第10章 机械设计基础

演讲人：日期：第10章机械设计基础目录CONTENTS联接概述螺纹联接键联接销联接过盈联接联接的选用与设计轮系轮系的功用01联接概述联接定义联接是指机械部件之间的连接和固定，通过联接可以使多个部件组成一个整体，实现运动和力的传递。联接作用联接是机械设备中不可或缺的部分，它保证了机械部件之间的协调和配合，使机械设备能够正常工作。联接的定义与作用联接的分类与内容联接的分类根据联接方式的不同，联接可以分为可拆联接和不可拆联接两种。可拆联接包括螺纹联接、键联接、销联接等，这种联接方式可以方便地拆卸和维修。不可拆联接包括焊接、铆接、胶接等，这种联接方式具有较高的强度和稳定性，但拆卸困难。联接应满足强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的要求，以保证机械部件的安全和可靠。联接要求为确保联接的质量和效率，国家制定了一系列联接标准，如螺纹标准、键槽标准、公差配合标准等，设计时应严格遵守这些标准。联接标准联接要求与标准02螺纹联接螺栓联接螺栓联接具有结构简单、装拆方便、联接可靠、标准化程度高等特点，是应用最广泛的联接方式之一。螺栓联接的特点螺栓联接时，必须拧紧螺母，使螺栓产生预紧力，以保证被联接件在受到外力时不会发生相对位移。螺栓联接的强度计算主要包括螺栓的拉伸强度和剪切强度，以及被联接件的挤压强度。螺栓联接的预紧力为了防止螺栓在振动或交变载荷作用下松动，常采用双螺母、弹簧垫圈、开口销等防松装置。螺栓联接的防松措施01020403螺栓联接的强度计算螺柱联接的安装和拆卸螺柱联接的安装和拆卸需要使用专业的工具和设备，以确保螺柱和螺母的配合精度和联接质量。螺柱联接的特点螺柱联接是将螺柱的一端固定在被联接件上，另一端通过螺母进行紧固的一种联接方式，适用于被联接件之一较厚或需要经常拆卸的场合。螺柱联接的预紧力和紧固力螺柱联接时，需通过螺母拧紧力矩来控制螺柱的预紧力和紧固力，以确保联接的可靠性和紧密性。螺柱联接的材料选择螺柱联接通常使用高强度钢材或合金材料制成，以满足高强度和耐磨损的要求。螺柱联接螺钉联接的紧固力矩螺钉联接时，需根据螺钉的材料、直径和螺距等因素，选择合适的紧固力矩，以确保联接的牢固性和可靠性。螺钉联接的损坏和修复螺钉联接在使用过程中可能会出现螺纹损坏、断裂等问题，需要及时更换或修复，以确保联接的可靠性和安全性。螺钉联接的防松措施螺钉联接常采用涂胶、加装弹簧垫圈或锁紧垫圈等措施来防止螺钉松动。螺钉联接的特点螺钉联接是将螺钉直接旋入被联接件中，通过螺钉的拧紧力矩来实现联接的一种紧固方式，适用于被联接件较薄或需要经常拆卸的场合。螺钉联接03键联接平键的类型及特点平键联接的设计计算平键联接的失效形式平键联接的优缺点平键分为普通平键、导向平键和滑键。普通平键用于静联接，导向平键用于有导向要求的联接，滑键用于轴上零件的移动联接。设计平键联接时，需进行强度校核，根据传递的扭矩和键的材料、尺寸等因素确定键的截面尺寸。平键联接的主要失效形式是工作面被压溃或磨损。平键联接具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点；但也有应力集中、无法承受轴向力等缺点。平键联接楔键联接楔键的类型及特点01楔键分为普通楔键和钩头楔键。普通楔键的工作面是上下两面，钩头楔键的工作面是上下两面的钩头。楔键联接的失效形式02楔键联接的主要失效形式是工作面被压溃或磨损，以及键的剪断。楔键联接的设计计算03设计楔键联接时，需进行强度校核，根据传递的扭矩和键的材料、尺寸等因素确定键的截面尺寸。此外，还需考虑键与轴、轮毂之间的配合公差。楔键联接的优缺点04楔键联接具有结构紧凑、能传递较大扭矩、能承受一定的轴向力等优点；但也有应力集中、装拆困难等缺点。花键联接花键的类型及特点花键联接分为矩形花键和渐开线花键。矩形花键的键齿为矩形，渐开线花键的键齿为渐开线形状。花键联接的失效形式花键联接的主要失效形式是工作面磨损、键齿压溃和键齿剪断。花键联接的设计计算设计花键联接时，需进行强度校核，根据传递的扭矩和花键的材料、尺寸等因素确定花键的截面尺寸和齿数。同时，还需考虑键与轴、轮毂之间的配合公差和键齿的磨损量。花键联接的优缺点花键联接具有承载能力高、对中性好、能传递较大扭矩等优点；但也有加工成本高、装拆困难、键齿易磨损等缺点。04销联接圆柱销类型包括普通圆柱销、螺旋圆柱销和弹性圆柱销等。圆柱销联接具有较高的剪切强度和挤压强度，适用于传递较大的载荷。普通圆柱销靠过盈配合固定在孔中，销孔需精确加工；螺旋圆柱销靠螺纹实现紧固；弹性圆柱销靠弹性变形实现紧固。常用于要求联接强度高、可靠性好的机械结构中，如传动装置、机床等。圆柱销联接联接特点联接强度应用场合包括带孔圆锥销和不带孔圆锥销。圆锥销插入孔中后，靠自身锥度实现紧固，孔不需精确加工；拆卸时需用专用工具。