機械設計基礎 第2版 課件 第10-13章 齒輪傳動及輪系、連接、軸系零部件、聯(lián)軸器與離合器

第10章齒輪傳動及輪系第一節(jié)齒輪傳動的基礎知識第二節(jié)齒廓嚙合基本定律第三節(jié)漸開線及漸開線齒廓第四節(jié)漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分名稱和幾何尺寸的計算第五節(jié)漸開線直齒圓柱齒輪傳動分析第六節(jié)漸開線齒輪的加工第七節(jié)直齒圓錐齒輪機構第八節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動第九節(jié)直齒錐齒輪傳動第十節(jié)齒輪的結構第十一節(jié)輪齒輪傳動的潤滑第10章齒輪傳動及輪系第十二節(jié)蝸桿傳動概述第十三節(jié)蝸桿傳動的正確嚙合條件第十四節(jié)蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸第十五節(jié)蝸桿傳動強度計算第十六節(jié)蝸桿傳動的材料和結構第十七節(jié)蝸桿傳動的效率、潤滑和散熱第十八節(jié)輪系的概述第十九節(jié)輪系的傳動比計算

優(yōu)點:傳動準確、平穩(wěn)、效率高、功率范圍和速度范圍廣、使用壽命長。

缺點：制造和安裝精度要求高，成本較高、不宜于遠距離兩軸間傳動。特點第一節(jié)齒輪傳動的基礎知識

用途：用來傳遞空間任意兩軸之間運動和動力。齒輪傳動圖外嚙合直齒內嚙合直齒齒輪齒條外嚙合斜齒外嚙合人字齒蝸桿傳動交錯軸斜齒輪直齒錐齒輪斜齒錐齒輪曲齒錐齒輪使齒輪保持定角速比，不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所做的齒廓公法線都必須與兩輪的軸心連線交于一定點。第二節(jié)齒廓嚙合的基本定律一、齒廓嚙合的基本定律二、共軛齒廓嚙合：一對輪齒相互接觸并進行相對運動的狀態(tài)稱為嚙合。概念凡滿足齒廓嚙合基本定律而互相嚙合的一對齒廓稱為共軛齒廓基本要求實現(xiàn)預定傳動比；便于設計、制造和安裝；互換性好；強度高齒廓曲線漸開線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒廓齒廓嚙合的基本定律C為連心線O1O2與公法線N1N2的交點，稱為嚙合節(jié)點，簡稱節(jié)點。

主動齒輪1的齒廓C1與從動齒輪2的齒廓C2在K點嚙合，要保證兩齒輪齒廓高副接觸，它們在點的速度沿公法線K方向的分量應相等。即N1N2由于，那么

故兩輪的瞬時傳動比為

分別以和為圓心、以和為半徑作圓，這兩個圓分別稱為兩輪的嚙合節(jié)圓，簡稱節(jié)圓。兩輪齒廓在節(jié)點嚙合時,相對速度為零，即一對齒輪的嚙合傳動相當于它們的節(jié)圓作純滾動。齒廓嚙合的基本定律圖第三節(jié)漸開線齒廓及其嚙合特性一、漸開線的形成和及漸開線性質二、漸開線齒廓嚙合特性三、漸開線齒廓的壓力角一、漸開線的形成和及漸開線性質

發(fā)生線沿半徑為的基圓作純滾動時，直線上任意點的軌跡稱為該圓的漸開線。（1

=

（2）漸開線上任意一點的法線必是基圓的切線。（3）是漸開線在點的曲率半徑。離基圓越遠，曲率半徑越大；反之，離基圓越遠近，曲率半徑越小。漸開線在基圓上的點的曲率半徑為零，基圓內沒有漸開線。（4）漸開線的形狀取決于基圓的大小。（5）如右上圖所示，當漸開線在點與其共軛齒廓嚙合時，所受正壓力方向（法線方向）與該點速度方向所夾的銳角稱為漸開線在該點的壓力角，用表示。由圖中的幾何關系可得漸開線上任意點K的向徑、壓力角及基圓半徑之間的關系為:1.形成2.性質二、漸開線齒廓嚙合特性根據(jù)漸開線性質，兩齒廓在任意點嚙合的公法線都是兩基圓的一條內公切線。由于基圓的大小和位置都是不變的，因此兩基圓一側的內公切線是唯一的，該直線與連心線的交點C為定點，即節(jié)點固定。由此證明漸開線齒廓滿足定傳動比傳動要求。故

為嚙合點的軌跡，故又稱為嚙合線，為一條直線。嚙合線與兩輪連心線的垂線方向（節(jié)點的速度方向）所夾的角ˊ稱為嚙合角,它等于漸開線在節(jié)圓上的壓力角。不計摩擦時，齒廓間作用力定向；轉矩不變時，作用力大小不變。漸開線齒輪的傳動比決定于其基圓的大小，而齒輪一經(jīng)設計加工好后，它們的基圓也就固定不變了，因此當兩輪的中心距略有改變時，兩齒輪仍能保持原傳動比，這種中心距改變而傳動比不變的性質稱為漸開線齒輪傳動中心距的可分性。

