機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

otδs一、基本概念基圓、基圓半徑推程、推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角回程、回程運(yùn)動(dòng)角近休止角rminhB’ωAδsδsδtδtδhδhδs’δs’DBC行程h第5章凸輪機(jī)構(gòu)（重點(diǎn)回顧）1.凸輪輪廓線(xiàn)設(shè)計(jì)方法的基本原理二、圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓線(xiàn)1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪3)

滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪2)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪4)

擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)1、凸輪輪廓線(xiàn)設(shè)計(jì)方法的基本原理反轉(zhuǎn)原理：

依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線(xiàn)，例如：給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-ω時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相O-ωω3’1’2’331122對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線(xiàn)。rmin120°-ωω1’設(shè)計(jì)步驟：①作基圓rmin（根據(jù)圖紙大小選比例尺）②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)的位置。④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線(xiàn)。1）.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’sδ2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’60°90°90°A1876543214131211109

已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω，擺桿長(zhǎng)度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線(xiàn)。三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)60°120°90°90°1’2’3’4’56785’6’7’8’sδB1B2B3B4B5B6B7B8120°60°90°ω-ωdABlB’1φ1rminB’2φ2B’7φ7B’6φ6B’5φ5B’4φ4B’3φ3A1A2A3A4A5A6A7A81234第五講連接第7章螺紋連接§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)

§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松

§7－3螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算

§7－4提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施

§8－1鍵連接和花鍵連接

§8－2銷(xiāo)連接

第8章軸轂連接（自學(xué)為主）轎車(chē)機(jī)床應(yīng)用實(shí)例：

螺紋鏈接球閥

管接頭應(yīng)用實(shí)例：

機(jī)床刀臺(tái)

化工管道應(yīng)用實(shí)例：

應(yīng)用實(shí)例：

一、螺紋的形成d2螺紋----一平面圖形沿螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持該圖形與圓柱體的軸線(xiàn)共面，就得到螺紋。螺紋§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)1、螺紋的牙型矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o潘存云教授研制潘存云教授研制二、螺紋的分類(lèi)§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)三角形螺紋30o2、按螺紋的旋向分右旋螺紋左旋螺紋§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)雙線(xiàn)螺紋單線(xiàn)螺紋PSS=2PPSPS=P3、按螺旋線(xiàn)數(shù)分單線(xiàn)螺紋多線(xiàn)螺紋一般:n≤4n線(xiàn)螺紋:S=nP§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)潘存云教授研制外螺紋內(nèi)螺紋潘存云教授研制潘存云教授研制4、按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分

外螺紋內(nèi)螺紋§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)5、按螺旋的作用分聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接螺紋§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋6、按母體形狀分圓柱螺紋圓錐螺紋§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)潘存云教授研制(3)中徑d2

也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線(xiàn)上牙型溝槽和凸起寬度相等。βd1d2d(1)大徑dD

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2)

小徑

d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4)

螺距P

相鄰兩牙在中徑線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5)

導(dǎo)程S(6)

螺紋升角ψ也叫“導(dǎo)程角”,是螺紋的中徑展開(kāi)的圓周線(xiàn)與螺旋線(xiàn)的夾角

(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線(xiàn)的垂線(xiàn)間的夾角。tgψ=

πd2

nP

牙側(cè)角

β

αβψπd2SψS=nP同一條螺旋線(xiàn)上的相鄰兩牙在中徑線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距PSPP/2P/2

(8)接觸高度

h

內(nèi)外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。h三、螺紋的主要參數(shù)2）雙頭螺柱聯(lián)接3）螺釘聯(lián)接4）緊定螺釘聯(lián)接1）螺栓聯(lián)接四、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)在被聯(lián)接件上開(kāi)有通孔，被聯(lián)接件孔中不加工螺紋。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，使用時(shí)不受被聯(lián)接件材料的限制，應(yīng)用極廣

。

（a）普通螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度成本低，應(yīng)用最廣。1）螺栓聯(lián)接孔與螺桿之間留有間隙§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)(b)鉸制孔用螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間無(wú)間隙?？缀吐菟U多采用基孔制過(guò)渡配合（H7/m6、H7/n6），能精確定位，能承受橫向載荷被聯(lián)接件需鉆孔、鉸孔，成本高。潘存云教授研制eaal1l1鉸制孔螺栓dd螺栓軸線(xiàn)到邊緣的距離e=d+（3~6）mm參數(shù)l1

