機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件匯 胡孟謙 第8-14章 軸系-機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動(dòng)第八章輪系第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動(dòng)器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第八章軸系【教學(xué)內(nèi)容】8-1軸系的分類(lèi)8-2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能根據(jù)工作要求正確選擇輪系；2.能正確計(jì)算定軸輪系傳動(dòng)比；3.能正確計(jì)算行星輪系的傳動(dòng)比；4.正確分析各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度?！局R(shí)點(diǎn)】

1.輪系的分類(lèi)與功用：定軸輪系、行星輪系。

2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。

3.行星輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。8-1輪系的分類(lèi)8-2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算一、定軸輪系當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若其中各齒輪的軸線(xiàn)相對(duì)與機(jī)架的位置都是固定不變的，則該輪系稱(chēng)為定軸輪系。1.定軸輪系的分類(lèi)

定軸輪系又可以分為平面定軸輪系和空間定軸輪系。由軸線(xiàn)互相平行的圓柱齒輪組成的定軸輪系，稱(chēng)為平面定軸輪系（圖8-1）。輪系中包含相交軸齒輪、交錯(cuò)軸齒輪的定軸輪系，稱(chēng)為空間定軸輪系（圖8-2）圖8-1平面定軸輪系圖8-2空間定軸輪系二、行星輪系行星輪系具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系。屬共軸式傳動(dòng)裝置。1.行星輪系的組成

在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，至少一個(gè)齒輪的軸線(xiàn)繞另一齒輪固定軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則該輪系稱(chēng)為行星輪系，主要由行星齒輪、行星架（系桿）和太陽(yáng)輪組成。行星輪系結(jié)構(gòu)圖8-1輪系的分類(lèi)8-2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算2.行星輪系的分類(lèi)（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度分類(lèi)1）單級(jí)行星輪系由一個(gè)行星架及其上的行星輪和相嚙合的中心輪所構(gòu)成的輪系簡(jiǎn)稱(chēng)單級(jí)行星輪系。2）多級(jí)行星輪系由兩級(jí)及以上同類(lèi)型單級(jí)行星輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的輪系稱(chēng)為多級(jí)行星輪系。3）混合行星輪系由一級(jí)或多級(jí)行星輪系與定軸輪系所組成的輪系稱(chēng)為混合行星輪系。混合行星輪系

在行星輪系中，安裝在構(gòu)件H上的齒輪2，繞O'O'回轉(zhuǎn)又隨構(gòu)件H繞OO回轉(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)類(lèi)似行星自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故把齒輪2稱(chēng)為行星齒輪，齒輪1和3稱(chēng)為中心輪，齒輪1又稱(chēng)為太陽(yáng)輪，齒輪3又稱(chēng)為內(nèi)齒圈。行星輪系中一般都以太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈或行星架作為輸入或輸出構(gòu)件，稱(chēng)它們?yōu)榛緲?gòu)件。8-2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算8-1輪系的分類(lèi)（2）根據(jù)行星輪系自由度的不同分類(lèi)差動(dòng)輪系：自由度為2的稱(chēng)為差動(dòng)輪系。簡(jiǎn)單行星輪系：自由度為1的稱(chēng)為簡(jiǎn)單行星輪系。行星輪系按中心輪個(gè)數(shù)的不同又可分為：①2K-H型行星輪系由兩個(gè)中心輪（2K）一個(gè)行星架（H）組成

②3K型行星輪系由三個(gè)太陽(yáng)輪（3K）組成8-2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算8-1輪系的分類(lèi)

行星輪與輸出軸V之間用等角速輸出機(jī)構(gòu)連接，以實(shí)現(xiàn)等速比的運(yùn)動(dòng)輸出，簡(jiǎn)稱(chēng)為輸出機(jī)構(gòu)（或W機(jī)構(gòu)）。當(dāng)前使用漸開(kāi)線(xiàn)少齒差行星齒輪傳動(dòng)和擺線(xiàn)少齒差傳動(dòng)，皆屬于K-H-V型行星輪系。8-2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算8-1輪系的分類(lèi)③K-H-V型行星輪系由一個(gè)太陽(yáng)輪（K）、一

個(gè)行星架（H）和一個(gè)輸出機(jī)構(gòu)（V)所組成的。3.行星輪系的特點(diǎn)及應(yīng)用行星輪系具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，適于結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)。在國(guó)防工業(yè)、起重運(yùn)輸、礦山冶金、建筑工業(yè)等行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。8-2定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算8-1輪系的分類(lèi)一、輪系的傳動(dòng)比在輪系中，輸入軸和輸出軸角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，稱(chēng)為輪系的傳動(dòng)比，常用字母“i”表示，并在其右下角用下標(biāo)表明其對(duì)應(yīng)的兩軸。計(jì)算輪系的傳動(dòng)比時(shí)，既要確定傳動(dòng)比的大小，又要確定輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系。8-1軸系的分類(lèi)8-2

定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

二、傳動(dòng)比的計(jì)算圖a為一對(duì)外嚙合圓柱齒輪，兩輪轉(zhuǎn)向相反，其傳動(dòng)比規(guī)定為負(fù)，表示為圖b為一對(duì)內(nèi)嚙合圓柱齒輪，兩輪轉(zhuǎn)向相同，其傳動(dòng)比規(guī)定為正，表示為

a外嚙合

b內(nèi)嚙合c錐齒輪傳動(dòng)還可用畫(huà)箭頭的方法標(biāo)注兩輪的轉(zhuǎn)向。對(duì)外嚙合齒輪，可用反方向箭頭表示；內(nèi)嚙合時(shí)，則用同方向箭頭表示；對(duì)錐齒輪傳動(dòng)，可用兩箭頭同時(shí)指向或背離嚙合處來(lái)表示兩軸的實(shí)際轉(zhuǎn)向；以上可概括為“箭頭對(duì)箭頭、箭尾對(duì)箭尾”。8-2

定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

8-1軸系的分類(lèi)

a外嚙合

b內(nèi)嚙合c錐齒輪傳動(dòng)圖8-9所示空間定軸輪系，各輪齒數(shù)為z1，z2，z3，z3'，z4；軸I、II、III、IV的轉(zhuǎn)速分別為n1，n2，n3，n4。為確定其傳動(dòng)比的大小，可由該輪系中各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比求出因圖示輪系中含有空間齒輪傳動(dòng)（錐齒輪傳動(dòng)），故只能用畫(huà)箭頭的方法確定其轉(zhuǎn)向。圖8-9空間定軸輪系8-2

定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

8-1軸系的分類(lèi)由以上分析可推得確定定軸輪系傳動(dòng)比的一般計(jì)算公式。設(shè)輪1為首輪，輪k為末輪，其間共有（k-1）對(duì)相嚙合齒輪，則可得定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法：1）定軸輪系的總傳動(dòng)比等于組成該輪系的各對(duì)齒輪傳動(dòng)比的連乘積，即

（8-2）2）定軸輪系總傳動(dòng)比的大小，等于各對(duì)嚙合齒輪中所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積與所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積之比，即=從首輪至末輪所有從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積/從首輪至末輪所有主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積8-1軸系的分類(lèi)8-2

定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

3）定軸輪系主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，可用兩種方法判定。標(biāo)注箭頭的方法用于包含空間齒輪傳動(dòng)的一般情況。若定軸輪系中主、從動(dòng)輪軸線(xiàn)相互平行，則其傳動(dòng)比有正、負(fù)之分，其含義為主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相同或相反。對(duì)全部由圓柱齒輪組成的定軸輪系，其傳動(dòng)比的正，負(fù)決定于外嚙合齒輪的對(duì)數(shù)m，因?yàn)槌霈F(xiàn)一對(duì)外嚙合齒輪，兩軸轉(zhuǎn)向即改變一次，因此可用（-1）m判定。此時(shí)，可直接由下式計(jì)算

從1至k各從動(dòng)輪齒數(shù)的乘積/從1至k各主動(dòng)輪齒數(shù)的乘積(注意：改變輪系的從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的齒輪，稱(chēng)為惰輪或過(guò)橋齒輪。）8-1軸系的分類(lèi)8-2

