機(jī)械零件課件

第一章緒論§1機(jī)械工業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用§2機(jī)器的基本組成要素§3本課程的內(nèi)容、性質(zhì)與任務(wù)§1機(jī)械工業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用

機(jī)械工程與科學(xué)是一門古老的學(xué)科，它將人們從繁重的體力勞動中解放出來。當(dāng)古人嘗試著制造石器來狩獵或耕種時(shí)，已經(jīng)產(chǎn)生了最初的設(shè)計(jì)萌芽。幾干年來，一次次的產(chǎn)業(yè)革命，實(shí)現(xiàn)了社會分工的變革并改變了人們的生活方式，但機(jī)械科學(xué)和以此為基礎(chǔ)的制造業(yè)仍然是一個(gè)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，是社會財(cái)富的來源，也是國家富強(qiáng)和國防穩(wěn)固的基礎(chǔ)。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國約60％的財(cái)富來源于制造業(yè)，日本約50％的國民生產(chǎn)總值是由制造業(yè)創(chuàng)造的。我國制造業(yè)產(chǎn)值占GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）的比重也已達(dá)到了38％以上。在物質(zhì)豐富、科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)和人類已進(jìn)入信息時(shí)代的今天，制造業(yè)仍然發(fā)揮著無可替代的作用。而制造業(yè)的靈魂是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)則是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和方法也發(fā)生了很大變化。為了適應(yīng)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)以及我國現(xiàn)代化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，培養(yǎng)大量的高級機(jī)械設(shè)計(jì)人才是當(dāng)務(wù)之急。由此說來，在座的各位學(xué)機(jī)械的專家將來必定是大有用武之地的！

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是培養(yǎng)機(jī)械工程高級人才的重要入門課程，是機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生的主干技術(shù)基礎(chǔ)課，可以看作是一座橋……§2機(jī)器的基本組成要素——機(jī)械零件通用零件１．聯(lián)接件（如鉚接、焊接、螺紋聯(lián)接等）２．傳動件（如齒輪、帶、鏈等傳動）３．支承件（如軸、軸承、機(jī)架等）４．緩沖（控制）件（亦有稱為其它零件的）（如彈簧等）機(jī)械零件的類型通用零件專用零件各類機(jī)械中具有同一功用和性能，并經(jīng)常使用的零件。僅適用于專門用途的零件，如曲軸、活塞、紗錠等零件。

＊部件

為了完成同一使命，在結(jié)構(gòu)上緊密聯(lián)系在一起的一套協(xié)同工作的零件組合。如：減速器、離合器、聯(lián)軸器等?！?本課程的內(nèi)容、性質(zhì)與任務(wù)一、研究對象二、內(nèi)容和任務(wù)三、課程性質(zhì)一般工作條件（常溫、常壓）下，一般尺寸參數(shù)的通用零件。①掌握常用機(jī)械傳動、常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的工作原理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇計(jì)算和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。②學(xué)會機(jī)械零部件標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及其他設(shè)計(jì)資料的運(yùn)用。③具有設(shè)計(jì)一般機(jī)械傳動裝置和擬定機(jī)械傳動方案的初級能力。④具有正確使用和維護(hù)一般機(jī)械設(shè)備的基本知識。⑤為專業(yè)設(shè)備的學(xué)習(xí)打下必要的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。①設(shè)計(jì)性的技術(shù)基礎(chǔ)課，過渡性的課程（承上啟下）；②與生產(chǎn)實(shí)際緊密相連，是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程；③涉及的先修課程知識面較廣泛。

⑴綜合性

在解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題時(shí)要用到有關(guān)的多方面的科學(xué)知識，如力學(xué)、摩擦學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械原理、互換性和技術(shù)測量、機(jī)械制圖等等。本課程就是將先修課的知識加以綜合運(yùn)用，來完成機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)。

四、本課程的特點(diǎn)⑵工程性

本課程具有鮮明的工程性，在設(shè)計(jì)每個(gè)機(jī)械零件時(shí)要用到大量的數(shù)據(jù)、表格、標(biāo)準(zhǔn)、資料等，要處理方案選擇、零件選型、材料選擇、參數(shù)選擇、結(jié)構(gòu)形式選擇等問題，對計(jì)算結(jié)果要進(jìn)行分析，有的要圓整、標(biāo)準(zhǔn)化。這些都是處理工程問題時(shí)必須具有的能力。因此在學(xué)習(xí)過程中，要了解和掌握工程問題的特殊處理方法。⑶典型性

機(jī)械零件的種類很多，本課程只學(xué)習(xí)其中的一部分，但是設(shè)計(jì)機(jī)械零件的方法和思路是通用的，掌握本課程的基本內(nèi)容以后，對于其他機(jī)械零部件設(shè)計(jì)問題就有了一定的基礎(chǔ)，并對機(jī)械設(shè)計(jì)有初步的了解。在學(xué)習(xí)一個(gè)階段以后要認(rèn)真總結(jié)、體會，可起到舉一反三的作用。五、學(xué)習(xí)方法及應(yīng)注意的問題：

①培養(yǎng)工程意識站在工程師的角度考慮問題；工程問題的特點(diǎn)：“離散型”→“只有最佳方案，而無唯一解”。因此作業(yè)不要追求答案的一致；②學(xué)習(xí)工程問題的特殊處理方法，尤其是對設(shè)計(jì)計(jì)算公式的使用、各種參數(shù)、系數(shù)的選擇上，要根據(jù)機(jī)械零件的工作條件進(jìn)行具體分析。③注重對基本知識、基本概念的理解，切忌死記硬背；④重視“基本技能”的訓(xùn)練包括：設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制圖的技能、編制技術(shù)文件的技能、運(yùn)用手冊和圖冊的技能。⑤重視“創(chuàng)新意識”和“創(chuàng)新能力”的培養(yǎng)

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新是人類文明進(jìn)步的原動力，是科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長和社會進(jìn)步的源泉。人類從使用簡單的工具、刀耕火種、捕魚狩獵，到學(xué)會播種、制陶煉銅，逐漸形成了原始的農(nóng)業(yè)技術(shù)和工匠技術(shù)，社會生產(chǎn)力得到明顯的提高，推動了原始社會向文明社會前進(jìn)的步伐。隨著人類知識的增長和積累，人類創(chuàng)造力開發(fā)的速度逐步加快，在經(jīng)歷漫長而艱苦的創(chuàng)新實(shí)踐后，19世紀(jì)中葉終于迎來了以蒸汽機(jī)為代表的第一次動力革命和第一次工業(yè)革命。瓦特，1736—1819，英國發(fā)明家，以蒸汽機(jī)的改進(jìn)而聞名于世。瓦特的轉(zhuǎn)動式蒸汽機(jī)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新是人類文明進(jìn)步的原動力，是科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長和社會進(jìn)步的源泉。人類從使用簡單的工具、刀耕火種、捕魚狩獵，到學(xué)會播種、制陶煉銅，逐漸形成了原始的農(nóng)業(yè)技術(shù)和工匠技術(shù)，社會生產(chǎn)力得到明顯的提高，推動了原始社會向文明社會前進(jìn)的步伐。隨著人類知識的增長和積累，人類創(chuàng)造力開發(fā)的速度逐步加快，在經(jīng)歷漫長而艱苦的創(chuàng)新實(shí)踐后，19世紀(jì)中葉終于迎來了以蒸汽機(jī)為代表的第一次動力革命和第一次工業(yè)革命。

緊接著，到19世紀(jì)下半葉又引發(fā)了以內(nèi)燃機(jī)為代表的第二次動力革命，人類從蒸汽機(jī)時(shí)代迅速地進(jìn)人了電器時(shí)代，原始的工匠技術(shù)被近代的工業(yè)技術(shù)所取代，社會生產(chǎn)力得到極大的提高。狄塞爾——柴油內(nèi)燃機(jī)之父本茨與他的汽車愛迪生與他的電燈泡機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

進(jìn)人20世紀(jì)，人類的創(chuàng)造活動空前活躍。半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)的問世，引發(fā)了人類第二次工業(yè)革命，使人類步入了信息時(shí)代。隨著人類對核能技術(shù)的掌握，人類跨入了原子能時(shí)代。人造衛(wèi)星的上天，使人類躍入劃時(shí)代的航天時(shí)代。翻開人類發(fā)展的歷史長卷，可以說，人類文明史就是一部人類生生不息的創(chuàng)新發(fā)展史，而創(chuàng)新正是人類文明不斷進(jìn)步的原動力。約里奧-居里夫婦萊特兄弟萊特兄弟的第一次成功飛行[蘇]加加林[蘇]第一個(gè)載人航天器“東方1號”巴比奇1834年發(fā)明的分析機(jī)計(jì)算機(jī)的真正先驅(qū)六、對習(xí)題的要求⑴幅面：16開紙⑵要求抄題或?qū)懗觥耙阎?，求…”⑶設(shè)計(jì)計(jì)算格式25mm計(jì)算結(jié)果計(jì)算項(xiàng)目和計(jì)算過程1、計(jì)算功率PC