、a、e螺紋余留長(zhǎng)度l1靜載荷l1≥（0.3~0.5）d動(dòng)載荷l1≥0.75d螺紋伸出長(zhǎng)度a=（0.2~0.3）d鉸制孔l1≤a§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)雙頭螺柱聯(lián)接

用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯(lián)接件聯(lián)接起來(lái),被聯(lián)接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。適用于被聯(lián)接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經(jīng)常拆卸的地方。2）雙頭螺柱聯(lián)接參數(shù)l1

、e、a與螺栓相同

§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)被聯(lián)接件之一為光孔、另一個(gè)為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，

適用于一個(gè)被連接件較厚，載荷較輕，且不經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。螺釘聯(lián)接3）螺釘聯(lián)接§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)4）緊定螺釘聯(lián)接利用擰入被聯(lián)接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面，以固定零件的相對(duì)位置，可傳遞不大的力或扭矩。緊定螺釘

§7－1螺紋鏈接的基本知識(shí)螺紋鏈接的基本知識(shí)測(cè)試1、螺紋連接中最常用的螺紋牙型是（）

A.鋸齒型

B.矩形

C.梯形

D.三角形2、當(dāng)兩被連接件不太厚時(shí)，一般應(yīng)采用下列哪種連接

（）

A.

緊釘螺釘連接

B.螺釘連接

C.

螺栓連接

D.雙頭螺柱3、當(dāng)兩被連接件之一太厚，且需經(jīng)常拆卸時(shí)，宜采用（）連接

A.雙頭螺柱連接

B.螺栓連接

C.螺釘連接

D.緊釘螺釘連接提高聯(lián)接的可靠性和緊密性防止聯(lián)接松動(dòng)提高聯(lián)接件強(qiáng)度（1）螺紋聯(lián)接的預(yù)緊擰緊的目的預(yù)緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù)加作用力稱(chēng)為預(yù)緊力?！?－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1)憑手感經(jīng)驗(yàn)；2)測(cè)力矩扳手；3)定力矩扳手；4)測(cè)定伸長(zhǎng)量。預(yù)緊力的控制：測(cè)力矩扳手定力矩扳手§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松（2）螺紋聯(lián)接的防松限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以防止聯(lián)接的松動(dòng)，影響正常工作。防松的實(shí)質(zhì)

在靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載條件下，預(yù)緊力可能在某一瞬時(shí)消失，聯(lián)接有可能松動(dòng)而失效。高溫下的螺栓聯(lián)接，由于溫度變形差異等，也可能發(fā)生松脫現(xiàn)象（如高壓鍋），因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防松，即防止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1）摩擦防松保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩。對(duì)頂螺母，彈簧墊圈。彈簧墊圈防松方法§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松

對(duì)頂螺母防松雙（對(duì)頂）螺母

§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松2）機(jī)械防松開(kāi)口銷(xiāo)與開(kāi)槽六角螺母止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲在聯(lián)接中加入其它機(jī)械元件，開(kāi)口銷(xiāo)、止動(dòng)墊圈，串聯(lián)鐵絲等，適用于沖擊振動(dòng)載荷，重要場(chǎng)合使用，成本高。§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松

止動(dòng)墊片防松§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松

止動(dòng)墊片防松§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松串聯(lián)鋼絲防松

§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松3）其他方法防松1~1.5P用沖頭沖2~3點(diǎn)

沖點(diǎn)防松法

粘合法防松

涂粘合劑

都屬于破壞性方法§7－2螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松１、螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的是

：

A.增加連接的可靠性和緊密性

B.增加被連接件剛性

C.防止螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

D.增加螺紋連接剛度２、螺紋連接防松的根本問(wèn)題在于

：

A.增加螺紋連接的軸向力

B.增加螺紋連接的橫向力

C.增加螺紋連接剛度

D.防止螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松知識(shí)測(cè)試§7－3螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的主要失效形式：螺栓拉斷滑扣

例如經(jīng)常拆裝1、松螺栓聯(lián)接

（裝配時(shí)不須要擰緊）強(qiáng)度條件：式中:d1----螺紋小徑，[σ]—許用應(yīng)力FF（軸向力÷面積）螺紋壓潰或剪斷設(shè)計(jì)公式：一、受拉螺栓連接抗剪截面系數(shù)2、緊螺栓聯(lián)接

