机械设计基础键联接
吉大网考机械设计基础
机械设计基础一、单选题1. 齿轮传动在以下几种工况中( )的齿宽系数可取大些。
C. 对称布置3. 带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带( )。
B. 紧边进入小带轮处4. 设计键连接的几项主要内容是:a)按轮毂长度选择键的长度； b)按使用要求选择键的主要类型；c)按轴的直径选择键的剖面尺寸； d)对连接进行必要的强度校核。
在具体设计时，普通顺序是( )。
B. b→c→a→d5. 角接触球轴承普通用于承受( )。
D. 径向载荷和轴向载荷6. ( )的周转轮系，称为行星轮系。
D. 三自由度7. 一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的( )必须相等。
B. 模数 m9. 常见的连接罗纹是( )。
B. 单线右旋10. 曲柄摇杆机构的压力角是( )。
A. 连杆推力与运动方向之间所夹的锐角11. 普通平键联接强度校核的内容主要是( )。
A. 校核键侧面的挤压强度12. 轴肩与轴环的作用是( )。
A. 对零件轴向定位和固定13. 平键连接如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔( )。
D. 180°15. V 带的标准件，在标准系列之中规定( )是公称长度。
B. 基准长度16. 滚动轴承在普通转速下的主要失效形式是( )。
C. 疲劳点蚀17. 传动比大而且准确的传动是( )。
D. 蜗杆传动18. 为了实现两根相交轴之间的传动，可以采用( )。
C. 直齿锥齿轮传动19. 型号为 6202 轴承的轴承套圈内径为( )。
B. 1520. 凸缘联轴器是一种( )联轴器。
A. 固定式刚性联轴器1. 一定型号 V 带内弯曲应力的大小，与( )成反比关系。
B. 带轮的直径2. 转轴工作时承受( )。
A. 转矩和弯矩3. 带传动中弹性滑动现象的产生是由于( )。
D. 带型选择不当4. 循环特性 r=－1 的变应力是( )应力。
A. 对称循环变应力5.普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是( ) B. ma1=mt2, αa1=αt2,λ= β7.油井的抽油机是应用( )机构来抽油的。
机械设计基础第10章连接(键、花键-六)
§10－1 螺纹 §10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 §10－3 机械制造常用螺纹（略） §10－4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 §10－5 螺纹连接的预紧与防松
§10－6 螺栓连接的强度计算 §10－7 螺栓的材料和许用应力 §10－8 提高螺栓连接强度的措施 §10－9 螺旋传动 （略） §10－10 滚动螺旋简介（略） §10－11 键连接和花键连接
在重型机械中常采用切向键 ——一对楔键组成。
窄面 工作面
d 潘存云教授研制
斜度1：100
装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生 的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要 两对切向键分布成120~130 ˚ 。
二、平键联接的强度校核 1. 类型的选择 应根据各种平键的特点及具体应用情况来选择。 考虑：扭矩大小、对中性要求、轴上位置等情况。 2 . 尺寸的选择 键是一种标准件，主要尺寸：长L、宽b、高h b×h____按轴的直径由标准选取。表10－9 P156 L_____参照轮毂宽度B从标准中选取 一般： L=B－(5～10) mm 3. 材料的选择 键的材料常用45钢：σB≥ 600 MPa的碳素钢
MPa
表10-11 花键连接的许用挤压应力[σp ]和许用压强[p ]
连接工作方式
工作条件
[σp ] 或[p ] 齿面未经热处理 齿面经热处理
不良
35~50
40~70
静连接[σp ]
中等 良好
潘6存0云~教1授0研0制 80~120
100~140 120~200
动连接[p ] (空载下移动)
动连接[p ] (在载荷下移动)
二、平键联接的强度校核
1. 类型的选择 2 . 尺寸的选择 3. 材料的选择
《机械设计基础》复习重点、要点总结
第1章 机械设计概论
复习重点
1.机械零件常见的失效形式
2.机械设计中，主要的设计准则
习题
1-1机械零件常见的失效形式有哪些？
1—2在机械设计中，主要的设计准则有哪些？
1-3在机械设计中，选用材料的依据是什么？
第2章 润滑与密封概述
复习重点
1。摩擦的四种状态
2。常用润滑剂的性能
习题
2—1摩擦可分哪几类？各有何特点?
松边拉力=F3+F2（F2--—离心拉力F2=qv2；F3-—-张紧力或悬垂拉力）
紧边拉力=F3+F2+F1（F1--—有效工作拉力，F1=1000P/V KW)
注意与带的区别：⑴初拉力F3没有再变大或变小，∵链板之间可以相对转动，∴不像带有伸长收缩的明显改变.
⑵没有弯曲应力σb∵链包在链轮上,链板可以自由转动,∴不受弯曲应力.