PC=KAP=1.1×7.5=8.25kWPC=8.25kW⑷按GB繪制圖紙⑸解答認(rèn)真，書寫整齊，字跡清晰。七、考核辦法⑴期末考試占80%；⑵作業(yè)占10%；⑶實(shí)驗(yàn)占10%。第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論§1機(jī)器的組成§2設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序§3對機(jī)器的主要要求§4機(jī)械零件的主要失效形式§5設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足的基本要求§6機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則§7機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法§8機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟§9機(jī)械零件材料的選用原則§10機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化§11機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡介動力機(jī)傳動裝置工作機(jī)控制部分智能化單元（傳感器、信息處理單元、驅(qū)動器等）輔助系統(tǒng)（潤滑、顯示、照明等）機(jī)器的驅(qū)動部分，它將各種能量（電能、熱能等）轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并供給機(jī)器。直接實(shí)現(xiàn)規(guī)定的功能、完成生產(chǎn)任務(wù)的部分，其結(jié)構(gòu)形式完全取決于機(jī)械本身的用途。將動力機(jī)的動力和運(yùn)動傳遞到工作機(jī)的中間環(huán)節(jié)。主要用于傳遞能量、分配能量、改變能量和扭矩以及改變運(yùn)動形式等。第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論§1機(jī)器的組成§2設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序

計(jì)劃階段

方案設(shè)計(jì)階段

技術(shù)設(shè)計(jì)階段

技術(shù)文件編制階段

一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。它是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過程，同時(shí)也是一個(gè)盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗(yàn)的工作。

作為一部完整的機(jī)器，它是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。要提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須有一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)程序。

設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序：

§３對機(jī)器的主要要求３．勞動保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求４．可靠性要求基本要求１．使用要求２．經(jīng)濟(jì)性要求

應(yīng)當(dāng)指出，以上各項(xiàng)要求往往是相互矛盾的，這就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)，找出該機(jī)械或零件的主要要求，依照主要要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并兼顧其它要求。5．其它專用要求斷裂表面失效過量變形如磨損、表面接觸疲勞（點(diǎn)蝕）、膠合、壓潰、腐蝕等

機(jī)械零件承受載荷時(shí)，總要產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)彈性變形量超過允許量時(shí)，零件或機(jī)器就不能正常工作；當(dāng)嚴(yán)重過載時(shí)，還會產(chǎn)生塑性變形，不僅導(dǎo)致零件的形狀和尺寸的改變，破壞零件之間的配合關(guān)系，甚至導(dǎo)致零件喪失工作能力零件的主要損傷與失效形式§4機(jī)械零件的主要失效形式破壞正常工作條件引起的失效

零件承受過大載荷時(shí)，截面上的應(yīng)力超過零件材料的強(qiáng)度極限，從而導(dǎo)致零件斷裂有些零件只有在一定的工作條件下才能正常的工作，如：帶傳動只有在傳遞的有效圓周力小于臨界摩擦力時(shí)才能正常工作。高速轉(zhuǎn)動的零件，只有在轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動件系統(tǒng)的固有頻率避開一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隔才能正常工作?！?設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足的基本要求３．經(jīng)濟(jì)性要求４．質(zhì)量小的要求基本要求１．避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求２．結(jié)構(gòu)工藝性要求5．可靠性要求§6

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

強(qiáng)度準(zhǔn)則

剛度準(zhǔn)則

設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。一般來講，有以下幾種準(zhǔn)則：

壽命準(zhǔn)則

振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則

可靠性準(zhǔn)則：確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。：確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。：通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。：高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重此項(xiàng)準(zhǔn)則。：當(dāng)計(jì)及隨機(jī)因素影響時(shí)，仍應(yīng)確保上述各項(xiàng)準(zhǔn)則。

§7

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法

理論設(shè)計(jì)

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)

模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法通常分為常規(guī)設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法兩大類。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是指在近二、三十年發(fā)展起來的更為完善、科學(xué)、計(jì)算精度高、設(shè)計(jì)與計(jì)算速度更快的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。如機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等等。

常規(guī)設(shè)計(jì)方法是指采用一定的理論分析和計(jì)算，結(jié)合人們在長期的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。它又可分為：

§8機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟

一、機(jī)械設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想①堅(jiān)持調(diào)查研究、理論聯(lián)系實(shí)際、貫徹執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；②既要大膽創(chuàng)新，又要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；③將吸收國外先進(jìn)技術(shù)與符合我國的國情統(tǒng)一起來。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟編制設(shè)計(jì)任務(wù)書

應(yīng)當(dāng)注意，設(shè)計(jì)過程是一個(gè)不斷修改、不斷完善、逐步接近最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果的過程。這個(gè)過程不是一個(gè)簡單重復(fù)的過程，需要設(shè)計(jì)者反復(fù)分析、推敲、評價(jià)、決策的過程。而且上面所述的設(shè)計(jì)各個(gè)階段應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)進(jìn)行取舍或調(diào)整。初步設(shè)計(jì)(技術(shù)設(shè)計(jì))

三、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟選擇材料繪圖擬定計(jì)算簡圖工作能力計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品定型設(shè)計(jì)樣機(jī)試驗(yàn)與鑒定審核與評價(jià)§9機(jī)械零件常用材料及其選用

一、常用材料常用材料性能：強(qiáng)度很高、塑性較好、可承受很大載荷，且可進(jìn)行熱處理以提高和改善其機(jī)械性能；品種：碳鋼、合金鋼、鑄鋼、鍛鋼等性能：良好的鑄造、切削加工、抗末、抗壓和件鎮(zhèn)性能，且價(jià)格低廉；品種：灰鑄鐵、球墨鑄鐵及特殊性能鑄鐵等性能：具有某些特殊性能，如良好的減摩性、耐腐蝕性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等；品種：銅合金、鋁合金等性能：根據(jù)材料品種的不同，具有一些特殊的性能，如耐腐蝕、絕緣、耐磨等；品種：工程塑料、橡膠、石墨、木材、陶瓷、復(fù)合材料等；３．有色金屬合金４．非金屬材料１．鋼２．鑄鐵二、機(jī)械零件材料的選擇原則２．制造工藝要求３．經(jīng)濟(jì)性要求１．使用要求

主要包括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能和吸振性能等；選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)使用的要求，滿足主要、兼顧一般應(yīng)使零件的制造加工方法簡便、易于實(shí)現(xiàn)，如鑄造件應(yīng)選擇熱熔狀態(tài)時(shí)易于流動等性能在滿足使用要求的前提下，盡量選用價(jià)格低廉的材料，同時(shí)還應(yīng)考慮到使用和維護(hù)簡便、費(fèi)用低等問題§10機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化的益處：

與設(shè)計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn):國際標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等如：ISO

GB

JB、HB

QB

國標(biāo)分為：強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕設(shè)計(jì)工作量，便于零部件的互換和組織專業(yè)化的大生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本。強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)：代號為GB××××(為標(biāo)準(zhǔn)序號)－××××(為批準(zhǔn)年代)強(qiáng)制性國標(biāo)必須嚴(yán)格遵照執(zhí)行，否則就是違法。推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)：代號為GB／T××××－××××，這類標(biāo)準(zhǔn)占整個(gè)國標(biāo)中的絕大多數(shù)。如無特殊理由和特殊需要，必須遵守這些國標(biāo)，以期取得事半功倍的效果。

標(biāo)準(zhǔn)化就是要通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、設(shè)計(jì)方法、制圖要求等，制定出大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。

§11機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡介

機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法通常是相對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法而言的?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法從總體上概括為力求運(yùn)用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用力學(xué)、微電子學(xué)及信息科學(xué)等方面的最新成果與手段實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)換：以動態(tài)的取代靜態(tài)的─如機(jī)器結(jié)構(gòu)動力學(xué)計(jì)算。以定量的取代定性的─如有限元計(jì)算。以隨機(jī)量取代確定量─如可靠性設(shè)計(jì)。以優(yōu)化設(shè)計(jì)取代可行性設(shè)計(jì)─如優(yōu)化設(shè)計(jì)。并行設(shè)計(jì)取代串行設(shè)計(jì)─如并行設(shè)計(jì)。微觀的取代宏觀的─如微－納米摩擦學(xué)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)工程法取代分部處理法─如系統(tǒng)工程。自動化設(shè)計(jì)取代人工設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化─如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

§1材料的疲勞特性§2機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算§3機(jī)械零件的抗斷裂強(qiáng)度§4機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度§1材料的疲勞特性☆疲勞失效的特點(diǎn)第二章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

機(jī)械零件的強(qiáng)度，是指機(jī)械零件抵抗各種機(jī)械性破壞的能力。早期的機(jī)械零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)只限于靜強(qiáng)度計(jì)算。到了19世紀(jì)中葉，從火車輪軸大量疲勞斷裂的事故中發(fā)現(xiàn)了在交變應(yīng)力作用下的疲勞破壞現(xiàn)象，開始了對疲勞強(qiáng)度的研究。實(shí)際上，常用的機(jī)械零件很多是在交變應(yīng)力作用下工作的，疲勞破壞是其主要的失效形式之一。⑴工作應(yīng)力值較低；⑵疲勞失效過程：裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和斷裂；⑶疲勞斷口特征：貝殼紋☆變應(yīng)力的種類☆變應(yīng)力的特征參數(shù)平均應(yīng)力應(yīng)力幅循環(huán)特征（應(yīng)力比）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力隨機(jī)性非穩(wěn)定變應(yīng)力規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力變應(yīng)力的種類對稱循環(huán)變應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力非對稱循環(huán)變應(yīng)力☆穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的分類——σmax=σminσa=0σm=σmaxr=+1σmaxr

