机械设计第五章整理

一．按生物分类方法进行分类 2．仿动物创新
无线电近炸引信
二战以前的各种高射炮对空弹药，多采用碰炸引信，弹头必须直接击中敌 机，引信才能使弹头爆炸，否则就只会与目标“擦身而过”，命中效果较 差
无线电近炸引信，是美国于1943年研制成功并且装备海军的40高射炮使用的。 当炮弹飞出炮口一定距离后。引信保险装置动作，使引信处于工作状态，振荡器产 生特定频率的无线电振荡信号，由无线电收发机向外发出，发出的无线电波碰到空 中目标(如飞机、导弹等)被反射回来。信号经选择放大器选择并放大，当信号强度达 到一定数值后，就接通电子开关，引爆电雷管，从而使炮弹在离目标较近的距离爆 炸，靠弹丸形成的破片和冲击波毁伤目标。
海洋生物强势附生 会使船舶航速降低寿命缩短 ,如果船舶船体上不使用防 生物污损的防护涂料，往往不出两个月，船底就会被各种海洋附着生物覆盖 得几乎看不出原样.
船舶防污防腐涂料正是在这种需求下诞生。然而，在相当长的时间里， 人类对附着在船舶上的海洋生物采取的都是“毒杀”策略.终将危及人类自身.
苔藓虫
海鞘
第二节 仿生创新的分类
一．按生物分类方法进行分类 2．仿动物创新
仿蝙蝠声波导航功能的声波手杖 众所周知，蝙蝠可以在漆黑的空间里利用 超声回声自由飞行，超声回声可以帮助它们定位障碍物的位置。声波手杖就是 模仿了蝙蝠的声波导航功能，它可以警告盲人路上遇到的障碍物。每一根声波 手杖上都拥有无数的传感器，甚至可以帮助盲人发现比头部还要高的障碍物。
楼兰古城遗址出土的“有翼天使”壁画。
木牛流马
第一节 仿生创新原理
中国古代劳动人民对水生动物——鱼类的仿生也卓有成效。鱼儿在水中有 自由来去的本领，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体人们就模仿鱼类 的形体造船。相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴 的摇摆而游动、转弯，他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿 和实践，逐渐改成橹和舵，增加了船的动力，掌握了使船转弯的手段。人 们还仿照鱼的胸鳍制成双桨，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平 提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。

中线
lr
lr
lr ln
lr
lr
取样长度和评定长度
6．评定长度ln（evaluation length） 用于判别评定轮廓的x轴方向上的长度。 评定长度应包括一个或几个取样长度 。
一般取标准评定长度ln＝5lr。若被测表面比较 均匀，可选ln＜5lr；若均匀性差，可选ln＞5lr。
为充分合理地反映整个表面的粗糙度特性，必须 在多个取样长度上分别进行测量，并取各测得值的 算术平均值。
取样长度和评定长度数值
Ra(µ m) Rz (µ m) lr(mm) ln (mm)
≥0.008~0.02 >0.02~0.10 >0.10~2.0 >2.0~10.0 >10.0~80
≥0.025~0.10 >0.10~0.50 >0.50~10.0 >10.0~50.0 >50.0~320
0.08 0.25 0.8 2.5 8.0
把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。
（1）入s滤波器
确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相 交界限的滤波器。
（2）入c滤波器
确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。
（3）入f滤波器
确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相 交界限的滤波器。 把轮廓分成长波和短波的滤波器。因为原始轮廓有粗糙 度轮廓、波纹度轮廓和波长更长的表面形状误差轮廓
GB/T 3505-2009规定的与评定表面粗糙度有关的部分术语和定义。
部分术语
轮 廓 滤 波 器
坐 标 系
表 面 轮 廓
原 始 轮 廓
粗 糙 度 轮 廓
取 样 长 度
评 定 长 度
中 线

