這是一個(gè)關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)PPT，主要介紹機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計(jì)算、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)構(gòu)的力分析和機(jī)器動(dòng)力學(xué)分析、常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的選型與組合。廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 緒論一、本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容 1． 研究對(duì)象機(jī)械應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)機(jī)械 是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱。機(jī)構(gòu) 是指一種用來(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝置。機(jī)器 是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息 緒論（1）機(jī)構(gòu)指一種用來(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝置。如常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等等（2）機(jī)器是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息。 由實(shí)例可看出，各種機(jī)器的主要組成部分都是各種機(jī)構(gòu)。所以可以說(shuō)，機(jī)器乃是一種可用來(lái)變換或傳遞能量、物料與信息的機(jī)構(gòu)組合體。（3）機(jī)器的結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)的機(jī)器由如下三個(gè)部分組成： 原動(dòng)件—傳動(dòng)部分—執(zhí)行部分 現(xiàn)代機(jī)器一般由如下四個(gè)部分組成 原動(dòng)件—傳動(dòng)部分—執(zhí)行部分 緒論 2．研究?jī)?nèi)容 1） 機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計(jì)算 2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 3）機(jī)構(gòu)的力分析和機(jī)器動(dòng)力學(xué)分析，歡迎點(diǎn)擊下載機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)PPT哦。

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廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 緒論一、本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容 1． 研究對(duì)象機(jī)械應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)機(jī)械 是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱。機(jī)構(gòu) 是指一種用來(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝置。機(jī)器 是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息 緒論（1）機(jī)構(gòu)指一種用來(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝置。如常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等等（2）機(jī)器是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息。 由實(shí)例可看出，各種機(jī)器的主要組成部分都是各種機(jī)構(gòu)。所以可以說(shuō)，機(jī)器乃是一種可用來(lái)變換或傳遞能量、物料與信息的機(jī)構(gòu)組合體。（3）機(jī)器的結(jié)構(gòu)   傳統(tǒng)的機(jī)器由如下三個(gè)部分組成： 原動(dòng)件—傳動(dòng)部分—執(zhí)行部分 現(xiàn)代機(jī)器一般由如下四個(gè)部分組成 原動(dòng)件—傳動(dòng)部分—執(zhí)行部分 緒論 2．研究?jī)?nèi)容 1） 機(jī)構(gòu)的組成及其自由度的計(jì)算 2） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 3）機(jī)構(gòu)的力分析和機(jī)器動(dòng)力學(xué)分析 4）常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) 5）機(jī)構(gòu)的選型與組合* 3．學(xué)習(xí)的目的 為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和掌握專業(yè)知識(shí)大好基礎(chǔ) 為畢業(yè)設(shè)計(jì)提供機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí) 4．掌握本課程的特點(diǎn) 本課程是一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，其最顯著的特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際的結(jié)合。 緒論二、械設(shè)計(jì)基本要求和一般程序 1.機(jī)器應(yīng)該滿足的基本要求 (1)使用性要求 實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，滿足運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能的要求）（功能性要求） (2)經(jīng)濟(jì)性要求 這是一個(gè)綜合性指標(biāo)，表現(xiàn)在設(shè)計(jì)制造和使用兩個(gè)方面。提高設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性的途徑有三條：1）使產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；2）運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)制造方法；3）科學(xué)管理。提高使用經(jīng)濟(jì)性的途徑有四條：1）提高機(jī)械化、自動(dòng)化水平；2）提高機(jī)械效率；3）延長(zhǎng)使用壽命；4）防止無(wú)意義的損耗。 (3)安全性要求 有三個(gè)含義：1）設(shè)備本身不因過(guò)載、失電以及其它偶然因素而損壞；2）切實(shí)保障操作者的人身安全（勞動(dòng)保護(hù)性）；3）不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。 緒論 (4)工藝性要求 這包含兩個(gè)方面1）裝配工藝性2）零件加工工藝性。 (5)可靠性要求 要求機(jī)械系統(tǒng)在預(yù)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.機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)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(jì)算簡(jiǎn)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(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定許用應(yīng)力。 緒論 (4)分析零件的主要失效形式，按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定零件的基本尺寸。 (5)按照結(jié)構(gòu)工藝性、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，設(shè)計(jì)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(shù)條件，編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 機(jī)械工程系 第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度 §1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成   1.構(gòu)件 從運(yùn)動(dòng)角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體組合而成的，這些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元體稱為構(gòu)件。 從加工制造角度來(lái)看，任何機(jī)器（或機(jī)構(gòu)）都是由許多獨(dú)立制造單元體組合而成零件，這些獨(dú)立制造單元體稱為零件。 構(gòu)件可以是一個(gè)零件；也可以是由一個(gè)以上的零件組成。圖示內(nèi)燃機(jī)中的連桿就是由單獨(dú)加工的連桿體、連桿頭、軸瓦、螺桿、螺母、軸套等零件組成的。這些零件分別加工制造，但是當(dāng)它們裝配成連桿后則作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，相互之間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 §1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成 2.運(yùn)動(dòng)副 1）運(yùn)動(dòng)副定義 機(jī)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件之間必須有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，構(gòu)件的連接既要使兩個(gè)構(gòu)件直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種直接接觸的活動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。 2） 運(yùn)動(dòng)副的分類 （1）按兩個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副 （2）按其接觸形式分：高副點(diǎn)線接觸的運(yùn)動(dòng)副 低副面接觸的運(yùn)動(dòng)副。 （3）按其相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分 轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副或鉸鏈）移動(dòng)副、螺旋副、球面副。 §1-1 平面機(jī)構(gòu)的組成 3.機(jī)構(gòu)具有固定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī) 架機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件；一般機(jī)架相對(duì)地面固定不動(dòng)，原動(dòng)件： 按給定已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；從動(dòng)件 機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。 