=0σmax=-σmin=σaσminr=-1σaσaσmaxσminσm-1＜r＜1靜應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力任意不對稱循環(huán)變應(yīng)力σmin=0tσ0σaσm=σaσaσm=0ABCDσmaxN☆疲勞強(qiáng)度的基本理論次疲勞區(qū)次疲勞區(qū)低周疲勞區(qū)（應(yīng)變疲勞）低周疲勞區(qū)N=104高周疲勞區(qū)（應(yīng)力疲勞）高周疲勞區(qū)N=106疲勞破壞的類型應(yīng)變疲勞（低周循環(huán)）應(yīng)力疲勞（高周循環(huán)）特點(diǎn)：應(yīng)力水平高，循環(huán)次數(shù)少。材料因應(yīng)變疲勞而破壞，∴用許用應(yīng)變值來控制特點(diǎn)：應(yīng)力水平低，循環(huán)次數(shù)多。材料因應(yīng)力疲勞而破壞，∴用許用應(yīng)力值來控制特點(diǎn)：應(yīng)力水平低于某一數(shù)值，裂紋停止擴(kuò)展。σN有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)＊(循環(huán)基數(shù))★疲勞曲線方程（當(dāng)N＜N0時(shí)）m、C為試驗(yàn)常數(shù)NσrNN0σrσr∞NC有限壽命疲勞極限持久疲勞極限疲勞極限壽命系數(shù)必須注意：Nc是對應(yīng)于材料疲勞曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，而循環(huán)基數(shù)N０是人為規(guī)定的一個(gè)循環(huán)次數(shù)。設(shè)計(jì)手冊中的N０，可能等于Nc，也可能不等于Nc，這是查手冊時(shí)應(yīng)當(dāng)弄清楚的，不要把二者弄混淆了?！钇谇€（σ—N曲線）疲勞曲線是用一批標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)并用統(tǒng)計(jì)處理的方法得到的。即以規(guī)定的循環(huán)特征r的變應(yīng)力（通常取r=-1)加于標(biāo)準(zhǔn)試件，經(jīng)過N次循環(huán)后不發(fā)生疲勞破壞時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞極限應(yīng)力σrN。通過實(shí)驗(yàn)，可以得到不同的σrN時(shí)相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)N，將結(jié)果繪制成疲勞曲線，即σ-N曲線?！舨牧喜煌?，疲勞曲線不同：◆同樣的材料，循環(huán)特性不同，疲勞曲線不同：◆可靠度不同，疲勞曲線不同：通常，未加說明的疲勞曲線，均指循環(huán)特性r=-1、可靠度R=50%的疲勞曲線。OAσaσm☆疲勞極限應(yīng)力圖（適用于非對稱循環(huán)變應(yīng)力）

B

SBS45o45o

曲線AC上方區(qū)域內(nèi)坐標(biāo)點(diǎn)所對應(yīng)的最大應(yīng)力值，都超過材料的疲勞極限。曲線AC下方區(qū)域內(nèi)坐標(biāo)點(diǎn)所對應(yīng)的最大應(yīng)力值，均低于材料的疲勞極限。C

1.疲勞極限應(yīng)力圖——疲勞壽命一定時(shí)，應(yīng)力比r不同，材料的疲勞極限σrN亦不同，它們之間的關(guān)系可用平均應(yīng)力（

rm

）和應(yīng)力幅（

ra

）繪成的曲線圖表示。

0/2

0/2對稱循環(huán)應(yīng)力點(diǎn)靜應(yīng)力點(diǎn)（脆性材料）脈動循環(huán)應(yīng)力點(diǎn)靜應(yīng)力點(diǎn)（塑性材料）

rm

ra

–1曲線AC上任一坐標(biāo)點(diǎn)的變應(yīng)力值代表材料在某一循環(huán)特性下的疲勞極限。OAσaσmSCB45o45o2.塑性材料極限應(yīng)力線圖的簡化E①直線ES段方程②直線AE段方程（用兩點(diǎn)式求出）等效系數(shù)，取值見表（

0/2,

0/2）（0,

–1）有關(guān)扭轉(zhuǎn)（剪應(yīng)力）的簡化疲勞曲線方程及當(dāng)量應(yīng)力幅計(jì)算式可仿照正應(yīng)力方法確定。θ

工程上為計(jì)算方便，用折線AES近似代替曲線ABC。即折線上任意點(diǎn)的坐標(biāo)（σrm、σra）代表某一循環(huán)特性下的疲勞極限。由上式可看出，非對稱變應(yīng)力可以轉(zhuǎn)化為對稱循環(huán)疲勞極限σ-1。由此推論：☆影響疲勞強(qiáng)度的主要因素三個(gè)方面：

1應(yīng)力集中的影響

零件截面尺寸突變處（如過渡圓角、鍵槽、小孔、螺紋）及過盈配合處會產(chǎn)生應(yīng)力集中，使局部應(yīng)力大于公稱應(yīng)力。以疲勞缺口系數(shù)k

（或k

）考慮其對零件疲勞極限的影響。幾種典型機(jī)械零件的k

、k

值附錄表。

2尺寸效應(yīng)

零件尺寸越大，在各種冷、熱加工中出現(xiàn)缺陷的概率越大，疲勞強(qiáng)度就越低。以尺寸系數(shù)

（或

）考慮其對零件疲勞極限的影響。鋼制零件的

、

值見附錄表。3表面狀態(tài)的影響

指零件表面粗糙度、表面強(qiáng)化的工藝效果及工作環(huán)境對零件疲勞極限的影響。以表面狀態(tài)系數(shù)

考慮其影響。各種表面狀態(tài)的

值見附錄表?！?機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算

1

應(yīng)力集中的影響：以疲勞缺口系數(shù)k

（或k

）考慮其對零件疲勞極限的影響。

2尺寸的影響：以尺寸系數(shù)

（或

）考慮其對零件疲勞極限的影響。3

表面狀態(tài)的影響：以表面狀態(tài)系數(shù)

考慮其影響。

4綜合影響系數(shù)

以上三個(gè)因素只對應(yīng)力幅有影響，而對平均應(yīng)力沒有明顯影響。因此，為簡化計(jì)算，將三個(gè)系數(shù)綜合為一個(gè)系數(shù)，稱綜合影響系數(shù)(k

)D或(k

)D。即

☆影響疲勞強(qiáng)度的主要因素三個(gè)方面：

§2機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算穩(wěn)定變應(yīng)力機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算對稱循環(huán)下，疲勞強(qiáng)度條件式是：許用應(yīng)力法規(guī)定的安全系數(shù)某些不對稱循環(huán)下，疲勞強(qiáng)度條件式可?。毫慵脑S用應(yīng)力幅材料的對稱循環(huán)疲勞極限穩(wěn)定變應(yīng)力機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)法危險(xiǎn)截面處的安全系數(shù)許用的安全系數(shù)

機(jī)械零件受單向應(yīng)力，是指其只承受單向正應(yīng)力或單向切應(yīng)力。①對于試件，安全系數(shù)為：②對于實(shí)際工作的零件，還應(yīng)考慮綜合影響因素，則零件的實(shí)際安全系數(shù)為：1.單向穩(wěn)定變應(yīng)力的安全系數(shù)或或⑴當(dāng)試件受對稱循環(huán)應(yīng)力作用時(shí)⑵當(dāng)試件受非對稱循環(huán)應(yīng)力作用時(shí)

工作應(yīng)力點(diǎn)——m或n點(diǎn)，坐標(biāo)為（σm，σa），則：

極限應(yīng)力點(diǎn)（試件的破壞點(diǎn)）——M或N點(diǎn)，坐標(biāo)為（σrm，σra），在AES線上．

安全系數(shù)為：

不同的工作情況，工作應(yīng)力增長的規(guī)律不同，極限應(yīng)力點(diǎn)的位置不同，常見的有三種……N（σrm，σra）：M（σrm，σra）：①r=常數(shù)的情況

（例如：絕大多數(shù)轉(zhuǎn)軸）

即縱、橫坐標(biāo)之比為常數(shù)兩個(gè)區(qū)域OAE區(qū)：疲勞強(qiáng)度區(qū)OSE區(qū)：靜強(qiáng)度區(qū)其安全系數(shù)見公式。H②σm=常數(shù)的情況兩個(gè)區(qū)域OAEH區(qū)：疲勞強(qiáng)度區(qū)SEH區(qū)：靜強(qiáng)度區(qū)（例如：振動著的彈簧）其安全系數(shù)見見公式。F③σmin=常數(shù)的情況兩個(gè)區(qū)域OGEF區(qū)：疲勞強(qiáng)度區(qū)SEF區(qū)：靜強(qiáng)度區(qū)例如：緊螺栓聯(lián)接的螺栓承受軸向變載荷時(shí)其安全系數(shù)見有關(guān)公式．GE2、復(fù)合穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的安全系數(shù)例如：轉(zhuǎn)軸工作時(shí)，往往同時(shí)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，即在復(fù)合循環(huán)變應(yīng)力狀態(tài)下工作。

目前，對于復(fù)合循環(huán)變應(yīng)力作用下的零件安全系數(shù)的計(jì)算，理論和試驗(yàn)研究都很不充分；只對于周期相同、相位相同的彎曲和扭轉(zhuǎn)對稱穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力所組成的復(fù)合變應(yīng)力的研究較成熟。對于一般結(jié)構(gòu)鋼，當(dāng)其同時(shí)有周期相同和相位相同的彎曲和扭轉(zhuǎn)對稱穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，彎、扭復(fù)合對稱循環(huán)變應(yīng)力下的強(qiáng)度條件式為：

