2023年江苏自考机械设计基础.doc

第二篇 机械设计第一章 螺纹联接及螺旋传动按照平面图形形状螺纹分为: 普通螺纹(三角螺纹)/矩形螺纹/梯形螺纹及锯齿形螺纹等普通螺纹用于联接，其他三种重要用于传动根据螺旋线绕行的方向，螺纹分为：右旋和左旋机械中常用的是右旋螺纹区分方法：沿螺纹轴线看，自下而上向右倾斜的是右旋螺纹，自下而上向左倾斜的是左旋螺纹根据螺旋线根数，螺纹可分为：单线和多线螺纹单线螺纹自锁性好，多用于联接，也可用于传动，多线螺纹多用于传动螺纹的重要参数：(1)大径 d 与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径通常为螺纹的最大直径也就是螺纹的公称直径2)小径 d1 与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径为螺纹的最小直径3)中径 d2 螺纹牙厚和牙间宽相等处假想圆柱的直径4)螺距 P 相邻两牙在中径线上相应两点间的轴向距离同一公称直径的普通螺纹，按螺距P的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹5)导程 S 同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上相应两点间的轴向距离 S = nP n：螺纹线数(6)线数 a 螺旋线的头数，L=a*P 通常a≤47)牙型角 α 轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。

三角型螺纹牙型角α=60° 梯形螺纹牙型角α=30°(6)螺纹升角ψ 中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角用于联接的螺纹通常为普通螺纹即三角形螺纹，以M表达螺纹联接的的自锁条件：螺纹升角≤当量摩擦角细牙螺纹的优点：升角小、小径大、自锁性好、强度高，缺陷：不耐磨易滑扣应用：薄壁零件、受动载荷的联接和微调机构螺纹联接的基本类型1. 螺栓联接 普通螺栓联接 / 绞制孔用螺栓联接，用于被联接件不宜太厚，可以经常拆卸此外一端用螺母2. 双头螺栓联接 被联接件之一很厚，不便加工成通孔，又需要经常拆卸的双头螺柱拆卸时不拧出3. 螺钉联接 与双头螺柱联接相似，但不宜经常拆卸在零件上加工出螺孔4. 紧定螺钉联接 拧入后，运用杆末端顶住另一零件表面以固定零件的相对位置，可传递不大的轴向力或扭矩螺纹联接件种类：螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈螺纹联接的预紧和防松螺纹联接在装配时一般都需要拧紧，这种联接称为紧螺栓联接；不需要拧紧的联接称为松螺栓联接预紧力F’: 当螺栓联接拧紧时，虽然尚未受到工作载荷的作用，但由于拧紧，已经受到拧紧力的作用，这个拧紧力就叫预紧力螺栓联接预紧的作用：1. 保证正常工作，防止联接的松动，即保证工作中被联接件之间不产生间隙和滑移。

2. 可增长联接的刚度，提高传递载荷的能力螺栓联接的防松：一般采用单线的三角形螺纹，具有自锁性，故拧紧后一般不会松脱1. 摩擦防松 弹簧垫圈、对顶螺母（双螺母）、尼龙圈锁紧螺母2. 机械防松 开口销与六角开槽螺母、圆螺母与止动垫圈、止动垫止3. 永久防松 冲点法防松、粘合法防松螺纹联接防松的主线问题在于防止螺纹转动副发生相对转动螺纹联接的强度计算螺栓的失效形式：1) 螺栓杆拉断；2) 螺杆的压溃和剪断；3) 磨损滑扣 松螺栓联接----工作前不拧紧，无预紧力，只能承受轴向工作载荷F吊钩的螺杆也许发生的失效形式为螺栓杆的断裂其危险截面在螺纹小径d1处强度条件为： MPa→验算用 或 （mm）（设计用）→定公称直径d 式中：d1：螺杆危险截面直径（mm） [σ]：许用拉应力N/mm2 (MPa) F：轴向工作载荷紧螺栓联接——工作前有预紧力①受横向工作载荷的紧螺栓联接 普通螺栓联接 特点：杆孔间有间隙，靠拧紧后正压力（）产生摩擦力来传递外载荷保证联接可靠（不产生相对滑移）的条件为：设所需的预紧力为 ：接合面间摩擦系数； Z：联接螺栓数； m：结合面数； Kf：可靠性系数，KS=1.1~1.3；FR：横向工作载荷（Ｎ）； ：预紧力（Ｎ）。