其他应用实例
01
纺织机械
02
包装机械
03
印刷机械
在纺织机械中，凸轮机构被用于控制织 物的引纬、打纬和卷取等运动。通过合 理设计凸轮的形状和尺寸，可以实现织 物的高速、高效织造。
在包装机械中，凸轮机构常用于控制包 装材料的输送、定位、折叠和封口等操 作。通过凸轮的精确控制，可以实现包 装过程的自动化和高效化。
传动比的计算 根据凸轮的轮廓形状和尺寸，以及从动件的运动 规律，可以通过几何关系或解析方法计算出凸轮 机构的传动比。
传动比的影响因素 凸轮机构的传动比受到凸轮轮廓形状、从动件运 动规律、机构中的摩擦和间隙等因素的影响。
凸轮机构的压力角与自锁
压力角的定义
压力角是指从动件受力方向与从动件运动方向之间的夹角。在凸轮机构中，压力角的大小反 映了从动件所受推力的方向与其运动方向之间的关系。
等速运动规律
从动件在推程和回程中均保持匀速运动。
等加速等减速运动规律
从动件在推程和回程中按等加速和等减速规律运动。
简谐运动规律
从动件按简谐运动规律振动。
组合运动规律
根据实际需要，将从动件的运动规律组合成复杂的运动形式。
凸轮机构的尺寸设计
凸轮基圆半径的确定
根据从动件的运动规律和机构的结构要求，确定 凸轮的基圆半径。
03
凸轮机构的类型与特性
盘形凸轮机构
凸轮形状
盘形凸轮是一个具有特定 轮廓的圆盘，其轮廓线决 定了从动件的运动规律。
工作原理
通过凸轮的旋转，驱动从 动件按照预定的运动规律 进行往复直线运动或摆动。
应用范围
广泛应用于内燃机、压缩 机、自动机械等领域。
移动凸轮机构
凸轮形状
移动凸轮是一个在平面上移动的具有特定轮廓的 构件。

2. 根据周转轮系的组合方式，利用周转轮系传动比计算公式求
03
出周转轮系的传动比。
实例分析与计算
1
3. 将定轴轮系和周转轮系的传动比相乘，得到复 合轮系的传动比。
2
4. 根据输入转速和复合轮系的传动比，求出输出 转速。
3
计算结果：通过实例分析和计算，得到了复合轮 系的输出转速。
05 轮系应用与实例分析
仿真结果输出
将仿真结果以图形、数据等形式输出，以便 进行后续的分析和处理。
实验与仿真结果对比分析
01
数据对比
将实验数据和仿真数据进行对比 ，分析两者之间的差异和一致性 。
结果分析
02
03
优化设计
根据对比结果，分析轮系设计的 合理性和可行性，找出可能存在 的问题和改进方向。
针对分析结果，对轮系设计进行 优化和改进，提高轮系的性能和 稳定性。
04 复合轮系传动比计算
复合轮系构成及特点
构成
由定轴轮系和周转轮系（或几个周转轮系）组合而成，称为复合轮系。
特点
复合轮系的传动比较复杂，其传动比的计算需结合定轴轮系和周转轮系的传动比计算公式进行。
复合轮系传动比计算公式
对于由定轴轮系和周转轮系组成的复合轮系，其传动比计算 公式为：i=n1/nK=(Z2×Z4×…×Zk)/(Z1×Z3×…×Zk-1)×(1)m，其中n1为输入转速，nK为输出转速，Z为各齿轮齿数 ，m为从输入轴到输出轴外啮合齿轮的对数。
火车车轮与轨道
通过轮系保证火车在铁轨 上的平稳运行和导向作用 。
船舶推进器
利用轮系将主机的动力传 递给螺旋桨，推动船舶前 进。
军事装备中轮系应用举例
坦克传动系统
采用轮系实现坦克发动机的动力 输出与行走机构的连接，确保坦 克在各种地形条件下的机动性。