3、許用安全系數(shù)的選擇Sσ、Sτ——為單向應(yīng)力狀態(tài)安全系數(shù)值?！钫n堂練習(xí)2、圖示的齒輪傳動，試確定齒輪B上輪齒的彎曲應(yīng)力循環(huán)狀態(tài)。假定：（1）齒輪B為“惰輪”（中間輪），A為主動輪，c為從動輪。（2）齒輪B為主動，A和C均為從動輪。1、如圖所示某旋轉(zhuǎn)軸受徑向載荷F=12kN作用，已知跨距L=1．6m，直徑d＝55mm，軸的角速度為ω，求中間截面上A點(diǎn)的應(yīng)力循環(huán)特性。例如：專用機(jī)床的主軸及高爐上料機(jī)構(gòu)的零件。這類問題應(yīng)根據(jù)疲勞損傷累積假說進(jìn)行計(jì)算。非穩(wěn)定變應(yīng)力機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算☆疲勞損傷累積理論——Miner法則規(guī)律性變幅循環(huán)變應(yīng)力譜

1、假說內(nèi)容是：在使初始裂紋形成和擴(kuò)展的過程中，零件或材料內(nèi)部的損傷時(shí)逐漸積累的，累積到一定程度才發(fā)生疲勞破壞，而不論其應(yīng)力譜如何。2、假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式：非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力規(guī)律性非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力隨機(jī)循環(huán)變應(yīng)力例如：汽車的鋼板彈簧。其載荷和應(yīng)力受載荷大小、行車速度、輪胎充氣程度、駕駛員的技術(shù)水平以及路面狀況等的影響。應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)，求載荷變化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，然后用統(tǒng)計(jì)疲勞強(qiáng)度的方法去處理。假設(shè)應(yīng)力每循環(huán)一次都對材料的破壞起相同的作用，則σ1每循環(huán)一次對材料的損傷率為1/N1。而n1次循環(huán)的損傷率就為n1/N1；……非穩(wěn)定變應(yīng)力機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算☆疲勞損傷累積理論——Miner法則

1、假說內(nèi)容是：在使初始裂紋形成和擴(kuò)展的過程中，零件或材料內(nèi)部的損傷時(shí)逐漸積累的，累積到一定程度才發(fā)生疲勞破壞，而不論其應(yīng)力譜如何。2、假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式：非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力規(guī)律性非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力隨機(jī)循環(huán)變應(yīng)力3、自從假說提出后，曾作了大量的實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證假說的正確性。試驗(yàn)證明：①當(dāng)各個(gè)作用的應(yīng)力幅無巨大的差別以及無短時(shí)的強(qiáng)烈過載時(shí)，這個(gè)規(guī)律是正確的；②當(dāng)各級應(yīng)力是先作用最大的，然后依次降低時(shí)，式中的等號右邊將小于1；③當(dāng)各級應(yīng)力是先作用最小的，然后依次升高時(shí)，則式中等號右邊要大于1。0.7～2.2⑴按損傷等效的原則將零件承受的規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力折算成等效穩(wěn)定變應(yīng)力。⑵按等效穩(wěn)定變應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，有兩種方法：①等效循環(huán)次數(shù)法；②等效應(yīng)力法。⑶損傷等效的原則是：等效后應(yīng)力的壽命損傷率等于規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力中各應(yīng)力的累積壽命損傷率之和。如設(shè)：在等效應(yīng)力σv

作用下的疲勞壽命是N1次，循環(huán)的等效次數(shù)是Nv次，其壽命損傷率為：。左端分子分母同乘以

右端分子分母同乘以

按壽命損傷等效原則：說明壽命損傷與σv和Nv有關(guān)非穩(wěn)定變應(yīng)力疲勞強(qiáng)度計(jì)算1、等效循環(huán)次數(shù)法①如：取σ1作為計(jì)算的基準(zhǔn)應(yīng)力，用σv

表示；②由:——將等效循環(huán)次數(shù)作為有限壽命看待，然后求對應(yīng)的有限壽命疲勞極限σ-1v③當(dāng)規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力中各應(yīng)力為對稱循環(huán)時(shí)：④當(dāng)規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力中各應(yīng)力為非對稱循環(huán)時(shí)：2、等效應(yīng)力法——先取Ne=N0，然后求對應(yīng)N0下的等效應(yīng)力σd

。具體求法：（略）☆提高疲勞強(qiáng)度的主要措施1.減少應(yīng)力集中；2.提高零件表面加工質(zhì)量；3.采用能提高材料疲勞強(qiáng)度的熱處理及強(qiáng)化工藝。兩圓柱體綜合曲率半徑ρv=ρ1ρ2/(ρ2±ρ1)材料綜合彈性模量E=2E1E2/(E1+E2)最大接觸應(yīng)力Fρ1ρ22a

Hmax

Hmax●FLρ2FFρ機(jī)械零件的接觸疲勞強(qiáng)度第四章摩擦、磨損和潤滑基礎(chǔ)

§1摩擦§2磨損§3潤滑第四章摩擦、磨損和潤滑基礎(chǔ)

§1摩擦一、摩擦定律古典的庫侖摩擦定律內(nèi)容歸納如下：⑴摩擦力的大小與接觸面間的法向力成正比，而與接觸面積的大小無關(guān)，即摩擦力法向力摩擦因（系）數(shù)⑵摩擦力的方向總與接觸表面相對運(yùn)動速度的方向相反。⑶摩擦力的大小與接觸面間的相對滑動速度無關(guān)。⑷靜摩擦力大于動摩擦力。二、摩擦的種類及其基本性質(zhì)按運(yùn)動狀態(tài)分靜摩擦動摩擦按運(yùn)動形式分滑動摩擦滾動摩擦干摩擦（潤滑）流體摩擦（潤滑）邊界摩擦（潤滑）混合摩擦（潤滑）按潤滑狀態(tài)分2、流體摩擦（流體潤滑）：3、邊界摩擦（邊界潤滑）：單分子吸附膜的定向結(jié)構(gòu)單分子吸附膜的摩擦原理模型多層分子吸附膜的摩擦模型

潤滑油（主要是石油產(chǎn)品）中的脂肪酸是一種極性化合物，它的極性分子能牢固地吸附在金屬表面上。極性團(tuán)§2磨損關(guān)于磨損的幾個(gè)概念：

①磨損使摩擦表面的物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象；②磨損量以厚度、重量、體積為單位表示磨損造成的材料損耗；③磨損率單位時(shí)間的磨損量；④耐磨度磨損率的倒數(shù)；一、典型宏觀磨損過程1、磨合磨損階段2、穩(wěn)定磨損階段3、劇烈磨損階段二、磨損的分類1、粘著磨損輕微磨損（如：缸套-活塞環(huán)）；涂抹（如：重載蝸輪副的蝸桿）；擦傷又稱拉傷（如：內(nèi)燃機(jī)鋁活塞壁-缸體）；撕脫（如：主軸-軸瓦的軸承表面）；咬粘（如：不銹鋼螺栓與不銹鋼螺母在寧緊過程中）。3、表面疲勞磨損

點(diǎn)蝕、剝落（鱗剝）2、磨粒磨損三、磨損的轉(zhuǎn)化qq四、影響磨損的因素五、減少磨損的主要方法§3潤滑

一、潤滑的分類按潤滑劑的物質(zhì)形態(tài)分液體潤滑脂潤滑固體潤滑氣體潤滑按摩擦面間的潤滑形態(tài)分

流體動力潤滑流體靜力潤滑彈性流體動力潤滑邊界潤滑和混合潤滑二、潤滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)化h→0h=Rh≥Rh—間隙，F(xiàn)—壓力；R—表面粗糙度

三、潤滑劑⑴液體潤滑劑即潤滑油②礦物油

③合成油①動植物油1、分類⑶固體潤滑劑⑵潤滑脂鈣基潤滑脂耐水不耐熱鈉基潤滑脂耐熱不耐水鋁基潤滑脂鋰基潤滑脂耐水且耐高溫耐水，可防銹石墨、MoS2、聚四氟乙烯⑷氣體潤滑劑空氣、氫氣、氮?dú)?、二氧化碳等有粉劑、涂膜、粘結(jié)膜或噴涂膜等形式，主要用于高溫、超低溫、真空等場合。適用于高速、輕載場合，對環(huán)境無污染。用以滿足低溫、高溫、粘溫性能、化學(xué)安定性、真空和抗輻射、阻燃性等條件

三、潤滑劑2、潤滑油的主要性能指標(biāo)①粘度②油性③傾點(diǎn)（凝點(diǎn)）④閃點(diǎn)與燃點(diǎn)2、主要性質(zhì)粘度↑→內(nèi)摩擦阻力↑，流動性↓吸附能力越強(qiáng)，油性越好是衡量潤滑油高溫性能的尺度是衡量潤滑油低溫性能的尺度3、潤滑劑的選用⑴工作條件；⑵工作溫度；⑶周圍環(huán)境；⑷潤滑部位和方式。③其它四、添加劑五、潤滑油的粘度1、動力粘度ηvFXYhuy1m1m1mF=1NV=1m/s2、運(yùn)動粘度υ3、相對粘度（條件粘度）η=1N·s/m2或1Pa·s（SI制）第五章螺紋聯(lián)接及螺旋傳動§1螺紋§2螺紋聯(lián)接§3螺紋聯(lián)接的預(yù)緊§6螺紋聯(lián)接組的設(shè)計(jì)§5螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算§8提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施§7螺紋聯(lián)接件的材料與許用應(yīng)力§9螺旋傳動§4螺紋聯(lián)接的防松第五章螺紋聯(lián)接及螺旋傳動★

