机械设计基part螺纹连接.pptx

《机械设计基part螺纹连接.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基part螺纹连接.pptx（156页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、螺纹的主要参数 第1页/共156页常用螺纹的特点及应用 1.普通螺纹-普通螺纹的当量摩擦系数大，自锁性能好，牙根强度高，广泛用于各种各种紧固联接 2.管螺纹-广泛用于水、煤气、润滑等管路系统联接 3.矩形螺纹-传动效率高，但牙根强度低，磨损后造成的轴向间隙难以补偿，对中精度低，且精加工较困难 第2页/共156页4.4.梯形螺纹梯形螺纹-效率比矩形螺纹低，但易于加工，对中性好，牙根强度较高，当采用剖分螺母时可以消除因磨损而产生的间隙，因此广泛用于螺纹传动中。5.5.锯齿形螺纹锯齿形螺纹-兼有矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的优点，但只能用于单向承载的螺旋传动。第3页/共156页螺纹副的受力、效

2、率和自锁分析 当匀速旋紧螺母时，相当于滑块在水平驱动力Fd作用下克服阻力Fr沿斜面等速上升，如图7.7a所示。Fd为作用在中径d2上的圆周力，FN21为斜面对滑块的法向反力，F21为摩擦力，FR21为斜面对滑块全反力，为升角，为摩擦角，则根据滑块的力平衡方程可得 Fd+Fr+FR21=0 第4页/共156页当拧松螺母时，相当于滑块在力Fr的作用下下滑（见图7.7c），此时力多边形如图7.7d所示，设维持滑块等速下滑的作用支持力为Fd，则Fd=Frtan(-)第5页/共156页如果要求螺母在力Fr作用下不会自动松脱，即要求机构自锁，必须使即 故螺纹自锁的条件是：第6页/共156页非矩形螺纹 非矩

3、形螺纹是指牙型角不等于0的三角形螺纹，梯形螺纹等。与矩形螺纹类似，三角螺纹相当于槽面摩擦，只需将上述的摩擦角改为当量摩擦角v即可v=arctanfv=arctan(f/cos)第7页/共156页螺纹联接的基本类型1螺栓联接2螺钉联接3双头螺柱联接4紧定螺钉联接 第8页/共156页常用螺纹联接件螺纹联接件品种很多，大都已标准化。常用的标准螺纹联接件有螺栓、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉、螺母和垫圈。第9页/共156页7.2螺纹联接的预紧与防松螺纹联接的预紧与防松 螺纹联接的预紧预紧的目的是为了增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。如果预紧力过小，则会使联接不可靠；如果预紧力过大，又会导致联接过载甚至拉断

4、。第10页/共156页螺纹联接的防松联接中常用的三角螺纹和管螺纹都具有自锁性，在冲击、振动或变载荷的作用下，或温度变化较大时，联接可能松脱。防松的根本问题就是防止螺纹副的相对转动。第11页/共156页7.3 螺栓联接的强度计算普通螺栓的强度计算普通螺栓联接的主要失效形式有：（1）螺栓杆拉断（2）螺纹压溃和剪断（3）螺纹因经常拆卸而磨损发生滑扣现象。主要计算准则是螺杆不被拉断，一般采用螺纹小径d1，作为螺栓杆危险截面的计算直径。第12页/共156页1、松螺栓联接强度计算 第13页/共156页 2、紧螺栓联接强度计算（1）仅受预紧力的紧螺栓联接 第14页/共156页（2）承受轴向工作载荷的紧螺栓联

5、接 第15页/共156页（3）承受横向工作载荷的普通螺栓联接 第16页/共156页铰制孔螺栓联接的强度计算螺栓杆剪切强度条件为：第17页/共156页螺栓杆与被联接件孔壁之间挤压强度条件：第18页/共156页螺栓组联接的结构设计和受力分析 螺栓组结构设计的注意事项：1、被联接件结合面通常设计成对称的简单几何形状。2、螺栓的布置应使螺栓受力合理、制造加工方便。分布在同一圆周上的螺栓数，应取3、4、6、8、12等易于等分的数目，便于加工。3、同一螺栓组中各螺栓的材料，直径与长度均应相同。4、螺栓的排列应有合理的间距、边距，注意留出扳手空间。第19页/共156页7.4 螺纹联接的材料和许用应力螺纹联接

6、的材料和许用应力螺纹联接件的材料 常用的螺栓材料有Q215、Q235、10、35、45钢等，承受冲击振击或变载荷的场合可采用合金钢15Cr、40Cr、30CrMnSi、15MnVB等，有防腐、防磁导电等特殊场合可采用不锈钢、铜及其合金以及其它有色金属。第20页/共156页7.5 螺旋传动螺旋传动螺旋传动的类型及应用根据用途，螺旋传动可分为三种类型。1、传力螺旋 2、传导螺旋 3、调整螺旋 第21页/共156页 根据摩擦性质，螺旋传动也可分为三种类型。1、滑动螺旋 螺旋副中是滑动摩擦 2、滚动螺旋 螺旋副中是滚动摩擦 3、静压螺旋 螺旋副中的摩擦为液体摩擦 第22页/共156页滑动螺旋传动 滑动

