機械設計基礎PPT全套課件

1、廊坊職業(yè)技術學院 機械工程系 機械設計基礎n 緒論一、本課程研究的對象及內(nèi)容本課程研究的對象及內(nèi)容 1研究對象機械應用實例：內(nèi)燃機機械 是機構(gòu)和機器的總稱。機構(gòu) 是指一種用來傳遞與變換運動和力的可動裝置。機器 是指一種執(zhí)行機械運動裝置，可用來變換和傳遞能量、物料和信息 緒論（1）機構(gòu)指一種用來傳遞與變換運動和力的可動裝置。如常見的機構(gòu)有帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等等（2）機器是指一種執(zhí)行機械運動裝置，可用來變換和傳遞能量、物料和信息。 由實例可看出，各種機器的主要組成部分都是各種機構(gòu)。所以可以說，機器乃是一種可用來變換或傳遞能量、物料與信息的機構(gòu)組合體。（3

2、）機器的結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)的機器由如下三個部分組成： 原動件傳動部分執(zhí)行部分 現(xiàn)代機器一般由如下四個部分組成 原動件傳動部分執(zhí)行部分 緒論n2研究內(nèi)容 1） 機構(gòu)的組成及其自由度的計算 2） 機構(gòu)的運動分析 3）機構(gòu)的力分析和機器動力學分析 4）常用機構(gòu)的分析與設計 5）機構(gòu)的選型與組合*n3 3學習的目的學習的目的 為學習后續(xù)課程和掌握專業(yè)知識大好基礎 為畢業(yè)設計提供機械設計知識 4 4掌握本課程的特點掌握本課程的特點 本課程是一門技術基礎課，其最顯著的特點是基礎理論與工程實際的結(jié)合。 緒論n二、械設計基本要求和一般程序 1.機器應該滿足的基本要求機器應該滿足的基本要求 (1)使用性要求 實現(xiàn)預定的

3、功能，滿足運動和動力性能的要求）（功能性要求） (2)經(jīng)濟性要求 這是一個綜合性指標，表現(xiàn)在設計制造和使用兩個方面。提高設計制造的經(jīng)濟性的途徑有三條：1）使產(chǎn)品系列化、標準化、通用化；2）運用現(xiàn)代化設計制造方法；3）科學管理。提高使用經(jīng)濟性的途徑有四條：1）提高機械化、自動化水平；2）提高機械效率；3）延長使用壽命；4）防止無意義的損耗。 (3)安全性要求 有三個含義：1）設備本身不因過載、失電以及其它偶然因素而損壞；2）切實保障操作者的人身安全（勞動保護性）；3）不會對環(huán)境造成破壞。 緒論 (4)工藝性要求 這包含兩個方面1）裝配工藝形2）零件加工工藝性。 (5)可靠性要求 要求機械系統(tǒng)在預

4、定的環(huán)境條件下和壽命期限內(nèi)，具有保持正常工作狀態(tài)的性能，這就稱為可靠性。 2. 2.機械零件設計的基本準則及一般步驟機械零件設計的基本準則及一般步驟 (1)根據(jù)零件的使用要求（如功率、轉(zhuǎn)速等），選擇零件的類型及結(jié)構(gòu)型式，并擬定計算簡圖。 (2)分析作用在零件上的載荷（拉、壓力，剪切力）。 (3)根據(jù)零件的工作條件，按照相應的設計準則，確定許用應力。 緒論(4)分析零件的主要失效形式，按照相應的設計準則，確定零件的基本尺寸。(5)按照結(jié)構(gòu)工藝性、標準化的要求，設計零件的結(jié)構(gòu)及其尺寸。(6)繪制零件的工作圖，擬定必要的技術條件，編寫計算說明書。 廊坊職業(yè)技術學院 機械工程系 第一章平面機構(gòu)運動簡圖

5、及自由度1-1 1-1 平面機構(gòu)的組成平面機構(gòu)的組成n n1.1.構(gòu)件構(gòu)件n 從運動角度來看，任何機器（或機構(gòu)）都是由許多獨立運動單從運動角度來看，任何機器（或機構(gòu)）都是由許多獨立運動單元體組合而成的，這些獨立運動單元體稱為元體組合而成的，這些獨立運動單元體稱為構(gòu)件構(gòu)件。n 從加工制造角度來看，任何機器（或機構(gòu)）都是由許多獨立從加工制造角度來看，任何機器（或機構(gòu)）都是由許多獨立制造單元體組合而成零件，這些獨立制造單元體稱為制造單元體組合而成零件，這些獨立制造單元體稱為零件零件。n 構(gòu)件可以是一個零件；也可以是由一個以上的零件組成。圖示內(nèi)燃機中的連桿就是由單獨加工的連桿體、連桿頭、軸瓦、螺桿、螺

6、母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工制造，但是當它們裝配成連桿后則作為一個整體運動，相互之間不產(chǎn)生相對運動。 1-1 1-1 平面機構(gòu)的組成平面機構(gòu)的組成n2.2.運動副運動副n1 1）運動副定義）運動副定義 機構(gòu)中各個構(gòu)件之間必須有確定的相對運動，因此，構(gòu)件的連接機構(gòu)中各個構(gòu)件之間必須有確定的相對運動，因此，構(gòu)件的連接既要使兩個構(gòu)件直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動，這種直接既要使兩個構(gòu)件直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動，這種直接接觸的活動連接稱為運動副。接觸的活動連接稱為運動副。n2 2） 運動副的分類運動副的分類 （1 1）按兩個構(gòu)件運動關系分為）按兩個構(gòu)件運動關系分為平面運動副平面運動

7、副和和空間運動副空間運動副 （2 2）按其接觸形式分：高副）按其接觸形式分：高副點線接觸的運動副點線接觸的運動副 低副低副面接觸的運動副。面接觸的運動副。 （3 3）按其相對運動形式分）按其相對運動形式分 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副或或鉸鏈鉸鏈）移動副、螺移動副、螺旋副、球面副。旋副、球面副。 1-1 1-1 平面機構(gòu)的組成平面機構(gòu)的組成n3.3.機構(gòu)機構(gòu)n具有固定構(gòu)件的運動鏈稱為具有固定構(gòu)件的運動鏈稱為機構(gòu)機構(gòu)。n機機 架架機構(gòu)中的固定構(gòu)件；一般機架相對地面固定不動，機構(gòu)中的固定構(gòu)件；一般機架相對地面固定不動，n原動件：原動件： 按給定已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件；按給定已知運動規(guī)律獨立運動的

