Transcript 机械设计

机械电子工程系
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第１章
第２章
第3章
第5章
绪论
螺纹联接和螺旋传动、 键、花键、销、成形联接
带传动
齿轮传动
第6章
蜗杆传动
第4章
链传动
第7章
轴
第9章
第8章
滚动轴承
滑动轴承
第 10 章 联轴器和离合器
第 11 章 弹簧
第一章 绪论
基本要求及重点、难点
机械的组成及本课程研究的对象，本课程的性质和任务，
本课程的特点和学习方法。
基本要求:
1)搞清楚“学什么”、“为什么学”和“如何学”这三个
大问题，树立学好本课程的信心和决心。
重点、难点：
本课程的性质、特点和学习方法
主要内容
一、本课程介绍
二．机械零件的主要失效形式和设计准则：
三．机械零件的一般设计步骤：
一、本课程介绍
1.命名及分类：
命名：组成机器的必不可拆的基本单元称机械零件。
机器：执行机械运动的装置。由原动机－传动部分－工作机组成，代
替人的劳动作工或进行能量转换。
特征： １）人为实物组合，或由机构组成；
２）各部分之间有确定的相对运动；
３）用来代替或减轻人的劳动左右用工或转换能量。
机构：具机器特征
机械：机器及机构的总称。
设计：为满足某一特定要求而进行的创造过程。
分类：通用机械零件
专用机械零件
２．研究对象：
在普通条件下工作的一般参数的通用机械零件的设计理论和方法
３．课程性质、任务：
性质：是一门论述机械设计理论、研究机械设计方法的设计性的技术基础
课。是多学科知识的综合运用。具有综合性、设计性。
任务：１）掌握机械设计所必需的基本知识、基本理论和基本技能，解决
通用零件设计问题:
设计计算
绘制工作图
２）独立进行传动装置的设计；
３）熟悉国家标准、手册、规范等，并正确运用；
４）培养学生树立正确的设计思想。
４．特点及学习方法：
特点：三性：综合性、设计性、实践性
四多：公式多而繁、概念多、图表多、系数多。
学习方法:１）抓实质
２）理论联系实际
３）试算法
４）归纳总结
二．机械零件的主要失效形式和设计准则
1.主要失效形式
１）断裂
２）塑变
３）表面失效: 磨损、 胶合、 疲劳点蚀
４）其他失效：打滑
2.设计准则：
1）强度准则：σ≤［σ］或τ≤［τ］；［σ］＝或［τ］＝τmin/s
2）刚度准则：ｙ［ｙ］或θ［θ］ φ［φ］
3）耐磨性准则
验算压强：ｐ［ｐ］
条件性计算： 单位接触面上单位时间产生摩擦功不太大，控制ｐｖ≤［ｐ
ｖ］
4）可靠性准则：
按传统强度设计方法设计零件，由于材料强度，外载荷和加工尺寸等存在离散
性，有可能出现达不到预定工作时间而失效的情况。希望将出现这种失效情况
的概率控制在一定程度之内，这就对零件提出可靠性要求。
可靠度：机器或零件在一定工作环境下，在规定的使用期限内连续工作的概率。
三．机械零件的一般设计步骤：
1.计算零件上的载荷
2.选材
3.画工作图校核计算
4.理论计算:结构设计、校核计算
第一章 螺纹联接
基本要求及重点、难点
螺纹及螺纹联接的基本知识；螺栓组联接的设计，包括单个螺
栓联接的拧紧、强度计算、螺栓组结构设计、受力分析及提高
螺栓联接强度的措施等；滑动螺旋传动的设计计算方法。
基本要求:
1) 掌握螺纹的基本知识——螺纹的基本参数、常用螺纹的种
类、特性及其应用。
2) 掌握螺纹联接的基本知识——螺纹联接的基本类型、结构
特点及其应用，螺纹联接标准件，螺纹联接的拧紧与防松。
3) 掌握螺栓组联接设计的基本方法——螺栓组联接的结构设
计，受力分析，单个螺栓联接的强度计算理论与方法。
4) 掌握提高螺纹联接强度的各种措施。
5) 掌握滑动螺旋传动的常用设计方法。
重点：
1)
螺纹和螺纹联接的基本知识。
2) 螺栓组联接的受力分析，主要是复杂受力状态下的受力分析
3) 单个螺栓联接的强度计算，主要是承受横向载荷和轴向拉伸
载荷的紧螺栓联接的强度计算。
4) 螺栓组联接的综合计算，主要是三种情况：①校核螺栓组联
接螺栓的强度；②设计螺栓组联接螺栓的直径尺寸；③确定螺
组联接所能承受的最大载荷。
难点：
1) 螺纹联接的结构设计与表达。
2) 受倾覆力矩作用的螺栓组联接受力分析。
3) 复杂受力状态下的螺栓组联接受力分析。
4) 受预紧力和轴向工作载荷作用时，单个螺栓联接的螺栓总拉
力的确定
本章内容
§１-1 螺纹联接的主要类型：
§１-2 螺纹联接的拧紧和防松
§１-4 螺栓组联接的受力分析：
§１-5 单个螺栓联接的强度计算
§１-6 螺旋传动
螺纹联接的类型（1）
螺纹联接的类型（2）
一．螺纹分类：
１．根据母体形状：圆柱、圆锥
２．据牙型剖面分：
１）三角形：α＝６０°
２）矩形：α＝０°
α↑ ｆ↑ ρv 根据自锁性条件
自锁性好，用于联接
α↓ ｆ↓ ρv↓ 自锁性差。
η↑强度↓
３）梯形：＝３０°
自锁性比矩阵形好，比矩阵形低
４）锯齿形：承受单向轴向力，及强度高于梯形。
３．根据旋向分：左、右
４．根据头数： 单：常用
双
多
 §１－２
螺纹联接的拧紧和防松
结论：由于摩擦系数不稳定，加之加在扳手上的力有时难以控制，有时易拧断，主要
联接不宜小于Ｍ１２～Ｍ１６的螺栓（或Ｍ１０），Ｐ１０３页
复习Ｐ100～Ｐ103 教材２：Ｐ24例２－８ Ｐ18 －１ Ｐ22１－２第一问
三、螺纹联接的防松：
§2－４螺栓组联接的受力分析：