7、螺旋结构简单、制造方便、易自锁、传力大、运转平稳无噪声，所以应用最广。但是摩擦阻力大，传动效率低，磨损快，传动精度低，低速时有爬行现象。第23页/共156页滚动螺旋传动 1、工作原理及特点滚动螺旋传动在螺杆和螺母之间设有封闭循环的滚道，钢球就装填在滚道中，使螺旋副之间成为滚动摩擦，滚动螺旋传动又称滚珠丝杠副。第24页/共156页滚珠丝杠的特点是：摩擦系数小，传动效率高；起动力矩小，工作平稳；传动精度高；磨损小、寿命长；不具自锁性；结构复杂，制造、安装困难，成本高；承载能力比滑动螺旋传动差。第25页/共156页2、主要参数及代号（1）公称直径dm（2）公称导程L0 此外还有接触角、丝杠螺纹大径d

8、、丝杠螺纹小径d1、螺纹全长l、滚珠直径db、螺母螺纹大径D、螺母螺纹小径D1、滚道圆弧偏心距e以及滚道圆弧半径R等参数。第26页/共156页带传动的类型、特点和应用 1、按传动原理、按传动原理可分为摩擦带传动和啮合带传动两种类型 2、按传动带的截面形状分、按传动带的截面形状分：平带、V带、多楔带、圆形带、同步带。第27页/共156页第28页/共156页1、V带的结构和标准 标准V带都制成无接头的环形带，V带由包布层，伸张层，强力层、压缩层组成。2、V带轮的材料与结构带轮常用材料为铸铁（HT150或HT200）带速V25m/s；高速带轮材料多为铸钢，锻钢或铝合金，带速V2545m/s；小功率传

9、动时，可采用铸铝或塑料。当5m/sV25m/s时，带轮要进行静平衡。当v25m/s时带轮则应进行动平衡。第29页/共156页1、带传动的张紧 带传动工作一段时间后由于塑性变形面松驰，使初拉力变小，影响正常工作，必须重新张紧，常用的方法有调整中心距方式和张紧轮方式两种。调整中心距方式分为定期张紧（图8.6 a、b）和自动张紧（图8.6 c）两种。第30页/共156页第31页/共156页带传动的工作情况分析 1、带传动受力分析 2、带传动的应力分析 带工作时承受3种应力 （1）紧边和松边拉力产生的拉应力 (2)离心力产生的离心拉应力 (3)弯曲应力第32页/共156页1.V带传动的失效形式和设计准

10、则2.单根V带传递的功率3.带传动的设计步骤确定计算功率Pc选择V带型号确定带轮基准直径dd1,dd2 验算带速 确定中心距a和基准带长L0 校验小带轮包角1确定V带根数Z单根V带的初拉力F0（9）计算带作用在轴上的压力FQ(10)带轮的结构设计(查阅相关设计手册)(11)设计结果第33页/共156页同步带传动的特点同步带传动综合了带传动和链传动的特点，其强力层为多股绕制的钢丝绳或玻璃纤维绳，用聚氨酯或氯丁橡胶为基体，带内环表面成齿形，表图所示,工作时带内环表面上的凸齿与带外缘上的齿槽相啮合进行传动,其周节保持不变,故带与轮间无相对滑动，保证了同步传动。第34页/共156页同步带的参数、型式、

11、尺寸和标记1、同步带的参数节距Pb同步带中工作时保持长度不变的周线称为节线，节线长L称之为公称长度。在规定的张紧力下，同步带纵截面上相邻两齿对称中心线间沿节线测量的距离称为同步带节距Pb模数m2、同步带的型式、尺寸和标记第35页/共156页链传动的组成、特点及应用链传动（如图8.11所示），由主动链轮1，从动链轮2和中间挠性件（链条）3组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递平行轴间运动和动力。链传动是具有中间挠性件的啮合传动。与带传动相比，链传动能得到准确的平均传动比；张力小；对轴的压力小；结构尺寸比较紧凑；可在高温、油污等恶劣环境下工作，但是不能保持恒定传动比，瞬时链速和瞬时传动比是变

12、化的；传动平稳性差；工作时冲击和噪声大；磨损后易发生脱链。第36页/共156页滚子链我国目前使用的滚子链标准为GB/T1243-1997分为A、B两系列，常用是A系列，对应不同的链号，其链节距P（mm）等于链号乘以25.4/16mm。滚子链的标记方法为：链号排数链节数、标准编号例如：A系列12号链，双排，链节数为100，其标记方法为：12A2100 GB/T1243-1997第37页/共156页11111 1 定轴轮系传动比的计算定轴轮系传动比的计算轮系中首末两轮的角速度（或转速）之比，称为轮系的传动比。计算轮系的传动比时，不仅要计算其大小，还要确定首轮与末轮之间的转向关系。平面定轴轮系传动比