8、構(gòu)件；n從動件從動件 機構(gòu)中其余活動構(gòu)件。其運動規(guī)律決定于原機構(gòu)中其余活動構(gòu)件。其運動規(guī)律決定于原動件的運動規(guī)律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。動件的運動規(guī)律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。n 機構(gòu)常分為機構(gòu)常分為平面機構(gòu)平面機構(gòu)和和空間機構(gòu)空間機構(gòu)兩類，其中平面機兩類，其中平面機構(gòu)應用最為廣泛構(gòu)應用最為廣泛 1-2 平面機構(gòu)運動簡圖n一、用規(guī)定的符號和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運動副的相對位置，并能完全反映機構(gòu)特征的簡圖。n二、繪制：n1、運動副的符號n轉(zhuǎn)動副：n 表1-1n2、構(gòu)件符號： 表表1-2n3、機構(gòu)運動簡圖的繪制，（模型，鄂式破碎機） 1）分析機構(gòu)，觀察相對運動； 2）找出所有的構(gòu)件與運動副

9、； 3）選擇合理的位置，即能充分反映機構(gòu)的特性； 4）確定比例尺， 5）用規(guī)定的符號和線條繪制成間圖。（從原動件開始畫）【例【例2-12-1】如圖2-6所示為以顎式碎礦機。當曲軸2繞其軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動時，動顎板3作往復擺動，從而將處于動顎板3和固定顎板6之間的礦石7軋碎。試繪制此碎礦機的機構(gòu)運動簡圖。 n解：解：（1）運動分析右圖所示右圖所示 此碎礦機由原動件曲軸2（構(gòu)件1為固裝于曲軸2上的飛輪）、動顎板3、擺桿4、機架5等4個構(gòu)件組成，固定顎板6是固定安裝在機架上的。 n曲軸2于機架5在O點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副（即飛輪的回轉(zhuǎn)中心）；曲軸2與動顎板3也構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，其軸心在A點（即動顎板繞曲軸的回轉(zhuǎn)幾何中心

10、）；擺桿4分別與動顎板3和機架5在B、C兩點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。n其運動傳遞為：電機 皮帶 曲軸 動顎板 擺桿n所以，其機構(gòu)原動件為曲軸，從動件為擺桿、構(gòu)件3、機架5共同構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)。n（2）按圖量取尺寸，選取合適的比例尺，確定O、A、B、C四個轉(zhuǎn)動副的位置，即可繪制出機構(gòu)運動簡圖。最后標出原動件的轉(zhuǎn)動方向。n由圖可以看出，O、C在同一垂直線上。量取OA=3mm，AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm. 1-3 平面機構(gòu)的自由度n機構(gòu)的自由度：機構(gòu)中各構(gòu)件相對于機架所能有的獨立運動的數(shù)目。n一、計算機構(gòu)自由度（設n個活動構(gòu)件，PL個低副，PH個高副） F=3n-2PL-PH n二、機構(gòu)具有

11、確定運動的條件 （原動件數(shù)F，機構(gòu)破壞）鉸鏈四桿機構(gòu) F=3*3-2*4-0=1 原動件數(shù)=機構(gòu)自由度n鉸鏈五桿機構(gòu)ab F=3*4-2*5-0=2 原動件數(shù)機構(gòu)自由度原動件數(shù)機構(gòu)自由度數(shù)，機構(gòu)運動不確定（任意亂動） n機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的自由度數(shù)等于機構(gòu)的原動件數(shù)，既機構(gòu)有多少個自由度，就應該給機構(gòu)多少個原動件。n三、計算機構(gòu)自由度時應注意的問題 n 1 1復合鉸鏈復合鉸鏈 三個或三個以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成共軸線轉(zhuǎn)動副的鉸鏈，我們稱為復合鉸鏈復合鉸鏈（如圖所示）。 若有m個構(gòu)件組成復合鉸鏈，則 復合鉸鏈處的轉(zhuǎn)動副數(shù)應為（m-1）個。 復合鉸鏈n2 2局部自由

12、度局部自由度n 機構(gòu)中某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運動的自由度，同時與輸出運動無關的自由度我們稱為局部自由度局部自由度。對于含有局部自由度的機構(gòu)在計算自由度時，不考慮局部自由度。n如圖凸輪機構(gòu)： 如認為：F=3x3-2x3-1=2 是錯誤的。 n=2，Pl=2，Ph1， 由公式得：F=3x2-2x2-1=1。1A4B2Dn（3）虛約束： 在特殊的幾何條件下，有 些約束所起的限制作用是 重復的，這種不起獨立限 制作用的約束稱為虛約束。 虛約束1虛約束2虛約束虛約束2虛約束虛約束1廊坊職業(yè)技術學院 機械工程系 n 第二章 平面連桿機構(gòu) 一、定義：一、定義： 若干構(gòu)件通過低副（轉(zhuǎn)動副或移若干構(gòu)

13、件通過低副（轉(zhuǎn)動副或移 動副）聯(lián)接所組成動副）聯(lián)接所組成 的機構(gòu)稱作連桿機構(gòu)的機構(gòu)稱作連桿機構(gòu)。 連桿機構(gòu)中各構(gòu)件的相對運動是平面 運動還是空間運動，連桿機構(gòu)又可以分為 平面連桿機構(gòu)和空 間連桿機構(gòu)。 平面連桿機構(gòu)是由若干構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動副和移動 副）聯(lián)接而成的平面機構(gòu)，用以實現(xiàn)運動的傳遞、變換和傳 送動力。 2.1 平面四桿機構(gòu)的類型及應用 在此機構(gòu)中，AD固定不動，稱為機架機架；AB、CD兩構(gòu)件與機架組成轉(zhuǎn)動副，稱為連架桿連架桿；BC稱為連桿連桿。在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為曲柄曲柄，而只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的構(gòu)件稱為搖桿搖桿。一、鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型n根據(jù)機構(gòu)中有無曲柄和有幾

14、個曲柄，鉸鏈四桿機構(gòu)又有三種基本形式：n 1 1曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)：兩連架桿中一個為曲柄而另一個為搖桿的機構(gòu)。n雷達調(diào)整機構(gòu)雷達調(diào)整機構(gòu)n縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)n當曲柄為原動件時，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復擺動，如圖中的雷達天線機構(gòu)； 反之，當搖桿為原動件時，可將搖桿的往復擺動轉(zhuǎn)變?yōu)榍恼苻D(zhuǎn)動，如圖所示的縫紉機踏板。 雷達調(diào)整機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)n2 2雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)：兩連架桿均為曲柄的四桿機構(gòu)。n可將原動曲柄的等速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動曲柄的等速或變速轉(zhuǎn)動，如圖所示的慣性篩驅(qū)動機構(gòu)； 構(gòu)的相對兩桿平行且相等時，則成為平行四邊形機構(gòu)，如圖所示。注意：注意：平行四邊形機構(gòu)平行

15、四邊形機構(gòu)在運動過程中，當兩曲在運動過程中，當兩曲柄與機架共線時，在原柄與機架共線時，在原動件轉(zhuǎn)向不變、轉(zhuǎn)速恒動件轉(zhuǎn)向不變、轉(zhuǎn)速恒定的條件下，從動曲柄會出現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象。定的條件下，從動曲柄會出現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象。可以在機構(gòu)中添加飛輪或使用兩組相同機構(gòu)錯位排列。 3雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)：兩連架桿都是搖桿的機構(gòu)，如圖所示的鶴式起重機構(gòu)，保證貨物水平移動。n二、機構(gòu)的演化二、機構(gòu)的演化n機構(gòu)的演化方法有三種：機構(gòu)的演化方法有三種：1）通過改變構(gòu)件的形狀和相對尺寸進行演化，如圖28的演化；2）通過改變運動副尺寸進行演化；3）通過選用不同構(gòu)件作為機架進行演化。n1 1滑塊機構(gòu)滑塊機構(gòu)n如圖所示，當構(gòu)件

