机械设计基础之机械设计第章螺纹连接
第八章
?引言
?螺纹的种类及主要参数
?螺纹副的受力分析与自锁
?螺纹紧固件与螺纹联接的类型?螺纹联接的预紧与防松
?螺栓联接的设计计算
?螺栓组联接的设计计算
?螺旋传动
第一节
?引言
?螺纹的种类及主要参数
?螺纹副的受力分析与自锁
?螺纹紧固件与螺纹联接的类型?螺纹联接的预紧与防松
?螺栓联接的设计计算
?螺栓组联接的设计计算
?螺旋传动
标准件
?尺寸、结构、材料、精度、公差配合以及
制图要求等具有统一标准的零部件，如螺
栓、螺钉、螺母、垫圈、铆钉、销、键等
连接件以及滚动轴承、联轴器等部件
?标准件是机械产品中使用数量大的零部件
?标准件由专业厂按照标准进行大批量生产，
可降低成本、保证质量和可靠性、提高互
换性
联接与动力源组合零件构件机构机器
静联接
动联接
(运动副)静联接
动联接（运动副）
可拆联接：螺纹联接、键联接、销联接等不可拆联接：铆接、焊接、胶接等联接联接件与被联接件的组合
???
第二节
?引言
?螺纹的种类及主要参数?螺纹副的受力分析与自锁
?螺纹紧固件与螺纹联接的类型?螺纹联接的预紧与防松
?螺栓联接的设计计算
?螺栓组联接的设计计算
?螺旋传动
螺纹的形成
?螺纹联接件表面形状为螺纹
?倾斜线绕在圆柱体上形成螺旋线
?平面图形沿螺旋线形成螺纹
螺旋线
平面图形
螺纹的类型(1)用途
固定螺纹
联接螺纹
测量螺纹
传动螺纹
螺纹的类型(2)螺旋线方向（旋向）
右旋螺纹：常用
左旋螺纹：特殊要求
旋向判断
(1)轴线垂直时，
右边高—右旋
左边高—左旋
(2)右手旋，前进—右旋
左手旋，前进—左旋
螺纹的类型(2)补充（左旋螺纹应用）
自行车的左侧脚踏船用螺旋桨
螺纹的类型(3)螺旋线数目
单头螺纹：易自锁
多头螺纹：传动能力强
螺纹的类型(4)轴向剖面形状（螺纹牙型）三角形螺纹：常用于联接
矩形螺纹：用于传动
梯形螺纹：常用于传动
锯齿形螺纹：常用于传动，单向受载
螺纹的类型(5)
公（外）螺纹与母（内）螺纹，组合称为螺纹联接
螺纹的类型(5)补充（加工方法）
碾制车削
Header blank
Moving die plate Fixed die plate
螺纹的类型(6)
母体形状圆柱螺纹与圆锥螺纹
螺纹的主要参数
大径d、D：最大直径—公称直径小径d
1
：外螺纹的危险剖面直径
—强度直径
中径d
2、D
2
：假想直径，牙型沟
槽宽与牙的宽度相等—计算直径
螺距P：相邻两牙轴向距离
导程S：同一条螺纹线的相邻两牙
间的轴向距离，S = nP
升角y：螺纹与其轴线的垂直平面所成的夹角牙型角a ：螺纹两侧边的夹角
M8
第三节
?引言
?螺纹的种类及主要参数
?螺纹副的受力分析与自锁?螺纹紧固件与螺纹联接的类型
?螺纹联接的预紧与防松
?螺栓联接的设计计算
?螺栓组联接的设计计算
?螺旋传动
螺纹副（螺旋副）的力学特性
?螺纹副作为一种空间运动副，其接触面为螺旋面?螺纹在旋紧或松开过程中，螺纹之间相对移动?当螺杆和螺母之间受到轴向力Q时，拧动螺杆或
螺母，螺旋面间将产生摩擦力
?螺纹副的受力决定其效率和自锁条件
?