機(jī)構(gòu)常分為平面機(jī)構(gòu)和空間機(jī)構(gòu)兩類，其中平面機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛 §1-2 平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖一、用規(guī)定的符號(hào)和線條按一定的比例表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，并能完全反映機(jī)構(gòu)特征的簡(jiǎn)圖。二、繪制： 1、運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)副： 2、構(gòu)件符號(hào)： 3、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，（模型，鄂式破碎機(jī)） 1）分析機(jī)構(gòu)，觀察相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 2）找出所有的構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副； 3）選擇合理的位置，即能充分反映機(jī)構(gòu)的特性； 4）確定比例尺， 5）用規(guī)定的符號(hào)和線條繪制成間圖。（從原動(dòng)件開(kāi)始畫(huà)） 【例2-1】如圖2-6所示為以顎式碎礦機(jī)。當(dāng)曲軸2繞其軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)顎板3作往復(fù)擺動(dòng)，從而將處于動(dòng)顎板3和固定顎板6之間的礦石7軋碎。試?yán)L制此碎礦機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 解：（1）運(yùn)動(dòng)分析右圖所示 此碎礦機(jī)由原動(dòng)件曲軸2 （構(gòu)件1為固裝于曲軸2 上的飛輪）、動(dòng)顎板3、擺桿4、機(jī)架5等4個(gè)構(gòu)件組成，固定顎板6是固定安裝在機(jī)架上的。 曲軸2于機(jī)架5在O點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副（即飛輪的回轉(zhuǎn)中心）；曲軸2與動(dòng)顎板3也構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其軸心在A點(diǎn)（即動(dòng)顎板繞曲軸的回轉(zhuǎn)幾何中心）；擺桿4分別與動(dòng)顎板3和機(jī)架5在B、C兩點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。其運(yùn)動(dòng)傳遞為：電機(jī) 皮帶 曲軸 動(dòng)顎板 擺桿所以，其機(jī)構(gòu)原動(dòng)件為曲軸，從動(dòng)件為擺桿、構(gòu)件3、機(jī)架5共同構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（2）按圖量取尺寸，選取合適的比例尺，確定O、A、B、C四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的位置，即可繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。最后標(biāo)出原動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。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(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。一、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度（設(shè)n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，PL個(gè)低副，PH個(gè)高副） F=3n-2PL-PH 二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 （原動(dòng)件數(shù)>F，機(jī)構(gòu)破壞）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) F=3*3-2*4-0=1 原動(dòng)件數(shù)=機(jī)構(gòu)自由度鉸鏈五桿機(jī)構(gòu) F=3*4-2*5-0=2 原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)自由度原動(dòng)件數(shù)<機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定（任意亂動(dòng)） 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)，既機(jī)構(gòu)有多少個(gè)自由度，就應(yīng)該給機(jī)構(gòu)多少個(gè)原動(dòng)件。三、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1．復(fù)合鉸鏈 三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件在同一處構(gòu)成共軸線轉(zhuǎn)動(dòng)副的鉸鏈，我們稱為復(fù)合鉸鏈（如圖所示）。 若有m個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則 復(fù)合鉸鏈處的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)應(yīng)為（m-1）個(gè)。 2．局部自由度 機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件具有局部的、不影響其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的自由度，同時(shí)與輸出運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度我們稱為局部自由度。對(duì)于含有局部自由度的機(jī)構(gòu)在計(jì)算自由度時(shí)，不考慮局部自由度。如圖凸輪機(jī)構(gòu)： 如認(rèn)為：F=3x3-2x3-1=2 是錯(cuò)誤的。 n=2，Pl=2，Ph＝1， 由公式得：F=3x2-2x2-1=1。 （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(fù)的，這種不起獨(dú)立限 制作用的約束稱為虛約束。 廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程系 第二章 平面連桿機(jī)構(gòu) 一、定義： 若干構(gòu)件通過(guò)低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移 動(dòng)副）聯(lián)接所組成 的機(jī)構(gòu)稱作連桿機(jī)構(gòu)。 連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面 運(yùn)動(dòng)還是空間運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)又可以分為 平面連桿機(jī)構(gòu)和空 間連桿機(jī)構(gòu)。 平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng) 副）聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞、變換和傳 送動(dòng)力。 § 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用 在此機(jī)構(gòu)中，AD固定不動(dòng)，稱為機(jī)架；AB、CD兩構(gòu)件與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，稱為連架桿；BC稱為連桿。在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為曲柄，而只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的構(gòu)件稱為搖桿。一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型 根據(jù)機(jī)構(gòu)中有無(wú)曲柄和有幾個(gè)曲柄，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)又有三種基本形式： 1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿中一個(gè)為曲柄而另一個(gè)為搖桿的機(jī)構(gòu)。雷達(dá)調(diào)整機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)當(dāng)曲柄為原動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)，如圖中的雷達(dá)天線機(jī)構(gòu)； 反之，當(dāng)搖桿為原動(dòng)件時(shí)，可將搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍�柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示的縫紉機(jī)踏板。 2．雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩連架桿均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)�？蓪⒃瓌�(dòng)曲柄的等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)曲柄的等速或變速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示的慣性篩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 如雙曲柄機(jī)構(gòu)的相對(duì)兩桿平行 且相等時(shí)，則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)，如圖所示。注意：平行四邊形機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)兩曲柄與機(jī)架共線時(shí)，在原動(dòng)件轉(zhuǎn)向不變、轉(zhuǎn)速恒定的條件下，從動(dòng)曲柄會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象�？梢栽跈C(jī)構(gòu)中添加飛輪或使用兩組相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列。 3．雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連架桿都是搖桿的機(jī)構(gòu)，如圖所示的鶴式起重機(jī)構(gòu)，保證貨物水平移動(dòng)。 二、機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)的演化方法有三種：1）通過(guò)改變構(gòu)件的形狀和相對(duì)尺寸進(jìn)行演化，如圖2—8的演化；2）通過(guò)改變運(yùn)動(dòng)副尺寸進(jìn)行演化；3）通過(guò)選用不同構(gòu)件作為機(jī)架進(jìn)行演化。 1．滑塊機(jī)構(gòu)如圖所示，當(dāng)構(gòu)件1能整周回轉(zhuǎn)成為曲柄時(shí)，該機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；否則該機(jī)構(gòu)稱為擺桿滑塊機(jī)構(gòu)。 