16、1能整周回轉(zhuǎn)成為曲柄時，該機構(gòu)稱為曲柄滑塊機構(gòu)；否則該機構(gòu)稱為擺桿滑塊機構(gòu)。曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)n2 2導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)在圖a所示的對心曲柄滑塊機構(gòu)中，若改取構(gòu)件1為機架，則機構(gòu)演化為導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)。圖 b。3 3曲柄搖塊與曲柄轉(zhuǎn)塊機構(gòu)曲柄搖塊與曲柄轉(zhuǎn)塊機構(gòu)在圖a中若改取構(gòu)件2為機架，當l1 l2時，則滑塊3可作整周轉(zhuǎn)動，我們稱為曲柄轉(zhuǎn)塊機構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)塊機構(gòu)。 4 4移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)在圖 a中，如取滑塊3為機架，則該機構(gòu)演化成移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)n 2.32.3四桿機構(gòu)特性 一、四桿機構(gòu)存在曲柄的條件一、四桿機構(gòu)存在曲柄的條件 鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本型式的區(qū)別在于它的連架桿是否為

17、曲鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本型式的區(qū)別在于它的連架桿是否為曲柄。而且一般原動件為曲柄柄。而且一般原動件為曲柄 。而在四桿機構(gòu)中是否存在曲柄，而在四桿機構(gòu)中是否存在曲柄，取決于機構(gòu)中各構(gòu)件間的相對尺寸關系。取決于機構(gòu)中各構(gòu)件間的相對尺寸關系。 設a350）（是發(fā)展趨勢）20Cr，20CrMnTi，40Cr，30CrMoAlA，表面淬火，滲碳淬火，氮化和氰化，先切齒表面硬化磨齒精切齒形5、6級適合于高速、重載及精密機械（如精密機床、航空發(fā)動機等）2、鑄鐵脆、機械強度，抗沖擊和耐磨性較差，但抗膠合和點蝕能力較強，用于工作平穩(wěn)、低速和小功率場合。鑄鐵：灰鑄鐵；球墨鑄鐵有較好的機械性能和耐磨性3、非金屬材料

18、工程塑料（ABS、尼龍）、夾布膠木 6.9 直齒圓柱齒輪傳動的設計一、受力分析 在不計及齒面摩擦力時，即為作用于齒面法線方向上的法向載荷Fn。漸開線齒形任何一點上的法線均與基圓相切，如圖所示。則小齒輪名義轉(zhuǎn)距T為二、計算載荷考慮原動機和工作機的不平穩(wěn)，輪齒嚙合時產(chǎn)生的動載荷， 1119550nPT 應對名義載荷進行修正 Fnc=KFn系數(shù)K可由表6-7查得 。三、齒根彎曲疲勞強度計算防止彎曲疲勞折斷其依據(jù)是材料力學中的懸臂梁的應力分析。齒根上的彎矩最大，輪齒的彎曲疲勞強度齒根處最弱 即 2maxcos6ShpWMFcos)(cos)(6coscos622mSmhbmKFbShKFttF校核公式

19、 設計公式Y(jié)Fa齒形系數(shù)，只與齒形有關 令 齒寬系數(shù) FFSdYYZKTm2211FdsaFaFZmYYYKT221311/dbd四、齒面接觸疲勞強度計算 直齒圓柱齒輪接觸疲勞強度計算是防止齒面點蝕破壞的計算方法，其其理論依據(jù)是兩平行圓柱體的接觸應力理論理論依據(jù)是兩平行圓柱體的接觸應力理論 接觸應力 對于標準直齒輪， ， ，校核公式222121211111EEqHHtEHuubdKFZZ15 . 21 205 . 2HZ1/dbd設計公式五、齒輪傳動強度計算說明 1、彎曲強度計算，要求， ， ）對大小齒輪，其它參數(shù)均相同只有 不同，應將其中較大者代入計算。 2、接觸強度計算公式中， ，許用值取

20、小的。 3、輪齒面按齒面接觸疲勞強度設計，再校核齒根彎曲疲勞強度 硬齒面按齒根彎曲疲勞強度設計，再校核齒面接觸疲勞強度 321132. 2HEdZZuuKd11FF22FF222FSaFaYY21HH六、參數(shù)選擇 1、齒數(shù)Z1 閉式軟齒面齒輪（點蝕）Z1可取多一些（2040 閉式硬齒面齒輪（彎曲疲勞）a一定時，宜取Z1少 一些（使m），Z1=1720 2、許用彎曲應力 3、許用接觸應力 XNFSTFFYYSYmin2, 1lim2, 1WNHmimHHZZSlim4、傳動比單級閉式傳動，一般取 （直齒）、 （斜齒 6.10 斜齒圓柱齒輪傳動設計 一齒面形成及嚙合特點 斜齒圓柱齒輪齒面形成的原理

21、與直齒輪相似，所不同的是直線 與軸線不平行，而有一個夾角 5i7iKKb嚙合特點：嚙合特點：1）當兩直齒輪嚙合時，其齒面接觸線是與整個齒輪軸線平行的直線。因此，直齒輪嚙合時，整個齒寬同時進入和退出嚙合，所以容易引起沖擊、振動和噪聲，從而影響傳動的平穩(wěn)性，不適宜于高速傳動。2）當兩斜齒輪嚙合時，由于輪齒的傾斜，一端先進入嚙合，另一端后進入嚙合，其接觸線由短變長，再由長變短，極大地降低沖擊、振動和噪聲，改善了傳動的平穩(wěn)性。相對于直齒輪而言更適合高速傳動。 3）斜齒圓柱齒輪相對于直齒圓柱齒輪而言，可以增大重合度、降低根切齒數(shù)，可以提高齒輪承載能力，減小結(jié)構(gòu)尺寸。 二、斜齒輪的基本參數(shù)及尺寸計算 1法

22、面模數(shù)與端面模數(shù) 由上面兩式可以得到 所以一般ldtanddbtcostbcostantancostnmm 2072法面壓力角與端面壓力角3法面、端面齒高系數(shù)與頂隙系數(shù)式中 、 為標準值。三斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算三斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 見教材表(6-13)。其中特別要注意：公式中的法面參數(shù)為標準值。costantantntatnanamhmhh*ttatnnanfmchmchh)()(*anh*nc四、斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù) 為確定當量齒數(shù)，如圖所示。過斜齒輪分度圓上C點，作斜齒輪法面剖面，得到一橢圓。該剖面上C點附近的齒型可以視為斜齒輪的法面齒型。以橢圓上點C的曲率半徑作為虛擬直齒