销轴与外链板、套筒与内链板为过盈配合。
另外：内、外链板之间留有一定间隙,以便润滑油渗入到铰链的摩擦面间.
内、外链板均制成“∞”型。（从减轻重量和等强度两方面考虑）
链的排数：一般不超过4排.
连结数通常取偶数(∵接头方便,无过渡链节)
②链条的参数与标记：参数已标准化，分A、B系列。表11—1给出了A系列的一些参数。
3、标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算
4。齿轮传动的失效形式
5.齿轮传动中的受力分析（齿轮的转向及轮齿旋向分析）
11.1齿轮机构的类型
齿轮机构的类型很多，按两齿轮轴线间的相互位置、齿向和啮合情况不同，齿轮机构可分为以下几种基本类型，如表11—1所示。
表11-1齿轮机构的类型
齿轮机构
平行轴传动
外啮合齿轮
机械设计基础 第3版 教学课件 ppt 作者 王大康 第七章：连接
b)
a) 矩形螺纹
b) 非矩形螺纹
矩形螺纹相当于平滑块与平斜面的作用，非矩形螺纹相 当于楔形滑块与楔形斜面的作用。可将摩擦力的增大视为摩 擦因数和摩擦角的增大。此摩擦角称为当量摩擦角。 f f arctan fv arctan fv v cos cos 2 2
二、螺纹参数（以圆柱螺纹为例）
1．d— 大径、螺纹的公称直径。
2．d1—小径、螺纹的危险剖面直径。
3． d2—中径、是确定螺纹的几何 参数及配合性质的直径。 4．n—线数、 单线螺纹 n=1，有自锁性，用于连接。 多线螺纹 n≥2，效率高，用于传动。为便于加工，n≤4。 5．P—螺距、螺纹相邻两牙在中径线上对应点之间的轴 向距离。
2．螺旋副的效率 拧紧螺母使其旋转一周的输入功：
W 2 T d F tan( ) 1 2Q
有效功：（相当于将重物FQ升举一个导程S）
W F S d F tan 2 Q 2 Q
效率：
W ta n 2 W ta n ( ) 1
当摩擦角ρ一定时，螺旋副的效率只取决于螺纹升角 ψ的大小。但过大的升角会造成加工困难，故ψ一般应不 大于20º ～25º 。
6．S—导程 螺纹上任一点沿螺旋线旋转一周所 移动的轴向距离。 单线螺纹: S=P 多线螺纹：S=nP 7．ψ—螺纹升角
螺旋线的切线与垂直螺 纹轴线平面间的夹角。各直 径处的ψ不同，ψ指螺纹中径 处的升角。 S arctan （7-1） d2
8．α—牙形角
s ψ
πd1 πd2 πd
通过螺纹轴线的平面内螺纹牙两侧边的夹角。
常用螺纹 1．三角螺纹 （1） 普通螺纹 普通螺纹是公制螺纹，α＝60o，自锁性好，牙根厚，强 度高，多用于连接。根据螺距大小可分为普通粗牙螺纹和普 通细牙螺纹。 1）粗牙螺纹： 一般连接多采用粗牙螺纹。 2）细牙螺纹： 螺距小，自锁性好，强度高； 但不耐磨，易滑扣，不宜经常装 拆。多用于仪器中的调整螺旋， 薄壁零件连接，受冲击及变载荷 的连接。
机械设计基础第10章
预紧力Fa →产生拉伸应力σ
Fa
0.5
∴ 强度条件为： 1.3Fa [ ] e 2 d1 4
d1
按第四强度理论，当量应 力： e 2 3 2 1.3
1、承受横向工作载荷的普通螺栓强度
工作原理：依靠预紧力作用下 在被连接件之间产生的摩擦力 承受横向工作载荷。 摩擦力： F f F0 fm 保证连接可靠，要求：
§10-4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
一、螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接： 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 便于从两边装配。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。 2.双头螺栓连接：被连接件之一较厚，常拆卸。 3.螺钉连接：被连接件之一较厚,不常拆卸，且不易 做成通孔的场合。
4.紧定螺钉连接：用于固定两零件的相对位置，并可 传递不大的力和转矩。
—设计公式
d1—螺纹小径（mm） [σ]—许用拉应力 N/mm2 (MPa) Fa
二、紧螺栓连接
紧螺栓连接——承受横向工作载荷和承受轴向工作载荷两种情况
承受工作载荷前拧紧，在拧紧力矩T和轴向载荷Fa（预紧力F0 ） 作用下，螺栓发生拉扭变形，螺栓工作在复合应力状态。
1 2 d1 4 d2 Fa tan(ψ ' ) 螺纹摩擦力 Fa 2d 2 T1 2 tan(ψ ' ) 矩T1→产生 1 2 d1 WT d13 d1 剪应力τ 16 4
θ
一、受力分析
1、矩形螺纹
三点假设：
1.螺纹拧紧过程相当于滑块沿斜面上升的过程；
2.拧紧过程中螺纹各圈的变形量相等；
F Fa
3.力作用在螺纹中径上。
拧紧过程：
FR Fn