13、的计算平面定轴轮系传动比的计算对于平面定轴轮系，其转向关系可用两种方法确定：1、计算法：在传动比的计算结果前加上正号或负号，表示齿轮转向相同或相反的方法。2、箭头法：直接在轮系传动图中标注箭头的方法。标注同向箭头的齿轮转动方向相同，标注反向箭头的齿轮转动方向相反，规定箭头指向为齿轮可见侧的圆周速度方向（图11.1）。11111 1 定轴轮系传动比的计算定轴轮系传动比的计算第38页/共156页以图11.1所示的平面定轴轮系为例，推导平面定轴轮系的传动比计算公式:图11.1 其中：n2=n2、n3=n3。将以上各式两边连乘可得:i15=i12 i23 i34 i45=i15=故i1K=(-1)m

14、（11.1）第39页/共156页空间定轴轮系传动比的计算空间定轴轮系传动比的计算可用式(111)来计算空间轮系传动比的大小。但首末齿轮的转向关系只能采用箭头法确定（如图113所示）。例111 图113所示的轮系中，已知蜗轮的头数z1=1，各轮齿数分别为z2=20，z2=18，z3=36，z3=25，z4=20，试求该轮系的总传动比i14。解（1）分析轮系，写出齿轮啮合顺序线 12 2 3 34 （2）计算传动比的大小 i14=（3）确定末轮4的转向 各轮转向如图所示。图11.3 空间定轴轮系 第40页/共156页例11.2 图11.4所示为一多刀半自动车床主轴箱的传动系统。已知：带轮直径d1=

15、d2=180mm,z1=45,z2=72,z3=36,z4=81,z5=59,z6=54,z7=25,z8=88。试求当电动机的转速n=1445r/min时，主轴的各级转速。解 n1=(-1)2n n2=(-1)2n n3=(-1)2n 图11.4n4=(-1)2n n为正，说轴与轴转向相同。第41页/共156页11112 2 周转轮系传动比的计算周转轮系传动比的计算周转轮系的组成及分类周转轮系的组成及分类1、周转轮系的组成（图11）（1）行星轮：具有运动轴线的齿轮，如图11中的齿轮2；（2）行星架（系杆）：用来支撑行星轮的构件，如图11中的构件H；（3）太阳轮（中心轮）：轴线位置固定不动的齿

16、轮，如图11中的齿轮1、3。a)差动轮系 b)行星轮系 图115 周转轮系 2、周转轮系的分类根据周转轮系自由度的数目可分为：（1)差动轮系（图11.a）（2）行星轮系（图11.b）第42页/共156页周转轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算1、转化轮系法 a)b）c)图11.周转轮系的转化轮系设周转轮系中的两个太阳轮分别为1和K，行星架为H，则其转化轮系的传动比i1kHi1kH=（11.2）第43页/共156页2 2、转化轮系传动比、转化轮系传动比i i1k1kH H 符号的确定符号的确定1）对于平面周转轮系，所有轴线平行，可采用计算法，直接以(1)m作为i1kH的符号。也可用箭头法确定。2

17、）对于首、末两轮轴线平行的空间周转轮系（图11.7），应用箭头法逐齿标出转向，若首、末两轮转向相同为正，相反为负。图11.7 空间周转轮系 注意:这里箭头所标方向只表示齿轮在转化轮系中的相对转向。第44页/共156页 11 113 3 轮系的应用轮系的应用 轮系的主要功用有：1 1、可获得很大的传动比、可获得很大的传动比 2 2、可作较远距离的传动、可作较远距离的传动 3 3、可实现变速传动、可实现变速传动 4 4、可实现换向传动、可实现换向传动 如图11.12所示车床上走刀丝杠的三星轮换向机构。5 5、可实现分路传动、可实现分路传动 例如图11.13所示的滚齿机工作台传动系统。图11.12

18、三星轮换向机构 图11.13滚齿机工作台传动系统第45页/共156页 6 6、可实现运动的合成或分解可实现运动的合成或分解 例如图1114所示的滚齿机中的差动轮系和图1115所示的汽车后桥差速器。图11.14 使运动合成的轮系 11.15 汽车后桥差速器第46页/共156页11114 4 其他新型齿轮传动简介其他新型齿轮传动简介 1 1、渐开线少齿差行星齿轮传动、渐开线少齿差行星齿轮传动 图11.16所示的行星轮系，当行星轮2与太阳轮1的齿数差(z2z1)为14时，就称为少齿差行星齿轮传动。传动比 iH2=（11.3）可见，齿数差(z1z2)越少，则传动比iH2越大 11.16 渐开线少齿差行