螺旋副（螺母与螺杆）的相对运动?滑块沿斜面运动?假设：1)载荷分布在中线上; 2)单面产生摩擦力?螺旋升角F
d 2d d 1y
2d πs =z p v 12
r R n
n
F t
F y 22tan d p z d s ππy ==拧紧力)
tan(r y +?=F F t )tan(22221r y +=?=F d d F T t 拧紧力矩防松力)
tan('r y -?=F F t )tan(2
2''22r y -=?=F d d F T t 防松力矩自锁条件0)tan('≤-=r y F F t y≤r
效率)tan(/tan /r y y η+==d r W W
反力摩擦力当量摩擦角F
F n ’F n ’β
β900-β900-β
β
βF F F F e n f μμβμ===cos '2F
F n =βcos '2β
μ
μr cos arctan arctan ==e e 拧紧力拧紧力矩)tan(2
2''22e t F d d F T r y -=?=)tan(e t F F r y +?=)tan(22221e t F d d F T r y +=?=)tan('e t F F r y -?=防松力防松力矩效率
自锁条件0)tan('≤-=e t F F r y y ≤r e
)
tan(/tan /e d r W W r y y η+==1. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种效率高，宜用于传动？
2. 矩形螺纹和三角螺纹哪一种易自锁，宜用于联接？
第四节
?引言
?螺纹的种类及主要参数
?螺纹副的受力分析与自锁
?螺纹紧固件与螺纹联接的类型?螺纹联接的预紧与防松
?螺栓联接的设计计算
?螺栓组联接的设计计算
?螺旋传动
机械设计基础——螺纹连接的强度计算
烟台工程职业技术学院课程单元设计教案
任务二螺栓连接的强度计算 为了便于机器的制造、安装、维修和运输，在机器和设备的各零、部件间广泛采用各种联接。联接分可拆联接和不可拆联接两类。不损坏联接中的任一零件就可将被联接件拆开的联接称为可拆联接，这类联接经多次装拆仍无损于使用性能，如螺纹联接、链联接和销联接等。不可拆联接是指至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆钉联接和粘接等。 螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者作为紧固联接件用，后者则作为传动件用。 一、单个螺栓连接的强度计算 单个螺栓联接的强度计算是螺纹联接设计的基础。根据联接的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓。针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失效形式是设计计算的依据和出发点。 1.失效形式 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓——螺栓杆和螺纹可能发生塑性变形或断裂 受剪螺栓——螺栓杆和孔壁间可能发生压溃或被剪断 2.失效原因：应力集中 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程 3、设计计算准则与思路 受拉螺栓：设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度 受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度
（一）受拉螺栓连接 1、松螺栓联接 这种联接在承受工作载荷以前螺栓不拧紧，即不受力，如图所示的起重吊钩尾部的松螺接联接。 螺栓工作时受轴向力F 作用，其强度条件为 []σπσ≤== 4 21 0d F A F 式中d1为螺栓危险截面的直径(即螺纹的小径)，单位为mm ；[σ]为松联接的螺栓的许用拉应力，单位为MPa 。 由上式可得设计公式为 []σπF d 41≥ 计算得出dl 值后再从有关设计手册中查得螺纹的公称直径d 。 2、紧螺栓联接 ⑴只受预紧力的紧螺栓联接 工作前拧紧，在拧紧力矩T 作用下： 复合应力状态：预紧力F0 →产生拉伸应力σ 螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ 按第四强度理论： ()σσστσσ3.15.03322 22=+=+=e ∴强度条件为：][4 3.12 1σπ σ≤= d F e 设计公式为：[] σπ0 13.14F d ?≥ 由此可见，紧联接螺栓的强度也可按纯拉伸计算，但考虑螺纹摩擦力矩T 的影响，需将预紧力增大30％。
机械设计基础第十四章 机械系统动力学
第十四章 机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2
不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图 （b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。 图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?