1．瞬時傳動比恒定不變2．中心距變動不影響傳動比3．嚙合線為直線三、漸開線齒廓的壓力角在一對齒廓的嚙合過程中，齒廓接觸點的法向壓力和齒廓上該點的速度方向的夾角，稱為齒廓在這一點的壓力角。如圖10-6所示，齒廓上點K的法向壓力F與該點的速度vx之間的夾角αx稱為齒廓上點K的壓力角。漸開線齒廓上各點壓力角不等，向徑rx越大，其壓力角越大。在基圓上壓力角等于零。四、嚙合線、嚙合角、齒廓間的壓力作用線一對齒輪嚙合傳動時，齒廓嚙合點(接觸點)的軌跡稱為嚙合線。對于漸開線齒輪，無論在哪一點接觸，接觸齒廓的公法線總是兩基圓的內公切線N,N2(圖10-5)。齒輪嚙合時，齒廓接觸點又都在公法線上，因此內公切線N,N2即為漸開線齒廓的嚙合線。第四節(jié)漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分名稱、基本參數(shù)和幾何尺寸的計算一、漸開線齒輪各部分的名稱和代號二、標準齒輪齒頂圓：齒頂所在的圓，其直徑和半徑分別用

和

表示。

齒根圓：齒槽底面所在的圓，其直徑和半徑分別用

和

表示。分度圓：具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓。它介于齒頂圓和齒根圓之間，是計算齒輪幾何尺寸的基準圓，其直徑和半徑分別用

和

表示?；鶊A：生成漸開線的圓，其直徑和半徑分別

用

和

表示。齒頂高：齒頂圓與分度圓之間的徑向距離，用

表示。齒根高：齒根圓與分度圓之間的徑向距離，用

表示。齒高：齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離，用

表示。齒厚：一個齒的兩側齒廓之間的分度圓弧長，用

表示。齒槽寬：一個齒槽的兩側齒廓之間的分度圓弧長，用表示。齒距：相鄰兩齒的同側齒廓之間的分度圓弧長，用表示。顯然有。一、齒輪基本尺寸的名稱和符號一、齒輪基本尺寸的名稱和符號（標準直齒圓柱外嚙合齒輪)

齒數(shù)齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)。

模數(shù)

m齒輪的分度圓周長則規(guī)定=為整數(shù)或簡單有理數(shù)且為標準值，稱為分度圓模數(shù)，簡稱模數(shù)，單位mm。二、標準齒輪

注意：齒輪不同圓周上的模數(shù)是不同的，只有分度圓上的模數(shù)才是標準值。=

4系數(shù)

和頂隙系數(shù)

齒頂高與齒根高的值分別表示為和式中，和分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。標準規(guī)定：正常齒，；短齒，。注意：齒輪不同圓周上的壓力角不同的，只有分度圓上的壓力角是標準值

壓力角

指分度圓壓力角。由方程知:壓力角是影響漸開線齒形的基本參數(shù)。標準值二、標準齒輪

名稱

符號

計算公式

分度圓直徑

=

基圓直徑

=

齒頂高

齒根高

齒高

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

齒距=

齒厚

齒槽寬=

基圓齒距（法向齒距）=標準齒輪：具有標準模數(shù)、標準壓力角、標準齒頂高系數(shù)、標準頂系系數(shù)并且分度圓上的齒厚等于分度圓上的齒槽寬的齒輪第五節(jié)漸開線直齒圓柱齒輪的傳動分析一、正確嚙合的條件二、連續(xù)傳動條件

雖然漸開線齒廓能實現(xiàn)定傳動比傳動，但這并不意味著任意參數(shù)的一對齒輪都能進行正確的嚙合（瞬時傳動比不變）傳動。要想使傳動正確進行，那么

一、正確嚙合的條件

因，，于是

正確嚙合條件

(其中由下面公式計算

)

表征嚙合線上同時參與嚙合德輪齒的對數(shù)，稱為重合度。二、漸開線齒輪的連續(xù)傳動條件1．輪齒的嚙合過程

嚙合起始點：從動輪齒頂圓與嚙合線交點。

嚙合結束點：主動輪齒頂圓與嚙合線交點。實際嚙合線：嚙合點實際走過的軌跡2．連續(xù)傳動條件

理論嚙合線：理論上最長的嚙合線。3.重合度計算公式拓展：齒輪傳動的中心距2.正確安裝條件：①無側隙嚙合處于實際嚙合線段范圍內的輪齒的兩側同時處于嚙合狀態(tài)（如圖）。

