【正文】 2學(xué)時單元標(biāo)題：第3章 機(jī)械零件的強(qiáng)度課堂類別：理論教學(xué)目標(biāo)： 掌握常用的強(qiáng)度理論，并能正確運(yùn)用；正確選用強(qiáng)度計算中的極限應(yīng)力；熟練掌握極限應(yīng)力線圖的繪制與分析；熟練掌握穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強(qiáng)度計算及等效轉(zhuǎn)化概念；了解單向不穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞強(qiáng)度計算。難點(diǎn)：無。（材料力學(xué)范疇）變應(yīng)力強(qiáng)度：在變應(yīng)力作用下，零件產(chǎn)生疲勞破壞。：材料內(nèi)部的缺陷、加工過程中的刀痕或零件局部的應(yīng)力集中等導(dǎo)致產(chǎn)生了微觀裂紋，稱為裂紋源，在交變應(yīng)力作用下，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)展，直至零件發(fā)生突然斷裂。3) 疲勞破壞是一個損傷累積的過程，有發(fā)展的過程，需要時間。167。變應(yīng)力:大小或方向隨時間而變化。sm─平均應(yīng)力； sa─應(yīng)力幅值smax─最大應(yīng)力； smin─最小應(yīng)力r ─應(yīng)力比（循環(huán)特性）描述規(guī)律性的交變應(yīng)力可有5個參數(shù)，但其中只有兩個參數(shù)是獨(dú)立的。 （1）規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力:參數(shù)按一定規(guī)律周期性變化的稱為。二、疲勞曲線N曲線：應(yīng)力比r一定時，表示疲勞極限（最大應(yīng)力）與循環(huán)次數(shù)N之間關(guān)系的曲線。——條件疲勞極限。當(dāng)材料受到的應(yīng)力不超過時，則可以經(jīng)受無限次的應(yīng)力循環(huán)而不疲勞破壞?！跇O限（）因?yàn)? 所以 等壽命疲勞曲線（極限應(yīng)力線圖） 定義：循環(huán)次數(shù)一定時，應(yīng)力幅與平均應(yīng)力間的關(guān)系曲線。 即在曲線 （壽命為循環(huán)基數(shù)N0） 在曲線內(nèi)為無限壽命。實(shí)際疲勞曲線： r = 1　對稱循環(huán)應(yīng)力r=0　脈動循環(huán)應(yīng)力r=1　靜應(yīng)力在直線CG，上任何一點(diǎn)均有 A，G，線 —— 疲勞強(qiáng)度線。其上的點(diǎn)表示屈服極限 由C點(diǎn)坐標(biāo)和直線斜角可得CG，線方程 167。即得零件的極限應(yīng)力線圖，如下故各點(diǎn)坐標(biāo)為 ，C點(diǎn)坐標(biāo)不變采用同樣方法，可得AG直線方程： 直線CG方程為： 彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù) —零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）—零件的表面質(zhì)量系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下）二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計算所以：計算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為：　　機(jī)械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種： 應(yīng)力比為常數(shù)：r=C 平均應(yīng)力為常數(shù)σm=C最小應(yīng)力為常數(shù)σmin=Cr=C r=C時，應(yīng)該有 聯(lián)解OM、AG直線方程可得M，坐標(biāo)(、),相加即為M點(diǎn)零件的疲勞極限：由上式得如果極限應(yīng)力點(diǎn)為N’，極限應(yīng)力為屈服極限，所以強(qiáng)度條件為：其它加載方式相同。同樣的方法可得:三、雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計算當(dāng)零件上同時作用有同相位的穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力sa 和ta時，由實(shí)驗(yàn)得出的極限應(yīng)力關(guān)系式為：式中 ta′及sa′為同時作用的切向及法向應(yīng)力幅的極限值?；【€ AM39。167。這局部的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求。防松原理——消除（或限制）螺紋副之間的相對運(yùn)動，或增大相對運(yùn)動的難度。3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)（破壞螺紋）、點(diǎn)焊4）化學(xué)防松——粘合討論：雙頭螺栓聯(lián)接，旋入端如何防松？ ①利用螺尾旋緊產(chǎn)生橫向擴(kuò)張；②利用過盈配合達(dá)到橫向擴(kuò)張；③利用桿端預(yù)緊，產(chǎn)生軸向預(yù)緊作用552第4次 2學(xué)時單元標(biāo)題： 課堂類別：理論教學(xué)目標(biāo)：通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握螺栓組連接的設(shè)計及強(qiáng)度計算教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：螺栓受橫向載荷、轉(zhuǎn)矩、傾覆力矩時的受力（普通螺栓和絞制孔螺栓兩種）難點(diǎn)：無教學(xué)方法與手段：：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)：課件演示、視頻課件主要教學(xué)內(nèi)容及過程1 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計1) 要設(shè)計成軸對稱的幾何形狀。