假设：
１．被联接件为刚性体
２．各个螺栓的材料、直径、长度与
３．螺栓的应变在弹性范围内。
相同；
一、联接受轴向载荷Ｆ
每个螺栓受的工作拉力：
 二、联接受横向载荷Ｆ

摩擦力平衡外载荷

2）受剪螺栓：
每个螺栓受剪切力：

三、联接受扭矩Ｔ作用：
分两种情况：
1.靠摩擦传力（受拉螺栓）：
2．靠剪切传力：
由变形协调条件求解：各螺栓剪切变形量与其中心到底板旋转中心距离成正比；
又因螺栓材料、直径、长度相同，剪切刚度也相同，所以剪切力也与距离成正
比（虎克定律）
四 、受翻倒力矩M的螺栓组联接：


假设：被联接件为弹性体。螺栓只能受拉，不能受剪
复习：P112-P114 补充教材P9-P10
（图中r1…r8为区别与情况三，将r改为l）
例题：分析下列螺栓组联接的受力情况。解：（略）。
§６－5单个螺栓联接的强度计算
一、受拉螺栓联接的强度计算：
1.
松联接：如图6.3所示：相当于杆件纯拉伸，强度条件为：
2.紧联接螺栓：




１） 只受(外载荷横向力或扭矩靠摩擦传力)
螺栓受拉、扭 预紧力（）如图6.5
结论：只受的螺栓可认为将所受拉力增大30%当作纯拉伸来计算。
或：紧联接螺栓的强度也可当作纯拉伸计算，但只需将拉力增大30%以考虑螺纹
力矩的影响。
二 受剪螺栓计算

习题：
1．板架：例2-1(补充教材P11)，例2-6(P21),作业：2-3，2-4。
2. F-T联合作用：例2-3（补充P17） 作业 2-10（补充P38）
3．传递T(2-1)P36
作业 2-7(补充P37)
4. 综合题：例2-5（补充P20）
5. 变载：教材P110
§2.5 提高螺栓联接强度的措施
一、改善螺纹牙上载荷分布不均匀现象。
二、减小螺栓螺母螺距变化差。 P35 图 2.19
三、减小应力幅：在F一定时 减小或增大c
四、减小应力集中。见教材图2.21。
五．减小附加应力。 P37图2.24
六、增大预紧力。
机械设计学习指导：P2１。螺栓结构改错练习。
图2.24 减免弯曲应力
图2.21 减小应力幅
图2.20 均载螺母
图2.19 螺纹牙受力
§2-6螺旋传动

螺旋传动主要用来变回转运动为直线运动，
同时传递能量。将回转运动变为直线运动的几种
基本运动的方式。
本章的基本理论皆为复习材料力学的强度计
算知识，同学们可以结合教材及补充教材的设计
实例进行自学，并完成螺旋千斤顶的装配图（参
考补充教材P33-P35）

作业：2-25至2-30。

图2-24
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