此时螺栓杆的危险截面处，即受到由预紧力F’所产生的拉应力作用，又受到在拧紧螺栓时螺纹副中摩擦力矩T1所产生的扭转应力作用，因此螺栓处在拉、扭复合应力的作用下，也许发生的失效形式为螺栓杆的断裂用第四强度理论进行计算可以得到，在对该种联接进行强度计算时，可将扭转应力记做拉应力的30%［σ］：紧螺栓联接许用拉应力强度条件验算公式： 设计公式为： ②受轴向工作载荷的紧螺栓联接 F= FQ/Z =p(πD2/4) /Z F：轴向工作载荷 FQ:螺栓组承受的轴向工作载荷 P：压强 D承压面积 Z：螺栓组中螺栓数螺栓上的总拉力： ：剩余预紧力（Ｎ），当载荷Ｆ无变化时，可取；当载荷Ｆ有变化时，可取对紧密性有规定的联接，可取=（1. 5~1.8）F强度条件的验算公式： （MPa） 设计公式： （mm）→(公称直径)螺栓机械性等级：标记方法由圆点及其前后两部分数字组成点前数字为公称抗拉强度的，点后数字为公称屈服点与公称抗拉强度比值（）的10倍，即和10()如4.8级，则其材料的=400 N/mm2 =4*8*10=320 N/mm2提高螺栓联接强度的措施：1. 减少螺栓的应力幅 要使应力幅减小必须减少螺栓的刚度和增长被联接件的刚度。

减少螺栓的刚度可采用弹性螺栓，如减小螺栓光杆部分的直径、采用空心螺栓、增长螺栓的长度等后者可以在被联接件中采用刚性大的垫片2. 改善螺牙间的载荷分布 常采用悬置螺母、环槽螺母，或将螺母材料选用的软一些3. 避免或者减小附加应力 常采用凸台或沉头座等结构，经加工获得平整的支撑面第二章 带传动带传动：由积极轮1、从动轮2和紧套在二轮上的传动带3组成依靠带和带轮接触面间摩擦力来传递运动和力的平带重新张紧方法：1. 调整电动机位置（改变中心距来张紧）2. 当中心距不能改变时，可以采用截断平带，重换接头的方法或在松边内侧，靠近大轮处安装一个张紧轮来张紧皮带3. 应用皮带腊根据传动带的截面形状不同，可分为： 1. 平带 内表面为工作面 开口传动、交叉传动、半交叉传动 2. V带 工作面为二侧面 开口传动 比平带摩擦力大，传递动力也大 3. 多锲带 兼有平带和V带特点，用于高速和规定结构紧凑的场合 4. 圆带 只用于小功率传动带传动的特点和应用：具有良好的弹性并靠摩擦力工作1. 能缓冲和吸振，运营平稳无噪声2. 过载时，带和带轮面间发生打滑，可防止其他零件损坏。

3. 可合用于中心距较大的传动4. 结构简朴，制造和维护方便5. 因有弹性滑动和打滑，不能保证准确的传动比，对轴压力较大，带的寿命较短带传动合用于规定传动平稳、传动比不规定准确的远距离传动普通V带按截面尺寸由小到大分Y、Z、A、B、C、D、E七种型号V带的楔角都是40°，为保证带与轮槽接触良好，增大摩擦力，其轮槽角；32、34、36、38V带安装时V带底面与轮槽之间要留有间隙打滑：若带所传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著得而相对滑动，这种现象称为打滑即将绕进积极轮的一边，拉力由F0增长到F1，称为紧边而另一边带的拉力由F0减小到F2，称为松边二边的拉力差称为带传动的有效拉力，也就是带所传递的圆周力F F =F1 –F2 =1000 P/v v：带速（m/s） P:名义传动功率（/KW）V带即将打滑时，欧拉公式： F1/F2 = eμα F1 +F2 = 2F0 假设带工作时总长度保持不变，则带紧边拉力的增量等于松边拉力的减量 F = 2 F0（eμα-1）/（eμα+1）增大初拉力，增大摩擦系数和增大包角都可以提高带传动的工作能力二个带轮直径不同时，带在小带轮上的弯曲应力比大带轮上的大。

