机械设计基础(第五版)讲义第10章,4-8
机械设计基础第五版讲义
m
1
2
J ∆J
δ ∆δ
Amax
J 2
2 max
2 m in
J 2
max min
2
max min m
2m
Jm2
1) 当 Amax 与 m 一定时，J 与 为等边双曲线的关系。
过分追求机械运转速度的平稳性，将使飞轮过于笨重。
2) 当 J 与 m 一定时，最大盈亏功 Amax 与不均匀系数 成正比。
l’1
l
m1'
l1" l
m1
m1"
l1' l
m1
m3'
பைடு நூலகம்
l3" l
m3
m3"
l3' l
m3
m2'
l2" l
m2
m2"
l2' l
m2
8 回转件的平衡
m’3r3
T' F’2
m’1
m’3 r’b
F’1 m’b
F’3 F’b
m’2r2
l’1
F2 m2
r2 r1
m1 F1 l’3
l’2
l
T”
F”2
r”bm”b
1. 质量分布在同一回转面内
D
B
适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子(D/B≥5)，如风 扇叶轮、飞轮、砂轮、齿轮、凸轮等。
特点：若重心不在回转轴线 上，则在静止状态下，无论 其重心初始在何位置，最终 都会落在轴线的铅垂线的下 方，这种不平衡现象在静止 状态下就能表现出来。 如自行车轮
ω ω
ω
8 回转件的平衡
F2
同一回转平面内，但质心在回转
机械设计基础第10章习题讲解
本章的习题是按旧书的齿形系数Y F 求解的，新书需将齿形系数改为复合齿形系数Y FS 。
旧书（新书）10-3（10-3） 标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m 1=20 mm ，z 1=20；m 2=2 mm ，z 2=20，其（复合）齿形系数是否相等？答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与齿轮的齿数有关，而与模数无关。
由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等的。
10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P ，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σ H2]、[σ H1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？解：由齿轮接触疲劳强度条件][≤)1(335H 213H σuba KT u σ±=当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即[] 1.3[]H H σσ'=，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有[]1[] 1.3H H σσ'==得： 21111.3 1.69T T T '==11 1.69P P T T P P '=''=故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。
10-8（10-7） 单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310-570正火，P = 4 kW ， n 1=720 r/min ，m =4 mm ，z 1=25，z 2 =73，b 1=84 mm ，b 2 =78 mm ，单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。
解 ：⑴ 齿轮材料的许用应力由表 10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS ；大齿轮ZG310-570正火，齿面硬度180HBS ，齿轮的材料为软齿面齿轮。
《机械设计基础》课程标准
《机械设计基础》课程标准（执笔人：潘存云审阅学院：机电工程与自动化学院）课程编号：0802203英文名称：Fundamentals of Mechanic Design预修课程：高等数学、理论力学、材料力学、工程制图基础、制造工程基础学时安排：70学时，其中讲授60学时，实验8学时，考核2学时。
学分：3.5一、课程概述（一）课程性质地位本课程是机电控制大类学员的一门技术基础课。
它在教学计划中起承上启下的作用，占有十分重要的地位。
本课程所起的作用，一方面是将理论力学等先修课程基本知识进行延拓深化和具体应用，另一方面又为学习自动武器原理等后续课程打好理论基础。
本课程的任务是使学员掌握常用机构和通用零部件设计的基本理论，基本知识和基本技能，为日后正确使用和维护部队的武器装备打下坚实的基础。
（二）课程基本理念本课程的课堂教学侧重于常用机构和通用零部件设计的基本理论和方法介绍，通过多媒体三维模型动画和实物演示、开设简单机械装置创新组合设计实验、布置适量的设计性作业，鼓励参与机械创新设计大赛等多种辅助性和实践性教学手段，达到培养学员运用理论指导实践、掌握机械设计基本原理和方法，激发创新意识和潜能、具备简单机械设计技能的目标。
（三）课程设计思路本课程由课堂教学、作业、实验、课外机械创新设计竞赛活动等教学环节组成，它们环环相扣，联系密切，目标一致，各有侧重。
1．本课程课堂教学内容包括常用机构和通用零部件两大部分。
其中常用机构部分主要介绍常用机构的组成、运动原理和设计方法；通用零部件部分主要讨论其结构特点、应用场合和设计方法。
2．实施课堂教学主要以教员讲授为主，重点介绍常用机构和通用零部件的基本概念、基本知识、基本理论和设计方法。
采用多媒体CAI教学手段，充分发挥已建成的《武器装备案例教学资源库》的作用，结合章节内容，有针对性地穿插典型机构和通用零部件在武器装备中的应用案例，以加深学员对机械的感性认识。
3．通过完成所布置的作业达到检验学生掌握课程基本理论知识熟练程度之目的。
机械设计基础第10章连接(键、花键-六)
§10－1 螺纹 §10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 §10－3 机械制造常用螺纹（略） §10－4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 §10－5 螺纹连接的预紧与防松
§10－6 螺栓连接的强度计算 §10－7 螺栓的材料和许用应力 §10－8 提高螺栓连接强度的措施 §10－9 螺旋传动 （略） §10－10 滚动螺旋简介（略） §10－11 键连接和花键连接
在重型机械中常采用切向键 ——一对楔键组成。
窄面 工作面
d 潘存云教授研制
斜度1：100
装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生 的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要 两对切向键分布成120~130 ˚ 。
二、平键联接的强度校核 1. 类型的选择 应根据各种平键的特点及具体应用情况来选择。 考虑：扭矩大小、对中性要求、轴上位置等情况。 2 . 尺寸的选择 键是一种标准件，主要尺寸：长L、宽b、高h b×h____按轴的直径由标准选取。表10－9 P156 L_____参照轮毂宽度B从标准中选取 一般： L=B－(5～10) mm 3. 材料的选择 键的材料常用45钢：σB≥ 600 MPa的碳素钢
MPa
表10-11 花键连接的许用挤压应力[σp ]和许用压强[p ]
连接工作方式
工作条件
[σp ] 或[p ] 齿面未经热处理 齿面经热处理
不良
35~50
40~70
静连接[σp ]
中等 良好
潘6存0云~教1授0研0制 80~120
100~140 120~200
动连接[p ] (空载下移动)
动连接[p ] (在载荷下移动)
二、平键联接的强度校核
1. 类型的选择 2 . 尺寸的选择 3. 材料的选择
《机械设计基础》复习重点、要点总结
《机械设计基础》复习重点、要点总结《机械设计基础》第1章机械设计概论复习重点1. 机械零件常见的失效形式2. 机械设计中，主要的设计准则习题1-1 机械零件常见的失效形式有哪些？1-2 在机械设计中，主要的设计准则有哪些？1-3 在机械设计中，选⽤材料的依据是什么？第2章润滑与密封概述复习重点1. 摩擦的四种状态2. 常⽤润滑剂的性能习题2-1 摩擦可分哪⼏类？各有何特点？2-2 润滑剂的作⽤是什麽？常⽤润滑剂有⼏类？第3章平⾯机构的结构分析复习重点1、机构及运动副的概念2、⾃由度计算平⾯机构：各运动构件均在同⼀平⾯内或相互平⾏平⾯内运动的机构，称为平⾯机构。
3.1 运动副及其分类运动副：构件间的可动联接。
（既保持直接接触，⼜能产⽣⼀定的相对运动）按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同，通常把平⾯运动副分为低副和⾼副两类。
3.2 平⾯机构⾃由度的计算⼀个作平⾯运动的⾃由构件具有三个⾃由度，若机构中有n个活动构件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个⾃由度。
当⽤P L个低副和P H个⾼副连接组成机构后，每个低副引⼊两个约束，每个⾼副引⼊⼀个约束，共引⼊2P L+P H个约束，因此整个机构相对机架的⾃由度数，即机构的⾃由度为F=3n-2P L-P H (1-1)下⾯举例说明此式的应⽤。