圆锥销联接具有较高的剪切强度和挤压强度，适用于传递中等载荷。常用于需经常拆装、联接精度要求较高的机械结构中，如轴承座、齿轮箱等。圆锥销联接圆锥销类型联接特点联接强度应用场合开口销联接开口销类型主要有开槽式开口销和弹性开口销等。02040301联接强度开口销联接的剪切强度和挤压强度较低，主要用于防松。联接特点开口销穿入螺栓或螺母孔中，开口部分撑开螺栓或螺母，防止其松动；拆卸时需用专用工具。应用场合常用于需经常调整、拆卸或需要防松的场合，如起重设备、桥梁等。05过盈联接轴与轴承的过盈联接过盈联接的原理轴与轴承之间的过盈联接是通过轴与轴承孔之间的过盈配合来实现的，以达到紧固和传递扭矩的目的。过盈联接的类型常见的过盈联接类型包括压入式过盈联接和热装式过盈联接。过盈联接的选用根据轴与轴承的材料、尺寸、工作温度等因素，选择合适的过盈联接类型和过盈量。过盈联接的安装过盈联接的安装需要使用专用的工具和工艺，以确保过盈量均匀、联接可靠。01020304轴套过盈联接主要分为圆柱形轴套过盈联接和圆锥形轴套过盈联接。轴套的过盈联接轴套过盈联接的类型拆卸时需要使用专用工具，避免直接敲击轴套，以免损坏轴和轴套。轴套过盈联接的拆卸根据轴与轴套的配合公差、工作负载等因素，选择合适的轴套过盈联接类型和过盈量。轴套过盈联接的选用轴套过盈联接主要用于轴与轴套之间的紧固和定位，提高轴的刚性和旋转精度。轴套过盈联接的作用强度校核对过盈联接的轴、轴承或轴套进行强度校核，确保其承载能力满足工作要求。联接的稳定性分析分析过盈联接在工作过程中的稳定性，避免由于过盈量变化而导致联接失效。热装温度的计算对于热装式过盈联接，需要计算热装温度，以确保轴承或轴套能够顺利装入，并达到预期的过盈量。过盈量的确定根据轴与轴承或轴套的材料、配合公差、工作负载等因素，计算出合理的过盈量。过盈联接的设计与计算06联接的选用与设计联接的选择原则根据传递的载荷、工作环境和使用要求，选择能满足功能要求的联接形式，并确保联接的可靠性。联接的功能与可靠性根据实际需要，选择可拆联接（如螺纹联接、键联接等）或不可拆联接（如焊接、铆接等）。考虑联接件的制造和装配工艺性，确保联接易于加工和装配。联接的可拆性与不可拆性优先选择标准件和通用件，以便降低制造成本和提高维修效率。联接的标准化与通用性01020403联接的制造与装配工艺性根据功能要求和实际条件，确定联接的类型，如螺纹联接、键联接、销联接等。根据传递的载荷和所选联接类型的强度，计算联接件的尺寸，如螺栓的直径、键的宽度和高度等。根据联接件的形状和尺寸，设计联接的结构形式，包括联接件的连接方式、受力方式和紧固方式等。根据联接的实际情况，进行联接强度的校核，确保联接在工作中不会发生破坏。联接的设计步骤确定联接类型计算联接尺寸设计联接结构校核联接强度联接的强度计算静强度计算根据联接所受的静载荷，计算联接件的应力，并校核其是否满足强度要求。动强度计算对于承受动载荷的联接，需进行动强度计算，考虑动载荷对联接强度的影响。疲劳强度计算对于长期在交变载荷下工作的联接，需进行疲劳强度计算，校核联接在长期使用中的可靠性。稳定性计算对于某些特殊联接，如压杆稳定、轴承稳定等，还需进行稳定性计算，确保联接在工作中的稳定性。07轮系定轴轮系是指轮系中各个齿轮的轴线都是固定不动的，轮系围绕一个或几个固定轴线旋转。定义与特点齿轮的齿数、模数、分度圆直径、齿宽等。主要参数汽车变速箱、钟表等。应用实例结构简单、传动稳定，但传动比较大时，结构尺寸也会相应增大。优缺点分析定轴轮系定义与特点应用实例周转轮系是指轮系中至少有一个齿轮的轴线是可以移动的，通常是通过行星架等结构实现绕中心轴线的公转和自转。行星减速器、差速器、自动变速器等。周转轮系主要参数行星齿轮的齿数、太阳轮的齿数、行星架的转速等。优缺点分析结构紧凑、承载能力大、传动比大，但制造精度要求较高，且需要专门的行星架等结构。轮系的传动比计算传动比定义传动比是指轮系中主动轮与从动轮的转速之比，通常用i表示。定轴轮系的传动比计算根据齿轮的齿数比，可以直接计算出传动比i=n1/n2（n1为主动轮齿数，n2为从动轮齿数）。周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算较为复杂，需要考虑行星架转速、行星轮自转和公转等因素，通常采用公式i=(n1/n2)×(1+n3/n4)进行计算（n1为太阳轮齿数，n2为行星轮齿数，n3为行星架转速，n4为行星轮公转齿数）。传动比的应用传动比可以用于计算轮系的输出转速、扭矩等参数，是机械设计中的重要参数。08轮系的功用变速器利用轮系的转向特性，改变运动方向，实现复杂运动。换向器齿轮减速器通过齿轮的啮合，降低转速，提高扭矩，广泛应用于机械传动。通过轮系的组合，实现转速的变化，适应不同的工作需求。变速与变向运动