机械设计基础习题答案第7章
7-1何谓蜗杆传动的主平面？在主平面内，蜗杆传动的参数有何意义？ 答：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面称为主平面。 在主平面内，蜗杆蜗轮的啮合关系相当于齿条与齿轮的传动。在蜗杆传动的设计计算中，均取主平面的参数和几何尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。主平面内蜗杆的参数为轴面参数，蜗轮的参数为端面参数。 7-2 何谓蜗杆传动的滑动速度？它对效率有何影响？ 答：蜗杆传动时，蜗杆齿面啮合点相对蜗轮齿面的啮合点间的相对速度称为蜗杆传动的滑动速度。滑动速度越大，传动的效率越低。 7-3 蜗杆热平衡计算的前提条件是什么？但热平衡不满足要求时，可采取什么措施？ 答：热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。 7-4答案略。 7-5图示为一提升机构传动简图，已知电动机轴的转向（图中n1）及重物的运行方向（图中v）。试确定：（1）蜗杆的旋向；（2）各啮合点上的受力方向。 习题7-5图 答：（1）蜗杆为右旋。（2）各传动件的转动方向如图所示。锥齿轮啮合处，圆周力的方向垂直向外；蜗轮处，根据所需蜗轮到转动方向，圆周力的方向与转向相同，如图；蜗轮所受圆周力的方向为蜗杆轴向力的反向，利用“左右手定则”，判断出蜗杆旋向为右旋。
7-6 图示为蜗杆－斜齿轮传动，为使轴Ⅱ上的轴向力抵消一部分，斜齿轮3的旋向应如何？画出蜗轮及斜齿轮3上轴向力的方向。 答：斜齿轮3的旋向应为左旋。 蜗轮轴向力水平向左，齿轮3的轴向力水平向右 习题7-6答案
《机械设计基础》答案
《机械设计基础》答案
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4
1－5 自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6
自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10 自由度为： 1 1 28 30 1 )2 2 1 14 2( 10 3 ' )' 2( 3 = -- = - - ? + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 2 24 27 2 1 12 2 9 3 2 3 = -- = ? - ? - ? = - - = H L P P n F 1－11
22 424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω 1 41314133431==P P P P ωω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。
机械设计基础第七章习题答案 主编：陈霖 甘露萍
第七章 1．轮系的分类依据是什么？ 轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动 2．怎样计算定轴轮系的传动比？如何确定从动轮的转向？ 定轴轮系的传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。对于首末两轮的轴线相平行的轮系，其转向关系用正、负号表示。还可用画箭头的方法来确定齿轮的转向 3．定轴轮系和周转轮系的区别有哪些? 定轴轮系是指在轮系运转过程中，各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的。周转轮系是指在轮系运转过程中，其中至少有1个齿轮轴线的位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转 4．怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？ 在计算复合轮系时，首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，所以要找到轮系中的行星轮，然后找出行星架（行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任）。每一行星架，连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系，当周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分了 5．轮系的设计应从哪些方面考虑? 考虑机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等。根据工作要求和使用场合合理地设计对应的轮系。 6．如图7-32所示为一蜗杆传动的定轴轮系，已知蜗杆转速n1 = 750 r/min，z1 = 3，z2 = 60，z3 = 18，z 4 = 27，z5 = 20，z6 = 50。试用画箭头的方法确定z6的转向，并计算其转速。 答：齿轮方向向左，n6=75r/min 7．如图7-33示为一大传动比的减速器，z1 = 100，z2 = 101，z2 = 100，z3 = 99。求：输入件H对输出件1的传动比i H1。
最新13-14机械设计基础练习题
机械设计基础练习题 绪论和项目一平面机构的结构分析 一、选择题： 1、机构具有确定运动的条件是（）。 A.自由度大于零 B.自由度数等于原动件数 C.自由度大于1 D.自由度数大于原动件数 2、由3个构件汇交而成的复合铰链应具有的转动副数为( )。 A. 1 B.2 C. 3 D.4 3、一个作平面运动的自由构件的自由度数为( )。 A.1 B. 2 C.3 D.4 4、组成机械的各个相对运动的运动单元称为( )。 A．机构 B.构件 C.零件 D.机器 5、机器和机构统称为（）。 A.机器 B.机械 C.构件 D.部件 二、填空题： 1、两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接称为。 2、两构件以面接触所形成的运动副称为。 3、两构件以接触或接触所形成的运动副称为高副。 4、平面机构中的低副分为转动副和两种。 5、平面连杆机构各构件以副连接。 6、组成一个机构的四大要素是机架、主动件、从动件和。 7、平面机构自由度的计算公式为。 三、判断题： 1、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性。 