螺紋的形成——展開為三角形ψsπd2P★螺紋的主要參數(shù)大徑d（D

）（公稱直徑）小徑d1（D1）（計(jì)算直徑）中徑d2（D2）螺距P線數(shù)n導(dǎo)程s（s=nP）螺紋升角ψ牙型角αpα§1螺紋★螺紋的類型

三角形螺紋（用于聯(lián)接）

矩形螺紋梯形螺紋（用于傳動）鋸齒形螺紋普通螺紋

管螺紋

粗牙細(xì)牙

圓柱管螺紋圓錐管螺紋※軸線垂直放置，螺旋線向左上升——左旋螺旋線向右上升——右旋左旋右旋

按線數(shù)分單線雙（多）線

按牙形分

按旋向分★問題：常用螺栓的螺紋是——？單線、粗牙、右旋的普通螺紋右旋左旋右旋★機(jī)械制造中常用螺紋種類及標(biāo)準(zhǔn)★螺紋聯(lián)接的主要類型與結(jié)構(gòu)普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）鉸制孔用螺栓聯(lián)接（受剪螺栓聯(lián)接）雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接δ≠0δ＝0螺栓聯(lián)接§2螺紋聯(lián)接

D0T0Fs§3螺栓聯(lián)接的擰緊FTL②擰緊力矩：式中：M1——螺紋副摩擦阻力矩;

M2——螺母與支承面間的摩擦力矩;③對于重要的螺紋聯(lián)接必須控制其預(yù)緊力，為什么？∵對于M10～M64的鋼制粗牙普通螺紋，將其有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值代入公式→而一般標(biāo)準(zhǔn)扳手的長度為L≈15d，Kt=0.2;則：若：FT=200N，則：F’=15000N①擰緊的目的？——增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性、緊密性和防松能力。F’（5-2）（5-3）④預(yù)緊力的控制

推薦：螺栓材料的屈服極限⑤控制預(yù)緊力的方法力矩法螺母轉(zhuǎn)角法測定螺栓伸長量法測力矩扳手定力矩扳手測量螺栓伸長量法§4螺紋聯(lián)接的防松——防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動摩擦防松機(jī)械防松粘合沖點(diǎn)彈簧墊圈對頂螺母開口銷止動墊圈破壞螺紋副的運(yùn)動關(guān)系防松1、為什么要防松？2、防松的根本原理？3、防松的方法有哪些？螺紋聯(lián)接件一般采用：單線粗牙的普通螺紋：螺紋升角ψ=1°42′～3°2′

螺旋副的當(dāng)量摩擦角ρ′=6.5°～10.5°問：能否自鎖？——顯然能但為什么還要防松？①能保證自鎖的條件是：靜載荷和工作溫度變化不大的場合。②在沖擊、振動或變載荷作用下，螺紋副間的摩擦力可能在瞬間減小或消失。③這種現(xiàn)象多次重復(fù)后，會使聯(lián)接松脫。摩擦防松摩擦防松機(jī)械防松機(jī)械防松破壞螺紋副的運(yùn)動關(guān)系防松課堂練習(xí)一、查出下列螺栓的螺距、大徑、中徑及小徑：M10、M10×1、M12、M12×1.5、0.2～0.3dM24課堂練習(xí)二、圖中，兩塊板的厚度均為25mm，求所需螺栓長度（注：加彈簧墊圈）?！?單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算★

螺栓聯(lián)接的主要失效形式：※普通（受拉）螺栓聯(lián)接——拉斷鉸制孔用（受剪）螺栓聯(lián)接——壓潰、剪斷★強(qiáng)度計(jì)算的目的：確定或驗(yàn)算螺栓危險(xiǎn)截面的尺寸（直徑）★其它部分的尺寸以及螺母、墊圈的尺寸是根據(jù)等強(qiáng)度條件確定的，通常不需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。受拉螺栓受剪螺栓δ≠0δ＝0一、

受剪螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算★特點(diǎn):①孔和桿之間無間隙，多用配合尺寸，能精確定位，但加工精度要求高。②加橫向載荷F后，靠擠壓和剪切承擔(dān)載荷。③主要失效形式為：壓潰、剪斷?！飶?qiáng)度計(jì)算：擠壓強(qiáng)度條件：剪切強(qiáng)度條件：hminssssdsds工作時(shí)，螺栓受純拉伸，工作載荷為

F（N）。——校核式——設(shè)計(jì)計(jì)算式1、松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算★特點(diǎn)：裝配時(shí)，螺母不擰緊；★強(qiáng)度計(jì)算：二、受拉螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算放映5-8a（1）僅承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接——普通螺栓聯(lián)接（受拉螺栓聯(lián)接）2、緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算★特點(diǎn)：裝配時(shí)，螺母需擰緊,螺栓受預(yù)緊力（預(yù)加鎖緊力）F’和螺紋阻力矩M1的作用。F’★特點(diǎn)：所加載荷為橫向工作載荷F（載荷方向⊥螺栓軸線），加載后，螺栓受力不發(fā)生變化，而靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力抵抗外載荷。F’★強(qiáng)度計(jì)算：要考慮到螺栓桿同時(shí)受拉應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的作用?！呗菟ㄊ撬苄圆牧稀鄳?yīng)按第四強(qiáng)度理論求拉扭合成當(dāng)量應(yīng)力：★系數(shù)1.3的含義是——※對于普通螺栓聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)螺栓來說，雖然同時(shí)受拉應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力作用，但計(jì)算時(shí)可作為純拉伸的情況處理，即只需將拉伸載荷加大30%以考慮扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的影響?！：耸剑?-9）——設(shè)計(jì)式（5-10）★簡化處理如下：對于M10～M64的鋼制普通螺栓→

ψ、d2/d1取統(tǒng)計(jì)平均值、

′=arctan0.17→

≈0.5

因此，當(dāng)量應(yīng)力為：其中：典型實(shí)例：壓力容器缸蓋上的螺栓聯(lián)接（2）承受預(yù)緊力和軸向靜載荷的緊螺栓聯(lián)接

★特點(diǎn)：裝配時(shí)，螺母需擰緊，螺栓受F′和M1作用;加載后，螺栓總拉力：FΣFpDF0=F′+F？★工作拉力F：F0≠F′+F★受力變形分析：螺栓被聯(lián)接件無力無變形無力無變形受力F’變形δb受力F’變形δm變形δb＋Δδ

受力F+F”

變形δm－Δδ

受力F”

★因此，工作狀態(tài)下螺栓所受總拉力為：承受工作載荷后預(yù)緊后F′F′δmδbFFΔδ剩余預(yù)緊力F″+FF″+FF′F′預(yù)緊前F″F″Δδδm－Δδδb＋Δδ★受力變形關(guān)系圖

（圖5-12）

F

b

mF

bF'

mF'

b

mF'

b

m

FFF″F0⊿

F－⊿F⊿F若Cb

和Cm

分別表示螺栓與被聯(lián)接件的剛度，則由圖可得：F0=F+F″F0=F'＋⊿F

F0=F′+KcFF′=F″+(1-Kc)FF″=F′-(1-Kc)F其中：

Kc—

螺栓與被聯(lián)接件的相對剛度，與聯(lián)接的材料、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。當(dāng)螺栓與被聯(lián)接件均為鋼制時(shí)，一般僅決定于墊片的材料：金屬墊片Kc

=0.2～0.3；皮革墊片Kc=0.7；銅皮墊片Kc=0.8；橡膠墊片Kc=0.9。◆有緊密性要求的聯(lián)接，取F”

=(1.5～1.8)F◆對不太重要的聯(lián)接:

若外載荷穩(wěn)定，取F”=（0.2～0.6）F

若外載荷有變動，取F”=（0.6～1.0）F

對地腳螺栓，取F”≥F★設(shè)計(jì)與計(jì)算①聯(lián)接不出現(xiàn)縫隙，應(yīng)滿足F”＞0②螺栓的強(qiáng)度條件：（5-15）（5-16）（3）受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接螺栓的載荷幅：螺栓的疲勞強(qiáng)度：§7螺栓聯(lián)接件的許用應(yīng)力一般：Q235、Q275、35鋼、45鋼特殊用途：15Cr、40Cr◆螺栓的材料：σ0.2——試樣在拉伸過程中，標(biāo)距部分殘余伸長達(dá)到原標(biāo)距長度的0.2%時(shí)的負(fù)荷除以原橫截面積所得的應(yīng)力。§7螺栓聯(lián)接件的許用應(yīng)力◆螺栓的許用拉應(yīng)力1、受靜載荷時(shí)：松螺栓聯(lián)接：S=1.2～1.7；緊螺栓聯(lián)接：S——查表5-7。2、受軸向變載荷時(shí)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：◆對于重要的場合、不控制預(yù)緊力時(shí)，要求使用>M16螺栓。◆設(shè)計(jì)時(shí)通常先估計(jì)d→查許用應(yīng)力→設(shè)計(jì)計(jì)算求出d1→取d→判斷是否與假設(shè)接近，否則須重新設(shè)d→查許用應(yīng)力→再進(jìn)行計(jì)算，直至符合所設(shè)的d?！袈菟ǔ山M使用→受力最大的螺栓→單個(gè)螺栓計(jì)算→采用同一尺寸