23、輪的分度圓半徑，并設該虛擬直齒輪的模數(shù)和壓力角分別等于斜齒輪的法面模數(shù)和壓力角，該虛擬直齒輪即為當量齒輪，其齒數(shù)即為當量齒數(shù)。32coscos2zmdmznnv五、斜齒圓柱齒輪傳動正確嚙合條件 6.11 直齒圓錐齒輪傳動 圓錐齒輪機構(gòu)主要用來傳遞兩相交軸之間的運動和動力,如圖6-44。圓錐齒輪的輪齒是分布在一個截錐體上的， nnnnnnmmm212121 一對圓錐齒輪兩軸之間的夾角可根據(jù)傳動的需要來決定。但通常情況下，工程上多采用的是 的傳動 一、直齒圓錐齒輪齒廓的形成 錐齒輪的齒廓是發(fā)生面S在基圓錐上作純滾動時形成的，發(fā)生面上K點將在空間展開成一漸開線AK。顯然，漸開線是在以錐頂O為中心，錐

24、距R為半徑的球面上。 背錐是過錐齒輪的大端，其母線與錐齒輪分度圓錐母線垂直的圓錐。 將兩錐齒輪大端球面漸開線齒廓向兩背錐上投影，得到近似漸開線齒廓。接下來將兩背錐展成兩扇形齒輪，設想把扇形齒輪補足成一個完整的圓柱齒輪。該假想的圓柱齒輪稱作圓錐齒輪的當量齒輪當量齒輪 90齒數(shù)稱作圓錐齒輪的當量齒數(shù)當量齒數(shù)，用 表示 四、直齒圓錐齒輪傳動的參數(shù)及幾何尺寸 1基本參數(shù) 壓力角一般為 圓錐齒輪傳動的傳動比為 2幾何參數(shù)計算 書表6-15 vz111coszzv201*ah2 . 0*c1212122112sinsinrrzzi 6.12 齒輪結(jié)構(gòu)設計及齒輪傳動的潤滑一、齒輪結(jié)構(gòu)設計 1、齒輪軸 當齒輪

25、的齒根直徑與軸徑很接近時，如圖，可以將齒輪與軸作成一體的，稱為齒輪軸 2、實體式齒輪 齒頂圓直徑小于160mm（當輪緣內(nèi)徑D與輪轂外徑相差不大時，而輪轂長度要大于等于1.6倍的軸徑尺寸）時可以采用這種實體式結(jié)構(gòu)，如圖所示 3、腹板式結(jié)構(gòu) 當直徑大于160mm時，為了減輕重量，節(jié)約材料，同時由于不易鍛出輻條，常采用腹板式結(jié)構(gòu) 4、對于齒輪齒頂圓直徑小于500mm的齒輪，一般采用鍛或鑄造輪輻式 二、齒輪傳動潤滑 1 1、潤滑方法及油量選擇開式齒輪傳動速度較低，一般采用潤滑脂或定時滴油潤滑。閉式齒輪傳動常利用浸油法或噴油法潤滑：1）浸油法：大齒輪浸入一個齒高，對于多級齒輪傳動的高速級，可以采用帶油輪

26、。由于大齒輪或帶油輪可以將油帶起，濺落到被潤滑處，也稱為飛濺潤滑。此時要求齒輪線速度不高于。對于單級，每傳遞1Kw功率約需要0.35L或更多的油量，多級傳動可以按比例（級數(shù)）增加。2）噴油潤滑：在線速度超過上述數(shù)值使用時，要求齒輪寬度大時增加噴嘴的數(shù)目。在節(jié)圓線速度不大于時，直接由進入嚙合的一側(cè)向嚙合處噴油。油量按10mm齒寬用0.45L/min或者每千瓦用8.5L/s來計算，噴油壓力一般為0.010.2MPa。對于非金屬齒輪，載荷較小時可以不進行潤滑。有時也可加入適量油以改善摩擦性能，提高承載能力，或改善材料使其具有自潤滑能力。2 2）潤滑劑的選擇）潤滑劑的選擇潤滑劑有三大類：（1）液體潤滑

27、劑（常用）（2）潤滑脂：用于低速傳動，無法使用液體潤滑劑時使用。（3）固體潤滑劑：其使用取決于使用條件及工藝水平。 第七章 蝸桿傳動 7.1 蝸桿傳動 的類型和特點 蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成。常用于交錯軸90的兩軸之間傳遞運動和動力。一般蝸桿為主動件，作減速運動。 一、蝸桿傳動的特點一、蝸桿傳動的特點 與齒輪傳動相比較，蝸桿傳動具有傳動比大，在動力傳遞中傳動比在8100之間，在分度機構(gòu)中傳動比可以達到1000；傳動平穩(wěn)、噪聲低；結(jié)構(gòu)緊湊；在一定條件下可以實現(xiàn)自鎖等優(yōu)點而得到廣泛使用。 但蝸桿傳動有效率低、發(fā)熱量大和磨損嚴重，渦輪齒圈部分經(jīng)常用減磨性能好的有色金屬（如青銅）制造，成本高等缺點。

28、二、蝸桿傳動的類型二、蝸桿傳動的類型 按蝸桿分度曲面的形狀不同，蝸桿傳動可以分為：圓柱蝸桿傳動（如圖a）、環(huán)面蝸桿傳動（如圖b）、錐蝸桿傳動（如圖c）三種類型。 1 1、圓柱蝸桿傳動、圓柱蝸桿傳動 圓柱蝸桿傳動可以分為普通圓柱蝸桿傳動和圓弧圓 柱蝸桿傳動 普通圓柱蝸桿傳動根據(jù)齒廓曲線主要分為三種： 阿基米德圓柱蝸桿（阿基米德圓柱蝸桿（ZAZA蝸桿）蝸桿） 漸開線圓柱蝸桿（漸開線圓柱蝸桿（ZIZI蝸桿）蝸桿） 法向直廓圓柱蝸桿（法向直廓圓柱蝸桿（ZNZN蝸桿）蝸桿） 本章只討論阿基米德圓柱蝸桿，加工時，梯形車刀切削刃的頂平面通過蝸桿軸線，在軸向剖面具有直線齒廓，法向剖面N-N上齒廓為外凸線，端面

29、上齒廓為阿基米德螺線。這種蝸桿切制簡單，但難以用砂輪磨削出精確齒形，精度較低。 7.2 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸 如圖所示，在中間平面上，普通圓柱蝸桿傳動就相當于齒條與齒輪的嚙合傳動故此，在設計蝸桿傳動時，均取中間平面上的參數(shù)（如模數(shù)、壓力角）和尺寸（如齒頂圓、分度圓等）為基準，并沿用齒輪傳動的計算關系， 一、主要參數(shù)一、主要參數(shù) 1、模數(shù)m和壓力角 蝸桿傳動的尺寸計算與齒輪傳動一樣，也是以模數(shù)m作為計算的主要參數(shù)。在中間平面內(nèi)蝸桿傳動相當于齒輪和齒條傳動，蝸桿的軸向模數(shù)和軸向壓力角分別與渦輪的端面模數(shù)和端面壓力角相等，為此將此平面內(nèi)的模數(shù)和壓力角規(guī)定為標準值，標準模數(shù)見書中所附表格，標準