2、若两个构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。 3、机构中的虚约束，如果制造、安装精度不够，会成为真约束。 4、一台机器可以只含有一个机构，也可以由几个机构组成。 5、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。 项目二平面连杆机构 一、选择题： 1、单缸内燃机属于（）机构。 A.曲柄滑块 B.双摇杆 C.导杆 D.摇块 2、以下关于机构急回运动特性的论述正确的是（）。 A.急回运动特性只有曲柄摇杆机构具有。 B.急回运动特性可用来缩短空回行程时间，提高生产率。 C.极位夹角等于零时，机构具有急回特性。 D.行程速度变化系数越小，急回特性越显著。 3、设计连杆机构时，为了具有良好的传动条件，应使（）。 A、传动角大一些，压力角小一些 B、传动角和压力角都小一些 C、传动角和压力角都大一些 D、传动角小一些，压力角大一些 4、曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，（）死点位置。
机械设计基础第二章
第2章平面连杆机构 2.1平面连杆机构的特点和应用 连杆机构是由若干刚性构件用低副连接组成的机构，又称为低副机构。在连杆机构中，若各运动构件均在相互平行的平面内运动，称为平面连杆机构；若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。 平面连杆机构被广泛应用在各类机械中，之所以广泛应用，是因为它有较显著的优点：（1）平面连杆机构中的运动副都是低副，其构件间为面接触，传动时压强较小，便于润滑，因而磨损较轻，可承受较大载荷。 （2）平面连杆机构中的运动副中的构件几何形状简单（圆柱面或平面），易于加工。且构件间的接触是靠本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠。 （3）平面连杆机构中的连杆曲线丰富，改变各构件的相对长度，便可使从动件满足不同运动规律的要求。另外可实现远距离传动。 平面连杆机构也存在一定的局限性，其主要缺点如下： （1）根据从动件所需要的运动规律或轨迹设计连杆机构比较复杂，精度不高。 （2）运动时产生的惯性力难以平衡，不适用于高速的场合。 （3）机构中具有较多的构件和运动副，则运动副的间隙和各构件的尺寸误差使机构存在累积误差，影响机构的运动精度，机械效率降低。所以不能用于高速精密的场合。 平面连杆机构具有上述特点，所以广泛应用于机床、动力机械、工程机械等各种机械和仪表中。如鹤式起重机传动机构（图2-1），摇头风扇传动机构（图2-2）以及缝纫机、颚式破碎机、拖拉机等机器设备中的传动、操纵机构等都采用连杆机构。 图2-1鹤式起重机图2-2 摇头风扇传动机构 2.2平面连杆机构的类型及其演化
2.2.1 平面四杆机构的基本形式 全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆 机构，如图2-3所示。机构的固定件4称为机架；与 机架相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接 联接的杆2称为连杆。能作整周转动的连架杆，称为 曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。按 照连架杆的运动形式，将铰链四杆机构分为三种基本 型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 1．曲柄摇杆机构 两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，如图2-4中的搅拌机构；反之，当摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动，如图2-5所示的缝纫机踏板。 图2-4 搅拌机 图2-5 缝纫机脚踏板机构 2．双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的四杆机构为双曲柄机构。通常一个曲柄作等速转动，另一个曲柄作等速或变速转动，图2-6惯性筛驱动机构和图2-7机动车辆机构均为双曲柄机构。惯性筛驱动机构中，主动曲柄AB 等速回转一周时，曲柄CD 变速回转一周，使筛子EF 具有较大变 图2-6 惯性筛驱动机构 图2-7 机动车辆机构 图2-3 铰链四杆机构
杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解 第14章 轴【圣才出品】
第14章轴 14.1复习笔记 一、轴的功用和类型 轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。 1．按承受载荷的不同分类 （1）转轴 既传递转矩又承受弯矩的轴。 （2）传动轴 只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。 （3）心轴 只承受弯矩而不传递转矩的轴。 2．按轴线的形状不同分类 按轴线的形状可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。 二、轴的材料 轴的材料常采用碳钢和合金钢。 1．碳钢 45号钢应用最为广泛，为了改善其力学性能，应进行正火或调制处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。 2．合金钢
合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格高。 三、轴的结构设计 1．制造安装要求 （1）为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形； （2）对于一般剖分式箱体中的轴，其直径从轴端逐渐向中间增大； （3）为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角； （4）轴上磨削的轴端，应有砂轮越程槽； （5）车制螺纹的轴端，应有螺纹退刀槽； （6）在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。 2．轴上零件的定位 安装在轴上的零件，必须有确定的轴向定位。阶梯轴上的截面尺寸变化处称为轴肩，可起到轴向定位的作用。 3．轴上零件的固定 （1）轴上零件的轴向固定 零件轴向固定的方法主要有轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈等。 ①当无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。 ②为保证轴上零件紧靠轴肩，轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。 ③轴向力较小时，零件在轴上的固定可采用弹性挡圈或紧定螺钉。 （2）轴上零件的周向固定 轴上零件的周向固定，大多采用键、花键或过盈配合等连接形式。采用键连接时，为加