§6螺紋組聯(lián)接的設(shè)計(jì)1．螺栓組受力分析的目的2．受力分析中的幾個(gè)假設(shè)條件3.螺栓組受力分析2)承受橫向載荷F∑3)承受轉(zhuǎn)矩T1)承受軸向載荷FZ4)承受傾翻力距M１）螺栓組中各螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；２）螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；３）假定底板為剛體，受載后聯(lián)接接合面仍舊保持為平面。主要是要找出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受力的大小，為螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)。一、承受軸向載荷FZ

假設(shè)載荷在每個(gè)螺栓上均勻分配，則工作拉力F：需注意：①螺栓個(gè)數(shù)參考螺栓間距t0確定。②分布在同一圓周上的螺栓的數(shù)目，應(yīng)取成4、6、8等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時(shí)分度和畫線。pDt0二、承受橫向載荷Fs∑μsF'①普通螺栓聯(lián)接Fs∑Fs∑假設(shè)螺栓組中的每個(gè)螺栓的預(yù)緊力F′都相同，并且由此而引起的摩擦力均集中在螺栓的中心。則zFs∑mKFs∑Fs∑②鉸制孔用螺栓聯(lián)接于是，有≥

假設(shè)載荷在每個(gè)螺栓上都是均勻分配，則K——可靠性系數(shù)，K=1.1～1.3三、承受轉(zhuǎn)矩T①普通螺栓聯(lián)接r10r9r1r2r3r4r5r6r7r8μsF'μsF'μsF'

μsF'

μsF'μsF'μsF'

μsF'μsF'

μsF'仍舊假設(shè)每個(gè)螺栓的預(yù)緊力均相同，于是有μsF'r1+μsF'r2+μsF'r3+……μsF'rz≥TK由此可得(5-23)三、承受轉(zhuǎn)矩T②鉸制孔用螺栓聯(lián)接Fs4Fs10Fs1Fs2Fs3Fs5Fs6Fs7Fs8Fs9解此靜不定方程要點(diǎn)：①假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面，即變形全由螺栓承擔(dān)。

②螺栓組受后，剛性底座協(xié)調(diào)了各螺栓的變形量λsi，即由力的平衡：于是有：r10r9r1r2r3r4r5r6r7r8即：③∵假定各螺栓的材料、直徑、長度均相同，∴它們的剪切剛度也相同，剪切剛度三、承受轉(zhuǎn)矩T②鉸制孔用螺栓聯(lián)接Fs4Fs10Fs1Fs2Fs3Fs5Fs6Fs7Fs8Fs9

螺栓的受力大小Fsi與其到回轉(zhuǎn)中心的距離ri成正比，即由力的平衡：于是得r10r9r1r2r3r4r5r6r7r8即：(5-24)Moorirmax四、承受傾翻力距MFiFmax⑶由力的平衡條件可得：FiFmax解此靜不定方程要點(diǎn)：①假定底板為剛體，受載后接合面仍保持為平面，即變形由螺栓和基座承擔(dān)。

②螺栓組受M后，剛性底座協(xié)調(diào)了各螺栓的變形量，即每個(gè)螺栓的變形量是與其到對稱軸的距離稱正比。同理可知：變形愈大，受力也愈大。⑴螺栓先擰緊，擰緊后螺栓受預(yù)緊力（產(chǎn)生拉伸變形），基座被壓縮（產(chǎn)生壓縮變形）⑵在M作用下，o-o軸線左側(cè)的螺栓承受工作拉力（螺栓被進(jìn)一步拉伸），o-o軸線右側(cè)的基座承受工作壓力（螺栓被放松，預(yù)緊力減?。㎝oorirmax四、承受傾翻力距MFiFmax于是:①受力最大的螺栓所承受的載荷為：②接合面受壓一側(cè)不被壓潰的條件③接合面受拉一側(cè)不出縫隙的條件FiFmax

螺栓的受力大小Fi與其到對稱軸線的距離ri成正比，即(5-25)(5-26)(5-27)幾點(diǎn)分析結(jié)論⒈實(shí)際應(yīng)用中，螺栓組所受的工作載荷常常是以上四種簡單受力狀態(tài)的不同組合，都可利用靜力分析方法將復(fù)雜的受力狀態(tài)簡化為上述四種簡單受力狀態(tài)；⒉一般情況下，對于普通螺栓可按軸向載荷與彎矩確定螺栓的工作拉力；按橫向載荷與扭矩確定螺栓的預(yù)緊力；爾后確定螺栓的總拉力。⒊鉸制孔用螺栓應(yīng)根據(jù)橫向載荷和轉(zhuǎn)矩確定螺栓的工作剪力。⒋不管螺栓組的載荷狀態(tài)如何復(fù)雜，就螺栓組中單個(gè)螺栓而言，其受力只有兩種情況：①軸向力；②橫向力?！?提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施一、改善螺紋牙上載荷分布不均現(xiàn)象⑴載荷分配不均現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因⑵改善措施①懸掛螺母；②環(huán)槽螺母；③內(nèi)斜螺母；④組合螺母（環(huán)槽與內(nèi)斜組合等）。二、降低應(yīng)力幅⑴降低螺栓的剛度⑵提高被聯(lián)接件的剛度具體措施：①使用空心螺栓；②減小螺栓直徑；在螺母下面假裝彈性元件可達(dá)相同效果具體措施：①合理設(shè)計(jì)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)；②避免在被聯(lián)接件接合面上使用剛性小的墊片；③在被聯(lián)接件接合面間加裝剛性大的墊片Ｆ'ＦＦ０Ｆ"ＦＦ０Ｆ"Ｆ'ＦＦ０Ｆ"Ｆ"ＦＦ０F′F′三、減少附加彎曲應(yīng)力凸臺魚眼坑例題：（二）螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①力求對稱布置，以使接合面受力均勻②分布在同一圓周上的螺栓數(shù)應(yīng)為３、４、６、８等易于分度的數(shù)目，以利劃線鉆孔③盡量使螺栓受力合理、均勻，并盡量減小螺栓的受力放映④螺栓排列應(yīng)有合理的邊距、間距，以保證裝拆時(shí)的扳手空間⑤同一螺栓組中的所有螺栓均應(yīng)采用相同材料、直徑和長度螺旋傳動的類型與特點(diǎn)

一、螺旋傳動的組成與功用⒈組成：螺旋傳動是由螺桿與螺母構(gòu)成的⒉功用：將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動⒊運(yùn)動形式螺桿螺母螺桿螺母（旋轉(zhuǎn)）螺桿（轉(zhuǎn)動并移動）螺母螺桿螺母（轉(zhuǎn)動并移動）①螺桿轉(zhuǎn)動螺母移動④螺桿固定螺母轉(zhuǎn)動和移動③螺母固定螺桿轉(zhuǎn)動和移動②螺母轉(zhuǎn)動螺桿移動

§9螺旋傳動二、螺旋傳動的類型與特點(diǎn)按照螺紋副的摩擦性質(zhì)分類滑動螺旋傳動滾動螺旋傳動靜壓螺旋傳動按照螺旋傳動的用途分類傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳動平穩(wěn)、噪聲小，可獲得很大的減速比，從而能夠承受較大的軸向載荷，并可實(shí)現(xiàn)自鎖。缺點(diǎn)：磨損大、效率低。

優(yōu)點(diǎn)：摩擦損失比滑動螺旋小，故而效率高；缺點(diǎn)：滾動體需要返回通道，體積大，制造成本高。優(yōu)點(diǎn)：傳動摩擦損失和磨損都很小，效率很高；缺點(diǎn)：需要有一套油路裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。主要用來傳遞動力的螺旋傳動.主要用來傳遞運(yùn)動的螺旋傳動.主要用于調(diào)整、固定零件位置的螺旋傳動.螺旋面間注入靜壓油，為液體摩擦狀態(tài)。螺旋面間裝有滾動體的螺旋傳動，為滾動摩擦狀態(tài).螺桿與螺母直接接觸，彼此間為滑動摩擦狀態(tài).返回通道反向器（返回通道）三、滑動螺旋傳動常用螺紋種類及其特點(diǎn)滑動螺旋傳動常用螺紋種類③鋸齒形螺紋②梯形螺紋①矩形螺紋

牙形為矩形，無通用標(biāo)準(zhǔn)。其特點(diǎn)為：當(dāng)量摩擦系數(shù)小，效率高，但加工較難，牙根強(qiáng)度較弱，磨損后間隙不能調(diào)整。

牙形為梯形，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。特點(diǎn)是當(dāng)量摩擦系數(shù)較矩形螺紋高，效率低。但加工容易、牙根強(qiáng)度高、對中性好、間隙可以調(diào)整。