②標準頂隙頂隙即為一個齒輪的齒頂與另一個齒輪的齒根間的空隙，其標準值為。

1.中心距標準中心距

實際(安裝）中心距

結論：一對標準齒輪，按標準中心距安裝，節(jié)圓與分度圓重合，滿足正確安裝條件。第六節(jié)漸開線齒廓的加工

一、漸開線齒輪的加工方法二、輪齒的根切現(xiàn)象及齒輪的最小齒數(shù)三、變位齒輪一、漸開線齒輪的加工方法

齒輪輪齒的加工方法很多，最常用的是切削加工法。此外還有鑄造法、軋制法和線切割法、粉末冶金法等。而從加工原理來分，則可以分成成形法和展成法兩種。

1.成形法

用與漸開線齒輪的齒槽形狀相同的成形銑刀直接切削出齒輪齒形的一種加工方法。切削法指狀銑刀

盤狀銑刀插齒滾齒2.展成法

范成法是根據(jù)一對齒輪的嚙合原理進行切齒加工的。齒輪形插刀齒條形插刀仿形法圖1）成形法加工齒輪圖

（a）用圓盤銑刀加工（b）用指形銑刀加工范成法圖2）展成法加工齒輪圖二、漸開線齒廓的根切現(xiàn)象及齒輪的最小齒數(shù)1．根切原因2．不出現(xiàn)根切的最小齒數(shù)3．不出現(xiàn)根切的最小變位系數(shù)1．根切及原因根切現(xiàn)象：用范成法加工齒輪時，有時會出現(xiàn)刀具頂部把被加工齒輪齒根部分已經(jīng)切制出來的漸開線齒廓切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切現(xiàn)象。

根切原因：刀具的齒頂線超過了理論嚙合點。齒條形插刀的齒廓形狀根切現(xiàn)象的原因當、時，2．不出現(xiàn)根切的最小齒數(shù)

加工標準齒輪，如不出現(xiàn)根切，刀具的齒頂線到節(jié)線距離

應小于等于嚙合極限點到節(jié)線距離即3．不出現(xiàn)根切的最小變位系數(shù)

加工小于17個齒的齒輪，又要避免根切，就要將齒條刀向遠離輪坯輪心方向移動一段距離，使刀具齒頂線位于理論嚙合點之下。即

因此，用標準齒條刀切制少于最小齒數(shù)齒輪不出現(xiàn)根切的最小變?yōu)橄禂?shù)為

討論①當時，②當時，為了避免根切，刀具應向遠離輪坯輪心方向移動不少于距離這時，齒輪的分度圓與齒條刀的中線相離。③當時，只從不根切的角度看，刀具可向輪坯輪心方向移動，距離不超過。這時，分度圓與中線相交。:變位系數(shù)三、變位齒輪傳動

1．變位齒輪2．變位齒輪與同參數(shù)的標準齒輪幾何尺寸比較

刀具的中線

與被加工齒輪的分度圓相切相離相交標準齒輪正變位齒輪負變位齒輪3．齒輪傳動的類型標準齒輪傳動等移距變位齒輪傳動正傳動負傳動

分度圓基圓齒距基圓齒距齒高齒頂圓齒根圓齒頂高齒根高齒厚齒槽寬

不變正大負小正大負小正小負大正大負小正小負大第七節(jié)直齒圓柱齒輪強度設計一、齒輪的失效形式二、設計準則三、齒輪材料及熱處理四、齒輪的受力分析及計算載荷五、齒輪的彎曲強度計算六、齒面接觸疲勞強度計算

一、齒輪輪齒的失效形式1.齒面點蝕2．輪齒折斷3．齒面磨損4.齒面膠合5.齒面塑形變形輪齒的失效形式多種多樣，較為常見的有輪齒折斷、齒面點蝕、磨損、膠合和塑性變形等等

1.齒面點蝕機理：接觸應力超過材料的疲勞極限，滑動速度低形成油膜條件差節(jié)圓附近表層產(chǎn)生疲勞小裂縫→擴大→連片→剝落→麻窩→點蝕首先發(fā)生在節(jié)線附近,然后向齒根,最后向齒頂發(fā)展

（1）滿足強度條件（3）選高強度材料并進行熱處理、提高齒面硬度、降低表面粗糙度、增加潤滑油粘度。

（2）增大d或a及齒寬b等齒面點蝕：是指齒面材料在變化著的接觸應力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點狀損傷現(xiàn)象。防止點蝕：產(chǎn)生的工作條件:

潤滑良好的閉式軟齒面（HBS＜350）齒輪傳動。2.輪齒折斷:

疲勞折斷

承受短期過載或沖擊載荷作用產(chǎn)生的折斷。齒根彎曲應力大；齒根應力集中;產(chǎn)生疲勞裂紋并逐漸擴展，導致輪齒折斷。（1）機理過載折斷（2）產(chǎn)生的工作條件：開式或閉式硬齒面（HBS≥350）齒輪傳動。（3）防止輪齒折斷：滿足強度條件增大m或寬b等減小齒根處應力集中；對齒根進行強化處理，選高強度材料等。（4）折斷部位：

斜齒輪沿接觸線產(chǎn)生局部折斷

直齒輪沿齒根折斷輪齒折斷：通常有疲勞折斷和過載折斷兩種。

3．齒面磨損機理：硬顆粒作用、齒面之間相對滑動。防止齒面磨損：產(chǎn)生的工作條件：開式傳動或密封不好的閉式傳動。閉式代替開式。提高齒面硬度、降低齒面粗糙度；改善潤滑和密封條件均可提高齒面的抗磨粒磨損的能力。齒面磨損：是齒輪在嚙合傳動過程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現(xiàn)象。

