粒子束偏轉(zhuǎn)角測量裝置設(shè)計

1、粒子束偏轉(zhuǎn)角測量裝置設(shè)計摘要這次我們畢業(yè)設(shè)計是離子束偏轉(zhuǎn)角測試裝置機械部分設(shè)計。這次我們設(shè)計的在真空環(huán)境下測量離子推進(jìn)器發(fā)射出的離子的發(fā)散角及離子強度的裝置，要求發(fā)散角測量范圍為70，測量半徑0800mm可變，推進(jìn)器安裝在該測量裝置的后端，距離半徑移動導(dǎo)軌面的高度不小于350mm轉(zhuǎn)動精度0.05/140，移動精度0.05/800mm,由于此裝置用于太空衛(wèi)星或高精度測量裝置中，所以該裝置的部分零件應(yīng)達(dá)到指定的精度要求。本次設(shè)計主要由手工繪圖，計算機輔助分析完成，因此在查閱科技文獻(xiàn)資料使用各種標(biāo)準(zhǔn)，非標(biāo)準(zhǔn)手冊，計算機軟件等方面都得到很大的提高。在獨立工作，創(chuàng)新能力方面都得到鍛煉。使機械制造各環(huán)節(jié)得

2、到綜合和協(xié)調(diào)應(yīng)用。掌握設(shè)計思路和設(shè)計方法，以及如何去工作，為將來實際工作打下堅實基礎(chǔ)，邁出了堅實的一步。關(guān)鍵詞：粒子束；齒輪齒條；同步齒形帶；步進(jìn)電機；移動導(dǎo)軌；減速器abstractthe design of our graduation ion beam deflection angle test device mechanical parts design. this time we designed in a vacuum environment measuring ion thruster emits ions and ionic strength of the divergence

3、 angle of the device, requiring divergence angle measurement range 70 , measured variable radius of 0 800mm, propeller installed in the measurement back-end devices, from mobile guide face radius of not less than 350mm high rotational accuracy 0.05/140 , moving accuracy 0.05/800mm, because the devic

4、e used for space satellites or high-precision measurement devices, so some parts of the device should reach the specified accuracy. this design mainly by hand drawing, computer-aided analysis is complete, so the access to science and technology literature using a variety of standard, non-standard ma

5、nuals, computer software and other areas have been greatly improved. in separate work, innovation capacity have been tempered. so that all sectors of machinery manufacturing applications are integrated and coordinated. master design ideas and methods, and how to work, practical work for the future a

6、nd lay a solid foundation, has taken a solid step forward. keywords: beam; gear rack; synchronous belt; stepper motor; mobile guide; reducer目錄摘要ivabstractv1 緒論11.1 粒子束測量裝置的組成11.2 畢業(yè)設(shè)計的目的12 電動機的選用22.1 選擇步進(jìn)電機22.2確定步進(jìn)電動機的型號22.3 確定電動機轉(zhuǎn)速43 軸的設(shè)計53.1 概述53.1.1 軸的材料53.1.2 軸的毛坯53.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計53.2.1 導(dǎo)軌軸的設(shè)計53.2.2 旋

7、轉(zhuǎn)軸的設(shè)計63.2.3 軸的強度計算73.2.3 安全系數(shù)校核計算73.2.4 軸的剛度計算73.3 軸承的選擇83.3.1 軸承種類的選擇83.3.2 深溝球軸承結(jié)構(gòu)84 機架104.1 機架概述104.2 機架設(shè)計的一般原則104.3機架的常用材料104.4 機架的材料和許用應(yīng)力115 聯(lián)軸器的選擇125.1 聯(lián)軸器的選用125.2 選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮的因素125.3 選擇聯(lián)軸器品種、型式125.4 定聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格（型號）136 傳動裝置156.1 傳動裝置的介紹156.2 按傳動比可調(diào)性的傳動分類156.3 固定傳動比的傳動167 聯(lián)接187.1 主要類型187.1.1 螺栓的聯(lián)

8、接的優(yōu)越性187.1.2 螺栓聯(lián)接的主要問題197.2 螺栓聯(lián)接強度的措施197.2.1 減輕應(yīng)力集中197.2.2 選擇恰當(dāng)?shù)念A(yù)緊力并保持不減退207.2.3 改善制造工藝208 導(dǎo)軌的選擇與計算218.1 導(dǎo)軌的選擇218.2 導(dǎo)軌長的計算218.3 槽鋼連接件設(shè)計228.3.1 試件參數(shù)228.3.2 槽鋼連接件的設(shè)計及校核228.4 連接螺栓選用249 同步齒形帶的選用269.1 帶傳動優(yōu)越性269.2 傳動帶的類型269.3 同步齒形帶的傳動精度提高的方法2610 軸的支承3010.1 軸的支承3010.2 軸系的軸向固定3011 減速器3211.1 減速器的特點3211.2 減速器

9、選擇3311.3 減速器確定34結(jié)論35致謝36參考文獻(xiàn)37畢業(yè)設(shè)計（論文）評語38391 緒論粒子束測量裝置的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計是在總體方案、主要參數(shù)或若干主要尺寸已經(jīng)擬定的基礎(chǔ)上，確定機械各部分幾何形狀、尺寸、配合要求、制造精度和表面粗糙度等細(xì)節(jié)的過程。機械設(shè)計的成果都是以一定的結(jié)構(gòu)形式通過裝配工作圖、零件工作圖表現(xiàn)出來，按照所設(shè)計的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工、裝配、制成產(chǎn)品以滿足使用要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計也是在充分了解產(chǎn)品計劃和總體方案所考慮的設(shè)計意圖和全部結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)造的過程，必要時可能需要修改甚至推翻前階段的結(jié)論。結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞，不僅影響機械的工作質(zhì)量，而且直接影響到制造、裝配和維修是否方便，成本是否低

10、廉。正確、合理、有創(chuàng)意地設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以顯著地提高設(shè)計質(zhì)量。在整個機械設(shè)計過程中，大部分時間用于設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及面較廣且相當(dāng)靈活，是機械設(shè)計者必備的基本技能。1.1 粒子束測量裝置的組成 粒子束測量裝置的基本結(jié)構(gòu)由粒子發(fā)射裝置、測量傳感器、高低可調(diào)傳感支座、移動導(dǎo)軌、齒輪齒條、移動導(dǎo)軌支架、步進(jìn)電機、調(diào)整安裝基座、回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機、底板、固定夾頭、鎖緊裝置等組成。1.2 畢業(yè)設(shè)計的目的 畢業(yè)設(shè)計是機械設(shè)計課程中培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力及綜合運用各門課程的一個重要環(huán)節(jié)。其目的是：1綜合運用機械設(shè)計課程及其他有關(guān)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進(jìn)行機械設(shè)計訓(xùn)練，從而使這些知識得到進(jìn)一步鞏固、加深和擴展。2在畢業(yè)設(shè)計實

