機械基礎：彩色版

（第二版）全套可編輯PPT課件

14本課件是可編輯的正常PPT課件目錄緒論第1章桿件的靜力分析第2章直桿的基本變形第3章連接第4章機構第5章機械傳動第6章支承零部件第7章機械的潤滑、密封與安全防護第8章液壓傳動與氣壓傳動15本課件是可編輯的正常PPT課件16緒論本課件是可編輯的正常PPT課件一、機械的組成1.機器與機構機器是人們根據使用要求而設計、制造的一種執行機械運動的裝置，它用來變換或傳遞能量，以及傳遞物料與信息，以代替或減輕人類的體力勞動和腦力勞動，如用于實現能量變換的電動機、內燃機等。機構是具有確定相對運動的構件的組合，是用來傳遞運動和動力的構件系統，如圖所示汽油機中的曲柄滑塊機構、齒輪機構、帶傳動機構和凸輪機構等。17本課件是可編輯的正常PPT課件18汽油機的組成本課件是可編輯的正常PPT課件如圖所示的臺式鉆床是一種常用的孔加工機器，它由電動機、帶傳動機構、進給機構、進給手柄等組成。19臺式鉆床1—立柱2—進給手柄3—電動機4—帶傳動機構5—主軸箱6—齒輪齒條進給機構7—鉆夾頭8—麻花鉆9—可調工作臺10—底座本課件是可編輯的正常PPT課件機器各組成部分的作用和應用舉例見下表。20

機器各組成部分的作用和應用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件2.零件與構件零件是機器及各種設備的基本組成單元，如圖所示汽油機連桿體上的螺母、螺栓、軸套等。有時也將用簡單方式連成的單元件稱為零件，如軸承等。21汽油機連桿體1—連桿體2—連桿蓋3—螺栓4—軸瓦5—螺母6—軸套本課件是可編輯的正常PPT課件構件是機構中的運動單元體，如圖所示內燃機曲柄滑塊機構中的曲柄、連桿、活塞、機體等。22內燃機曲柄滑塊機構1—曲軸2—連桿3—活塞（滑塊）4—氣缸（機體）本課件是可編輯的正常PPT課件零件與構件的區別在于：零件是最小的制造單元，構件是運動單元。構件可以是一個獨立的零件，也可以由若干零件組成。零件、構件、機構、機器、機械的關系如圖所示。23零件、構件、機構、機器、機械的關系本課件是可編輯的正常PPT課件二、機械零件的結構工藝性和承載能力1.機械零件的結構工藝性機械零件的結構工藝性是指在進行零件設計時，從選材、毛坯制造、機械加工、裝配以及維修保養等方面所考慮的工藝問題。機械零件具有良好的結構工藝性，是指在既定的生產條件下，能夠方便而經濟地將其生產出來，并方便地裝配成機器這一特性。24本課件是可編輯的正常PPT課件2.機械零件的承載能力為了保證機械零件在載荷作用下能夠正常工作，必須要求每個零件都具有足夠的承受載荷的能力，簡稱承載能力。如圖所示的電動葫蘆，它的起吊量受其承載能力的限制；如圖所示汽車輪胎的緊固螺栓，在使用過程中需要具有一定的承載能力，以保障車上人員的安全。25電梯的承載能力電動葫蘆汽車輪胎的緊固螺栓本課件是可編輯的正常PPT課件三、摩擦、磨損和潤滑摩擦是自然界普遍存在的現象。兩個相互接觸的表面發生相對運動或具有相對運動趨勢時，在接觸表面間產生的阻礙相對運動或相對運動趨勢的現象稱為摩擦。阻礙相對運動或相對運動趨勢的力稱為摩擦力。26本課件是可編輯的正常PPT課件摩擦的分類方法很多，常見的分類方法如圖所示。27摩擦的分類方法本課件是可編輯的正常PPT課件1.摩擦的應用在工程和生活中，摩擦有其有利的一面。例如，舉重運動員在抓舉前要抹防滑粉，從而增大手握杠鈴桿時的摩擦力；自行車上的制動裝置也利用了摩擦。28舉重自行車上的制動裝置本課件是可編輯的正常PPT課件2.減小摩擦的方法一切進行相對運動的機械零部件表面間都存在摩擦現象，都會產生磨損。為了防止零件因磨損而失效，需要進行潤滑，即在兩摩擦面間加入能減小摩擦、減輕磨損的物質，這些物質就是潤滑劑。摩擦與潤滑在很多情況下是密不可分的，因此要研究和掌握摩擦規律，趨利避害，通過潤滑來減小摩擦，從而提高機械效率，減輕磨損，延長機械使用壽命。29本課件是可編輯的正常PPT課件第1章桿件的靜力分析30§1-1力的概念與基本性質§1-2力矩、力偶、力的平移約束、約束力、力系和受力圖的應用§1-3平面力系的平衡方程及應用§1-4本課件是可編輯的正常PPT課件§1-1

力的概念與基本性質31本課件是可編輯的正常PPT課件一、力的概念力是使物體的運動狀態發生變化或使物體產生變形的物體間的相互作用，力的作用效果如圖所示。實踐表明，力對物體的作用效果取決于力的三要素：力的大小、方向和作用點，如圖所示。32力的作用效果a）踢出的足球b）彈簧受壓后發生壓縮變形本課件是可編輯的正常PPT課件33力的三要素本課件是可編輯的正常PPT課件二、力的基本性質1.作用與反作用公理（公理1）如圖所示，用繩子懸掛一個重物，繩子給重物一個向上的力

F，同時重物也給繩子一個向下的力F′，F

與

F′等值、反向、共線。若繩子被剪斷，則

F

與

F′同時消失。由此得到作用與反作用公理：兩個物體間的作用力與反作用力總是同時存在、同時消失，且大小相等、方向相反，其作用線在同一直線上，分別作用在這兩個物體上。34作用與反作用公理示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件2.二力平衡公理（公理2）如圖所示，重10N的書本放在桌子上，它受到重力

G

和支持力

N

的作用而處于平衡狀態。顯然，G=-N=10N（負號說明書所受重力

G

的方向與書所受支持力

N的方向相反），即兩力等值、反向、共線。35二力平衡公理示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件由此可以得到二力平衡公理：作用于同一剛體上的兩個力，使剛體平衡的充分且必要條件是這兩個力大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上。需要指出的是，二力平衡條件只適用于剛體。剛體是指在力的作用下形狀和大小都保持不變的物體（理想模型）。對于變形體，二力平衡條件只是必要的，而非充分的。36受等值、反向、共線的兩個壓力作用的繩索不能保持平衡本課件是可編輯的正常PPT課件3.力的平行四邊形公理（公理3）由下圖可以得到力的平行四邊形公理：作用于物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力，合力也作用于該點上，其大小和方向可用以這兩個力為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線來表示。推論（三力平衡匯交定理）：若作用于物體同一平面上的三個互不平行的力使物體平衡，

則它們的作用線必匯交于一點。37人力隊伍與大象運送貨物本課件是可編輯的正常PPT課件§1-2力矩、力偶、力的平移38本課件是可編輯的正常PPT課件一、力矩1.力對點的矩以用扳手擰螺母為例，人們用F

與

h

的乘積作為力

F

使螺母繞點

O

轉動效應的度量，點

O

稱為矩心，距離

h

稱為

F

對點

O

的力臂。力

F

對點

O

的矩定義為：力的大小

F

與力臂h

的乘積，用符號

MO（F）表示。通常規定：力使物體繞矩心逆時針方向轉動時，力矩為正，反之為負。在國際單位制中，力矩的單位為牛·米（N·m）。MO（F）=±F·h39本課件是可編輯的正常PPT課件2.合力矩定理平面匯交力系的合力對平面內任意點的矩，等于力系中各分力對同一點力矩的代數和。即其中，40本課件是可編輯的正常PPT課件3.力矩的平衡條件在日常生活和生產中，常會遇到繞定點（軸）轉動的物體（這種物體通常稱為杠桿）平衡的情況，如圖所示的桿秤、汽車制動踏板等。41力矩平衡實例a）桿秤b）汽車制動踏板本課件是可編輯的正常PPT課件二、力偶1.力偶的概念類似下圖中這樣一對等值、反向且不共線的平行力稱為力偶，用符號（F，F′）表示。兩個力作用線之間的垂直距離稱為力偶臂，兩個力作用線所確定的平面稱為力偶的作用面。42力偶實例本課件是可編輯的正常PPT課件實驗表明，力偶對物體只能產生轉動效應，且當力越大或力偶臂越大時，力偶使物體轉動的效應就越顯著。在平面問題中，將力偶中一個力的大小和力偶臂的乘積冠以正負號作為力偶對物體轉動效應的度量，稱為力偶矩。用