2．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在圖a所示的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若改取構(gòu)件1為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。圖 b。 3．曲柄搖塊與曲柄轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)在圖a中若改取構(gòu)件2為機(jī)架，當(dāng)l1< l2時(shí)，隨構(gòu)件1的轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊3只在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，該構(gòu)件稱為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)；當(dāng)l1> l2時(shí)，則滑塊3可作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，我們稱為曲柄轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)。 4．移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在圖 a中，如取滑塊3為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化成移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) §2.3四桿機(jī)構(gòu)特性 一、四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 鉸鏈四桿機(jī)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(dòng)件為曲柄 。而在四桿機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄，取決于機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對(duì)尺寸關(guān)系。 設(shè)a350）（是發(fā)展趨勢(shì)） 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(jí)適合于高速、重載及精密機(jī)械（如精密機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等） 2、鑄鐵——脆、機(jī)械強(qiáng)度，抗沖擊和耐磨性較差，但抗膠合和點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)，用于工作平穩(wěn)、低速和小功率場(chǎng)合。鑄鐵：灰鑄鐵；球墨鑄鐵——有較好的機(jī)械性能和耐磨性 3、非金屬材料——工程塑料（ABS、尼龍）、夾布膠木 §6.9 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一、受力分析 在不計(jì)及齒面摩擦力時(shí)，即為作用于齒面法線方向上的法向載荷Fn。漸開(kāi)線齒形任何一點(diǎn)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(jì)算載荷考慮原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的不平穩(wěn)，輪齒嚙合時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷， 應(yīng)對(duì)名義載荷進(jìn)行修正 Fnc=KFn 系數(shù)K可由表6-7查得 。三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算——防止彎曲疲勞折斷其依據(jù)是材料力學(xué)中的懸臂梁的應(yīng)力分析。齒根上的彎矩最大，輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度齒根處最弱 即 校核公式 設(shè)計(jì)公式 YFa——齒形系數(shù)，只與齒形有關(guān) 令 ——齒寬系數(shù) 四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 直齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算是防止齒面點(diǎn)蝕破壞的計(jì)算方法，其理論依據(jù)是兩平行圓柱體的接觸應(yīng)力理論 接觸應(yīng)力 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒輪， ， ， 校核公式 設(shè)計(jì)公式 五、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算說(shuō)明 1、彎曲強(qiáng)度計(jì)算，要求， ， ）對(duì)大小齒輪，其它參數(shù)均相同只有 不同，應(yīng)將其中較大者代入計(jì)算。 2、接觸強(qiáng)度計(jì)算公式中， ，許用值取小的。 3、輪齒面——按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 硬齒面——按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 六、參數(shù)選擇 1、齒數(shù)Z1 閉式軟齒面齒輪（點(diǎn)蝕）→Z1可取多一些（20~40 閉式硬齒面齒輪（彎曲疲勞）→a一定時(shí)，宜取Z1少 一些（使m↑），Z1=17~20 2、許用彎曲應(yīng)力 3、許用接觸應(yīng)力 4、傳動(dòng)比單級(jí)閉式傳動(dòng)，一般取 （直齒）、 （斜齒 §6.10 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一．齒面形成及嚙合特點(diǎn) 斜齒圓柱齒輪齒面形成的原理與直齒輪相似，所不同的是直線 與軸線不平行，而有一個(gè)夾角 嚙合特點(diǎn)： 1）當(dāng)兩直齒輪嚙合時(shí)，其齒面接觸線是與整個(gè)齒輪軸線平行的直線。因此，直齒輪嚙合時(shí)，整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入和退出嚙合，所以容易引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，從而影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，不適宜于高速傳動(dòng)。 2）當(dāng)兩斜齒輪嚙合時(shí)，由于輪齒的傾斜，一端先進(jìn)入嚙合，另一端后進(jìn)入嚙合，其接觸線由短變長(zhǎng)，再由長(zhǎng)變短，極大地降低沖擊、振動(dòng)和噪聲，改善了傳動(dòng)的平穩(wěn)性。相對(duì)于直齒輪而言更適合高速傳動(dòng)。 3）斜齒圓柱齒輪相對(duì)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(jì)算 1．法面模數(shù)與端面模數(shù) 由上面兩式可以得到 所以 一般 2．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(biāo)準(zhǔn)值。三．斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 見(jiàn)教材表(6-13)。其中特別要注意：公式中的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。 四、斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 為確定當(dāng)量齒數(shù)，如圖所示。過(guò)斜齒輪分度圓上C點(diǎn)，作斜齒輪法面剖面，得到一橢圓。該剖面上C點(diǎn)附近的齒型可以視為斜齒輪的法面齒型。以橢圓上點(diǎn)C的曲率半徑作為虛擬直齒輪的分度圓半徑，并設(shè)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(dāng)量齒輪，其齒數(shù)即為當(dāng)量齒數(shù)。 五、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)正確嚙合條件 §6.11 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 圓錐齒輪機(jī)構(gòu)主要用來(lái)傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力， 如圖6-44。圓錐齒輪的輪齒是分布在一個(gè)截錐體上的， 一對(duì)圓錐齒輪兩軸之間的夾角可根據(jù)傳動(dòng)的需要來(lái)決定。但通常情況下，工程上多采用的是 的傳動(dòng) 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(dòng)時(shí)形成的，發(fā)生面上K點(diǎn)將在空間展開(kāi)成一漸開(kāi)線AK。顯然，漸開(kāi)線是在以錐頂O為中心，錐距R為半徑的球面上。 背錐是過(guò)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(kāi)線齒廓向兩背錐上投影，得到近似漸開(kāi)線齒廓。接下來(lái)將兩背錐展成兩扇形齒輪，設(shè)想把扇形齒輪補(bǔ)足成一個(gè)完整的圓柱齒輪。該假想的圓柱齒輪稱作圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪 齒數(shù)稱作圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)，用 表示 四、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)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(dòng)的傳動(dòng)比為 2．幾何參數(shù)計(jì)算 書(shū)表6-15 6.12 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑一、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、齒輪軸 當(dāng)齒輪的齒根直徑與軸徑很接近時(shí)，如圖，可以將齒輪與軸作成一體的，稱為齒輪軸 2、實(shí)體式齒輪 齒頂圓直徑小于160mm （當(dāng)輪緣內(nèi)徑D與輪轂外徑相差不大時(shí)，而輪轂長(zhǎng)度要大于等于1.6倍的軸徑尺寸）時(shí)可以采用這種實(shí)體式結(jié)構(gòu)，如圖所示 3、腹板式結(jié)構(gòu) 當(dāng)直徑大于160mm時(shí)，為了減輕重量，節(jié)約材料，同時(shí)由于不易鍛出輻條，常采用腹板式結(jié)構(gòu) 4、對(duì)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(dòng)潤(rùn)滑 1、潤(rùn)滑方法及油量選擇開(kāi)式齒輪傳動(dòng)速度較低，一般采用潤(rùn)滑脂或定時(shí)滴油潤(rùn)滑。閉式齒輪傳動(dòng)常利用浸油法或噴油法潤(rùn)滑： 1）浸油法：大齒輪浸入一個(gè)齒高，對(duì)于多級(jí)齒輪傳動(dòng)的高速級(jí)，可以采用帶油輪。由于大齒輪或帶油輪可以將油帶起，濺落到被潤(rùn)滑處，也稱為飛濺潤(rùn)滑。此時(shí)要求齒輪線速度不高于。對(duì)于單級(jí)，每傳遞1Kw功率約需要0.35L或更多的油量，多級(jí)傳動(dòng)可以按比例（級(jí)數(shù)）增加。 2）噴油潤(rùn)滑：在線速度超過(guò)上述數(shù)值使用時(shí)，要求齒輪寬度大時(shí)增加噴嘴的數(shù)目。在節(jié)圓線速度不大于時(shí)，直接由進(jìn)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(lái)計(jì)算，噴油壓力一般為0.01～0.2MPa。