11、踐中學(xué)習(xí)和掌握通用機械零部件、機械傳動及一般機械設(shè)計的基本方法與步驟，學(xué)生綜合運用所學(xué)各科知識，培養(yǎng)其工程設(shè)計能力，分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。3提高學(xué)生在計算、制圖、運用設(shè)計資料、進(jìn)行經(jīng)驗估算、考慮技術(shù)決策等機械設(shè)計方面的基本技能以及機械cad技術(shù)。畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在學(xué)校期間的一次較為全面的機械設(shè)計訓(xùn)練，其實質(zhì)、內(nèi)容以及培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的過程均不能與專業(yè)課程設(shè)計或工廠的產(chǎn)品設(shè)計相等同。畢業(yè)設(shè)計一般選擇由機械設(shè)計課程所學(xué)過的大部分零部件所組成的機械傳動裝置或結(jié)構(gòu)較為簡單的機械作為畢業(yè)設(shè)計題目?，F(xiàn)以目前較為領(lǐng)先的粒子束測量裝置為畢業(yè)題目來說明畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容。2 電動機的選用2.1 選擇步

12、進(jìn)電機電動機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的原動機。一般來說，較其他原動機有較高的驅(qū)動效率，與被驅(qū)動的工作機的連接也較為方便，其種類和型號也較多，并具有各種機械特性，可滿足不同類型工作機械的要求，電動機還具有良好的調(diào)速性能、啟動、制動、反向和調(diào)速以及測量與遙控均較方便，便于生產(chǎn)過程自動化管理。因此，生產(chǎn)機械在有動力源的場合應(yīng)優(yōu)先選用電動機作為原動機。由于測量粒子束推進(jìn)器發(fā)射出的粒子的發(fā)射角及粒子強度的裝置，要求精度等都相當(dāng)高。故應(yīng)選用步進(jìn)電動機作為原動機。步進(jìn)電動機根據(jù)其額定功率（指連續(xù)運轉(zhuǎn)下電動機發(fā)熱不超過許可溫升的最大功率，其數(shù)值標(biāo)在電動機銘牌上）和滿載轉(zhuǎn)速（指負(fù)荷相當(dāng)于額定功率時的電動機轉(zhuǎn)速；當(dāng)負(fù)

13、荷減小時，電動機實際轉(zhuǎn)速略有升高，但不會超過同步轉(zhuǎn)速磁場轉(zhuǎn)速）的不同，具有系列型號。各型號電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)（如額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比等）、外形及安裝尺寸可查閱產(chǎn)品目錄或有關(guān)機械設(shè)計手冊。2.2確定步進(jìn)電動機的型號2.2.1脈沖當(dāng)量的選擇脈沖當(dāng)量：一個指令脈沖使步進(jìn)電動機驅(qū)動拖動的移動距離=0。01mm/p（輸入一個指令脈沖工作臺移動0.01毫米）初選之相步進(jìn)電動機的步距角0.750 /1.50 ，當(dāng)三相六拍運行時，步距角=0.750 其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)s=480 p/r步進(jìn)電動機與精密回轉(zhuǎn)臺傳動比ii= = =1.25在步進(jìn)電動機與滾珠絲桿之間加z1 =

14、20，z2 =25 模數(shù)m=2.5的一對齒輪。齒輪的模數(shù)根據(jù)d616車床，掛輪齒類比確定。2.2.2 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算1 空載時的摩擦轉(zhuǎn)矩tlf tlf = = =0.086n.m2負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl tl =1.584n.mu- 摩擦系數(shù)w-槽鋼的重量l-導(dǎo)程i-傳動比3等效轉(zhuǎn)動慣量計算js=kg.m2槽鋼的運動慣量jw=kg.m2大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量jg2（大齒接圓直徑62.5毫米 寬10毫米）jg2 =kg.m2 小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量jg1（小齒接圓直徑50毫米 寬12毫米）換算系列電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量jlkg.m2 換算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量jl = =7.3310-4 kg.m24 初選步進(jìn)電

15、動機型號根據(jù)車削時負(fù)載轉(zhuǎn)距tl=1.58n.m和電動機總轉(zhuǎn)動慣量jl=7.33x10-4,初步選定電動型號為110bf003反應(yīng)式步進(jìn)電動機。該電動機的最大靜扭距tmax=8.1n.m，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 jm=4.710-4kg.m2為了使步進(jìn)電動機具有良好的起動能力及較快的響應(yīng)速度應(yīng)為： 及空載時起動時間計算（ta）110bf003步進(jìn)電動機的最小加、減速度時間為1秒帶慣性負(fù)載的最大起動頻率fl的計算電動機空載起動頻率帶慣性負(fù)載的最大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分帶慣性負(fù)載起動力矩tm電動機起動矩-頻率特性曲線tm=2.6n.m負(fù)載時起動時間tata=該電機帶慣性負(fù)載時能夠起動5速度驗算空行程快速移動速度的驗算從電

16、動機的運行矩-頻率特性曲線查得fmax=6000hz時，電動機轉(zhuǎn)矩0.9n.mtlf=0.086n.m（空載時的摩擦轉(zhuǎn)矩）工作行程速度計算當(dāng)t=1.584n.m時，電動機對應(yīng)頻率f3000hz以上計算，選該型號步進(jìn)電動機，無論是起動性能，還是空行程快速進(jìn)給，還是工作行進(jìn)給速度都能滿足精度的設(shè)計要求校核電動機起動性能，驗算空行程速度和工作行程速度 選定步進(jìn)電動機后，步進(jìn)電動機的性能參數(shù)，為數(shù)控系統(tǒng)，特別是輸出接口，驅(qū)動電源模塊型號的選擇提供依據(jù)。2.3 確定電動機轉(zhuǎn)速 額定功率相同的同類型電動機有若干種比轉(zhuǎn)速可供選用。電動機轉(zhuǎn)速越高，則磁極越少，尺寸及重量越小，一般來說價格也越低；但是由于所選用