定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

8-1軸系的分類(lèi)8-2

定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

例8-1一重物提升裝置如圖8-12所示。其中各輪齒數(shù)為z1=20，z2=50，z2'=16，z3=30，z3'=1，z4=40，z4'=18，z5=52。試求傳動(dòng)比i15，并指出當(dāng)提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。解：因?yàn)檩喯抵杏锌臻g齒輪，計(jì)算輪系傳動(dòng)比的大小當(dāng)提升重物時(shí)，主動(dòng)件1的轉(zhuǎn)向用標(biāo)注箭頭的方法確定，如圖中箭頭所示。

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見(jiàn)！《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

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二、帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用

帶傳動(dòng)有如下主要的特點(diǎn)：（1）帶有良好的彈性和撓性，能緩沖吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音??；（2）具有過(guò)載保護(hù)功能，過(guò)載時(shí)帶會(huì)打滑，保護(hù)其他零件不受損壞，（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工、安裝和維護(hù)方便，成本低廉；（4）適用大中心距傳動(dòng)；（5）摩擦帶與帶輪間存在著彈性滑動(dòng)，不能保證傳動(dòng)比恒定；（6）帶必須張緊在帶輪上，增加了對(duì)軸的壓力；（7）外廓尺寸大，需加裝防護(hù)裝置；（8）不適用于高溫、易燃易爆及有腐蝕介質(zhì)的場(chǎng)合。第九章9-1帶傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第一節(jié)帶傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動(dòng)的受力分析第四節(jié)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比第五節(jié)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)第六節(jié)鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)一、普通V帶的結(jié)構(gòu)

普通V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，被制成無(wú)接頭的環(huán)形帶，截面形狀為等腰梯形，其剖面結(jié)構(gòu)由膠帆布（頂布）、頂膠、緩沖膠、抗拉體、底膠、底布（底膠夾布）等組成，V帶根據(jù)其機(jī)構(gòu)分為V帶、切邊V帶兩種，如圖9-5所示。圖9-5V帶結(jié)構(gòu)示意圖a)包邊V帶b)普通切邊V帶c)有齒切邊V帶d)底膠夾布切邊V帶1-膠帆布2-頂布3-頂膠4-緩沖膠5-芯繩6-底膠7-底布8-底膠夾布9-2普通V帶與V帶輪

頂膠由橡膠制成，工作時(shí)受拉力；抗拉體（強(qiáng)力層）由芯繩制成，工作時(shí)承受基本拉力；緩沖膠起到固定芯繩的作用，并吸收V帶在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)頻繁變形產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)剪切應(yīng)力；底膠（壓縮層）由橡膠制成，工作時(shí)受壓力。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪二、普通V帶的尺寸標(biāo)注1.普通V帶型號(hào)普通V帶為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)GB/T11544－2012規(guī)定，按截面尺寸不同可分為：Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)，規(guī)格與尺寸見(jiàn)表9-1。第二節(jié)普通V帶與V帶輪表9-1普通V帶截面尺寸（摘自GB/T11544-2012）第九章9-2普通V帶與V帶輪2.普通V帶參數(shù)（1）楔形角φ0：V帶的截面為梯形，兩側(cè)邊的夾角稱(chēng)為楔形角（或楔角），見(jiàn)表9-1。（2）中性層：V帶繞在帶輪上產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸長(zhǎng)，內(nèi)層受壓縮短，兩層之間存在一長(zhǎng)度和寬度不變的中性層。（3）節(jié)寬：中性層上保持不變的周線(xiàn)稱(chēng)為節(jié)線(xiàn)，中性層面稱(chēng)為節(jié)面，節(jié)面的寬度稱(chēng)為節(jié)寬，見(jiàn)表9-1。（4）基準(zhǔn)長(zhǎng)度：V帶在規(guī)定的張緊力下，節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度稱(chēng)為基準(zhǔn)長(zhǎng)度，V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld已標(biāo)準(zhǔn)化，各種截型普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度見(jiàn)表9-2。（5）基準(zhǔn)直徑：V帶裝在帶輪上，和節(jié)寬相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑稱(chēng)為基準(zhǔn)直徑（又稱(chēng)為節(jié)圓直徑），基準(zhǔn)直徑已標(biāo)準(zhǔn)化。機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪三、V帶輪的材料

（1）當(dāng)V帶輪的圓周帶速v＜25m／s時(shí)以下時(shí)，帶輪常用的材料為灰鑄鐵HT150或者HT200；

（2）當(dāng)速度較高時(shí)（v≥25m／s）時(shí)，帶輪一般采用的是鑄鋼、鍛鋼、鋼板等制造而成的；

（3）當(dāng)在較小功率傳動(dòng)時(shí)，帶輪材料也可采用鑄鋁合金或工程塑料。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪四、V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸l．V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求（1）足夠的強(qiáng)度和剛度，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；（2）結(jié)構(gòu)工藝性好，便于制造，質(zhì)量分布均勻，重量輕；（3）帶輪工作表面應(yīng)光滑，以減少帶的磨損；（4）當(dāng)5m/s＜v＜25m／s時(shí)，帶輪要進(jìn)行靜平衡。第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪2．V帶輪的結(jié)構(gòu)（1）帶輪的組成帶輪由輪緣、輪輻（輻板）和輪轂組成。輪緣用于安裝V帶輪，制有相應(yīng)的V型帶槽，輪輻（輻板）輪緣與輪轂相聯(lián)接的部分，輪轂為帶輪與軸相聯(lián)接的部分。普通V帶輪輪槽尺寸見(jiàn)表9-3。第九章9-2普通V帶與V帶輪（2）輪輻（輻板）結(jié)構(gòu)實(shí)心式：用于≤（2.5～3）d0，圖9-6a所示；輻板式：用于≤300mm，圖9-6b所示；孔板式：用于≤400mm，圖9-6c所示；橢圓輪輻式：用于＞400mm，圖9-6d所示。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式及輻板厚度的確定可參閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第一節(jié)帶傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動(dòng)的受力分析第四節(jié)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比第五節(jié)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)第六節(jié)鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)帶傳動(dòng)的受力分析一、帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)在沒(méi)有加載時(shí)，帶的上、下兩邊都受到相等的張緊力，稱(chēng)為初拉力。當(dāng)主動(dòng)帶輪在轉(zhuǎn)矩作用下以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶進(jìn)入主動(dòng)帶輪的一邊被拉緊，該邊稱(chēng)為緊邊，緊邊拉力；離開(kāi)主動(dòng)帶輪的一邊被放松，該邊稱(chēng)為松邊，松邊拉力，如圖

