【正文】 工作能力計(jì)算依據(jù)的基本原則 。 (1)強(qiáng)度:應(yīng)力法σ≤［σ］或τ≤［τ］,安全系數(shù)法 (2)剛度： y≤［y］ (3)耐磨性：條件性計(jì)算p≤［p］ (4)散熱性：t≤［t］ (5)可靠性：R=NS/NT三、機(jī)械零件設(shè)計(jì)一般步驟 （1）根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型或結(jié)構(gòu)； (2).根據(jù)零件的工作條件及對零件的特殊要求，選擇合適的材料和熱處理方法； (3).根據(jù)零件的工作情況，確定作用于零件上的載荷(包括建立力學(xué)模型、進(jìn)行載荷分析和計(jì)算、考慮各種因素對載荷的影響及確定零件的計(jì)算載荷)； (4).根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，確定計(jì)算準(zhǔn)則，并計(jì)算和確定出零件的基本尺寸； (5).根據(jù)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化等要求進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； (6.)必要時應(yīng)對零件進(jìn)行校核計(jì)算； (7).繪出零件的工作圖。四. 機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化 1. 三化： 按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的零件稱為標(biāo)準(zhǔn)件。將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化稱標(biāo)準(zhǔn)化。 同一產(chǎn)品，為符合不同的使用條件，在同一基本結(jié)構(gòu)或基本尺寸條件下， 規(guī)定出若干個輔助尺寸不同的產(chǎn)品稱為產(chǎn)品的系列化。 在不同規(guī)格的同類產(chǎn)品或不同類產(chǎn)品中采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的零件、部件 稱通用化。 “三化”的好處： （1）由專門化工廠大量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，能保證質(zhì)量、節(jié)約材料、降低成本；（2）選用標(biāo)準(zhǔn)件可以簡化設(shè)計(jì)工作，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期； （3）選用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的零件，在機(jī)械制造過程中可以減少刀具和量具的規(guī)格； （4）具有互換性，從而簡化機(jī)器的安裝和維修。： 國家標(biāo)準(zhǔn)(GB) 部頒標(biāo)準(zhǔn)(如機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)JB、冶金部 標(biāo)準(zhǔn)YB等) 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出口產(chǎn)品應(yīng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)167。 機(jī)械工程常用材料一、機(jī)械零件的常用材料 黑色金屬 鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金鋼鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵鑄鋼——鑄造性比鑄鐵差，但比鍛鋼和軋制鋼好。強(qiáng)度性比鑄鐵好，但比鍛鋼和軋制鋼差有色金屬a) 鋁合金——重量輕、導(dǎo)熱導(dǎo)電性較好、塑性好、抗氧化性好，高強(qiáng)度鋁合金強(qiáng)度可與碳素鋼相近銅合金——黃銅：Cu與Zn合金 青銅：Cu與Sn的合金 無錫青銅：Cu與鋁、硅、錳、鎳的合金。非金屬材料 塑料——輕、易加工成形、減摩性好，強(qiáng)度低，可作為普通機(jī)械零件、絕緣體 陶瓷——電熱性好，硬度高 橡膠——彈性、絕緣性好，常用作彈性元件和密封元件、減震元件復(fù)合材料二、機(jī)械零件材料選用的原則使用要求工藝要求經(jīng)濟(jì)性要求167。 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法簡介 近二三十年來，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展。