M

或

M（F，F′）表示為M=±F·d力偶矩是代數量，一般規定：使物體逆時針方向轉動的力偶矩為正，反之為負。力偶矩的單位是N·m，讀作“牛米”。43本課件是可編輯的正常PPT課件2.力偶的特性44（1）力偶中的兩個力在力偶的作用面內任意坐標軸上的投影的代數和等于零，因而力偶無合力，同時也不能和一個力平衡，力偶只能用力偶來平衡。01（2）力偶對其作用面內任意點的矩恒為常數，且等于力偶矩，與矩心的位置無關。02本課件是可編輯的正常PPT課件推論1：力偶可在其作用面內任意移動和轉動，而不改變它對物體的作用效果。推論2：同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短，只要保持力偶矩的大小和力偶的轉向不變，就不會改變力偶對物體的作用效果。45力偶在其作用面內任意移動和轉動本課件是可編輯的正常PPT課件三、力向一點平移如圖a所示，F

是作用在剛體上點

A

的一個力，

點

O

是剛體上力的作用面內的任意點，在點

O加上兩個等值、反向的力

F′和

F″，并使這兩個力與力

F

平行且F=F′=F″，如圖b所示。顯然，由力

F、F′和

F″組成的新力系與原來的一個力

F等效。46力的等效a）A點作用力b）O點加兩個等值、反向的力c）O點的等效力系本課件是可編輯的正常PPT課件這三個力可以看作是一個作用于點

O

的力

F′和一個力偶（F，F″）。這樣，原來作用在點

A

上的力

F，現在被力F′和力偶（F，F″）等效替換。由此可見，把作用在點

A

上的力

F

平移到點

O

時，若要使其與作用在點

A

上時等效，必須同時加上一個相應的力偶（F，F″），這個力偶稱為附加力偶，如圖c所示，此附加力偶矩的大小為M=MO（F）=-F·Ld上式說明，附加力偶矩的大小及轉向與力F

對點

O

的矩相同。由此得到力的平移定理：若將作用在剛體某點上的力平移到剛體上任意點而不改變原力的作用效果，則必須同時附加一個力偶，這個力偶的力偶矩等于原來的力對新作用點的矩。47本課件是可編輯的正常PPT課件§1-3約束、約束力、力系和受力圖的應用48本課件是可編輯的正常PPT課件一、約束與約束力1.約束與約束力的概念對非自由物體的限制稱為約束。自由物體和非自由物體如圖所示。當物體沿約束所能限制的方向有運動趨勢時，約束為了阻礙物體的運動，必然對物體產生力的作用，這種力稱為約束力。49自由物體和非自由物體本課件是可編輯的正常PPT課件2.常見的約束及其約束力常見的約束及其約束力見下表。50常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件51常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件52常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件53常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件54常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件二、力系作用在物體上的所有的力稱為力系。在工程中，作用在物體上的力系往往有多種形式。如果力系中的各力作用在同一平面內，則稱為平面力系。平面力系又分為平面匯交力系、平面平行力系和平面一般力系。如果力系中的各力不是作用在同一平面內，則稱為空間力系。55本課件是可編輯的正常PPT課件平面力系的分類與力學模型見下表。56平面力系的分類與力學模型本課件是可編輯的正常PPT課件三、桿件的受力分析與受力圖主動力與約束力都是物體所受的外力，研究物體的平衡狀態就是研究外力之間的關系。為了分析某一物體的受力情況，往往需要解除限制該物體運動的全部約束，把該物體從與它相聯系的周圍物體中分離出來，這樣分離出來的物體稱為隔離體。然后，將周圍各物體對隔離體的各種作用力（包括主動力與約束力）全部用力的矢量線表示在隔離體上。這種畫有隔離體及其所受的全部作用力的簡圖稱為物體的受力圖。57本課件是可編輯的正常PPT課件畫物體受力圖的方法與步驟如下：58（1）取隔離體（研究對象），找其接觸點（研究對象與周圍物體的連接關系）。（2）畫出研究對象所受的全部主動力（使物體產生運動或運動趨勢的力）。（3）在接觸點存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束力。畫約束力時，應取消約束，而用約束力來代替它的作用。本課件是可編輯的正常PPT課件§1-4平面力系的平衡方程及應用59本課件是可編輯的正常PPT課件一、平面力系的分析方法1.力的分解與投影將一個力化作等效的兩個或兩個以上分力的過程，稱為力的分解。工程中最常用的是正交分解法，即分解成兩個相互垂直的分力，如圖所示。需要注意的是，力的分解是矢量分解的概念，分解后的力

F1

和

F2

是矢量（既有大小，又有方向）。60力的分解本課件是可編輯的正常PPT課件為了能用代數計算方法求合力，需引入力在坐標軸上的投影這一概念。力在直角坐標軸上的投影類似于物體的平行投影，如圖所示。61力在直角坐標軸上的投影本課件是可編輯的正常PPT課件力的投影為代數量，其正負號規定為：投影的指向與坐標軸的方向相同為正，反之為負。由直角三角形

ACB

可以得到投影的計算公式為Fx=Fcosα，Fy=Fcosβ=Fsinα當力在坐標軸上的投影

Fx

和

Fy

都已知時，力

F

的大小和方向可按以下公式確定：式中，α

表示力

F

與

x

軸正向的夾角，β

表示力

F

與y軸正向的夾角。62本課件是可編輯的正常PPT課件2.平面一般力系的簡化如圖所示，

設剛體上作用有平面一般力系（F1、F2、…、Fn），在平面內任取一點

O

作為簡化中心。63剛體受力的簡化本課件是可編輯的正常PPT課件根據力的平移定理，將力系中的各力分別平移到簡化中心

O，得到一個平面匯交力系和一個附加力偶系（平面一般力系向已知中心點簡化后得到一個力和一個力偶）：F′=F′1+F′2+…+Fn′MO=M1+M2+…+Mn或MO=MO（F1）+MO（F2）+…+MO（Fn）64本課件是可編輯的正常PPT課件二、平面力系的平衡方程1.平面一般力系的平衡方程由平面一般力系的簡化結果可知：若平面一般力系平衡，則作用于簡化中心的平面匯交力系和附加力偶系也必須同時滿足平衡條件。由此可知，物體在平面一般力系作用下，既不發生移動，也不發生轉動的靜力平衡條件為：各力在任意兩個相互垂直的坐標軸上的分量的代數和均為零，且力系中各力對平面內任一點的力矩的代數和也等于零。65本課件是可編輯的正常PPT課件平面一般力系平衡必須同時滿足下表中的三個平衡方程，這三個方程彼此獨立，可求解三個未知量。66平面一般力系的平衡方程本課件是可編輯的正常PPT課件2.平面平行力系的簡化與平衡方程平面平行力系是平面一般力系的特例。如取