19、星齿轮传动图 特点：制造和装配比较方便，机构简单紧凑，但同时啮合的齿数少，承载能力较低；且齿轮必须采用变位齿轮，计算较复杂；另外其径向受力也较大。=第47页/共156页 2 2、摆线针轮行星传动（、摆线针轮行星传动（图1117）11.17 摆线针轮行星传动 与渐开线少齿差行星齿轮传动相比，主要区别在于其行星齿轮的齿廓为摆线。其传动比iH2=。特点：结构更紧凑，传动比范围较大，承载能力强，传动平稳；传动效率高。但加工和安装精度要求高，散热也比较困难。第48页/共156页谐波齿轮传动（谐波齿轮传动（图11.18）由于在传动过程中，柔轮产生的弹性变形波近似于谐波，故称这种传动为谐波传动。传动比为iH

20、2=。特点：结构简单，体积小、重量轻、安装方便；单级传动比大且范围宽；同时啮合的齿数很多，承载能力强，传动平稳；另外其摩擦损失也较小，传动效率高。但柔轮周期性变形，容易发热和疲劳，图1118 谐波齿轮传动故对柔轮材料、加工和热处理要求高。第49页/共156页11.5 11.5 减速器减速器 表11-1 常用减速器的特点及应用第50页/共156页第51页/共156页第52页/共156页第十二章第十二章轴和轴毂联接轴和轴毂联接12.1轴的分类和材料轴的分类和材料轴的分类轴的分类1、按轴的轴线形状不同，轴可以分为直轴、曲轴和挠性轴三类。（1）直轴(图12.1)直轴按外形又可分为光轴和阶梯轴两种。a）

21、光轴b）阶梯轴图12.1直轴（2）曲轴(图12.2)用于将旋转运动改变为往复直线运动或作相反的运动变换。图12.2曲轴（3）挠性轴第十二章第十二章 轴和轴毂联接轴和轴毂联接第53页/共156页2、按轴的受载情况不同，轴又可以分为心轴、转轴、传动轴三类。(1)心轴只承受弯矩不传递转矩的轴。心轴按其是否转动又分为固定心轴（如图12.4）和转动心轴（如图12.5）。图12.4固定心轴图12.5转动心轴(2)传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小的轴，如图12.6。(3)转轴既传递转矩又承受弯矩的轴，如图12.7。图12.6传动轴图12.7转轴第54页/共156页12.2.2轴的材料及选择轴的材料

22、及选择轴的几种常用材料及其主要力学性能见表12-1。12.2轴的结构设计轴的结构设计轴的结构设计就是确定轴的结构外形和全部结构尺寸。轴的结构轴的结构图12.8所示为一减速器中的高速轴。图12.8轴的结构第55页/共156页轴径的初步确定轴径的初步确定1、类比法在一般减速器中，与电动机相联的高速端输入轴的基本直径d1=（0.81.2）d，d为电动机轴端直径；各级低速轴直径可按同级齿轮中心距a估算，一般取d2=(0.30.4)a；配有联轴器的轴，以联轴器直径为其最小直径。2、按扭转强度计算对于圆截面的传动轴,其扭转强度条件为MPa（12.1）式中：扭切应力，MPa；T许用扭切应力，见表12.2，M

23、Pa；T轴传递的扭矩，Nmm；WT轴的抗扭截面系数，mm3；对实心圆截面轴;P为轴传递的功率，kW；n为轴的转速，rmin；d为轴的直径,mm.。由式（12.1）可写出设计公式mm.(12.2)式中：C为由轴的材料和承载情况确定的常数，见表12-2。第56页/共156页轴结构设计的基本要求轴结构设计的基本要求对一般轴结构设计的基本要求是：1）轴上零件的布置和装配方案要合理（确定方案）；2)轴和轴上零件要有准确的工作位置和可靠的相对固定（定位、固定要求）；3)良好的制造和装配工艺性（工艺要求）；4)形状、尺寸应有利于减少应力集中（疲劳强度要求）；5）轴各部分的直径和长度的尺寸要合理（尺寸要求）。

24、1、拟定轴上零件的布置和装配方案2、实现轴上零件的准确定位和可靠固定1）轴上零件的轴向定位和固定利用轴肩或轴环实现轴上零件的轴向定位和固定时，为使零件能紧靠定位面，轴肩的过渡圆角半径R应小于轴上零件的倒角Cl或圆角半径R1，轴肩或轴环的高度h必须大于R1或C1（图12.9）。定位轴肩高度h(0.070.1)d（d为配合处的轴径），轴环宽度b1.4h。安装滚动轴承处的轴肩高度应小于轴承内圈厚度，以便拆卸，其尺寸由轴承标准确定。一般可取非定位轴肩高度h=1.52mm，圆角半径r(D-d)/2。图12.9轴肩或轴环第57页/共156页表12.4轴上零件的轴向定位和固定方法定位和固定方法 简图 特点与

25、应用 轴肩、轴环 简单可靠，可承受较大的轴向力，是最方便有效的办法 圆锥面 适用于轴端，轴上零件装拆较方便，有较高的定心精度，并能承受冲击振动，但锥面加工稍复杂轴端挡圈 适用于轴端，可承受剧烈的振动和冲击载荷套筒 结构简单、可靠，用于两零件间距较小处，在轴中段靠位置已定的零件来固定第58页/共156页定位和固定方法 简图 特点与应用 圆螺母 可承受较大的轴向力，但需在轴上切制螺纹，因而引起应力集中，对轴强度削弱较大弹性挡圈 结构简单紧凑、拆装方便，用于轴向力较小而轴上零件间距较大处紧定螺钉 适用于轴向力很小，转速很低或仅为防止偶然轴向窜动的场合。兼有周向固定作用 圆锥销 承受的轴向力较小，兼有