30、壓力角為20 。 2 2、蝸桿頭數(shù)、蝸桿頭數(shù)z z1 1和傳動比和傳動比 蝸桿頭數(shù)z1可根據(jù)要求和的傳動比和效率來選定。單頭蝸桿傳動的傳動比可以較大，但效率較低。如果要提高效率，應增加蝸桿的頭數(shù)。但蝸桿頭數(shù)過多，又會給加工帶來困難。所以，通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。通常蝸桿為主動件，蝸桿與蝸輪之間的傳動比為其中：z2為蝸輪的齒數(shù)3 3、導程角、導程角 蝸桿的直徑系數(shù)q和蝸桿頭數(shù)z1選定之后，蝸桿分度圓柱上的導程角也就確定了 1221zznni qzdmzdmzdpzdpaz11111111tan4 4、蝸桿的分度圓直徑、蝸桿的分度圓直徑d d1 1 在蝸桿傳動中，為了保證蝸桿與配對蝸輪的正

31、確嚙合，常用與蝸桿相同尺寸的蝸輪滾刀來加工與其配對的渦輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就需要一種對應的蝸輪滾刀。對于同一模數(shù)，可以有很多不同直徑的蝸桿，因而對每一模數(shù)就要配備很多蝸輪滾刀。顯然，這樣很不經(jīng)濟。 為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目及便于滾刀的標準化，就對每一標準模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d1 ，而把比值 稱為蝸桿直徑系數(shù)。 5 5、蝸桿傳動的標準中心距、蝸桿傳動的標準中心距 mdq1mzqdda)(21)(21221 7.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動的失效形式、設計準則一、蝸桿傳動的失效形式、設計準則 和齒輪傳動一樣，蝸桿傳動的失效形式主要有：膠合、磨損、疲勞點蝕和輪

32、齒折斷等。由于蝸桿傳動嚙合面間的相對滑動速度較大，效率低，發(fā)熱量大，再潤滑和散熱不良時，膠合和磨損為主要失效形式。 蝸桿傳動的設計準則為蝸桿傳動的設計準則為：閉式蝸桿傳動按蝸輪輪齒的齒面接觸疲勞強度進行設計計算，按齒根彎曲疲勞強度校核，并進行熱平衡驗算；開式蝸桿傳動，按保證齒根彎曲疲勞強度進行設計。二、蝸桿和蝸輪材料二、蝸桿和蝸輪材料 由失效形式知道，蝸桿、蝸輪的材料不僅要求有足夠的強度，更重要的是具有良好的磨合（跑合）、減磨性、耐磨性和抗膠合能力等。 蝸桿蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成：一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用40、45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 。高速重載蝸桿常用15Cr或20Cr、20C

33、rMnTi等，并經(jīng)滲碳淬火 。 蝸輪材料為鑄造錫青銅（ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5），鑄造鋁鐵青銅（ZCuAl1010Fe3）及灰鑄鐵（HT150、HT200）等。錫青銅耐磨性最好，但價格較高，用于滑動速度大于3m/s的重要傳動；鋁鐵青銅的耐磨性較錫青銅差一些，但價格便宜，一般用于滑動速度小于4m/s的傳動；如果滑動速度不高（小于2m/s），對效率要求也不高時，可以采用灰鑄鐵 7.3蝸桿傳動的強度計算蝸桿傳動的強度計算一、受力分析一、受力分析 1 1、蝸輪轉(zhuǎn)向判斷 蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向關系可以用“主動輪左（右）手法則”判斷，即蝸桿為右（左）旋時用右（左）手，并以四指彎曲方向表示蝸桿轉(zhuǎn)向

34、，則拇指所指的反方向為蝸輪上節(jié)點的速度方向。 2、輪齒上的作用力 蝸桿傳動的受力與斜齒圓柱齒輪相似，弱不計齒面間的摩擦力蝸桿作用于蝸輪齒面上的法向力Fn2在節(jié)點C處可以分解成三個互相垂直的分力 12222xtFdTF1222tanrttrFFF21112xtFdTF 二、強度計算 蝸輪齒面接觸疲勞強度計算公式和斜齒圓柱齒輪相 似，也是以節(jié)點嚙合處的相應參數(shù)歹徒赫茲公式導出的。 當用青銅蝸輪和鋼蝸桿配用時，蝸輪齒面接觸疲勞強度 校核公式為： 設計公式為： K為載荷系數(shù)，一般取K=1.11.3。當載荷平穩(wěn)， 蝸桿圓周速度小于3m/s，7級以上精度時取小值，否則取大值。 HHddKT50012222

35、2212500KTzdmH 7.5 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算 一、傳動效率一、傳動效率 閉式蝸桿傳動的總效率包括：輪齒嚙合效率、軸承摩擦效率（0.980.995）和攪油損耗效率（0.960.99），即： =當蝸桿主動時，可近似按螺旋副的效率 閉式傳動，當z11時，0.70.75；當z12時，0.750.82；當z14時，0.870.92；自鎖時0.5開式傳動，當z11、2時，0.60.7；123)tan(tan1v二、潤滑二、潤滑 由于蝸桿傳動時的相對滑動速度大、效率低、發(fā)熱量大，故潤滑特別重要。 對于閉式蝸桿傳動，根據(jù)工作條件和滑動速度參考表格中推薦值選定潤滑油和潤滑方式。 當采用油

36、池潤滑時，在攪油損失不大的情況下，應有適當?shù)挠土?，以利于形成動壓油膜，且有助于散熱。對于下置式或?cè)置式蝸桿傳動，浸油深度應為蝸桿的一個齒高；當蝸桿圓周轉(zhuǎn)速大于4m/s時，為減少攪油損失，常將蝸桿上置，其浸油深度約為蝸輪外徑的三分之一。 三、熱平衡計算三、熱平衡計算 由于蝸桿傳動效率較低，發(fā)熱量大，潤滑油溫升增加， 粘度下降，潤滑狀態(tài)惡劣，導致齒面膠合失效。所以對 連續(xù)運轉(zhuǎn)的蝸桿傳動必須作熱平衡計算。 摩擦損耗功率為 箱體外壁散發(fā)的熱量折合的相當功率為 熱平衡的條件是： 即 為箱體表面散熱系數(shù)，一般取8.517.5W/(m2C) A為箱體散熱面積（m2） )1 (10001PPs)(01ttAK