y

軸平行于各力作用線，則各力在x軸上的投影恒等于零，即∑Fix≡0。平面平行力系的平衡方程見下表。67平面平行力系本課件是可編輯的正常PPT課件68

平面平行力系的平衡方程本課件是可編輯的正常PPT課件第2章直桿的基本變形69§2-1材料力學基礎§2-2直桿軸向拉伸與壓縮及應力分析材料的力學性能及安全校核§2-3連接件的剪切與擠壓§2-4本課件是可編輯的正常PPT課件第2章直桿的基本變形70§2-5圓軸扭轉§2-6直梁彎曲組合變形§2-7本課件是可編輯的正常PPT課件§2-1材料力學基礎71本課件是可編輯的正常PPT課件一、材料力學的研究模型材料力學研究的對象是固體材料構件，它是由金屬及其合金、工程塑料、復合材料、陶瓷、混凝土、聚合物等各種固體材料制成的構件，在載荷作用下將產生變形，故又稱為變形固體。變形固體的形式很多，進行簡化之后，大致可歸納為四類：桿件、板、殼和塊，如圖所示。72本課件是可編輯的正常PPT課件73變形固體的形式本課件是可編輯的正常PPT課件二、變形固體的變形741.彈性變形任何構件受到外力作用后都會產生變形，當外力卸除后構件變形能完全消除的稱為彈性變形。材料這種能消除由外力引起的變形的性能，稱為彈性。在工程中，一般把桿件的變形限制在彈性變形范圍內。2.塑性變形如果外力作用超過彈性范圍，卸除外力后，桿件的變形不能完全消除而殘留一部分，這部分不能消除的變形稱為塑性變形。材料產生塑性變形的性能，稱為塑性。本課件是可編輯的正常PPT課件三、構件安全性指標1.強度要求強度是指構件抵抗破壞的能力。所謂強度要求，是指構件承受載荷作用后不發生破壞（即不發生斷裂或塑性變形）時應具有的足夠的強度。2.剛度要求剛度是指構件抵抗變形的能力。所謂剛度要求，是指構件承受載荷作用后不發生過大變形時構件應具有的足夠的剛度。75本課件是可編輯的正常PPT課件3.穩定性要求穩定性是指構件受外力作用時能在原有的幾何形狀下保持平衡狀態的能力。所謂穩定性要求，是指構件具有足夠的穩定性，以保證在規定的使用條件下不喪失穩定性而破壞。76本課件是可編輯的正常PPT課件四、桿件變形的基本形式工程中的桿件會受到各種形式的外力作用，因此桿件變形形式也是各式各樣的。桿件的基本變形形式有四種，見下表，工程中比較復雜的桿件變形一般是由這四種基本變形形式構成的組合變形。77桿件的基本變形形式本課件是可編輯的正常PPT課件78桿件的基本變形形式本課件是可編輯的正常PPT課件§2-2直桿軸向拉伸與壓縮及應力分析79本課件是可編輯的正常PPT課件一、內力1.內力的概念當材料變形時，桿件內部質點之間產生了用來抵抗變形、企圖使材料恢復原狀的抵抗力，這種因外力作用而引起的桿件內部之間的相互作用力，稱為附加內力，簡稱內力。外力越大，內力相應增大，變形也就越大，當內力超過一定限度時，桿件就會被破壞。內力是由外力作用引起的，不同的外力會引起不同的內力，軸向拉、壓變形時的內力稱為軸力，如圖所示。80本課件是可編輯的正常PPT課件81軸力本課件是可編輯的正常PPT課件2.內力的計算——截面法如圖所示，桿件在發生拉壓變形時，橫截面上的內力是指橫截面上所分布內力的合力。求內力時，在受軸向拉力

F的桿件上作任意橫截面

m—m，取左段部分為研究對象，并以內力的合力

FN

代替右段對左段的作用力。82截面法計算內力a）受力圖b）左段內力c）右段內力本課件是可編輯的正常PPT課件設

FN

的方向如上圖b所示，由共線力系的平衡條件∑Fix=0得FN-F=0FN=F（合力FN

的方向與圖示方向相同）若取右段部分為研究對象，同理，由共線力系的平衡條件∑Fix=0得F-FN=0FN=F（合力

FN

的方向與圖示方向相同）取上述桿件的一部分作為研究對象，利用靜力平衡方程求內力的方法稱為截面法。截面法是求內力的基本方法，不同變形形式下的內力都可以用此方法求解。83本課件是可編輯的正常PPT課件二、應力工程上常用應力來衡量構件受力的強弱程度。構件在外力作用下，單位面積上的內力稱為應力。在某個截面上，與該截面垂直的應力稱為正應力，與該截面相切的應力稱為切應力。由于拉伸或壓縮時內力與橫截面垂直，故其應力為正應力。正應力用字母σ

表示，工程上常采用兆帕（MPa）作為應力單位。1Pa=1N/m2，1MPa=1N/mm21GPa=103MPa=106kPa=109Pa84本課件是可編輯的正常PPT課件大量試驗證明，桿件在進行軸向拉伸或壓縮時，其伸長或縮短變形是均勻的。軸力在橫截面上的分布也是均勻的。若橫截面面積為

A，該橫截面上的軸力為

FN，則正應力σ

用下式計算：式中

σ——桿件橫截面上的正應力，Pa；

FN——桿件橫截面上的軸力，N；

A——桿件橫截面面積，m2。σ

的正負規定與軸力相同，拉伸時的應力為拉應力，用正號（+）表示；壓縮時的應力為壓應力，用負號（-）表示。85本課件是可編輯的正常PPT課件三、變形與應變等直桿受軸向拉伸（壓縮）時，將引起軸（縱）向尺寸和橫向尺寸的變化。設等直桿的原長為

Lo，橫向尺寸為

d，受拉（壓）后，桿件的長度為

Lu，橫向尺寸為

d1。若僅研究軸向尺寸的變化，則其軸向變形（絕對變形）為ΔL=Lu-Lo對于拉桿，ΔL

為正值；對于壓桿，ΔL

為負值。86拉桿壓桿本課件是可編輯的正常PPT課件絕對變形只能表示桿件變形的大小，不能表示桿件變形的程度。為了消除桿件長度的影響，通常以絕對變形除以原長得到單位長度上的變形量——線應變（相對變形）來度量桿件的變形程度，用符號ε

表示為ε=ΔL/Lo=（Lu-Lo）/Lo式中，ε無單位，通常用百分數表示。對于拉桿，ε為正值；對于壓桿，ε為負值。桿件拉伸或壓縮時，變形和應力之間存在著一定關系。試驗表明：當桿件橫截面上的正應力不超過一定限度時，桿件的正應力σ

與軸向線應變ε成正比，這一關系稱為胡克定律。即σ=εE常數

E

稱為材料的彈性模量，它反映了材料的彈性性能。材料的

E

值越大，變形越小，所以它是衡量材料抵抗彈性變形能力的一個指標。87本課件是可編輯的正常PPT課件§2-3材料的力學性能及安全校核88本課件是可編輯的正常PPT課件一、材料的力學性能及其應用1.強度及其應用金屬材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強度。強度的大小用應力表示。根據載荷的作用方式不同，強度可分為抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度、抗扭強度和抗彎強度。通常以抗拉強度代表材料的強度指標。89本課件是可編輯的正常PPT課件2.塑性及其應用材料受力后斷裂前產生塑性變形的能力稱為塑性。塑性通常用斷后伸長率A（試樣拉斷后，標距的伸長量與原始標距之比的百分率）和斷面收縮率

Z（試樣拉斷后，頸縮處橫截面面積變化量與原始橫截面面積之比的百分率）來衡量。金屬材料的斷后伸長率和斷面收縮率越高，材料的塑性越好。塑性好的材料易于進行變形加工（如冷彎、冷擠壓等），而且在受力過大時，首先發生塑性變形而不會突然斷裂，因此比較安全。90本課件是可編輯的正常PPT課件3.硬度及其應用材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力稱為硬度。它是衡量材料軟硬程度的指標。硬度越高，材料的耐磨性越好。機械加工中所用的刀具、量具、模具以及大多數機械零件都應具備足夠的硬度，以保證其使用性能和壽命，否則很容易因磨損而失效。因此，硬度是金屬材料一項非常重要的力學性能。硬度常用布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRA、HRBW、HRC）和維氏硬度（HV）表示。91本課件是可編輯的正常PPT課件4.沖擊韌性及其應用機械零件在工作中往往要受到沖擊載荷的作用。制造此類零件所用的材料必須考慮其抗沖擊載荷的能力。金屬材料所具備的這種抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力稱為沖擊韌性。92本課件是可編輯的正常PPT課件二、靜載拉壓力學試驗1.拉伸時的應力

