1、機 械 基 礎(chǔ),機械基礎(chǔ),返回,第1章 緒 論,1.機器 機器是為實現(xiàn)某種功能而設(shè)計制作的。就其功能來說，一般機器主要由四部分組成，即動力部分、執(zhí)行部分、傳動部分及控制部分。 2.機構(gòu) 機構(gòu)是人為的實物組合，并且各實物之間具有確定的相對運動。 3.構(gòu)件、零件和部件 構(gòu)件 組成機械的各個相對運動的實物稱為構(gòu)件。 零件 是機械組成中不可再拆的最小單元，是機械中的制造單元。 部件 是機械裝配的最小單位，是機械的裝配單元。,1.1 機器、機構(gòu)、構(gòu)件、零件和部件,返回,第1章 緒 論,1.2.1 滿足零件的機械性能要求 選擇零件材料時應(yīng)當(dāng)考慮材料的強度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力及疲勞強度等機械

2、性能，具體步驟如下：,1.2 機械零件的材料及性能,返回,第1章 緒 論,1.2.2 兼顧零件工藝性能 產(chǎn)品工藝方案的好壞不僅決定了產(chǎn)品的制造可行性和產(chǎn)品質(zhì)量的保證性，而且它將對產(chǎn)品制造成本和企業(yè)效益產(chǎn)生影響。而不同工藝設(shè)計方案對材料的要求也有所不同。常見的加工工藝如下：,1.2 機械零件的材料及性能,第1章 緒 論,1.2.3 面向節(jié)省資源 面向節(jié)省資源設(shè)計主要考慮面向制造過程節(jié)省資源設(shè)計、面向使用過程節(jié)省資源設(shè)計和材料選擇三方面。面向節(jié)省資源設(shè)計在材料選擇上，應(yīng)該盡可能選擇非危險（無毒、無害）、非可耗盡（可再生、材料自然再生能力強）、低能源含量（材料制備和加工過程中能耗少）、可再循環(huán)（產(chǎn)品

3、報廢后，材料易于回收，并經(jīng)適當(dāng)處理后能再資源化）、低或無污染（材料制備過程中污染小，一旦產(chǎn)品報廢后如確因技術(shù)水平限制無法實現(xiàn)廢棄資源再資源化，也應(yīng)易于降解，且最好是生物降解）的具有良好環(huán)境協(xié)調(diào)性的綠色材料。,1.2 機械零件的材料及性能,第1章 緒 論,1.3.1 摩擦 兩接觸物體在接觸表面間相對運動或有相對運動趨勢時產(chǎn)生阻礙其發(fā)生相對運動的現(xiàn)象叫摩擦。,1.3 摩擦、磨損和潤滑,返回,第1章 緒 論,1.3.2 磨損 典型的磨損過程 磨損是摩擦的直接結(jié)果，使材料損耗嚴(yán)重，工作精度降低，可靠性下降。磨損過程如下:,1.3 摩擦、磨損和潤滑,第1章 緒 論,1.3.2 磨損,1.3 摩擦、磨損和

4、潤滑,第1章 緒 論,本課程是中等職業(yè)學(xué)校機械類及工程技術(shù)類相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。其任務(wù)是：使學(xué)生掌握必備的機械基本知識和基本技能，懂得機械工作原理，了解機械工程材料性能，能準(zhǔn)確表達(dá)機械技術(shù)要求，正確操作和維護(hù)機械設(shè)備；培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使其形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，具備繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的能力；對學(xué)生進(jìn)行職業(yè)意識培養(yǎng)和職業(yè)道德教育，使其形成嚴(yán)謹(jǐn)、敬業(yè)的工作作風(fēng)，為今后解決生產(chǎn)實際問題和職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。,1.4 本課程的性質(zhì)和任務(wù),返回,第1章 緒 論,第2章 桿件的靜力分析,返回,2.1 力的概念與基本性質(zhì),返回,第2章 桿件的靜力分析,2.1.1 力的基本概念 力是物體間

5、的相互作用。力對物體的作用效果決定于力的三要素。力的三要素可以用有向線段表示，稱為力的圖示。過力的作用點，沿力矢量方向畫出的直線，稱為力的作用線。在我國法定計量單位中，力的單位為N或kN。力系是指作用于物體上的一群力。作用在物體上的力可以是一個力，也可以是多個力，力的作用線可以在同一平面內(nèi)，也可以不在同一個平面內(nèi)，而是在三維空間內(nèi)。,2.1 力的概念與基本性質(zhì),第2章 桿件的靜力分析,2.1.2 力的性質(zhì),力的平行四邊形法則,2.2.1 約束和約束反力 位移不受限制的物體叫自由體。位移受限制的物體叫非自由體，如在軌道內(nèi)行駛的電車。對非自由體的某些位移預(yù)先施加的限制條件稱為約束。約束對被約束物體

6、的作用力稱為約束反力，簡稱反力。,2.2 約束、約束反力和受力圖,返回,第2章 桿件的靜力分析,2.2.1 約束和約束反力 1.柔性約束 由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束稱為柔性約束。如下圖所示，繩索類只能承受拉力，所以它們的約束反力作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。圖中G表示物體的重力，T表示約束反力。,2.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,2.2.1 約束和約束反力 2.光滑面約束 兩個物體互相接觸，如果接觸面上的摩擦力忽略不計，則認(rèn)為是光滑面約束。光滑面約束的約束反力作用在接觸點處，方向沿接觸面的公法線，指向受力物體。如圖（a）所示為固定支承平面對圓球的約束，如圖（b

7、）所示為固定支承曲面對圓球的約束，如圖（c）所示為固定支撐面對桿件的約束。,2.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,2.2.1 約束和約束反力 3.圓柱鉸鏈約束 中間鉸鏈約束 鉸鏈?zhǔn)枪こ讨谐Ｓ玫囊环N約束，通常用于連接構(gòu)件或零部件，鉸鏈一般是兩個帶有圓孔的物體，用光滑圓柱形銷釘相連接，物體只能繞銷釘?shù)妮S線轉(zhuǎn)動，這種連接稱為中間鉸。,2.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,現(xiàn)實生活中，有哪些機構(gòu)是屬于中間鉸鏈的應(yīng)用？,想一想,2.2.1 約束和約束反力 3.圓柱鉸鏈約束 固定鉸鏈支座 在圓柱鉸鏈約束中，若某構(gòu)件固定作為基座，則構(gòu)成固定鉸鏈支座。如圖（a）所示，固定鉸

