第九章 連接及傳動(dòng)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)械基礎(chǔ)李江第三篇機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）連接與傳動(dòng)（6學(xué)時(shí)）轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）位移擴(kuò)大及倍力機(jī)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）特定軌跡的機(jī)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）其他典型機(jī)構(gòu)與裝置（2學(xué)時(shí)）新原理及機(jī)構(gòu)的創(chuàng)意（2學(xué)時(shí)）2第九章連接與傳動(dòng)

教學(xué)要求能力目標(biāo)1、合理選擇連接方式的能力2、合理選擇傳動(dòng)方式的能力第九章連接與傳動(dòng)一、連接：9.1固定連接及其應(yīng)用9.2活動(dòng)連接及其應(yīng)用9.3柔性連接及其應(yīng)用9.4其他連接與夾緊方式二、傳動(dòng)：9.5齒輪傳動(dòng)9.6帶傳動(dòng)9.7鏈傳動(dòng)

第一節(jié)連接6一、聯(lián)接的種類及適用條件

1．聯(lián)接的種類電腦主機(jī)、隨身聽、雙杠…都由多個(gè)零件聯(lián)接而成，聯(lián)接很重要。聯(lián)接分可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接兩類。可拆聯(lián)接主要有螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、彈性卡聯(lián)接等。不可拆聯(lián)接如拆卸則會(huì)造成零件損壞，如鉚釘聯(lián)接、焊接、粘接等。2．常用聯(lián)接方式的特點(diǎn)與適用條件

表6-1常用聯(lián)接方式的特點(diǎn)與適用條件

9.1固定連接及其作用9.1.1鉚接9.1固定連接及其作用9.1.1鉚接9.1.2焊接9.1.2焊接9.1.3銷連接作用：固定零件之間的相對(duì)位置，并可傳遞不大的載荷。類型圓柱銷圓錐銷--經(jīng)多次拆裝后，定位精度會(huì)降低；有1:50的錐度，可反復(fù)多次拆裝。拆裝方便用于盲孔螺母鎖緊抗沖擊不易松動(dòng)，能承受振動(dòng)和變載荷,不鉸孔，可多次裝拆。帶槽圓柱銷9.1.3銷連接銷連接類型13四、彈性卡聯(lián)接

彈性嵌卡聯(lián)接或稱彈性卡聯(lián)接

零件的某部分具有適當(dāng)?shù)膹椥?，可?/p>

變形中嵌入另一零件的相應(yīng)部位，依靠回彈的力量在該處卡住，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)零件的固定聯(lián)接。

彈性卡聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易裝易拆，快速簡(jiǎn)便，如今由于塑料注塑成型

