哈工大机械设计基础总结
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式中：
f — 接合面摩擦系数 m — 接合面数 z — 螺栓数目
ks —可靠性系数
靠摩擦力传递转矩的紧螺栓连接
zfFD0 / 2 ksT F 2ksT / zfD0
e
1.3
4 1.3F
d12
或
d1 41.3F /[ ]
式中：F — 预紧力 N
d1 — 螺纹小径 mm
[σ]—螺纹材料的许用应力 MPa
核计算；平键剖面尺寸及长度确定。
• 重点与难点：
• 1）各类轴的受力与应力分析。
• 2）转轴的强度计算。
• 轴的结构设计（轴上零件的定位固定方法、 与轴的配合、结构工艺性、确定各段轴的
直径d和长度wenku.baidu.com等）。
第十二章 滚动轴承
• 内容及基本要求： • 1）了解各类轴承的结构和特点，能正确选
择轴承的类型。 • 2）熟悉滚动轴承代号的组成及常用滚动轴
第十三章 滑动轴承
• 内容及基本要求： • 1）了解各类摩擦的机理、特性及其影响因素。 • 2）了解滑动轴承的类型、特点及其应用。 • 3）掌握各类滑动轴承的结构特点。 • 了解对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料。 • 掌握非液体摩擦轴承的设计计算。 • 掌握流体动压润滑的基本原理。
• 重点与难点： • 1）摩擦的分类、特性及其影响因素， • 2）形成液体动压润滑的必要条件。 • 3）轴瓦材料及其应用。 • 4）非液体摩擦滑动轴承的设计准则与方法。
承的类型代号。 • 3）掌握滚动轴承的选择计算方法。 • 4）能正确进行滚动轴承部件的组合设计，
会画滚动轴承部件装配图。
• 重点与难点：
• 1）滚动轴承类型的选择。
• 2）角接触轴承轴向载荷的计算。
• 3）滚动轴承部件的组合设计，特别是支承 结构形式的选用，轴承内外圈的定位固定 及角接触轴承的安装方式，润滑与密封形 式。
第十五章 弹簧
• 内容及基本要求： • 了解弹簧的功用、分类、材料及许用应力
的确定； • 重点与难点： • 掌握弹簧的功用、分类。
• 第十八章 机械传动系统方案设计
• 内容及基本要求：
• 了解传动装置在机器中的作用与分类，掌 握传动方案的拟定要求及传动类型的选择， 方案创新设计。
第十四章 联轴器、离合器和制动器
• 内容及基本要求： • 掌握常用联轴器、离合器和制动器的主要
类型、结构、工作原理、特点及选择与计 算方法。 • 掌握联轴器联接的两轴间位置补偿的原理 及联轴器和离合器在功能上的同异。 • 重点与难点： • 各类联轴器、离合器和制动器的结构、工 作原理、特点及选用。
松螺栓连接的设计计算
4F
d12
MPa
或
4F
d1
mm
式中： d1—螺纹小径 mm F—螺纹承受的轴向工作载荷 N
[σ]—螺纹材料的许用应力 MPa
2 、紧螺栓连接
1)只受预紧力F作 用的紧螺栓连接
a. 普通螺栓联接
靠摩擦力传递横向载荷的紧螺栓连接
zfFm Ks R
F ks R / zfm
总结
• 螺纹连接类型、单个螺栓连接的强度计算、 螺栓组设计要点、键连接、花键连接、销 连接。
• 重点与难点：螺栓连接的强度计算。
预紧的目的
预紧可使联接在承受工作载荷之前就受到预 紧力F’的作用，以防止联接受载后被联接件之 间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。 预紧力过大－－会使整个联接的结构尺寸增 大；也会使联接螺栓在装配时因过载而断裂。 预紧力不足－－则又可能导致联接失效。
铰制孔螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度、 剪切强度和挤压强度
螺栓连接的强度计算，对于螺钉等其他螺纹 连接方式也同样适用
单个螺栓连接的强度计算
失效形式： 受拉螺栓，螺杆的疲劳断裂、塑性变形，位置 受剪螺栓，螺杆被剪断，螺杆和孔壁的贴合面被压溃
15%
20% 65%
计算内容 根据强度条件确定螺栓直径， 选取合理的参数
F0 F F [Cb /(Cb Cm )]
式中Cb /(Cb 称C为m ) 相对刚度系数，它与螺栓 和被联接件的材料、结构、尺寸以及工作载 荷作用位置、垫片等因素有关。