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應變曲線（1）低碳鋼根據低碳鋼材料的等截面直桿拉伸試驗的應力-應變曲線圖可知，拉伸過程可分為彈性變形階段、屈服階段、強化階段和頸縮階段。（2）鑄鐵鑄鐵等脆性材料拉伸時的應力-應變曲線如圖b所示，它們沒有明顯的線性階段和屈服階段，在應力不大的情況下就突然斷裂。93本課件是可編輯的正常PPT課件94低碳鋼件和鑄鐵件拉伸時的應力-應變曲線a）低碳鋼件b）鑄鐵件本課件是可編輯的正常PPT課件2.壓縮時的應力-應變曲線（1）低碳鋼如圖a所示為低碳鋼Q235壓縮時的應力

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應變曲線。從圖中可以看出，低碳鋼在壓縮時的比例極限、屈服強度和彈性模量均與拉伸時大致相同。但在達到屈服強度以后，不存在抗壓強度。由于機械中的構件都不允許發生塑性變形，因此，對于低碳鋼可不進行壓縮試驗，其壓縮時的力學性能可直接引用拉伸試驗的結果。95本課件是可編輯的正常PPT課件96低碳鋼件和鑄鐵件壓縮時的應力-應變曲線a）低碳鋼件b）鑄鐵件本課件是可編輯的正常PPT課件（2）鑄鐵如上圖b所示為鑄鐵壓縮時的應力

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應變曲線。從圖中可以看出，鑄鐵壓縮時的應力

-

應變曲線無明顯的線性部分，因此只能認為近似符合胡克定律。此外，也不存在屈服強度。鑄鐵的抗壓強度遠高于其拉伸時的抗拉強度。脆性材料價格低廉、抗壓能力強，適宜制造承受壓力的構件。特別是鑄鐵堅硬耐磨，有良好的吸振能力，且易于澆鑄成形狀復雜的零件，因此，常用于制造機器底座、軸承座、機床床身及導軌、夾具體等受壓零件。97本課件是可編輯的正常PPT課件3.塑性材料和脆性材料力學性能的主要區別（1）塑性材料斷裂前有顯著的塑性變形，還有明顯的屈服現象，而脆性材料在變形很小時突然斷裂，無屈服現象。（2）塑性材料拉伸和壓縮時的比例極限、屈服強度和彈性模量均相同，因為塑性材料一般不允許達到屈服強度，所以其抵抗拉伸和壓縮的能力相同。脆性材料抵抗拉伸的能力遠低于抵抗壓縮的能力。98本課件是可編輯的正常PPT課件三、應力集中現象由于工程實際的需要，工程上有些零件經常有切口、開槽、螺紋、油孔和臺肩等，造成橫截面尺寸發生突然變化。當其受軸向拉伸或壓縮時，由實驗和理論證明，橫截面上的應力不是均勻分布的。如圖所示，構件開有圓孔或帶有切口，當其受軸向拉伸時，通過光測彈性力學的實驗分析可以證明，在圓孔或切口附近的局部區域內，應力急劇增大，而在離開這一區域稍遠的地方，應力迅速降低而趨于均勻。這種因構件外形突然變化而引起局部應力急劇增大的現象，稱為應力集中。99本課件是可編輯的正常PPT課件100帶有圓孔或切口的構件a）構件帶圓孔b）構件帶切口本課件是可編輯的正常PPT課件四、交變應力機器中有許多零件，

其工作時的應力做周期性變化。

如圖b所示為橫截面邊緣某點

A

在旋轉中的應力變化情況。構件中這種隨時間周期性變化的應力稱為交變應力。101火車輪軸及其工作應力a）受力分析b）工作應力曲線本課件是可編輯的正常PPT課件金屬材料在交變應力作用下，其破壞形式與靜載荷作用下截然不同。在交變應力作用下，構件內的最大應力雖遠低于靜載荷下的抗拉強度，甚至低于屈服強度，但經過多次應力循環以后，即使是靜載荷下塑性很好的材料，也可能發生脆性斷裂，在破壞的斷口處沒有明顯的塑性變形，這種現象稱為材料的疲勞破壞。102本課件是可編輯的正常PPT課件五、疲勞強度彈簧、曲軸、齒輪等機械零件在工作過程中所受載荷的大小、方向隨時間做周期性變化，在金屬材料內部引起的應力發生周期性的波動。此時，零件所承受的載荷為交變載荷，承受的應力雖低于材料的屈服強度，但經過長時間的工作后，仍會產生裂紋或突然發生斷裂，這樣的斷裂現象稱為疲勞斷裂。金屬材料抵抗交變載荷作用而不產生破壞的能力稱為疲勞強度，用符號

R-1

表示。疲勞強度與強度、塑性一樣，也是材料的力學性能之一。103本課件是可編輯的正常PPT課件六、危險應力和工作應力前面討論桿件軸向拉伸和壓縮時，截面的應力是指構件工作時由載荷引起的實際應力，稱為工作應力。工程上把材料喪失正常工作能力的應力稱為危險應力或極限應力，以σ°表示。所謂正常工作，是指構件不發生塑性變形或斷裂現象。對于塑性材料來說，因其達到下屈服強度

ReL

時將產生較大塑性變形或斷裂，所以σ°=ReL。對于脆性材料來說，因其達到抗拉強度

Rm

時將產生較大塑性變形或斷裂，所以σ°=Rm

。104本課件是可編輯的正常PPT課件七、許用應力、安全系數和安全校核1.許用應力［σ］在實際工作中，需要考慮一定的強度儲備，特別是那些一旦被破壞就會造成停產、人身或設備事故等嚴重后果的重要構件，更應該有較大的強度儲備。為此，可把危險應力σ°除以一個大于1的系數

n，并將所得結果作為材料的許用應力，用［σ］表示，即［σ］=σ°/n105本課件是可編輯的正常PPT課件2.安全系數

n——構件工作的安全儲備塑性材料和脆性材料的安全性能指標見下表。106塑性材料和脆性材料的安全性能指標本課件是可編輯的正常PPT課件3.安全校核為了保證拉（壓）桿不會因強度不夠而失去正常工作能力，必須使其最大正應力（工作應力）不超過材料在拉伸（壓縮）時的許用應力［σ］，即σ=FN/A≤［σ］上式稱為拉壓強度條件方程，利用其可以對工程中材料校核強度。校核強度就是在桿件材料的許用應力［σ］、橫截面面積

A

以及所受載荷都已知的條件下，驗算桿件的強度是否足夠，即用強度條件判斷桿件能否安全工作。107本課件是可編輯的正常PPT課件§2-4連接件的剪切與擠壓108本課件是可編輯的正常PPT課件一、剪切1.剪切變形的定義如圖所示，當構件工作時，鉚釘的兩側面上受到一對大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力作用，這時兩力作用線之間的截面發生相對錯動，這種變形稱為剪切變形。產生相對錯動的截面稱為剪切面，它平行于作用力的作用線，位于構成剪切的兩力之間。109剪切變形本課件是可編輯的正常PPT課件2.剪切變形的特點（1）受力特點：作用在構件兩側面上的外力的合力大小相等、方向相反，作用線平行且相距很近。（2）變形特點：介于兩作用力之間的各截面，有沿作用力方向發生相對移動的趨勢，如圖所示。110剪切變形特點本課件是可編輯的正常PPT課件3.受剪面的判斷以下圖所示鉚釘連接中的鉚釘為例進行分析。用截面法將鉚釘沿其截面

m—m

假想截開，取任一部分為研究對象，由平衡方程可得FQ=F這個平行于截面的內力稱為剪力，用

FQ

表示，受剪面即為該斷面。111鉚釘受力分析本課件是可編輯的正常PPT課件其平行于截面的應力稱為切應力，用符號τ

表示。切應力在剪切面上的分布情況比較復雜，為了計算簡便，工程中通常采用以實驗、經驗為基礎的實用計算，即近似地認為切應力在剪切面上是均勻分布的，于是有τ=FQ/A式中τ——切應力，MPa；