對(duì)于非金屬齒輪，載荷較小時(shí)可以不進(jìn)行潤(rùn)滑。有時(shí)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(rùn)滑能力。 2）潤(rùn)滑劑的選擇潤(rùn)滑劑有三大類：（1）液體潤(rùn)滑劑（常用）（2）潤(rùn)滑脂：用于低速傳動(dòng)，無(wú)法使用液體潤(rùn)滑劑時(shí)使用。（3）固體潤(rùn)滑劑：其使用取決于使用條件及工藝水平。 第七章 蝸桿傳動(dòng) §7.1 蝸桿傳動(dòng) 的類型和特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成。常用于交錯(cuò)軸∑＝90°的兩軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一般蝸桿為主動(dòng)件，作減速運(yùn)動(dòng)。 一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 與齒輪傳動(dòng)相比較，蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大，在動(dòng)力傳遞中傳動(dòng)比在8～100之間，在分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比可以達(dá)到 1000；傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低；結(jié)構(gòu)緊湊；在一定條件下可以實(shí)現(xiàn)自鎖等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛使用。 但蝸桿傳動(dòng)有效率低、發(fā)熱量大和磨損嚴(yán)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(diǎn)。二、蝸桿傳動(dòng)的類型 按蝸桿分度曲面的形狀不同，蝸桿傳動(dòng)可以分為：圓柱蝸桿傳動(dòng)（如圖a）、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（如圖b）、錐蝸桿傳動(dòng)（如圖c）三種類型。 1、圓柱蝸桿傳動(dòng) 圓柱蝸桿傳動(dòng)可以分為普通圓柱蝸桿傳動(dòng)和圓弧圓 柱蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)根據(jù)齒廓曲線主要分為三種： 阿基米德圓柱蝸桿（ZA蝸桿） 漸開(kāi)線圓柱蝸桿（ZI蝸桿） 法向直廓圓柱蝸桿（ZN蝸桿） 本章只討論阿基米德圓柱蝸桿，加工時(shí)，梯形車刀切削刃的頂平面通過(guò)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，端面上齒廓為阿基米德螺線。這種蝸桿切制簡(jiǎn)單，但難以用砂輪磨削出精確齒形，精度較低。 §7.2 蝸桿傳動(dòng)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(dòng)就相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動(dòng)故此，在設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，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(zhǔn)，并沿用齒輪傳動(dòng)的計(jì)算關(guān)系， 一、主要參數(shù) 1、模數(shù)m和壓力角 蝸桿傳動(dòng)的尺寸計(jì)算與齒輪傳動(dòng)一樣，也是以模數(shù)m作為計(jì)算的主要參數(shù)。在中間平面內(nèi)蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪和齒條傳動(dòng)，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(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)見(jiàn)書(shū)中所附表格，標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20° 。 2、蝸桿頭數(shù)z1和傳動(dòng)比 蝸桿頭數(shù)z1可根據(jù)要求和的傳動(dòng)比和效率來(lái)選定。單頭蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比可以較大，但效率較低。如果要提高效率，應(yīng)增加蝸桿的頭數(shù)。但蝸桿頭數(shù)過(guò)多，又會(huì)給加工帶來(lái)困難。所以，通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。 通常蝸桿為主動(dòng)件，蝸桿與蝸輪之間的傳動(dòng)比為 其中：z2為蝸輪的齒數(shù) 3、導(dǎo)程角γ 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(dǎo)程角γ也就確定了 4、蝸桿的分度圓直徑d1 在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與配對(duì)蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿相同尺寸的蝸輪滾刀來(lái)加工與其配對(duì)的渦輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就需要一種對(duì)應(yīng)的蝸輪滾刀。對(duì)于同一模數(shù)，可以有很多不同直徑的蝸桿，因而對(duì)每一模數(shù)就要配備很多蝸輪滾刀。顯然，這樣很不經(jīng)濟(jì)。 為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目及便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，就對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)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、蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距 §7.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的失效形式主要有：膠合、磨損、疲勞點(diǎn)蝕和輪齒折斷等。由于蝸桿傳動(dòng)嚙合面間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，效率低，發(fā)熱量大，再潤(rùn)滑和散熱不良時(shí)，膠合和磨損為主要失效形式。 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：閉式蝸桿傳動(dòng)按蝸輪輪齒的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，并進(jìn)行熱平衡驗(yàn)算；開(kāi)式蝸桿傳動(dòng)，按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 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(qiáng)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、20CrMnTi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(jià)格較高，用于滑動(dòng)速度大于3m/s的重要傳動(dòng)； 鋁鐵青銅的耐磨性較錫青銅差一些，但價(jià)格便宜，一般用于滑動(dòng)速度小于4m/s的傳動(dòng)；如果滑動(dòng)速度不高（小于2m/s），對(duì)效率要求也不高時(shí)，可以采用灰鑄鐵 §7.3蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、受力分析 1、蝸輪轉(zhuǎn)向判斷 蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向關(guān)系可以用“主動(dòng)輪左（右）手法則”判斷，即蝸桿為右（左）旋時(shí)用右（左）手，并以四指彎曲方向表示蝸桿轉(zhuǎn)向，則拇指所指的反方向?yàn)槲佪喩瞎?jié)點(diǎn)的速度方向。 2、輪齒上的作用力 蝸桿傳動(dòng)的受力與斜齒圓柱齒輪相似，弱不計(jì)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(diǎn)C處可以分解成三個(gè)互相垂直的分力 二、強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式和斜齒圓柱齒輪相 似，也是以節(jié)點(diǎn)嚙合處的相應(yīng)參數(shù)歹徒赫茲公式導(dǎo)出的。 當(dāng)用青銅蝸輪和鋼蝸桿配用時(shí)，蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度 校核公式為： 設(shè)計(jì)公式為： K為載荷系數(shù)，一般取K=1.1～1.3。當(dāng)載荷平穩(wěn)， 蝸桿圓周速度小于3m/s，7級(jí)以上精度時(shí)取小值，否則取大值。 §7.5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算 一、傳動(dòng)效率 閉式蝸桿傳動(dòng)的總效率包括：輪齒嚙合效率、軸承摩擦效率（0.98～0.995）和攪油損耗效率（0.96～0.99），即： = 當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)，可近似按螺旋副的效率 閉式傳動(dòng)，當(dāng)z1＝1時(shí)，＝0.7～0.75；當(dāng)z1＝2時(shí)，＝0.75～0.82；當(dāng)z1＝4時(shí)，＝0.87～0.92；自鎖時(shí)<0.5 開(kāi)式傳動(dòng)，當(dāng)z1＝1、2時(shí)，＝0.6～0.7； 二、潤(rùn)滑 由于蝸桿傳動(dòng)時(shí)的相對(duì)滑動(dòng)速度大、效率低、發(fā)熱量大，故潤(rùn)滑特別重要。 對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)，根據(jù)工作條件和滑動(dòng)速度參考表格中推薦值選定潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑方式。 當(dāng)采用油池潤(rùn)滑時(shí)，在攪油損失不大的情況下，應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠土�，以利于形成�?dòng)壓油膜，且有助于散熱。對(duì)于下置式或側(cè)置式蝸桿傳動(dòng)，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高；當(dāng)蝸桿圓周轉(zhuǎn)速大于4m/s時(shí)，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(jì)算 由于蝸桿傳動(dòng)效率較低，發(fā)熱量大，潤(rùn)滑油溫升增加， 粘度下降，潤(rùn)滑狀態(tài)惡劣，導(dǎo)致齒面膠合失效。所以對(duì) 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的蝸桿傳動(dòng)必須作熱平衡計(jì)算。 摩擦損耗功率為 箱體外壁散發(fā)的熱量折合的相當(dāng)功率為 熱平衡的條件是： 即 為箱體表面散熱系數(shù)，一般�。