采用抗膠合能力強的潤滑油。

降低滑動系數(shù),減少模數(shù),增大齒數(shù)。

提高表面粗糙度。4.齒面膠合

防止齒面合：

機理：高速重載，齒面間正壓力大,油膜被擠走，散熱不良，滑動速度大，較軟齒面粘連后撕脫，在齒頂和齒根沿滑動方向形成溝紋。產(chǎn)生的工作條件：高速重載齒輪傳動中。齒面膠合：是相嚙合齒面的金屬在一定壓力下直接接觸發(fā)生粘著，同時隨著齒面間的相對運動，使金屬從齒面上撕落而引起的一種嚴重粘著磨損現(xiàn)象。

5.齒面塑形變形機理：當齒面硬度不高，而又受到較大接觸應力時，在摩擦力作用下

，齒面材料會沿著摩擦力方向發(fā)生塑性流動而使?jié)u開線齒形遭到破壞。塑性流動而在齒面或齒體形成的變形。防止：采用高屈服強度的材料，提高齒面硬度：提高潤滑油的粘度產(chǎn)生的工作條件：當齒面硬度較低，又處于低速重載條件下，以及起

動、過載頻繁的傳動。

塑性變形：是由于在過大的應力作用下，輪齒材料因屈服產(chǎn)生彎曲折斷點蝕膠合磨損塑性變形齒輪的失效形式。。。。。。。。。。

現(xiàn)象與原因?

改進措施

閉式齒輪傳動

主要失效形式：齒面點蝕。

準則：按齒面接觸疲勞強度準則設計，強度條件為:；按齒根彎曲觸疲勞強度校核，強度條件為

：二、設計準則總體原則：針對齒輪傳動的主要失效形式進行相應的計算。

開式齒輪傳動

主要失效形式：磨損和斷齒。準則：由于目前對磨損尚未建立有效的，為工程所采用的計算方法，一般按齒根彎曲疲勞強度公式設計，為考慮齒面磨損的影響，將求得的模數(shù)適當增大。

高速低速重載齒輪傳動

主要失效形式：膠合、磨損、折斷

。P＞75kW時進行散熱能力計算低速重載軟齒面?zhèn)鲃?/p>

主要失效形式：塑性變形。目前，尚未建立有效的，為工程所采用的計算方法和設計數(shù)據(jù)。三、齒輪材料及熱處理①鍛鋼

強度高，除尺寸大、形狀復雜外，大多數(shù)齒輪都用鍛鋼制造。（1）軟齒面齒輪

齒面硬度≤350HBS。中碳（合金）鋼（45、40Gr、等）+正火或調制。用于一般場合。

☆大小齒輪均為軟齒面時：小齒輪齒面硬度比大齒輪高30～50HBS（2）硬齒面齒輪

齒面硬度＞350HBS。由低碳（合金)鋼（20、20等Gr

+表面滲碳淬火或中碳鋼（45鋼、40Gr等)+表面淬火或整體淬火。用于重要場合。

②鑄鋼

尺寸大或結構較復雜，輪坯不易鍛造。

③鑄鐵

常用于低速、輕載、大尺寸和開式齒輪傳動中。

④非金屬材料

如尼龍、夾布塑膠等。用于高速、輕載、精度要求不高的齒輪傳動中。詳見表10-31.常用材料常用熱處理方法有表面淬火、滲碳淬火、調質、正火。一般情況下：中碳鋼或合金結構鋼＋表面淬火或調質或正火；高速重載或較大沖擊時：低碳(合金)鋼＋表面滲碳淬火。2.熱處理拓展：齒輪的精度各種機械中的齒輪精度等級應用范圍精度等級應用范圍精度等級測量齒輪2~5載重汽車6~9透平齒輪3~6一般減速器6~9精密切削機床3~7拖拉機6~10航空發(fā)動機4~8起重機械7~10一般切削機床5~8軋鋼機6~10內然或電動機車5~8地質礦山絞車7~10輕型汽車5~8農(nóng)業(yè)機械8~11

依據(jù)：

GB/T10095.1—2001精度等級：13個精度等級。第0級最高，第12級的最低。齒輪副中

兩個齒輪的精度等級一般取成相同四、齒輪的受力分析和計算載荷1.輪齒的受力分析圖10-21所示為一對直齒圓柱齒輪嚙合傳動時的受力情況。若忽略齒面間的摩擦力，則輪齒之間的總作用力F將沿著輪齒嚙合點的公法線N,N2方向，也稱為法向力。法向力F?？煞纸鉃閮蓚€分力：圓周力Ft和徑向力Fr。圖10-21直齒圓柱齒輪傳動的作用力四、齒輪的受力分析和計算載荷1.輪齒的受力分析圓周力

徑向力 法向力

式中：T1為小齒輪上的轉矩，T1=9.55×106N·mm；

P1為小齒輪傳遞的功率，kW；d1為小齒輪的分度圓直徑，mm；

α為分度圓壓力角，度。圓周力Ft的方向，在主動輪上與圓周速度方向相反，在從動輪上與圓周速度方向相同。徑向力Fr的方向對兩輪都是由作用點指向輪心。名義載荷：機器銘牌上給定的載荷或經(jīng)受力分析得到的載荷。如

