聯(lián)接類(lèi)型的強(qiáng)度，計(jì)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(jì)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(shí)際情況，進(jìn)行聯(lián)接強(qiáng)度的校核，確保聯(lián)接在工作中不會(huì)發(fā)生破壞。聯(lián)接的設(shè)計(jì)步驟確定聯(lián)接類(lèi)型計(jì)算聯(lián)接尺寸設(shè)計(jì)聯(lián)接結(jié)構(gòu)校核聯(lián)接強(qiáng)度聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算靜強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)聯(lián)接所受的靜載荷，計(jì)算聯(lián)接件的應(yīng)力，并校核其是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于承受動(dòng)載荷的聯(lián)接，需進(jìn)行動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算，考慮動(dòng)載荷對(duì)聯(lián)接強(qiáng)度的影響。疲勞強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于長(zhǎng)期在交變載荷下工作的聯(lián)接，需進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算，校核聯(lián)接在長(zhǎng)期使用中的可靠性。穩(wěn)定性計(jì)算對(duì)于某些特殊聯(lián)接，如壓桿穩(wěn)定、軸承穩(wěn)定等，還需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)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(gè)齒輪的軸線(xiàn)都是固定不動(dòng)的，輪系圍繞一個(gè)或幾個(gè)固定軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。定義與特點(diǎn)齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、分度圓直徑、齒寬等。主要參數(shù)汽車(chē)變速箱、鐘表等。應(yīng)用實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)穩(wěn)定，但傳動(dòng)比較大時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸也會(huì)相應(yīng)增大。優(yōu)缺點(diǎn)分析定軸輪系定義與特點(diǎn)應(yīng)用實(shí)例周轉(zhuǎn)輪系是指輪系中至少有一個(gè)齒輪的軸線(xiàn)是可以移動(dòng)的，通常是通過(guò)行星架等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)繞中心軸線(xiàn)的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。行星減速器、差速器、自動(dòng)變速器等。周轉(zhuǎn)輪系主要參數(shù)行星齒輪的齒數(shù)、太陽(yáng)輪的齒數(shù)、行星架的轉(zhuǎn)速等。優(yōu)缺點(diǎn)分析結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動(dòng)比大，但制造精度要求較高，且需要專(zhuān)門(mén)的行星架等結(jié)構(gòu)。輪系的傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)比定義傳動(dòng)比是指輪系中主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速之比，通常用i表示。定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算根據(jù)齒輪的齒數(shù)比，可以直接計(jì)算出傳動(dòng)比i=n1/n2（n1為主動(dòng)輪齒數(shù)，n2為從動(dòng)輪齒數(shù)）。周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)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(jìn)行計(jì)算（n1為太陽(yáng)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(dòng)比的應(yīng)用傳動(dòng)比可以用于計(jì)算輪系的輸出轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)，是機(jī)械設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。換向器齒輪減速器通過(guò)齒輪的嚙合，降低轉(zhuǎn)速，提高扭矩，廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)。通過(guò)輪系的組合，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變化，適應(yīng)不同的工作需求。變速與變向運(yùn)動(dòng)