�8.5～17.5W/(m2·°C) A為箱體散熱面積（m2） 第九章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動(dòng) §9.1 常用螺紋一、螺紋的形成 把一銳角為ψ的直角三角形繞到一直徑為d的圓柱體上，繞時(shí)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(gè)平面圖形K（如三角形）沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使K平面始終通過(guò)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 三、螺紋的主要參數(shù) 1.大徑d（D）：螺紋的最大直徑在標(biāo)準(zhǔn)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d2≈0.5(d+d1) 4.螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離 5.導(dǎo)程（S）——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)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n≤4 螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：L=nP 7.螺旋升角ψ ：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α ：螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。四、常用螺紋特點(diǎn)應(yīng)用 1、三角形螺紋（普通螺紋） 牙型角為60º ，可以分為粗牙和細(xì)牙，粗牙用于一般聯(lián)接；與粗牙螺紋相比，細(xì)牙由于在相同公稱直徑時(shí)，螺距小，螺紋深度淺，導(dǎo)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、管螺紋 多用于有緊密性要求的管件聯(lián)接，牙型角為55º，公稱直徑近似于管子內(nèi)徑，屬于細(xì)牙三角螺紋。 3、梯形螺紋 牙型角為30º，是應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)螺紋。 4、鋸齒型螺紋 兩側(cè)牙型角分別為3º和30º，3º的一側(cè)用來(lái)承受載荷，可得到較高效率；30º一側(cè)用來(lái)增加牙根強(qiáng)度。適用于單向受載的傳動(dòng)螺紋。 5、矩形螺紋 牙型角為0º，適于作傳動(dòng)螺紋 §9.2 螺旋副的受力分析、效率和自鎖 一、矩形螺紋 螺旋副是由外螺紋（螺桿）和內(nèi)螺紋組成的運(yùn)動(dòng)副，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化可以看作推動(dòng)滑塊（重物）沿螺紋表面運(yùn)動(dòng)（如圖所示）將矩形螺紋沿中徑d2處展開(kāi)得一傾斜角為λ（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(duì)運(yùn)動(dòng)可以看作滑塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)。 滑塊在斜面上等速上升時(shí)。當(dāng)量摩擦角滑塊沿斜面等速下降時(shí)，摩擦力向上 由公式可知，若λ≤ ，說(shuō)明此時(shí)無(wú)論軸向載荷有多大，滑塊（即螺母）都不能沿斜面運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖螺旋副的效率 §9.3 螺紋聯(lián)接的基本類型和及預(yù)緊和防松一、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(guò)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(jiǎn)單，裝折方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。 2、雙頭螺栓聯(lián)接——螺桿兩端無(wú)釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)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(shí)。折裝時(shí)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(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置�？蓚鬟f不大的軸向力或扭 二、標(biāo)準(zhǔn)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(jiàn)的是六角頭，為了滿足工程上的不同需要，六角頭又有標(biāo)準(zhǔn)六角頭和小六角頭。一般情況下我們使用標(biāo)準(zhǔn)六角頭，在空間尺 寸受到限制的地方使用小六角頭螺栓。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(chǎng)合時(shí)，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(lái)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(diǎn)，所以通常以其頭部的形狀來(lái)命名。 4．緊定螺釘緊定螺釘?shù)墓ぷ髅媸窃谀┒�，所以�?duì)于重要的緊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(biāo)準(zhǔn)零件，其外形有：六角形、圓形、方形其厚度有厚的、標(biāo)準(zhǔn)的和扁的，其中以標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用最廣 墊圈最常見(jiàn)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螺母和其它緊固件的自動(dòng)松脫。所以凡是有振動(dòng)的地方又未采取其它防松措施時(shí)，原則上都應(yīng)該加裝彈簧墊。 三、螺紋聯(lián)接的預(yù)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(zhǎng)、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(yù)緊，這個(gè)預(yù)加的作用力就稱為預(yù)緊力。對(duì)于重要的螺栓聯(lián)接，在裝配時(shí)需要控制預(yù)緊力 擰緊力矩為 四、螺紋聯(lián)接的防松 一般來(lái)說(shuō)，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(dòng)、變載荷作用。在這些工況條件下，螺紋副之間的摩擦力會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)消失或減小的現(xiàn)象；同時(shí)在高溫或溫度變化比較大的場(chǎng)合，材料會(huì)發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛，也會(huì)使摩擦力減小。在多次的作用下，就會(huì)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(jī)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(shí)現(xiàn)防松。 2）對(duì)頂螺母防松 利用螺母對(duì)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(gè)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(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間壓緊 。 2、機(jī)械防松 1）槽形螺母和開(kāi)口銷防松 槽形螺母擰緊后，用開(kāi)口銷穿過(guò)螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母擰緊后進(jìn)行配鉆銷孔。 2）圓螺母和止動(dòng)動(dòng)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(gè)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(diǎn)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 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算一、松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)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(jī)吊鉤。 其強(qiáng)度條件為： 設(shè)計(jì)公式為： d1——螺紋的小徑（mm） [ ]——許用拉應(yīng)力（MPa）， [ ]= —— 材料的屈服極限； S—— 安全系數(shù)根據(jù)求得d1再?gòu)脑O(shè)計(jì)手冊(cè)中查得公稱直徑d 二、受橫向載荷緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 1、采用普通螺栓 對(duì)于普通螺紋聯(lián)接，強(qiáng)度的計(jì)算準(zhǔn)則為：預(yù)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(duì)滑移。則螺栓預(yù)緊力F0可以推導(dǎo)出 FR為橫向載荷 F0為預(yù)緊力 f為摩擦系數(shù) m接合面數(shù) Z為螺栓個(gè)數(shù) K為過(guò)載系數(shù)一般取1.2 對(duì)于螺栓F0為拉力。同時(shí)預(yù)緊時(shí)對(duì)螺栓有轉(zhuǎn)矩T按照第四強(qiáng)度理論 擠壓強(qiáng)度條件為： Lmin——被聯(lián)接件中受擠壓孔壁的最小長(zhǎng)度（mm），一般要求：Lmin≥1.25d0 —— 螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力 三、承受軸向載荷緊螺栓強(qiáng)度計(jì)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(shí)，必須同時(shí)考慮預(yù)緊力和外載力對(duì)聯(lián) 接的綜和影響。 當(dāng)施加預(yù)緊力后，螺母擰緊，螺栓桿對(duì)應(yīng)于伸長(zhǎng)，被聯(lián)接件在的作用下產(chǎn)生壓縮變形。當(dāng)聯(lián)接上作用有外載 F時(shí)，螺栓桿將繼續(xù)伸長(zhǎng)，被聯(lián)接件因壓力減小而產(chǎn)生部分彈性恢復(fù)，其壓縮變形的恢復(fù)量也應(yīng)該等于，此時(shí)被聯(lián)接件上的殘余壓力稱為殘余預(yù)緊力 殘余預(yù)緊力 與工作要求有關(guān)系（表9-3）螺栓所受總力F∑ =F+ 螺栓強(qiáng)度公式為： 校核公式： §9.5 螺旋傳動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)按用途分三類： 1）傳力螺旋——舉重器、千斤頂、加壓螺旋。特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖 2）傳導(dǎo)螺旋——機(jī)床進(jìn)給匯杠—傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高 3）調(diào)整螺旋——機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。其特點(diǎn)是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋傳動(dòng)按摩擦副的性質(zhì)分： 1）滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖。 