等。2.計算載荷計算載荷：實際計算時，為盡可能接近實際情況，需要計入影響受力效果的各種因素（制造、安裝誤差，輪齒、軸和軸承受載后的變形，原動機與工作機的不同性能，傳動中工作載荷與工作速度的變化等），以系數(shù)的形式對名義載荷進行修正。名義載荷的修正值稱為計算載荷。如等。表12-4載荷系數(shù)K注：斜齒圓柱齒輪、圓周速度低、精度高、齒寬系數(shù)小時取小值；直齒圓柱齒輪、圓周速度高、精度低、齒寬系數(shù)大時取大值。齒輪在兩軸承之間對稱布置時取小值，不對稱布置及懸臂布置時取較大值。五、輪齒的彎曲強度計算為了防止齒輪在工作時發(fā)生輪齒折斷，應限制在輪齒根部的彎曲應力。對于標準齒輪，YF只與齒數(shù)有關。式中，b為齒寬，mm；m為模數(shù)，mm；T1為小輪傳遞轉矩，N·mm；K為載荷系數(shù)；z1為小齒輪齒數(shù)；YF為齒形系數(shù)。六、齒面接觸疲勞強度計算為避免齒面發(fā)生點蝕，應限制齒面的接觸應力。齒面接觸應力的計算是以兩圓柱體接觸時的最大接觸應力為基礎進行的。將b=ψa·a

代入上式，可得齒面接觸強度設計方式式中，

H為齒面接觸應力，MPa；[

H]為齒輪材料的許用接觸應力，MPa；圖10-25兩圓柱體接觸時的接觸應力第八節(jié)

斜齒圓柱齒輪傳動1．斜齒圓柱齒輪的形成及嚙合特性2．斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)和尺寸計算3．斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)4.斜齒圓柱齒輪的強度設計一、斜齒圓柱齒輪的形成及嚙合特性由于斜齒輪的輪齒是傾斜的，同時嚙合的輪齒對數(shù)比直齒輪多，故重合度比直齒輪大。圖10-28斜齒輪齒廓曲面的形成二、斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)和尺寸計算1.螺旋角一般用分度圓柱面上的螺旋角β表示斜齒圓柱齒輪輪齒的傾斜程度。即斜齒輪的螺旋角是指分度圓柱上的螺旋角，一般為8°～20°。2.模數(shù)和壓力角因p=πm,故法向模數(shù)mn和端面模數(shù)mt之間的關系為mn=mtcosβ3.斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算由斜齒輪齒廓曲面的形成可知，斜齒輪的端面齒廓曲線為漸開線。從端面看，一對漸開線斜齒輪傳動相當于一對漸開線直齒輪傳動，故可將直齒輪的幾何尺寸計算方式用于斜齒輪的端面。二、斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)和尺寸計算3.斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算表10-6標準斜齒圓柱齒輪傳動的參數(shù)和幾何尺寸計算三、斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)加工斜齒輪時，銑刀是沿著螺旋線方向進給的，故應當按照齒輪的法向齒形來選擇銑刀。式中，z為斜齒輪的實際齒數(shù)。圖10-31斜齒輪的當量齒輪由式（10-30）可知，斜齒輪的當量齒數(shù)總是大于實際齒數(shù)，并且往往不是整數(shù)。四、斜齒圓柱齒輪的強度設計

圖10-32輪齒上的作用力1.輪齒上的作用力如圖10-32所示，作用在斜齒圓柱齒輪輪齒上的法向力Fn可以分解為三個互相垂直的分力，即圓周力Ft，徑向力Fr和軸向力Fa。由圖12-32b可得三個分力的計算方式。2．強度計算（1）輪齒彎曲強度計算斜齒輪輪齒的彎曲應力是在輪齒的法面內進行分析的，方法與直齒圓柱齒輪中所述的方法相似。因為斜齒輪嚙合時重合度較大，同時嚙合的輪齒對數(shù)較多，而且輪齒的接觸線是傾斜的，有利于降低斜齒輪的彎曲應力，因此斜齒輪輪齒的抗彎能力比直齒輪高?？紤]到斜齒輪的上述特點，可得斜齒輪輪齒彎曲強度的校核方式和設計公式式中，mn為斜齒輪的法面模數(shù)，計算出的數(shù)值應按表10-1選取標準值；齒形系數(shù)YF應根據(jù)當量齒數(shù)zv由圖10-23查得，齒輪許用彎曲應力[

F]的確定方法與直齒輪相同，其余各參數(shù)的意義和單位同前述。（2）齒面接觸強度計算斜齒輪傳動除了重合度較大之外，還因為在法面內斜齒輪當量齒輪的分度圓半徑增大，齒廓的曲率半徑增大，而使斜齒輪的齒面接觸應力也較直齒輪有所降低。因此斜齒輪輪齒的抗點蝕能力也較直齒輪高，由于上述特點，可得一對鋼制標準斜齒輪傳動齒面接觸強度的校核公式和設計公式。第九節(jié)直齒錐齒輪傳動一、直齒錐齒輪傳動的特性二、直齒錐齒輪的齒廓曲線、背錐、當量齒輪三、直齒錐齒輪傳動的幾何尺寸計算四、直齒錐齒輪強度計算1.用途