容易，具有足夠的彈性，所以在各種產(chǎn)品中應(yīng)用愈益廣泛。例9-1

用板片彈簧聯(lián)接桿形零件

圖9-15用板彈簧聯(lián)接桿形零件

1—板片彈簧

2—需要聯(lián)接和調(diào)整位置的桿形零件

3—固定板例9-2用壓痕嵌卡搭接薄管

圖6-16用壓痕嵌卡搭接薄管

1—內(nèi)管2—外管

例9-3用彈性翼形爪卡接零件

圖6-17用彈性翼形爪卡接零件例9-4盒蓋的彈性卡

圖6-18盒蓋的兩種彈性嵌卡聯(lián)接例9-5電源插座

圖6-19電源插座的彈性卡聯(lián)接

粘接與焊接兩種不可拆聯(lián)接應(yīng)用廣泛。它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工效高、成本低、便于現(xiàn)場(chǎng)施工；主要缺點(diǎn)是不易拆卸處置，質(zhì)量的檢測(cè)控制方法不夠完善。9.1.4鍵聯(lián)接作用：用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1.平鍵聯(lián)接工作面特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。種類普通平鍵導(dǎo)向平鍵間隙軸2.半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，只適用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面3.楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時(shí)用力打入工作面5花鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沿周向均布多個(gè)鍵齒。齒側(cè)為工作面。優(yōu)點(diǎn)：承載能力高、對(duì)軸的削弱程度小、定心好、導(dǎo)向性好。類型：矩形花鍵、漸開線花鍵、三角形花鍵。制造容易最常用用于高強(qiáng)度聯(lián)接用于薄壁零件聯(lián)接9.1.5螺紋聯(lián)接dL0L1LL1-----座端長(zhǎng)度L0-----螺母端長(zhǎng)度(1)螺柱和螺栓聯(lián)接eaal1l1鉸制孔螺栓dd9.1.5螺紋聯(lián)接aeel1l1HHH1H1H2H2d(2)螺釘連接(3)差動(dòng)螺紋連接由兩個(gè)螺旋副組成的使活動(dòng)的螺母與螺桿產(chǎn)生差動(dòng)(即不一致)的螺旋傳動(dòng)稱為差動(dòng)螺旋傳動(dòng)，其中兩個(gè)螺旋副的旋向可以相同，也可以不同。六種螺紋五種螺紋連接六種螺紋連接防松方式249.1.5螺紋聯(lián)接9.2活動(dòng)連接及其應(yīng)用9.2.1桿與固定支點(diǎn)的連接（1）桿與固定支點(diǎn)的活動(dòng)連接，必須依賴于有一固定的活動(dòng)銷——軸。缺點(diǎn)：只能在一個(gè)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)（2）活球連接優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)中心是一個(gè)“球”，可以在一定空間范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)?；钋蜻B接可以輔以其他零件，使桿在某一角度定位，是一種實(shí)用性很強(qiáng)的連接方式。注意：可以是活動(dòng)的桿的凹面包絡(luò)固定球面，也可以是固定的凹面包絡(luò)桿端頭的球面9.2活動(dòng)連接及其應(yīng)用9.2.1桿與固定支點(diǎn)的連接活球連接實(shí)例9.2.2滑動(dòng)連接s=lsinφ→∞φl滑動(dòng)連接是兩個(gè)零件之間可以相互滑動(dòng)的連接方式。9.2.3滑動(dòng)軸承當(dāng)把兩個(gè)相互滑動(dòng)的零件都變成一個(gè)環(huán)的時(shí)候，這種滑動(dòng)關(guān)系就成了軸承與軸的關(guān)系。動(dòng)壓過程演示靜壓軸承多楔滑動(dòng)軸承止推滑動(dòng)軸承9.2.4滾動(dòng)軸承為了減小摩擦，提高效率，滑動(dòng)軸承會(huì)演變成滾動(dòng)軸承。優(yōu)點(diǎn)：與滑動(dòng)軸承相比，減小摩擦，提高效率。分類：向心球軸承、滾子軸承、平底推力軸承（1）向心球軸承主要承受徑向載荷，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，摩擦力小，適于高速，有一定承受軸向載荷能力的場(chǎng)合。不適合重載。（2）滾子軸承

此類軸承承載耐力大，耐沖擊，剛度大不易產(chǎn)生畸形。要求安裝精度高。（3）平底推力軸承平底推力軸承也可分為球軸承和滾子軸承，主要受單向軸向載荷，適用于轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合。表9-1滾動(dòng)軸承的主要類型和特性軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用調(diào)心球軸承10000中2?~3?主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受少量軸向載荷。因?yàn)橥鉂L道表面是以軸承中點(diǎn)為中心的球面，故能調(diào)心。9.2.4滾動(dòng)軸承調(diào)心滾子軸承20000C低0.5?~2?