牙形為非等腰梯形，效率與矩形螺紋相近，有梯形螺紋的牙根強(qiáng)度高、對中性好；但只適用于單向載荷。第六章鍵、花鍵、銷和成形聯(lián)接鍵聯(lián)接無鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接銷聯(lián)接第六章鍵、花鍵、銷和成形聯(lián)接§1鍵聯(lián)接一、分類鍵聯(lián)接的類型鍵聯(lián)接主要用于軸和軸上旋轉(zhuǎn)零件之間的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩或沿軸向的滑動導(dǎo)向。鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，其類型很多。松聯(lián)接緊聯(lián)接平鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接切向鍵聯(lián)接軸輪轂平鍵1、平鍵聯(lián)接

（1）普通平鍵聯(lián)接δ※工作面：兩側(cè)面※工作原理：靠側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。輪轂輪輻輪緣軸孔平鍵聯(lián)接的分類(圓頭)(平頭)(單圓頭)（2）導(dǎo)向平鍵和滑鍵導(dǎo)向平鍵滑鍵2、半圓鍵聯(lián)接

半圓鍵的工作面、傳力方式、受力情況與強(qiáng)度計(jì)算方法等均與平鍵相同。半圓鍵與平鍵比較，前者的工藝性好，但對軸的強(qiáng)度削弱較大。

①特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、對中性良好、鍵可在槽內(nèi)擺動，故裝配方便；但對軸的消弱較大。

②應(yīng)用：主要用于輕載、窄輪轂和錐形軸端的結(jié)構(gòu)中?！ぷ髅妫荷舷旅妫黄胀ㄐㄦI鉤頭楔鍵※工作原理：靠楔緊作用產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。δδ3、楔鍵聯(lián)接普通楔鍵鉤頭楔鍵4、切向鍵聯(lián)接特點(diǎn)：承載能力很大，適于傳遞大的轉(zhuǎn)矩；但對軸的削弱較大，且會引起軸上零件與軸的配合偏心；有正反轉(zhuǎn)要求時(shí)，必須用兩對切向鍵?！镫p鍵聯(lián)接問題：例題：

當(dāng)使用單鍵聯(lián)接不能滿足聯(lián)接的強(qiáng)度要求時(shí)，可采用雙鍵聯(lián)接。試說明為什么使用兩個(gè)平鍵聯(lián)接時(shí)，一般設(shè)置在同一軸段上相隔180°布置；采用兩個(gè)楔鍵聯(lián)接時(shí)，相隔120°左右；采用兩個(gè)半圓鍵聯(lián)接時(shí)，則常設(shè)置在軸的同一母線上？（見題圖）二、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1、鍵的選擇鍵是標(biāo)準(zhǔn)件：類型選擇→尺寸的選擇→強(qiáng)度校核計(jì)算1)類型選擇：根據(jù)聯(lián)接特點(diǎn)、要求、工作條件定2)尺寸選擇：①由軸徑d

查標(biāo)準(zhǔn)→剖面尺寸b×h②由輪轂長度B→鍵長L→選標(biāo)準(zhǔn)系列值例：已知軸的直徑d=50mm、輪轂寬度B=90mm，要求選擇鍵的尺寸。①選擇剖面尺寸：②選擇鍵的長度：B由d→b×h=14×9L=B-2×（3～5）=90-8=82mm取標(biāo)準(zhǔn)長度：L=80mm2、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核※主要失效形式：

擠壓→壓潰σp

[σp]剪切→剪斷

[

]動聯(lián)接：+工作面磨損→p[p]其中：k——鍵與輪轂的接觸高度（mm），一般取k≈h/2；

l——鍵的接觸長度（mm），雙圓頭鍵→

l=L

b[σp]——查表6-1靜聯(lián)接★強(qiáng)度條件:NNh/2y≈d/2靜聯(lián)接:動聯(lián)接：§2花鍵聯(lián)接

優(yōu)點(diǎn)：⑴承載能力大；⑵鍵槽較淺，對軸的強(qiáng)度削弱較輕；⑶具有較平鍵更好的定心性和導(dǎo)向性；⑷裝拆性能好。

缺點(diǎn)：花鍵需要專用設(shè)備制造，成本較高。

花鍵聯(lián)接適用于定心精度較高、載荷較大或經(jīng)常滑動的聯(lián)接。一、花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)花鍵軸花鍵孔二、花鍵聯(lián)接的分類和構(gòu)造①有兩個(gè)系列（輕、中系列）；②定心方式：小徑定心，定心精度高、定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形。③加工簡便，應(yīng)用廣泛。①與矩形花鍵比較，具有工藝性較好、制造精度較高、鍵齒根部強(qiáng)度高、應(yīng)力集中小、易于定心等特點(diǎn)。②有兩種壓力角：一種為45o，一種為30o。前者與后者比較，因其齒高較小，承載能力較低，多用于輕載、直徑小以及薄壁零件的聯(lián)接。③定心方式：齒形定心，有利于各齒均勻承載。⑵漸開線花鍵⑴矩形花鍵d三、花鍵聯(lián)接的計(jì)算

一般花鍵的齒數(shù)、尺寸、配合等均應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取，而后進(jìn)行強(qiáng)度校核（式6-4、6-5）?！锲渌?lián)接形式1、過盈配合聯(lián)接2、彈性環(huán)聯(lián)接3、成形（無鍵）聯(lián)接4、銷聯(lián)接第8章帶傳動概述帶傳動的張緊裝置普通V帶傳動的設(shè)計(jì)帶傳動的工作情況分析作業(yè)要求普通V帶輪課堂練習(xí)第八章帶傳動主動輪從動輪傳動帶———帶中間撓性件（傳動帶）的摩擦傳動※★帶傳動的工作原理§8-1概述★帶傳動的特點(diǎn)帶傳動優(yōu)點(diǎn)：傳動平穩(wěn)、噪聲小、可以緩沖吸振。過載時(shí)打滑，有過載保護(hù)作用。適用于兩軸中心距較大的傳動。結(jié)構(gòu)簡單，加工和維護(hù)方便、成本低。帶傳動缺點(diǎn)：傳動的外廓尺寸較大。存在彈性蠕動現(xiàn)象，不能保證固定不變的傳動比。軸及軸承受力較大。傳動效率較低，V帶傳動約為0.94～0.97。帶的壽命短，僅約3000～5000小時(shí)。帶傳動中的摩擦?xí)a(chǎn)生電火花，不宜用于易燃易爆場合。一般需要有張緊裝置。因此，帶傳動多用于兩軸傳動比無嚴(yán)格要求，中心距較大的機(jī)械中。一般，帶速v=5～25m/s,傳動比i<8,傳遞功率P≤45kW。★帶傳動的類型

(按剖面形狀分)平型帶傳動V帶傳動圓形帶傳動同步齒形帶傳動★帶傳動的類型（按傳動方式分）開口傳動交叉?zhèn)鲃影虢徊鎮(zhèn)鲃佣嘈◣А飭栴}：相同條件下，普通V帶傳動與平帶傳動相比較，誰能傳遞更大的功率？★答：∵極限摩擦力為：平帶傳動V帶傳動對于普通V帶，φ=32°～38°。若取μ=0.3，則平均μV=0.51。∴相同條件下，普通V帶傳動比平帶傳動能傳遞更大的功率。★平帶傳動和V帶傳動的比較

V帶的結(jié)構(gòu)拉伸層（頂層）強(qiáng)力層壓縮層（底膠）包布層V

帶的類型與結(jié)構(gòu)★V型帶普通V帶窄型V帶簾布結(jié)構(gòu)線繩結(jié)構(gòu)

V帶的結(jié)構(gòu)

普通V帶標(biāo)準(zhǔn)1、按剖面尺寸分：Y、Z、A、B、C、D、E幾種小大

2、輪槽基準(zhǔn)寬度

(節(jié)寬)bp和帶輪基準(zhǔn)直徑dd(節(jié)圓直徑)3、V帶基準(zhǔn)長度Ld（節(jié)線長度）bpddV

帶的類型與結(jié)構(gòu)★V型帶普通V帶窄型V帶bp關(guān)鍵詞：預(yù)（初）拉力F0緊邊拉力F1松邊拉力F2有效拉力Fe§8-2帶傳動的工作情況分析

F0F0F0F0

F2F2（緊邊）（松邊）（未工作時(shí)）（工作時(shí)）n1T1T2FfFfF1F1★帶傳動的受力分析★緊邊拉力F1與松邊拉力F2之關(guān)系

——撓性體摩擦的歐拉公式（1）歐拉公式：當(dāng)F0一定，且當(dāng)帶在帶輪上即將打滑時(shí)，ΣFμ達(dá)到極限值，此時(shí)有：帶與帶輪的包角帶與帶輪間靜摩擦系數(shù)自然對數(shù)的底①帶是理想的撓性體→帶在工作時(shí)無內(nèi)摩擦力和離心力。②忽略帶的彈性變形、厚度與重量。（2）歐拉公式的假設(shè)條件：α1n1(3)歐拉公式的力學(xué)模型（以平帶為例）①取微段帶長為分離體，受力分析如圖：②列力的平衡條件式：水平方向:垂直方向：忽略二次無窮小量，并?。篸NμdNF+dFF1F2F①②↓↓①、②式聯(lián)立可得：③積分→歐拉公式:dαdl由上式可知：