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)9-3帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的受力分析假設(shè)帶在工作前后總的長(zhǎng)度保持不變，且具有彈性，則帶的緊邊拉力的增加量等于松邊拉力減小量即：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動(dòng)的受力分析以平帶傳動(dòng)為例，引入柔韌體歐拉公式式中，、分別為帶的緊邊和松邊拉力（N）；e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)；為摩擦因數(shù)；為小帶輪的包角（rad）一般用當(dāng)量摩擦因數(shù)帶替，得聯(lián)合得有效圓周力可知，帶傳動(dòng)的摩擦因數(shù)、包角和初拉力越大，其有效圓周力就越大。但初拉力太大會(huì)使帶的摩擦加劇，降低帶的壽命，初拉力太小會(huì)照成工作能力不足。因此，合理的選擇和保持帶傳動(dòng)的初拉力是非常重要。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動(dòng)的受力分析二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析1.兩邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力松邊拉應(yīng)力式中，、分別為緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力（MPa）；、分別為緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力（N）；A為帶的橫截面積（mm2）。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動(dòng)的受力分析二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在帶輪上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于離心力作用于全部帶長(zhǎng)，它產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力為式中，為離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力（MPa）；為每米帶長(zhǎng)的質(zhì)量（kg/m），為帶速（m/s）。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動(dòng)的受力分析二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析3.彎曲應(yīng)力帶繞在帶輪上的部分產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，而V帶外層處的彎曲應(yīng)力最大。根據(jù)材料力學(xué)公式可得大、小帶輪上帶的彎曲應(yīng)力分別為式中，、分別為小帶輪和大帶輪上帶的彎曲應(yīng)力（MPa）；E為帶的彈性模量（MPa）；為帶的最外層到節(jié)面的距離（mm）；、分別為小帶輪和大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動(dòng)的受力分析為了防止彎曲應(yīng)力過(guò)大，對(duì)每種型號(hào)的V帶都規(guī)定了相應(yīng)的最小帶輪基準(zhǔn)直徑，見(jiàn)表帶工作時(shí)，傳動(dòng)帶中各截面的應(yīng)力分布如圖。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞上主動(dòng)輪處，其值為由于帶是在變應(yīng)力狀態(tài)下工作的，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定值時(shí)，帶就會(huì)發(fā)生疲勞破壞。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)帶輪最小基準(zhǔn)直徑第九章9-3帶傳動(dòng)的受力分析第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第一節(jié)帶傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動(dòng)的受力分析第四節(jié)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比第五節(jié)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)第六節(jié)鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比由于帶是彈性體，受力后將會(huì)產(chǎn)生彈性變形，且緊邊拉力F1大于松邊拉力F2，因此緊邊的伸長(zhǎng)率大于松邊的伸長(zhǎng)率。這種由于帶兩邊拉力不相等致使兩邊彈性變形不同，從而引起帶與帶輪間滑動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)。它是摩擦帶傳動(dòng)中不可避免的現(xiàn)象。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章9-4帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比由于彈性滑動(dòng)引起的從動(dòng)輪圓周速度的降低率，稱(chēng)為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)因數(shù)，用ε表示，即從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算式為上兩式中：υ1、υ2分別為主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的速度；dd1、dd2分別為主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑；n1、n2分別為主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速（r/min）因ε值較小，故非精確計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第九章第九章9-4帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第一節(jié)帶傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動(dòng)的受力分析第四節(jié)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比第五節(jié)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)第六節(jié)鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第五節(jié)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)

一、帶傳遞的張緊V帶在初拉力的作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，會(huì)被拉長(zhǎng)，即產(chǎn)生了塑性變形，致使初拉力減少，影響V帶的工作能力，因此，為了保障帶傳動(dòng)的工作性能，須定期檢查與重新張緊，常用的方法有：1．調(diào)整中心距2．采用張緊輪9-5機(jī)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)

1．調(diào)整中心距對(duì)于水平布置的帶傳動(dòng)，調(diào)整螺釘3使電動(dòng)機(jī)1在滑道2上移動(dòng)，直到帶被張緊；垂直布置的帶傳動(dòng)，調(diào)整螺釘4使電動(dòng)機(jī)1繞定軸O擺動(dòng)而將帶張緊?；?qū)㈦妱?dòng)機(jī)安裝在浮動(dòng)的擺架上，利用其自重，改變中心距，自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力。第九章第五節(jié)9-5機(jī)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)2．采用張緊輪若中心距不可調(diào)節(jié)，可采用張緊輪裝置，如圖9-11所示。應(yīng)注意，張緊輪應(yīng)安裝在松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大帶輪，這樣可以避免帶包角的減小及V帶的雙向彎曲。第九章第五節(jié)9-5機(jī)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)二、V帶傳動(dòng)安裝和維護(hù)（1）安裝V帶時(shí)，將中心距縮小后將帶套入，慢慢調(diào)整中心距，直至張緊。（2）安裝V帶時(shí)，兩帶輪軸線(xiàn)相互平行，各帶輪相對(duì)應(yīng)的輪槽的對(duì)稱(chēng)平面應(yīng)重合，其偏角β誤差不得超過(guò)20′。（3）多跟V帶傳動(dòng)時(shí)，為避免受力不均勻，各帶的制造偏差應(yīng)控制在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。（4）新舊帶不能同時(shí)混合使用，更換時(shí)，要求全部同時(shí)更換。（5）定期對(duì)V帶進(jìn)行檢查，及時(shí)調(diào)整中心距或更換V帶，以保證V帶的傳動(dòng)能力。（6）為了保證安全，帶傳動(dòng)應(yīng)加防護(hù)罩，同時(shí)應(yīng)防止油、酸、堿等對(duì)V帶的腐蝕。第九章第五節(jié)9-5機(jī)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第一節(jié)帶傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動(dòng)的受力分析第四節(jié)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比第五節(jié)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)第六節(jié)鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

第六節(jié)鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用

鏈傳動(dòng)由軸線(xiàn)相互平行的主動(dòng)鏈輪1、鏈條2和從動(dòng)鏈輪3組成，如圖9-13所示。通過(guò)鏈與鏈輪輪齒的相互嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。9-6鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用一、鏈傳動(dòng)的類(lèi)型鏈條根據(jù)用途不同分為傳動(dòng)鏈、起重鏈和牽引鏈。起重鏈和牽引鏈用于起重機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械。傳動(dòng)鏈主要用于一般機(jī)械傳動(dòng)。傳動(dòng)鏈又分為短節(jié)距精密滾子鏈（簡(jiǎn)稱(chēng)滾子鏈）、短節(jié)距精密套筒鏈（簡(jiǎn)稱(chēng)套筒鏈）、齒形鏈和成形鏈，如圖9-14所示。第九章a）滾子鏈b）套筒鏈c）齒形鏈d）成型鏈圖9-14鏈傳動(dòng)的類(lèi)型9-6鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用二、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用

鏈傳動(dòng)與其他傳動(dòng)相比，主要有以下特點(diǎn)：（1）鏈傳動(dòng)保證平均傳動(dòng)比不變。（2）鏈傳動(dòng)無(wú)初拉力，引起軸彎曲的作用力較小。（3）鏈傳動(dòng)可在高溫、低溫、多塵、油污、潮濕、泥沙等惡劣環(huán)境下工作。（4）鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，有沖擊和噪聲。（5）鏈條磨損后易發(fā)生跳齒，不宜用于高速和急速反向傳動(dòng)的場(chǎng)合。第九章9-6鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用二、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用因此，鏈傳動(dòng)適用于兩軸線(xiàn)平行且距離較遠(yuǎn)、瞬時(shí)傳動(dòng)比無(wú)嚴(yán)格要求以及工作環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、石油化工及運(yùn)輸?shù)雀鞣N機(jī)械中。目前，鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率可達(dá)3600kW，常用于100kW以下，鏈速可達(dá)30-40m/s，常用15m/s；傳動(dòng)比最大可達(dá)15，一般；效率=0.91~0.97。第九章9-6鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第一節(jié)帶傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動(dòng)的受力分析第四節(jié)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)及其傳動(dòng)比第五節(jié)V帶傳動(dòng)的張緊、安裝和維護(hù)第六節(jié)鏈傳動(dòng)的類(lèi)型、特點(diǎn)及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)一、滾子鏈的結(jié)構(gòu)

滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、套筒3、銷(xiāo)軸4和滾子5組成。如圖9-15所示，外鏈板與銷(xiāo)軸、內(nèi)鏈板與套筒之間采用過(guò)盈配合，而銷(xiāo)軸與套筒之間為間隙配合，可以作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)鏈條進(jìn)入和退出鏈輪時(shí)的屈伸；滾子與套筒之間采用間隙配合，以使鏈與鏈輪在進(jìn)入與退出嚙合時(shí)，滾子與輪齒形成滾動(dòng)摩擦，減小鏈和輪齒的磨損度，又可以減輕鏈的質(zhì)量，節(jié)約材料。9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)圖9-15單排滾子鏈結(jié)構(gòu)相鄰兩滾子軸線(xiàn)間的距離稱(chēng)鏈為節(jié)距，用P表示，它是鏈傳動(dòng)的基本參數(shù)。P值愈大，鏈的各部分尺寸愈大，承載能力愈高，且在齒數(shù)一定時(shí)，鏈輪尺寸隨之增大。滾子鏈有單排或多排結(jié)構(gòu)，排距用Pt表示。排數(shù)愈多，承載能力愈高，但制造與安裝誤差也愈大，各排鏈?zhǔn)茌d不均勻現(xiàn)象愈嚴(yán)重，一般鏈的排數(shù)不超過(guò)4排。如圖9-16所示。圖9-16雙排滾子鏈結(jié)構(gòu)第九章9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章滾子鏈的基本參數(shù)與尺寸見(jiàn)表9-5。表內(nèi)的鏈號(hào)數(shù)乘以25.4/16mm即為節(jié)距值。鏈號(hào)中的后綴表示系列。滾子鏈的標(biāo)記規(guī)定為：鏈號(hào)-排號(hào)國(guó)標(biāo)編號(hào)。如標(biāo)記為“12A-2GB/T1243—2006”代表A系列、節(jié)距為19.05mm的雙排的滾子鏈。9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)二、滾子鏈鏈輪1.鏈輪的齒形鏈輪的齒形應(yīng)能使鏈輪與鏈條接觸良好，受力均勻，并使鏈節(jié)能順利的進(jìn)入和退出與輪齒的嚙合。鏈輪的齒形已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了滾子鏈鏈輪的端面齒槽形狀。如圖9-17所示，鏈輪齒形兩側(cè)呈圓弧狀，以便鏈節(jié)進(jìn)入或退出嚙合。圖9-17鏈輪端面齒形第九章9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)2.鏈輪的幾何參數(shù)和尺寸滾子鏈鏈輪的主要尺寸及計(jì)算公式見(jiàn)表9-6表9-6滾子鏈鏈輪主要尺寸及計(jì)算公式第九章9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)表9-6滾子鏈鏈輪主要尺寸及計(jì)算公式（單位：mm）第九章9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章3.鏈輪的材料一般載荷的鏈輪為中碳鋼淬火處理；高速重載時(shí)，鏈輪用低碳鋼滲碳淬火處理；低速時(shí)也可用鑄鐵等溫淬火處理。小鏈輪對(duì)材料的要求比大鏈輪高，如當(dāng)大鏈輪材料選用鑄鐵時(shí)，小鏈輪則采用鋼制。9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章4.鏈輪的結(jié)構(gòu)小直徑鏈輪可做成整體式；中等直徑鏈輪可用輻板式或孔板式；直徑較大的鏈輪可制成焊接式或組合式；組合式鏈輪的齒圈與輪心可用不同材料制造。a）實(shí)心式b）輻板式9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章c）孔板式d）焊接式e）組合式9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)鏈輪的結(jié)構(gòu)三、鏈傳動(dòng)的布置、張緊及潤(rùn)滑1.鏈傳動(dòng)的布置鏈傳動(dòng)的布置是否合理，對(duì)傳動(dòng)的質(zhì)量和使用壽命有較大的影響，布置時(shí)需要注意：（1）兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一平面內(nèi)，否則易使鏈條脫落或產(chǎn)生不正常磨損。（2）兩鏈輪的中心線(xiàn)最好在水平面內(nèi)，若需要傾斜布置時(shí)，傾角應(yīng)小于45°應(yīng)避免垂直布置，因?yàn)檫^(guò)大的下垂量會(huì)影響鏈輪與鏈條的正確嚙合，降低傳動(dòng)能力。第九章9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)2.鏈傳動(dòng)張緊的目的主要是為了避免在鏈條的垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象；同時(shí)也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。張緊輪一般壓在松邊靠近小輪處。張緊輪可以是鏈輪，也可以是無(wú)齒的輥輪。張緊輪有自動(dòng)張緊式和定期張緊兩種。前者多用彈簧、吊重等自動(dòng)張緊裝置；后者用螺栓、偏心等調(diào)整裝置。另外，還有用托板、壓板張緊。第九章9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)3.鏈傳動(dòng)的良好潤(rùn)滑能緩和沖擊、減小摩擦、減輕磨損；不良的潤(rùn)滑會(huì)降低鏈的使用壽命。潤(rùn)滑時(shí)應(yīng)設(shè)法在鏈活動(dòng)關(guān)節(jié)的縫隙中注入潤(rùn)滑油，并均勻地分布在鏈寬上。常用的潤(rùn)滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68、L-AN100等。用螺栓、偏心等調(diào)整裝置。另外，還有用托板、壓板張緊。第九章9-7滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見(jiàn)！《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動(dòng)第八章輪系第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動(dòng)器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第十章聯(lián)接第一節(jié)概述第二節(jié)螺紋聯(lián)接第三節(jié)鍵和花鍵聯(lián)接第四節(jié)其他常用聯(lián)接一、概述

10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-4其他常用聯(lián)接1、聯(lián)接的定義聯(lián)接是指被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合結(jié)構(gòu)。一個(gè)機(jī)構(gòu)往往需要若干個(gè)零件通過(guò)聯(lián)接組和而成。聯(lián)接件：起聯(lián)接作用的零件，如螺栓、螺母、鍵以及鉚釘?shù)?；被?lián)接件：需要聯(lián)接起來(lái)的零件，如齒輪與軸等

10-2螺紋聯(lián)接10-1概述

1）聯(lián)接按組成聯(lián)接件的兩零件間相對(duì)位置是否變動(dòng)可分為靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接。（1）靜聯(lián)接：相對(duì)位置不發(fā)生變動(dòng)的聯(lián)接。（2）動(dòng)聯(lián)接：相對(duì)位置要發(fā)生變動(dòng)的聯(lián)接。2）聯(lián)接還可分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接。（1）可拆聯(lián)接是指聯(lián)接不會(huì)因?yàn)椴痖_(kāi)而損壞聯(lián)接件和被聯(lián)接件。（2）不可拆聯(lián)接是指聯(lián)接拆開(kāi)時(shí)，要損壞聯(lián)接件或被聯(lián)接件。2、聯(lián)接的分類(lèi)10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-4其他常用聯(lián)接

10-2螺紋聯(lián)接10-1概述10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-4其他常用聯(lián)接

10-2螺紋聯(lián)接10-1概述二、螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接：利用帶有螺紋的零件構(gòu)成的可拆聯(lián)接，將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件聯(lián)接在一起。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，互換性好，工作可靠，形式靈活多樣，可反復(fù)拆裝、應(yīng)用廣泛。（1）.螺紋與旋向螺旋機(jī)構(gòu)通過(guò)螺紋將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。螺紋的基本幾何形狀是螺旋線(xiàn)。根據(jù)螺旋線(xiàn)的旋向，螺紋有左旋與右旋之分，一般常用右旋螺紋。1.螺紋的類(lèi)型和主要參數(shù)10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述螺紋的主要參數(shù)有大徑、小徑、中徑、線(xiàn)數(shù)、螺距和導(dǎo)程等。

a）普通螺紋b）管螺紋c）矩形螺紋d）梯形螺紋（2）.螺紋的主要參數(shù)10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

e）鋸齒形螺紋螺紋聯(lián)接的主要類(lèi)型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接以及緊定螺釘聯(lián)接。螺紋聯(lián)接件的類(lèi)型有螺栓、螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈等。螺栓聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)種類(lèi)較多，聯(lián)接件的頭部和尾部有多種結(jié)構(gòu)。六角頭的結(jié)構(gòu)一般所需扳手空間小，應(yīng)用很廣泛。方頭的結(jié)構(gòu)雖然所需空間大，但能承受的扳手力矩大。2.螺紋聯(lián)接類(lèi)型、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2.螺紋聯(lián)接類(lèi)型、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用常見(jiàn)螺栓的結(jié)構(gòu)已經(jīng)了解，為了滿(mǎn)足各種工作場(chǎng)合的要求，需設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)形狀的螺母，圖所示為幾類(lèi)最常見(jiàn)的螺母。六角螺母b）六角扁螺母c）六角厚螺母10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述3、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1.螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（1）預(yù)緊的目的增加聯(lián)接的剛性、緊密性和防松的能力，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。（2）預(yù)緊力F′