新技術(shù)、新工藝、新材料的不斷涌現(xiàn)，微電子技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其與機(jī)械技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，有關(guān)基礎(chǔ)理論研究的深化，使得機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)生了巨大的變化。 機(jī)械設(shè)計(jì)從依賴于經(jīng)驗(yàn)和實(shí)物類比，走向科學(xué)、理性、系統(tǒng)分析和創(chuàng)新；從單機(jī)走向系統(tǒng)；從靜態(tài)設(shè)計(jì)走向動態(tài)設(shè)計(jì)；從單一目標(biāo)走向多目標(biāo)；從尋求較佳方案到走向最優(yōu)化。 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，已廣泛采用一系列現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、動態(tài)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)等等，使設(shè)計(jì)水平有了質(zhì)的飛躍。機(jī)械產(chǎn)品也從單純機(jī)械走向機(jī)—電一體化，向著高效能、自動化、綜合化和智能化等方向發(fā)展。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design)，簡稱CAD簡介。第10章 聯(lián)接一、教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，達(dá)到了解螺紋聯(lián)接件的主要類型與應(yīng)用、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接基本知識的目的。二、教學(xué)方法： 黑板教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合三、教學(xué)手段： 課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)相結(jié)合四、學(xué)時分配： 講課學(xué)時為4學(xué)時五、重點(diǎn)、難點(diǎn)： 難點(diǎn)：螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松六、作業(yè)布置： 習(xí)題101至104七、輔導(dǎo)安排： 課后安排輔導(dǎo)八、教學(xué)內(nèi)容 概 述本章簡要介紹可拆性聯(lián)接中的螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接。 螺紋的基本知識 螺紋的類型和應(yīng)用常用螺紋的牙型請看上圖所示的常用螺紋的類型。其中，前兩種主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動。除矩形螺紋外，其他螺紋都已標(biāo)準(zhǔn)化。螺紋按螺旋線的繞行方向，可分為右旋螺紋和左旋螺紋，一般多用右旋，特殊需要時用左旋。螺紋按螺旋線的數(shù)目，可分為單線螺紋和多線螺紋，聯(lián)接螺紋一般用單線。為了制造方便，螺紋螺旋線的數(shù)目一般不超過四線。下面對常用螺紋的類型作分別介紹。1．普通螺紋普通螺紋即三角形螺紋，牙型角a = 60176。同一直徑按螺距的大小分為粗牙和細(xì)牙兩種，螺距最大的一種是粗牙，其余的均為細(xì)牙。一般聯(lián)接多用粗牙螺紋。細(xì)牙螺紋的牙淺、升角小、自鎖性能好，多用于薄壁或細(xì)小零件，以及受沖擊、振動和變載荷的聯(lián)接中，也可用做微調(diào)機(jī)的調(diào)整螺紋。2．管螺紋常用的管螺紋是英制細(xì)牙三角形螺紋，牙型角a = 55176。，牙頂有較大的圓角，內(nèi)外螺紋旋合后牙型間無徑向間隙，公稱直徑近似為管子內(nèi)徑。管螺紋其螺距以每英寸的螺紋牙數(shù)表示，它多用于有緊密性要求的管件聯(lián)接。3．矩形螺紋牙型為正方形，牙型角a = 0176。牙根強(qiáng)度弱，精加工困難，對中精度低，工程上已逐漸被梯形螺紋所替代。它常用做傳力螺紋。4．梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角a = 30176。其傳動效率略低于矩形螺紋，但牙根強(qiáng)度高，工藝性好，螺紋副對中性好。它常用做傳動螺紋。5．鋸齒形螺紋牙型角a = 33176。，牙的工作面傾斜3176。