37、Psc011)1 (1000tAKPtsecPP sK75. 110033. 0aA復習：在齒輪傳動中傳動比是很重要的一個參數(shù) 一對齒輪傳動比計算公式：,122112zzi 但是實際應用中往往是多個齒輪組成的一個系統(tǒng)，這些齒輪的傳動比如何計算呢？ 8-1輪系的類型與應用輪系的類型與應用一、輪系的分類一、輪系的分類1定軸輪系定軸輪系輪系運轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置都固定不動，則稱之為輪系運轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置都固定不動，則稱之為定軸輪系（或稱為普通輪系）。定軸輪系（或稱為普通輪系）。2143 第八章第八章 輪系輪系2周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞輪系運

38、轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。某一固定軸線回轉(zhuǎn)，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。按照自由度數(shù)目的不同，又可將周轉(zhuǎn)輪系分為兩類：按照自由度數(shù)目的不同，又可將周轉(zhuǎn)輪系分為兩類：1）差動輪系）差動輪系 自由度為自由度為2系桿系桿中心輪中心輪（主動）（主動）行星輪行星輪行星輪行星輪系桿系桿中心輪中心輪（主動）（主動）行星輪系）行星輪系 自由度為自由度為行星輪行星輪系桿系桿中心輪中心輪（主動）（主動）中心輪中心輪（固定）（固定）二、輪系的功用二、輪系的功用1實現(xiàn)相距較遠的兩軸之間的傳動實現(xiàn)相距較遠的兩軸之間的傳動2實現(xiàn)分路傳動實現(xiàn)分路傳動3實現(xiàn)變速變向傳動實現(xiàn)

39、變速變向傳動1n4n3n 3n 3n4實現(xiàn)大速比和大功率傳動實現(xiàn)大速比和大功率傳動兩組輪系傳動比相同，但是結(jié)構(gòu)尺寸不同兩組輪系傳動比相同，但是結(jié)構(gòu)尺寸不同5實現(xiàn)運動的合成與分解實現(xiàn)運動的合成與分解運動輸入運動輸入運動輸出運動輸出8-2 定軸輪系的傳動比計算定軸輪系的傳動比計算定軸輪系的傳動比定軸輪系的傳動比1 5 輸入軸與輸出軸之間的傳動比為輸入軸與輸出軸之間的傳動比為:515115nni 輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為：輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為：,122112zzi 233223zzi ,344343 zzi 455454 zzi 51 5432432154432312 iiii3

40、3 44 4321543215 zzzzzzzzi一般定軸輪系的傳一般定軸輪系的傳動比計算公式為：動比計算公式為：所所有有主主動動輪輪齒齒數(shù)數(shù)連連乘乘積積到到從從所所有有從從動動輪輪齒齒數(shù)數(shù)連連乘乘積積到到從從BABAiBAAB 傳動比計算中要注意兩個問題：傳動比計算中要注意兩個問題：一、主從動齒輪的判斷一、主從動齒輪的判斷方法：根據(jù)齒輪間的嚙合關系寫出傳動線方法：根據(jù)齒輪間的嚙合關系寫出傳動線1 2 33= 4 =4 5主主 從從主主 從從主主 從從主主 從從二、如何確定平面定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關系？二、如何確定平面定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關系？一對外嚙合圓柱齒輪傳動一對外嚙合圓柱齒輪傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相反

41、，其傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相反，其傳動比前應加比前應加 “”號號122112zzi 一對內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動兩一對內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動兩輪的轉(zhuǎn)向相同，其傳動比前輪的轉(zhuǎn)向相同，其傳動比前應加應加“+”號號233223zzi 該輪系中有該輪系中有3對外嚙對外嚙合齒輪，則其傳動比合齒輪，則其傳動比公式前應加公式前應加( 1)3 43215432315 )1( zzzzzzzzi若傳動比的計算結(jié)果為若傳動比的計算結(jié)果為正，則表示輸入軸與輸正，則表示輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負則表示轉(zhuǎn)向相反。則表示轉(zhuǎn)向相反。如何確定空間定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關系？如何確定空間定軸輪系中的轉(zhuǎn)向關系？空間定軸輪系傳動比

42、前空間定軸輪系傳動比前的的“+”、“”號沒號沒有實際意義有實際意義空間定軸輪系中含有軸空間定軸輪系中含有軸線不平行的齒輪傳動線不平行的齒輪傳動不不平平行行不平行不平行“+”、“”不能表示不能表示不平行軸之間的轉(zhuǎn)向關系不平行軸之間的轉(zhuǎn)向關系如何表示一對平行軸齒輪的轉(zhuǎn)向？如何表示一對平行軸齒輪的轉(zhuǎn)向？機構(gòu)運機構(gòu)運動簡圖動簡圖投影方向投影方向齒輪回轉(zhuǎn)方向齒輪回轉(zhuǎn)方向線速度方向線速度方向用線速度方用線速度方向表示齒輪向表示齒輪回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向機構(gòu)運機構(gòu)運動簡圖動簡圖投影方向投影方向如何表示一對圓錐齒輪的轉(zhuǎn)向？如何表示一對圓錐齒輪的轉(zhuǎn)向？ 向方影投向方影投齒輪回轉(zhuǎn)方向齒輪回轉(zhuǎn)方向線速度方向線速度方向表示

43、齒輪回表示齒輪回轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)方向機構(gòu)運機構(gòu)運動簡圖動簡圖投影投影線速度方向線速度方向用線速度方用線速度方向表示齒輪向表示齒輪回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向如何表示如何表示蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動的轉(zhuǎn)向？的轉(zhuǎn)向？向方影投向方影投蝸桿回轉(zhuǎn)方向蝸桿回轉(zhuǎn)方向蝸輪回轉(zhuǎn)方向蝸輪回轉(zhuǎn)方向蝸桿上一點蝸桿上一點線速度方向線速度方向機構(gòu)運機構(gòu)運動簡圖動簡圖右旋蝸桿右旋蝸桿表示蝸桿、蝸輪表示蝸桿、蝸輪回轉(zhuǎn)方向回轉(zhuǎn)方向蝸桿旋向影響蝸輪的回轉(zhuǎn)方向蝸桿旋向影響蝸輪的回轉(zhuǎn)方向如何判斷如何判斷蝸桿、蝸輪蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向？的轉(zhuǎn)向？右旋蝸桿右旋蝸桿左旋蝸桿左旋蝸桿以左手握住蝸桿，四指以左手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指的

44、指向為嚙合點處蝸指的指向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。輪的線速度方向。左左手手規(guī)規(guī)則則右右手手規(guī)規(guī)則則以右手握住蝸桿，四指以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指的指向為嚙合點處蝸指的指向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。輪的線速度方向。蝸桿的轉(zhuǎn)向蝸桿的轉(zhuǎn)向例題 機床變速箱，通過中間軸上的雙聯(lián)齒輪3、4和5、6可以實現(xiàn)四檔轉(zhuǎn)速。已知各齒輪齒數(shù)按順序為20、40、44、24、20、25、50、45求各檔傳動比？解：1、分析傳動，寫出嚙合順序線2、分清主從，計算傳動比檔位嚙合線傳動比123413=5724=5713=6824=68i=（-1）2.(z3. z7./z1.z5)=5.5