机械设计基础第二章
第2章平面机构运动简图及自由度计算 机械是替代人类完成各项体力劳动甚至脑力劳动的执行者。在各种新型机械的设计初期，首先需要采用机械系统运动简图来对比各种运动方案及工作原理，一边从中选出最佳的设计方案。然后再按照运动要求确定及其各组成构件的主要尺寸，按照强度条件和工作情况确定机构个部分的详细结构尺寸。机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分重要的内容，正确、合理地设计机械系统简图，对于满足机械产品的功能要求，提高性能和质量，降低制造成本和使用费用等是十分重要的。 机械系统要完成比较复杂的运动，一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来，因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。机械系统的运动简图是用规定的符号，绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。 一般某机构可分为平面机构和空间机构。平面机构是指各运动构件均在同意平面或相互平行平面内运动的机构。空间机构是指虽有的机构不完全是相互平行的平面内运动的机构。本章将着重介绍机构的结构分析。 第一节机构的组成 构件 任何机器都是由若干个零件组装而成的。构件是指组成机械的各个相对运动的单元。构件 和零件的概念是有区别的。构件是机械中的运动单元体，零件则是机械中不可拆分的制造单元 体。构件可以是一个零件，也可以是由两个或两个以上的零件组成。如图2-1所示的内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、轴套、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的，这些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作为一个整体在发动机内部作往复运动 相互之间并不产生相对运动，因此连杆可以看做一个构件。 因此，从运动角度来看，任何机器都是许多独立运动单元组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。从加工制造角度来看，任何机器都是由许多独立制造单元体组合而成的，这些独立制造单元体称为零件。通常，为了完成同一使命而在结构上组合在一起并协同工作的零件称为部件，如联轴器、减速器等。 通常，单个构件在和其他构件相互连接之前，在空间范围内可以产生6个相互独立的运动，即沿X, Y. Z轴方向的3个移动以及绕X, Y. Z轴的3个转动，如图2-2(a)所示。可以认为，一个构件在三维空间内有6个自由度。很显然，对于二维空间内的构件，在与其他构件连接之前有3个目由度。如图2-2（b）所示，构件1具有3个相互独立的运动，即沿X 轴、Y轴方向的两个移动以及绕垂直于运动平面XOY轴线的一个转动，其他的运动形式都由这三种运动的叠加而成。 2.运动副 事实上，在任何机器或机构内，构件和构件之间是以一定的方式相互连接的，机构中各个构件之间必须有确定的相对运动。因此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接接触的、可以产生相对运动的活动连接称为运动副。两构件上直接参与接触构成运动副的部分称为运动副元素。例如，内燃机中活塞与汽缸之间的连接，它们既相互接触，同时又允许活塞在气缸内部往复移动，这种活动连接就是运动副。可见构成运动副需要具备两个要素:两构件间的直接接触和相对运动。 如前所述，一个构件在平面内有3个自由度。显然，当构件与另一个构件形成运动副后，另一个构件会对该构件的运动形式附加一定的约束，也就是原有构也就是原有构件将失去一
机械设计基础 精品课程 螺纹连接
§2 螺纹联接Screw joints §2-1 联接类型和螺纹联接简介Types of the joints and screw joints §2-2 螺纹联接的拧紧和防松 Tightening and preventing unscrewing of screw joints §2-3 螺纹组联接的受力分析 Forces in group of screw joints §2-4 单个螺栓强度计算 Strength calculations for a bolt §2-5 提高螺栓联接强度的措施Measures of increasing joint strength of bolts 螺纹联接设计实例 Design example of screw joint
§2-1 联接类型和螺纹联接简介Types of the joints and screw joints 联接类型 Types of the joints 螺纹联接简介和应用 Screw joints and their applications
一、联接类型Types of the joints Joints Separable joints Permanent joints Screw joints Key, spline and pin joints Shaped joints Interference fit joints Riveted joints Welded joints Adhesive joints Elastic ring joints Shaft－hub joints
机械设计基础答案解析
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L
或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10 自由度为：
1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω 1 4 1314133431==P P P P ωω