FQ——剪切面上的剪力，N；

A——剪切面面積，mm2。112本課件是可編輯的正常PPT課件二、擠壓1.擠壓變形的定義連接件和被連接件因接觸面相互壓緊而變形的現象稱為擠壓變形。連接件發生剪切變形的同時都伴隨著擠壓變形。擠壓力過大時，在接觸面的局部范圍內將發生變形或被壓潰。這種因擠壓力過大，連接件接觸面出現局部變形或壓潰的現象，稱為擠壓破壞，如圖所示為螺栓連接中的擠壓破壞。113螺栓連接中的擠壓破壞本課件是可編輯的正常PPT課件2.擠壓面的判斷擠壓面的計算面積Ajy

需根據擠壓面的形狀來確定。如圖所示的鍵連接中，擠壓面為平面，則擠壓面的計算面積按實際接觸面積計算，即

Ajy=lh；對于銷釘、鉚釘等圓柱形連接件，如圖所示，擠壓面為半圓柱面，則擠壓面的計算面積為半圓柱的正投影面積，即

Ajy=dt，常見剪切面、擠壓面的計算見下表。114本課件是可編輯的正常PPT課件115擠壓面為平面擠壓面為半圓柱面本課件是可編輯的正常PPT課件116常見剪切面、擠壓面的計算本課件是可編輯的正常PPT課件三、抗剪和抗擠壓強度條件及安全校核1.抗剪和抗擠壓強度條件（1）抗剪強度條件為保證連接件安全可靠地工作，要求切應力不超過材料的許用切應力。由此得出抗剪強度條件為τ=FQ/A≤［τ］式中，［τ］為材料的許用切應力，單位為Pa或MPa。（2）抗擠壓強度條件為保證連接件具有足夠的抗擠壓強度而不被破壞，抗擠壓強度條件為σjy=Fjy/Ajy≤［σjy］式中，［σjy］為材料的許用擠壓應力，單位為Pa或MPa。117本課件是可編輯的正常PPT課件2.安全校核（1）連接件的失效形式如圖所示的鉚釘連接結構，連接件是短粗桿，受力后鉚釘有可能被剪斷。在拉力作用下，板和鉚釘之間相互擠壓，產生很大的接觸應力，使鉚釘孔變大，鉚釘發生變形，從而使鉚釘也可能發生擠壓變形。由此得到連接件的失效形式主要包括剪斷和擠壓破壞。118鉚釘連接結構本課件是可編輯的正常PPT課件（2）強度條件的應用抗剪強度條件的應用與抗擠壓強度條件的應用相同。利用抗剪強度條件與抗擠壓強度條件可以對工程中的材料進行強度校核。強度校核就是在桿件材料的許用切應力［τ］、橫截面面積A

以及所受載荷都已知的條件下，驗算桿件的強度是否足夠，即用強度條件判斷桿件能否安全工作。119本課件是可編輯的正常PPT課件§2-5圓軸扭轉120本課件是可編輯的正常PPT課件一、圓軸扭轉的概念與特點觀察下圖中直桿的受力情況，當直桿受到垂直于桿件軸線平面內的力偶作用時，桿件各橫截面間會發生相對轉動，這樣的變形形式稱為扭轉變形。121橋式起重機的傳動軸本課件是可編輯的正常PPT課件扭轉變形的特點是：從受力來看，在桿件兩端垂直于桿軸線的平面內作用著一對大小相等、方向相反的外力偶矩；從變形來看，各橫截面繞軸線發生相對轉動。122傳動軸及其發生扭轉變形時的受力簡化情況a）傳動軸b）扭轉變形時的受力簡化情況本課件是可編輯的正常PPT課件二、圓軸扭轉時橫截面上應力的分布規律為了研究圓軸扭轉時橫截面上的應力分布情況，可先從觀察和分析變形的現象入手。取如圖所示圓軸，在圓軸表面畫若干垂直于軸線的圓周線和平行于軸線的縱向線，兩端施加一對大小相等、方向相反的外力偶，使圓軸扭轉。123圓軸的扭轉變形本課件是可編輯的正常PPT課件可以觀察到：圓周線的形狀、大小及相鄰兩圓周線的間距均不改變，僅繞軸線做相對轉動；各縱向線仍為線段，且都傾斜了同一角度γ，使原來的矩形變成平行四邊形。由此可以得出：（1）扭轉變形時，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒有縱向變形發生，因此橫截面上沒有正應力。（2）扭轉變形時，各縱向線同時傾斜了相同的角度；各橫截面繞軸線轉動了不同的角度，相鄰橫截面產生了相對轉動并相互錯動，發生了剪切變形，所以橫截面上有切應力。（3）因半徑長度不變，故切應力方向必與半徑垂直。124本課件是可編輯的正常PPT課件三、扭轉應力——切應力根據靜力平衡條件，推導出橫截面上任意點的切應力計算公式如下：τρ=MTρ/Iρ式中τρ——橫截面上任意點的切應力，MPa；

MT——橫截面上的扭矩，N·mm；

ρ——欲求應力的點到圓心的距離，mm；

Iρ——橫截面對圓心的極慣性矩，mm4。125本課件是可編輯的正常PPT課件圓軸扭轉時，橫截面邊緣上各點的切應力最大，其值為式中，Wn

為抗扭截面系數，單位為mm3。該式只適用于圓截面軸，而且橫截面上的最大切應力不得超過材料的抗剪強度。126本課件是可編輯的正常PPT課件極慣性矩

Iρ

與抗扭截面系數

Wn

表示了橫截面的幾何性質，其大小與橫截面的形狀和尺寸有關，見下表。127極慣性矩

Iρ

與抗扭截面系數

Wn本課件是可編輯的正常PPT課件四、圓軸扭轉的強度條件及安全校核1.圓軸扭轉的強度條件等直圓軸最大扭轉切應力發生在最大扭矩截面的外周邊各點處。這些點是圓軸抗扭強度計算的危險點。為使圓軸能正常工作，必須使最大工作切應力不超過材料的許用切應力，即等直圓軸扭轉時的強度條件為128本課件是可編輯的正常PPT課件式中τmax——橫截面邊緣上點的切應力，MPa；

MTmax——橫截面上絕對值最大的扭矩，N·mm；

Wn——抗扭截面系數，mm3。對于臺階軸，由于各段抗扭截面系數

Wn

不同，所以τmax

不一定發生在絕對值最大的扭矩所在的橫截面上，因此需綜合考慮

Wn

和

MT

兩個因素。129本課件是可編輯的正常PPT課件2.安全校核利用抗扭強度條件同樣可以對工程中的材料校核強度。校核強度就是在桿件材料的許用切應力［τ］、抗扭截面系數

Wn

以及所受載荷都已知的條件下，驗算桿件的強度是否足夠，即用強度條件判斷桿件能否安全工作。130本課件是可編輯的正常PPT課件§2-6直梁彎曲131本課件是可編輯的正常PPT課件一、直梁彎曲的概念與特點彎曲變形在工程實際中是很常見的一種變形，

如圖所示火車輪軸的力學模型，火車輪軸在車廂載荷

F的作用下變彎。可見，直桿受到垂直于軸線的外力或在桿軸線平面內的力偶作用時，其軸線將由直線變成曲線，這樣的變形形式稱為彎曲變形。132火車輪軸的力學模型本課件是可編輯的正常PPT課件發生彎曲變形或以彎曲變形為主的桿件稱為梁。梁是日常生活和工程結構中最常見的構件之一，梁的橫截面往往具有對稱軸，如圖所示。作用在梁上的外力或力偶都在梁的縱向對稱面內，且各力都與梁的軸線垂直，梁彎曲變形后，其軸線在縱向對稱面內由直線變成平面曲線，這種情況稱為平面彎曲。133火車輪軸的力學模型本課件是可編輯的正常PPT課件平面彎曲變形的受力特點是：外力垂直于桿件的軸線，且外力和力偶都作用在梁的縱向對稱面內。變形特點是：梁的軸線由直線變成在外力作用面內的一條曲線。發生平面彎曲變形的構件的特征是：它們是具有一個及以上對稱面的等截面直梁。134本課件是可編輯的正常PPT課件常見梁的形式見下表。135常見梁的形式本課件是可編輯的正常PPT課件二、純彎曲時橫截面上正應力的分布規律梁在彎曲時橫截面上一般同時有剪力和彎矩，剪力會引起切應力，彎矩會引起正應力。實踐和理論都證明，彎矩是影響梁的強度和變形的主要因素。1.純彎曲為使問題簡化，僅分析橫截面上彎矩為常數且無剪力的彎曲問題，這樣的彎曲稱為純彎曲。136本課件是可編輯的正常PPT課件下面通過純彎曲試驗觀察梁的變形，并分析橫截面上應力的分布規律及計算公式。取一矩形截面直梁，如圖a所示，在其表面畫上橫向線1—1、2—2和縱向線ab、cd，然后在梁的兩端施加一對大小相等、方向相反的力偶