第五章 间歇运动机构
在机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要 从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动 的机构，称为间歇运动机构。最常见的间歇运动 机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和 凸轮式间歇机构等，它们广泛用于自动机床的进 给机构、送料机构、刀架的转位机构、精纺机的 成形机构等。
第一节 棘轮机构
摩擦式棘轮机构
外摩擦式棘轮机构 内摩擦式棘轮机构
棘轮转角的调整
齿式棘轮机构中, 在原动件摇杆摆角一定的条件 下, 棘轮每次的转角是不变的。棘轮每次转动单 动角度都是齿距角的倍数，即棘轮转角是有级 可调的。若要调节棘轮的转角, 则可通过以下两 种方法调整：
（1）利用调节摇杆控制棘轮转角
（2）用遮板调节棘轮 转角
销。则运动参数τ为：
K
z2 2z
圆销数与槽数的关系表：
K
2z z2
Z
3Hale Waihona Puke 4～5≥6K
1～5
1～3
1～2
Z >9时再增加槽数, 变化不大。故τ常取4～8。
第二节 槽轮机构
槽轮机构由带圆(柱)销的主动拨盘、具有径向槽 的从动槽轮和机架组成。拨盘作匀速转动时, 驱 动槽轮作时转、时停的单向间歇运动。
槽轮机构的分类
单销外啮合槽轮机构 外啮合槽轮机构
双销外啮合槽轮机构 平面槽轮机构
内啮合槽轮机构
空间槽轮机构
槽轮机构的特点和应用
槽轮机构结构简单、工作可靠, 机械效率高, 在 进入和脱离接触时运动比较平稳, 能准确控制转 动的角度。但槽轮的转角不可调节, 故只能用于 定转角的间歇运动机构中, 如自动机床、电影机 械、包装机械等。
的齿上滑过；当摇杆顺时针摆动 时， 驱动棘爪在棘轮的齿上滑过,

3.余弦加速度运动规律
从动件加速度按余弦规律变 化的运动规律。 在推程始末点处仍存在“软 冲”，因此只适用于中、低速。 但若从动件作无停歇的升— 降—升型连续运动，则加速度曲 线为光滑连续的余弦曲线，消除 了“软冲”，故可用于高速。
4、正弦加速度运动规律
从动件加速度按正 弦规律变化的运动规律。 运动特征：没有冲击， 故可用于高速。
3.按锁合方式分
（1）力锁合凸轮机构 依靠重力、弹簧力或其他外力来 保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。
（2）形锁合凸轮机构 依靠凸轮和从动件几何形状来锁合。
4.按从动件相对机架的运动方式分
（1）移动从动件凸轮机构 按其从动件导路是否通过凸 轮回转中心分为对心移动从动件和偏置移动从动件凸轮 机构。 （2）摆动从动件凸轮机构
移动从动件
摆动从动件
二、常用的从动件运动规律
（一）平面凸轮机构的基本尺寸及运动参数
一对心直动尖顶从动件盘 形凸轮机构，凸轮上有一最小 向径，以最小向径r。为半径 所作的圆称凸轮基圆，r。称 基圆半径，凸轮以等角速度ω1 逆时针转动。凸轮机构运动过 程如下：
升—停—降—停
凸轮机构的运动过程
（二）常用的从动件运动规律
一、概述
（一）凸轮机构的应用 1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高副 机构。其中凸轮是一个具有曲线轮 廓或凹槽的构件，通常作连续等速 转动，从动件则在凸轮轮廓的控制 下按预定的运动规律作往复移动或 摆动。
2. 特点： 优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能实 现从动件所预期的复杂运动规律的运动；凸轮机构结构
（一）凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。 将从动件所受力F分解为两个 力：