缺點(diǎn)：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（30—40%）傳動(dòng)精度低�；瑒�(dòng)螺旋的這些致命缺點(diǎn)，使之不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。 2、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)——摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)。特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動(dòng)效率相同，可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?dòng)。預(yù)緊后剛度好，定位精度高（重復(fù)定位精度高）缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。 第十章 軸及軸轂聯(lián)接 §10.1概述 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一、軸的分類 1、根據(jù)承受載荷不同分類： 1）轉(zhuǎn)軸同時(shí)承受扭矩和彎曲載荷的作用，例如齒輪減速器中的軸。 2）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(dòng)心軸和固定心軸兩種， 3）傳動(dòng)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(dòng)軸。 2、根據(jù)軸線的形狀不同分類 二、軸的材料 由于軸工作時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力，所以軸的失 效多為疲勞損壞，因此軸的材料應(yīng)具有足夠的疲勞強(qiáng)度、 較小的應(yīng)力集中敏感性和良好的加工性能等。 軸的主要材料是碳鋼和合金鋼。 1、碳鋼：價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)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(qiáng)度。常用的有35、40、45、50鋼。 2、合金鋼：對(duì)于要求強(qiáng)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(duì)于形狀復(fù)雜的軸，如曲軸、凸輪軸等，也采用球墨鑄鐵或高強(qiáng)度鑄造材料來(lái)進(jìn)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(duì)應(yīng)力集中的敏感性也較低。 § 10．2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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、固定；2）軸上零件的拆裝、調(diào)整；3）軸的制造工藝性；4）軸上零件的結(jié)構(gòu)和位置的安排。一、軸上零件的裝配 如圖的齒輪軸，為了便于裝配將軸做成階梯形.將齒輪、左端軸承和聯(lián)軸器從軸的左端裝配，右端軸承從軸的右端裝配 二、保證軸 上零件的準(zhǔn)確定位 1、軸向定位 1）軸肩與軸環(huán)定位 方便可靠、不需要附加零件，能承受的軸向力大；。這種方法廣泛用于各種軸上零件的定位。 為了保證零件與定位面靠緊，軸上過(guò)渡圓角半徑應(yīng)小于零件圓角半徑或倒角，一般定位高度取為（0.07～0.1）d ，軸環(huán)寬度b = 1.4h 。 2）套筒定位 可以簡(jiǎn)化軸的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位可靠。多用于軸上零件間距離較小的場(chǎng)合。但由于套筒與軸之間存在間隙，所以在高速情況下不宜使用。 3）彈性擋圈定位 結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、裝拆方便，但受力較小，且軸上切槽會(huì)引起應(yīng)力集中，常用于軸承的定位。 4）軸端擋圈 工作可靠，能夠承受較大 的軸向力，應(yīng)用廣泛。 2、周向定位 軸上零件的周向定位方法主要有鍵（平鍵、半圓鍵、楔鍵等）、花鍵、型面、過(guò)盈等等 1）平鍵聯(lián)接 制造簡(jiǎn)單、裝拆方便。用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求一般的場(chǎng)合，應(yīng)用最為廣泛。 2）花鍵聯(lián)接 承載能力高，定心好、導(dǎo)向性好，但制造較困難，成本較高。 適用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，對(duì)中性要求較高或零件在軸上移動(dòng)時(shí)要求導(dǎo)向性良好的場(chǎng)合。 3）過(guò)盈配合 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定心好、承載能力高和在振動(dòng)下能可靠的工作。但裝配困難，且對(duì)配合尺寸的精度要求較高 4）銷聯(lián)接 用于固定不太重要、受力不大，但同時(shí)需要周向或軸向固定的零件。 三、軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的形狀應(yīng)簡(jiǎn)單、便于加工。一根軸上的圓角應(yīng)盡可能取相同的半徑，退刀槽取相同的寬度，倒角尺寸相同；一根軸上各鍵槽應(yīng)開(kāi)在同一母線上，以減少換刀次數(shù)和調(diào)整次數(shù)。 需要磨削的軸段，應(yīng)該留有砂輪越程槽，需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽 ，為了便于裝配，軸端應(yīng)加工出倒角。四、減小應(yīng)力集中 軸上的應(yīng)力集中會(huì)嚴(yán)重削弱軸的疲勞強(qiáng)度，所以應(yīng)該在軸剖面發(fā)生突變的地方制成適當(dāng)?shù)倪^(guò)渡圓角 ；相鄰兩軸段直徑差不宜過(guò)大等措施。此外改善軸的表面質(zhì)量降低表面粗糙度可以提高軸的疲勞強(qiáng)度 § 10.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、按彎扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于圓截面軸，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 設(shè)計(jì)公式： 其中 扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，P為軸傳遞的功率，n軸的轉(zhuǎn)速當(dāng)截面開(kāi)有鍵槽的時(shí)候應(yīng)增大軸徑5—7% 二、按彎扭合成進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 可以用第三強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力，其強(qiáng)度大小為： 設(shè)計(jì)公式 為當(dāng)量彎矩Nmm；d為軸的直徑mm； 為彎曲應(yīng)力MPa。對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，取 對(duì)于脈動(dòng)循環(huán)的 轉(zhuǎn)矩 對(duì)于對(duì)稱循環(huán)得轉(zhuǎn)矩，取 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意：1）要合理選擇危險(xiǎn)剖面。由于軸的各剖面的當(dāng)量彎矩和直徑不同，因此軸的危險(xiǎn)剖面在當(dāng)量彎矩較大或軸的直徑較小處，一般選取一個(gè)或二個(gè)危險(xiǎn)剖面核算；2）若驗(yàn)算軸的強(qiáng)度不夠，則可用增大軸的直徑、改用強(qiáng)度較高的材料或改變熱處理方法等措施來(lái)提高軸的強(qiáng)度；若 比 小很多時(shí)，是否要減小軸的直徑，應(yīng)該綜合考慮其它因素而定。三、軸的設(shè)計(jì)步驟： 1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 2、利用公式估算軸的直徑 3、對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) 4、對(duì)軸按彎扭合成進(jìn)行強(qiáng)度校核 5、對(duì)軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 § 10.4軸轂聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型兩大類型： 1類：松鍵聯(lián)接——1）平鍵；2）半圓鍵；3）花鍵平鍵——普通平鍵；導(dǎo)向鍵與滑鍵。 普通平鍵：A型、B型、C型 2類：緊鍵聯(lián)接 1）楔鍵聯(lián)接；2）切向鍵聯(lián)接 1．平鍵聯(lián)接 其特點(diǎn)是：鍵的兩側(cè)面是工作面，靠鍵與鍵槽的側(cè)面擠壓來(lái)傳遞扭矩； 平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中良好等優(yōu)點(diǎn)。采用B型平鍵時(shí)，軸上的鍵槽用盤(pán)銑刀銑出，鍵槽兩端的應(yīng)力集中較小。C型平鍵常用于軸端的聯(lián)接。 導(dǎo)向平鍵用于動(dòng)聯(lián)接，。其特點(diǎn)是鍵較長(zhǎng)，鍵與輪轂的鍵槽采用間隙配合，故輪轂可以沿鍵作軸向滑動(dòng) 2．半圓鍵聯(lián)接 半圓鍵聯(lián)接，軸上鍵槽用尺寸與 半圓鍵相同的半圓鍵銑刀銑出，因 而鍵在槽中能繞其幾何中心擺動(dòng)以 適應(yīng)轂上鍵槽的傾斜度。半圓鍵用 于靜聯(lián)接，其兩側(cè)面是工作面。其 優(yōu)點(diǎn)是工藝性好，缺點(diǎn)是軸上的鍵 槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度影響較大，所 以一般多用于輕載情況的錐形軸端 聯(lián)接 3．楔鍵聯(lián)接 楔鍵聯(lián)接的特點(diǎn)是：鍵的上下兩面是工作面，鍵的上表面和輪轂鍵槽底部各有1：100的斜度。工作時(shí)，主要靠鍵、軸和轂之間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，其缺點(diǎn)：是楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和傾斜。因此主要用于定心精度要求不高和低速的場(chǎng)合。 4．切向鍵聯(lián)接 切向鍵聯(lián)接：是由一對(duì)楔鍵組成。切向鍵的上下兩面為工作面，工作時(shí)，靠工作面上的擠壓應(yīng)力及軸與轂間的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。 用一個(gè)切向鍵時(shí)只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，當(dāng)要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，必須使用兩個(gè)切向鍵，兩個(gè)切向鍵之間的夾角為120度。 二、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)首先需要根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇平鍵類型，再根據(jù)軸徑大小從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的剖面尺寸bxh(b為鍵寬，h為鍵高)，然后參考輪轂寬度選取鍵的長(zhǎng)度L，鍵的長(zhǎng)度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列。最后進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 平鍵主要的失效型式是工作面被壓壞。