用于傳遞兩相交軸之間的運動和動力。一般軸交角一般為∑=90o。圓錐齒輪傳動振動和噪聲都比較大，一般應用于速度較低的傳動中。2.錐齒輪的齒形特點

輪齒分布在圓錐體的表面上，對應圓柱齒輪中的各“圓柱”都將變成“圓錐”，如分度圓錐、基圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐等。圓錐齒輪的輪齒由大端至小端逐漸收縮，不同端面上的齒形是不一的，參數(shù)也不同。大端參數(shù)為標準值。任意端面上齒廓曲線均為球面漸開線。輪齒有直齒、斜齒和曲齒等形式之分。

①②③④一、直齒錐齒輪傳動的特性一、直齒錐齒輪傳動的特性分度圓錐角:齒輪的分度圓錐母線與軸線所夾的角。大、小錐齒輪的分度圓錐角分別用

和表示。一對圓錐齒輪的嚙合傳動相當于一對節(jié)圓錐進行純滾動。

圓錐齒輪傳動的傳動比為如果∑=900，

。做背錐將錐齒輪大端齒形投影在背錐上將背錐展成扇形齒輪將缺口補齊成圓形齒輪。二、直齒錐齒輪的齒廓曲線、背錐、當量齒輪1.背錐與錐齒輪大端球面在分度圓處相切。圖中圓錐。2.當量齒輪

與錐齒輪大端齒形十分接近的直齒圓柱齒輪?？捎糜诖鎴A錐齒輪使問題簡化。3.當量齒數(shù)

當量齒輪的齒數(shù)。

當量齒輪的參數(shù)與錐齒輪大端參數(shù)完全相同。

如何構造當量齒輪？1.配對條件2.

輪齒種類等頂吸收縮齒：頂隙由大端至小端相等，潤滑狀況改善。正常收縮齒：頂隙從大端至小端逐漸收縮。小端潤滑差。3.幾何尺寸三、錐齒輪的參數(shù)及幾何尺寸計算3.

標準直齒圓錐齒輪幾何尺寸計算公式（軸交∑=900）四、直齒錐齒輪強度計算1．直齒圓錐齒輪輪齒上的作用力圖10-36直齒圓錐齒輪受力分析Ft=Fr=Fttan

cos

Fa=Fttan

sin

2．直齒圓錐齒輪強度計算直齒圓錐齒輪傳動的強度計算與直齒圓柱齒輪傳動基本相同。由前述可知，直齒圓錐齒輪傳動的強度可近似地按齒寬中部處的當量直齒圓柱齒輪的參數(shù)與公式進行計算。（1）齒面接觸強度的校核公式和設計公式（2）齒根彎曲強度的校核公式和設計公式式中，mm為平均模數(shù)，mm=me(1-0.5ψR)；YF為齒形系數(shù)，按當量齒數(shù)zv由圖10-23查取。由mm可求出me，并圓整為標準值。第十節(jié)齒輪的結構齒輪的結構有鍛造、鑄造、裝配式及焊接或齒輪等結構形式，具體的結構應根據(jù)工藝要求及經(jīng)驗公式確定。當齒頂圓直徑與軸徑接近時，應將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸，如圖10-37所示。圖10-37齒輪軸第十節(jié)齒輪的結構當齒頂圓直徑d?！?00mm時，一般選用鍛造齒輪(圖10-38)當d>500mm時，一般選用鑄造齒輪(圖10-39)圖10-39鑄造齒輪結構圖10—38鍛造齒輪結構第十節(jié)齒輪的結構對于大型齒輪(d>600mm),為節(jié)省貴重材料，可用優(yōu)質材料做的齒圈套裝于鑄鋼或鑄鐵的輪心上，如圖10-40所示。圖10-40裝配式齒輪

第十節(jié)齒輪的結構對于單件或小批量生產(chǎn)的大型齒輪，可做成焊接式齒輪結構，如圖10-41所示。圖10-41焊接式齒輪第十一節(jié)齒輪傳動的潤滑半開式及開式齒輪傳動，或速度較低的閉式齒輪傳動，可采用人工定期添加潤滑油或潤滑脂進行潤滑。閉式齒輪傳動通常采用油潤滑，其潤滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度v而定，當v≤12m/s時可用油浴式（圖10-42a），大齒輪浸入油池一定的深度，齒輪轉動時把潤滑油帶到嚙合區(qū)。齒輪浸油深度可根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定，對圓柱齒輪通常不宜超過一個齒高，但一般亦不應小于10mm；對圓錐齒輪應浸入全齒寬，至少應浸入齒寬的一半。多級齒輪傳動中，當幾個大齒輪直徑不相等時，可采用隋輪的油浴潤滑（圖10-42b）。當齒輪的圓周速度v>12m/s時，應采用噴油潤滑（圖10-42c），用油泵以一定的壓力供油，借噴嘴將潤滑油噴到齒面上。第十二節(jié)蝸桿傳動概述

一、蝸桿傳動及特點

二、蝸桿傳動的類型

一、蝸桿傳動的特點1.傳動比大，結構比較緊湊。動力傳動中單級傳動比=10～8，

分度機構中傳動比

可達1000。2.傳動平穩(wěn)，沖擊、噪聲小。3.相對速度較大，效率較低，摩擦磨損較嚴重，不適用于大功率長期連續(xù)工作。4.為防止或減輕磨損及膠合，常用青銅等貴重金屬制造蝸輪，成本高。5.為了避免過熱，需要良好的潤滑條件和散熱裝置。6．反行程自鎖，如鑄工車間運鐵水包的升降機構。二、蝸桿傳動的類型蝸桿傳動