打滑通常发生在小带轮带传动中受变应力作用，会发生疲劳破坏，最大应力发生在紧边进入小带轮处，其值为： 式中：：紧边拉应力，：离心应力，：小带轮处弯曲应力弹性滑动：由于带的弹性变形而引起带与带轮间的相对滑动称为弹性滑动是由于紧边和松边的拉力不等引起的弹性滑动是带传动中固有的特性，是不可避免的而打滑是由于过载引起的，可以避免的带传动中带速不是常数，传动比也不是常数普通V带传动的设计计算在多级减速系统中，带传动在传动系统中设计位置为宜在高速级带传动的失效形式和计算准则：失效形式：打滑和疲劳破坏；设计准则：保证带在工作中不打滑，并且具有足够的疲劳强度和寿命普通V带设计中，限制小带轮的直径是为了限制小带轮的包角带的基准直径越小，带所产生的弯曲应力越大问：在带传动设计时，如遇包角太小或带的根数过多如何解决？ 答：增大小带轮的直径问：在一般的传动系统中，为什么电机后面紧跟着是带传动，然后才是其它传动？答：由于带传动用于高速级传动，电机输出的转速一般较高然后才是齿轮传动、链传动等第三章 链传动链传动：由积极链轮1、从动链轮2和链条3组成依靠链条的链节与链齿的啮合来传递运动和力链传动与带传动相比特点：链传动为具有中间扰性件的啮合传动，与带传动相比木有弹性滑动和打滑现象，因此能得到准确的平均传动比。

链传动不需要很多的初拉力，因此对轴的压力小，结构较紧凑，可在高温、油污等恶劣环境下工作，但其传动平稳性差，瞬时速度不均匀，工作时有噪音，制导致本高，重要用于平行轴间中心距较大的低速传动机械中传递动力的传动链重要有套筒滚子链和齿形链链节数应取偶数，若为奇数，则需采用过渡链片联接，过渡链片的链板受附加弯矩作用，所以尽量避免取奇数节距P：相邻二滚子外圆中心的距离节距增大，链条中各零件尺寸也增大，传递的功率也增大多变形效应：链条进入链轮后形成折线，因此链传动相称于一对多变形轮之间传动边长相称于节距P，边数等于链轮齿数Z链条链速和传动比都是平均值事实上，瞬时链速和瞬时传动比都是变化的即使积极链轮转动角速度ω1为常数，瞬时链速和瞬时传动比都是作周期变化的，这种由于多边形啮合传动而引起传动速度不均匀性称为多边形效应多边形效应重要表现在二个方面：1. 链传动中的出现链速不均匀和瞬时传动比不为常数，导致运动不平稳，而小齿轮的齿数越少，平稳性越差2. 链条工作过程中产生动载荷，使链传动时出现振动和噪音，齿数越少、节距越大、转速越高，附加动载荷越严重因此，链传动不宜在高速级采用较小节距p，较多齿数Z和减小链速v，对于减少链传动的运动不均匀性和动载荷有利。

将多边形接近于圆）链传动的失效形式： 链板的疲劳破坏/链条铰链的磨损/销轴与套筒的胶合/冲击破断/静强度拉断链传动重要失效形式是：疲劳破坏和胶合链传动重要参数选择:1. 为了提高传动的平稳性,小链轮齿数不宜过少,其最少齿数为17.2. 大链轮齿数≤1203. 链节数取偶数，为了磨损均匀，链轮齿数宜取奇数4. 设计时尽量选用小节距的链条，高速重载时选用小节距的多排链链轮传动应使紧边在上，松边在下，带传动与之相反，紧边在下，松边在上链传动中，二链轮的传动平面应当在同一平面内二轴线必须平行第四章 齿轮传动齿轮传动分为:开式传动（润滑良好、适于重要应用）和闭式传动（裸露、灰尘、易磨损，适于。