26、周向固定作用第59页/共156页2）轴上零件的周向定位和固定常用的方式有键联接、花键联接、过盈联接及成型联接等。3、轴的结构应具有良好的制造和装配工艺性1）在满足使用要求的情况下，轴的外形结构应力求简单，轴肩数尽可能少，相邻轴段的直径差不宜过大。2）阶梯轴常设计成中间大、两端小的形状，以便于轴上零件的装拆。3）轴端、轴颈和轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过渡圆角，使轴上零件容易装拆，避免划伤配合表面，并减少应力集中。同一根轴上所有圆角半径和倒角的大小应尽可能一致，以减少刀具规格和换刀次数。4）对于过盈联接，其装入端应加工出半锥角为10的导向锥面，以便于装配。为使齿轮、轴承等有配合要求的零件装

27、拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。5）同一轴上需开几个键槽时，应布置在同一母线上，以便于加工。6）对于轴上要磨削的轴段，需设砂轮越程槽；对于轴上要切螺纹的部位，需设退刀槽。7）必要时应在轴的两端设置中心孔。4、减少应力集中，提高轴的疲劳强度和改善轴的受力情况1）尽量减少应力集中2）改善轴的表面质量3）改善轴的受力情况5、轴的直径和长度尺寸要求第60页/共156页12.3轴的强度计算轴的强度计算按弯扭合成进行强度计算按弯扭合成进行强度计算对于一般的钢制轴可按第三强度理论计算，强度条件为（12-3）由上式可得轴设计公式为（12-4）式中：e轴的当量应力，MPa；d轴的直径

28、，mm；Me当量弯矩，N.mm；M危险截面上的合成弯矩，N.mm；W轴危险截面的抗弯截面系数，对圆截面轴W0.1d3；折合系数。对于按脉动循环变化的扭转切应力，0.6；对于不变的扭转切应力，0.3；对于频繁正反转的轴，扭转剪应力可视为对称循环变应力，=1。对于不能确切知道载荷的性质时，一般轴的转矩可按脉动循环处理。-1对称循环变应力时轴的许用弯曲应力（见表12-1）。考虑键槽对轴强度的削弱，由式（12-4）算出的轴径，当危险截面有键槽时，应增大轴径。单键槽应增大37，双键槽应增大715，并圆整。第61页/共156页轴的强度校核步骤轴的强度校核步骤对于一般轴的强度校核具体步骤如下：1、作出轴的计

29、算简图。2、作出水平平面内的受力图，求出水平面内的支反力和弯矩MH，并作出弯矩图。3、作出垂直平面内的受力图，求出垂直面内的支反力和弯矩MV，并作出弯矩图。4、求合成弯矩M，并作出合成弯矩图。5、作出扭矩T图。6、计算当量弯矩Me，作出当量弯矩图。7、用公式(12-3)或式(12-4)校核轴危险截面的强度。第62页/共156页例例13-1图12-15所示为用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。减速器由电动机驱动。已知减速器输出轴传递的功率P10kW，转速n202rmin，作用在齿轮上的圆周力Ft2=2656N，径向力Fr2=985N，轴向力Fa2=522N，大齿轮分度圆直径d2=356mm，

30、轮毂宽度B=80mm，工作时单向转动，选用6200型深沟球轴承。试设计该减速器的输出轴。图1215单级斜齿圆柱齿轮减速器第63页/共156页解解（1）选择轴的材料并确定许用应力选用45钢正火处理。由表12-1查得其抗拉强度极限B=590MPa，许用弯曲应力-1=55MPa。（2）按扭转强度估算最小轴径按扭转强度估算轴输出端直径，由表12-2取C=115，则由式（12-2）得此段轴的直径和长度应和联轴器相符，选取TL7型弹性套柱销联轴器。（3）进行轴的结构设计并绘制结构草图1)确定轴上零件的位置和固定方式2)确定轴各段直径3)确定轴各段长度绘制轴的结构设计草图，如图12-16所示。第64页/共1

31、56页图12-16轴的结构设计第65页/共156页（4）按弯扭合成强度校核轴的强度1）绘制轴受力简图(图12-17a)2)绘制水平面内的弯矩图(图12-17b)轴承支反力：截面C处的弯矩：3)绘制垂直平面内的弯矩图(图12-17c)轴承支反力：由 得 则第66页/共156页计算弯矩：截面C左侧弯矩截面C右侧弯矩4)绘制合成弯矩图(图12-17d)截面C左侧的合成弯矩截面C右侧的合成弯矩5)绘制转矩图(图12-17e)第67页/共156页6)绘制当量弯矩图(图12-17f)因减速器单向转动，转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取0.6，危险截面C处的当量弯矩为7)计算危险截面C处的直径由式(12-