(裝配時(shí)需要擰緊，處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài))螺栓受預(yù)緊力Fa和螺紋副摩擦力矩T的雙重作用拉伸應(yīng)力：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：（1）只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接

對(duì)于M10~M68的普通單線(xiàn)螺紋，取d1、d2和ψ的平均值，簡(jiǎn)化處理取：tgρ’=f’=0.15得：

τ≈0.5σ當(dāng)量應(yīng)力：強(qiáng)度條件：因此，緊螺栓連接的強(qiáng)度也可按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算，但考慮摩擦力矩的影響，需將預(yù)緊力加大30%。（2）

受橫向外載荷的螺栓連接螺栓受預(yù)緊力的作用，被連接件受到壓力，在結(jié)合面產(chǎn)生摩擦力Fa

f，橫向載荷為F，若滿(mǎn)足不滑動(dòng)Kf---可靠性系數(shù)，常取1.1~1.3則：

f---摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取:f=0.1~0.15m---結(jié)合面數(shù)

(上圖m=1,下圖m=2)若取

f=0.15，Kf=1.2,m=1,則：Fa≥8F→一般不易達(dá)到FFFF/2F/2FaFaFaFa考慮螺栓的個(gè)數(shù)、連接的可靠性、及結(jié)合面的數(shù)目上式改為：z---螺栓個(gè)數(shù)FF/2F/2增加橫向承載力的改進(jìn)措施：

a.采用鍵、套筒、銷(xiāo)承擔(dān)橫向工作載荷

(螺栓僅起連接作用)b.采用無(wú)間隙的鉸制孔螺栓。潘存云教授研制pFFDF2=

Fa+F??（3）

受軸向工作載荷的緊螺栓連接潘存云教授研制潘存云教授研制受載變形注意，軸向載荷：F2≠

Fa+F加預(yù)緊力后→螺栓受拉伸長(zhǎng)λb0→被聯(lián)接件受壓縮短λm0加載

F

后:螺栓總伸長(zhǎng)量增加為:

總拉力為：被聯(lián)接件壓縮量減少為：

殘余預(yù)緊力減少為：

F1

很顯然:

F1<Fa

被聯(lián)接件放松了?λ+λb0λm0-?λ潘存云教授研制松弛狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài)λb0FaFaλm0FFFaFaFFFFF2F2F2=F+F1?λF1F1?λ

二．受剪切的螺栓聯(lián)接

螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：F－螺栓所受的工作剪力，單位為N；Lmin鉸制孔螺栓FFd0設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使:Lmin≥1.25d0d0－螺栓剪切面的直徑（可取螺栓孔直徑），單位為mm；Lmin－螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，單位為mm；§7－3螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算10~15?懸置螺母

環(huán)槽螺母

內(nèi)斜螺母

10~15?內(nèi)斜與環(huán)槽螺母

§7－4提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施（1）改善螺紋牙間的載荷分布由于普通螺栓和螺母的剛度及變形性質(zhì)不一樣，因此各牙受力也不一樣，螺母支承面上每一圈所受的力約為總載荷的1/3，以后各圈遞減，實(shí)驗(yàn)證明：到8~10圈螺紋幾乎不受載荷。（2）減小應(yīng)力集中增大過(guò)渡圓角，切制卸載槽，卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)r§7－4提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施潘存云教授研制潘存云教授研制支承面不平（3）避免或減小附加應(yīng)力采用凸臺(tái)或沉孔結(jié)構(gòu)切削加工支承面要從結(jié)構(gòu)、制造與裝配精度采取措施。§7－4提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施§8－1鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接作用：用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型類(lèi)型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1.平鍵聯(lián)接工作面特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。間隙軸2.半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，只適用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面3.楔鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度，

輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時(shí)用力打入工作面三、花鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沿周向均布多個(gè)鍵齒。齒側(cè)為工作面。優(yōu)點(diǎn)：承載能力高、對(duì)軸的削弱程度小、定心好、導(dǎo)向性好。類(lèi)型：矩形花鍵、鍵開(kāi)線(xiàn)花鍵、三角形花鍵。制造容易最常用用于高強(qiáng)度聯(lián)接用于薄壁零件聯(lián)接§8－2銷(xiāo)聯(lián)接作用：固定零件之間的相對(duì)位置，并可傳遞不大的載荷類(lèi)型圓柱銷(xiāo)圓錐銷(xiāo)--