M，使梁產生彎曲變形，由圖b可觀察到下列現象：137矩形截面直梁的彎曲變形本課件是可編輯的正常PPT課件（1）橫向線1—1和2—2仍為線段，且仍與梁軸線正交，但兩線不再平行，相對傾斜角度為θ。（2）縱向線變為弧線，軸線以上的縱向線縮短（如

ab），稱為縮短區；軸線以下的縱向線伸長（如

cd），稱為伸長區。（3）在縱向線的縮短區，梁的寬度增大；在縱向線的伸長區，梁的寬度減小。138本課件是可編輯的正常PPT課件2.中性軸與中性層中性軸與中性層如圖所示。如前所述，當梁彎曲時，所有橫截面仍保持為垂直于梁軸線的平面，且無相對錯動，只是繞中性軸做相對轉動，各條縱向纖維處于拉伸或壓縮狀態。因此，橫截面上必定有正應力σ，而不會有切應力。纖維伸長的部分受到拉應力，纖維縮短的部分受到壓應力。139中性軸與中性層本課件是可編輯的正常PPT課件3.正應力的分布規律根據以上分析和結論可得出正應力的分布規律：橫截面上各點正應力的大小與該點到中性軸的距離成正比。在中性軸處纖維長度不變，此處不受力，因此正應力為零；離中性軸最遠處正應力最大。也就是說，正應力沿橫截面高度按線性規律分布，如圖所示，與中性軸距離相同的各縱向纖維的變形都相同，所以正應力也相同。140正應力的分布規律本課件是可編輯的正常PPT課件4.最大正應力計算公式由正應力的分布規律得到任意點正應力為式中Mw——橫截面上的彎矩，N·m或N·mm；

y——點到中性軸

z

的距離，m或mm；

Iz——橫截面對中性軸

z

的慣性矩，m4

或mm4。141本課件是可編輯的正常PPT課件由此可得到最大正應力為令

Wz=，則有式中，Wz

為抗彎截面系數，單位為m3

或mm3。142本課件是可編輯的正常PPT課件工程中常用的梁截面圖形、慣性矩和抗彎截面系數計算公式見下表。143工程中常用的梁截面圖形、慣性矩和抗彎截面系數計算公式本課件是可編輯的正常PPT課件144工程中常用的梁截面圖形、慣性矩和抗彎截面系數計算公式本課件是可編輯的正常PPT課件三、梁的抗彎強度條件及安全校核梁的抗彎強度條件為σmax≤［σ］產生最大正應力的截面稱為危險截面，最大正應力所在的點稱為危險點。校核強度就是在桿件材料的許用應力［σ］、抗彎截面系數

Wz

以及所受最大彎矩

Mwmax都已知的條件下，驗算桿件的最大工作應力是否小于或等于［σ］。145本課件是可編輯的正常PPT課件*§2-7組合變形146本課件是可編輯的正常PPT課件一、拉伸（壓縮）與彎曲組合變形1.斜拉伸（壓縮）如圖a所示的單軌起重機橫梁

AB，就是發生壓縮與彎曲組合變形的構件，其受力分析如圖b、c、d所示。147單軌起重機橫梁及其受力分析本課件是可編輯的正常PPT課件2.偏心拉伸（壓縮）當作用在直桿上的外力沿桿的軸線時，將產生軸向拉伸或軸向壓縮。如果外力的作用線平行于桿軸線，但不通過截面形心，則將引起偏心拉伸或偏心壓縮。如圖a所示為鏈條中的一節開口鏈環。鏈環承受的外力

F

對于鏈環左側桿部

AB

來說是一對偏心拉力，即外力不通過圓截面形心，其作用線平行于桿軸線，偏心距為

e。由靜力學可知，將力

F

平移到截面形心上，要附加一力偶，如圖b所示，其力偶矩

M=Fe。因此，偏心拉伸（或壓縮）實際上就是拉伸（或壓縮）與彎曲的組合作用。148本課件是可編輯的正常PPT課件149開口鏈環及其受力分析本課件是可編輯的正常PPT課件二、扭轉與彎曲組合變形機械傳動軸如圖a所示，軸的左端用聯軸器與電動機軸連接，根據軸所傳遞的功率