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，普通平鍵聯(lián)接通常只按工作面的擠壓強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件式為： 鍵的材料沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，但是一般都采用抗拉強(qiáng)度不小于600MPa的鋼，多為45鋼。 為鍵的工作長(zhǎng)度 A型=L-b;B型=L;C型= 三、花鍵聯(lián)接 由軸和輪轂孔周向均布的多個(gè)鍵齒構(gòu)成的聯(lián)接稱為花鍵聯(lián)接。在工作時(shí)，靠側(cè)面的擠壓傳遞扭矩。與普通平鍵相比具有承載力高、軸和轂受力均勻、定心性和導(dǎo)向性好等優(yōu)點(diǎn)。但加工需要專用設(shè)備和工具，成本較高。 第十一章 軸承軸承是機(jī)器中支承軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件。根據(jù)摩擦性質(zhì)，軸承可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。 §11.1 滑動(dòng)軸承概述 一、滑動(dòng)軸承類型：按承載：向心軸承（受Fr）；推力軸承（受Fa）按潤(rùn)滑狀態(tài)：流體潤(rùn)滑軸承；非流體潤(rùn)滑軸承；無(wú)潤(rùn)滑軸承（不加潤(rùn)滑劑）二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）承載能力高；2）工作平穩(wěn)可靠、噪聲低；3）徑向尺寸��；4）精度高；5）流體潤(rùn)滑時(shí)，摩擦、磨損較��；6）油膜有一定的吸振能力缺點(diǎn)：1）非流體摩擦滑動(dòng)軸承、摩擦較大，磨損嚴(yán)重。 2）流體摩擦滑動(dòng)軸承在起動(dòng)、行車、載荷、轉(zhuǎn)速比較大的情況下難于實(shí)現(xiàn)流體摩擦；3）流體摩擦、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)費(fèi)用較高。三、應(yīng)用： 1）轉(zhuǎn)速特高或特低；2）對(duì)回轉(zhuǎn)精度要求特別高的軸；3）承受特大載荷；4）沖擊、振動(dòng)較大時(shí)；5）特殊工作條件下的軸承；6）徑向尺寸受限制或軸承要做成剖分式的結(jié)構(gòu)例：機(jī)床、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、軋鋼機(jī)、大型電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、鐵路機(jī)車、儀表、天文望遠(yuǎn)鏡等。 §11.2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)和材料 一、徑向滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)軸承可以分為整體式和剖分式（對(duì)開(kāi)式）兩大類。 1、整體式徑向滑動(dòng)軸承 整體式滑動(dòng)軸承由軸承座和軸承套組成。軸承套壓裝在軸承座孔中，一般配合為H8/s7。軸承座用螺栓與機(jī)座聯(lián)接，頂部設(shè)有安裝注油油杯的螺紋孔。軸套上開(kāi)有油孔，并在其內(nèi)表面開(kāi)油溝以輸送潤(rùn)滑油。 這種軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，但當(dāng)滑動(dòng)表面磨損后無(wú)法修整。所以，整體式滑動(dòng)軸承多用于低速、輕載和間歇工作的場(chǎng)合。 2、對(duì)開(kāi)式滑動(dòng)軸承 是由軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦和螺栓組成。正滑動(dòng)軸承軸承座水平剖分為軸承座和軸承蓋兩部分，并用二（或四）個(gè)螺栓聯(lián)接。為了防止軸承蓋和軸承座橫向錯(cuò)動(dòng)和便于裝配時(shí)對(duì)中，軸承蓋和軸承座的剖分面做成階梯狀。 對(duì)開(kāi)式滑動(dòng)軸承在裝拆軸時(shí)，軸頸不需要軸向移動(dòng)，裝拆方便。另外，適當(dāng)增減軸瓦剖分面間的調(diào)整墊片，可以調(diào)節(jié)軸頸與軸承之間的間隙。 3、自動(dòng)調(diào)心軸承 軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是軸瓦的外表面做成凸形球面，與軸承蓋及軸承座上的凹形球面箱配合，當(dāng)軸變形時(shí)，軸瓦可隨軸線自動(dòng)調(diào)節(jié)位置，從而保證軸頸和軸瓦為球面接觸。 二、推力滑動(dòng)軸承 推力滑動(dòng)軸承用于承受軸向載荷。它由軸承座、套筒、徑向軸瓦、止推軸瓦所組成。 相對(duì)滑動(dòng)端面通常采用環(huán)狀端面。當(dāng)載荷較大時(shí)，可采用多環(huán)軸頸，這種結(jié)構(gòu)能夠承受雙向軸向載荷。 三、軸承材料 滑動(dòng)軸承的主要失效形式有：磨粒磨損、刮傷、膠 合、疲勞剝落等 。 軸承材料性能應(yīng)著重滿足以下主要要求： 1）  良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性 2）  良好的順應(yīng)性，嵌入性和磨合性 3）  足夠的強(qiáng)度和必要的塑性 4） 良好的耐腐蝕性、熱化學(xué)性能（傳熱性和熱膨脹性） 和調(diào)滑性（對(duì)油的吸附能力） 5) 良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性等 常用材料有: 1）軸承合金（通稱巴氏合金或白合金） 軸承合金是錫、鉛、銻、銅的合金，它以錫或鉛作為基體，其內(nèi)含有銻錫（Sb-Sn）或銅錫（Cu-Sn）的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用，軟基體則增加材料的塑性。軸承合金適用于重載、中高速場(chǎng)合，價(jià)格較貴。 2）銅合金 銅合金具有較高的強(qiáng)度，較好的減磨性和耐磨性，是最常用的材料。 錫青銅——減摩、耐磨性最好，應(yīng)用較廣，強(qiáng)度比軸 合金高，適于重載、中速 鉛青銅——抗膠合能力強(qiáng)，適于高速、重載 鋁青銅——強(qiáng)度及硬度較高，抗膠合性差，適于低速、 重載傳動(dòng) 3）鑄鐵： 灰鐵；球鐵（中有游離的石墨能有潤(rùn)滑作用）性能較好，適于輕載、低速，不受沖擊的場(chǎng)合。 4）多孔質(zhì)金屬材料 這是不同金屬粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的軸承材料。這種材料是多孔結(jié)構(gòu)的，孔隙約占體積的10％～35％。使用前先把軸瓦在加熱的油中浸漬數(shù)小時(shí)，使孔隙中充滿潤(rùn)滑油，因而通常把這種材料制成的軸承稱為含油軸承。它具有自潤(rùn)滑性。 5）非金屬材料 非金屬材料中應(yīng)用最廣的是各種塑料，如酚醛樹(shù)脂、 尼龍、聚四氟乙烯等。聚合物的特性是：與許多化學(xué)物質(zhì)不起反應(yīng)，抗腐蝕性好。 四、軸瓦結(jié)構(gòu) 軸瓦的結(jié)構(gòu)：整體式、剖分式 整體式軸承中與軸頸配合的零件稱為軸套，分為不帶擋邊和帶擋邊的兩種結(jié)構(gòu)。 對(duì)開(kāi)式軸承的軸瓦由上下兩半組成。為使軸瓦既有一定的強(qiáng)度，又有良好的減磨性，常在軸瓦內(nèi)表面澆鑄一層減磨性好的材料，稱為軸承襯。軸承襯應(yīng)可靠的貼合在軸瓦表面上，為此可以采用不同結(jié)合形式。 為了將潤(rùn)滑油引入軸承，并布滿于工作表面，常在其上開(kāi)有供油孔和油溝；供油孔和油溝應(yīng)開(kāi)在軸瓦的非承載區(qū)否則會(huì)降低油膜的承載能力。軸向油溝也不應(yīng)在軸瓦全長(zhǎng)上開(kāi)通，以免潤(rùn)滑油自油溝端部大量泄漏。 §11.3滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑一、潤(rùn)滑劑及其選擇潤(rùn)滑劑分為潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂和固體潤(rùn)滑劑三類。 1、潤(rùn)滑油 潤(rùn)滑油是滑動(dòng)軸承中應(yīng)用最廣的潤(rùn)滑劑，目前使用 的潤(rùn)滑油多為礦物油。潤(rùn)滑油最重要的物理性能是粘度，它也是選擇潤(rùn)滑油的主要依據(jù)。 工業(yè)上多用運(yùn)動(dòng)粘度標(biāo)定潤(rùn)滑油的粘度。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，潤(rùn)滑油產(chǎn)品油牌號(hào)一般按40ºC時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度平均值來(lái)劃分，我們需要時(shí)可以查閱相關(guān)手冊(cè)或資料參考選擇。書(shū)（表11-2） 2、潤(rùn)滑脂 潤(rùn)滑脂是在潤(rùn)滑油中添加稠化劑（如鈣、鈉、鋁、鋰等金屬）后形成的膠狀潤(rùn)滑劑。因?yàn)樗�稠度大，不宜流失，所以承載能力較大，但它的物理、化學(xué)性質(zhì)不如潤(rùn)滑油穩(wěn)定，摩擦功耗也大，故不宜在溫度變化大或高速條件下使用。（表11-3） 3、固體潤(rùn)滑劑 常用的固體潤(rùn)滑劑有石墨和二硫化鉬。高溫、重載下工作的軸承，采用添加二硫化鉬的潤(rùn)滑劑，能獲得良好的潤(rùn)滑效果。 二、潤(rùn)滑方式 1、油潤(rùn)滑：間歇供油—小型、低速、間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合 連續(xù)供油——重要的軸承間歇供油：1）油壺或油槍定期向潤(rùn)滑孔和 杯內(nèi)注油，連續(xù)供油方式： a)  滴油潤(rùn)滑—針閥式油杯 c)  油杯潤(rùn)滑—油杯下端浸到油里 d)浸油潤(rùn)滑—軸頸直接浸到油池中潤(rùn)滑，攪油損失大 e) 飛濺潤(rùn)滑—利用下端浸在油池中的轉(zhuǎn)動(dòng)件將潤(rùn) 滑油濺成油來(lái)潤(rùn)滑。 f) 壓力循環(huán)潤(rùn)滑—用油泵進(jìn)行連續(xù)壓力供油，潤(rùn)滑、冷卻，效果較好，適于重載、高速或交變載荷作用。 2、脂潤(rùn)滑—間歇供油脂：旋蓋式油脂杯；黃油槍補(bǔ)充 §11.4 滾動(dòng)軸承一、滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu) 它主要有內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等四個(gè)部分所組成。通常其內(nèi)圈用來(lái)與軸頸配合裝配，外圈的外徑用來(lái)與軸承座或機(jī)架座孔相配合裝配。 常見(jiàn)的滾動(dòng)體形狀有： 球形、圓柱形、鼓形滾子 滾針、圓錐滾子等。 二、滾動(dòng)軸承的主要類型及特點(diǎn) 按軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所能承受的外載荷或公稱接觸 角的不同，滾動(dòng)軸承分為： ①深溝球軸承（向心球軸承） （6）——主要承受徑 向載，也可受一定雙向軸向載荷，f小精度高，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，價(jià)格低，最常用。 ②調(diào)心球軸承（1）——主要承受徑向載荷，也可承受 較小的雙向軸向力，能自動(dòng)調(diào)心，適于軸的剛性較 差的場(chǎng)合。 ③圓柱滾子軸承N（2）——只能承受徑向載荷，不能承受軸向載荷，承載能力大，支承剛性好，外圈或內(nèi)圈可以分離，或不帶內(nèi)外圈，適于要求徑向尺寸較小的場(chǎng)合。 ④角接觸球軸承——（ 7 ）能同時(shí)承受徑向載荷和單向軸向力，接觸角，越大，承載Fa能力越高，為承受雙向軸向力應(yīng)成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。 ⑤圓錐滾子軸承——（ 3 ）能同時(shí)承受徑向載荷和單向Fa，越大，承受Fa能力越大，承載能力高于角接觸球軸承，但極限轉(zhuǎn)速稍低，外圈可分離，一般應(yīng)成對(duì)使用，對(duì)稱安裝，但安裝調(diào)整比較麻煩。 ⑥推力球軸承——（ 5 ）單向推力球軸承51000—只能受單向Fa；雙向推力球軸承52000—能承受雙向Fa。不能受Fr，且極限nj轉(zhuǎn)速較低，高速時(shí)，由于離心力較大，鋼球與保持架磨損發(fā)熱較嚴(yán)重。 ⑦滾針軸承，↑Fr，承載能力較高 §11.5滾動(dòng)軸承的代號(hào)及選擇 一、滾動(dòng)軸承代號(hào) 滾動(dòng)軸承的種類很多 ，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了滾動(dòng)軸承代號(hào)的表示方法： 1、基本代號(hào) 表示軸承的內(nèi)徑、尺寸系列和類型，最多為五位（1）軸承類型——基本代號(hào)左起第一位。6—深溝球； 3—圓錐滾子~；5—推力球~；7—角接觸球~；1—調(diào) 心球；N—圓柱滾子~。（2）尺寸系列——表示軸承在結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的條件 下具有不同的外徑和寬度，基本代號(hào)右起三、四位。 寬度系列——右起第四位——某些寬度系列（主要 為0系列和和正常系列）代號(hào)可省略，直徑系列—— 右起第三位——相同內(nèi)徑，不同直徑系列軸承的尺 寸對(duì) （3）軸承的內(nèi)徑——基本代號(hào)右起一二位數(shù)字。 a) d=10， 12， 15， 17mm時(shí) 代號(hào)00 01 02 03 b) 內(nèi)徑d=20~480mm，且為5的倍數(shù)時(shí) 代號(hào)=d/5或d=代號(hào)×5(mm) (c) d<10mm，或d>500mm，及d=22，28，32mm時(shí) 代號(hào)/內(nèi)徑尺寸（mm） 2、前置代號(hào)、后置代號(hào) 前置、后置代號(hào)是軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等有改變時(shí)，添加的補(bǔ)充代號(hào)。 前置代號(hào)用字母表示，用以說(shuō)明成套軸承部件的特點(diǎn)，一般軸承無(wú)需作此說(shuō)明，則前置代號(hào)可以省略。 后置代號(hào)用字母和字母—數(shù)字的組合來(lái)表示，按不同的情況可以緊接在基本代號(hào)之后或者用“－”、“/”符號(hào)隔開(kāi)，其含義見(jiàn)軸承代號(hào)表格所示。例：6206：（從左至右）6深溝球軸承；2尺寸系列代號(hào)，直徑系列為2，寬度系列為0（省略）；06為軸承內(nèi)徑30mm；公差等級(jí)為0級(jí)。 32315E：（從左至右）3為圓錐滾子軸承；23為尺寸系列代號(hào)，直徑系列為3、寬度系列為2；15為軸承內(nèi)徑75mm；E加強(qiáng)型；公差等級(jí)為0級(jí)。 二、滾動(dòng)軸承的類型選擇 應(yīng)根據(jù)軸承的工作載荷（大小、方向和性質(zhì)）、轉(zhuǎn)速高低、支承剛性、安裝精度、結(jié)合各類軸承的特性和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析，確定合適的軸承。幾條基本原則： 1） n高，載荷小，要求旋轉(zhuǎn)精度高→采用球軸承 n低，載荷大，或有沖擊載荷時(shí)→采用滾子軸承 2） 主要受徑向載荷Fr時(shí)→用向心軸承主要受軸向載荷Fa，n不高時(shí)用推力軸承同時(shí)受Fr和Fa均較大時(shí)——可采用角接觸球軸承7類（n較高時(shí)）或圓錐滾子軸承3類（n較低時(shí)） 3）當(dāng)軸的剛性較差或軸承孔不同心時(shí)宜用調(diào)心軸承。 4）為便于裝拆和間隙調(diào)整，可選用內(nèi)、外圈不分離的軸承。 5）6、7兩種軸承一般應(yīng)成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。 §11.6滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算一．失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1、疲勞點(diǎn)蝕 在安裝、潤(rùn)滑、維護(hù)良好的條件下，滾動(dòng)軸承的正常失效形式是滾動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道上的點(diǎn)蝕破壞。當(dāng)軸承不回轉(zhuǎn)、緩慢擺動(dòng)或低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞。但過(guò)大的靜載荷或沖擊軸承將產(chǎn)生較大的塑性變形，從而導(dǎo)致軸承失效。 由于滾動(dòng)軸承的正常失效形式是點(diǎn)蝕破壞，所以對(duì)于一般轉(zhuǎn)速的軸承，軸承的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則就是以防止點(diǎn)蝕引起的過(guò)早失效而進(jìn)行疲勞點(diǎn)蝕計(jì)算，在軸承計(jì)算中稱為壽命計(jì)算。 對(duì)于不轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速低的軸承，要求控制塑性變形，應(yīng)作靜強(qiáng)度計(jì)算二、滾動(dòng)軸承的基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷 軸承的壽命就是：滾動(dòng)軸承在點(diǎn)蝕破壞前所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)（以106r為單位）或小時(shí)數(shù)。 基本額定壽命：一組在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的近于相同的軸承，按有10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而其余90%的軸承未發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106r為單位）或工作小時(shí)數(shù)Lh。 基本額定動(dòng)載荷：是指軸承的基本額定壽命恰好為106r時(shí)軸承所能承受的載荷值。用符號(hào)Cr表示。 三、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P 將實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為作用效果相當(dāng)并與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的假想載荷，該假想載荷稱為當(dāng)量動(dòng)載荷P 在當(dāng)量動(dòng)載荷P作用下的軸承壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷作用下的軸承壽命相同。 1．對(duì)只能承受徑向載荷R的軸承（N、NA軸承）P=R 2．對(duì)只能承受軸向載荷A的軸承（推力球（5）和推力 滾子（8））P=A 3．同時(shí)受徑向載荷R和軸向載荷A的軸承P=XR+YA X—徑向載荷系數(shù)，Y—軸向載荷系數(shù)，X、Y—見(jiàn)表11-8 四、滾動(dòng)軸的壽命計(jì)算公式 載荷與壽命的關(guān)系曲線方程為： =常數(shù) = 3-球軸承 = 10/3 滾子軸承 根據(jù)定義： ，P=C（軸承所能承受的載荷為基本額定功載荷）有： （106r） 按小時(shí)計(jì)算： （h） 五、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷的計(jì)算 對(duì)于向心推力軸承而言，在承受徑向載荷時(shí)，要派生出軸向力。其方向與安裝有關(guān)圖a所示的為背對(duì)背安裝，也稱為反裝。圖b的為面對(duì)面安裝，也稱為正裝。 相應(yīng)的派生軸向力可以由下表所列的計(jì)算公式求出 當(dāng)在軸上作用有外載軸向力時(shí)，我們?nèi)绻�把派生軸向力的方向與的方向相一致的軸承記作2，另一端的軸承記作1 1．當(dāng) 時(shí)，因?yàn)檩S承的位置已經(jīng)確定，軸不可能竄動(dòng)，所以在軸承1的內(nèi)部也必然由外圈通過(guò)滾動(dòng)體對(duì)軸施加一個(gè)軸向平衡反力。所以，軸承1實(shí)際承受的軸向載荷為： ；軸承2實(shí)際承受的軸向載荷為： 2．當(dāng) 時(shí)，同上分析可以知道： ， 六．滾動(dòng)軸承的靜載荷軸承工作在低速重載工況下，破壞的形式主要是滾動(dòng)體接觸表面上接觸應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生永久的永久變形。這時(shí)，我們就需要按照軸承靜強(qiáng)度來(lái)選擇軸承尺寸。 基本額定靜載荷C0——受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸處 中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)的靜載荷。按靜載荷選擇軸承的公式為：式中S0為軸承靜載荷強(qiáng)度安全系數(shù)，P0為當(dāng)量靜載荷 §11.7 滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)一、滾動(dòng)軸承的軸向固定 1、雙支撐單向固定（兩端固定式） 利用軸肩和端蓋的擋肩單向 固定內(nèi)、外圈，每一個(gè)支撐只能 限制單方向移動(dòng)。主要用在兩個(gè)對(duì) 稱布置的角接觸球軸承或圓錐滾子 軸承的情況，考慮溫度升高后軸的 伸長(zhǎng)，為使軸的伸長(zhǎng)不致引起附加應(yīng)力，在軸承蓋與外圈端面之間留出熱補(bǔ)償間隙c＝0.2～0.4mm。游隙的大小是靠端蓋和外殼之間的調(diào)整墊片增減來(lái)實(shí)現(xiàn)的 2、單支撐雙向固定式（一端固定、一端游動(dòng)） 對(duì)于工作溫度較高的長(zhǎng) 軸，受熱后伸長(zhǎng)量比較大， 應(yīng)該采用一端固定，而另 一端游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。作 為固定支撐的軸承，應(yīng)能 承受雙向載荷，故此內(nèi)、 外圈都要固定。 3、兩端游動(dòng) 使軸能左右雙向游動(dòng)以自動(dòng)補(bǔ)償輪齒左右兩側(cè)螺旋角的制造誤差，使輪齒受力均勻，采用圓柱滾子軸承，靠滾子與外圈間的游動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 二、滾動(dòng)軸承位置的調(diào)整 1、軸承間隙的調(diào)整 1）調(diào)整墊片：靠加減軸承蓋與機(jī)座之間的墊片厚度來(lái) 調(diào)整軸承間隙的 2）調(diào)節(jié)螺釘：用螺釘1通過(guò)軸承外圈壓蓋3移動(dòng)外圈的位置來(lái)進(jìn)行調(diào)整的。調(diào)整后，用螺母2鎖緊防松。 三、滾動(dòng)軸承的配合及拆裝 1、滾動(dòng)軸承的配合 滾動(dòng)軸承的配合是指內(nèi)圈與軸徑、外圈與座孔的配合，軸承內(nèi)孔與軸徑的配合采用基孔制，就是以軸承內(nèi)孔確定軸的直徑；軸承外圈與軸承座孔的配合采用機(jī)軸制，常用的配合有n6、m6、k6、js62、 2、滾動(dòng)軸承的裝配與拆卸 要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上；2）不允許通過(guò)滾動(dòng)體傳遞裝拆力；3）要均勻施加裝拆力——嚴(yán)禁重錘直接敲擊 安裝方法： 1）用軟錘均勻敲擊套圈裝入； 2）壓力機(jī)壓入（較大的軸承）。拆卸時(shí)： 1）壓力機(jī)壓出軸頸； 2）軸承拆卸器將內(nèi)圈拉下。軸肩高度應(yīng) 低于軸承內(nèi)圈高度。uWa紅軟基地

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