一、螺纹连接的基本类型
螺栓连接、螺钉连接、双头螺柱连接、紧定螺钉连接。
1. 螺栓连接 1）被连接件的孔不用加工螺纹，装拆方便，用于经常
拆装的场合。
2）只适用于被连接件都较薄的情况。
（
（
1 ）
2 ）
普
铰
通
制
螺
孔
栓
螺
连
栓
接
连
接
2. 双头螺柱连接 特点及应用：
被连接件之一需加工螺纹孔。用于被 连接件之一比较厚，需经常拆装的情况。
普通螺栓连接
两种情况的工作原理不同！
铰制孔用螺栓连接
1）普通螺栓组连接
螺栓组受力 F 单个螺栓受力 F 0
受力平衡条件： fF0 zi K s F
或
F0
K s F fzi
f ___ 接合面间的摩擦系数，P76表 5 5； i ____ 接合面数目； Ks ___ 可靠性系数（防滑系数），取 1.1～1.3。
松螺栓连接
预紧，称为紧螺栓连接
紧螺栓连接
受横向工作载荷F的紧螺栓连接 受轴向工作拉力F的紧螺栓连接
铰制孔用螺栓连接
一. 螺栓连接的失效形式：
螺纹连接的失效往往是由于螺栓的失效而引起。 对单个螺栓来说受力的形式不外乎是轴向力或横向力。 1.在轴向载荷作用下，螺栓杆或螺纹部分发生塑性变形或拉断；
2.在横向载荷作用下，铰制孔螺栓连接的失效形式是：螺拴杆 和孔壁的贴合面上可能的压溃或螺栓杆被剪断；
§5-3 螺纹连接的预紧
在装配时，螺纹连接都必须预紧。对于重要的螺纹连接，还应 控制其预紧力的大小。
1.预紧力： 使连接在承受工作载荷之前预先受到力的作用， 这个力称为预紧力。

轮
系
三个运动件中,有两个构件为主动件 一个为从动 三个运动件中 有两个构件为主动件,一个为从动， 运动复合的差动轮系 有两个构件为主动件 一个为从动， 三个运动件中，有一件主动，两件从动， 三个运动件中，有一件主动，两件从动，运动分解的差动轮系 三个运动件中，两个中心轮之一固定， 三个运动件中，两个中心轮之一固定， 行星轮系 系杆H固定 演变为定轴轮系。 固定， 系杆 固定，演变为定轴轮系。
第五章
轮
系
重点学习内容
1.定轴轮系和周转轮系的传动比计算 2.轮系中从动轮转动方向的判定
机 械 设 计 基 础
第五章
轮
系
第一节 定轴轮系及其传动比计算 第二节 周转轮系及其传动比计算 第三节 轮系的功用
机 械 设 计 基 础
第五章
轮
系
现代机械中， 现代机械中，为了满足不同的工作要求只用一对齿轮传 动往往是不够的，通常用一系列齿轮共同传动。 动往往是不够的，通常用一系列齿轮共同传动。这种由一系列 齿轮(包括蜗杆蜗轮)组成的传动系统称为齿轮系（简称轮系）。 齿轮(包括蜗杆蜗轮)组成的传动系统称为齿轮系（简称轮系）。 齿轮系
机 械 设 计 基 础
周转轮系的分类： 周转轮系的分类：
第五章
轮
系
1、行星轮系：自由度为1的周转轮系，需要两个原动 、行星轮系：自由度为 的周转轮系 的周转轮系， 件才能有确定的运动。 件才能有确定的运动。 2、差动轮系：自由度为2的周转轮系，需要一个原动 、差动轮系：自由度为 的周转轮系 的周转轮系， 件才能有确定的运动。 件才能有确定的运动。
第五章
转化后的定轴轮系 的传动比为： 的传动比为：
H 13
n1 n1 − nH i = H = n3 n3 − nH