圓柱面蝸桿圓弧面蝸桿圓錐面蝸桿阿基米德圓柱蝸桿法向直廓蝸鋼漸開線蝸桿(a)圓柱面蝸桿傳動(b)環(huán)面蝸桿傳動(c)錐面蝸桿傳動蝸桿傳動的類型通常根據(jù)蝸桿形狀和加工方法分類。第十三節(jié)蝸桿傳動的正確嚙合條件中間平面：對于兩軸線垂直交錯的阿基米德圓柱蝸桿傳動，通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為中間平面。在中間平面內蝸桿蝸輪的嚙合傳動相當于漸開線齒輪與齒條的嚙合傳動。正確嚙合條件為：第十四節(jié)蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算一、模數(shù)、壓力角二、蝸桿頭數(shù)、渦輪齒數(shù)和傳動比三、蝸桿直徑系數(shù)和導程角四、蝸桿傳動的幾何尺寸計算五、蝸桿傳動的滑動速度六、蝸桿轉動方向的判定1．模數(shù)和壓力角

2.蝸桿頭數(shù)（齒數(shù)），蝸輪齒數(shù)由傳動比并考慮效率來選定。一般為=1~4。①傳遞運動，要求傳動比大，取小值。②傳遞動力，取大值，傳動效率和承載能力高；太多，蝸桿加工困難。蝸輪齒數(shù)應根據(jù)傳動比和選取。不宜大于80。123傳動比3．蝸桿直徑系數(shù)

和導程角

為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目并有利于標準化，規(guī)定了蝸桿分度圓直徑的系列值，即將蝸桿直徑系數(shù)

標準化。1234.蝸桿傳動的幾何尺寸計算45五、蝸桿傳動的滑動速度如圖10-46所示，蝸桿傳動即使在節(jié)點C處嚙合，齒廓之間也有較大的相對滑動。設蝸桿的圓周速度為v1,蝸輪的圓周速度為v2,vi和v2方向呈90°夾角，而使齒廓之間產(chǎn)生很大的相對滑動，相對滑動速度v,為圖10-47蝸桿傳動的滑動速度45六、蝸輪轉動方向的判定1.判斷蝸輪或蝸桿的旋向

右手定則(圖10-47):

手心對著自己，四指順著蝸桿或蝸輪軸線方向擺正，若齒向與右手拇指指向一致，則該蝸桿或蝸輪為右旋；反之則為左旋。452.判斷蝸輪的回轉方向

左旋蝸桿用左手，右旋蝸桿用右手，用四指彎曲表示蝸桿的回轉方向，拇指伸直代表蝸桿軸線，則拇指所指方向的相反方向即為蝸輪上嚙合點的線速度方向。第十五節(jié)蝸桿傳動強度計算一、蝸桿傳動的主要失效形式由于蝸桿螺旋部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強度，故失效常發(fā)生在蝸輪齒上，因此輪齒強度計算是針對蝸輪進行的。蝸桿傳動的相對滑動速度大，因摩擦引起的發(fā)熱量大、效率低，故主要失效形式為膠合，其次是點蝕和磨損。第十五節(jié)蝸桿傳動強度計算二、受力分析

蝸桿傳動各分力的方向可以按圓柱齒輪相同的方法確定，但應注意蝸桿和蝸輪各分力方向之間的關系：圖10-50蝸桿與蝸輪的作用力三、蝸桿傳動的強度計算1．蝸輪齒面的接觸強度計算蝸輪齒面的接觸強度計算與斜齒輪相似，以蝸桿蝸輪在節(jié)點處嚙合的相應參數(shù)代入赫芝公式，可得青銅或鑄鐵蝸輪輪齒齒面接觸強度的校核公式：而設計公式為第十六節(jié)蝸桿傳動的材料和結構一、蝸桿傳動的材料

蝸桿一般用碳素鋼或合金鋼制造。對于高速重載的蝸桿，可用15Cr、20Cr、20CrMn'Ti和20MnVB等，經(jīng)滲碳淬火至硬度為56~63HRC,也可用40、45、40Cr、40CrNi等經(jīng)表面淬火至硬度為45~50HRC。對于不太重要的傳動及低速、中載蝸桿，常用45、40等鋼經(jīng)調質或正火處理，硬度為220~230HBW。

蝸輪常用鑄造錫青銅、鑄造鋁鐵青銅或灰鑄鐵制造。錫青銅用于滑動速度v,>3m/s的重要傳動，常用牌號有ZCuSn10P1和ZCuSn6Zn6Pb3;鋁鐵青銅一般用于v,≤6m/s的傳動，常用牌號為ZCuAl10Fe3;灰鑄鐵用于滑動速度v,≤2m/s的不重要傳動，常用牌號有HT150和HT200等。近年來，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，也可用尼龍或增強尼龍來制造蝸輪。二、蝸桿和蝸輪的結構圖10-51蝸桿的結構形式圖10-52蝸輪的結構形式第十七節(jié)蝸桿傳動的效率、潤滑和散熱一、蝸桿傳動的效率閉式蝸桿傳動工作時，功率的損耗有三部分：輪齒嚙合損耗、軸承摩擦損耗和箱體內潤滑油攪動的損耗。所以閉式蝸桿傳動的總效率為：