，牙的非工作面傾斜30176。傳動效率及強(qiáng)度都高于梯形螺紋，對中性良好。它多用做單向受力的傳動螺紋。 螺紋的主要參數(shù)請大家看下圖，我們以普通螺紋為例說明螺紋的主要參數(shù)。螺紋的主要參數(shù)1．大徑d（或D） 它是與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱面的直徑，亦稱公稱直徑。2．小徑d1（或D1） 它是與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱面的直徑。一般為外螺紋危險剖面的直徑。3．中徑d2（或D2） 在軸向剖面內(nèi)，牙厚等于牙間距的假想圓柱面的直徑。它是確定螺紋幾何參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑。4．螺距P 螺紋相鄰兩個牙型對應(yīng)點(diǎn)的軸向距離。5．螺紋線數(shù)n 螺紋螺旋線的數(shù)目，一般n≤4。6．導(dǎo)程L 螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動的軸向距離。單線螺紋L = P；多線螺紋L = nP。7．螺紋升角 在中徑圓柱面上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線平面間的夾角。8．牙型角a 在軸向剖面內(nèi)，相鄰螺紋牙型兩側(cè)邊間的夾角。9．牙型斜角b 在軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型側(cè)邊與螺紋軸線垂線間的夾角。對稱牙型b = a/2。10． 螺紋工作高度h 內(nèi)外螺紋的徑向接觸高度。 螺紋聯(lián)接的主要類型及應(yīng)用接下來給大家介紹螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接及緊定螺釘聯(lián)接這四種螺紋聯(lián)接的主要類型。 螺栓聯(lián)接首先是螺栓聯(lián)接，請看下圖，它分為普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接兩種。當(dāng)用普通螺栓聯(lián)接（圖(a)）時，被聯(lián)接件的通孔與螺栓間有一定間隙，無論聯(lián)接傳遞的載荷是何種形式，螺栓都受到拉伸的作用。由于這種聯(lián)接的通孔加工精度低，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，故應(yīng)用廣泛。當(dāng)用鉸制孔螺栓聯(lián)接（圖(b)）時，螺栓的光桿和被聯(lián)接件的孔多采用基孔制過渡配合（H7/m6或H7/n6），這種聯(lián)接的螺栓桿在工作時受到剪切和擠壓作用，主要用來承受橫向載荷。它用于載荷大，沖擊嚴(yán)重，要求良好對中的場合。螺栓聯(lián)接普通螺栓螺紋余留長度l，確定如下：靜載荷，≥(～)；變載荷，≥；沖擊載荷或彎曲載荷，≥d。鉸制孔用螺栓，應(yīng)盡可能小。螺紋伸出長度a(～)d 雙頭螺柱聯(lián)接如圖(a)所示，當(dāng)被聯(lián)接件之一較厚而不宜制成通孔且需經(jīng)常拆卸時，可用雙頭螺柱聯(lián)接。 螺釘聯(lián)接如下圖(b)所示，這種聯(lián)接不需用螺母，其用途和雙頭螺柱相似，多用于受力不大且不需經(jīng)常拆卸的場合。雙頭螺柱聯(lián)接和螺釘聯(lián)接座端擰入深度H確定如下：螺紋孔材料為鋼或青銅，Hd；鑄鐵，H = (～) d；鋁合金，H = (～) d。螺孔深度H1 = H +(2～) P。鉆孔深度H2 = H1+(～) d。，a值的確定同螺栓聯(lián)接。 緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接再來看看上圖的緊定螺釘聯(lián)接，當(dāng)將它旋入一零件的螺紋孔中，并以其末端頂住另一零件的表面或嵌入相應(yīng)的凹坑中，以固定兩個零件的相對位置，可以傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩。 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊在實(shí)際工作中，大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要擰緊，從而使聯(lián)接在承受工作載荷之前，各聯(lián)接件已預(yù)先受到了力的作用，稱之為預(yù)緊，這個預(yù)加的作用力稱為預(yù)緊力。預(yù)緊的目的是增強(qiáng)聯(lián)接的剛性、緊密性及防松能力。預(yù)緊力的大小根據(jù)聯(lián)接工作的需要確定。