聯(lián)接件在承受工作載荷之前就預(yù)加上的作用力，稱(chēng)為預(yù)緊力。

一般螺紋聯(lián)接的預(yù)緊力F′規(guī)定為：合金鋼螺栓：

F′≤（0.5～0.6）σp0.2A1碳素鋼螺栓：

F′≤（0.6～0.7）σp0.2A1F′—預(yù)緊力（N）；d—螺紋的公稱(chēng)直徑（mm）；σp0.2—螺栓材料的規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度（MPa）；A1—螺桿最小橫截面面積（mm2）。對(duì)于M10～M68mm的粗牙螺紋，擰緊力矩的經(jīng)驗(yàn)公式為：T≈0.2F′d在重要的聯(lián)接中要嚴(yán)格控制預(yù)緊力的大小。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1）摩擦力防松這種方法是設(shè)法使螺紋副間產(chǎn)生附加的摩擦力，當(dāng)螺桿上的軸向載荷減小或消失，螺紋副間的正壓力（附加摩擦力）依然存在。①?gòu)椈蓧|圈防松。但在沖擊振動(dòng)的工作條件下，其防松效果較差，一般用于不甚重要的聯(lián)接，如圖。2.螺紋聯(lián)接的防松10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

②雙螺母防松。兩螺母對(duì)頂擰緊后使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力，從而起到防松作用。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于平穩(wěn)、低速和重載的固定裝置上的聯(lián)接，但軸向尺寸較大，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

③自鎖螺母防松。螺母一端制成非圓形收口或開(kāi)縫后徑向收口。當(dāng)螺母擰緊后收口脹開(kāi)，利用收口的彈力使旋合螺紋壓緊。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、防松可靠，可多次裝拆而不降低防松能力，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

④雙頭螺柱擰入端的緊定，多采用摩擦力防松，如圖所示為常用的三種防松形式。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2）機(jī)械方法防松

機(jī)械方法防松是利用便于更換的防松元件，限制螺紋聯(lián)接活動(dòng)部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到防止的目的。常用的有以下幾種。①開(kāi)口銷(xiāo)防松。如圖所示，將開(kāi)口銷(xiāo)穿入螺栓尾部小孔和螺母槽內(nèi)，并將開(kāi)口銷(xiāo)尾部掰開(kāi)，靠開(kāi)口銷(xiāo)阻止螺栓與螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)以防松。該方式適用于沖擊和振動(dòng)較大的重要聯(lián)接。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

②止動(dòng)墊圈防松。止動(dòng)墊圈有圓螺母用止動(dòng)墊圈和雙耳式止動(dòng)墊圈。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、防松可靠，但需有容納內(nèi)舌和彎耳之處。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

③串聯(lián)鋼絲防松。如圖所示，用低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺釘串聯(lián)起來(lái)使其相互制約，使用時(shí)必須注意鋼絲的穿入方向。

10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

（3）破壞螺紋副關(guān)系的防松①?zèng)_點(diǎn)法。②焊接法。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

（3）破壞螺紋副關(guān)系的防松③粘接法。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（1）螺栓組的布置應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)，接合面的幾何形狀設(shè)計(jì)成對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀，并使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與結(jié)合面的幾何形心重合，以使接合面受力比較均勻，如圖所示。3.螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（2）螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理螺栓組承受彎矩和轉(zhuǎn)矩時(shí)，須將螺栓盡可能地布置在靠近接合面邊緣處，以減少螺栓所承受的載荷，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（3）同一組中各螺栓的直徑和材料應(yīng)相同，保證受力比較均衡。（4）螺栓的排列要有合理的距離分布在同一圓周上的螺栓數(shù)，應(yīng)取為3、4、6、8等易于等分的數(shù)目，以便于分度和加工。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（5）螺栓布置要有合理的距離，在布置螺栓時(shí)，螺栓中心線(xiàn)與機(jī)體壁之間、螺栓相互之間的距離，要根據(jù)扳手活動(dòng)所需的空間大小來(lái)決定，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（6）避免螺栓承受附加彎曲應(yīng)力引起附加彎曲應(yīng)力的因素很多，除因制造、安裝上的誤差及被連接件的變形等因素外，螺栓、螺母支承面不平或傾斜，都可能引起附加彎曲應(yīng)力，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述三、鍵和花鍵聯(lián)接聯(lián)接、花鍵聯(lián)接主要用于軸與軸上零件（如齒輪、凸輪和帶輪等）的周向固定并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，有的還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或用于引導(dǎo)軸向移動(dòng)。一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用

鍵聯(lián)接在機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛，鍵可分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等類(lèi)型。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1.平鍵聯(lián)接平鍵的兩側(cè)面為工作面，工作時(shí)靠鍵的側(cè)面與鍵槽的擠壓傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。鍵的上面為非工作面，與輪轂鍵槽表面間留有間隙，故只能用于軸上零件的周向固定，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述平鍵按用途可分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。普通平鍵用于靜聯(lián)接，按鍵的端部形狀不同分為圓頭（A型）、方頭（B型）、半圓頭（C型）普通平鍵，如圖。a）A型b）B型c）C型10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述使用A型或C型普通平鍵時(shí)，軸上的鍵槽采用指狀銑刀加工，因此鍵在鍵槽中的軸向固定好，但鍵槽會(huì)對(duì)軸引起較大的應(yīng)力集中。使用B型普通平鍵時(shí)，軸上鍵槽用盤(pán)狀銑刀加工，應(yīng)力集中較小，但鍵在鍵槽中的固定不好，常用螺釘緊定。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2.導(dǎo)向平鍵和滑鍵

導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。當(dāng)輪轂與軸之間有軸向相對(duì)移動(dòng)時(shí)，可采用導(dǎo)向平鍵或滑鍵。如圖當(dāng)軸上零件要做較大的軸向移動(dòng)時(shí)，宜采用滑鍵，滑鍵固定在輪轂上，輪轂帶動(dòng)滑鍵在軸的鍵槽中作軸向移動(dòng)，因而需要在軸上加工長(zhǎng)的鍵槽，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述3.半圓鍵聯(lián)接

半圓鍵聯(lián)接如圖所示，屬于靜聯(lián)接，鍵的兩個(gè)側(cè)面為工作面。優(yōu)點(diǎn)：工藝性和對(duì)中性較好，裝配方便，缺點(diǎn)：軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故主要用于輕載和錐形軸端的聯(lián)接。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述4.楔鍵聯(lián)接

楔鍵聯(lián)接屬于靜聯(lián)接，根據(jù)楔鍵的結(jié)構(gòu)不同分為普通楔鍵（圓頭和方頭）和鉤頭楔鍵兩種，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述5.切向鍵聯(lián)接

切向鍵聯(lián)接用于靜聯(lián)接。切向鍵的聯(lián)接結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)斜度為1：100的普通楔鍵組成，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1.花鍵聯(lián)接

軸和輪轂孔沿圓周方向均布的多個(gè)鍵齒構(gòu)成的聯(lián)接稱(chēng)為花鍵聯(lián)接，相比較單個(gè)鍵的聯(lián)接，花鍵的類(lèi)似多個(gè)單鍵的組合。二、花鍵聯(lián)接（1）花鍵分類(lèi)矩形花鍵：矩形花鍵的齒側(cè)為直線(xiàn)，加工方便；標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，用熱處理后磨削過(guò)的小徑定心，定心精度高，穩(wěn)定性好，因此應(yīng)用廣泛。漸開(kāi)線(xiàn)花鍵：漸開(kāi)線(xiàn)花鍵的側(cè)面齒廓為漸開(kāi)線(xiàn)，因此具有以下特點(diǎn)：工藝性好；聯(lián)接強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)；定心精度高；成本較高。因此，它適用于載荷較大、定心精度要求高和尺寸較大的聯(lián)接，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