32、4)=因为截面C处有一个键槽应将直径增大5，d为38.321.05=40.24mm。本例题结构设计草图中初定此处直径为60mm，所以强度足够。（5）绘制轴的工作图（略）。第68页/共156页图12-17轴的受力图和弯扭矩图第69页/共156页12.4轴的刚度计算简介轴的刚度计算简介轴的刚度主要是指弯曲刚度和扭转刚度：1、弯曲刚度指轴在弯矩作用下产生的弯曲变形，用挠度y和偏转角来度量(图1-18)，要求且。y轴的许用挠度，m。轴的许用偏转角，rad。2、扭转刚度指每米长的扭转角度，用扭转角来度量(图12-19)，要求。轴的许用扭转角，/m。轴的弯曲刚度和扭转刚度计算公式可参考手册或有关资料。图1

33、218轴的挠度和偏转角图12-19轴的扭转角第70页/共156页12.5轴毂联接轴毂联接轴毂联接主要用来联接轴与轴上回转零件（齿轮、带轮等）的轮毂，实现周向固定并传递运动和转矩。键联接的键联接的类型和特点类型和特点1、平键联接（1）平键联接的类型平键联接的结构简单，对中性好，装拆方便，应用广泛。1）普通平键普通平键用于静联接，即工作时轴与轮毂间无相对的轴向移动。键的端部形状如图12.20所示，有圆头（A型）、方头（B型）、半圆头（C型）三种。a）圆头（A型）b）方头（B型）c）半圆头（C型）图12.20普通平键联接（图a、b、c下方为键及键槽的示意图）第71页/共156页2）导向平键和滑键图1

34、2.22导向平键图12.23滑键第72页/共156页（2）平键联接的设计计算1）平键联接的尺寸选择平键是标准件，设计时根据轴的直径d从标准中查得键的剖面尺寸b（键宽）h（键高），L（键长）则略小于轮毂长并应符合长度系列标准。标记：圆头普通平键为：键bLGB1096-79方头（或半圆头）普通平键为：键B（或C）bLGB1096-79第73页/共156页2）平键联接的强度验算）平键联接的强度验算对普通平键等静联接，设计时一般只需验算挤压强度，其计算式为Mpa(12.8)对导向平键等动联接，其强度计算式为p=Mpa（12.9）式中：Ft传递的圆周力，N；T传递的转矩，Nmm；d轴的直径，mm；h键的

35、高度，mm；l键的工作长度，对A型键：l=L-bC型键：l=L-b/2B型键：l=L键联接中较弱零件的许用挤压应力，Mpa，查表12.-11；p键联接中较弱零件的许用压强，Mpa，查表12.-11。如果键联接的强度不够，可适当加大键的长度，但不宜超过2.5d；也可采用双键联接，使双键相隔180布置；还可和过盈配合结合使用。用双键时，考虑到载荷分布的不均匀性，计算时只能按1.5个键计算。第74页/共156页（3）平键联接的配合种类）平键联接的配合种类1）1）较松键联接：主要用在导向键上；2）2）较紧键联接：主要用于传递重载、冲击载荷及双向传递转矩处；3）3）一般键联接：主要用于一般机械装置中。第

36、75页/共156页例12.2已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静联接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d=70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T=2200Nm，载荷有轻微冲击。试设计此键联接。解1选择键联接的类型和尺寸选用圆头普通平键(A型)。查表12.10：由d=70mm知键的截面尺寸为bh=2012mm；由键长应略小于轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=90mm。2校核键联接的强度由表12.11查得许用挤压应力=100120MPa，取其平均值，=110Mpa。键的工作长度l=L-b=90mm-20mm=70mm，由式(12.8)

37、可得MPa可见联接的挤压强度不够。考虑到相差较大，因此改用双键，相隔180布置。双键的工作长度l=1570mm=105mm。同样由式(12.8)可得MPa(合适)键的标记为：键2090GB109679。第76页/共156页2、半圆键联接（图、半圆键联接（图12.25）工作面也是两侧面，对中性好，易于装拆，尤其适用于锥形轴端的联接。但由于轴槽较深，对轴强度削弱大，只适宜轻载联接。图12.25半圆键联接第77页/共156页3、楔键联接、楔键联接楔键分普通楔键（图12.26）和钩头楔键（图12.27）两种。普通楔键又有圆头（图12.26a）、方头（图12.26b）和单圆头（图12.26c）三种形式。

38、a）圆头b）方头c）单圆头图12.26普通楔键图12.27钩头楔键楔键的上、下两表面为工作面，可传递小部分单向轴向力和起轴向固定作用，但对中性差，仅适用于精度要求不高、载荷平稳的低速场合，冲击、振动、变载下易松动。钩头楔键（图12.28b）常用于轴端。a）普通楔键联接b）钩头楔键联接图12.28楔键联接第78页/共156页4、切向键联接、切向键联接切向键上、下两工作面互相平行，其键槽对轴削弱较大，故主要用于轴径大于100mm且对中性要求不高、转速较低和载荷很大的重型机械中。a）传递单向转矩b）传递双向转矩图12.29切向键联接第79页/共156页5、花键联接、花键联接花键齿的两侧面为工作面，承