例1-1 试计算下图所⽰颚式破碎机机构的⾃由度。
解由其机构运动简图不难看出，该机构有3个活动构件，n=3；包含4个转动副，P L=4；没有⾼副，P H=0。
因此，由式(1-1)得该机构⾃由度为F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=13. 2.1 计算平⾯机构⾃由度的注意事项应⽤式(1-1)计算平⾯机构⾃由度时，还必须注意以下⼀些特殊情况。
1. 复合铰链2. 局部⾃由度3. 虚约束例3-2 试计算图3-9所⽰⼤筛机构的⾃由度。
解机构中的滚⼦有⼀个局部⾃由度。
顶杆与机架在E和E′组成两个导路平⾏的移动副，其中之⼀为虚约束。
机械设计基础第第10章螺纹连接
特点：结构简单、连接可靠、装拆方便，且多
数螺纹连接件已标准化，生产率高，因而应用广泛。
聊城大学汽车学院 汽车工程系
10.2.1 螺纹
一.螺纹的主要参数 螺旋线---螺纹---螺纹
d2
聊城大学汽车学院 汽车工程系
(1) 大径d
(2) 小径 d1 (3) 中径d2 (4) 螺距P
d d d1 2
P/2 P/2
按螺旋的作用分
按母体形状分
聊城大学汽车学院 汽车工程系
螺 纹 的 分 类
矩形螺纹 三角形螺纹 按螺纹的牙型分 梯形螺纹 锯齿形螺纹 右旋螺纹 按螺纹的旋向分 左旋螺纹 单线螺纹 按螺旋线的根数分 多线螺纹 外螺纹 按回转体的内外表面分 内螺纹
螺纹副
按螺旋的作用分
按母体形状分
聊城大学汽车学院 汽车工程系
a. 利用附加摩擦力防松
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
聊城大学汽车学院 汽车工程系
b. 机械防松
潘存云教授研制
开口销与六 角开槽螺母
圆螺母用止动垫圈
止动垫圈
串联钢丝
聊城大学汽车学院 汽车工程系
c. 破坏螺旋副防松 用冲头冲2~3点 1~1.5P
涂粘合剂
冲点防松法
粘合法防松
聊城大学汽车学院 汽车工程系
紧定螺钉
5)其它特殊结构的螺纹连接
起吊螺钉
T 型螺栓
聊城大学汽车学院 汽车工程系
二.标准螺纹连接件 螺 纹 连 接 件 螺栓
L L0
螺栓的结构形式
d
六角头 L L0 d 小六角头
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螺 纹 连 接 件
螺栓 双头螺柱
L L1 L0 d L1 -----座端长度 L0 -----螺母端长度
机械设计基础-第五版-课后习题答案-详细解答
前言机械设计基础课程是高等工科学校近机类、非机类专业开设的一门技术基础课。
杨可桢、程光蕴主编的《机械设计基础》, 因其内容精炼、深度适中、重点突出、知识面宽而被众多高等学校作为主要教材在教学中采用。
本书是根据原国家教委颁布的“高等工业学校机械设计基础课程基本要求”, 汇集了编者多年来的教学经验, 在深刻理解机械设计基础课程内容的基础上编写而成的, 是杨可桢、程光蕴主编《机械设计基础》的配套辅导书, 章节顺序和内容体系与教材完全一致, 并涵盖了国内同类教材的重点内容。
本书特点:1 .明确每章的教学基本要求和重点教学内容。
重点介绍基本概念、基本理论、基本分析方法和设计方法。
2 . 建立明晰的知识结构框架。
3 . 考点及经典题型精解。
介绍考点的具体内容,并详尽剖析, 总结解题规律、解题思路、解题技巧。
4 . 详细的课后习题解答。
5 . 自测试题及答案符合考点精神, 便于学习总结和自我检验。
书后附有模拟试题五套。
参加本书编写工作的有: 西安电子科技大学李团结( 第1 , 14章)、西安石油大学秦彦斌(第3 章) 、西安石油大学陆品( 第13章)、西安建筑科技大学史丽晨(第2 , 5 , 7 , 8 , 12 章)、西安建筑科技大学郭瑞峰(第4 , 6 , 9 , 10 , 11 , 15 , 16 , 17 , 18 章及模拟试题)。
全书由郭瑞峰、史丽晨主编。
本书可作为近机类、非机类大学生学习《机械设计基础》课程的参考书, 也可供电大、职大、函大、夜大等相关专业的学生学习使用, 也可作为考研辅导书, 还可供有关教师及工程技术人员参考。
由于编者水平有限, 书中难免有谬误和不妥之处, 敬请读者批评指正。
编者2005 年8 月于西安2 机械设计基础导教·导学·导考目录第1 章平面机构的自由度和速度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯111 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16第2 章平面连杆机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯202 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯202 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯262 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯272 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯322 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42第3 章凸轮机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯503 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯503 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯573 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯583 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯673 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯79 第4 章齿轮机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯844 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯844 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯934 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯95 4 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1014 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯108第5 章轮系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1115 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1115 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1145 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1155 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1185 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯131第6 章间歇运动机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1376 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1376 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1406 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1406 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1426 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯144第7 章机械运转速度波动的调节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯146 7 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1467 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1497 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1497 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153Ⅱ机械设计基础导教·导学·导考7 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯161第8 