强度条件式： e 4 1.3F0 / d12 [ ]
或： d1 41.3F0 /[ ]
式中：F0—螺栓的总拉力 N d1—螺栓的小径 mm
[σ]—螺栓材料的许用应力 MPa
提高螺栓联接强度的措施
• 一、 改善螺纹牙间的载荷分布 • 二、降低螺栓所受的总拉力F0 • 三、避免或减小附加应力 • 四、 减少应力集中
第十一章 轴
• 内容及基本要求： • 了解轴的功用与分类，掌握各类轴的受力与应力
分析。 • 了解转轴的一般设计步骤。 • 2）了解轴的材料和选用。 • 3）掌握轴的结构设计基本要求和方法。 • 4）掌握轴的强度计算方法。 • 5）掌握平键联接的工作原理、失效形式和强度校
重要的螺栓联接应控制预紧力
螺纹联接的防松
• 1、摩擦防松 • 2、机械防松 • 3、破坏螺纹副关系防松
螺栓连接的强度计算
普通螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度
铰制孔螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度、 剪切强度和挤压强度
螺栓连接的强度计算，对于螺钉等其他螺纹 连接方式也同样适用
螺栓连接的强度计算
普通螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度
2 ）受预紧力 F及受轴向工作 载荷F 作用的紧螺栓联接
设:缸内总压力为Q， 螺栓数为z，则每个 螺栓所受的工作载荷 为：
FQ z
F0 F F F0 F Fb
设：螺栓的刚度为Cb,被 联接件的刚度为Cm。因 为
Fb Cb Fm Cm
Fb Fm F
所以 Fb F [Cb /(Cb Cm )]
寿命计算公式为：
L10h
106 60n
(
fTC ) fpP
或
• ε—寿命指数。
C
fpP fT
(
60nLh 106
)1/
• 球轴承ε=3；滚动轴承ε=10/3。
当量动载荷P的计算式为： P XFr YFa
角接触轴承的轴向载荷计算
• 内部轴向力的方 向：
外圈的大端指向小 端。
结论：放松端轴承的轴向载荷等于它本身的内 部轴向力，压紧端轴承的轴向载荷等于除本身 内部轴向力外其余轴向力的代数和。
f — 接合面摩擦系数 m — 接合面数 z — 螺栓数目
ks —可靠性系数
靠摩擦力传递转矩的紧螺栓连接
zfFD0 / 2 ksT F 2ksT / zfD0
e
1.3
4 1.3F
d12
或
d1 41.3F /[ ]
式中：F — 预紧力 N
d1 — 螺纹小径 mm
[σ]—螺纹材料的许用应力 MPa
核计算；平键剖面尺寸及长度确定。
• 重点与难点：
• 1）各类轴的受力与应力分析。
• 2）转轴的强度计算。
• 轴的结构设计（轴上零件的定位固定方法、 与轴的配合、结构工艺性、确定各段轴的
直径d和长度wenku.baidu.com等）。
第十二章 滚动轴承
• 内容及基本要求： • 1）了解各类轴承的结构和特点，能正确选
择轴承的类型。 • 2）熟悉滚动轴承代号的组成及常用滚动轴
第十三章 滑动轴承
• 内容及基本要求： • 1）了解各类摩擦的机理、特性及其影响因素。 • 2）了解滑动轴承的类型、特点及其应用。 • 3）掌握各类滑动轴承的结构特点。 • 了解对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料。 • 掌握非液体摩擦轴承的设计计算。 • 掌握流体动压润滑的基本原理。
• 重点与难点： • 1）摩擦的分类、特性及其影响因素， • 2）形成液体动压润滑的必要条件。 • 3）轴瓦材料及其应用。 • 4）非液体摩擦滑动轴承的设计准则与方法。
承的类型代号。 • 3）掌握滚动轴承的选择计算方法。 • 4）能正确进行滚动轴承部件的组合设计，
会画滚动轴承部件装配图。
• 重点与难点：
• 1）滚动轴承类型的选择。
• 2）角接触轴承轴向载荷的计算。
• 3）滚动轴承部件的组合设计，特别是支承 结构形式的选用，轴承内外圈的定位固定 及角接触轴承的安装方式，润滑与密封形 式。
第十五章 弹簧
• 内容及基本要求： • 了解弹簧的功用、分类、材料及许用应力