ρ
机械设计基础(第六版)第10章 连接
按螺旋的作用分
按母体形状分
螺旋线旋向：
V母 ω母
左旋（特殊时用）
右旋（常用） 左右手法则：
V母 ω母
右旋
V母
V母
ω母
左旋
ω母
螺母旋入
矩形螺纹
按螺纹的牙型分
三角形螺纹 梯形螺纹
锯齿形螺纹
螺
按螺纹的旋向分
右旋螺纹 左旋螺纹
纹 的
按螺旋线的根数分
单线螺纹 n线螺纹: S = n P 多线螺纹 一般: n ≤ 4
联接的基本物理原理：
1、形锁合（如：普通平键、销等） 2、摩擦锁合（如过盈配合、楔键等） 3、材料锁合（如：焊接）
联接的分类：
静联接（被联接件间相对固定）
动联接（被联接间能按一定运动形式作相对运动）
可拆联接：指联接拆开时，不破坏联接中的零件，重新安装， 可继续使用的联接（键联接、销联接、螺栓联接）。
Fa 螺母
Fn=Fa 当β≠ 0º时，摩擦力为：
F'
f
Fn
f
cos
Fa
螺杆 Fn
f 'Fa
轴
摩擦系数为 f 的非矩形螺纹所产 线
生的摩擦力与摩擦系数为 f ’ ，的
β
螺母 Fa
α
矩形螺纹所产生的摩擦力相当。 故称 f ’ 为当量摩擦系数。
β 螺杆 Fn Fa
f ' f tg' cos
(于(67螺))纹牙螺轴型线纹的角平升面角α的夹ψ轴角向中截径面d内2t圆g螺ψ柱纹上=牙，型πn螺相dP旋邻2 线两的侧切边线的与夹垂角直。牙
型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。
牙侧角 β
S
ψ
机械设计基础：键连接销连接
键连接
松键连接——半圆键连接
具有自调整性，装配工艺性好但键 槽对轴的强度削弱较大，用于轴端、 轻载场合
键连接
松键连接——花键连接
具有自调整性，装配工艺性好但键 槽对轴的强度削弱较大，用于轴端、 轻载场合
键连接
紧键连接——楔键连接
上、下面为工作表面，有1：100 斜度（侧面有间隙），工作时打紧， 靠上下面摩擦传递扭矩，并可传递 小部分单向轴向力
适用于低速轻载、精度要求不高。 对中性较差，力有偏心。不宜高速 和精度要求高的联接，变载下易松 动
键连接
紧键连接——切向键连接
由一对斜度为1：100的楔键组成， 其工作面为上下表面
能传递很大的转矩，当双向传递转 矩时，需用两对切向键并分布成 120°~130°。
销连接
固定零件间的相互位置，或作为联接件并传递不大的转矩， 也可作为安全装置中的过载剪断元件。
销连接
传圆递柱横向销力
传递转矩
圆锥销
总结： 键连接的分类 松键连接和紧键连接 销连接
Thank You
键连接 销连接
键连接
键联接由键、轴、轮毂组成，用于轴及轴上零件的周向固定，以 传递转矩和运动。
键连接的分类
松键连接 紧键连接
普通平键 平键连接 薄型平键
导向平键 半圆键连接 花键连接 楔键连接
切向键连接
Байду номын сангаас连接
松键连接——平键连接
结构：平键的下面与轴上键槽贴紧，上 面与轮毂键槽顶面留有间隙。
两侧面为工作面，依靠键与键槽之间的 挤压力传递扭矩。
键16×100 GB/T1096-2003
键连接
平键
松键连接——平键连接
普通平键
《机械设计基础》实施方案
《机械设计基础》实施方案一、课程背景《机械设计基础》是一门涉及机械原理、机械零件设计及机械传动等多方面知识的重要技术基础课程。
它对于培养学生的机械设计能力、创新思维和工程实践能力具有至关重要的作用。
通过本课程的学习，学生将掌握机械设计的基本理论和方法，为后续专业课程的学习及未来从事机械相关工作奠定坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标使学生掌握常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、设计方法和选用原则。
熟悉机械传动系统的组成、工作原理和设计要求。
了解机械设计的一般过程和现代设计方法。
2、能力目标培养学生具备初步的机械设计能力，能够进行简单机械传动系统和机械零件的设计计算。
提高学生分析和解决机械设计问题的能力，能够运用所学知识对机械系统进行运动分析和动力分析。
培养学生的创新思维和工程实践能力，能够进行机械创新设计和优化设计。
3、素质目标培养学生严谨的科学态度、创新精神和团队协作意识。
提高学生的工程意识和职业素养，使其具备良好的职业道德和社会责任感。
三、课程内容1、机械原理部分（1）平面机构的结构分析：机构的组成、运动副的类型、平面机构的运动简图绘制和自由度计算。
（2）平面连杆机构：平面四杆机构的基本类型、特性和设计方法。
（3）凸轮机构：凸轮机构的类型、特点和工作原理，从动件的运动规律和设计方法。
（4）齿轮机构：齿轮的类型、特点和参数，渐开线齿轮的啮合原理、传动比计算和设计方法。