章回转件的平衡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1658 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1658 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1688 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯168 8 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1728 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183 第9 章机械零件设计概论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯187 9 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1879 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1949 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯195 9 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1969 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯206 第10 章联接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20910 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20910 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21710 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯218 10 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22410 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯240 第11 章齿轮传动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24311 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24311 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25411 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25511 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯258目录Ⅲ11 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274第12 章蜗杆传动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27712 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27712 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28112 .3 考点及常见题型精解⋯ .⋯ .⋯ .⋯ .⋯ .⋯ .⋯282 12 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28612 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293第13 章带传动和链传动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29713 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29713 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30613 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30713 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31613 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324第14 章轴⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32914 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32914 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33314 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33414 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33814 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯347第15 章滑动轴承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35015 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35015 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35615 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35715 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯359Ⅳ机械设计基础导教·导学·导考15 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯361第16 章滚动轴承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36316 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36316 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37216 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37316 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37916 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯386第17 章联轴器、离合器和制动器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯390 17 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39017 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39217 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39317 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39617 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯400第18 章弹簧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40318 .1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40318 .2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40818 .3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40918 .4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41118 .5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯418附录模拟试题及参考解答⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯420附录A 模拟试题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯420附录B 模拟试题参考解答⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯439参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯449目录Ⅴ第1 章平面机构的自由度和速度分析1. 1 重点内容提要1 .1 .1 教学基本要求( 1) 掌握运动副的概念及其分类。