39、载能力高，轴上零件对中性、导向性较好，广泛应用于载荷较大、定心精度要求较高的动、静联接中。但加工花键需专用设备、制造成本高。根据齿形的不同，花键联接可分为矩形花键和渐开线花键两种。图12.30花键联接a)矩形花键b)渐开线花键c)三角形花键图12.31花键联接的类型第80页/共156页销联接销联接销联接的主要作用：作定位销（图12.32a）；作联接销（图12.32b）；还可作安全销（图12.32c）。a）定位销 b）联接销 c）安全销图12.32销联接的用途实际中还常用到一些特殊型式的销（图12.33），a)开尾圆锥销b)内螺纹圆锥销c)外螺纹圆锥销图12.33特殊型式销第81页/共156页成

40、形联接（成形联接（无键联接）成形联接是指利用非圆截面的轴与相应轮毂孔构成的联接。成形联接没有产生应力集中的键槽和尖角，承载能力高，对中性好，装拆方便，但制造工艺复杂，故目前应用仍不普遍。a)柱形成形联接b)锥形成形联接图12.34成形联接过盈配合联接过盈配合联接过盈配合联接是利用轴与轮毂间的过盈配合形成的联接，能同时实现周向和轴向固定，具有结构简单，对中性好，对轴强度削弱少，在冲击振动载荷下能可靠工作等优点，缺点是对配合尺寸的精度要求高且拆装困难。第82页/共156页第83页/共156页 第十三章第十三章 轴轴 承承 13.1113.11概述概述功用:保证轴的旋转精度，减少回转轴与支承面之间的

41、摩擦和磨损。分类：按照轴承工作时摩擦性质的不同，分为1、滚动轴承：工作时轴承和轴颈的支承面之间形成滑动摩擦的轴承。具有摩擦阻力小，起动灵敏，工作稳定，效率高等优点，已实现高度标准化，选用、润滑、密封、维护都很方便，应用广泛。缺点是抗冲击能力较差，高速时出现噪声，工作寿命也不及液体摩擦的滑动轴承。2、滑动轴承：具有结构简单，易于制造，装拆方便，承载能力强，具有良好的抗冲击性和良好的吸振性能，工作平稳，回转精度高等，主要应用在工作转速特别高、承载极重、对轴的回转精度要求特别高、冲击与振动巨大、径向空间尺寸受到限制或必须剖分安装(如曲轴的轴承)以及在一些特殊条件下工作的场合，主要不足之处是起动摩擦阻

42、力大，润滑维护要求高等。第十三章第十三章 轴轴 承承第84页/共156页 13.2 13.2 滑动轴承滑动轴承分类：按承受载荷方向的不同，可分为径向滑动轴承和推力滑动轴承两大类。按摩擦（润滑）状态不同，又可分为液体摩擦（润滑）滑动轴承和非液体摩擦（润滑）滑动轴承。1、径向滑动轴承主要承受径向载荷，主要结构形式有：（1）整体式径向滑动轴承 1）结构（图13.1）1轴承座；2一整体轴套；3一油孔；4一螺纹孔 图13.2轴套图13.1整体式径向滑动轴承2）轴套1）结构（图13.2）3）应用特点：结构简单，制造成本低，但只能沿轴向装拆轴承或轴颈，且轴承磨损后径向间隙无法调整，必须更换新的轴套。因此多用

43、在低速、轻载或间歇工作的场合。第85页/共156页（2）对开式径向滑动轴承 1）结构（图13.3）a)上轴瓦 1轴承盖 2联接螺栓 3上轴瓦 4下轴瓦 5轴承座 b)下轴瓦 图133对开式径向滑动轴承 图134剖分式轴瓦2）轴瓦（图13.4）3）油孔和油沟（图13.5）a)b)c)图135常用油沟的型式4）应用特点：装拆方便，磨损后间隙可以调整，应用广泛。第86页/共156页（3 3）自位滑动轴承）自位滑动轴承 1）结构（图136）2）应用特点：轴瓦可自动调位以适应轴颈在轴弯曲时产生的偏斜，主要用于轴承的宽度B与轴颈直径d之比大于1.5时，或轴的挠度较大、或两轴承内孔难于保证同心的场合。（4

44、4）调隙式径向滑动轴承调隙式径向滑动轴承图136自位滑动轴承 图13-7调隙式径向滑动轴承1）结构（图13.7）2）应用特点：通过松紧调节螺母，使锥形轴套轴向移动，从而调整轴套与轴颈之间的间隙，避免了滑动轴承因轴瓦磨损而导致回转精度降低，常用于一般机床主轴。第87页/共156页2 2、推力滑动轴承（图、推力滑动轴承（图13.813.8）承受轴向载荷的滑动轴承称为推力滑动轴承。图138推力滑动轴承第88页/共156页轴承的常用材料有金属、粉末冶金和非金属材料三大类。（1）金属材料 常用金属轴承材料有轴承合金、铜合金和铸铁等，其性能及应用见表131。（2）粉末冶金材料（3）非金属材料 非金属材料主