受力分析是在作如下假設(shè)條件下進(jìn)行的，即：a. 同組中的各螺栓都受相同的預(yù)緊力b. 螺栓組的對稱中心與被連接結(jié)合面的形心重合c. 被連接件為剛體,連接結(jié)合面為剛性平面。1）受軸向載荷螺栓組連接 單個螺栓工作載荷為F=P/Z P——軸向外載 Z——螺栓個數(shù) 2）受橫向載荷的螺栓組連接特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑普 通 螺 栓 ——受拉伸作用鉸制孔螺栓——受橫向載荷剪切、擠壓作用。在材料彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比 由靜平衡條件受翻轉(zhuǎn)力矩螺栓組連接 特點(diǎn)：M在鉛直平面內(nèi)，繞OO回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓，取板為受力對象，由靜平衡條件 設(shè)單個螺栓工作載荷為Fi 554第5次 2學(xué)時單元標(biāo)題： 課堂類別：理論教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握螺栓受軸向載荷的受力分析。難點(diǎn)：緊螺栓強(qiáng)度連接。b）失效原因：應(yīng)力集中應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程設(shè)計計算準(zhǔn)則與思路受拉螺栓：設(shè)計準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度受剪螺栓：設(shè)計準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度一、松螺栓聯(lián)接如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無QP，只有工作載荷F起拉伸作用，防斷。橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計算——主要防止被聯(lián)接件錯動普通螺栓聯(lián)接——防滑特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊后正壓力由（QP）產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，保證聯(lián)接可靠（不產(chǎn)生相對滑移）的條件為：設(shè)所須的預(yù)緊力為QP ——工作前后不變，式中：f——接縫面間的摩擦系數(shù)， i——拉縫界面數(shù)目 KS——防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)） KS=~強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式：為式：設(shè)計公式為： 鉸制孔螺栓聯(lián)接——防滑動特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷R進(jìn)行工作螺栓的剪切強(qiáng)度條件為： MPa 螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為： R——橫向載荷（N）；d0——螺桿或孔的直徑（mm）lmin——被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長度（mm），[τ]——螺栓許用剪應(yīng)力，MPa，（鋼，—安全系數(shù)， ——螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，MPa軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計算特點(diǎn)：加載前有預(yù)緊力QP、軸向工作載荷F 只適于普通螺栓——防斷，受QP與F聯(lián)合作用，如汽缸蓋螺栓工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有QP；工作后加上工作載荷F工作前、工作中載荷變化，求工作時總載荷Q=？ 殘余預(yù)緊力強(qiáng)度條件：驗(yàn)算公式： （MPa） 設(shè)計公式： （mm）→(公稱直徑) 559第6次 2學(xué)時單元標(biāo)題：第6章 鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接課堂類別：理論教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握平鍵、花鍵聯(lián)接設(shè)計計算方法，了解其它聯(lián)接的類型與特點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：平鍵、花鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算難點(diǎn)：無教學(xué)方法與手段：：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā)：課件演示、視頻課件主要教學(xué)內(nèi)容及過程一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造松鍵聯(lián)接——靠側(cè)面擠壓，圓用方向剪切承載，工作前不打緊1）平鍵；2）半圓鍵；3）花鍵平鍵——普通平鍵；導(dǎo)鍵與滑鍵。3）導(dǎo)向平鍵與滑鍵——用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接導(dǎo)向——鍵不動，輪轂軸向移動動聯(lián)接——鍵隨輪轂移動，滑移距離大時采用滑鍵由（軸徑）d 查手冊 b（寬）h（高）L（長）→強(qiáng)度驗(yàn)算 半圓鍵————用于靜聯(lián)接（松聯(lián)接）軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽中繞幾何中心擺動，鍵的側(cè)面為工作面，工作時靠其側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩。只適宜輕載聯(lián)接。工作原理；靠工作面與軸及輪轂相擠壓來傳遞扭矩。普通平鍵：a) 則其擠壓強(qiáng)度條件為： Mpa——許用擠壓應(yīng)力 Mpa T——扭矩（Nmm）k——工作高度 k=oh/2l——工作長度 d——軸徑（mm）b）剪切強(qiáng)度條件：導(dǎo)向平鍵、滑鍵（動聯(lián)接） Mpa[P]——許用比壓 ——鍵的許用剪應(yīng)力（N/mm2）花鍵聯(lián)接：花鍵聯(lián)接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成花鍵齒側(cè)面為工作面——適用于動、靜聯(lián)接類型、特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)：花鍵類型 ①矩形花鍵 ③漸開線花鍵 ③三角形花鍵二、花鍵聯(lián)接的設(shè)計計算無鍵聯(lián)接：用非圓剖面的軸與轂孔構(gòu)成的聯(lián)接——稱成型聯(lián)接型面聯(lián)接 軸和轂孔有柱形的和圓錐形的。 理論講授：教師分別講解常見的螺栓種類及應(yīng)用，普通鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等，并帶領(lǐng)學(xué)生觀摩實(shí)物及常見聯(lián)接在汽車上的應(yīng)用。工作中，緊邊伸長，松邊縮短，總長不變，但總帶長不變。帶傳動的最大有效圓周拉力及其影響 式中：f—摩擦系數(shù)（對V型帶→f→fV代）—包角（rad）一般為主動輪（小輪包角） e—自然對數(shù)的底（e=……） 聯(lián)立 臨界圓周力Fec帶傳動的最大有效圓周力（臨界值（不打滑時））——（推導(dǎo)P0功率時要用） 影響因素分析——①F0：②與：大接觸弧長，F(xiàn)ec大，傳遞Fec大→傳遞扭矩T越大③f： 三角帶fvf，∴V帶承載能力大。V1V——帶相對于輪的相對滑動速度；，從動輪上，恰恰相反，帶邊走邊伸長，帶連高于輪速。彈性滑動后果：①從動輪速度V2小于主動輪速度V1，使傳動比不恒定。③帶的磨損加劇。而打滑是過載引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允許的。彈性滑動的影響：影響傳動比i，使i不穩(wěn)定，常發(fā)熱、磨損。 滑差率ε二、工作應(yīng)力分析 拉應(yīng)力— （Mpa） A——帶的橫截面積離心應(yīng)力— —（N）——離心拉力離心拉應(yīng)力： （Mpa） 式中：q——單位帶比質(zhì)量（N），g——重力加速度 g=——帶的線速度（m/s） （在整個帶長上相同） 彎曲應(yīng)力——，作用在帶輪段V： （Mpa） D越小，越大；h越大，越大，∴帶中應(yīng)力分布情況——∵，從緊邊→松邊——只在彎曲部分有 ——帶全長存在∴在A1點(diǎn)最大應(yīng)力： 位置產(chǎn)生在緊邊與小帶輪相切處工作時帶中的應(yīng)力是周期性變化的，隨著位置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化，∴帶容易產(chǎn)生疲勞破壞。如V不合適，則應(yīng)重選D14） 求中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Lda) 初選a0 或按結(jié)構(gòu)尺寸要求定b) 由a0定計算長度（開口傳動） c) 按表73定相近的基礎(chǔ)長度Ld d) 由節(jié)線長度Ld求實(shí)際中心距——對V 5）驗(yàn)算小輪包角 ， 不滿足措施：1）a↑ (i一定時)；2）加張緊輪∴一般i=3~5（V帶） 6）計算帶的根數(shù)Z 10 ——包角系數(shù)；KL——長度系數(shù) 考慮帶的長度不同的影響因素。組成；主、從動鏈輪、鏈條和張緊裝置等。缺點(diǎn)：①瞬時傳動比不恒定i；②傳動不平衡；③傳動時有噪音、沖擊；④對安裝粗度要求較高。中低速傳動：i≤8(I=2~4)，P≤100KW，V≤1215m/s。套筒滾子鏈鏈輪齒形及特點(diǎn)端面齒形——是三圓弧一直線，弧、和一直線優(yōu)點(diǎn)：接觸應(yīng)力小、沖擊小、磨損少，不易跳齒與脫鏈軸面齒形：兩側(cè)呈圓弧狀，以利鏈節(jié)的進(jìn)入和退出嚙合加工方法：標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，一般為成型銑刀（只要P相同，Z不同的所有鏈輪均能加工）三、鏈輪的主要參數(shù)鏈輪的主要參數(shù)，節(jié)距P，齒數(shù)Z，分度圓直徑（公稱直徑）鏈輪的材料要求：1）強(qiáng)度；2）耐磨；3）耐沖擊（在沖擊載荷時）具體有普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼，鏈傳動的幾何計算1）、鏈節(jié)數(shù)LP（節(jié)線長度） 2）、中心距a 四、鏈傳動的運(yùn)動特性鏈傳動與撓在正多邊形輪子上的帶傳動極其相似正多邊形邊數(shù)~（Z）（齒數(shù)）正多邊形邊長~（P）（節(jié)距）當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)過一周，鏈移動距離——ZP當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)速為nn2時 （m/s）——平均速度平均傳動比 瞬時傳動比： ∴即使W1恒定，而W2隨（）而變化，∴it不恒定。結(jié)論：鏈節(jié)在運(yùn)動中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度變化。動載沖擊——鏈傳動的動載荷結(jié)論：鏈輪轉(zhuǎn)速（n1）越高，節(jié)距（力）越大，（即齒數(shù)Z1越少），動載沖擊越嚴(yán)重，噪音越大。當(dāng)P、Z一定，則必須限制n，（nL—極限轉(zhuǎn)速（表88）、nK—推薦用最高轉(zhuǎn)速r/min），可降低沖擊能量：還應(yīng)注意：鏈節(jié)與輪相對速度也引起沖擊。取一系列修正系數(shù)： 鏈傳動的設(shè)計計算 已知：P，載荷性質(zhì)，工作條件，n1，n2 求ZZ2P，列數(shù)，a，潤滑方式一、鏈傳動的主要參數(shù)選擇及步驟鏈的節(jié)距和排數(shù)1）計算功率