机械设计基础第10章
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相信相信得力量。20.12.202020年12月 20日星 期日2时45分44秒20.12.20
谢谢大家！
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踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。20.12.2020.12.20Sunday, December 20, 2020
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弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。02:45:4402:45:4402:4512/20/2020 2:45:44 AM
(N / mm2 )
10
10
10
二、齿面接触疲劳强度计算
⒈计算依据 H HP
⒉齿面接触应力计算
H0
11
Fn 1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
整理后，齿面接触疲劳的理论应力
H0 ZEZH
Ft u 1 bd1 u
10
10
小轮 大轮
H1 ZBZH ZEZ
2KT1 u 1
d d13 u
机械设计基础
第十章 齿 轮 传 动
第一节 齿轮传动的失效形式和计算准则 第二节 齿轮的材料及热处理 第三节 齿轮传动的精度 第四节 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 第五节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 第六节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 第七节 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 第八节 齿轮的结构 第九节 齿轮传动的润滑及效率 第十节 圆弧齿轮传动简介 第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算辅助设计简介
1
3)比渐开线齿轮具有较高的抗疲劳点蚀能力。 4)有利于油膜形成，齿面磨损小，磨擦损失小，传动效率高。 5)无根切现象，小齿轮齿数可以很少，因此可减少齿轮尺寸。 6)加工主要为滚切，且只需一把滚刀。
二、双圆弧齿轮传动
10
10
第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算机辅助设计（CAD）简介
机械设计基础教材
第25页/共476页
F = 3×3–2×4 = 1
F = 3×4–2×5 = 2
n = 3
Pl= 4
n = 4
Pl = 5
如图1-12（a）：
如图1-12（b）：
第26页/共476页
【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机构的自由度。 活动构件数n=3低副数高副数
第19页/共476页
第20页/共476页
第21页/共476页
平面机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：（1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理。（2）确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）。（3）选择合理的位置，能充分反映机构的特性。（4）确定比例尺 （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动简图。
1. 机构运动简图的定义
第15页/共476页
运动副及构件的表示方法
1．构件构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
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2．转动副
第17页/共476页
3．移动副 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两构件相对移动的方向一致。
第18页/共476页
4．高副两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
图1-4 （a）凸轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
图1-4 （b）齿轮高副
第12页/共476页
运动链与机构
运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
机械设计基础第10章
预紧力Fa →产生拉伸应力σ
Fa
0.5
∴ 强度条件为： 1.3Fa [ ] e 2 d1 4
d1
按第四强度理论，当量应 力： e 2 3 2 1.3
1、承受横向工作载荷的普通螺栓强度
工作原理：依靠预紧力作用下 在被连接件之间产生的摩擦力 承受横向工作载荷。 摩擦力： F f F0 fm 保证连接可靠，要求：
§10-4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
一、螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接： 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 便于从两边装配。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。 2.双头螺栓连接：被连接件之一较厚，常拆卸。 3.螺钉连接：被连接件之一较厚,不常拆卸，且不易 做成通孔的场合。
4.紧定螺钉连接：用于固定两零件的相对位置，并可 传递不大的力和转矩。
—设计公式
d1—螺纹小径（mm） [σ]—许用拉应力 N/mm2 (MPa) Fa
二、紧螺栓连接
紧螺栓连接——承受横向工作载荷和承受轴向工作载荷两种情况
承受工作载荷前拧紧，在拧紧力矩T和轴向载荷Fa（预紧力F0 ） 作用下，螺栓发生拉扭变形，螺栓工作在复合应力状态。
1 2 d1 4 d2 Fa tan(ψ ' ) 螺纹摩擦力 Fa 2d 2 T1 2 tan(ψ ' ) 矩T1→产生 1 2 d1 WT d13 d1 剪应力τ 16 4
θ
一、受力分析
1、矩形螺纹
三点假设：
1.螺纹拧紧过程相当于滑块沿斜面上升的过程；
2.拧紧过程中螺纹各圈的变形量相等；
F Fa
3.力作用在螺纹中径上。
拧紧过程：
FR Fn
ρ
机械设计基础第五版讲义
11.7 圆柱齿轮的设计准则和设计参数的选取
例 某两级直齿圆柱齿轮减速器用电动机驱动，单向运
转，载荷有中等冲击。高速级传动比 i=3.7，高速轴转 速 n1 745r min ，传动功率P=17kW，采用软齿面， 试计算此高速级传动。
Ft 2 Fr 2
2、力的方向
Fr :
由啮合点指向各自回转中心
Ft：
主动轮（阻力）：与回转方向相反 从动轮（驱动力）：与回转方向相同
11.4 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷
二、计算载荷 Fn---名义载荷
受力变形
制造误差 安装误差
载荷集中 附加动载荷
用计算载荷KFn代替名义载荷Fn以考虑载荷集中和附
加动载荷的影响，K----载荷系数
(
Fn b
)max
表11-3 载荷系数K
(
Fn b
)min
原动机
工作机械的载荷特性
均匀
中等冲击
大的冲击
电动机
1.1~1.2
1.2~1.6
1.6~1.8
多缸内燃机
1.2~1.6
1.6~1.8
1.9~2.1
单缸内燃机
1.6~1.8
1.8~2.0
2.2~2.4
11.5 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算
11.2 轮齿材料及热处理
4. 正火 正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切 削性能。机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火 处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。
5. 渗氮 渗氮是一种化学处理。 渗氮后齿面硬度可达60~62HRC。 氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场 合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.