17、的電動機轉(zhuǎn)速越高，當(dāng)工作機械低速時，減速傳動所需傳動裝置的傳動比必然增大，傳動級數(shù)增多，尺寸及重量增大，從而使傳動裝置的成本增加。因此，確定電動機轉(zhuǎn)速時應(yīng)同時兼顧電動機及傳動裝置，對兩者加以綜合分析比較確定。3 軸的設(shè)計3.1 概述作回轉(zhuǎn)運動的零件都要裝在軸上來實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運動，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。軸要用滑動軸承或滾動軸承來支承。常見的軸有直軸和曲軸，曲軸主要用于作往復(fù)運動的機械中。3.1.1 軸的材料軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較小，所以應(yīng)用較為廣泛。常用的碳素鋼有3050鋼，最常用的是45鋼。為保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。不重要的

18、或受力較小的軸以及一般傳動軸可以使用q235q275鋼。合金鋼具有較高的機械強度，可淬性也較好，可以在傳遞大功率并要求減少質(zhì)量和提高軸頸耐磨性時采用。常用的合金鋼有2crni2、12crni3、20cr、40cr和38simnmo等。軸的材料也可采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵。軸的毛坯是鑄造成型的，所以易于得到更合理的形狀。這些材料吸振。3.1.2 軸的毛坯尺寸較小的軸可以用圓鋼車制，尺寸較大的軸則應(yīng)用鍛造毛坯。鑄造毛坯應(yīng)用很少。為了減少質(zhì)量或結(jié)構(gòu)需要，有一些機器的軸（如水輪機軸和航空發(fā)動機主軸等）常采用空心的截面。因為傳遞轉(zhuǎn)矩主要靠軸的近外表面材料，所以空心軸比實心軸在材料的利用上較經(jīng)濟。當(dāng)外直徑d

19、相同時，空心軸的內(nèi)直徑若取為d0=0.625d，則它的強度比實心軸削弱約18%，而質(zhì)量卻可減少39%。但空心軸的制造比較費工，所以必須從經(jīng)濟和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面分析才能決定是否有利。有時為了節(jié)約貴重的合金鋼或優(yōu)質(zhì)鋼，或是為了解決大件鍛造的困難，也可用焊接的毛坯。性較高，可用熱處理方法獲得所需的耐磨性，對應(yīng)力集中敏感性也較低。因鑄造品質(zhì)不易控制，故可靠性不如鋼制軸。3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1 導(dǎo)軌軸的設(shè)計根據(jù)軸上零件的尺寸及軸上定位的要求等，確定軸的各段直徑和長圖3-1 導(dǎo)軌軸軸段1 為了使所選的軸直徑d1與軸承6202相配，此處軸直徑d1應(yīng)該等于軸承孔徑15mm。由于軸承厚度為11mm，故取

20、l1=12mm。軸段2為滿足軸承定位要求，軸段1的右端設(shè)計一軸肩，軸肩的高度：h10.07d=0.0715=1.05mm h2=d1+2h1=15+2.1=17.1mm按標(biāo)準(zhǔn)直徑取d2=17mm并取長度l2=32mm軸段3根據(jù)d2=17mm，為便于裝拆，取安裝齒輪處直徑d3=20mm，齒輪左端與軸承之間用套筒定位。軸段4齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h20.07d=0.0717=1.19mm則軸環(huán)處直徑d4=d3+2h2=17+2.38=19.38mm。故取d4=20mm，l4=4mm。軸段5為了齒輪處于導(dǎo)軌中間位置，則取l5=l2=32mm。同理得，d5=17mm。軸段6根據(jù)軸承內(nèi)徑15mm

21、得d6=15mm。而長度由于與聯(lián)軸器聯(lián)接。故取l6=40mm。因軸承只承受徑向力（軸向力可忽略）且不大，故初步選用深溝球軸承，參照有關(guān)配合選擇軸上零件與軸的配合：齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的配合為m6，聯(lián)軸器與軸的配合為3.2.2 旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計圖3-2 旋轉(zhuǎn)軸根據(jù)軸上零件尺寸及軸向定位的要求等，確定軸的各段直徑和長度。軸段1為了使所選軸直徑d1與法蘭盤孔徑相配，此處直徑d1應(yīng)等于法蘭盤孔徑30 -00.016，長度l1為38mm。軸段2為了滿足螺母緊固，軸段2需設(shè)計成帶有螺紋的軸段，其大小為m361.5，長度由軸的總長度及兩端調(diào)整而定，故取29mm。軸段3參照d3=40mm，選用深溝球軸承

22、6008，兩端軸承距離為30mm，為了與導(dǎo)軌配合聯(lián)接，l3長度故取95mm。因軸承同時承受軸向力和徑向力，而軸向力不是太大，故可用深溝球軸承。軸的各段直徑和長度確定后，參照有關(guān)配合選擇軸上零件與軸的配合：滾動軸承與軸的配合為m6，法蘭盤與軸的配合為。3.2.3 軸的強度計算軸的強度計算主要有三種方法：許用切應(yīng)力計算許用彎曲應(yīng)力計算安全系數(shù)校核計算許用切應(yīng)力計算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡便，但計算精度較低。它主要用于下列情況：1傳遞以轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸；2初步估算軸徑以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計；3不重要的軸。彎矩等的影響，可在計算中適當(dāng)降低許用切應(yīng)力。許用彎曲應(yīng)力計算必須先知道作用力的大小和作用點的位置、軸

23、承跨距、各段軸徑等參數(shù)。為此，常先按轉(zhuǎn)矩估算軸徑并進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，即可畫出軸的彎扭合成圖，然后計算危險截面的最大彎曲應(yīng)力。它主要用于計算一般重要的、彎扭復(fù)合的軸，計算精度中等。安全系數(shù)校核計算也要在結(jié)構(gòu)設(shè)計后進(jìn)行，不僅要定出軸的各段直徑，而且要定出過渡圓角、軸轂配合、表面粗糙度等細(xì)節(jié)。它主要用于重要的軸，計算精度較高，但計算較復(fù)雜，且常需有足夠的資料才能進(jìn)行。安全系數(shù)校核計算能判斷各危險截面的安全程度，從而改善各薄弱環(huán)節(jié)，有利于提高軸的疲勞強度。以上三種方法可單獨使用或逐個使用。一般轉(zhuǎn)軸按許用彎曲應(yīng)力計算已足夠可靠，不一定再用安全系數(shù)法校核。要用安全系數(shù)法校核的軸，不一定要再用許用彎曲應(yīng)力