P

和轉速

n，可以求得經聯軸器傳給軸的力偶矩為

MO。此外，作用于直齒圓柱齒輪上的嚙合力可以分解為圓周力

Ft

和徑向力

Fr，如圖b所示。根據力的平移定理，將各力向軸線平移，畫出傳動軸的受力圖，如圖c所示。力偶矩

MO

和M1

引起傳動軸的扭轉變形，而橫向力

Ft

及

Fr

將引起水平面（xy

平面）和垂直面（xz

平面）內的彎曲變形。150本課件是可編輯的正常PPT課件151機械傳動軸及其扭轉與彎曲組合變形a）實物圖b）已知條件c）受力圖本課件是可編輯的正常PPT課件第3章連接152§3-1鍵連接§3-2銷連接螺紋連接§3-3彈簧§3-4本課件是可編輯的正常PPT課件第2章直桿的基本變形§3-5聯軸器§3-6離合器153本課件是可編輯的正常PPT課件§3-1鍵連接154本課件是可編輯的正常PPT課件機器都是由各種零件裝配而成的，零件與零件之間存在各種不同形式的機械連接，如圖所示。一般根據連接后是否可拆，連接分為可拆連接和不可拆連接。在機械連接中屬于可拆連接的有鍵連接、銷連接和螺紋連接等；屬于不可拆連接的有焊接、鉚接和膠接等。155機械連接a）減速器b）鍵連接c）銷連接d）螺紋連接本課件是可編輯的正常PPT課件鍵連接可實現軸與軸上零件（如齒輪、帶輪等）之間的周向固定，并傳遞運動和轉矩。鍵連接的分類如圖所示。156本課件是可編輯的正常PPT課件一、平鍵連接1.普通平鍵普通平鍵的連接示意圖如圖所示。157普通平鍵的連接示意圖a）分解圖b）裝配圖c）剖面圖本課件是可編輯的正常PPT課件普通平鍵按鍵的端部形狀不同可分為圓頭（A型）、方頭（B型）和單圓頭（C型）三種形式，如圖所示。158普通平鍵本課件是可編輯的正常PPT課件2.導向平鍵和滑鍵當輪轂需要在軸上沿軸向移動時，可采用導向平鍵和滑鍵連接。如圖所示，導向平鍵比普通平鍵長，為防止松動，通常用緊定螺釘固定在軸上的鍵槽中，鍵與輪轂槽采用間隙配合，因此，軸上零件能做軸向滑動。為便于拆卸，鍵上設有起鍵螺孔。由于鍵太長時制造比較困難，因此，導向平鍵常用于軸上零件移動量不大的場合，如機床變速箱中的滑移齒輪。159導向平鍵及其連接a）導向平鍵b）導向平鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件如圖所示，滑鍵固定在輪轂上，由輪轂帶動其在軸上的鍵槽中沿軸向滑移。鍵長不受滑動距離的限制，只需在軸上銑出較長的鍵槽，而鍵可做得較短。160滑鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件二、半圓鍵連接半圓鍵連接如圖所示。半圓鍵工作面是鍵的兩側面，因此與平鍵一樣有較好的對中性。半圓鍵可在軸上鍵槽中擺動以適應輪轂上鍵槽的斜度，適用于錐形軸與輪轂的連接。它的缺點是鍵槽對軸的強度削弱較大，只適用于輕載連接。161半圓鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件三、花鍵連接由沿軸和輪轂孔周向均布的多個鍵齒相互嚙合而成的連接稱為花鍵連接。花鍵分為外花鍵（花鍵軸）和內花鍵（花鍵孔），如圖所示。162花鍵本課件是可編輯的正常PPT課件花鍵連接的特點有以下幾方面：（1）花鍵連接由多齒傳遞載荷，承載能力強。（2）花鍵的齒淺，對軸的強度削弱小。（3）對中性及導向性好。（4）加工需用專用設備，成本高。花鍵連接多用于重載和要求對中性好的場合，尤其適用于經常滑動的連接。按齒形不同，花鍵連接可分為矩形花鍵連接和漸開線花鍵連接。花鍵連接的類型、特點及應用見下表。163本課件是可編輯的正常PPT課件164花鍵連接的類型、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件四、楔鍵和切向鍵連接1.楔鍵楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵，如圖所示，鉤頭楔鍵用于不能從一端將楔鍵打出的場合，鉤頭供拆卸用。裝配時，將楔鍵打入軸與軸上零件之間的鍵槽內，使之連接成一整體，從而實現轉矩傳遞。楔鍵常用于定心精度要求不高、載荷平穩和低速的場合，如帶傳動。165本課件是可編輯的正常PPT課件166楔鍵連接a）普通楔鍵連接b）鉤頭楔鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件2.切向鍵切向鍵由一對具有1∶100斜度的楔鍵沿斜面拼合而成，其上、下兩工作面互相平行，軸和輪轂上的鍵槽底面沒有斜度。裝配時，兩個鍵分別自輪轂兩邊打入，使兩工作面分別與軸和輪轂的鍵槽底面壓緊。工作時，靠工作面的壓緊作用傳遞轉矩，如圖所示。167切向鍵及連接a）切向鍵b）切向鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件§3-2銷連接168本課件是可編輯的正常PPT課件銷連接主要用于定位，即固定零件間的相對位置，是組合加工和裝配時的輔助零件；也用于軸與轂的連接或其他零件的連接；還可以作為安全裝置中的過載剪斷零件。銷的形式很多，基本類型有圓柱銷和圓錐銷兩種，它們均有帶螺紋和不帶螺紋兩種形式。銷的具體參數已標準化，常用圓柱銷和圓錐銷的類型、特點及應用見下表。169本課件是可編輯的正常PPT課件170常用圓柱銷和圓錐銷的類型、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件171常用圓柱銷和圓錐銷的類型、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件§3-3螺紋連接172本課件是可編輯的正常PPT課件一、常用螺紋的類型、特點及應用螺紋是指在圓柱表面或圓錐表面上，沿著螺旋線形成的、具有相同斷面的連續凸起和溝槽，如圖所示。在圓柱或圓錐外表面上所形成的螺紋稱為外螺紋，在圓柱或圓錐內表面上所形成的螺紋稱為內螺紋。173螺紋a）外螺紋b）內螺紋本課件是可編輯的正常PPT課件螺紋旋向的判別如圖所示，按螺旋線旋繞方向不同，螺紋分為順時針旋入的右旋螺紋和逆時針旋入的左旋螺紋，其中右旋螺紋較為常用。螺紋旋向直觀的判別方法是，將螺紋軸線豎直放置，其可見側螺紋牙由左向右上升時為右旋，反之為左旋。174螺紋旋向的判別

本課件是可編輯的正常PPT課件常用連接螺紋的類型、特征代號、特點及應用見下表。175常用連接螺紋的類型、特征代號、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件176常用連接螺紋的類型、特征代號、特點及應用普通螺紋的完整標記由特征代號、尺寸代號、公差帶代號及其他有必要做進一步說明的信息組成。特征代號與尺寸代號之間不留空，其他各部分之間用“-”分開。普通螺紋完整標記的格式為：本課件是可編輯的正常PPT課件二、螺紋連接的類型、結構及應用螺紋連接的螺紋緊固件大多已標準化，常用螺紋緊固件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母、墊圈和防松零件等，如圖所示。177常用螺紋緊固件a）六角頭螺栓b）雙頭螺柱c）六角螺母d）平墊圈e）彈簧墊圈f）開槽圓柱頭螺釘g）開槽沉頭螺釘h）十字槽沉頭螺釘i）內六角圓柱頭螺釘j）開槽錐端緊定螺釘本課件是可編輯的正常PPT課件螺紋連接在生產實踐中應用很廣，常見的螺紋連接有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接四種類型，其類型、結構、特點及應用見下表。178螺紋連接的類型、結構、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件179螺紋連接的類型、結構、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件三、螺紋連接的防松方法螺紋連接常用的防松方法有摩擦防松、機械防松和破壞螺紋防松三種形式，具體見下表。180

螺紋連接常用的防松方法本課件是可編輯的正常PPT課件181

螺紋連接常用的防松方法本課件是可編輯的正常PPT課件182

螺紋連接常用的防松方法本課件是可編輯的正常PPT課件四、螺紋連接的拆裝1.螺紋連接的拆裝工具螺紋連接的主要拆裝工具如圖所示。根據使用場合和部位的不同，可選用不同的工具。183螺紋連接的主要拆裝工具a）活扳手b）梅花扳手c）成套呆扳手d）旋具e）內六角扳手f）呆扳手g）扭矩扳手h）測力矩扳手i）氣動扳手本課件是可編輯的正常PPT課件2.雙頭螺栓的拆裝雙頭螺栓的拆裝方法如圖所示。184雙頭螺栓的拆裝方法a）雙螺母拆裝法b）長螺母拆裝法c）用專用工具拆裝本課件是可編輯的正常PPT課件3.螺紋連接拆裝時的注意事項裝配螺紋連接時，應保證一定的擰緊力矩，使牙間產生足夠的預緊力；墊圈不能漏裝，特別是防松墊圈；在裝配前須檢查螺紋的精度；拆卸螺紋連接時，應控制一定的扭矩，不能損傷螺母。185本課件是可編輯的正常PPT課件*§3-4彈簧186本課件是可編輯的正常PPT課件彈簧的常用分類方法如圖所示。按形狀分，彈簧的主要類型、特點及應用見下表。187彈簧的常用分類方法本課件是可編輯的正常PPT課件188彈簧的主要類型、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件189彈簧的主要類型、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件190彈簧的主要類型、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件§3-5聯軸器191本課件是可編輯的正常PPT課件聯軸器是機械傳動中的常用部件，多用來連接兩傳動軸，使其一起轉動并傳遞扭矩，有時也可作為安全裝置。聯軸器按結構特點不同，可分為剛性聯軸器和撓性聯軸器兩大類。常用聯軸器的類型、結構特點及應用見下表。192常用聯軸器的類型、結構特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件193常用聯軸器的類型、結構特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件194常用聯軸器的類型、結構特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件§3-6離合器195本課件是可編輯的正常PPT課件與聯軸器相同，離合器主要用來連接兩軸，使其一起轉動并傳遞扭矩。用離合器連接的兩軸在機器的運轉過程中可以隨時接合或分離。另外，離合器也可用于過載保護等，通常用于操縱機械傳動系統的啟動、停止、換向及變速。對離合器的要求是：工作可靠，接合平穩，分離迅速而徹底，動作準確，調節和維修方便，操作方便省力，結構簡單等。離合器的類型很多，一般的機械離合器有牙嵌式和摩擦式等。常用離合器的類型、結構、特點及應用見下表。196本課件是可編輯的正常PPT課件197常用離合器的類型、結構、特點及應用本課件是可編輯的正常PPT課件第4章機構198§4-1平面機構的組成§4-2平面四桿機構凸輪機構§4-3間歇運動機構§4-4本課件是可編輯的正常PPT課件§4-1平面機構的組成199本課件是可編輯的正常PPT課件一、平面機構機構是具有確定運動的構件系統，其組成要素有構件和運動副。若組成機構的所有構件都在同一平面或相互平行的平面內運動，則稱該機構為平面機構，否則稱為空間機構。200本課件是可編輯的正常PPT課件二、平面運動副機械的重要特征是其各組成構件之間具有確定的相對運動，因此必須對各個構件的運動加以必要的限制。在機械中，每個構件都以一定方式與其他構件相互接觸，兩者之間形成一種可動的連接，從而使兩個相互接觸的構件之間的相對運動受到限制。兩個構件之間的這種可動連接稱為運動副。兩構件之間有不同的接觸方式，從而形成不同的運動副。201本課件是可編輯的正常PPT課件1.低副（1）低副的類型及應用兩構件之間為面接觸的運動副稱為低副。按兩構件之間相對運動特征的不同，低副可分為轉動副、移動副和螺旋副，低副的類型及應用見下表。202低副的類型及應用本課件是可編輯的正常PPT課件203低副的類型及應用本課件是可編輯的正常PPT課件（2）低副的結構及符號轉動副的表示方法如圖所示，小圓圈表示鉸鏈，線段表示構件，帶陰影線的構件表示機架（固定不動）。204轉動副的表示方法a）固定鉸鏈b）活動鉸鏈c）表示方法本課件是可編輯的正常PPT課件2.高副兩構件之間為點或線接觸的運動副稱為高副。按接觸方式不同，高副通常分為滾動輪接觸、凸輪接觸和齒輪接觸，高副的類型及應用見下表。205高副的類型及應用本課件是可編輯的正常PPT課件206高副的類型及應用本課件是可編輯的正常PPT課件*三、機構運動簡圖的測繪用簡單線條和符號來表示構件和運動副，并按比例定出各運動副的位置。這種說明機構各構件間相對運動關系的簡化圖形，稱為機構運動簡圖。1.機構分析（1）測繪時使被測繪的機構緩慢地運動，從主動件開始仔細觀察機構運動，分清各運動單元，確定主動件、機架、傳動部件和執行部件，從而確定組成機構的構件數目和運動副的數目。（2）根據連接構件間的接觸情況及相對運動的性質，確定各個運動副的種類。207本課件是可編輯的正常PPT課件（3）選擇最能表現機構特征的平面作為視圖平面。（4）在稿紙上按規定的符號及構件的連接次序逐步畫出機構運動簡圖的草圖，然后用數字1、2、3…分別標出各構件，用