1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω 1 2 12141224212r r P P P P ==ωω 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ，
机械设计基础第二章
第二章平面机构的运动简图及自由度 [学习目的]：通过本章学习，掌握运动副的概念、分类，运动副和构件的表示符号以及机构具有确定运动的条件。掌握自由度的计算 机构是认为的实物组合，并且各实物之间具有确定的相对运动。 组成机构的所有构件均在同一平面或平行平面内运动，该机构就称为平面机构。否则就称为空间机构。 2.1平面机构的组成 教师提问： 列举一下在我们日常生活中所观察到的两个构件的链接 答：学生列举例子。（螺栓连接、铆接、焊接、门与门框的链接等等） 我们从所举的例子中分析一下，有些连接是两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。 我们定义由两构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。 运动副的接触方式包括了点、线、面的接触。我们根据接触的方式不同，可以把运动副分成两大类，即低副和高副。 低副： 两构件通过面接触所构成的运动副称为低副。其构件之间的相对运动是转动或是移动。因此我们又可以把低副分为转动副和移动副。 转动副移动副 高副： 两构件之间以点或线相接触所组成的运动副称为高副。
在一个平面内，构件能出现独立运动的数目我们称为构件的自由度，而在物体运动是必然会产生一些限制条件来影响物体的运动，我们把这些限制条件称为约束。 问题：那么我们想一想，一个平面内自由运动的构件有几个自由度呢？ 一个在平面内自由运动的构件具有3个自由度。 引入1个约束条件，构件将减少1个自由度。 所以我们对上述运动副分析能得到： ?组成转动副的构件只能绕同一轴线作相对转动，引入了2个约束，保留了1个自由度； ?组成移动副的构件只能沿某一轴线相对移动，也引入2个约束，保留了1个自由度； ?组成高副的构件的相对运动是转动兼移动，引入1个约束，保留了2个自由度； 组成机构的构件按运动性质可分为三类： 1.机构中接受外部给定运动规律的构件称为原动件。即机构中作用有驱动力或力矩的构件，或运动规律已知的构件。 2.机构中除了原动件以外，随着原动件的运动而运动的其余可动构件称为从动件。 3.在机构中固定不动的构件称为机架。用于支撑可动构件。 注意： 原动件，从动件以及机架都是单独的构件。由以上的构件组合在一起就构成了机构。 2.2 平面机构的运动简图 构件用线段或小方块表示，有时机架画成支架的形式。 转动副
机械设计基础习题解答
《机械设计基础》 习 题 解 答 机械工程学院
目录 第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65
机械设计基础课后习题答案 第11章
11-1 解1）由公式可知： 轮齿的工作应力不变，则则，若，该齿轮传动能传递的功率 11-2解由公式 可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系： 设提高后的转矩和许用应力分别为、 当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。 11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。 查教材图 11-7， 查教材图 11-10 , 查教材表 11-4取， 故： （ 2）验算接触强度，验算公式为：
其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得齿宽 中心距齿数比 则： 、，能满足接触强度。 （ 3）验算弯曲强度，验算公式： 其中：齿形系数：查教材图 11-9得、 则： 满足弯曲强度。 11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。 （ 1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮 45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 ,
查教材表 11-4 ，并将许用应用降低30% （ 2）其弯曲强度设计公式： 其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数 齿数，取齿数比 齿形系数查教材图 11-9得、 因 故将代入设计公式 因此 取模数中心距 齿宽 11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。
机械设计基础备课14
十四平面连杆机构 1．教学目标 1）铰链四杆机构的基本类型； 2）铰链四杆机构的演化； 3）对曲柄存在的条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数等有明确的概念； 4）平面四杆机构的设计； 2．教学重点和难点 1）曲柄存在条件、传动角、死点、行程速比系数； 2）平面四杆机构的图解法设计； 3）有关曲柄存在条件的杆长关系式的全面分析、平面四杆机构最小传动角的确定等问题。3．讲授方法：多媒体课件 正文 我们在实际生活中已经见过许多的平面连杆机构，被广泛地使用在各种机器、仪表及操纵装置中。例如内燃机、牛头刨、钢窗启闭机构、碎石机等等，这些机构都有一个共同的特点：其机构都是通过低副连接而成，故此这些机构又称低副机构。 根据这一特点，我们定义：若干构件通过低副（转动副或移动副）联接所组成的机构称作连杆机构。连杆机构中各构件的相对运动是平面运动还是空间运动，连杆机构又可以分为平面连杆机构和空间连杆机构。 平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。平面连杆机构的使用更加广泛，所以主要讨论平面连杆机构。