24、法計算。強度計算不能滿足要求時，應(yīng)修改結(jié)構(gòu)設(shè)計，兩者常相互配合、交叉進(jìn)行。3.2.3 安全系數(shù)校核計算疲勞強度校核疲勞強度的校核即計入應(yīng)力集中、表面狀態(tài)和尺寸影響以后的精確校核。同上節(jié)所述方法，繪出軸的彎矩m圖和轉(zhuǎn)矩t圖以后，選擇軸上的危險截面進(jìn)行校核。根據(jù)截面上受到的彎矩和轉(zhuǎn)矩可求出彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力，這兩項循環(huán)應(yīng)力可分解成平均應(yīng)力m及m和應(yīng)力幅a及a。然后就可以分別求出彎矩作用下的安全系數(shù)s和轉(zhuǎn)矩作用下的安全系數(shù)s。3.2.4 軸的剛度計算軸受載荷以后要發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，如果變形過大，會影響軸上零件正常工作。例如，在電動機中如果由于彎矩使軸所產(chǎn)生的撓度y過大，就會改變電機轉(zhuǎn)子和定子間的間隙

25、而影響電機的性能。又如，內(nèi)燃機凸輪軸受轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的扭角如果過大就會影響氣門啟閉時間。對于一般的軸頸，如果由于彎矩所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角過大，就會引起軸承上的載荷集中，造成不均勻磨損和過度發(fā)熱。軸上裝齒輪的地方如有過大的轉(zhuǎn)角，也會使輪齒嚙合發(fā)生偏載。所以在設(shè)計機器時，常要提出剛度要求。軸的變形有三種：撓度、轉(zhuǎn)角和扭角。在各種機器中對軸的剛度要求并不一致，所以沒有統(tǒng)一的規(guī)定。一般轉(zhuǎn)軸的許可撓度取為y=（0.00010.0005）l，l為轉(zhuǎn)軸支承點間的跨距。對于齒輪軸，常取為y=（0.010.03）m，m為齒輪模數(shù)。裝齒輪的軸頭處的許可轉(zhuǎn)角由傳動精度決定，一般不超過0.001rad，少數(shù)的取為0.002rad

26、。裝滾動軸承（0級精度）的軸頸處的許可轉(zhuǎn)角取為：圓柱滾子軸承，0.0025rad；圓錐滾子軸承，0.0016rad；深溝球軸承，0.005rad；調(diào)心球軸承，0.05rad。對于有精度要求的轉(zhuǎn)軸，其許可扭角常取為不超過0.25m0.5m；一般傳動的轉(zhuǎn)軸，可取=0.5m1m。3.3 軸承的選擇3.3.1 軸承種類的選擇查機械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二版 吳宗澤 羅圣國 主編 高等教育出版社出版p62 滾動軸承由于采用兩端固定，采用深溝球軸承。型號為6202和6008。3.3.2 深溝球軸承結(jié)構(gòu)深溝球軸承一般由一對套圈，一組保持架，一組鋼球組成。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是生產(chǎn)最普遍，應(yīng)用最廣泛的一類軸承。

27、該類軸承主要用來承受徑向負(fù)荷，但也可承受一定量的任一方向的軸向負(fù)荷。當(dāng)在一定范圍內(nèi)，加大軸承的徑向游隙，此種軸承具有角接觸軸承的性質(zhì)，還可以承受較大的軸向負(fù)荷。深溝球軸承裝在軸上以后，可使軸或外殼的軸向位移限制在軸承的徑向游隙范圍內(nèi)。同時，當(dāng)外殼孔和軸（或外圈對內(nèi)圈）相對有傾斜時，（不超過816根據(jù)游隙確定）仍然可以正常地工作，然而，既有傾斜存在，就必然要降低軸承的使用壽命。深溝球軸承與其它類型相同尺寸的軸承相比，摩擦損失最小，極限轉(zhuǎn)速較高。在轉(zhuǎn)速較高不宜采用推力球軸承的情況下，可用此類軸承承受純軸向負(fù)荷。如若提高其制造精度，并采用膠木、青銅、硬鋁等材質(zhì)的實體保持架，其轉(zhuǎn)速還可提深溝球軸承結(jié)構(gòu)

28、簡單，使用方便，是生產(chǎn)批量最大、應(yīng)用范圍最廣的一類軸承，主要用以承受徑向負(fù)荷。當(dāng)軸承的徑向游隙加大時，具有角接觸球軸承的性能，不承受加大的軸向負(fù)荷。此類軸承摩擦系數(shù)小，震動、噪聲低,極限轉(zhuǎn)速高。不耐沖擊，不適宜承受較重負(fù)荷。深溝球軸承一般采用鋼板沖壓浪形保持架，也可采用工程塑料、銅制實體保持架。密封軸承內(nèi)部根據(jù)不同的使用環(huán)境可添加相應(yīng)的軸承專用潤滑脂?？纱笈康纳a(chǎn)外徑小于260mm的普通級深溝球軸承。應(yīng)用于各類汽車的變速箱、發(fā)動機、水泵等部位，并適合其它各種機械上采用。根據(jù)用戶的要求，可制造高級精度（p6、p5、p4級），各種游隙組別，特殊振動，噪聲要求（z1、z2或v1、v2）的深溝球軸承

29、。 a.深溝球軸承60000型； b.外圍有止動槽的深溝球軸承60000-n型； c.一面帶防塵蓋的深溝球軸承60000-z型， 兩面帶防塵蓋的60000-2z型； d.一面帶防塵圈（接觸式）的深溝球軸承60000-rs型，兩面接觸密封60000-2rs型； e.一面帶密封圈（非接觸式）的深溝球軸承60000-rz型，兩面非接觸式的深溝球軸承60000-2rs型； f.雙列深溝球軸承40000型； g.有裝球缺口的深溝球軸承200、300型或200v、300v型。每個套圈均具有橫截面大約為球的周長三分之一的連續(xù)溝型滾道的向心球軸承,適用于精密儀表、低噪音電機、汽車、摩托車及一般機械等，是機械工