大径d－即螺纹的公称直径。 小径d1－常用于联接的强度计算。 中径d2－常用于联接的几何计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型上对应点间的 轴向距离。 牙型角a－螺纹轴向截面内，螺纹牙型两 侧边的夹角。 升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。 线数n－螺纹的螺旋线数目。 导程S－螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动的轴向距离，S=nP。
由表5-5查得接合面间的摩擦系数 f=0.16，并取
Cb 0.2 Cb Cm Cm 0.8 Cb Cm
（P84）
取防滑系数Ks=1.2，则各螺栓所需要的预紧力为
5)上面每个螺栓所受的总拉力F2按式(5-34)求得:
3.确定螺栓直径 选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，由表5-8 查得材料屈服极限=240MPa，由表5-10查得安全系数S=1.5 故螺栓材料的许用应力
螺栓预紧力F0后，在工作 拉力F 的作用下，螺栓总拉力 式中F1为残余预紧力，为保证联 接的紧密性，应使 F1＞0
未拧紧
已拧紧
加载
当螺栓承受工作载荷F后： (1)被联接件的压缩力由预紧力F0，减至残余预紧力F1 (2)螺栓所受的拉力由预紧力F0增加到F2= F+ F1； 消去F1，得到 消去 螺栓相对刚度 (越小越好)
悬臵螺母和环槽螺母都是全部或局部改变螺母旋合部 分的变形性质，使之变为拉伸变形，使螺纹牙上载荷分布 趋于均匀；
内斜螺母可使载荷较大的头几圈螺纹牙容易变形，使 载荷上移而改善载荷分布不均。
(三)减小应力集中的影响 在螺栓上的螺纹、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓 横截面突变处等应力集中较大处卸荷结构。
5-5螺栓组联接的设计
一、螺栓组联接的结构设计
螺纹联接组的设计1

至轮K间所有从动轮齿数乘积 至轮 n1 轮1至轮 间所有从动轮齿数乘积 z2 z3z4 ⋯zK i1K = = = 至轮K间所有主动轮齿数乘积 至轮 nK 轮1至轮 间所有主动轮齿数乘积 z1z2′ z3′ ⋯z( K−1)′
三、定轴轮系中首末两轮的转向确定 z 定轴轮系中首末两轮的转向确定 zz⋯ 1、平面定轴轮系 平面定轴轮系 2、空间定轴轮系 空间定轴轮系
H z2 z3 z3 n1 n1 − nH H i13 = H = =− =− n3 n3 − nH z1z2 z1
转化轮系的传动比 ◆ 转化轮系的传动比
一般式： 一般式：
周转轮系的传动比及转速的求法 ◆ 周转轮系的传动比及转速的求法 已知条件满足的情况下，列出转化轮系的传动 已知条件满足的情况下， 比计算公式，当已知n 比计算公式，当已知 1、n3、nH中任意两个的大小 和转向时，即可求第三个和任意两个之比(传动比 传动比)。 和转向时，即可求第三个和任意两个之比 传动比 。 式中n 式中 1、n3、nH是真实的
H i1H =1−i13
作业： 一 作业：5一2、3、4、5、8、9
已知： 例5 - 2 已知：z1=27、z2=17、z3=61、n1=6000 r/min 求：i1H=? 、nH=? 解：由图可知该轮系是行星轮系
H n1 Z H =1− − 3 i1H =1−i =1− Z 1 n3 61 =1− − ≈ 3.26 符号确定 27 H 13
正号说明n 转向相同。 正号说明 1、nH、转向相同 转向相同
n1 6000 nH = = ≈1840 r m in i1H 3.26
若求n 若求 2：
H n1 n1 − nH z2 H i12 = H = =− n2 n2 − nH z1