45、要有塑料、硬木、橡胶和石墨等，使用最多的是塑料。第89页/共156页13.413.4滚动轴承滚动轴承概述概述以滚动摩擦为主的轴承称为滚动轴承。1、基本构造（图13.10）2、常用滚动体的形状（图13.11）图1310滚动轴承的基本构造 a）球 b)短圆柱滚子 c)圆锥滚子 d)球面滚子 e)螺旋滚子 f）长圆柱滚子g）滚针 图1311 常用滚动体的形状第90页/共156页 2、滚动轴承的类型和特性 滚动轴承有多种不同的分类方法，主要有：（1）按轴承承受载荷的方向或公称接触角的不同分类（表13-2）公称接触角是指滚动体与套圈接触点的公法线方向与轴承径向平面之间的夹角 表132轴承按公称接触角分类

46、 1）向心轴承 径向接触轴承主要承受径向载荷，有些可以承受较小的轴向载荷；向心角接触轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。图13.10即为向心轴承的结构简图。2）推力轴承 推力角接触轴承主要承受轴向载荷，也可以承受较小的径向载荷；轴向接触轴承只能承受轴向载荷。轴承类型 向心轴承 推力轴承 径向接触 角接触 角接触 轴向接触 公称接触角 =0 0 4590 =90 图例（以球轴承为例）第91页/共156页（2）按滚动体的形状，滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承。（3）按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹的锐角，称为倾斜角（图13.13）。（4）按游隙能否调整分为可

47、调游隙轴承和不可调游隙轴承。图13.13倾斜角第92页/共156页 表表13.4 13.4 滚动轴承的代号组成滚动轴承的代号组成 注：基本代号下面的一至五表示代号自右向左的位置序数 表表13.5 13.5 常用滚动轴承的内径代号常用滚动轴承的内径代号前置代号 基 本 代 号 后 置 代 号 轴承的分部件代号 五四三二一内部结构代号 密封与防尘结构代号 保持架及材料代号 特殊轴承材料代号 公差等级代号 游隙代号 配置代号其它代号 组合代号 内径代 号 类型代 号 尺寸系列代号 宽度系列代号 直径系列代号 内径代号 00010203 0499 轴承内径（mm）10121517数值 5第93页/共1

48、56页滚动轴承代号的表示方法举例如下：滚动轴承代号的表示方法举例如下：1）6212：表示内径为60mm，宽度系列代号为0（省略），直径系列代号为2的深沟球轴承。2）71910B/P63：表示内径为50mm，宽度系列代号为1，直径系列代号为9，接触角为40o，公差等级为6级，3组游隙的角接触球轴承。第94页/共156页 选用滚动轴承应在熟悉各类轴承特性的基础上进行，同时还应考虑以下几方面因素：1、考虑轴承的受载情况（1）当载荷小而平稳时，可选择球轴承；载荷大而有冲击时，可选用滚子轴承。(2)当轴承仅受径向载荷时，一般选择深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承；（3）当轴承仅受轴向载荷时，一般选用推力

49、轴承；(4)当轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时，应根据它们的相对值考虑：1）当轴向载荷远小于径向载荷时，可选用向心球轴承（深沟球轴承、调心球轴承等）；2）当轴向载荷比径向载荷小时，可选用接触角较小的角接触球轴承或滚子轴承；3）当轴向载荷比径向载荷大时，可选用接触角较大的角接触球轴承或滚子轴承；4）当轴向载荷远大于径向载荷时，可采用向心轴承和推力轴承组合使用，以分别承受径向载荷和轴向载荷，这样效果和经济性都较好。第95页/共156页 2、考虑轴承的转速 选用轴承时，一般应使其工作转速低于极限转速。在同样条件下，球轴承的极限转速比滚子轴承高，所以转速和回转精度高时宜选用球轴承。3、考虑轴承的调心性

50、能 对刚性差或安装精度较低的轴，宜选用调心轴承。调心轴承应成对使用，否则不起调心作用。4、考虑经济性 此外，还要考虑安装空间、方便装拆等其它因素。第96页/共156页 1、滚动轴承的失效形式（1）疲劳点蚀(2)塑性变形 此外，由于使用、维护和保养不当或密封润滑不良等因素，也能引起轴承早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损等不正常失效。2、滚动轴承的计算准则（1）对于一般转速（l0rminnnlim）的轴承，其主要失效形式是疲劳点蚀，故应对轴承进行疲劳强度计算，称之为轴承的动载荷计算或寿命计算。（2）对于转速很低（nl0rmin)、基本不转动或摆动的轴承，其主要失效形式是塑性变形，故应对轴承进行静强