30、業(yè)中使用最為廣泛的一類軸承。結(jié)構(gòu)簡易，使用維護(hù)方便。主要用來承受徑向負(fù)荷、也可承受一定的軸向負(fù)荷，當(dāng)軸承的徑向游隙加大時，具有角接觸球軸承的性能，可承受較大的軸向負(fù)荷。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，尺寸范圍與形式變化多樣。堅實耐用，通用性強及低噪音運行，可在高速下運轉(zhuǎn)和易于安裝。單列深溝球軸承另有密封型設(shè)計，可以無須再潤滑和無需保養(yǎng)。單列帶裝球缺口和雙列球軸承，適用于重載工況。圖3-3深溝球軸承4 機架4.1 機架概述機架是各類機器的基本零件。它主要起支承作用，機器中的其他零部件一般固定在機架上，也有些零部件是在機架的導(dǎo)軌面上運動。所以，機架支承著機器中其他零部件和工件的全部重量，通常是機器

31、中尺寸最大、重量最重的零件，其重量約占機器總重量的70%90%。機架又起基準(zhǔn)的作用，以保證各零部件間正確的相對位置，并使整個機器組成一個整體。機架直接或間接地承受著機器工作過程中的各種載荷，包括各種沖擊載荷。由此可知，機架也是各種機器中最重要的零件之一，直接或間接地影響著機器的各種性能如精度、振動、噪聲及各項工作性能等，并決定著機器的造型。4.2 機架設(shè)計的一般原則（1）確保足夠的強度和剛度。例如鍛壓機床、沖剪機床等機器的機架，以滿足強度條件為主。金屬切削機床及其他要求精確運轉(zhuǎn)的機器的機架，以滿足剛度條件為主。（2）在便于其他零部件裝拆和操作的前提下，機架的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，并有良好的工藝性，便

32、于制造、安裝及運輸。（3）應(yīng)合理選擇截面形狀和恰當(dāng)布置肋板，使同樣重量下其強度和剛度盡可能提高。（4）就設(shè)計方法而言，目前大多是采用類比設(shè)計法，即按照經(jīng)驗公式、經(jīng)驗數(shù)據(jù)或比照現(xiàn)有同類機架進(jìn)行設(shè)計。由于是經(jīng)驗設(shè)計，許用應(yīng)力一般取得較低，例如鑄鐵的許用彎曲應(yīng)力一般取2030mpa，鑄鋼4060mpa。經(jīng)驗設(shè)計對那些不太重要的機架雖然是可行的，但終究帶有一定的盲目性，使設(shè)計的機架過于笨重。例如許多傳統(tǒng)機床的機座的設(shè)計就是如此。因而對重要的機架，在經(jīng)驗設(shè)計的基礎(chǔ)上，還需要用模型或?qū)嵨镞M(jìn)行實驗測試，以便根據(jù)測試的數(shù)據(jù)進(jìn)一步修改結(jié)構(gòu)與尺寸。（5）注意材料的選擇，注意不同加工制造方法對設(shè)計的影響。（6）注意

33、滿足特定機器的特殊要求。例如兼作導(dǎo)軌、缸體的機架，其導(dǎo)軌、缸體部分應(yīng)具有足夠的耐磨性；對承受動載荷的機架，應(yīng)有較好的吸振與抗振性能；對于高精度機械的機架，應(yīng)有較小的熱變形等。4.3機架的常用材料材料的選用，主要是根據(jù)機架的使用要求。多數(shù)機架形狀較復(fù)雜，故一般采用鑄造。由于鑄鐵的鑄造性能好、價廉和吸振能力強，所以應(yīng)用最廣。焊接機架具有制造周期短、重量輕和成本低等優(yōu)點，故在機器制造業(yè)中，焊接機架日益增多。鑄鐵流動性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件。鑄鐵的內(nèi)摩擦大、阻尼作用強，故動態(tài)剛性好。另外還有切削性能好、價格便宜和易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點。鑄鐵主要 有灰鑄鐵、球墨鑄鐵。鑄鋼的彈性模量大，

34、強度也比鑄鐵高，故用于受力較大的機架。由于鋼水流動性差，在鑄型中凝固冷卻時體收縮和線收縮都較大，故不宜設(shè)計復(fù)雜形狀的鑄件。鋁合金密度小、重量輕，通過熱處理強化，具有足夠高的強度、較好的塑性，良好的韌性。4.4 機架的材料和許用應(yīng)力機架一般為鑄鋼件，采用zg270500（即原zg35），其抗拉強度極限為500mpa。機架的安全系數(shù) n=1012.5以上分析均是基于材料力學(xué)的方法，該方法簡單，概念清楚，使用方便。但假設(shè)條件多，因而精度較差。 5 聯(lián)軸器的選擇5.1 聯(lián)軸器的選用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器選購方便，價格比自行設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器要便宜很多。在眾多的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關(guān)系到

35、機械產(chǎn)品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節(jié)能、傳動效率、傳動精度、經(jīng)濟性等一系列問題，也關(guān)系到機械產(chǎn)品的質(zhì)量。5.2 選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮的因素1動力機的機械特性動力機到工作機之間，通過一個或數(shù)個不同品種型式、規(guī)格的聯(lián)軸器將主、從動端聯(lián)接起來，形成軸系傳動系統(tǒng)。在機械傳動中，動力機不外乎電動機、內(nèi)燃機和氣輪機。由于動力機工作原理和機構(gòu)不同，其機械特性差別較大，有的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有的運轉(zhuǎn)時有沖擊，對傳動系統(tǒng)形成不等的影響。根據(jù)動力機的機械特性，將動力機分為四類。2載荷類別由于結(jié)構(gòu)和材料不同，用于各個機械產(chǎn)品傳動系統(tǒng)的聯(lián)軸器，其載荷能力差異很大。載荷類別主要是針對工作機的工作載荷的沖擊、

36、振動、正反轉(zhuǎn)、制動、頻繁啟動等原因而形成不同類別的載荷。為便于選用計算，將傳動系統(tǒng)的載荷分為四類，見表 1。傳動系統(tǒng)的載荷類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本依據(jù)。沖擊、振動和轉(zhuǎn)矩變化較大的工作載荷，應(yīng)選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器即彈性聯(lián)軸器，以緩沖、減振、補償軸線偏移，改善傳動系統(tǒng)工作性能。起動頻繁、正反轉(zhuǎn)、制動時的轉(zhuǎn)矩是正常平穩(wěn)工作時轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍，是超載工作，必然縮短聯(lián)軸器彈性元件使用壽命，聯(lián)軸器只允許短時超載，一般短時超載不得超過公稱轉(zhuǎn)矩的 23 倍，即 tm ax 23t n 。3聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速范圍是根據(jù)聯(lián)軸器不同材料允許的線速度和最大外緣尺寸，經(jīng)過計算而確定。不同材料和品種、規(guī)