z2 zn 1 H n H z1 z n 1
各轮齿数已知，就可以确定1、n、H之间的关系； 如果其 中两个转速已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系 的传动比。
1、i1H 是转化机构中齿轮1为主动轮、齿轮n为从动轮时的传动 n
比，其大小和方向可以根据定轴轮系的方法来判断； 2、表达式中 1、n、H的正负号问题。若基本构件的实际 转速方向相反，则 的正负号应该不同。
1 z 2 z 3 z 4 z 5 i15 5 z1 z 2' z 3' z 4
1 2 3 4 1 i15 2 3 4 5 5
大小：
i1 k
1 m 从 动 轮 齿 数 连 乘 积 ( 1) k 主动轮齿数连乘积
m： 外 啮 合 的 次 数
3 要在 先计 学算 会传 分动 析比 传大 动小 路之 线前 Ⅱ 1 2 Ⅲ
动力输出
4
传动路线 动力输入
Ⅰ
两级齿轮传动装置
例1
如图所示轮系，分析该轮系传动路线。
Ⅴ Ⅰ
z1
z7 z8
Ⅲ
z9
Ⅵ
n1 z2
Ⅱ
z5 Ⅳ z6
z3
z4
n9
解
该轮系传动路线为：
Ⅰ
n1
z1 z2
Ⅱ
z3 z4
Ⅲ
z5 z6
Ⅳ
z7 z8
z 2 z3 z5 1 z 2 z 3 z 4 z 5 i15 5 z1 z 2' z 3' z 4 z1 z 2 ' z 3'
？
转向？
平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）
例 1：

解：差动轮系：1—2—3（H）
i13
H
=
n1 n3
nH nH
=
-
z2 z1
•
z3 z2
=
-
z3 z1
设轮1的转向为正（即n1=10 ） ， 则轮3的转向为负（即n3= -10） 。故
n1 n3
10 nH = -90/30 =-3
10 nH
解得：nH = -5rpm（与轮1的转向相反） i1H = n1 / nH =10/-5= -2（轮1与行星架H的转向相反）
如图a：整个轮系加上 “-nH” ，周转轮
系部分
定轴轮系，但定
图a
轴轮系部分
周转轮系；
如图b：由于各个周转轮系有不同的nH， 无法加上一个公共角速度“-
nH1”或“-nH2”来将整个轮系转 化为定轴轮系。
图b
计算复合轮系传动比的正确方法是：（计算步骤） 1、首先分析轮系，正确区分各个基本轮系（即单一的定
而是绕其它齿轮的固定轴线回转；
2）再找行星架（1个） ：支承行星轮的构件（注：其形 状不一定是简单的杆件，有时是箱体或齿 轮，同一行星架上可能有几个行星轮）；
3）最后找太阳轮（1~2个）：与行星轮啮合且几何轴线是 固定的、并与行星架的轴线重合。
则：每个行星架 + 此行星架上的行星轮 +与行星轮啮合的太阳轮 = 1个周转轮系。
2、5的转向相同）
∴
i17=
z2 z1
•
z3 z 2
•
z4 z3
•
z5 z4
•
z6 z5
•
z7 z6
上例中的轮4，其齿数多少不影响传动比的大小，只
起改变转向的作用，在轮系中的这种齿轮称为惰轮（过桥