机械设计基础(第10章： 轮系)
第10章轮系前面我们己经讨论了一对齿轮传动及蜗杆传动的应用和设计问题，然而实际的现代机械传动，运动形式往往很复杂。
由于主动轴与从动轴的距离较远，或要求较大传动比，或要求在传动过程中实现变速和变向等原因，仅用一对齿轮传动或蜗杆传动往往是不够的, 而是需要采用一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统将主动轴的运动传给从动轴。
这种由一系列相互啮合的齿轮(包括蜗杆、蜗轮)组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系。
本章重点讨论各种类型齿轮系传动比的计算方法，并简要分析各齿轮系的功能和应用。
10.1 轮系的分类组成轮系的齿轮可以是圆柱齿轮、圆锥齿轮或蜗杆蜗轮。
如果全部齿轮的轴线都互相平行，这样的轮系称为平面轮系；如果轮系中各轮的轴线并不都是相互平行的，则称为空间轮系。
再者，通常根据轮系运动时各个齿轮的轴线在空间的位置是否都是固定的，而将轮系分为两大类：定轴轮系和周转轮系。
10.1.1定轴轮系在传动时所有齿轮的回转轴线固定不变的轮系，称为定轴轮系。
定轴轮系是最基本的轮系，应用很广。
由轴线互相平行的圆柱齿轮组成的定轴齿轮系，称为平面定轴轮系，如图10.1所示。
a)b)图10.1 平面定轴齿轮系包含有圆锥齿轮、螺旋齿轮、蜗杆蜗轮等空间齿轮的定轴轮系，称为空间定轴轮系，如图10.2所示。
图10.2 空间定轴轮系10.1.2 周转轮系轮系在运动过程中，若有一个或一个以上的齿轮除绕自身轴线自转外，其轴线又绕另一个齿轮的固定轴线转动，则称为周转轮系，也叫动轴轮系。
如图10.3所示。
a) 周转轮系结构图b)差动轮系c)行星轮系图10.3周转轮系其中齿轮2的轴线不固定，它一方面绕着自身的几何轴线O2旋转，同时O2轴线，又随构件H绕轴线O H公转。
分析周转轮系的结构组成，可知它由下列几种构件所组成：1.行星轮：当轮系运转时，一方面绕着自己的轴线回转(称自转)，另一方面其轴线又绕着另一齿轮的固定轴线回转(称公转)的齿轮称行星轮，如图10.3中的齿轮2。
机械设计基础第10章 挠性传动..
授课题目：第10章挠性传动10.1 挠性传动概述10.2 带传动教学大纲要求：（1）了解挠性传动的类型、特点和应用；（2）熟悉带传动的类型、特点；（3）熟悉有关的基本概念、V代标注；（4）熟悉V带和V带轮的结构。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：（1）了解挠性传动的类型、特点和应用；（2）熟悉带传动的类型、特点；（3）掌握有关的基本概念、V带标注；（4）熟悉V带和V带轮的结构。
教学重点及难点：V带和V带轮的结构设计。
作业、讨论题、思考题：思考题10-1课后总结分析：挠性传动；带传动的类型、特点；基本概念、V带标注；V带和V带轮的结构。
图10—1 挠性传动原理图挠性传动的特点主要有：具有缓冲、吸振作用，故传动较平稳；结构简单，易于制造，安装要求低；由于两轮不需要直接接触，可根据需要选择挠性元件的长度，因此，可用于中心距较大的传动；在相同条件下，与其他传动相比，传动简单，制造成本较低。
挠性传动的类型和应用( b)啮合带传动 ( c)链传动图10—2 啮合型挠性传动图10—3 牵引式挠性传动—磁头 3—驱动轮 4—小车 5—钢带图10—4 摩擦型带传动摩擦型带传动的类型和特点摩擦型带传动的类型根据横截面的形状，摩擦型带传动可分为平带、Ｖ带和特殊截面带（如多楔带、圆带等）三大类（如图10—5所示）。
(a)平带 (b)Ｖ带 (c) 圆带 (d)多楔带图10—5 带的横截面(a) (b)图10—7 Ｖ带的构造Ｖ带的截面尺寸已经标准化，根据GB/T11544—1997规定，普通Ｖ带按截面尺寸由小到大分、B、C、D、E七种型号，其中绳芯结构Ｖ带仅用在Z、A、B、C四种型号，其截面尺。
授课题目：第10章挠性传动10.4 摩擦带传动的工作情况分析教学大纲要求：讲授摩擦带传动的工作分析；讲授弹性滑动与打滑、传动比；讲授带的应力分析。
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握摩擦带传动的工作分析；熟悉弹性滑动与打滑、传动比；了解带的应力分析。
机械设计基础(第五版)课后习题答案(完整版)
（2）图b中的CD杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。故图b中机构的自由度为：
所以构件之间能产生相对运动。
题2-1答:a） ，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b） ，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c） ，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d） ，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
27.135
29.266
30
30
30
29.066
26.250
21.563
速度(mm/s)
36.932
19.416
0
0
0
-25
-50
-75
加速度（mm/s 2）
-53.231
-62.577
-65.797
0
-83.333
-83.333
-83.333
-83.333
总转角
240°
255°
270°
285°
300°
（2）因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取 和 代入公式（2-3）
计算可得：
或：
代入公式（2-3）′，可知
题2-6解：因为本题属于设计题，只要步骤正确，答案不唯一。这里给出基本的作图步骤，不
给出具体数值答案。作图步骤如下（见图2.18）：
（1）求 ， ；并确定比例尺 。