平面连杆机构的类型很多，单从组成机构的杆件数来看就有四杆、五杆和多杆机构。一般的多杆机构可以看成是由几个四杆机构所组成。所以平面四杆机构不但结构最简单、应用最广泛，而且只要掌握了四杆机构的有关知识和设计方法，就为进行多杆机构的设计和分析奠定了基础，所以本章我们重点讨论四杆机构。 3.1 平面四杆机构的类型及应用 一、平面四杆机构的基本型式 构件之间都是用转动副联接的平面四杆机构称为铰链四 杆机构,如图2-1所示。铰链四杆机构是平面机构的最基本的 可以实现运动和力转换的连杆机构型式。 也就是说：铰链四杆机构是具有转换运动功能而构件 数目最少的平面连杆机构。其它型式的四杆机构都可以看成 是在它基础上通过演化而来的。 在此机构中，AD固定不动，称为机架；AB、CD两 构件与机架组成转动副，称为连架杆；BC称为连杆。在连 架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，而只能在一定角 度范围内摆动的构件称为摇杆。 因此，根据机构中有无曲柄和有几个曲柄，铰链四 杆机构又有三种基本形式： 1．曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。 当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转 图2—2 曲柄连杆机构图2－1
陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案
第13章机械传动设计 13.1简述机械传动装置的功用。 答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。 （2) 实现变速传动。 （3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。 （4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。 （5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。 13.2选择传动类型时应考虑哪些主要因素？ 答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素： （1）实现运动形式的变换。 （2）实现运动转速（或速度）的变化。 （3）实现运动的合成与分解。 （4）获得较大的机械效益。 13.3常用机械传动装置有哪些主要性能？ 答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。 13.4机械传动的总体布置方案包括哪些内容？ 答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。 13.5简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。 答：（1）确定传动装置的总传动比。 （2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。 （3）分配总传动比。 （4）计算机械传动装置的性能参数。性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。 （5）确定传动装置的主要几何尺寸。 （6）绘制传动系统图。 （7）绘制装置的装配图。 第14章轴和轴毂连接 14.1轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？ 答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。常见的轴大多数属于转轴。 14.2轴的结构设计应从哪几个方面考虑？ 答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。
机械设计基础答案
第一章 前面有一点不一样，总体还行~~~ 1-1.机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。 为零件选材时应考虑的主要要求： 1.使用方面的要求： 1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态， 2）零件的工作条件， 3）对零件尺寸及重量的限制， 4）零件的重要程度， 5）其他特殊要求。 2.工艺方面的要求。 3.经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。 45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。 40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。 65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。 ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450. HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。 LC4表示铝硅系超硬铝。 1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？ 解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。 第二章 2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？ 解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。 第二强度理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，适用于石料、混凝土、铸铁等脆性材料的失效场合。 第三强度条件：认为最大切应力是引起屈服的主要因素，适用于低碳钢等塑性材料的失效场合。 2-15.画出图示梁的弯矩图。
机械设计基础第二章参考答案
《第2章》教材习题 2.1请绘出题2.1图所示机构的运动简图。 （a） （b） （c） 题图2.1 知识点：机构运动简图 参考页: 20-21 学习目标: 1 题型：图解 难度:2 解：按表2.1选择、确定机构运动副的符号；将运动副部件的符号按图中同样比例绘制在纸上。
（a） （b） （c） 题解图 2.2指出题2.2图中运动机构的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算这些机构自由度，并判断它们是否具有确定的运动（其中箭头所示的为原动件）。 （a）（b） （c）（d）