5.1.1 棘轮机构的工作原理及类型 1. 棘轮机构的工作原理 棘轮机构的结构如图5.1所示，它主要由摇杆1、主动棘爪2、棘轮3、止回棘爪4和机架5组成。当摇杆1逆时针摆动时，铰接在摇杆上的主动棘爪2插入到棘轮3的齿槽内，推动棘轮同步转动一定的角度。当摇杆1顺时针摆动时，止回棘爪4阻止棘轮3反向转动，此时主动棘爪2在棘轮3的齿背上滑回原位，棘轮3静止不动。这样，当摇杆1(主动件)连续往复摆动时，棘轮3(从动件)便得到单向的间歇转动。图中的弹簧6用来使主动棘爪2和止回棘爪4与棘轮3保持接触。
5.4 螺 旋 机 构
5.4.1 螺纹的参数、类型和应用 1.螺旋线、螺纹的形成 在直径为d2的圆柱面上，绕一底边长为πd2的直角三角形，底边与圆柱体的底面重合，则斜边在圆柱表面上将形成一条螺旋线，如图5.18（a）所示。取一平面图形(如图5.18（b）所示)，使其一边与圆柱体的母线贴合，并沿螺旋线移动，移动时保持此平面图形始终通过圆柱体的轴线，此平面图形在空间形成的轨迹构成螺纹。
5.2.3 外啮合槽轮机构的运动 参数及几何尺寸计算
1.槽轮槽数z和拨盘圆销数n的选择 如图5.11所示，为了使槽轮2在开始和终止转动时的瞬时速度为零，避免圆销与槽发生撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬时，槽的中心线O2A与O1A应相互垂直。若槽轮上均匀分布的径向槽数为z，则当槽轮转动2φ2＝2π/z的弧度时，拨盘1的转角2φ1将为
2
单向间歇移动如图5.3所示，当主动件1往复摆动时，棘爪2推动棘齿条3作单向间歇移动。
3
双动式棘轮机构如图5.4所示，主动摇杆1上装有主动棘爪2和2′，摇杆1绕O1轴来回摆动都能使棘轮3沿同一方向间歇转动，摇杆往复摆动一次，棘轮间歇转动两次。
按从动件的间歇运动方式分类，它又有以下几种形式。

5、螺距P：相邻两螺纹牙型上对应点间距离。 6、导程S：螺旋线上任一点沿同一条螺旋线旋转一周，该
轴线上升的距离。 S= nP 7、升角 ：螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
可见，ψ↑→S↑→效率↑→自锁性↓。 8、牙形角α：螺纹牙两侧边的夹角，对称牙形，α=2β，
β：牙型侧角。
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机械设计第05章螺栓
三、螺栓连接的强度计算 螺栓的失效形式： 1、受拉螺栓
失效形式：螺栓杆螺纹部分发生断裂。 设计准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。
2、受剪螺栓 失效形式：螺栓杆和孔壁的贴合面上出压溃或螺栓杆被剪断。 设计准则：保证螺栓的挤压强度和剪切强度。
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机械设计第05章螺栓
一、螺栓组连接的结构设计
目的：确定螺栓数目及布置形式。
要求：设计时综合考虑以下六个方面问题 1、连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何 形状，如圆形、环形、矩形、三角形等。便于对称布置螺栓， 使螺栓组的对称中心和连接接合面的形心重合，从而保证连接 接合面受力比较均匀。
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机械设计第05章螺栓
（三）承受工作剪力的紧螺栓连接 这种连接是利用铰制孔用螺栓抗剪切力来承受载荷F的。 失效形式：螺杆被剪断及螺杆或孔壁被压溃。
螺栓杆的剪切强度条件为：
挤压强度条件为：
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机械设计第05章螺栓
第六节 螺纹连接件的材料及许用应力
一、螺纹连接件材料
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S KmFQmin [S] K AFe
式中 S ——静强度安全系数； FQmin ——单排链最小抗拉载荷，见表5-1。 [S] ——许用安全系数，取4~8
§5.5链传动 的布置.张紧 和润滑
一、链传动 的布置
二 、 链 传 动 的 张 紧
三、链传动的润滑
（2）初选中心距a0
中心距小，则结构紧凑，链的总长短，啮合次数多，寿命低。 中心距大，链松边下垂量大，链条颤动。 通常取：a0=(30-50)p, amax=80p， 小链轮包角大于120o,大小链轮不相碰的最小中心距的初定值：
i 4 a0min 0.2z1(i 1) p
i4
（3） 确定链节数Lp
表5-5小链轮齿数Z1的推荐值
传动比i
1~2
2.5~4
4.6~6
>7
小链轮齿数Z1 31~27
25~21
22~28
17
Z1,Z2应优先选用数列17、19、21、23、25、38、57、76、95、114
大小链轮齿数取为互质的奇数。
传动比i<=7,推荐i=2~3.5，v<2m/s、载荷平稳i<=10
机械设计
第5章 链传动
第5章 链传动
§5.1 概述
1.链传动的构成——两个链轮+一个传动链 2. 链传动的特点：结构紧凑，无弹性滑动和
打滑现象；平均传动比准确；承载能力大；
效率高； 能在恶劣 环境中工 作。传动 中有冲击 和噪声。
§5.2 滚子链和链轮
1.滚子链的结构和链接头形式
表5-1滚子链规格和主要参数 （摘自GB/T1243-1997）
实际工作一般与实验条件不同，对功率P进行修正，得设计功率Pd