（2）作 ， 。（即摇杆的两极限位置）
接 ， ，作图2.22 的中垂线与 交于 点。然后连接 ， ，作 的中垂线
与 交于 点。图中画出了一个位置 。从图中量取各杆的长度，得到： ，
，
题2-11解:（1）以 为中心，设连架杆长度为 ，根据 作出 ，
， 。
（2）取连杆长度 ，以 ， ， 为圆心，作弧。
机械设计基础第五版第10章连接
机械设计基础－第10章 连接
紧定螺钉连接
特点：利用拧入被连接件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零 件的表面，以固定零件的相对位置。
适用场合： ❖ 多用于轴上零件的固
定，传递较小的力
❖ 锥端螺钉连接 ❖ 平端螺钉连接 ❖ 圆柱端螺钉连接
机械设计基础－第10章 连接
左旋螺纹
螺纹旋向判断
❖ 旋向(螺旋线方向)：常用右旋，特殊 要求时用左旋
❖ 旋向判断: (1)轴线垂直放，右边高—右旋
左边高—左旋
(2)右手旋，前进—右旋 左手旋，前进—左旋
机械设计基础－第10章 连接
单线螺纹:用于连接 多线螺纹:用于传动
单线螺纹
双线螺纹
判断：横截面有几个螺纹的出 口线，就是几线的螺纹
Fa
F0
Dδ１
FE Dδ２
F0
FR
F0
FR
螺栓 未预紧 未受力、无变形 预紧F0 拉力F0，伸长δb0 受载F 拉力Fa, 伸长δb0 D δ１
F0 被连接件 未受力、无变形 压力F0，压缩δc0 压力FR, 压缩δc0 -D δ２
FE
Fa
❖ 变形协调条件:
❖ Dδ1= Dδ2= δ
Fa≠ＦE +F0 Fa＝ＦE +FR
受剪螺栓
工作载荷F
机械设计基础－第10章 连接
➢ 螺栓的主要失效形式
1、螺栓杆拉断 2、螺纹的压溃和剪断 3、经常装拆导致滑扣
机械设计基础－第10章 连接
一、松螺栓连接的强度计算 ★特点：
装配时，螺母不拧紧；
工作时，螺栓受纯拉伸，工作载荷为 Fa（N）。
★强度条件：
机械的设计基础第10章 间歇运动机构第十章间歇运动机构-PPT精选文档
第十章 间歇运动机构
机械设计基础
第十章 间歇运动机构
圆柱凸轮机构
不完全齿轮机构
主动件连续运动
从动件周期间歇运动
机械设计基础
第十章 间歇运动机构
一、棘轮机构的组成和工作原理
1、组成和工作原理
摇杆顺时针摆动：棘爪推 动棘轮同向转动。
棘爪 摇杆 止回棘爪 棘轮
摇杆逆时针摆动：止回棘 爪防止棘轮反转，棘轮不 动。 棘爪往 复摆动 棘轮单向 间歇运动
Play
机械设计基础
2、棘轮机构转角调节
（1）改变摇杆摆角
第十章 间歇运动机构
（2）在棘轮上加遮板
机械设计基础
3、棘轮机构转向调节
双向棘轮机构
摇杆1 往复摆动
第十章 间歇运动机构
棘爪2在实线位置时, 棘轮3沿逆时针方向 作间歇转动。
棘爪2在虚线位置时， 棘轮3沿顺时针方向 作间歇转动。
机械设计基础
Z 2 = 2Z
机械设计基础
Z 2 τ = 2Z τ > 0
第十章 间歇运动机构
2、槽轮槽数z和拨轮圆销数k
槽轮的槽数 z ≥ 3
=1/2-1/z τ < 0.5
2Z K < Z 2
当只有一个圆销时： τ τ 当有k个圆销时： τ
=K（1/2-1/z） < 1
模数Z 圆销数K
=3 1～ 5
=4～5 1～ 3
≥6 1～ 2
机械设计基础
谢 谢
机械设计基础
（2）按啮合方式分
外啮合棘轮机构
第十章 间歇运动机构
内啮合棘轮机构
棘爪或锲块安装在棘轮外 部，应用广泛。
棘爪或锲块安装在棘轮 内部，结构紧凑，外形 尺寸小。
机械设计基础(第10章)
F
Fa
d2
S (n p)
第10章 连接
一．矩形螺纹 : (α =0º)
FR Fn ρ
分析: 1.当匀速上升:
→Ｆa(轴向载荷,自重,阻力) →法向反力Fn(⊥斜面) →施加水平推力Ｆ（驱动力） →摩擦阻力: f·Fn=Ff
→合反力FR ∵(滑块) 合力＝０
FR与Fn夹角→摩擦角ρ: tgρ＝ f ＝ Ff /Ｆn ∴ＦR与Ｆa 夹角＝ ψ ＋ρ
弹簧垫圈
对顶螺母
尼龙圈锁紧螺母
第10章 连接 自锁螺母
第10章 连接
2)机械防松
用机械装置把螺母和螺栓联成一体，消除它们之间相对转动 的可能性。
开槽螺母与开口销、止动垫圈、串联钢丝
螺栓
开槽螺母 开口销
装配图
止动垫片防松
第10章 连接
圆螺母用止动垫圈
第10章 连接
3) 永久防松：端铆、冲点、点焊、粘合
b) 通过控制拧紧力矩来间接保证预紧力
测力矩扳手——测出预紧力矩，如左图 定力矩扳手——达到固定的拧紧力矩T时，弹簧受压将自动打滑，右图
测力矩扳手
定力矩扳手
第10章 连接
拧紧力矩T0 连接件→轴向拉力
T0 的大小: 拧紧时→ 被连接件→轴向压力 拧紧力矩由两部分组成： 1) 螺纹副的摩擦力矩T1； 2) 螺母与支承面间的摩擦力矩T2。
F ψ Ff Fa
FR ψ +ρ Fa F
∴Ｆ＝Ｆa·tg(ψ ＋ρ)
(10－2a)
作用在螺旋副上的驱动力矩：
T
F
d2 2
Fatg (
) d2
2
(10-2b)
第10章 连接
2. 当匀速下降 :
【精品】机械设计基础常用机构概述
机 械 系
长 沙 职 院
计算平面机构自由度的注意事项
1、复合铰链 m个构件(m>2)在同一处构成转动副 机 械 Evaluation only. m -1 个低副 系 eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 2 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
原动件：按给定运动规律独立运动的构件 从动件：其余的活动构件 机 架：固定不动的构件
长 沙 职 院
机器、机构、构件、零件之间的关系
Evaluation only. 与动力 静联接 动联接 eated with Aspose.Slides 3.5 Client Profile 5.2.0 零件 机构 机器 构件 for .NET (运动副) Copyright 2004-2011 Aspose源组合 Pty Ltd.