37、格的聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速的范圍不相同，改變聯(lián)軸器的材料可提高聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速范圍，材料為鋼的許用轉(zhuǎn)速大于材料為鑄鐵的許用轉(zhuǎn)速。4聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸相對位移聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而產(chǎn)生變形、基座變形、軸承受損、溫度變化（熱脹、冷縮）、部件之間的相對運動等多種因素而產(chǎn)生相對位移。一般情況下，兩軸相對位移是難以避免的，但不同工況條件下的軸系傳動所產(chǎn)生的位移方向，即軸向（ x ）、徑向（ y ）、角向（）以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯(lián)軸器才具有補償兩軸相對位移的性能，因此在實際應(yīng)用中大量選擇撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補償性能，應(yīng)用范圍受到限制，因此用量很少。角向（）唯一較大

38、的軸系傳動宜選用萬向聯(lián)軸器，有軸向竄動，并需控制軸向位移的軸系傳動，應(yīng)選用膜片聯(lián)軸器；只有對中精度很高的情況下選用剛性聯(lián)軸器。5.3 選擇聯(lián)軸器品種、型式了解聯(lián)軸器（尤其是撓性聯(lián)軸器）在傳動系統(tǒng)中的綜合功能，從傳動系統(tǒng)總體設(shè)計考慮，選擇聯(lián)軸器品種、型式。根據(jù)原動機類別和工作載荷類別、工作轉(zhuǎn)速、傳動精度、兩軸偏移狀況、溫度、濕度、工作環(huán)境等綜合因素選擇聯(lián)軸器的品種。 根據(jù)配套主機的需要選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)型式，當(dāng)聯(lián)軸器與制動器配套使用時，宜選擇帶制動輪或制動盤型式的聯(lián)軸器；需要過載保護(hù)時；宜選擇安全聯(lián)軸器；與法蘭聯(lián)接時，宜選擇法蘭式；長距離傳動，聯(lián)接的軸向尺寸較大時，宜選擇接中間或接中間套型。 5.

39、4 定聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格（型號）根據(jù)動力機和聯(lián)軸器載荷類別、轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境等綜合因素，選定聯(lián)軸器品種，根據(jù)聯(lián)軸器的配套、聯(lián)接情況等因素選定聯(lián)軸器型式；根據(jù)公稱轉(zhuǎn)矩、軸孔直徑與軸孔長度作校核驗算，以最后確定聯(lián)軸器的型號。 在軸系傳動中一般均存在不同程度兩軸線相對偏移，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器；當(dāng)軸系傳動中工作載荷產(chǎn)生沖擊、振動時，則應(yīng)選用彈性聯(lián)軸器，從減振、緩沖效果和經(jīng)濟性考慮，宜選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器。 根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩 tc ，從標(biāo)準(zhǔn)系列中可選定相近似的公稱轉(zhuǎn)矩 tn ，選型時應(yīng)滿足 tn tc 。初步選定聯(lián)軸器型號（規(guī)格），從標(biāo)準(zhǔn)中可查得聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速 n 和最大徑向尺寸 d 、軸向尺寸

40、lo ，應(yīng)滿足聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速 n n 。初步選定的聯(lián)軸器聯(lián)接尺寸，即軸孔直徑 d 和軸孔長度 l ，應(yīng)符合主、從動端軸徑的要求，否則還要根據(jù)軸徑 d 調(diào)整聯(lián)軸器的規(guī)格。主、從動端軸徑不相同是普遍現(xiàn)象，當(dāng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速相同，主、從動端軸徑不相同時，應(yīng)按大軸徑選擇聯(lián)軸器型號。 新設(shè)計的傳動系統(tǒng)中，應(yīng)選擇符合 gb/t 3852 中規(guī)定的七種軸孔型式，推薦采用 j 1 型軸孔型式，以提高通用性和互換性，軸孔長度按聯(lián)軸器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 5-1 聯(lián)軸器載荷類別 載荷狀況 工況系數(shù) k 載荷類別 載荷狀況 工況系數(shù) k 載荷均勻，工作平穩(wěn) 11.5 重沖擊載荷，頻繁正反轉(zhuǎn) 2.52.75 中等沖擊載荷 1.52

41、.5 特重沖擊載荷，頻繁正反轉(zhuǎn) 2.75 表 1 載荷類別 6 傳動裝置6.1 傳動裝置的介紹傳動裝置是一種在距離間傳遞能量并兼實現(xiàn)某些其他作用的裝置。這些作用是：1、能量的分配；2、轉(zhuǎn)速的改變；3、運動形式的改變（如回轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橥鶑?fù)運動），等等。機器中所以要采用傳動裝置是因為：1、工作機構(gòu)所要求的速度、轉(zhuǎn)矩或力，通常與動力機不一致；2、工作機構(gòu)常要求改變速度，用調(diào)節(jié)動力機速度的方法來達(dá)到這一目的往往不很經(jīng)濟；3、動力機的輸出軸一般只作等速回轉(zhuǎn)運動，而工作機構(gòu)往往需要多樣的運動，如螺旋運動、直線運動或間歇運動等；4、一個動力機有時要帶動若干個運動形式和速度都不同的工作機構(gòu)。傳動裝置是大多數(shù)機

42、器的主要組成部分。例如，在汽車中，制造傳動部件所花費的勞動量約占制造整個汽車的50%，而在金屬切削機床中則占60%以上。摩擦傳動的外廓尺寸較大，由于打滑和彈性滑動等原因，其傳動比不能保持恒定。但它的回轉(zhuǎn)體要遠(yuǎn)比嚙合傳動簡單，即使精度要求很高，制造也不困難。摩擦傳動運行平穩(wěn)、無噪聲。大部分摩擦傳動（自動壓緊的除外）都能起安全作用，可借助接觸零件的打滑來限制傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。摩擦傳動的另一優(yōu)點是易于實現(xiàn)無級調(diào)速，無級變速裝置中以摩擦傳動作基礎(chǔ)的很多。嚙合傳動具有外廓尺寸小、效率高（蝸桿傳動除外）、傳動比恒定、功率范圍廣等優(yōu)點。因為靠著金屬元件間的齒的嚙合來傳遞動力，所以即使有很小的制造誤差及齒廓變形

