机械基础机械零件的材料结构和承载能力

塑性材料的许用应力 脆性材料的许用应力
s
n
b
n
式中，σs —塑性材料的屈服点应力； σb —脆性材料的强度极限应力； n —安全系数，它反映了构件必要的强度储备。
2.2 轴向拉伸与压缩
六、拉伸、压缩时的强度条件
为保证构件安全可靠的正常工作，必须使构件最大工作应力不超过材料的许 用应力[ ]，即
2.3 剪切与挤压
一、剪切 2．剪切变形的内力与应力
单剪切
双剪切
2.3 剪切与挤压
一、剪切
2．剪切变形的内力与应力 剪切时单位面积上的内力，称为剪应力，或称切应力。
= FQ /A —切应力，Pa或MPa； FQ —剪切时的内力，N； A —剪切面积，m2或mm2。
2.3 剪切与挤压
一、剪切 3．剪切时的强度条件 = FQ /A≤[]
一、构件的承载能力 承载能力： 为了保证机器安全可靠地工作，要求每个构件在外力作用下均具有足够的 承受载荷的能力 。
承载能力的大小主要由三方面来衡量：即强度、刚度和稳定性。
2.1 材料力学基础
一、构件的承载能力 1、强度 构件在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。
AB和BC两杆在起吊重物的过程中 不允许折断
2.2 轴向拉伸与压缩
一、拉伸与压缩的概念 作用于杆件上的外力的合力作用线与杆件的轴线重合，杆件的变形是沿轴线 方向的伸长和缩短。这类变形称为轴向拉伸或轴向压缩，这类杆件称为拉压 杆。
轴向拉伸或压缩的杆件的受力特点是：作用在直杆两端的合外力，大小相 等，方向相反，力的作用线与杆件的轴线重合。 其变形特点是：杆件沿轴线方向伸长（或缩短）。
二、杆件变形的四种基本形式
3、扭转
当作用面互相平行的两个力偶作用在杆件的两个横截面内时，杆件的横截面 将产生绕杆件轴线的相互转动，这种变形称为扭转变形。

既支撑转动零件，又传递 机床主轴，减速器 动力：承受转矩和弯矩 中的轴
传动轴 传递动力，承受转矩
桥式起重机的传动 轴，汽车中连接变 速箱与后桥间的传 动轴
。
光轴
{ 2.根据外形不同 阶梯轴（应用最广泛）
二、转轴的结构
1、转轴正常工作结构上的要求：
（1）、轴上零件要有可靠的周向固定和轴向 固定。
4. 轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求
在选择轴的结构和形状时，
❖ 应使轴的形状接近于等强度条件； ❖ 避免各轴段剖面突然改变，以降低局构应便于加工与装配，形状力求简单，阶梯轴的级数
尽可能少，各段直径不能相差太大。
（1）轴上需磨削的轴段，应设置砂轮越程槽； （2）车制螺纹的轴段，应有螺尾退刀槽； （3）各圆角，倒角，砂轮越程槽及退刀槽等尺寸，尽可能
（7）零件装配时应尽量不接触其它零件的 配合表面；
（8）轴肩高度应考虑零件拆卸方便 。
5、提高轴承载能力的措 施
（1）结构设计方面（减少应力集中）
a、相邻轴段直径不宜相差太大； b、过渡圆角半径不能太小，或用凹切圆角或
中间环； c、尽量避免在轴上开横孔、凹槽等，合理选
择键槽(盘铣)； d、过盈配合轴段可采用一些特殊结构
（2）、轴应便于加工并尽量避免或减少应力 集中。
（3）、轴上零件便于安装和拆卸。
2、轴上零件的固定
（１）轴向固定 作用：保证零件在轴上有确定的轴向位置。 目的：防止零件作轴向移动，并能承受轴向 力 常用方法：轴肩、轴环、轴套、圆螺母、轴 端挡圈等。
①轴肩
轴肩：轴上截面突变的部位。 非定位轴肩：便于装拆、起过渡作用， h=(1~2)mm。 定位轴肩：起轴向定位作用。
⑥弹性挡圈固定

➢ 各轴段直径和长度的确定方法：
1）各轴段所需的直径与轴上载荷的大小有关。
2）初步设计时，可按轴所受的转矩初步估算轴所需的最小直径。
3）按装配方案和定位要求，从最小直径处起逐采用标准直径及所选配合的公差。
5）为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面 的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。
1）根据工作要求选择轴的材料和热处理方式。 2）按扭转强度条件或与同类机器类比，初步确定轴的最小直径。 3）考虑轴上零件的定位和装配及轴的加工等条件，进行轴的结构 设计，画出草图，确定轴的几何尺寸，得到轴的跨距和力的作用点。 4）根据结构尺寸和工作要求，进行承载能力计算。如不满足，则 修改初定的最小轴径，重复3）、4）步骤，直到满足设计要求。
转动心轴
问：自行车的前轮轴属于什么类型？ 固定心轴
自行车前轮轴
➢按轴线的几何形状分类
可分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。
光轴 直轴
阶梯轴
曲轴
挠性钢丝轴
二、轴的材料
轴的材料种类很多，常用材料有：
1）碳素钢：对较重要或传递载荷较大的轴，30、35、45、50优质 碳素结构钢等，45钢应用最广。
对一般不重要或传递载荷较小的轴, 可用Q235、Q275 等普通碳素结构钢。 2）合金钢：对于用于在高温、高速和重载条件下、结构紧凑、质 量小等使用要求的轴，20Cr、20CrMnTi、35CrMo、 38CrMoAl等。 3）球墨铸铁：价廉、吸振性好、耐磨、容易制成形状复杂的轴(如 曲轴), 如QT600-3。
6．弹性挡圈定位
➢结构紧凑、简单、装拆方便； ➢但受力较小，可靠性较差； ➢常用于固定滚动轴承和滑移齿轮的限位。
7．紧定螺钉定位
➢受力较小，可靠性较差； ➢多用于轴向力不大与速度不高的场合。

2
3 圆轴的扭转
2
4 直梁的弯曲
2
1、完成《工程材料》习题集
2、作课堂笔记
1 黑色金属材料
4
2 有色金属材料
2
3 材料的选择及运用
2
1、完成《连接》习题集
2、作课堂笔记
3、设计轴上键、销连接（中职）
4、绘制螺纹连接图（中职）
1 键连接与销连接
4
2 螺纹连接
4
3 联轴器和离合器
2
1、完成《机构》习题集
6
4 蜗杆传动
4
5 齿轮系与减速器
4
1、完成《支承》习题集
2、作课堂笔记
3、选用滚动轴承
1 轴
4
2 滑动轴承
2
3 滚动轴承
4
刘霞任务：
机械基础
班级
教师
项目（任务）
教学大纲
学时
1、完成《绪论》习题集
2、作课堂笔记
1 机械及其组成
2
2 机械零件的材料、结构及承载能力
2
3 机械零件的摩擦、磨损与润滑
2
4 课程的内容、性质、任务和基本要求
3 机械环保与安全防护
2
表2：项目（任务）列表
机械基础
班级
教师
项目（任务）
教学大纲
学时
1、完成《绪论》习题集
2、作课堂笔记
1 机械及其组成
2
2 机械零件的材料、结构及承载能力
2
3 机械零件的摩擦、磨损与润滑
2
4 课程的内容、性质、任务和基本要求
2
1、完成《直杆的基本变形》习题集
2、作课堂笔记
1 直杆的轴向拉伸与压缩
2
2 连接件的剪切与挤压