（2）花鍵聯(lián)接的工作分析花鍵聯(lián)接與平鍵類(lèi)似，其工作面受到擠壓（靜聯(lián)接）、磨損（動(dòng)聯(lián)接），齒根受到剪切和彎曲。在實(shí)際應(yīng)用中，擠壓破壞、磨損是主要的失效形式。因此，一般只進(jìn)行擠壓和耐磨性的條件性計(jì)算。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

銷(xiāo)聯(lián)接主要用于固定定位或確定零件間的相對(duì)位置，也可以傳遞不大的載荷（或轉(zhuǎn)矩）。在安全裝置中，銷(xiāo)還常作為剪斷元件對(duì)重要零部件進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，故稱(chēng)為安全銷(xiāo)。銷(xiāo)可分為圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)、開(kāi)口銷(xiāo)、異形銷(xiāo)等，如圖所示。三、銷(xiāo)聯(lián)接

機(jī)械中，除螺紋聯(lián)接、鍵、花鍵連接、挑連接外，還經(jīng)常用到其他一些聯(lián)接。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述鉚接是將鉚釘穿過(guò)被聯(lián)接件上的預(yù)制孔，經(jīng)鉚合而成的不可拆聯(lián)接，如圖所示。

第四節(jié)其他常用聯(lián)接機(jī)械中，除螺紋聯(lián)接、鍵、花鍵連接、挑連接外，還經(jīng)常用到其他一些聯(lián)接，如鉚接、焊接，粘接，過(guò)盈配合以及成形聯(lián)接等。一、鉚接10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

鉚接的種類(lèi)較多，根據(jù)連接件的結(jié)構(gòu)可分為活動(dòng)鉚接、固定鉚接和密縫鉚接。鉚接雖然仍是輕金屬結(jié)構(gòu)（如圖飛機(jī)蒙皮）連接的主要形式，但在鋼結(jié)構(gòu)連接中，鉚接則主要應(yīng)用于少數(shù)受?chē)?yán)重沖擊或振動(dòng)載荷的場(chǎng)合。非金屬元件的連接也采用鉚接。目前鉚接已逐漸減少并被焊接、粘接等其他聯(lián)接方式所替代，但在橋梁、飛機(jī)制造等和重型機(jī)架等領(lǐng)域仍在使用。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1.焊接的分類(lèi)

二、焊接焊接是利用局部加熱的方法將被聯(lián)接件聯(lián)接成一體的不可拆聯(lián)接。金屬焊接按其工藝過(guò)程的特點(diǎn)分：熔焊、壓焊和釬焊。（1）熔焊是指焊接過(guò)程中，將焊接接頭在高溫等的作用下至熔化狀態(tài)。熔焊堆焊與噴涂高能焊電渣焊電弧焊氣焊激光焊電子束焊等離子弧焊氣體保護(hù)焊埋弧焊焊條電弧焊10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2.焊接的特點(diǎn)焊接具有工藝簡(jiǎn)單，連接性能好，密封性好，強(qiáng)度高，成本低；加工裝配工序簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。所以應(yīng)用日益廣泛。（2）壓焊是指在加熱或不加熱狀態(tài)下對(duì)組合焊件施加一定壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或融化，并通過(guò)再結(jié)晶和擴(kuò)散等作用，使兩個(gè)分離表面的原子達(dá)到形成金屬鍵而連接的焊接方法。焊接方法。電阻焊可分為點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊。（3）釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料做釬料，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材填充接頭間隙，并與母材互相擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的焊接方法。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

3.焊縫形式與焊接質(zhì)量焊接時(shí)，被聯(lián)接件接縫處的金屬和焊條熔化、混合并填充接縫處空隙而形成焊縫。焊縫接頭形式有對(duì)接、搭接、角接和T型接等，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

三、粘接粘接是用黏結(jié)劑將被聯(lián)接件連接成一體的不可拆聯(lián)接。常用的黏結(jié)劑有：酚醛-乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂等。粘接的優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、無(wú)殘余應(yīng)力、質(zhì)量輕、密封性好，可用于不同材料的連接等。缺點(diǎn)：對(duì)于粘接接頭載荷的方向有限制，不易承受?chē)?yán)重的沖擊載荷，不適用于高溫的場(chǎng)合。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述a）拉伸

b）剪切

c）剝離

d）扯離四、過(guò)盈配合聯(lián)接1.定義：過(guò)盈配合聯(lián)接是利用兩個(gè)被聯(lián)接件間的過(guò)盈配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的聯(lián)接，這種聯(lián)接可做成可拆聯(lián)接（過(guò)盈量較?。?，也可做成不可拆聯(lián)接（過(guò)盈量較大）。2.過(guò)盈配合聯(lián)接特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同軸性好，耐沖擊性能強(qiáng)，但配合表面的加工精度要求較高，裝配不方便。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述3.過(guò)盈配合聯(lián)接的安裝裝和拆卸通過(guò)圓柱面過(guò)盈配合聯(lián)接進(jìn)行裝配時(shí)，若過(guò)盈較小，一般用壓入法裝配，這種方法易擦傷表面，減少了過(guò)盈量，降低了聯(lián)接的可靠性。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述過(guò)盈量和直徑較大時(shí)，用溫差法裝配，一般在油中（150℃）或電爐中加熱，冷卻多用液態(tài)空氣（沸點(diǎn)-79℃），溫差法裝配不易擦傷表面，聯(lián)接質(zhì)量好，但裝配工藝較復(fù)雜。圓柱面過(guò)盈配合聯(lián)接可用拉拔器拆卸。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述圓錐面過(guò)盈配合聯(lián)接可用高壓油來(lái)裝拆。如圖所示，當(dāng)高壓油進(jìn)入配合面，迫使配合面處內(nèi)徑脹大，外徑縮小，裝拆方便，不擦傷表面，多次裝拆不影響聯(lián)接強(qiáng)度，但對(duì)配合表面接觸精度要求高。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述五、成形聯(lián)接成形聯(lián)接是利用非圓面的軸與相應(yīng)的轂孔構(gòu)成的可拆聯(lián)接。這種聯(lián)接沒(méi)有應(yīng)力集中源，定心性好，承載能力強(qiáng)，裝拆方便。但加工比較復(fù)雜，因此目前應(yīng)用并不普遍。方形、六角形及切邊，圓形等面容易加工，但定心性較差。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述【神舟飛船與中國(guó)空間站的“聯(lián)接”】——中國(guó)航天科技集團(tuán)研制的對(duì)接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)飛船與中國(guó)空間站的“聯(lián)接”，為我國(guó)航天員在空間站搭建了一條可靠的“生命通道”。在對(duì)接過(guò)程中，飛船上的主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)推出對(duì)接環(huán)與空間站組合體上的被動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)瞬間捕獲和對(duì)接。待飛船姿態(tài)穩(wěn)定后，主動(dòng)對(duì)接機(jī)構(gòu)會(huì)將飛船與中國(guó)空間站拉近并鎖緊，實(shí)現(xiàn)飛船與空間站的密封與剛性連接，航天員即可通過(guò)該“聯(lián)接”在飛船與空間站之間來(lái)回穿梭。可見(jiàn)，“聯(lián)接”在機(jī)構(gòu)中發(fā)揮著重要的作用。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見(jiàn)！《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社2024年11月

課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動(dòng)第八章輪系第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動(dòng)器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第十一章軸第一節(jié)軸第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三節(jié)軸的強(qiáng)度計(jì)算第一節(jié)軸一、軸的功用用和分類(lèi)1.軸的功用軸是機(jī)器的重要組成零件，其主要功用是支承旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪等）、傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，并保證軸上零件具有確定的工作位置和一定的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。2.軸的分類(lèi)（1）按軸的承受載荷性質(zhì)分類(lèi)軸在工作中主要承受載荷為轉(zhuǎn)矩和彎矩，根據(jù)載荷性質(zhì)的不同可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸。①轉(zhuǎn)軸工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱(chēng)為轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸在機(jī)器中使用較多，如圖11-1所示齒輪軸。圖11-1帶傳動(dòng)的組成11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