43、，在高速時也將引起沖擊和噪聲，這是嚙合傳動的主要缺點。提高制造精度和改用螺旋齒可以減輕這一缺點，但不能完全消除。以有齒的橡膠帶作為中間撓性件的同步帶傳動，因為相嚙合的一對齒中有一個是非金屬元件，所以對制造精度要求不高。傳動的圓周速度可達(dá)100m/s。6.2 按傳動比可調(diào)性的傳動分類主動輪的轉(zhuǎn)速n與從動輪的轉(zhuǎn)速n2之比i稱為傳動比，i=n1/n2。傳動比可以是固定的或可調(diào)的。機器需要調(diào)節(jié)傳動比，是為了根據(jù)工作條件選擇一最經(jīng)濟的工作速度。例如在切削金屬時，需要根據(jù)工件材料、硬度、刀具性能等選擇適當(dāng)?shù)那邢魉俣?；又如在駕駛汽車時，需要根據(jù)道路情況、坡度大小等選擇適當(dāng)?shù)男旭偹俣取Ｄ苷{(diào)節(jié)速度常是保持某類機

44、器通用性的重要條件。當(dāng)調(diào)節(jié)傳動比時，如果只能從某一傳動比突然跳到另一傳動比，變化是不連續(xù)的，就稱為有級調(diào)速或有級變速；如果傳動比的變化是連續(xù)的，因而理論上可以獲得在一定范圍內(nèi)的任一傳動比，就稱為無級調(diào)速或無級變速。 摩擦傳動和嚙合傳動都能實現(xiàn)有級調(diào)速，但在近代機器中。有級調(diào)速主要利用嚙合傳動（齒輪變速裝置），因為它的體積較小。無級調(diào)速絕大多數(shù)都是利用摩擦傳動。利用嚙合傳動也可以實現(xiàn)無級調(diào)速，但需要采用特殊結(jié)構(gòu)，例如鏈條無級變速器。 有級調(diào)速傳動將在有關(guān)的專業(yè)課中講述，無級調(diào)速傳動將在摩擦輪傳動一章中簡要介紹，下面只談固定傳動比的傳動。6.3 固定傳動比的傳動所謂固定傳動比指的是在工作時變化不大

45、而且不能調(diào)節(jié)的傳動比。在摩擦傳動中，由于有彈性滑動和打滑，傳動比是不“確定”的。即使正常工作（不打滑），傳動比也將隨著載荷的變化而有少量變化。嚙合傳動一般說來可以保證“確定”的傳動比，但是由于齒形誤差和傳動本身的運動特點（鏈傳動），傳動比也并不能在任何瞬間都嚴(yán)格地保持不變。固定傳動比的傳動在專用機器中用得最多。設(shè)計固定傳動比的傳動時，至少要具備下列一些數(shù)據(jù)：1）傳動功率p或主、從動軸上的轉(zhuǎn)矩t；2）主、從動軸的轉(zhuǎn)速n1、n2，或其中一個轉(zhuǎn)速和傳動比i；3）主、從動軸在空間的相互位置及對中心距的要求；4）轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速按時間的變化規(guī)律，t=f（t）和n=f（t）。 知道上述數(shù)據(jù)和工作要求后，在一般情

46、況下可能選用幾種不同的傳動方案。然后從效率、體積、重量、維護(hù)、價格等方面進(jìn)行全面比較，從中選取一種。下面就效率等問題作一概括說明：1. 效率效率表示能量的利用程度，損失率=1-表示能量的損耗程度。效率是評定傳動優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。損失率的大小一方面表示耗費于非生產(chǎn)能量的大小，另一方面還間接評定傳動的發(fā)熱和磨損。對于大功率傳動，非生產(chǎn)能量的花費和由于發(fā)熱、磨損而付出的維護(hù)費，時常是很高的。例如，一個功率為100kw并經(jīng)常工作的減速機，如果效率提高1%，每年節(jié)電費用也很可觀。在各種傳動中齒輪傳動的損耗率最小，依次為鏈傳動、平帶傳動、v帶傳動、摩擦輪傳動，蝸桿傳動最大。蝸桿傳動即使效率相當(dāng)高（=0.

47、90），它的損耗也要比齒輪傳動大好幾倍。2.傳動比 傳動可以做成一級的和多級的。多級傳動的總傳動比i等于各級傳動比的連乘積。除齒輪和蝸桿傳動外，其他傳動很少做成多級的。在一般情況下各種傳動的最大傳動比（單級）。嚙合傳動的最大傳動比imax通常受到傳動尺寸的限制，如果傳動比很大，用多級傳動常比用一級傳動尺寸小。摩擦輪傳動的imax同樣受到傳動尺寸的限制，帶傳動的imax一般是受最小包角的限制。以上所述的傳動比都是對減速傳動（n1n2）而言。大多數(shù)傳動都是在減速的情況下工作，這一方面由于動力機的轉(zhuǎn)速一般都高于工作機構(gòu)的轉(zhuǎn)速，另一方面由于增速時傳動的工作質(zhì)量較差，尤其在嚙合傳動中這種現(xiàn)象更為突出。3

48、.圓周速度在一般情況下各種傳動的最高圓周速度。不同的傳動，限制其圓周速度的因素也各不同：對于摩擦輪傳動是接觸面的磨損；對于平帶傳動是離心應(yīng)力；對于v帶傳動是帶進(jìn)入和離開帶輪時的彎曲頻率；對于齒輪傳動是制造誤差；對于鏈傳動則是鏈節(jié)進(jìn)入鏈輪時所產(chǎn)生的沖擊。這些因素在有關(guān)各章中還要詳細(xì)討論。4.傳動功率各種傳動所能傳遞的最大功率。因為功率等于圓周速度與傳遞載荷的乘積，所以限制圓周速度的各因素也同樣限制著傳遞的功率。限制傳遞載荷的因素主要是傳動的寬度（或中間撓性件的根數(shù)），因為傳動的寬度愈大或根數(shù)愈多），載荷沿接觸面（或每根上的載荷）的分布就愈不均勻，所以當(dāng)寬度超過一定限度以后，對提高承載能力的作用也