A、B、C…分別標出各運動副。（5）仔細測量機構各運動尺寸（如轉動副間的中心距、移動副導路的位置），對于高副則應仔細測出高副的輪廓曲線及其位置，然后以適當的比例作機構運動簡圖。208本課件是可編輯的正常PPT課件2092.繪制機構運動簡圖的步驟了解清楚機械的實際構造、動作原理和運動情況。1選擇恰當的機構運動簡圖視圖平面（通常選擇機械中多數構件的運動平面）。3確定各運動副的相對位置，用各運動副的代表符號、常用機構運動簡圖符號和簡單線條，繪制機構運動簡圖。5沿運動傳遞路線，逐一分析每兩個構件之間相對運動的性質，確定運動副的類型和數目。2選擇恰當的作圖比例。4在主動件上標出箭頭以表示其運動方向。6本課件是可編輯的正常PPT課件§4-2平面四桿機構210本課件是可編輯的正常PPT課件一、平面四桿機構的基本類型、特點和應用由一些剛性構件用轉動副和移動副相互連接而組成的，在同一平面或相互平行平面內運動的機構稱為平面連桿機構。平面連桿機構構件的形狀多種多樣，不一定為桿狀，但從運動原理來看，均可用等效的桿狀構件來代替。最常用的平面連桿機構是具有四個構件（包括機架）的低副機構，稱為平面四桿機構。211本課件是可編輯的正常PPT課件工程上常用的平面四桿機構的機構運動簡圖如圖所示。其中，如圖a所示的平面鉸鏈四桿機構是平面四桿機構的基本形式，也是其他多桿機構的基礎。212工程上常用的平面四桿機構的機構運動簡圖a）平面鉸鏈四桿機構b）平面滑塊四桿機構本課件是可編輯的正常PPT課件二、平面鉸鏈四桿機構如圖所示，在平面鉸鏈四桿機構中，固定不動的構件4稱為機架，不與機架直接相連的構件2稱為連桿，與機架相連的構件1、3稱為連架桿。平面鉸鏈四桿機構按兩連架桿的運動形式不同，分為曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構三種基本類型。213平面鉸鏈四桿機構本課件是可編輯的正常PPT課件1.平面鉸鏈四桿機構類型的判別曲柄是能做整周旋轉的連架桿，只有這種能做整周旋轉的構件才能用電動機等連續轉動的裝置來帶動，所以，能做整周旋轉的構件在機構中具有重要地位，即曲柄是機構中的關鍵構件。平面鉸鏈四桿機構中是否存在曲柄，主要取決于機構中各桿的相對長度和機架的選擇。平面鉸鏈四桿機構存在曲柄，必須同時滿足兩個條件：最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和；連架桿和機架中必有一桿是最短桿。214本課件是可編輯的正常PPT課件根據曲柄存在條件，可以推論得出平面鉸鏈四桿機構三種基本類型的判別方法，見下表。215平面鉸鏈四桿機構三種基本類型的判別方法（AD為最長桿，AB為最短桿）本課件是可編輯的正常PPT課件216平面鉸鏈四桿機構三種基本類型的判別方法（AD

為最長桿，AB

為最短桿）本課件是可編輯的正常PPT課件2.平面鉸鏈四桿機構應用舉例217平面鉸鏈四桿機構應用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件218平面鉸鏈四桿機構應用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件219平面鉸鏈四桿機構應用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件*三、平面四桿機構的基本性質如圖所示曲柄搖桿機構中，當曲柄整周回轉時，搖桿在

C1D

與

C2D兩極限位置之間往復擺動。當搖桿在

C1D、C2D

兩極限位置時，曲柄與連桿共線，對應兩位置所夾的銳角稱為極位夾角，用θ

表示。220曲柄搖桿機構本課件是可編輯的正常PPT課件機構的急回特性可用行程速比系數

K

表示，即式中——從動件工作行程的平均角速度，rad/s；——從動件空回行程的平均角速度，rad/s；

t1——從動件工作行程的所用時間，s；

t2——從動件空回行程的所用時間，s；

θ——極位夾角，（°）。221本課件是可編輯的正常PPT課件上式表明，當機構有極位夾角θ時，機構有急回特性；極位夾角θ

越大，機構的急回特性越明顯；極位夾角θ=0°時，機構往返所用的時間相同，機構無急回特性。平面四桿機構的急回特性可以節省非工作時間，提高生產效率，如牛頭刨床退刀速度明顯高于工作速度，就是利用了平面四桿機構的急回特性。222本課件是可編輯的正常PPT課件2.死點位置如圖所示曲柄搖桿機構中，若搖桿

CD

為主動件，曲柄AB為從動件，則當搖桿擺動到極限位置

C1D

或

C2D

時，連桿

BC

與從動曲柄

AB共線，主動搖桿

CD通過連桿BC

加于從動曲柄

AB

上的力將通過從動件的鉸鏈中心

A，從而使驅動力對從動曲柄

AB的回轉力矩為零，使機構轉不動或出現運動不確定現象。機構的這種位置稱為死點位置。223本課件是可編輯的正常PPT課件224曲柄搖桿機構的死點位置本課件是可編輯的正常PPT課件四、含有一個移動副的平面四桿機構1.曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構是具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機構，其應用實例見下表。225

曲柄滑塊機構應用實例本課件是可編輯的正常PPT課件226

曲柄滑塊機構應用實例本課件是可編輯的正常PPT課件2.導桿機構導桿是機構中與另一運動構件組成移動副的構件。連架桿中至少有一個構件為導桿的平面四桿機構稱為導桿機構。導桿機構可以看作是通過改變曲柄滑塊機構中固定件的位置演化而成的。當曲柄滑塊機構選取不同構件作為機架時，會得到不同的導桿機構類型。227本課件是可編輯的正常PPT課件§4-3凸輪機構228本課件是可編輯的正常PPT課件一、凸輪機構的組成、類型、特點及應用1.凸輪機構的組成凸輪機構是由凸輪、從動件和機架三個基本構件組成的高副機構，凸輪機構示意圖如圖所示。229凸輪機構示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件2.凸輪機構的類型、特點及應用凸輪機構的類型很多，凸輪機構的類型