45、i=（-1）2.(z3. z8./z1.z6)=3.96i=（-1）2.(z4. z7./z2.z5)=1.5i=（-1）2.(z4. z8./z2.z6)=1.08總結(jié)：1、輪系分類： 定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系2、輪系功能： 遠距傳輸、分路傳動、變速變向、大功率達速度傳動、運動合成分解3、定軸輪系傳動比計算：計算公式：從動/主動方向判斷 （-1）n 或箭頭作業(yè)：習題7.5 第九章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 9.1 常用螺紋一、螺紋的形成一、螺紋的形成 把一銳角為的直角三角形繞到一直徑為d的圓柱體上，繞時底邊與圓柱底邊重合，則斜邊就在圓柱體上形成一條空間螺旋線。 如用一個平面圖形K（如三角形）沿螺旋線運動

46、并使K平面始終通過圓柱體軸線YY-這樣就構(gòu)成了三角形螺紋。同樣改變平面圖形K，同樣可得到矩形、梯形、鋸齒形、圓弧形（管螺紋）二、螺紋種類二、螺紋種類鋸齒型螺紋：單向；梯形螺紋：雙向傳動傳動螺紋：有矩形螺紋與圓錐管螺紋相似）圓錐螺紋：管路聯(lián)接（高壓管路。性。高溫、圓錐管螺紋：具有自封圓柱管螺紋：管路聯(lián)接管螺紋自鎖性好。構(gòu)。細牙：小載荷、調(diào)整機粗牙：普通聯(lián)接使用普通螺紋聯(lián)接螺紋螺紋三、螺紋的主要參數(shù)三、螺紋的主要參數(shù) 1.大徑d（D）：螺紋的最大直徑在標準中也作公稱直徑。 2.小徑d1(D1) ：即螺紋的最小直徑 3.中徑d2在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，近似等于螺紋的平均直徑

47、d20.5(d+d1) 4.螺距P相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對應兩點間的軸向距離 5.導程（S）同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對應兩點間的軸向距離 6.線數(shù)n螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n4 螺距、導程、線數(shù)之間關系：L=nP 7.螺旋升角 ：中徑圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角 8 .牙型角 ：螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。四、常用螺紋特點應用四、常用螺紋特點應用 1、三角形螺紋（普通螺紋） 牙型角為60 ，可以分為粗牙和細牙，粗牙用于一般聯(lián)接；與粗牙螺紋相比，細牙由于在相同公稱直徑時，螺距小，螺紋深度淺，導程和升角也小，自鎖性能好，宜用于薄壁零件和微調(diào)裝置。2、管螺

48、紋 多用于有緊密性要求的管件聯(lián)接，牙型角為55，公稱直徑近似于管子內(nèi)徑，屬于細牙三角螺紋。3、梯形螺紋 牙型角為30，是應用最為廣泛的傳動螺紋。4、鋸齒型螺紋 兩側(cè)牙型角分別為3和30，3的一側(cè)用來承受載荷，可得到較高效率；30一側(cè)用來增加牙根強度。適用于單向受載的傳動螺紋。 5、矩形螺紋 牙型角為0，適于作傳動螺紋 9.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖 一、矩形螺紋一、矩形螺紋 螺旋副是由外螺紋（螺桿）和內(nèi)螺紋組成的運動副，經(jīng)過簡化可以看作推動滑塊（重物）沿螺紋表面運動（如圖所示）將矩形螺紋沿中徑d2處展開得一傾斜角為（即螺紋升角）的斜面，斜面上的滑塊代表螺母，螺母和螺桿的相對運動可以看作滑

49、塊在斜面上的運動。 滑塊在斜面上等速上升時。當量摩擦角滑塊沿斜面等速下降時，摩擦力向上 由公式可知，若 ，說明此時無論軸向載荷有多大，滑塊（即螺母）都不能沿斜面運動，這種現(xiàn)象稱為自鎖自鎖螺旋副的效率螺旋副的效率 farctan)tan(QFF)tan(QFF)tan(tan)tan(22tan222112dFdFTsFWWQQQ 9.3 螺紋聯(lián)接的基本類型和及預緊和防松一、螺紋聯(lián)接主要類型一、螺紋聯(lián)接主要類型 1、螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡單，裝折方便，可多個裝拆，應用較廣。2、雙頭

50、螺栓聯(lián)接螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時。折裝時只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。3、螺釘聯(lián)接螺釘聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況。4、緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應的缺口中以固定零件的相對位置。可傳遞不大的軸向力或扭 二、標準螺紋聯(lián)接件二、標準螺紋聯(lián)接件1螺栓螺栓的頭部有各種不同形狀，但是我們最常見的是六角頭，為了滿足工程上的不同需要，六角頭又有標準六角頭和小六角頭。一般情況下我們使用標準六角頭，在空間尺寸受到限制的地方使用小

51、六角頭螺栓。但是，小六角頭螺栓的支承面積較小，如果用于經(jīng)常拆卸的場合時，螺栓頭的棱角也易于磨圓。2雙頭螺柱 雙頭螺柱的兩端都制有螺紋，兩端的螺紋可以相同，也可以不同。其安裝方式是一端旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中，另一端用來安裝螺母。3. 螺釘 螺釘?shù)念^部有各種形狀。為了明確表示螺釘?shù)奶攸c，所以通常以其頭部的形狀來命名。4緊定螺釘緊定螺釘?shù)墓ぷ髅媸窃谀┒耍詫τ谥匾木o定螺釘需要淬火硬化后才能滿足要求。5螺母與墊圈螺母是和螺栓相配套的標準零件，其外形有：六角形、圓形、方形其厚度有厚的、標準的和扁的，其中以標準的應用最廣 墊圈最常見的有平墊和彈簧墊兩種。平墊主要是為了增加支承面積。彈簧墊主要是用于防止

52、螺母和其它緊固件的自動松脫。所以凡是有振動的地方又未采取其它防松措施時，原則上都應該加裝彈簧墊。 三、螺紋聯(lián)接的預緊 在零件未受工作載荷前需要將螺母擰緊，使組成聯(lián)接的所有零件都產(chǎn)生一定的彈性變形（螺栓伸長、被聯(lián)接件壓縮），從而可以有效地保證聯(lián)接的可靠。這樣，各零件在承受工作載荷前就受到了力的作用，這種方式就稱為預緊，這個預加的作用力就稱為預緊力。對于重要的螺栓聯(lián)接，在裝配時需要控制預緊力 擰緊力矩為dQTp2 . 0四、螺紋聯(lián)接的防松 一般來說，聯(lián)接螺紋具有一定的自鎖性。但是，工作條件地存在沖擊、振動、變載荷作用。在這些工況條件下，螺紋副之間的摩擦力會出現(xiàn)瞬時消失或減小的現(xiàn)象；同時在高溫或溫度