可拆连接
如螺纹连接、键连接、销 连接等，便于装拆和维修 ，是应用最广泛的连接方 式。
弹性连接
如弹簧连接、橡胶连接等 ，具有缓冲、减振和降低 噪音等功能。
连接与紧固件设计原则与方法
设计原则
满足使用要求，保证连接的可靠性； 结构简单，便于加工和装拆；经济合 理，降低成本。
设计方法
根据连接类型和使用要求，选择合适 的紧固件类型和规格；确定紧固件的 预紧力和拧紧力矩；考虑防松措施和 密封要求；进行强度校核和疲劳寿命 评估。
校核方法
03
了解机械设计的一般步骤和 流程
04
05
培养机械设计实践能力和创 新思维
学习方法与建议
认真听讲，做好笔记，积 极思考和提问
注重实践，多参与机械设 计项目，积累经验
多做习题，巩固所学知识 ，提高解题能力
拓展阅读，了解前沿技术 和设计理念，开阔视野
02
机械设计基本概念
机械设计定义及重要性
机械设计的定义
根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各 个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具 体的描述以作为制造依据的工作过程。
机械设计的重要性
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能 的最主要因素。
机械设计基本原则
典型连接与紧固件设计案例
螺纹连接设计
选择合适的螺纹类型和规格，确 定拧紧力矩和预紧力，考虑防松 措施如锁紧垫圈、锁紧螺母等。
键连接设计
根据传递扭矩和轴径选择合适的键 类型和规格，确定键槽的加工精度 和配合间隙。
销连接设计
根据连接结构和传递载荷选择合适 的销类型和规格，确定销孔的加工 精度和配合间隙，考虑销的固定和 防松措施。

§5.9螺旋传动
§5.9螺旋传动 组合螺母
§5.9螺旋传动 螺旋副受力
§5.9螺旋传动 螺母螺纹圈牙的受力
§5.9螺旋传动 螺旋起重器的螺母结构
§5.9螺旋传动 滚动螺旋
§5.9螺旋传动 静压螺旋
§5.9螺旋传动 螺旋传动应用－螺旋启闭机
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.12.2020.12.20Sunday, December 20, 2020
密封环密封
§5.8提高螺纹联接强度的措施
改善螺纹牙上载荷颁布不均的现象
旋合螺纹变形示意图
§5.8提高螺纹联接强度的措施
改善螺纹牙上载荷颁布不均的现象
旋合螺纹间的载荷分布
§5.8提高螺纹联接强度的措施
改善螺纹牙上载荷颁布不均的现象
均载螺母结构式
§5.8提高螺纹联接强度的措施
改善螺纹牙上载荷颁布不均的现象
§5.8提高螺纹联接强度的措施
降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
增大被联接件的刚度
§5.8提高螺纹联接强度的措施
降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
同时采用三种措施
§5.8提高螺纹联接强度的措施
降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
腰状杆螺栓与空心螺栓 弹性元件
§5.8提高螺纹联接强度的措施
降低影响螺栓疲劳强度的应力幅
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午3时7分24秒 上午3时 7分03:07:2420.12.20
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.2020.12.2003:0703:07:2403:07:24Dec-20
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务实，奋斗，成就，成功。2020年12月20日 星期日3时7分24秒Sunday, December 20, 2020