正文 第一章 機械設計基礎學習指導(五)(3 / 3)

四、複習思考理

1.什麼是零件的失效,與零件的破壞有何區別?常見的機械零件失效形式有哪些?

2.機械零件工作能力的基本要求有哪些?相應的設計計算準則是件麼?

3.機械零件常用材料有哪些,各有何特點?在選用時應考慮哪些問題?

4.何謂機械零件的工藝性?設計時應從哪幾方麵考慮與提高零件的藝性?

5.什麼是工作載荷、名義載荷與計算載荷?彼此有什麼聯係?

6.鋼的常用熱處理方法有哪些?作用是什麼?

7.試述常用機械零件的設計方法和步驟。

8.在理論設計中,設計計算與校核計算的區別有哪些常用於什麼情況下?

9.穩定循環變應力有哪幾種類型、它們的變化規律如何?試舉例說明。

10.什麼叫疲勞曲線、繪製疲勞曲線的依據是什麼?金屬材料的疲勞曲線有哪兩種類型?

11.機械零件設計部分的性質和特點是什麼?學習中應注意哪些問題?

第十節 聯接

一、主要內容

本章主要介紹了鍵、花鍵、銷和螺紋聯接的類型、使用特點、工作原理與設計計樣等內容;對焊接、鉚接和粘接等其它聯接型式作了扼要的簡介;同時考慮到螺旋傳動與螺紋聯接都是利用螺紋組件工作的,因此,關於螺旋傳動的類型、特點、應用情況及簡要的設計計算也編入本章之內。其中螺紋聯接既是本章的重點,也是本課程的重點內容之一。

二、基本要求

通過本章的學習應達到的基本要求如下。

1.了解鍵、銷、花鍵和螺紋的類型、特點、應用等基本知識,掌握它們類型的正確選擇和有關國家標準的查閱與使用。

2.了解螺紋聯接的擰緊和防鬆的目的、方法,擰緊過程中的力關係以及螺紋副的摩擦、效率和自鎖的基本知識。

3.掌握螺栓組聯接的受力分析方法與其中受力最大的螺栓作用力計算。

4.掌握平鍵聯接、單個螺栓聯接的受力分析和強度計算,並且了解影響螺栓強度的主要因素和提高螺栓聯接強度的措施。

5.掌握螺旋傳動的類型、特點與設計計算。

三、學習指導

在本章所介紹的各種聯接中,除焊接、粘接外,聯接的大部分聯接件都是標準件。就標準件的設計任務而言,不外乎類型選擇、尺寸選擇和結構設計三項內容。因此,關於鍵、花鍵、銷、螺紋、螺紋聯接和螺紋緊固件等的類型、特點及應用場合都屬本章的基本知識,是進行類型選擇的基本依據。在學習中,應熟悉它們的結構型式、特點、適用場合以及有關國家標準,從而歸納出選用原則。螺栓聯接的預緊和昉鬆、提高螺栓聯接強度的措施,包括螺紋副摩擦、效率和自鎖亦屬基本知識,前者應從力關係、防鬆的根本問題與工作原理入手,掌握各種防鬆方法;後者則應了解影響螺栓強度的主要因素,從如何降低負擔和提高能力入手來提高聯接的強度。螺栓組聯接的受力分析和單個螺栓聯接的受力分析,強度計算(包括鍵、花鍵和銷)屬於基本理論和方法,是合理選擇尺寸與結構設、計和判別聯接的工作是否可靠的依據,也是本章的重點。

螺栓組聯接的受力分析一般是在結構設計初步完成之後進行。結構設計時,應根據被聯接件接合麵的形狀和聯接的外載來確定螺栓的布置方式和螺栓的數目,並由被聯接件的結構,尺寸確定聯接的結構形式,以便使螺栓組的各個螺栓受力合理,且利於加工和裝配。

螺栓組聯接的受力分析是要根據其結鉤與所受外載,弄清楚螺栓組內各個螺栓的受力情況,找出其中受力最大的螺栓與其受力的大小和方向。在學習中應抓住以下三點內容來理解。

(1)螺栓組受力分析的假設,教材在分析四種聯接的典型受載情況時,所用方法是在一定假設的前提下,運用靜力平衡條件和變形協調條件,準導出了螺栓組中各螺栓的受力關係式,並找出了受力最大螺栓的受力表達式。這是機械設計中常用的一種分析問題的方法。當然,假設並非主觀臆斷,而是從實際出發,做出切合實際的假設,以使分析的問題得到簡化。樹如,假設被聯接件為剛體,當被聯接件與螺栓的彈性模量相同或接待,而被聯接件較螺栓的尺寸大得多時,與實際情況是十分接近的。

又如,在分析受翻轉力的螺栓組的受力時,則更換了上述假設,認為被聯接件為彈性體,並由此進而假設在翻轉力矩財的作用下,底板有繞通過螺栓組形心而垂直於軸線翻轉的趨勢。因此。才有按相應靜力平銜方程式導出的各螺栓受力關係式和按相應變形協調條件所導出的受力最大螺栓受力的計算式。如果仍保持被聯接件為剛體的假設,則底板將有繞其邊緣翻轉的趨勢。那麼,據此所得的靜力平衡條件與變形協調條件就不相同了,各螺栓受力關係式及受力最大螺栓的受力計算式也會有所不同。當被聯接件的剛度遠大於螺栓棚度時,則可采用這種假設來分析。顯然,在螺栓組受力分析中,隻有根據螺栓組的實際情況、明確做出與實際相符或接近的假設、才能獲得符合或接近實際情況的結論。鹿於在假設條件的基礎上所得結論可能會與實際情況有些炮入,可以通過在選擇計算參數(如許用應力、安全係數.幾何參數等)時予以考慮或修正。

(2)典型受力型式與一般受力型式教材著重就受軸向載荷,轉矩和翻轉力矩財四種情況進行了詳細的分析,並且推導出相應條件下的各個螺栓受力關係式和受力最大螺栓受力的計算式。這些都是解決一般受力狀態的螺栓組受力分析的基礎。因為在任意外載作用下的螺栓組聯接,無論該載荷是否通過螺栓組的形心,都可以利用力的平移把外載向螺栓組形心簡化(應使簡化的結果與實際載荷對螺栓組的作用等效)。通常簡化後的螺栓組聯接所受載荷成為四種典型受力型式的某種組合。該組合的載荷情況分析隻要先按單一的基本受力情況求出每個螺栓的受力,然後據力的疊加原理求出各螺栓的實際受力,就可找出受力最大螺栓及其所受力的大小。