8、鏈支座對于另一物體的約束力是通過銷釘給予物體的作用力， 其示意圖如圖（b）所示，所以可以用正交的兩個分力 FNx和FNy來表示，如圖（c）所示。,2.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,2.2.1 約束和約束反力 3.圓柱鉸鏈約束 活動鉸鏈支座 活動鉸鏈支座相當(dāng)于在固定鉸鏈支座的底部安裝一排滾輪，如圖（a）所示，就可使支座沿固定支承面移動，但不能脫離支承面。在不計各接觸面摩擦的情況下，活動鉸鏈支座不能限制構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動和沿支承面的運動，只能限制構(gòu)件沿支承面垂直方向的移動，其計算簡圖如圖（b）所示。因此活動鉸鏈支座的約束力方向必垂直于支承面，且通過鉸鏈中心，如圖（c）所示。,2

9、.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,2.2.1 約束和約束反力 3.圓柱鉸鏈約束 鏈桿約束 鏈桿是指兩端用光滑銷釘與其他構(gòu)件連接而中間不受力的直桿。如圖（a）所示的桿件AB，很顯然鏈桿AB是二力桿。由于是二力桿，所以鏈桿在工程中常被用來作為拉桿或撐桿，這種約束的示意圖如圖（b）所示。但鏈桿只能限制構(gòu)件沿其軸線方向的運動，而不能限制其他方向的運動，如圖（c）所示。,2.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,2.2.1 約束和約束反力 4.固定端約束 鏈桿約束 在工程實際中，有很多構(gòu)件的一部分嵌固于另一物體上而受到約束作用，這樣的約束稱為固定端約束。計算簡化示意圖如

10、右圖所示，AB桿件的A端為固定端約束。這種約束不但限制物體在約束處沿任意方向的線位移，也限制物體在約束處的角位移，即物體在A端沒有移動和轉(zhuǎn)動。,2.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,2.2.2 構(gòu)件的受力圖 解決力學(xué)問題時，首先要選定需要進(jìn)行研究的構(gòu)件，即選擇研究對象；然后根據(jù)已知條件、約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個過程稱為構(gòu)件的受力分析。受力分析步驟如下：,2.2 約束、約束反力和受力圖,第2章 桿件的靜力分析,2.3.1 力在坐標(biāo)軸上的投影 如圖所示，將力F投影到x軸和y軸，令力F與坐標(biāo)軸x的夾角為，與坐標(biāo)軸y的夾角為。力F在x軸和y軸上的投影分別為：

11、,2.3 平面匯交力系,返回,第2章 桿件的靜力分析,X=Fcos ,Y=Fsin =Fcos ,化簡得,2.3.1 力在坐標(biāo)軸上的投影 如圖所示，若令力F1、F2、F3、F4構(gòu)成的多邊形合力為FR，各分力在x軸和y軸投影的和分別為：,2.3 平面匯交力系,第2章 桿件的靜力分析,化簡得,FRx=X1+X2X4=X FRy=Y1+Y2+Y3+Y4=Y,FRx=X ，F(xiàn)Ry=Y,2.3.2 平面匯交力系的合成 幾何法 如下圖所示，力F1與力F2匯交于點A，由力的平行四邊形法則或者力的三角形法則可以求出合力FR。,2.3 平面匯交力系,第2章 桿件的靜力分析,兩個共點力的合成,2.3.2 平面匯交

12、力系的合成 幾何法 如圖（a）所示，力F1、F2、F3、F4匯交于點A，求合力FR。合力FR的大小和方向如圖（b）所示，作用點仍為A，我們稱ABCDE為力多邊形。以力的多邊形求合力的規(guī)則稱為力的多邊形法則。平面匯交力系的合力等于各分力的矢量和，合力的作用線通過各力的匯交點，即,2.3 平面匯交力系,第2章 桿件的靜力分析,任意個共點力的合成,2.3.3 平面匯交力系平衡的幾何條件 平面匯交力系平衡的充要條件是FR=F=0。平面匯交力系平衡的充分與必要的幾何條件是：力多邊形自行封閉或力系中各力的矢量和等于零。如下圖所示的情況，即力多邊形自行封閉或者說合力為零。,2.3 平面匯交力系,第2章 桿件

13、的靜力分析,2.3.4 平面匯交力系平衡的平衡方程 平面匯交力系平衡的充分與必要條件是該力系的合力為零。 即 此方程為平衡的充要條件，也叫平衡方程。,2.3 平面匯交力系,第2章 桿件的靜力分析,2.4.1 力矩 1.力矩的概念和性質(zhì) 我們將力F對點O的矩定義為力F的大小與從O點到力F的作用線的垂直距離h的乘積，即 MO（F）=Fh 力矩的表示方法如右圖所示，方向用右手螺旋法則確定：以使物體作逆時針轉(zhuǎn)動為正（圖示為正），作順時針轉(zhuǎn)動為負(fù)。將O點到力F的作用線的垂直距離h稱為力臂。,2.4 力矩、力偶、力的平移,第2章 桿件的靜力分析,返回,2.4.1 力矩 2.合力矩定理 平面匯交力系的合力對

14、平面內(nèi)任意一點之矩等于力系中所有各分力對同一點之矩的代數(shù)和，即 3.力矩與合力矩的解析表達(dá)式 如右圖所示，已知力F、作用點A（x，y）及其夾角。求力F對坐標(biāo)原點O之矩，即,2.4 力矩、力偶、力的平移,第2章 桿件的靜力分析,2.4.2 力偶 1.力偶及其性質(zhì) 兩個大小相等、不共線的反向平行力稱為力偶。如圖所示，若力F=F且相互平行，則F和F構(gòu)成力偶。由F和F構(gòu)成的平面稱為力偶作用面，d稱為力偶臂。力偶使物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效應(yīng)一般通過力偶矩來衡量，力偶矩的大小為Fd，方向由右手法則確定，平面力偶矩也為代數(shù)量，用M（F，F(xiàn)）來表示，即 M（F，F(xiàn)）=2SABC=Fd,2.4 力矩、力偶、力的平移,第

15、2章 桿件的靜力分析,2.4.2 力偶 2.平面力偶系的合成與平衡 作用在物體同一平面的多個力偶稱為平面力偶系。設(shè)有兩個力偶，分別為M1（F1，F(xiàn)1）和M2（F2，F(xiàn)2），力偶臂分別為d1和d2，如 圖（a）所示，求兩個力偶的合成。首先將兩力偶轉(zhuǎn)化為如圖（b）所示，合成結(jié)果如圖（c）所示。,2.4 力矩、力偶、力的平移,第2章 桿件的靜力分析,平面力偶系合成結(jié)果是一個力偶其力偶矩為各力偶矩的代數(shù)和,2.4.3 力的平移 作用在剛體上的力F可以平行移動到剛體內(nèi)任意一點，但必須同時附加一個力偶，其力偶矩等于原力F對平移點之矩，該定理稱為力線平移定理。如圖（a）所示，力F作用于A點，在剛體上任意一點