的确定； • 重点与难点： • 掌握弹簧的功用、分类。
• 第十八章 机械传动系统方案设计
• 内容及基本要求：
• 了解传动装置在机器中的作用与分类，掌 握传动方案的拟定要求及传动类型的选择， 方案创新设计。
第十四章 联轴器、离合器和制动器
• 内容及基本要求： • 掌握常用联轴器、离合器和制动器的主要
类型、结构、工作原理、特点及选择与计 算方法。 • 掌握联轴器联接的两轴间位置补偿的原理 及联轴器和离合器在功能上的同异。 • 重点与难点： • 各类联轴器、离合器和制动器的结构、工 作原理、特点及选用。
松螺栓连接的设计计算
4F
d12
MPa
或
4F
d1
mm
式中： d1—螺纹小径 mm F—螺纹承受的轴向工作载荷 N
[σ]—螺纹材料的许用应力 MPa
2 、紧螺栓连接
1)只受预紧力F作 用的紧螺栓连接
a. 普通螺栓联接
靠摩擦力传递横向载荷的紧螺栓连接
zfFm Ks R
F ks R / zfm
总结
• 螺纹连接类型、单个螺栓连接的强度计算、 螺栓组设计要点、键连接、花键连接、销 连接。
• 重点与难点：螺栓连接的强度计算。
预紧的目的
预紧可使联接在承受工作载荷之前就受到预 紧力F’的作用，以防止联接受载后被联接件之 间出现间隙或横向滑移。预紧也可以防松。 预紧力过大－－会使整个联接的结构尺寸增 大；也会使联接螺栓在装配时因过载而断裂。 预紧力不足－－则又可能导致联接失效。
铰制孔螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度、 剪切强度和挤压强度
螺栓连接的强度计算，对于螺钉等其他螺纹 连接方式也同样适用
单个螺栓连接的强度计算
失效形式： 受拉螺栓，螺杆的疲劳断裂、塑性变形，位置 受剪螺栓，螺杆被剪断，螺杆和孔壁的贴合面被压溃
15%
20% 65%
计算内容 根据强度条件确定螺栓直径， 选取合理的参数
F0 F F [Cb /(Cb Cm )]
式中Cb /(Cb 称C为m ) 相对刚度系数，它与螺栓 和被联接件的材料、结构、尺寸以及工作载 荷作用位置、垫片等因素有关。
强度条件式： e 4 1.3F0 / d12 [ ]
或： d1 41.3F0 /[ ]
式中：F0—螺栓的总拉力 N d1—螺栓的小径 mm
[σ]—螺栓材料的许用应力 MPa
提高螺栓联接强度的措施
• 一、 改善螺纹牙间的载荷分布 • 二、降低螺栓所受的总拉力F0 • 三、避免或减小附加应力 • 四、 减少应力集中
第十一章 轴
• 内容及基本要求： • 了解轴的功用与分类，掌握各类轴的受力与应力
分析。 • 了解转轴的一般设计步骤。 • 2）了解轴的材料和选用。 • 3）掌握轴的结构设计基本要求和方法。 • 4）掌握轴的强度计算方法。 • 5）掌握平键联接的工作原理、失效形式和强度校
重要的螺栓联接应控制预紧力
螺纹联接的防松
• 1、摩擦防松 • 2、机械防松 • 3、破坏螺纹副关系防松
螺栓连接的强度计算
普通螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度
铰制孔螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度、 剪切强度和挤压强度
螺栓连接的强度计算，对于螺钉等其他螺纹 连接方式也同样适用
螺栓连接的强度计算
普通螺栓设计准则：保证螺栓的拉伸强度
2 ）受预紧力 F及受轴向工作 载荷F 作用的紧螺栓联接
设:缸内总压力为Q， 螺栓数为z，则每个 螺栓所受的工作载荷 为：
FQ z
F0 F F F0 F Fb
设：螺栓的刚度为Cb,被 联接件的刚度为Cm。因 为
Fb Cb Fm Cm
Fb Fm F
所以 Fb F [Cb /(Cb Cm )]
寿命计算公式为：
L10h
106 60n
(
fTC ) fpP
或
• ε—寿命指数。
C
fpP fT
(
60nLh 106
)1/
• 球轴承ε=3；滚动轴承ε=10/3。
当量动载荷P的计算式为： P XFr YFa
角接触轴承的轴向载荷计算
• 内部轴向力的方 向：
外圈的大端指向小 端。
结论：放松端轴承的轴向载荷等于它本身的内 部轴向力，压紧端轴承的轴向载荷等于除本身 内部轴向力外其余轴向力的代数和。