比10000小能承受很大的徑向載荷和少量軸向載荷。承載能力大，具有調(diào)性能。圓錐滾子軸承30000中2’能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。因線性接觸，承載能力大，內(nèi)外圈可分離，裝拆方便，稱對(duì)使用。推力球軸承50000低不允許只能承受軸向載荷，且作用線必需與軸線重合。分為單、雙向兩種。高速時(shí)，因滾動(dòng)體離心力大，球與保持架摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，可用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高之處。a)單向表9-1滾動(dòng)軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用推力球軸承50000低不允許只能承受軸向載荷，且作用線必需與軸線重合。分為單、雙向兩種。高速時(shí)，因滾動(dòng)體離心力大，球與保持架摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，可用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高之處。b)雙向深溝球軸承60000高8’~16’能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。因線性接觸，承載能力大，內(nèi)外圈可分離，裝拆方便，稱對(duì)使用。角接觸球軸承70000C(α=15?)70000AC(α=25?)70000B(α=40?)較高2’~10’能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。α大，承載能力越大，有三種規(guī)格。稱對(duì)使用。表9-1滾動(dòng)軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用表9-1滾動(dòng)軸承的主要類型和特性（續(xù)）軸承名稱、類型及代號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖承載方向極限轉(zhuǎn)速允許角偏差主要特性和應(yīng)用推力圓柱滾子軸承80000低不允許能承受很大的單向軸向載荷。圓柱滾子軸承N0000較高2’~4’能承受較大的徑向。因線性接觸，內(nèi)外圈只允許有小的相對(duì)偏轉(zhuǎn)。除U結(jié)構(gòu)外，還有內(nèi)圈無擋邊(NU)、外圈單擋邊(NF)、內(nèi)圈單擋邊(NJ)等型式滾針軸承a)NA0000b)RNA0000低只能承受徑向載荷。承載能力大，徑向尺寸特小。一般無保持架，因而滾針間有摩擦，極限轉(zhuǎn)速低。不允許a)b)9.2.5齒輪連接作者：潘存云教授既傳遞運(yùn)動(dòng)又傳遞力，可靠，功率大，效率高，壽命長(zhǎng)。1、平面?zhèn)鲃?dòng)直齒傳動(dòng)連接非圓齒輪傳動(dòng)2、空間齒輪傳動(dòng)9.3柔性連接及其應(yīng)用9.3.1

彈簧連接定義：柔性連接是指在傳遞運(yùn)動(dòng)過程中兩零件相互的位置、角度等可以在一定范圍變化而不影響傳遞效果的一類連接形式。分類：1.彈簧連接2.其他彈簧柔性連接最常見的是彈簧連接1.彈簧連接

利用零件的彈性變形在機(jī)構(gòu)中發(fā)揮作用的都可以稱為彈簧或彈簧零件。利用彈簧的彈性可以控制機(jī)件的運(yùn)動(dòng)，緩和沖擊和振動(dòng)，存儲(chǔ)能量、測(cè)量力的大小等。按彈簧受力的情況拉簧壓簧扭簧按彈簧形狀螺旋彈簧渦卷彈簧板簧扭簧（1）螺旋彈簧

此類彈簧主要受軸向力，拉簧和壓簧主要用于零件的不同部位，一般是使其復(fù)位或得到一個(gè)張力。常見的彈簧秤就是點(diǎn)想的拉簧測(cè)力機(jī)構(gòu)，火車輪上的減震裝置是壓簧機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：彈簧稱、火車上的減震裝置（2）渦卷彈簧渦卷彈簧是一卷盤成蚊香狀的彈簧鋼片和鋼絲，它主要承受切向力或轉(zhuǎn)動(dòng)力?？梢源鎯?chǔ)能量或通過彈簧受力變形轉(zhuǎn)動(dòng)的角度測(cè)量受力的大小。渦卷彈簧原理：承受切向力或轉(zhuǎn)動(dòng)力，可存儲(chǔ)能量或彈簧受力變形轉(zhuǎn)動(dòng)的角度測(cè)量受力大?。?）板簧板簧也稱葉片彈簧，是由多塊彎曲的彈簧鋼板疊在一起構(gòu)成的，比如汽車車廂與車輪之間的減震裝置，利用彎曲鋼板的彈性還可以起到防止載荷過載的作用。（4）扭簧在日常生活中應(yīng)用較多。晾衣服用的夾子，利用扭簧的彈性作用。2.其他彈簧柔性連接彈簧的特性是可以彎曲具有伸縮性。利用這些特性可以傳遞較小的彎矩，例如清洗下水道的電動(dòng)或手動(dòng)清潔工具，完成清理下水道的功能。9.3.2萬向軸連接α9.3.3其它柔性連接9.4其它連接方式聯(lián)軸器和離合器是機(jī)械裝置中常用的部件，它們主要用于聯(lián)接軸與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩，也可用作安全裝置。大致有以下類型：

聯(lián)軸器用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車時(shí)才可將兩軸分離；

離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時(shí)接合或分離的一種裝置。它可用來操縱機(jī)器傳動(dòng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向；