F0↑、α↑、f↑，則Fe↑，傳遞的功率愈大。但F0過大，則拉應(yīng)力↑,帶的工作壽命↓,軸和軸承受力↑。

f過大，則磨損增加，∴帶輪表面粗糙度要適當(dāng)。★帶的應(yīng)力分析1、傳動帶工作時(shí)，帶的橫剖面上存在三種應(yīng)力※：⑴、由緊、松邊拉力F1、F2→拉應(yīng)力σ1、σ2（作用于帶的全長）⑵、由帶本身質(zhì)量引起的離心拉力→離心拉應(yīng)力σc（作用于帶的全長）⑶、帶繞過帶輪時(shí)，因彎曲→彎曲應(yīng)力σb1、σb2

（作用于彎曲段上）A—帶的截面積，mm2q—傳動帶單位長度的質(zhì)量，kg/m,見表8-1v—帶的圓周速度，m/sE—帶的彈性模量，MPa；h—帶的厚度，mm；dd—帶輪的基準(zhǔn)直徑，mm；σb2σb13、結(jié)論：⑴帶是在變應(yīng)力下工作的→帶的疲勞損壞。⑵帶的緊邊開始進(jìn)入小帶輪處應(yīng)力最大。⑶最大應(yīng)力值為：σmax=σ1+σb1+σc。2、傳動帶的應(yīng)力分布圖★帶傳動的彈性滑動1、彈性滑動——由于帶的彈性變形不同而引起的微小局部蠕動。設(shè)：v—傳動帶的帶速；

v1—主動帶輪圓周速度；

v2—從動帶輪圓周速度。

可見：由于彈性滑動的存在，使得※①v2＜v＜v1；

②帶傳動不能保證固定的傳動比；③引起帶的磨損并使效率降低。F2F1主動輪上：

v＜v1使同理：從動輪上：v2＜v使若：v1=v2則:α靜α動n1C1A1B12、打滑——帶的彈性滑動遍及全部接觸弧，帶在帶輪上發(fā)生了全面滑動。3、滑動率ε4、傳動比i通常取ε=0.01～0.02當(dāng)傳動比不要求嚴(yán)格計(jì)算時(shí)，可忽略ε的影響，即問題：彈性滑動和打滑的區(qū)別？※★帶傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則打滑帶疲勞拉斷失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證不打滑→帶不發(fā)生疲勞拉斷→∴單根V帶所能傳遞的功率（許用功率）為：（kW）但需注意實(shí)驗(yàn)條件：載荷平穩(wěn)，包角為180°，傳動比i=1,特定帶長，承載層材質(zhì)為化學(xué)纖維，規(guī)定的循環(huán)次數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)條件與實(shí)驗(yàn)條件不符時(shí)，應(yīng)作修正：[σ]與帶的材質(zhì)和應(yīng)力循環(huán)總次數(shù)有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)得到單根V帶的基本額定功率表↓↓長度系數(shù)包角修正系數(shù)功率增量單根V帶額定功率普通V帶傳動的設(shè)計(jì)步驟及方法：一、已知條件：傳遞的名義功率P，轉(zhuǎn)速n1，n2（或傳動比i），傳動用途，載荷性質(zhì)，工作環(huán)境和外廓尺寸要求等。二、設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)：⑴V型帶：型號、長度和根數(shù)⑵帶輪：直徑、結(jié)構(gòu)尺寸⑶傳動：中心距、帶速等三、設(shè)計(jì)步驟及參數(shù)選擇：見例題★設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇1、確定計(jì)算功率Pca①計(jì)算功率：Pca=KAPkW工作情況系數(shù)，傳遞的名義功率2、選擇V帶的型號粗實(shí)線虛線3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑

dd1和dd2要求：①dd1≥ddmin②dd1

、dd2滿足標(biāo)準(zhǔn)直徑系列

（一般要求保證Δi≤±5%）理由：①dd1↓→σb1↑→承載能力↓②dd1↑↑→dd2↑↑，外廓尺寸↑4、驗(yàn)算帶速v（m/s）要求：v=5～25m/s（推薦v=10～20m/s）理由：①P=Fv，當(dāng)P一定時(shí)，v↓則F↑→z↑②v↑↑，σc↑→摩擦力↓，承載能力↓③v↑↑，單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)↑→壽命↓

5、計(jì)算傳動的中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld⑴初取中心距a0要求：a0≈（0.7～2）（dd1+dd2）理由：

①a↓→結(jié)構(gòu)緊湊②a↓↓→包角↓（兩帶輪直徑不變的條件下），傳動能力↓③a↑↑→外廓尺寸↑，且Lp較長，速度高時(shí)易顫動。⑵求帶的基準(zhǔn)長度Ld′

→查表選標(biāo)準(zhǔn)長度Ld⑶求實(shí)際中心距a或按公式近似計(jì)算。⑷考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償因帶的伸長導(dǎo)致張緊力減小，實(shí)際中心距還需給出最大、最小值。通常?。?/p>

amin=a－0.015Ld

（mm）

amax=a＋0.015Ld

（mm）6、驗(yàn)算小輪包角α1要求：α1≥120°（90°）理由：①α1↑總摩擦力↑→傳動能力↑②α1↓↓→易打滑→應(yīng)↑a或加張緊輪。7、確定帶的根數(shù)z要求：z取≥計(jì)算值的整數(shù)，通常，z=3～5＜10，若z＞6，可改選型號。理由：z↑↑→載荷分布不均↑8、計(jì)算張緊力F0F0FPF0F0F0FP9、作用在軸上的載荷（壓軸力）FQ長度系數(shù)包角修正系數(shù)功率增量單根V帶額定功率，查表可得1、對帶輪材料的要求重量輕，質(zhì)量分布均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好，易于制造等。輪槽工作表面應(yīng)精加工以減少帶的磨損，其表面粗糙度Ra≤1.6μm。2、常用材料一般傳動（v<25m/s時(shí)）：HT150重要傳動（v=25～30m/s時(shí)）：HT200高速傳動：鑄鋼或鋼板焊接或球墨鑄鐵小功率傳動：鑄鋁或工程塑料★普通V帶輪3、典型結(jié)構(gòu)輪轂輪輻輪緣選擇題：1、V帶傳動中，帶橫截面的楔角為

°，帶輪的輪槽角應(yīng)

該度數(shù)。a)34°b)36°c)38d)40°e)大于f)等于g)小于dg帶輪輪緣尺寸見表8-10實(shí)心輪腹板輪孔板輪橢圓輻輪★帶傳動的張緊裝置1、中心距可調(diào)張緊裝置（定期張緊裝置----滑道式）滑軌電動機(jī)調(diào)整螺釘★帶傳動的張緊裝置擺動軸1、中心距可調(diào)張緊裝置（定期張緊裝置----擺架式）托板調(diào)整螺釘★帶傳動的張緊裝置2、中心距可調(diào)張緊裝置（自動張緊裝置）托板★帶傳動的張緊裝置張緊輪3、中心距不可調(diào)張緊裝置（加張緊輪）作業(yè)：

試設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)中的普通V帶傳動。已知電動機(jī)的額定功率P=7.5kW，電動機(jī)型號為Y132M-4，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min。要求傳動比i=2.1，兩班制工作，要求中心距900mm左右。電動機(jī)V帶傳動單級齒輪減速器聯(lián)軸器Fv帶式運(yùn)輸機(jī)作業(yè)要求：1、采用標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)格式：2、分組作業(yè)：

3～4人一組（自由組合），每人選一組參數(shù)設(shè)計(jì)，然后將設(shè)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)列表并進(jìn)行分析討論。25mm計(jì)算結(jié)果計(jì)算項(xiàng)目和計(jì)算過程1、計(jì)算功率PC

PC=KAP=1.1×7.5=8.25

kWPC=8.25kW首頁格式一、協(xié)作小組組員：

級

專業(yè)

班學(xué)號姓名二、設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表A型帶B型帶90mm100mm125mm140mmdd1計(jì)算項(xiàng)目三、設(shè)計(jì)結(jié)果比較分析四、對本次作業(yè)形式的看法52①②③④⑤⑥⑦⑧課堂練習(xí):補(bǔ)充下列標(biāo)注。注：①鍵槽尺寸及偏差查《課程設(shè)計(jì)》P119表14-24。②鍵槽的位置公差查《課程設(shè)計(jì)》P165表18-11和表18-12（其中公稱尺寸指鍵寬b）。+0.0250第9章鏈傳動傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鏈傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料鏈傳動的運(yùn)動特性鏈傳動的受力分析滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動的布置、張緊和潤滑第9章

鏈傳動2.工作原理：帶中間撓性件的嚙合傳動。（按用途分）傳動鏈起重鏈輸送鏈套筒滾子鏈（滾子鏈）齒形鏈1.組成：主、從動鏈輪+鏈條3.分類：§1鏈傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用★特點(diǎn)過盈配合★

接頭形式：一、滾子鏈套筒與銷軸滾子與套筒間隙配合★裝配及相對運(yùn)動關(guān)系：銷軸與外鏈板（外鏈節(jié)）套筒與內(nèi)鏈板（內(nèi)鏈節(jié)）內(nèi)鏈板外鏈板銷軸套筒滾子鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)：大節(jié)距→開口銷（a）小節(jié)距→彈簧夾（b）鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)：→過渡鏈節(jié)（c）§2傳動鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)標(biāo)記:鏈號－排數(shù)×鏈節(jié)數(shù)國標(biāo)號。如：16A－1×87GB1243.1－83★基本參數(shù)和尺寸表6-8★特點(diǎn)：（與套筒滾子鏈相比）1）傳動平穩(wěn)、噪聲↓；2)允許速度↑→25～30m/s；