机 械 系
长 沙 职 院
运动副的分类
eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 （2）移动副 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
机 械 系
根据接触方式的不同，把运动副分为低副和高副两种。 1.低副 两构件间为面接触的运动副为低副 Evaluation only. （1）转动副 2.高副
m=3n－2NL－NH
长 沙 职 院
举例说明：
3 1 2 4
Evaluation only. 解：活动构件数： n=4 eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 低副数： NL=5 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 高副数： NH=1
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10.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺钉的结构形式
头部 结构
末端 结构
zpofrp 2013-10-23
10.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺母的结构形式
六角螺母
六角扁螺母 六角厚螺母
圆螺母
垫圈的结构形式
A型平垫圈
B型平垫圈
zpofrp 2013-10-23
10.5 螺纹连接的预紧和防松
一、螺纹连接的预紧
螺纹连接的拧紧力矩T由两部分组成： 1)克服螺纹副相对转动的阻力矩T1; 2)螺母支承面上的摩擦阻力矩T2。
Fa d 2 T T1 T2 tan f c Fa r f 2
常用粗牙螺纹 T
0.2 Fa d
zpofrp 2013-10-23
2 2
0.5
2 2 3 0.5
1.3
zpofrp 2013-10-23
10.6 螺纹连接的强度计算
螺栓螺纹部分的强度条件
1.3Fa 2 d1 / 4
螺杆的设计公式
1.3Fa d1 / 4
zpofrp 2013-10-23
10.6 螺纹连接的强度计算
zpofrp 2013-10-23
10.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
螺栓的结构形式
L L0 d 六角头 L L0 d 小六角头
zpofrp 2013-10-23
10.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
双头螺柱的结构形式
L L1 L0
d L1 ----- 座端长度 L0 ----- 螺母端长度
10.1 螺纹联接
联接的分类 ：
动联接 静联接
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
一、螺纹的形成
• 将一倾斜角为ψ的直线绕在圆柱体上便形成一条螺旋 线。取一平面图形，使它沿着螺旋线运动，同时保证 平面图形运动时始终通过圆柱体的轴线，就得到螺纹
三角形螺纹 梯形螺纹
A B
C
锯齿形螺纹
f ’ =tanρ’ =0.1 自锁极限 紧固螺纹区
当ρ’一定时，效率曲线 效率 100 η。 % 80 有极大值在ψ=45˚-ρ’/2 处 对于传动螺旋，一般取： ρ’ <ψ ≤25˚
升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。
60 40 20
对于联接螺纹，必须取： ψ≤ρ’ = 5.7˚
zpofrp 2013-10-23
d2 T F a tan ( ) 2 若ψ>ρ ，则T为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是阻力； 若 ψ≤ρ ， 则 T 为负值，方向相反，其 F 方向与预先假定的方向相反，而与螺母 运动方向相同，成为放松螺母所需外加 T 的驱动力矩。
提问：当ψ≤ρ时，若没有力矩T，螺 母在Fa的作用下会运动吗？ 不会！ --这种现象称为自锁。
1. 受横向工作载荷的螺栓强度
CF 1) Fa mf
F 2) 2 d0 m 4 zpofrp 2013-10-23
F p p d 0
10.6 螺纹连接的强度计算
改进措施：
1. 采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用 2. 采用无间隙的铰制孔螺栓。
三、主要参数(以圆柱螺纹为例)
d -- 螺纹大径 d1 -- 螺纹小径 d2 -- 螺纹中径 n-- 线数
nP S arctan P -- 螺距 arctan d 2 d 2
S -- 导程（S=nP）
( )-- 螺纹升角 ， -- 牙型角，牙侧角
zpofrp 2013-10-23
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
一、矩形螺纹
1. 受力分析 展开中径d2 圆柱面得一斜面. Fa ----轴向载荷 Fn ----法向反力 f ----摩擦系数 Fn ρ ----摩擦角 F ----水平推力 F’=f Fn ----摩擦力 FR ----总反力
FR ρ v F’
F
Fa
d2 v F S
0˚ 10˚ 20˚ 30˚ 40˚ 50˚
10.3 机械制造常用螺纹
常用螺纹的特点及应用
普通螺纹 管螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹
zpofrp 2013-10-23
。
10.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