安全聯(lián)軸器與離合器機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即可自行斷開或打滑，以保證機(jī)器中的主要零件不因過載而損壞；

特殊功用的聯(lián)軸器與離合器用于某些特殊要求處，如：在一定的回轉(zhuǎn)方向或達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)軸器或離合器即可自動(dòng)接合或分離等；聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標(biāo)準(zhǔn)件或自行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：傳遞轉(zhuǎn)矩大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度變化、體積大小、緩沖吸振能力等因素。9.4其它連接方式9.4.1聯(lián)軸器被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起附加載荷。這類聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。

剛性聯(lián)軸器

撓性聯(lián)軸器

無彈性元件撓性聯(lián)軸器：聯(lián)軸器具有撓性，可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。

有彈性元件撓性聯(lián)軸器：因聯(lián)軸器中裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲(chǔ)蓄的能量越多，則聯(lián)軸器的減振能力越強(qiáng)。這類聯(lián)軸器的品種多，應(yīng)用廣泛。對(duì)被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移有補(bǔ)償能力，進(jìn)一步分為：9.4其它連接方式9.4.1聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器9.4其它連接方式9.4.1聯(lián)軸器無彈性元件撓性聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器9.4其它連接方式9.4.1聯(lián)軸器有彈性元件撓性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器膜片聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器9.4其它連接方式一、離合器的分類作用：離合器用來聯(lián)接兩根軸，使之一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作中主、從動(dòng)部分可分離可接合。

按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式（多摩擦片）兩類；

按離合控制方法不同，可分為操縱式和自動(dòng)式兩類；

按操縱方式分有機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等；

可自動(dòng)離合的離合器有超越離合器、離心離合器和安全離合器等，它們能在特定條件下，自動(dòng)地接合或分離。二、對(duì)離合器的基本要求

分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；

接合元件耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好；

操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。9.4.2離合器9.4其它連接方式9.4.1其他連接與夾緊方式帶正反螺紋桿的虎鉗帶杠桿式鉗口的虎鉗螺旋式鉗（精工鉗）管鉗板材握緊器表面上有口或槽的零件抓取器磚瓦提爪第九章連接與傳動(dòng)一、連接：9.1固定連接及其應(yīng)用9.2活動(dòng)連接及其應(yīng)用9.3柔性連接及其應(yīng)用9.4其他連接與夾緊方式二、傳動(dòng)：9.5齒輪傳動(dòng)9.6帶傳動(dòng)9.7鏈傳動(dòng)

第二節(jié)傳動(dòng)589.5齒輪傳動(dòng)一、齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)：

傳動(dòng)效率高可達(dá)99％。在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)的效率為最高；

結(jié)構(gòu)緊湊與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間一般較??；

與各類傳動(dòng)相比，齒輪傳動(dòng)工作可靠，壽命長(zhǎng)；

傳動(dòng)比穩(wěn)定無論是平均值還是瞬時(shí)值。這也是齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用的原因之一；

與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，齒輪的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，其應(yīng)用范圍十分廣泛，型式多樣，傳遞功率從很小到很大（可高達(dá)數(shù)萬千瓦）。一、齒輪傳動(dòng)概述599.5齒輪傳動(dòng)二、齒輪的主要失效形式輪齒折斷齒面磨損齒面點(diǎn)蝕齒面膠合塑性變形齒輪傳動(dòng)的失效主要是指輪齒的失效，其失效形式是多種多樣的。常見的失效形式有：由于齒輪其它部分（齒圈、輪輻、輪轂等）通常是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的，其尺寸對(duì)于強(qiáng)度和剛度而言均較富裕，實(shí)踐中也極少失效。第二節(jié)傳動(dòng)609.6帶傳動(dòng)3帶傳動(dòng)的組成：主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2、環(huán)形帶3。工作原理：

安裝時(shí)帶被張緊在帶輪上，產(chǎn)生的初拉力使得帶與帶輪之間產(chǎn)生壓力。主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠摩擦力拖動(dòng)從動(dòng)輪一起同向回轉(zhuǎn)。1n2n12F0F0F0F061設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云類型平皮帶V型帶多楔