裝配時需要擰緊的聯(lián)接稱為緊聯(lián)接，反之則稱為松聯(lián)接。1．?dāng)Q緊（扳手）轉(zhuǎn)矩的確定如下圖所示，在擰緊螺母時，擰緊轉(zhuǎn)矩T需克服螺紋副的阻力矩T1和螺母環(huán)形支承面上的摩擦轉(zhuǎn)矩T2，即T = T1+T2。擰緊轉(zhuǎn)矩2．預(yù)緊力的控制方法下圖是生產(chǎn)中常用測轉(zhuǎn)矩扳手，一般用來來控制擰緊轉(zhuǎn)矩，從而控制預(yù)緊力。此外，還有通過測量擰緊螺母后螺栓的伸長量等方法來控制預(yù)緊力。測轉(zhuǎn)矩扳手 螺紋聯(lián)接的防松聯(lián)接螺紋都滿足自鎖條件，在靜載荷作用下不會自行松脫。但在沖擊、振動及變載荷作用下，或工作溫度變化較大時，螺紋副上及螺母支承面上的摩擦力可能會減小或瞬時消失。經(jīng)多次重復(fù)后，會使聯(lián)接松動，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重事故，故必須充分重視防松問題。防松的基本出發(fā)點(diǎn)是防止螺紋副出現(xiàn)反向相對轉(zhuǎn)動。按防松的原理可將其分為三類。1．摩擦防松如下圖所示，摩擦防松是使螺紋副間總有正壓力存在，當(dāng)螺母有松動趨勢時，產(chǎn)生一定的摩擦阻力矩來阻止反向轉(zhuǎn)動。這種正壓力可由螺紋副縱向或橫向壓緊產(chǎn)生。如雙螺母、彈簧墊圈、自鎖螺母等。摩擦防松機(jī)械防松圖2．機(jī)械防松上圖是幾種機(jī)械防松的示意圖。機(jī)械防松比較可靠，適用于高速、沖擊、振動的場合。3．永久防松再來看看下圖所示的永久防松，這是利用焊接、沖點(diǎn)、粘結(jié)等方法破壞螺紋副，使其成為不可拆聯(lián)接。這種方法僅能用于裝配后不再拆開的場合。永久防松 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接 鍵聯(lián)接的類型鍵主要用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵等。設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)各類鍵的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行選擇。1．平鍵聯(lián)接請見下圖，平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙。這種鍵定心性較好、裝拆方便。常用的平鍵有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵兩種。平鍵聯(lián)接普通平鍵的端部形狀可制成圓頭（A型）、方頭（B型）或單圓頭（C型）。圓頭鍵的軸槽用指形銑刀加工，鍵在槽中固定良好，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。方頭鍵用盤形銑刀加工，軸的應(yīng)力集中較小。單圓頭鍵常用于軸端。普通平鍵應(yīng)用最廣。而上圖(b)所示的導(dǎo)向平鍵較長，需用螺釘固定在軸槽中，為了便于裝拆，在鍵上制造出起鍵螺紋孔。這種鍵能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動聯(lián)接。如變速箱的滑移齒輪就可采用導(dǎo)向平鍵聯(lián)接。2．半圓鍵聯(lián)接下圖所示的半圓鍵也是以兩側(cè)面為工作面，與平鍵一樣具有定心較好的優(yōu)點(diǎn)。半圓鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接請大家看下圖，軸和輪轂孔周向均布的多個鍵齒構(gòu)成的聯(lián)接稱為花鍵聯(lián)接。齒的側(cè)面是工作面。由于多齒傳遞載荷，所以花鍵聯(lián)接與平鍵聯(lián)接相比承載能力高，對軸削弱程度?。X淺，應(yīng)力集中小），定心好和導(dǎo)向性能好等優(yōu)點(diǎn)。它適用于定心精度要求高，載荷大或經(jīng)?；频穆?lián)接?；ㄦI聯(lián)接按其齒形不同，可分為一般常用的矩形花鍵（見下圖(a)）和強(qiáng)度高的漸開線花鍵（見下圖(b)）?；ㄦI聯(lián)接花鍵聯(lián)接可以是靜聯(lián)接，也可以是動聯(lián)接。它的選用方法與平鍵聯(lián)接類似。 銷 聯(lián) 接銷的主要用途是固定零件之間的相互位置，并可傳遞不大的載荷。銷的常用材料為35鋼和45鋼。下圖所示是銷的基本形式。下圖（a）所示的圓柱銷經(jīng)過多次裝拆，其定位精度會降低。下圖(b)所示的圓錐銷有1∶50的錐度，安裝比圓柱銷方便，多次裝拆對定位精度的影響也較小。下圖 (c)是具有外螺紋的圓錐銷，便于拆卸，可用于盲孔。下圖(d)是小端帶外螺紋的圓錐銷，可用螺母鎖緊，適用于有沖擊的場合。