②心軸工作時(shí)只承受彎轉(zhuǎn)的軸稱(chēng)為心軸。按心軸是否與軸上零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸?；疖?chē)輪軸與車(chē)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（圖11-2），自行車(chē)前輪軸與前叉固定為固定心軸（圖11-3）。圖11-2轉(zhuǎn)動(dòng)心軸

圖11-3固定心軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

③傳動(dòng)軸

工作時(shí)只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩（或承受彎矩很?。┑妮S稱(chēng)為傳動(dòng)軸。如圖11-4所示汽車(chē)變速器與后橋間的軸即為傳動(dòng)軸。圖11-4傳動(dòng)軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)（2）按軸的結(jié)構(gòu)形狀分類(lèi)根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)形狀不同，可分為直軸、曲軸和撓性軸。①直軸是指軸線(xiàn)為直線(xiàn)的軸，如圖11-2、11-3中支撐車(chē)輪的軸均為直軸。直軸按外形又可分為光軸和階梯軸。光軸的各截面直徑相等，形狀簡(jiǎn)單，加工方便，但軸上零件不易定位和裝配，主要用于動(dòng)傳軸（圖11-4）。階梯軸的各截面直徑不等，便于零件的安裝和固定，在機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛，如圖11-5所示。圖11-5階梯軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)直軸又有實(shí)心軸和空心軸兩種形式。一般場(chǎng)合多采用實(shí)心軸，但當(dāng)結(jié)構(gòu)或機(jī)器有特別要求（如輸送潤(rùn)滑油、切削液、安放其他零件等）或?yàn)榱藴p輕軸的重量時(shí)，則可將軸制成空心軸，如車(chē)床的主軸等。②曲軸的軸線(xiàn)不是直線(xiàn)，常用于做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，如圖11-6所示。圖11-6曲軸a）b）11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

③撓性軸

又稱(chēng)鋼絲軟軸，如圖11-7所示。它是由若干層緊貼在一起的鋼絲所構(gòu)成，可以沿任意方向彎曲，故可以將轉(zhuǎn)矩或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳遞到任意位置，但傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性較差。圖11-7

撓性軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)【世界“最大”的船用曲軸——中國(guó)制造】大型船用曲軸是萬(wàn)噸輪最重要的核心裝備，被譽(yù)為“巨輪之芯”。船舶在海上航行，曲軸一旦出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)造成造成發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，船失去了動(dòng)力無(wú)法行駛，一旦遭遇風(fēng)浪，就會(huì)面臨傾覆之災(zāi)。對(duì)于一些大型的船舶來(lái)說(shuō)，曲軸更是非常重要的一個(gè)部分，大型曲軸制造能力是衡量一個(gè)國(guó)家造船工業(yè)水平的重要標(biāo)志。在中國(guó)建造的世界上最大、最新型22000TEU標(biāo)準(zhǔn)集裝箱貨輪的“心臟”中，安裝由我國(guó)制造總長(zhǎng)度達(dá)23.5米、重量近488噸的曲軸。該曲軸在全球尚屬首次研制，無(wú)任何依據(jù)可供參考，這給制造和加工帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。我們廣大科技工作者始終守初心擔(dān)使命，自立自強(qiáng)，負(fù)重前行，對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)改造，并在加工工藝優(yōu)化、刀具選用上進(jìn)行了創(chuàng)新和提升改進(jìn)，最終攻克了曲軸熱裝精度、加工回轉(zhuǎn)直徑超限等5項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，最后將該曲軸成功安轉(zhuǎn)并使用，同時(shí)也標(biāo)志著我國(guó)從“造船大國(guó)”躍升為“造船強(qiáng)國(guó)”。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)【世界“最大”的船用曲軸——中國(guó)制造】大型船用曲軸是萬(wàn)噸輪“巨輪之芯”，對(duì)船舶至關(guān)重要，其制造能力是衡量國(guó)家造船工業(yè)水平的重要標(biāo)志。我國(guó)在建造22000TEU標(biāo)準(zhǔn)集裝箱貨輪時(shí)，要安裝總長(zhǎng)度23.5米、重近488噸的曲軸，因全球首次研制無(wú)參考依據(jù)，制造加工挑戰(zhàn)巨大。但我國(guó)廣大科技工作者守初心、擔(dān)使命，通過(guò)升級(jí)改造加工設(shè)備，在工藝優(yōu)化、刀具選用等方面創(chuàng)新提升，攻克5項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，使其成功安裝使用，也助力我國(guó)邁向“造船強(qiáng)國(guó)”。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)二、軸的常用材料1．對(duì)軸的材料的基本要求軸的材料是決定軸承載能力的重要因素，因此對(duì)軸的材料有以下基本要求：（1）足夠的強(qiáng)度、塑性、剛度、沖擊韌性、耐磨性和耐腐蝕性；（2）對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低；（3）具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性；（4）具有良好的熱處理性能，以提高軸的抗疲勞強(qiáng)度。2．軸的常用材料與選用軸的常用材料為碳素鋼和合金鋼。軸的毛坯常采用軋制的圓鋼或鍛件，很少采用鑄件。常用材料的特點(diǎn)如下：（1）碳素鋼：價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較小，熱處理后，其綜合機(jī)械性能得到改善，所以得到廣泛的應(yīng)用。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)（2）合金鋼：具有較高的力學(xué)性能和較好的可淬火性，但對(duì)應(yīng)力集中較敏感，價(jià)格較貴，常用于有特殊要求的軸。（3）球墨鑄鐵：適用于形狀復(fù)雜的軸（如曲軸），具有價(jià)廉、吸振性好、耐磨性好、對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低等優(yōu)點(diǎn)，也可作為軸的材料。但鑄件的品質(zhì)不易控制，可靠性差。對(duì)于不重要的軸或受力較小的軸，可用普通碳素鋼、Q235A、Q275等；而一般軸常用碳素鋼，如：35、40、45鋼等，45鋼最常用。為保證軸材料的機(jī)械性能，應(yīng)對(duì)軸材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。對(duì)于重要的軸或傳遞大功率的軸，可用合金鋼，如：20Cr、40Cr等，也可采用球墨鑄鐵。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)材料熱處理毛坯直徑硬度（HBW）力學(xué)性能許用彎曲應(yīng)力應(yīng)用說(shuō)明抗拉強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度

彎曲疲勞極限σ-1扭轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限τ-1靜應(yīng)力[σ+1w]脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力[σ0w]對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力[σ-1w]MPa20正火≤100103~156390215170951257040用于載荷不大，要求韌性較高的軸正火回火>100~3003751959035正火≤100149~1875102652401201657545用于制作有一定強(qiáng)度和加工塑性的軸，可制作一般轉(zhuǎn)軸、曲軸等正火回火>100~300490255115調(diào)質(zhì)≤100156~2075502952301301758550>100~30053027512545正火≤100170~2175902952551401959555用于較重要的軸，應(yīng)用最為廣泛正火回火>100~300162~217570285245135調(diào)質(zhì)≤200217~2556403552751552151006040Cr調(diào)質(zhì)≤100241~28673554035520024512070用于載荷較大，而無(wú)很大沖擊的重要軸>100~30068549033518540MnB調(diào)質(zhì)≤200241~28673549034519524512070性能接近40Cr，用于重要的軸表11-1軸的常用材料及主要力學(xué)性能11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)40CrNi調(diào)質(zhì)≤100270~30090073543026028513075用于很重要的軸>100~300240~27078557037021038SiMnMo調(diào)質(zhì)≤100229~28673559036521027512070用于承受重載荷軸>100~300217~26968554034519538CrMoAlA調(diào)質(zhì)≤60293~32193078544028027512575用于高強(qiáng)度、高耐磨性且熱處理（滲氮）變形小的軸>60~100277~302835685410270>100~160241~27778559037522020Cr滲碳淬火回火≤10056~62HRC(表面）64039030516021510060用于要求強(qiáng)度和韌性均較高的軸QT400-15——156~197400300145125100——用于制造形狀復(fù)雜的曲軸、凸輪軸等QT600-3——197~269600420215185150——

11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)第二節(jié)