49、就甚微。7 聯(lián)接7.1 主要類型螺紋緊固件多為標(biāo)準(zhǔn)件，常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘和緊定螺釘?shù)?，所?gòu)成的聯(lián)接見表7.1.1 螺栓的聯(lián)接的優(yōu)越性擰緊的螺栓聯(lián)接稱為緊聯(lián)接，不擰緊的稱為松聯(lián)接，后者應(yīng)用較少。按螺栓主要受力狀況不同可分為受拉螺栓聯(lián)接和受剪螺栓聯(lián)接兩種，所用螺栓的結(jié)構(gòu)型式和聯(lián)接的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)也有所不同，前一種制造和裝拆方便，應(yīng)用廣泛，后一種多用于板狀件的聯(lián)接，有時兼起定位作用。1、 螺紋緊固件的性能等級和材料 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定螺紋緊固件按機械性能分級。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃槭墸╣b3098.182）：3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9點前數(shù)字為bmin1

50、00，點后數(shù)字為10（sminbmin）。此處b為材料的拉伸強度極限，s為屈服極限，單位均為mpa。螺栓、螺柱和螺釘?shù)牟牧峡砂床煌男阅艿燃夁x取：3.6低碳鋼4.66.8低碳鋼或中碳鋼8.8、9.8中碳鋼或低碳合金鋼10.9中碳鋼、低碳或中碳合金鋼12.9合金鋼8.8和8.8級以上的中碳鋼、低碳或中碳合金鋼都須經(jīng)淬火并回火處理，其最低回火溫度標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定（約為340c450c）。低碳或中碳合金鋼的合金元素為硼、錳或鉻。有防蝕或?qū)щ姷纫髸r，螺紋緊固件材料也可用銅及其合金以及其他有色金屬。近年來還發(fā)展了高強度塑料螺栓和螺母。螺母性能等級按螺母高度m不同有兩類（見gb3098.282、86）：m0

51、.8d 4 5 6 8 910120.5dm0.8d 04 05此處d為螺母螺紋直徑。性能等級的數(shù)字表示螺母材料強度bmin100值，“0”表示螺母的實際承載能力比后面數(shù)字表示的低。螺母材料為中碳鋼，最高含碳量4、5、6三級為0.5%，其余各級為0.58%。螺母等級與螺栓、螺柱、螺釘?shù)燃壷g的相配關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)中也有規(guī)定，如43.6、4.6、4.8，88.8等。2、螺紋公差和精度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（gb19781）規(guī)定，內(nèi)螺紋的公差帶為g和h兩種，外螺紋的公差帶為e、f、g、h四種。h和h的基本偏差為零，g的基本偏差為正值，e、f、g的基本偏差為負(fù)值。內(nèi)、外螺紋的配合最好選用gh、hg或hh。標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了三

52、種不同的精度，其選用原則為：精密用于精密螺紋和要求配合變動小的場合；中等一般用途；粗糙用于對精度要求不高的場合。內(nèi)螺紋的小徑和中徑，外螺紋的大徑和中徑，應(yīng)依精度和旋合長度的不同選用不同的公差等級。螺紋常用的公差等級為48級，精密的用46級，中等的用7級，粗糙的用78級。旋合長度有短、中、長之分。旋合長度長的，穩(wěn)定性好且有足夠的聯(lián)接強度，但加工精度難于保證，螺距累積誤差大，故其公差等級宜比旋合長度短的低一級。7.1.2 螺栓聯(lián)接的主要問題1、 螺栓聯(lián)接的擰緊擰緊聯(lián)接能增強聯(lián)接的剛性、緊密性和防松能力。對于受拉螺栓聯(lián)接，還可提高螺栓的疲勞強度；對于受剪螺栓聯(lián)接，有利于增大聯(lián)接中的摩擦力。當(dāng)然，過度

53、擰緊也是不適當(dāng)?shù)?。擰緊螺母時，需要克服螺紋副的螺紋力矩t1和螺母的承壓面力矩t2，因此擰緊力矩t=t1+t2。螺栓所受的螺紋力矩t1與頭部的承壓面力矩t3和夾持力矩t4相平衡，即t1=t3+t4。在螺紋力矩的影響下，螺紋副間有圓周力ft的作用，螺栓受到預(yù)緊力f，而被聯(lián)接件則受到預(yù)緊壓力f。控制擰緊力矩有許多方法，例如：使用測力矩扳手或定力矩扳手，裝配時測量螺栓的伸長，規(guī)定開始擰緊后的扳動角度或圈數(shù)。對于大型聯(lián)接，還可利用液力來拉伸螺栓，或加熱使螺栓伸長到需要的變形量再把螺母擰到與被聯(lián)接件相貼合。近年來發(fā)展了利用微機通過軸力傳感器拾取數(shù)據(jù)并畫出預(yù)緊力與所加擰緊力矩對應(yīng)曲線的方法。由于摩擦系數(shù)不穩(wěn)

54、定和加在扳手上的力難于準(zhǔn)確控制，有時可能擰得過緊而使螺栓擰斷。因此，對于要求擰緊的強度螺栓聯(lián)接應(yīng)嚴(yán)格控制其適度的擰緊力，并不宜用小于m12m16的螺栓。2、螺紋聯(lián)接的防松在靜載荷下，螺紋聯(lián)接能滿足的自鎖條件為v。螺母、螺栓頭部等承壓面處的摩擦也有防松作用。但在沖擊、振動或變載荷下，或當(dāng)溫度變化大時，聯(lián)接有可能松動，甚至松開，這就容易發(fā)生事故。所以在設(shè)計螺紋聯(lián)接時，必須考慮防松問題。防松的根本問題在于防止螺紋副相對轉(zhuǎn)動。具體的防松裝置或方法很多，就工作原理來看，可分為利用摩擦、直接鎖住和破壞螺紋副關(guān)系三種。利用摩擦防松簡單方便，而直接鎖住則較可靠；兩者還可聯(lián)合使用，例如用金屬絲繞在螺栓上以擋住對頂螺母。至于破壞螺紋副關(guān)系的方法，多用于很少拆開或不拆的聯(lián)接。橫向壓緊的鎖緊螺母沒有預(yù)緊力也能鎖住，它可在任意旋合位置箍緊，即使工作時回松少許，也不致很快繼續(xù)松開。利用強力擰緊聯(lián)接以防松，效果也好。這些近年來都有所發(fā)展。7.2 螺栓聯(lián)接強度的措施分析影響螺栓聯(lián)接強度的因素，從而提出提高聯(lián)接強度的措施，對設(shè)計和使用螺栓聯(lián)接具有重要的意義。下面就受拉螺栓聯(lián)接作一簡單說明。大多數(shù)情況下，這種聯(lián)接的強度決定于螺栓的強度，因此，以下說明也針對螺栓而言。 影響螺栓強度的因素很多，有材料、結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)、制造和裝配工藝等。就其影