16、B加上力F和F，F(xiàn)FF，如圖（b）所示，則該體系與原體系等效，由此可以將這個新體系看成是在點B作用有力F和力偶M（F，F(xiàn)），如圖（c）所示。,2.4 力矩、力偶、力的平移,第2章 桿件的靜力分析,2.5.1 力系向平面內(nèi)任意一點簡化 平面任意力系的簡化主要依據(jù)是力線平移定理，簡化的實質(zhì)是將一個平面任意力系分解為一個平面匯交力系和一個平面力偶系，然后將這兩個力（偶）系進(jìn)行合成。如下圖所示，將力F1、F2和F3向平面內(nèi)任意一點O進(jìn)行簡化。,2.5 平面力系的簡化與平衡,返回,第2章 桿件的靜力分析,2.5.2 簡化結(jié)果分析與合力矩定理 力系向平面內(nèi)任意一點簡化的結(jié)果可得主矢FR和主矩LO，下面分別

17、討論： （1）FR=0，L=0，則力系平衡。 （2）FR=0，L0，即簡化結(jié)果為一合力偶，此時剛體等效于只有一個力偶的作用，因為力偶可以在剛體平面內(nèi)任意移動，故此時主矩與簡化中心O無關(guān)。 （3）FR0，L0，即簡化為一個作用于簡化中心的合力。 （4）FR0，L0，為最一般的情況。此種情況還可以繼續(xù)簡化為一個合力FR。,2.5 平面力系的簡化與平衡,第2章 桿件的靜力分析,合力矩定理 平面力系的合力對作用面內(nèi)任一點之矩等于力系中各力對于同一點之矩的代數(shù)和。,2.5.3 平面力系的平衡方程 物體在力系作用下，保持平衡的充分必要條件是：力系的主矢與對任一點的主矩均為零，即,2.5 平面力系的簡化與平

18、衡,第2章 桿件的靜力分析,轉(zhuǎn)換成解析式為,一矩式,二矩式,三矩式,第3章 直桿的基本變形,返回,3.1.1 變形 在外力作用下，固體有抵抗破壞的能力，但這種能力是有限的。同時，在外力作用下，固體的形狀將發(fā)生變化，這種變化稱為變形。桿件變形的基本形式如右圖所示。,3.1 直桿變形的基本概念,返回,第3章 直桿的基本變形,3.1.2 內(nèi)力 當(dāng)桿件在外力作用下產(chǎn)生變形，其內(nèi)部各部分之間因相對位置改變而引起相互作用，這種作用稱為附加內(nèi)力，簡稱內(nèi)力。,3.1 直桿變形的基本概念,第3章 直桿的基本變形,3.1.3 截面法 通過假想截面桿件，暴露出內(nèi)力，再由脫離體的平衡條件建立平衡方程來求得內(nèi)力，這種方

19、法稱為截面法。,3.1 直桿變形的基本概念,第3章 直桿的基本變形,3.1.4 應(yīng)力 設(shè)在圖中的截面m上，圍繞M點取出微小面積A，如圖所示，在面積A上的分布內(nèi)力的總內(nèi)力為P，把P與A的比值稱為在微小面積A上的平均集度，又稱為平均應(yīng)力。,3.1 直桿變形的基本概念,第3章 直桿的基本變形,平均應(yīng)力,實際應(yīng)力,3.2.1 軸向拉壓的工程實例與力學(xué)簡圖 如圖（a）所示的螺栓等都是受拉伸的桿件，而如圖（b）所示的油缸活塞桿則是受壓縮的桿件。軸向拉伸或壓縮桿件的力學(xué)簡圖如圖（c）所示，圖中用虛線表示桿件變形后的形狀。,3.2 軸向拉伸與壓縮,返回,第3章 直桿的基本變形,（a）,（c）,（b）,3.2.

20、2 軸力與軸力圖 桿件在受到軸向拉力時，會產(chǎn)生變形而伸長，同時，在桿件內(nèi)任意截面處，截面兩側(cè)相連部分之間產(chǎn)生相互作用力，它的存在保證了截面兩側(cè)部分不被分開，這種作用力就是桿件的拉伸內(nèi)力。類似地，桿件在受到軸向壓力作用時，內(nèi)部會產(chǎn)生壓縮內(nèi)力。拉伸內(nèi)力和壓縮內(nèi)力統(tǒng)稱為軸力，它們均沿著桿件軸線作用在桿件上，使桿件產(chǎn)生軸向變形。 選取一個直角坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)表示桿橫截面的位置，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)截面上的軸力，各縱坐標(biāo)連線所得的圖線表示桿件軸力沿截面位置的變化情況，這種圖線即為軸力圖。,3.2 軸向拉伸與壓縮,第3章 直桿的基本變形,3.2.3 軸向拉壓桿橫截面上的應(yīng)力 在桿橫截面上各點處有相同的內(nèi)力分布集度

21、或相同的正應(yīng)力，如圖所示。由橫截面上的內(nèi)力N確定正應(yīng)力的大小。,3.2 軸向拉伸與壓縮,第3章 直桿的基本變形,式中，A為桿橫截面的面積。,3.2.4 拉壓變形與胡克定律 1.拉壓變形 如右圖所示，設(shè)有一等直桿原長為l，橫向尺寸為b，受到軸向拉力P作用后，其長度增大為l1，橫向尺寸變?yōu)閎1。,3.2 軸向拉伸與壓縮,第3章 直桿的基本變形,伸長總量,橫線 向應(yīng)變,橫向變形,縱向 線應(yīng)變,3.2.4 拉壓變形與胡克定律 2.胡克定律 對于工程中常用材料所制成的軸向受拉（壓）桿，通過試驗表明：當(dāng)桿所受的外力不超過某一限度時，桿的橫截面上的正應(yīng)力與縱向線應(yīng)變成正比，即 引入比例常數(shù)E得 =E,3.2

22、 軸向拉伸與壓縮,第3章 直桿的基本變形,式中，E稱為彈性模量，它表示材料在拉伸（壓縮）時抵抗彈性變形的能力。,3.2.5 材料拉伸與壓縮時的力學(xué)性能,3.2 軸向拉伸與壓縮,第3章 直桿的基本變形,伸長 率,面積 收縮率,彈性 模量,3.2.6 軸向拉伸與壓縮時的強度計算,3.2 軸向拉伸與壓縮,第3章 直桿的基本變形,強度 校核,選擇桿 的截面,確定桿的 許用載荷,3.3.1 剪切和擠壓的概念 作用在桿件兩側(cè)面上的一對作用力與軸線垂直，作用力的合力大小相等，方向相反，作用線相距很近，桿件的兩部分沿截面mm發(fā)生相對錯動。桿件兩部分在作用力的方向上發(fā)生相對錯動的中間截面稱為剪切面。剪切面上的內(nèi)

