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专升本机械设计基础键机械设计概述基础键理论与分类基础键设计方法与步骤基础键材料选择与热处理工艺基础键制造工艺与装备基础键应用案例分析及故障排除总结与展望contents目录01机械设计概述机械设计是机械工程的重要组成部分，是根据使用要求对专用机械的工作原理、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。机械设计定义机械设计是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要因素，机械设计的努力目标是：在各种限定的条件下设计出最好的机械，即做出优化设计。机械设计重要性机械设计定义与重要性从手工设计到计算机辅助设计，再到现代优化设计方法的应用，机械设计技术不断发展和完善。发展历程随着计算机技术、信息技术、新材料技术等的发展，机械设计正朝着智能化、精密化、高效化、绿色化等方向发展。发展趋势机械设计发展历程及趋势基本原则机械设计应遵循功能性、可靠性、经济性、美观性、环保性等基本原则。基本要求在满足使用功能的前提下，机械设计应追求结构简单、制造容易、成本低廉、操作方便、维修容易等目标。同时，还应考虑机械的安全性、耐用性、可维修性等因素。机械设计基本原则与要求02基础键理论与分类通过键将轴和轴上零件连接在一起，以传递扭矩或实现轴上零件的周向固定。实现轴与轴上零件间的周向固定以传递运动和转矩，有些还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。键连接概念及作用键连接作用键连接定义平键：普通平键、导向平键和滑键三种，其中普通平键用于静连接，导向平键和滑键用于动连接。平键连接靠侧面传递转矩，对中性好，结构简单，易于装拆。半圆键：工作表面为半圆弧形，靠侧面传递转矩。半圆键在轴上槽中可绕其几何中心摆动以适应轮毂槽底面的斜度。楔键：上、下面是工作面，键的上表面有1:100的斜度，轮毂键槽的底面也有1:100的斜度。楔键连接靠楔紧作用来传递转矩，并能对轴上零件进行单向轴向固定。切向键：由两个斜度为1:100的楔键组成，其上下两面（窄面）为工作面，其中一个工作面在通过轴心线的平面内。切向键连接靠工作面的挤压来传递转矩。一个切向键只能传递单向转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个键。基础键类型与特点根据使用要求选择键的类型如需要传递较大的转矩，且要求连接处对中性较好，可选用平键；如需要适应轮毂槽底面的斜度，可选用半圆键或楔键。根据轴的直径和键的强度选择键的截面尺寸键的截面尺寸（键宽b和键高h）应根据轴的直径d从标准中选取。注意键的标记和装配要求键的标记包括键的类型、尺寸（b×h）和长度L。在装配时，应保证键与键槽的侧面紧密贴合，无间隙。对于较紧的键连接，可使用铜棒或软铁锤进行敲击，不得使用钢锤直接敲击键的端面，以免损坏轴和键槽。键选择与使用注意事项03基础键设计方法与步骤根据轴的直径和键的强度要求确定键的尺寸，包括键宽、键高和键长。考虑键连接的定位方式，如定心方式、侧面定位方式等，以确保键连接的稳定性。根据使用要求选择键连接类型：平键、半圆键、楔键或切向键等。确定键连接类型和尺寸对键连接进行受力分析，计算键的挤压应力和剪切应力。根据键的材料和许用应力进行强度校核，确保键连接的安全可靠性。对键连接进行优化设计，如采用花键连接、增加键的数目等，以提高键连接的承载能力和使用寿命。进行强度校核和优化设计绘制图纸并标注尺寸和技术要求根据键连接的类型和尺寸绘制图纸，包括键的剖面图、轴和轮毂的键槽图等。在图纸上标注键的尺寸、公差、表面粗糙度等技术要求。注明键连接的材料、热处理和表面处理方式等要求，以确保键连接的质量和性能。04基础键材料选择与热处理工艺碳钢合金钢不锈钢有色金属常用材料及其性能特点具有良好的强度和韧性，易于加工和热处理，是常用的基础键材料之一。具有优异的耐腐蚀性和美观性，适用于对材料要求高或特殊环境下的基础键。通过添加合金元素来改善材料的机械性能，如提高硬度、耐磨性和耐腐蚀性。如铜、铝等，具有良好的导电性和导热性，适用于特定要求的基础键。降低材料的硬度，提高其塑性和韧性，便于加工。退火处理使材料组织细化，提高其力学性能和切削性能。正火处理大幅提高材料的硬度和耐磨性，但会降低其韧性。淬火处理消除淬火产生的内应力，稳定材料的组织和性能。回火处理热处理工艺对材料性能影响根据基础键的使用要求和工作环境选择合适的材料。考虑材料的成本、来源和加工难度等因素进行综合评估。材料选择与热处理工艺确定根据材料的性能和加工要求确定合适的热处理工艺。在实际生产过程中进行不断调整和优化，以达到最佳的材料和工艺组合。