53、變化比較大的場合，材料會發(fā)生蠕變和應力松弛，也會使摩擦力減小。在多次的作用下，就會造成聯(lián)接的逐漸松脫。 常用的防松方法有三種：摩擦防松、機械防松和永久防松 。 1、摩擦防松1）彈簧墊片防松彈簧墊圈材料為彈簧鋼，裝配后墊圈被壓平，其反彈力能使螺紋間保持壓緊力和摩擦力，從而實現(xiàn)防松。2）對頂螺母防松 利用螺母對頂作用使螺栓式中受到 附加的拉力和附加的摩擦力。由于多用一 個螺母，并且工作不十分可靠，目前已經(jīng) 和少使用了。 3）自鎖螺母防松 螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑 向收口。當螺母擰緊后，收口脹開，利用 收口的彈力使旋合螺紋間壓緊 。2、機械防松1）槽形螺母和開口銷防松 槽形螺母擰緊后，用開口

54、銷穿過螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母擰緊后進行配鉆銷孔。2）圓螺母和止動動墊片 使墊圈內(nèi)舌嵌入螺栓（軸）的槽內(nèi)，擰緊螺母后將墊圈外舌之一褶嵌于螺母的一個槽內(nèi)。3、永久防松 1）沖邊法防松 螺母擰緊后在螺紋末端沖點破壞螺紋。2）粘合防松 通常采用厭氧膠粘結(jié)劑涂于螺紋旋合表面，擰緊螺母后粘結(jié)劑能夠自行固化，防松效果良好。 9.4 9.4 螺紋聯(lián)接的強度計算螺紋聯(lián)接的強度計算一、松螺栓聯(lián)接的強度計算 松螺栓聯(lián)接，螺母、螺栓和被聯(lián)接件不需要擰緊， 在承受工作載荷前，聯(lián)接螺栓是不受力的，典型的結(jié) 構(gòu)起重機吊鉤。其強度條件為：設計公式為： d1螺紋的小徑（mm） 許用拉應力（MPa）， = 材料

55、的屈服極限； S 安全系數(shù)根據(jù)求得d1再從設計手冊中查得公稱直徑d4121dF41Fd SsS二、受橫向載荷緊螺栓聯(lián)接的強度計算 1、采用普通螺栓 對于普通螺紋聯(lián)接，強度的計算準則為強度的計算準則為：預緊力在接合面所產(chǎn)生的摩擦力必須足以阻止被聯(lián)接件間的相對滑移。則螺栓預緊力F0可以推導出FR為橫向載荷 F0為預緊力 f為摩擦系數(shù) m接合面數(shù) Z為螺栓個數(shù) K為過載系數(shù)一般取1.2 對于螺栓F0為拉力。同時預緊時對螺栓有轉(zhuǎn)矩T按照第四強度理論RKFfzmF0fzmKFFR0 擠壓強度條件為： Lmin被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長度（mm），一般要求：Lmin1.25d0 螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的

56、許用擠壓應力 三、承受軸向載荷緊螺栓強度計算 受軸向載荷的額緊螺栓聯(lián)接是工程上使用最多的一 種聯(lián)接方式。這時，必須同時考慮預緊力和外載力對聯(lián) 接的綜和影響。 當施加預緊力后，螺母擰緊，螺栓桿對應于伸長，被聯(lián)接件在的作用下產(chǎn)生壓縮變形。當聯(lián)接上作用有外載 F時，螺栓桿將繼續(xù)伸長，被聯(lián)接件因壓力減小而產(chǎn)生部分彈性恢復，其壓縮變形的恢復量也應該等于，此時被聯(lián)接件上的殘余壓力稱為殘余預緊力殘余預緊力 PshPldFminP殘余預緊力 與工作要求有關系（表9-3）螺栓所受總力F =F+ 螺栓強度公式為： 校核公式：0F0F43 . 11Fd4/13 . 121dF 9.5 9.5 螺旋傳動螺旋傳動一、螺

57、旋傳動的類型、特點一、螺旋傳動的類型、特點按用途分三類：1）傳力螺旋舉重器、千斤頂、加壓螺旋。特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖2）傳導螺旋機床進給匯杠傳遞運動和動力，特點：速度高、連續(xù)工作、精度高3）調(diào)整螺旋機床、儀器及測試裝置中的微調(diào)螺旋。其特點是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動螺旋傳動按摩擦副的性質(zhì)分：1）滑動螺旋：構(gòu)造簡單、傳動比大，承載能力高，加工方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖。缺點：磨損快、壽命短，低速時有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動效率低（3040%）傳動精度低?；瑒勇菪倪@些致命缺點，使之不能適應現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。2、滾動螺旋傳動摩擦性質(zhì)為滾動摩擦。滾動螺旋傳動是在具有圓

58、弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動體（多用鋼球），當傳動工作時，滾動體沿螺紋滾道滾動并形成循環(huán)。特點：傳動效率高（可達90%），起動力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運動效率相同，可實現(xiàn)逆?zhèn)鲃?。預緊后剛度好，定位精度高（重復定位精度高）缺點：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復雜，制造工藝要求高，成本較高。 第十章 軸及軸轂聯(lián)接 10.110.1概述概述 軸是組成機器的重要零件之一，主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。一、軸的分類一、軸的分類 1 1、根據(jù)承受載荷不同分類、根據(jù)承受載荷不同分類： 1 1）轉(zhuǎn)軸）轉(zhuǎn)軸同時承受扭矩和彎曲載荷的作用，例如齒輪

59、減速器中的軸。 2 2）心軸）心軸 只需承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)距，例如鐵路車輛 的軸、自行車的前軸等。按軸旋轉(zhuǎn)與否分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸兩種， 3 3）傳動軸）傳動軸 只承受扭矩而不承受彎矩或承受彎矩較小的軸。例如圖所示的汽車傳動軸。 2 2、根據(jù)軸線的形狀不同分類、根據(jù)軸線的形狀不同分類二、軸的材料二、軸的材料 由于軸工作時產(chǎn)生的應力多為變應力，所以軸的失 效多為疲勞損壞，因此軸的材料應具有足夠的疲勞強度、 較小的應力集中敏感性和良好的加工性能等。 曲路傳遞運動或動力可以穿過鋼絲軟軸：具有撓性，旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動曲軸：通過連桿可以把根據(jù)需要可制成空心軸階梯軸光軸直軸按軸線形狀分類 軸的主要材料

60、是碳鋼和合金鋼。1、碳鋼：價格低廉，對應力集中的敏感性較低，可以利用熱處理提高其耐磨性和抗疲勞強度。常用的有35、40、45、50鋼。2、合金鋼：對于要求強度較高、尺寸較小或有其它特殊要求的軸，可以采用合金鋼材料。耐磨性要求較高的可以采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼；要求較高的軸可以使用40Cr 3、對于形狀復雜的軸，如曲軸、凸輪軸等，也采用球墨鑄鐵或高強度鑄造材料來進行鑄造加工，易于得到所需形狀，而且具有較好的吸振性能和好的耐磨性，對應力集中的敏感性也較低。 10 102 2軸的結(jié)構(gòu)設計軸的結(jié)構(gòu)設計 軸的結(jié)構(gòu)設計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，主要要求有：1）軸上零件的定位、固