23、力與截面相切，稱為剪力，并記作Q。因剪切而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。只有一個受剪面的剪切稱為單剪；有兩個受剪面的剪切稱為雙剪。,3.3 連接件的剪切與擠壓,返回,第3章 直桿的基本變形,3.3.2 剪切和擠壓的計算 1.剪切的實用計算 在剪切的實用計算中，假定剪切面上的切應(yīng)力是均勻分布的，可得切應(yīng)力為 式中，Q為剪切面上的剪力；A為剪切面的面積。 2.擠壓的實用計算 在鉚釘連接中，鉚釘與鉚釘孔壁之間的接觸 面為圓柱形曲面，擠壓應(yīng)力jy的分布如右圖所示。 在擠壓實用計算中，用擠壓力除以計算擠壓面積 得到名義擠壓應(yīng)力，即,3.3 連接件的剪切與擠壓,第3章 直桿的基本變形,3.4.1 扭轉(zhuǎn)的概念 桿件

24、兩端分別受到大小相等，方向相反，與桿件軸線垂直的兩個力偶矩作用，使橫截面繞桿軸作相對旋轉(zhuǎn)，這種變形形式稱為扭轉(zhuǎn)，如圖所示。,3.4 圓軸扭轉(zhuǎn),第3章 直桿的基本變形,返回,方向盤操縱桿扭轉(zhuǎn)實例,鉆探機的鉆桿扭轉(zhuǎn)實例,扭轉(zhuǎn)原理,3.4.2 扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力 1.外力偶矩計算式 式中，P為輸入功率，單位為kW；n為軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 2.扭矩和扭矩圖 假想地將圖（a）中圓軸沿nn截面分成兩部分， 取部分作為研究對象，如圖（b）所示，根據(jù)部分 的平衡可知，截面nn上的內(nèi)力系必須歸結(jié)為內(nèi) 力偶矩T，由部分的平衡方程Mx=0，得TMe=0，T=Me。T稱為截面nn上的扭矩，它是、兩部分在nn截面上相

25、互作用的分布內(nèi)力系的合力偶矩。若取部分為研究對象，如圖（c）所示，仍然可以求得T=Me的結(jié)果，其方向則與用部分求出的扭矩相反。,3.4 圓軸扭轉(zhuǎn),第3章 直桿的基本變形,3.4.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力 1.扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象與假設(shè) 變形后，橫截面仍保持平面，其大小、形狀、橫截面間的距離均保持不變。根據(jù)這一假設(shè)，圓軸扭轉(zhuǎn)時，各橫截面如同剛性圓片，僅繞軸線做相對旋轉(zhuǎn)。這就是圓軸扭轉(zhuǎn)時的平面假設(shè)。,3.4 圓軸扭轉(zhuǎn),第3章 直桿的基本變形,3.4.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時 的應(yīng)力 2.切應(yīng)力分布規(guī)律 在剪切比例極限范圍內(nèi)， 切應(yīng)力與切應(yīng)變成正比，在半徑 的圓周上各點處的切應(yīng)力的大小是相等的。對實心圓截面桿，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力沿任

26、意一條半徑的分布規(guī)律如圖（a）所示，切應(yīng)力沿半徑分布成三角形形狀。平面假設(shè)也適用于空心圓截面桿，空心圓截面桿扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力沿任意一條半徑的分布規(guī)律如圖（b）所示，切應(yīng)力沿半徑分布成梯形形狀。,3.4 圓軸扭轉(zhuǎn),第3章 直桿的基本變形,3.4.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力 3.切應(yīng)力計算 根據(jù)靜力學(xué)關(guān)系導(dǎo)出切應(yīng)力計算公式為,3.4 圓軸扭轉(zhuǎn),第3章 直桿的基本變形,式中，T為橫截面上的扭矩；為橫截面上任意一點的半徑；IP為橫截面上的極慣性矩， 。,3.4.4 圓軸抗扭強度條件 圓桿扭轉(zhuǎn)強度條件為 橫截面上出現(xiàn)最大切應(yīng)力的點稱為危險點。對于等截面圓桿，其最大切應(yīng)力存在于最大扭矩所在橫截面的周邊上任一點，因此，

27、上述的強度條件也可表示為 利用此強度條件可對桿件進(jìn)行強度校核、截面選擇和計算許用載荷。,3.4 圓軸扭轉(zhuǎn),第3章 直桿的基本變形,3.4.5 圓軸抗扭剛度條件 圓軸扭轉(zhuǎn)的剛度條件為 對于等截面圓軸，軸的GIP是一常量，則有 式中，為單位長度許用扭轉(zhuǎn)角。的常用單位是（）/m，而單位長度扭轉(zhuǎn)角的單位是rad/m，計算時要做到單位統(tǒng)一，須進(jìn)行單位換算，即,3.4 圓軸扭轉(zhuǎn),第3章 直桿的基本變形,3.5.1 平面彎曲的概念 當(dāng)所有的外力都作用在梁的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)時，梁變形后軸線所在的平面與外力所在的平面相重合的彎曲稱為平面彎曲，如下圖所示。,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,返回,常見梁的橫截

28、面形狀,工程中常用的梁,梁的平面彎曲,3.5.2 梁的計算簡圖 1.桿件的簡化 在討論桿件的內(nèi)力時，無論其截面形狀如何，都可以用軸線來代替梁。軸線是桿件橫截面形心的連線。折桿或曲桿可用中心線代替。 2.載荷的分類 載荷可分為集中載荷、均布載荷和集中力偶。 3.支座的分類 根據(jù)支座對梁的約束情況，梁的支座一般可簡化成可動鉸支座、固定鉸支座和固定支座。最常見的梁可以根據(jù)其支座情況分為三種形式：簡支梁、懸臂梁和外伸梁。,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,載荷的簡化,3.5.3 梁的內(nèi)力 剪力 如圖(a)所示，當(dāng)截面發(fā)生變形時，若其中的微段左側(cè)向上而右側(cè)向下相對錯動，則截面上的剪力為正；反之為

29、負(fù)。 彎矩 如圖(b)所示，當(dāng)截面發(fā)生變形時，若其中的微段彎曲變上凹下凸，則截面上彎矩為正；反之為負(fù)。,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,圖(a) 梁的剪力方向,圖(b) 梁的彎矩方向,3.5.3 梁的內(nèi)力 剪力圖和彎矩圖 在設(shè)計和計算中，常把各橫截面上的剪力和彎矩用圖形來表示，即取一平行于梁的軸線的橫坐標(biāo)x表示橫截面的位置，以縱坐標(biāo)表示各對應(yīng)橫截面上的剪力和彎矩，畫出剪力和彎矩與x的函數(shù)曲線。由此得出的內(nèi)力圖形稱為剪力圖和彎矩圖。 畫剪力圖和彎矩圖最基本的方法是：首先分段寫出各段梁的剪力方程和彎矩方程，然后根據(jù)它們來作圖。此處采用的是數(shù)學(xué)中作函數(shù)y=f（x）的曲線所用的方法，如直線（