（e ） （f ） 图2.16 答： （a ）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。 （b ）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。 （c ）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。 （d ）机构原动件数为2，大于机构自由度，故机构运动不确定。 （e ）机构原动件数为1，小于机构自由度，故机构运动不确定。 （f ）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。 知识点：自平面机构自由度计算、机构具有确定运动的条件、复合铰链、局部自由度、虚约束 参考页: 23-27 学习目标：3、4、5 题型：计算 难度：3 解： （a ）9n =，12l P =，2h P =， 339212121l h F n P P =--=?-?-?= B 处为复合铰链，D 处为局部自由度，机构原动件数为1个，等于机构自由度，故机构运动确定。 （b ）4n =，5l P =，1h P =， 33425111l h F n P P =--=?-?-?= A 处为虚约束。机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。 （c ）9=n ，12=l P ，2=h P ， 121229323=-?-?=--=h l P P n F M 处为复合铰链，C 处为局部自由度，G 处为虚约束，因机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。
《机械设计基础》习题一
习题部分（第一章至第二章） 一、填空题 （1-1-2）1.从制造角度看，是最小的制造单元。 <1-1m> ﹡（1-1-2）2.从机械实现预期运动和功能角度看，是最小 的运动单元。 <1-1m> ☆（1-1-2）3.机械零件可以分为两大类：一类是在各种机器中都能用到的零件， 叫。 <1-1m> ☆（1-1-2）4. 机械零件可以分为两大类：一类是在特定类型的机器中才能用到 的零件，叫。 <1-1m> ☆（1-1-2）5.机器由动力部分、部分、执行部分、控制部分及辅助部成 <1-1m> ﹡（1-1-2）6.机构是人为的实物组合，各构件间具有。 <1-1m> （2-1-3）7.组成运动副的两构件之间只能绕某一轴线做相对转动的 运动副称______。 <1-1m> （2-1-3）8.两构件以面接触组成的运动副称为。 <1-1m> ☆（2-3-3）9.机构中出现与输出构件运动无关的自由度称为________。<1-1m> ☆（2-3-3）10.两个以上的构件在一处组成的转动副，称为。 <1-1m> ☆（2-3-2）11.机构具有确定运动的条件是机构的____与原动件的数母必须相等。 <1-1m> ﹡（2-1-3）12.两构件以________接触组成的运动副称为高副。<1-1m> 本﹡（2-1-3）13.在平面机构中，引入一个高副就引入____个约束。<1-1m> 本﹡（2-3-3）14.在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的运动状况 和。 <1-1m> 二、单项选择题 ☆（2-3-3）1.计算机构自由度时，若计入虚约束，则计算所得的结果与机构的 实际自由度数目相比。 A. 增多了 B.减少了 C. 相等 D.可能增多也可能减少 <1-1.5m>
机械设计基础-孙立鹏-习题第十四章轴
第十四章轴 题14－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。 题14－1图 解题分析：轴的结构设计应满足的基本要： 1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定； 2．轴上零件应便于安装，折卸和调整； 3．轴应具有良好的加工工艺性； 4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。 解答：图中的主要错误分析（题解 14-1 图）
题解14－1图 1．轴肩过高挡住了轴承圈，轴承不便于折卸； 2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装； 3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视； 4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩； 5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定； 6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工； 7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。 题14－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）： 方案轴的类型轴上应力应力循环特性 a b c 题14－2图
解答： 题14－3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b 2＝100 mm ，轴承为7308AC ，两支承间的跨度L ＝200mm ，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm 之间，轴与孔的配合长度为L ′＝60mm 。 解答：1、确定各段轴的直径： （1）与联轴器配合处的直径d ：选联轴器的型 号为 82YA302 6YC28HL2 ??，半联轴器的孔径d =28 mm ， 长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。 （2）轴身处直径d 1：考虑半联轴器的定位和固 定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有 密封圈，应取相应的标准直径。所以取d 1 =35mm 。 （3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6 ：为便于轴 承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一 般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。 题14-3 图