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、軸的構(gòu)成軸由軸頸、軸頭、軸身三部分所構(gòu)成，如圖11-8所示。軸頸是軸與軸承配合處的軸段，如圖中③⑦；軸頭是軸與傳動(dòng)零件配合的軸段，如圖中①④；軸身是聯(lián)接軸頸和軸頭的非配合的軸段，如圖中②⑥。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)二、軸上零件的定位和固定零件在軸上的固定或聯(lián)接方式隨零件的作用而異。為了保證軸上零件的工作位置可靠固定，應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行軸向和周向固定。1．軸上零件的軸向定位和固定軸向定位和固定的目的是使零件在軸上有確定、可靠的軸向位置，以防止在軸向力的作用下，零件沿軸向竄動(dòng)（位移）。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算二．軸上零件的周向固定軸上零件周向固定的目的是傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的固定方式有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和過(guò)盈配合等。對(duì)于傳遞轉(zhuǎn)矩不大的場(chǎng)合，也可采用緊定螺釘或圓錐銷(xiāo)作為軸向固定和周向固定，詳見(jiàn)表11-3。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算三、軸結(jié)構(gòu)的工藝要求（1）一般將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。目的是提供用于零件定位和固定的軸肩、軸環(huán)，區(qū)別不同的加工表面的精度及配合要求，同時(shí)也便于零件的裝拆和固定（見(jiàn)圖11-8），軸上零件如齒輪、套筒、軸承等可依次裝入和拆卸。軸的兩端和各階梯端面要有倒角。便于零件的轉(zhuǎn)配，且不易劃傷手部和配合零件.（2）軸上有磨削要求的表面，需在軸肩處留出砂輪越程槽，如圖11-9所示；軸上需車(chē)削螺紋的部分，應(yīng)有退刀槽，如圖11-10所示。軸上有多個(gè)鍵槽時(shí)，鍵槽應(yīng)布置在同一母線(xiàn)上。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算（3）軸的直徑應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求，并應(yīng)盡量取標(biāo)準(zhǔn)值（表11-4）。與滾動(dòng)軸承配合處，須滿(mǎn)足滾動(dòng)軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，螺紋處的直徑應(yīng)符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)系列，安裝聯(lián)軸器處的軸徑應(yīng)按聯(lián)軸器孔徑設(shè)計(jì)。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算（4）用套筒、圓螺母、擋圈等定位時(shí)，軸端的長(zhǎng)度應(yīng)小于相配零件寬度，以保證定位和固定可靠。如圖11-11所示。另外，應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)零件與箱體或支架等固定件之間留出適當(dāng)距離，以免旋轉(zhuǎn)時(shí)相碰。（5）階梯軸截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過(guò)渡，以減小軸徑突變處的應(yīng)力集中。圓角半徑不宜過(guò)小。若圓角半徑過(guò)大影響軸上零件定位，也可采用凹切圓角或中間環(huán)來(lái)增大圓角半徑，如圖11-12所示。軸上開(kāi)槽、切口會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。如為必需的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避免尺寸突然變化而引起應(yīng)力集中，例如可用漸開(kāi)線(xiàn)花鍵代替矩形花鍵。此外，軸的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大，可采取降低軸的表面粗糙度值或用滾壓、嗎丸等表面強(qiáng)化措施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)三、軸結(jié)構(gòu)的工藝要求（1）一般將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。目的是提供用于零件定位和固定的軸肩、軸環(huán)，區(qū)別不同的加工表面的精度及配合要求，同時(shí)也便于零件的裝拆和固定（見(jiàn)圖11-8），軸上零件如齒輪、套筒、軸承等可依次裝入和拆卸。軸的兩端和各階梯端面要有倒角。便于零件的轉(zhuǎn)配，且不易劃傷手部和配合零件（2）軸上有磨削要求的表面，需在軸肩處留出砂輪越程槽，如圖11-9所示；軸上需車(chē)削螺紋的部分，應(yīng)有退刀槽，如圖11-10所示。軸上有多個(gè)鍵槽時(shí)，鍵槽應(yīng)布置在同一母線(xiàn)上。

圖11-9砂輪越程槽11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算圖11-10螺紋退刀槽（3）軸的直徑應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求，并應(yīng)盡量取標(biāo)準(zhǔn)值（表11-4）。與滾動(dòng)軸承配合處，須滿(mǎn)足滾動(dòng)軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，螺紋處的直徑應(yīng)符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)系列，安裝聯(lián)軸器處的軸徑應(yīng)按聯(lián)軸器孔徑設(shè)計(jì)。表11-4軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑（摘自GB/T2822-2005）10111214161820222528303236404550566063717580859095100（4）用套筒、圓螺母、擋圈等定位時(shí)，軸段的長(zhǎng)度應(yīng)小于相配零件寬度，以保證定位和固定可靠。如圖11-11所示。另外，應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)零件與箱體或支架等固定件之間留出適當(dāng)距離，以免旋轉(zhuǎn)時(shí)相碰。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算圖11-11軸段長(zhǎng)度（5）階梯軸截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過(guò)渡，以減小軸徑突變處的應(yīng)力集中。圓角半徑不宜過(guò)小。若圓角半徑過(guò)大影響軸上零件定位，也可采用凹切圓角或中間環(huán)來(lái)增大圓角半徑，如圖11-11所示。軸上開(kāi)槽、切口會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。如為必需的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避免尺寸突然變化而引起應(yīng)力集中，例如可用漸開(kāi)線(xiàn)花鍵代替矩形花鍵。

此外，軸的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度影響很大，可采取降低軸的表面粗糙度值或用滾壓、嗎丸等表面強(qiáng)化措施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度。11-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算a）圓角c）中間環(huán)

b）凹切圓角圖11-1211-1軸11-2軸的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算11-1軸11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于在工作中只受扭矩的傳動(dòng)軸，可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度。如果還受不大的彎矩時(shí)，則可采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：

（11-1）式中，τmax——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）；[τ]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）；T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（N﹒mm），T=9.55×106p/n；WT為抗扭截面系數(shù)（mm3），WT=0.2d3；P為軸傳遞的功率（kW）；n為軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；d為軸的直徑（mm）。當(dāng)軸的材料選定后，則許用應(yīng)力[τ]已確定，可按照上述強(qiáng)度條件估算軸的最小直徑

第三節(jié)

軸的強(qiáng)度計(jì)算11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算（11-2）式中，C為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，軸常用材料的[τ]值和C值參見(jiàn)表11-5。當(dāng)軸截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，則計(jì)算得到的軸徑應(yīng)適當(dāng)放大，當(dāng)軸截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑加大4%；當(dāng)軸截面上有兩個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑加大7%，然后按表11-4圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。表11-5軸得常用材料[τ]值和C值軸的材料Q235、20354540Cr、35SiMn、2Cr13[τ]/MPa12~2020~3030~4040~52C160~135135~118118~106106~97注：當(dāng)作用在軸上的彎矩比轉(zhuǎn)矩小或只受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，[τ]取較大值，C取較小值；反之，則[τ]取較小值，C取較大值。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于在工作中既受扭矩同時(shí)還受彎矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度公式來(lái)計(jì)算危險(xiǎn)截面的軸徑。在軸的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的最小直徑，在進(jìn)行軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，支點(diǎn)位置及軸上所受載荷的大小、方向、作用點(diǎn)已經(jīng)確定，須再按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核。軸的結(jié)構(gòu)初步確定后，應(yīng)首先畫(huà)出軸的受力圖，確定軸的受力情況，然后再作出水平面的彎矩圖、垂直面的彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖，最后按彎扭組合強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于鋼制的軸，按第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件為：11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，取對(duì)于脈動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)矩，取對(duì)于對(duì)稱(chēng)循環(huán)轉(zhuǎn)矩，取式中分別為材料在對(duì)稱(chēng)循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力，其值見(jiàn)表11-1。由強(qiáng)度公式可得軸徑的計(jì)算公式11-1軸11-3軸的強(qiáng)度計(jì)算例11-1