30、段）常用兩點式、點斜式等；二次曲線常用三點式、端點加極值等方法。,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,3.5.4 梁的強度 1.純彎曲 如圖（a）所示為一根受對稱載荷P作用的等截面簡支梁。其剪力圖和彎矩圖如圖（b）和（c）所示。內(nèi)力圖表明：AD段和EB段梁內(nèi)既有剪力又有彎矩，其橫截面上既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力，這種情況稱為橫力彎曲；DE段梁內(nèi)的剪力為零，彎矩為常量，其橫截面上只有正應(yīng)力而無切應(yīng)力，這種情況稱為純彎曲。,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,3.5.4 梁的強度 2.橫截面上的正應(yīng)力 如圖（a）所示為梁的平面彎曲。如圖（b）所示為彎曲正應(yīng)力沿橫截面高度的分布規(guī)律。橫截面上任

31、意點處的彎曲正應(yīng)力的計算公式為,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,（a）,（b）,M為該橫截面上的彎矩； y為該點到中性軸的距離；Iz為該橫截面對中性軸截面的二次極矩。,3.5.4 梁的強度 3.橫截面上的最大正應(yīng)力 橫截面上最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力發(fā)生在離中性軸最遠(yuǎn)的點處，即橫截面的上、下邊緣點處，其表達(dá)式為 當(dāng)中性軸也是橫截面的對稱軸時，最大正應(yīng)力產(chǎn)生在離中性軸最遠(yuǎn)的邊緣上，即y1=y2=ymax，t=c=面max時。 令 則橫截面上最大正應(yīng)力公式為,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,t、c分別表示橫截面上的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力；y1、y2分別表示橫截面上產(chǎn)生最大拉應(yīng)力和最

32、大壓應(yīng)力處到中性軸的距離。,Wz為抗彎截面模量，其值與橫截面的幾何形狀和尺寸有關(guān)，單位為m3。,3.5.4 梁的強度 4.提高梁抗彎能力的措施 影響梁的彎曲強度的主要因素是彎曲正應(yīng)力，對于全梁而言，最大正應(yīng)力的數(shù)值和位置不僅與截面形狀有關(guān)，還與截面上的彎矩有關(guān)。,3.5 直梁彎曲,第3章 直桿的基本變形,1.壓桿穩(wěn)定的概念 當(dāng)軸向壓力較小時，壓桿直線形式的平衡是穩(wěn)定的；而當(dāng)軸向壓力較大時，壓桿直線形式的平衡則是不穩(wěn)定的。把壓桿直線形式的平衡從穩(wěn)定開始轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的軸向壓力值，稱為壓桿的臨界載荷或臨界壓力，并用Fcr表示。,3.6 壓桿穩(wěn)定,第3章 直桿的基本變形,返回,2.壓桿穩(wěn)定的計算 壓桿

33、的臨界力Fcr與壓桿實際承受的軸向壓力F之比，稱為壓桿的工作安全系數(shù)n，它應(yīng)該不小于規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)nst。因此壓桿的穩(wěn)定性條件為,或,3.提高壓桿穩(wěn)定性的措施 要提高壓桿的穩(wěn)定性，必須綜合考慮壓桿的截面形狀、壓桿的長度、約束條件和材料的性質(zhì)等因素。,3.6 壓桿穩(wěn)定,第3章 直桿的基本變形,返回,第4章 工程材料,返回,4.1 鑄鐵和鑄鋼,返回,第4章 工程材料,碳鋼的分類主要有以下四種：,4.2 碳 鋼,返回,第4章 工程材料,合金鋼的分類方法很多，但最常用的是下面兩種分類方法：,4.3 合 金 鋼,返回,第4章 工程材料,合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號由三部分組成，即“兩位數(shù)字+化

34、學(xué)元素符號+數(shù)字”。例如，12CrNi3A,合金工具鋼的牌號 合金工具鋼的牌號表示方法為“一位數(shù)字+化學(xué)元素符號+數(shù)字”。例如，CrWMn,特殊性能鋼的牌號 特殊性能鋼牌號的表示方法與合金工具鋼的表示方法基本相同。例如，Mn13表示平均含錳量為13%的高錳鋼,4.4.1 鋼的退火,4.4 鋼的熱處理,第4章 工程材料,返回,4.4.2 鋼的正火 將工件奧氏體化后在空氣中冷卻的熱處理工藝，稱為正火。正火的目的是細(xì)化晶粒，均勻組織，調(diào)整硬度和消除網(wǎng)狀的二次滲碳體組織，與退火相似。正火工藝簡單、經(jīng)濟，主要用于以下幾個方面： （1）wC0.5的鍛件，常用正火代替退火，以改善組織結(jié)構(gòu)和切削加工性能。 （

35、2）過共析鋼常用正火來消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火做組織準(zhǔn)備。 （3）亞共析鋼在淬火前先進(jìn)行正火，可使組織細(xì)化，能減少淬火的變形和開裂傾向。 （4）對力學(xué)性能要求不高的零件，常用正火作為最終熱處理。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.4.3 鋼的淬火 淬火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時間，然后以適當(dāng)方式進(jìn)行冷卻，獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。 1.淬火加熱溫度的選擇 碳鋼的淬火加熱溫度可根據(jù)鐵碳合金相圖來確定。亞共析鋼適宜的淬火溫度為Ac3以上30100 ；共析鋼、過共析鋼適宜的淬火溫度為Ac1以上3070 ，如右圖所示。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理

36、,4.4.3 鋼的淬火 2.淬火介質(zhì) 鋼件進(jìn)行淬火冷卻所使用的介質(zhì)稱為淬火介質(zhì)。淬火介質(zhì)應(yīng)具有足夠的冷卻能力、良好的冷卻性能和較寬的使用范圍，同時還應(yīng)具有不易老化、不腐蝕零件、不易燃、易清洗、無公害、價廉等特點。目前常用的淬火介質(zhì)有水、礦物油、水溶性的鹽類和堿類等。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.4.3 鋼的淬火 3.淬火方法 在實際生產(chǎn)中，目前還沒有一種淬火介質(zhì)能完全滿足理想淬火冷卻的要求，因此需考慮淬火方法。常用的淬火方法如右所示。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.4.3 鋼的淬火 4.鋼的淬透性和淬硬性 淬透性 是指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。它

37、是重要的熱處理工藝性能，淬透性的高低表示了鋼接受淬火的能力，常用淬硬層深度表示，淬硬層深度是指鋼表面到半馬氏體（50馬氏體）組織的深度。 淬硬性 是指鋼在淬火時能達(dá)到最高硬度的能力。淬硬性取決于馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，wC越高，淬硬性越好。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.4.4 鋼的回火,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.4.5 鋼的表面淬火 1.感應(yīng)加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火是利用感應(yīng)電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使工件表面、局部或整體加熱并進(jìn)行快速冷卻的淬火工藝，它是目前應(yīng)用較為廣泛的表面淬火方法。感應(yīng)加熱表面淬火的基本原理如右圖所示。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱

38、處理,4.4.5 鋼的表面淬火 2.火焰加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火是指應(yīng)用氧乙炔（或其他可燃?xì)怏w）火焰對零件表面進(jìn)行快速加熱，隨之快速冷卻的工藝，如右圖所示?；鹧婕訜岜砻娲慊鸬拇阌矊由疃纫话銥?6 mm。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.4.6 鋼的化學(xué)熱處理 1.鋼的滲碳 將工件在滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入表層，提高工件表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并形成一定的碳濃度梯度的化學(xué)熱處理工藝稱為滲碳。滲碳方法可分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳三種。氣體滲碳法是工件在氣體滲碳劑中進(jìn)行的滲碳。滲碳爐示意圖如右圖所示。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,1煤油； 2風(fēng)扇 電動機； 3廢氣

39、火焰； 4爐蓋； 5砂封； 6電阻絲； 7耐熱罐； 8工件； 9爐體,4.4.6 鋼的化學(xué)熱處理 2.鋼的滲氮 滲氮是向鋼的表面滲入氮原子的過程。滲氮能使工件獲得比滲碳更高的表面硬度、耐磨性、熱硬性和疲勞強度，同時還可提高工件的抗腐蝕性能。目前，常用的滲氮方法是氣體滲氮。氣體滲氮是將工件放入密閉的爐內(nèi)加熱到500600 ，通入氨氣NH3，氨氣分解出活性氮原子，活性氮原子被零件表面吸收并向內(nèi)層擴散，與鋼中的鋁、鉻、鉬形成氮化物。氮化層深度一般為0.10.6 mm。氮化后隨爐降溫到200 以下停止供氮，工件出爐空冷。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.4.6 鋼的化學(xué)熱處理 3.鋼的碳氮共

40、滲 碳氮共滲又叫氰化，是在奧氏體狀態(tài)下同時將碳、氮滲入工件表層，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。常用的氣體碳氮共滲法，是在氣體滲碳的基礎(chǔ)上，同時向爐內(nèi)送入定量的氨氣，使它們分解為活性碳原子和氮原子。碳氮共滲后必須進(jìn)行淬火及低溫回火才能獲得高硬度的耐磨表層。碳氮共滲能大幅度地提高零件的耐磨損、抗疲勞和抗膠合的性能。,第4章 工程材料,4.4 鋼的熱處理,4.5.1 鋁及鋁合金 1.工業(yè)純鋁 鋁是一種銀白色金屬，密度?。?.7 g/cm3），約為鐵的三分之一，屬于輕金屬。鋁的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性能好，僅次于金、銀和銅；塑性好、強度低，可進(jìn)行各種壓力加工，并可進(jìn)行焊接和切削。鋁在氧化性介質(zhì)中易形成Al2O3

41、保護(hù)膜，因此在干燥或潮濕的大氣中，在氧化劑的鹽溶液中，在濃硝酸以及干氯化氫、氨氣中，都是耐腐蝕的。,4.5 有色金屬材料,第4章 工程材料,返回,4.5.1 鋁及鋁合金 2.鋁合金 根據(jù)成分和工藝特點，鋁合金可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。 變形鋁合金 變形鋁合金分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛造鋁合金等幾類。 鑄造鋁合金 鑄造鋁合金的鑄造性能較好，常用鑄造方法生產(chǎn)毛坯或零件。鑄造鋁合金有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等四種系列。,4.5 有色金屬材料,第4章 工程材料,4.5.2 銅及銅合金 1.純銅 純銅呈紫紅色，又稱紫銅。純銅有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，

42、同時具有良好的塑性，并且在低溫時可保持較高的塑性和沖擊韌性，用于制作深冷設(shè)備和高壓設(shè)備的墊片。銅耐稀硫酸、亞硫酸、稀的和中等濃度的鹽酸、醋酸、氫氟酸及其他非氧化性酸等介質(zhì)的腐蝕，對淡水、大氣、堿類溶液的耐蝕能力很好。銅不耐各種濃度的硝酸、氨和銨鹽溶液。,4.5 有色金屬材料,第4章 工程材料,4.5.2 銅及銅合金 2.銅合金,4.5 有色金屬材料,第4章 工程材料,4.5.2 鈦及鈦合金 鈦的密度小（4.51 g/cm3）、熔點高（1 668 ）、耐蝕性好。這些特點使鈦在軍工、航空、化工領(lǐng)域中日益得到廣泛應(yīng)用。典型的工業(yè)純鈦牌號有TA0、TA2、TA3（編號越大，雜質(zhì)含量越多）。純鈦塑性好，

43、易于加工成型，沖壓、焊接、切削加工性能良好；在大氣、海水、氧化性酸和大多數(shù)有機酸中，其抗腐蝕性超過不銹鋼，但鈦不耐熱強堿、氫氟酸以及還原性酸等的腐蝕。鈦也是很好的耐熱材料，它常用于飛機骨架，耐海水腐蝕的管道、閥門、泵體、熱交換器、蒸餾塔及海水淡化系統(tǒng)裝置與零部件。在鈦中添加錳、鋁、鉻或鉬等元素，可獲得性能優(yōu)良的鈦合金。,4.5 有色金屬材料,第4章 工程材料,4.6.1 無機非金屬材料,4.6 常用非金屬材料,第4章 工程材料,返回,4.6.2 有機非金屬材料,4.6 常用非金屬材料,第4章 工程材料,4.6.3 復(fù)合材料 復(fù)合材料由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料組合而成。復(fù)合材料

44、一般由高強度、高模量的增強體和強度低、韌性好、低模量的基體組成。增強體主要起承受載荷作用，基體則起到黏結(jié)增強體，并把外載荷傳遞到增強體上的作用。復(fù)合材料的基體材料常用樹脂、橡膠、金屬陶瓷等；增強體材料常用玻璃纖維、碳纖維等?；どa(chǎn)中常用的復(fù)合材料是玻璃鋼。 玻璃鋼，即玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料，是以合成樹脂為黏結(jié)劑，玻璃纖維為增強材料，按一定成型方法，在一定溫度及應(yīng)力下使樹脂固化而制成的復(fù)合材料。因其比強度（抗拉強度與密度之比）高，可以和鋼鐵相比，故又稱玻璃鋼。,4.6 常用非金屬材料,第4章 工程材料,選用制造設(shè)備的材料時，合理選擇和正確使用材料是十分重要的，不僅要考慮設(shè)備結(jié)構(gòu)、使用條件（如溫