一、螺纹连接的基本类型
1. 螺栓连接
zpofrp 2013-10-23
10.4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
zpofrp 2013-10-23 F
F
d2
Fa
T
F
二、 非矩形螺纹β≠ 0º
矩形螺纹忽略升角的影响时有： Fn=Fa 当β≠ 0º 时，摩擦力为：
轴线
Fa
螺母
f Fa F ' f Fn cos f 'Fa
螺杆 Fn 轴 线
摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生 β 的摩擦力与摩擦系数为f ’ ，的矩 形螺纹所产生的摩擦力相当。 螺杆 Fn 故称 f ’ 为当量摩擦系数。 f f ' tg ' 称 ρ’ 为当量摩擦角 zpofrp 2013-10-23 cos
二、螺纹的分类
按螺纹的牙型分： 矩形螺纹、三角形螺纹
梯形螺纹、锯齿形螺纹
按螺纹的旋向分： 右旋螺纹、左旋螺纹 螺 纹 的 分 类 按螺旋线根数分： 单线螺纹、多线螺纹
外螺纹 按回转体的内外表面分： 内螺纹
螺纹副
按螺旋的作用分： 联接螺纹、传动螺纹 按母体的形状分： 圆柱螺纹、圆锥螺纹
zpofrp 2013-10-23
S =P
S P
S
S = 2P
单线螺纹
双线螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
内螺纹
螺纹副
外螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
联接螺纹 传动螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
圆柱螺纹
圆锥螺纹
管螺纹
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
10.5 螺纹连接的预紧和防松
测力矩扳手或定力矩扳手 控制拧紧圈数或螺母转角
T可由测力矩扳手测定!
测量预紧前后螺栓的伸长量或测量应变 借助液力拉伸螺栓或将螺栓加热使其伸长要 求变形量。
zpofrp 2013-10-23
10.5 螺纹连接的预紧和防松
二、螺栓连接的防松
原因：在冲击、振动或变载的情况下连接产生松脱。 本质：螺纹连接防松的根本问题在于要防止螺旋副 的相对运动。 常用的防松方法:
摩擦防松
• 弹簧垫圈 • 对顶螺母 • 带翅垫片 • 尼龙圈锁紧螺母 • 止动垫片
机械防松
• 开口销
永久防松
zpofrp 2013-10-23
10.6 螺纹连接的强度计算
螺栓的失效形式：
1) 螺栓杆拉断； 2) 螺纹的压溃和剪断； 3) 磨损滑扣。
螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度 原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分 都不需要进行强度计算。
F0 arctankc δ2 联接件变形
∆Fc FE F a FR ∆δ δ2 螺栓变形
zpofrp 2013-10-23
10.6 螺纹连接的强度计算
一般连接，工作载荷稳定： FR = (0.2～0.6) FE 一般连接，工作载荷不稳定： FR = (0.6～1.0) FE 有紧密性要求的连接： FR = (1.5～1.8) FE 紧螺栓联接不离缝条件： 残余预紧力FR大于零。
F/2 F
F/2
zpofrp 2013-10-23
10.6 螺纹连接的强度计算
2. 受轴向工作载荷的螺栓强度
Fa FE F0 F0 FE FR F0
zpofrp 2013-10-23
F0
FR FR FR Fa
10.6 螺纹连接的强度计算
力 力
F0 arctankb δ1 力 螺栓变形 ∆Fb F0 δ1
10.1 螺纹联接
螺纹的牙型
30º 15º 3º 30º
矩形螺纹
三角形螺纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
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10.1 螺纹联接
左旋螺纹和右旋螺纹
左旋
右旋
zpofrp 2013-10-23
10.1 螺纹联接
单线螺纹、多线螺纹 n线螺纹: S = n P 一般: n ≤ 4
P P
第10章 联 接
§10.1 螺纹联接 §10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 §10.3 机械制造常用螺纹 §10.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 §10.5 螺纹联接的预紧和防松 §10.6 螺纹联接的强度计算 §10.7 螺栓的材料和许用应力 §10.8 提高螺栓联接强度的措施 §10.11 键联接和花键联接 §10.12 销联接
10.6 螺纹连接的强度计算
二、紧螺栓连接
螺栓所受应ห้องสมุดไป่ตู้由两部分组成：
1）螺杆承受轴向拉力Fa引起的拉应力； 2）螺纹力矩T1引起的扭切应力。
Fa 2 d1 / 4
Fa 2d 2 tan 2 d1 d1 / 4
直径为10～68mm的普通螺纹 当量应力： e 3
F
Fa
πd2
zpofrp 2013-10-23
当螺纹拧紧(滑块上升)时：
滑块在F、FR 、Fa三力作用 下处于平衡状态
Fa ---为阻力，F为驱动力，摩擦力F’ 沿斜面朝下。 ∠FRFa = ψ+ρ FR ψ+ρ FR = Fn +F’ Fa FR =(1 + f ) Fn F 列出力平衡方程： Fn FR + Fa +F =0 v FR ρ ψ 作力多边形 得： F=Fatan(ψ+ρ ) 驱动力矩：