（5）轮系：轮系的类型、传动比计算和应用。
2、机械零件设计部分（1）连接零件：螺纹连接、键连接和销连接的类型、特点和设计方法。
（2）传动零件：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动的类型、特点、设计计算和结构设计。
（3）轴系零件：轴的类型、结构设计和强度计算，滚动轴承和滑动轴承的类型、特点、选用和组合设计。
3、机械传动系统设计（1）机械传动系统方案设计的原则和方法。
（2）机械传动系统的总体设计，包括拟定运动方案、选择动力源、分配传动比等。
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导向平键联接的主要失效形式为组成键联接的轴或轮毂工作面部分的磨 损，须按工作面上的压强进行强度计算，强度条件为
p 4T [ p] dhl
2．半圆键联接 键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动， 以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。常用与锥形轴端与轮毂的联接。
但键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般用于轻载静联接.
普通平键 普通平键按端部形状的不同可分为圆头（A型）、方头（B型）、半圆 头（C型）三种，具体结构如下图：
导向平键和滑键 导向平键和滑键用于动联接。当轮毂需要在轴上沿轴向移动时可采用 这种键联接。 当被联接零件滑移距离较大时，宜采用滑键。
导向平键
滑 键
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平键的尺寸
平键的失效 平键联接工作时的主要失效形式为组成联接的键、轴和轮毂中强度较 弱材料表面的压溃，极个别情况下也会出现键被剪断的现象。通常只须按 工作面上的挤压强度进行计算。
键被剪断
平键联接的受力情况如图所示。假设载荷沿键的长度方向是均布的，平 键联接的挤压强度条件为
jy 4T [ jy]
5．花键联接 由轴和轮毂孔沿四周方向均布的多个键齿构成的联接称为花键联接。
花键的标记为：N（键数）×d（小径）×D（大径）×B（键槽宽）
观看花键的安装 特点：齿较多、工作面积大、承载能力较高，齿槽浅、齿根 应力集中小，对轴的强度削弱减少，轴上零件对中性好，导向 性较好。但加工需专用设备、制造成本高。
花键联接
1．平键联接 平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的 上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心 性较好。 根据用途，平键又可分为 普通平键 导向平键和滑键 普通平键应用极为广泛。 轴上键槽可用指状铣刀或盘状铣刀加工，轮毂上的键槽可用插削或拉削。
10.3 销联接
1．销联接按用途分类及其功用： 定位销：不应少于2个； 联接销：用于传递不大的载荷（均有标准）； 安全销：用于安全保护装置中作剪断元件。 2．销联接按结构形状分类及其特点 圆柱销。不宜多拆装，否则定位精度降低。 圆锥销（1：50锥度），可自锁，定位精度较高，允许 多次拆装且便于拆卸。 3．销的选择 定位销、联接销：凭经验定尺寸，不进行强度校核。 销的材料常用35、45。 安全销：其直径按过载时被剪断的条件确定。
第十章 联接
联接是将两个或两个以上的零件联成一个 整体的结构。由于制造、安装、运输和检修的 需要，工业上广泛采用各种联接。 常用的联接有键联接、花键联接、螺纹联 接等。 可拆和不可拆 静联接和动联接
10.1 键联接
键联接1
键的主要用途是将轴类零件与孔类零件在圆周方向进行联接， 用于传递圆周方向的运动及传递转矩。
过盈联接
过盈联接常采用的方法有压入法和胀缩法两种。 1．压入法 压入法是在常温下用压力机将被包容件压入包 容件中。 2．胀缩法 胀缩法是利用加热和冷却的方法，使包容件膨胀 或被包容件收缩。
图10-10定位销
10-11联接销
指状铣刀铣键槽
圆盘铣刀铣键槽
导向平键联接
滑键联接
楔键联接
切向键联接
3.楔键联接 楔键的上、下表面为工作面，两侧面 为非工作面。键的上表面与键槽底面均有 1:100 的斜度。工作时，键的上下两工作
面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠
其摩擦力和挤压传递扭矩。
普通楔键
勾头楔键
观看楔键的安装
4．切向键 由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩， 传递双向转矩时，须用互成120°～135°角的两个键。