45、度、壓力、介質(zhì)等）、制造工藝，而且要綜合考慮設(shè)備工作條件下材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、經(jīng)濟性以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求等。,4.7 材料的選擇及運用,第4章 工程材料,返回,第5章 聯(lián) 接,返回,5.1.1 螺紋的形成 將一直角三角形abc繞在直徑為d2的圓柱體表面上，使三角形底邊ab與圓柱體的底面重合，則三角形的斜邊amc在圓柱體表面形成一條螺旋線am1c1。沿螺旋線am1c1加工出具有一定形狀的凸起或凹槽就形成了螺紋。,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,第5章 聯(lián) 接,返回,5.1.2 螺紋的類型 按其螺旋線的繞行方向，可分為右旋螺紋和左旋螺紋。（螺旋線自左向右上升（即左低右高）時，為右旋螺紋；反之為左

46、旋螺紋） 按螺紋的螺旋線數(shù)目，可分為單線螺紋、雙線螺紋和三線螺紋等。（單線螺紋常用于聯(lián)接，多線螺紋常用于傳動）,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,螺紋的旋向和線數(shù),按螺紋的牙型可分為普通螺紋（即三角形螺紋）、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。三角形螺紋：自鎖性好，廣泛用于聯(lián)接；管螺紋：用于管子、管接頭、閥門等螺紋零件的聯(lián)接；而矩形、梯形和鋸齒形螺紋：主要用于傳動。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,螺紋的牙型,5.1.3,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,第5章 聯(lián) 接,5.1.4 常用螺紋的特點和應(yīng)用 1.三角形螺紋： 的大徑d為公稱直徑，牙型角=60。三角形螺紋自鎖性能好，螺紋牙根

47、部較厚，牙根強度高，廣泛應(yīng)用于各種聯(lián)接。螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余都稱為細(xì)牙螺紋。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,細(xì)牙螺紋和粗牙螺紋的比較,2.管螺紋： 牙型角=55，分為非螺紋密封的管螺紋和用螺紋密封的管螺紋，用于非螺紋密封和螺紋密封的管道聯(lián)接。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,3.矩形螺紋： 牙型為正方形，牙型角=0。其傳動效率最高，但牙根強度弱，且精加工困難。螺旋副磨損后形成的間隙難以補償，導(dǎo)致傳動精度降低，常用于傳力和傳導(dǎo)螺旋。矩形螺紋已逐漸被梯形螺紋所替代。 4.梯形螺紋： 牙型為等腰梯形，牙型角=30。其效率較矩形螺紋低，但工藝性好，牙根強度高，對中性好。梯形螺

48、紋廣泛用于車床絲杠、螺旋舉重器等各種傳動螺旋中。 5.鋸齒形螺紋： 工作面的牙側(cè)角=3，非工作面的牙側(cè)角=30，其兼有矩形螺紋和梯形螺紋的效率高與牙根強度高的優(yōu)點，但只能用于承受單方向的軸向載荷傳動中。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,5.1.5 螺紋聯(lián)接的類型及應(yīng)用場合 1.螺栓聯(lián)接 螺栓聯(lián)接有普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔螺栓聯(lián)接兩種。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,普通螺栓聯(lián)接,鉸制孔螺栓聯(lián)接,2.雙頭螺柱聯(lián)接 3.螺釘聯(lián)接 4.緊定螺釘聯(lián)接,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,雙頭螺柱聯(lián)接,螺釘聯(lián)接,緊定螺釘聯(lián)接,5.1.6 常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件 常用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件有螺栓、

49、螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈和防松零件等。 5.1.7 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 1.螺紋聯(lián)接的預(yù)緊 按螺紋聯(lián)接裝配時是否擰緊，分為松聯(lián)接和緊聯(lián)接。預(yù)緊的目的是增加聯(lián)接剛度、緊密性和提高防松能力。預(yù)緊力大小的通常要采用測力矩扳手或定力矩扳手來控制。控制擰緊力矩T的經(jīng)驗公式為 T0.2F0d 2.螺紋聯(lián)接的防松 1）摩擦防松：指采用各種結(jié)構(gòu)措施使螺紋副中的摩擦力不隨聯(lián)接的外載荷波動而變化，保持較大的防松摩擦阻力矩。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,螺紋聯(lián)接的預(yù)緊,（1）彈簧墊圈。（2）雙螺母。（3）自鎖螺母。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,2）機械防松：指利用防松零件控制螺紋副的相對

50、運動，因其防松可靠，應(yīng)用廣泛。,彈簧墊圈的應(yīng)用,雙螺母,自鎖螺母,（1）槽形螺母與開口銷。（2）止動墊片。（3）帶翅墊圈和圓螺母。,第5章 聯(lián) 接,5.1 螺 紋 聯(lián) 接,3）永久性防松：螺母擰緊后，利用沖頭在螺栓末端與螺母的旋合縫處打沖點，或把螺栓末端伸出部分鉚死或用點焊、金屬膠結(jié)或串聯(lián)鋼絲等方法，將螺紋副變?yōu)椴豢刹鹇?lián)接。,第5章 聯(lián) 接,5.2 鍵 聯(lián) 接,返回,第5章 聯(lián) 接,松鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu),普通平鍵的類型,滑鍵,鍵槽的加工方法,導(dǎo)向平鍵,第5章 聯(lián) 接,半圓鍵聯(lián)接,切向鍵聯(lián)接,矩形花鍵,漸開線花鍵,楔鍵聯(lián)接,花鍵聯(lián)接,銷聯(lián)接：用于固定零、部件之間的相對位置，即定位銷（a）；用于軸轂間或

51、其他零件間的聯(lián)接，即聯(lián)接銷（b）；充當(dāng)過載剪斷元件，即安全銷（c）。 銷按形狀分為圓柱銷、圓錐銷和異形銷三類。 ,第5章 聯(lián) 接,5.3 銷 聯(lián) 接,銷聯(lián)接,返回,1.聯(lián)軸器的類型、特點和應(yīng)用 聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。,5.4 聯(lián) 軸 器,第5章 聯(lián) 接,返回,5.4 聯(lián) 軸 器,彈性聯(lián)軸器,彈性套柱銷聯(lián)軸器,彈性柱銷聯(lián)軸器,第5章 聯(lián) 接,2.聯(lián)軸器的選擇 （1）計算轉(zhuǎn)矩不超過 聯(lián)軸器的最大許用轉(zhuǎn)矩。 （2）軸徑不超過聯(lián)軸 器的孔徑范圍。 （3）轉(zhuǎn)速不超過聯(lián)軸 器的允許最高轉(zhuǎn)速。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩可按下式計算 Tc=KT,5.4 聯(lián) 軸 器,注： 剛性聯(lián)軸器選用較大的K值，

52、彈性聯(lián)軸器選用較小的K值。 牙嵌式離合器 K =23； 摩擦離合器 K 1.21.5。 從動件的轉(zhuǎn)動慣量小、 載荷平衡時K取較小值。,第5章 聯(lián) 接,用離合器聯(lián)接的兩軸可在機器運轉(zhuǎn)過程中隨時進(jìn)行接合或分離。 1.牙嵌式離合器 牙嵌式離合器由兩個端面帶牙的半離合器組成。,5.5 離 合 器,牙嵌式離合器 1主動半離合器； 2對中環(huán)； 3從動半離合器； 4滑環(huán),第5章 聯(lián) 接,返回,牙嵌式離合器的常用牙型,牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)簡單，外廓尺寸小，主、從動軸間不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，適用于機床等要求精確傳動比的場合。但這種離合器必須在低速或停車時進(jìn)行接合或分離，以免打牙。,牙強度較弱， 用于不常離 合的場合,牙

53、接合、分離困難，牙的強度低，磨損后無法補償，僅用于靜止?fàn)顟B(tài)的手動接合,牙根強度高，接合容易，且能自動補償牙的磨損與間隙，廣泛應(yīng)用,只能傳遞單向載荷,第5章 聯(lián) 接,5.5 離 合 器,2.摩擦式離合器 摩擦式離合器利用主、從動半離合器摩擦片接觸面間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。為提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，通常采用多片摩擦片。,多片式摩擦離合器及摩擦片,1主動軸； 2外殼； 3壓板；4外摩擦片； 5內(nèi)摩擦片；6螺母； 7滑環(huán)； 8杠桿； 9套筒； 10從動軸,5.5 離 合 器,第5章 聯(lián) 接,3.電磁式離合器 電磁式離合器利用電磁操作來實現(xiàn)接合與分離功能。 這種離合器可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱，動作靈敏迅速，使用維護(hù)比

54、較方便，因而在起重機、包裝機、數(shù)控機床中獲得廣泛的應(yīng)用。,干式多片電磁離合器,1轂輪； 2銜鐵； 3外片； 4內(nèi)片； 5電線接頭； 6線圈； 7套筒,5.5 離 合 器,第5章 聯(lián) 接,第6章 機 構(gòu),返回,6.1.1 運動副及其分類 1.運動副 機構(gòu)是由兩個以上的構(gòu)件以一定的方式連接而成。其連接既不同于螺栓聯(lián)接，也不同于鉚接、焊接之類的剛性聯(lián)接，而是在連接處保持一定的相對運動。這種由兩構(gòu)件直接接觸并產(chǎn)生一定相對運動的連接，稱為運動副。 2.運動副的分類 按其接觸方式分為低副和高副兩類。 1）低副：兩構(gòu)件通過面接觸所構(gòu)成的運動副稱為低副。 根據(jù)它們之間的相對運動是轉(zhuǎn)動或移動將其分為轉(zhuǎn)動副和移動

55、副。 （1）轉(zhuǎn)動副：若組成運動副的兩構(gòu)件之間只能繞同一軸線作相對轉(zhuǎn)動，這種運動副稱為轉(zhuǎn)動副。,6.1 平面機構(gòu)的組成,返回,第6章 機 構(gòu),構(gòu)件1相對于構(gòu)件2只能繞垂直于xOy平面的軸轉(zhuǎn)動,為轉(zhuǎn)動副。,轉(zhuǎn)動副,6.1 平面機構(gòu)的組成,第6章 機 構(gòu),（2）移動副：若組成運動副的兩構(gòu)件之間只能沿某一軸線方向相對移動，這種運動副稱為移動副。,移動副,構(gòu)件1相對于構(gòu)件2只能沿x軸方向移動，為移動副。,第6章 機 構(gòu),6.1 平面機構(gòu)的組成,2）高副:兩構(gòu)件之間以點或線相接觸所組成的運動副稱為高副。組成高副的兩構(gòu)件間的相對運動為轉(zhuǎn)動兼移動，即繞接觸點（線）的轉(zhuǎn)動和沿接觸處切線方向的移動。,凸輪與從動件

56、組成高副。,兩齒輪輪齒的嚙合，在接觸處組成高副。 ,高副,第6章 機 構(gòu),6.1 平面機構(gòu)的組成,6.1.2 自由度與約束 1.自由度：構(gòu)件AB為在平面內(nèi)自由運動的構(gòu)件，它有隨任意點A沿x方向和y方向移動以及繞A點轉(zhuǎn)動三個獨立運動的可能性。 構(gòu)件可能出現(xiàn)獨立運動的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度?？梢?，在一個平面內(nèi)自由運動的構(gòu)件具有三個自由度，它可以由圖中表示構(gòu)件位置的三個獨立運動的位置參數(shù)x、y、來表示。,平面運動構(gòu)件的自由度,第6章 機 構(gòu),6.1 平面機構(gòu)的組成,6.1.2 自由度與約束 2.約束：對物體運動的限制條件稱為約束。兩構(gòu)件組成運動副之后，其相對運動受到彼此的限制，就引入了約束。引入一個約

57、束條件，構(gòu)件將減少一個自由度。 組成轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件只能繞同一軸線作相對轉(zhuǎn)動,引入了兩個約束，保留了一個自由度； 組成移動副的構(gòu)件只能沿某一軸線作相對移動，也引入兩個約束，保留了一個自由度； 組成高副的構(gòu)件的相對運動是轉(zhuǎn)動兼移動，引入一個約束，保留了兩個自由度。,第6章 機 構(gòu),6.1 平面機構(gòu)的組成,6.1.3 機構(gòu)中構(gòu)件的分類和組成 組成機構(gòu)的構(gòu)件按運動性質(zhì)可分： 1）原動件：機構(gòu)中接受外部給定運動規(guī)律的構(gòu)件稱為原動件。即機構(gòu)中作用有驅(qū)動力或力矩的構(gòu)件，或運動規(guī)律已知的構(gòu)件。 2）從動件：機構(gòu)中除了原動件以外，隨著原動件的運動而運動的其余可動構(gòu)件稱為從動件。 3）機架：在機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件稱為機架，用于支承可動構(gòu)件。 在同一機構(gòu)中，使用情況不同，原動件和從動件可以不同。 ,第6章 機 構(gòu),6.1 平面機構(gòu)的組成,6.1.4 平面機構(gòu)的運動簡圖 構(gòu)件的表示方法：用線段或小方塊表示，有時機架畫成支架的形式。 ,構(gòu)件的代表符號,第6章 機 構(gòu),6.1 平面機構(gòu)的組成,運動副的表示方法 （1）轉(zhuǎn)動副的表示方法： , 轉(zhuǎn)動軸線垂直于圖面，小圓圓心處于兩構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動軸線的位置，軸線垂直于圖面,轉(zhuǎn)動軸線與圖面平行，圖中畫有陰影線的構(gòu)件為機架。,第6章 機 構(gòu),6.1 平面機構(gòu)的組成,