=

1

2

3

式中：1為考慮輪齒嚙合損耗的效率；2為考慮軸承摩擦損耗的效率；3為考慮攪油損耗的效率。上述三部分效率中，最主要的是輪齒嚙合效率1，當蝸桿主動時，1可近似按螺旋副的效率計算，即

二、蝸桿傳動的潤滑由于蝸桿傳動的相對滑動速度vs大，效率低，發(fā)熱量大，因此必須注意蝸桿傳動的潤滑；否則會進一步導致效率顯著降低，并會帶來劇烈的磨損，甚至產(chǎn)生膠合。蝸桿傳動的潤滑方法和潤滑油粘度可參考表10-12。表10-12蝸桿傳動潤滑油粘度及潤滑方法三、蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動的效率較低，工作時將產(chǎn)生大量的熱。若散熱不良，會引起溫升過高而降低油的粘度，使?jié)櫥涣?，導致蝸輪齒面磨損和膠合。所以對連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動要進行熱平衡計算。在閉式傳動中，熱量由箱體散逸，要求箱體內的油溫t和周圍空氣溫度t0之差Δt不超過允許值，即式中P1為蝸桿傳遞功率，kW；

為傳動效率；

s為散熱系數(shù)，通常取s=10~17W/（m2·℃）；A為散熱面積，m2；

為溫差允許值，一般為60~70℃。第十八節(jié)輪系概述輪系——由一系列齒輪組成的傳動系定軸輪系周轉輪系混合輪系行星輪系差動輪系平面輪系空間輪系

分類一、輪系的分類（一）定軸輪系

輪系在運轉過程中，如果每個齒輪的幾何軸線位置相對于機架的位置均固定不動，則稱該輪系為定軸輪系。

輪系運轉時，如果至少有一個齒輪的軸線位置相對于機架的位置是變動的，則稱該輪系為周轉輪系。

行星輪系差動輪系（二）周轉輪系

組成

①中心輪（太陽輪）1、3②行星輪2③系桿H（也稱行星架）

在機械傳動中，常將由定軸輪系和周轉輪系或由兩個以上的周轉輪系構成的復雜輪系稱為混合輪系。

復合輪系（三）混合輪系二、傳動比

三、從動輪轉動方向

輪系的傳動比是指輪系中首、末兩構件的角速度之比。一般在計算傳動比大小的同時，還要說明從動件的轉向。一、定軸輪系傳動比的計算齒輪1、2的傳動比大小為：轉向的確定：a)外嚙合的圓柱齒輪傳動b)

內嚙合的圓柱齒輪傳動c)錐齒輪傳動d)蝸桿傳動

第十九節(jié)輪系的傳動比計算92定軸輪系傳動比的計算平面定軸輪系傳動比的計算對于平面定軸輪系，其轉向關系可用兩種方法確定：1、計算法：在傳動比的計算結果前加上正號或負號，表示齒輪轉向相同或相反的方法。2、箭頭法：直接在輪系傳動圖中標注箭頭的方法。標注同向箭頭的齒輪轉動方向相同，標注反向箭頭的齒輪轉動方向相反，規(guī)定箭頭指向為齒輪可見側的圓周速度方向。一、定軸輪系的傳動比1.傳動比大小的計算輸入軸與輸出軸之間的傳動比為:輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為：一、定軸輪系的傳動比一般定軸輪系的傳動比計算公式為：齒輪4對傳動比沒有影響，但能改變從動輪的轉向，稱為惰輪或中介輪。惰輪95一、定軸輪系的傳動比主、從動輪的轉向關系的確定外嚙合——“-”1212(1)、軸線互相平行的輪系內嚙合——“+”m-外嚙合齒輪的對數(shù)(2)空間定軸輪系錐齒輪蝸桿傳動右旋蝸桿以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉向，則拇指向的相反方向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。ω

無論是平面定軸輪系還是空間定軸輪系，從動輪的轉向均可用標注箭頭的方法來確定。

若首、末兩輪軸線平行，則式的齒數(shù)比前寫出正、負號；若首、末兩輪軸線不平行，則齒數(shù)比前不能寫正、負號，只需將從動輪的轉向用箭頭畫在圖上即可。用右手定則實例分析100例在圖示定軸輪系中，已知Z1=18，Z2=54，Z2′=16Z3=32，Z3=2（右旋），Z4=40，n1＝3000r/min，轉向如圖。求蝸輪的轉速，并判斷其轉向。解±？==25r/min=轉向如圖二、

周轉輪系的傳動比計算

軸線位置不固定的齒輪繞本身的幾何軸線作自轉，同時又繞構件H的軸線作公轉，稱為行星輪；

直接與行星輪2相嚙合且軸線位置固定的齒輪1、3稱為中心輪或太陽輪；

支持并帶動行星輪轉動的構件H，叫行星架，又稱轉臂或系桿。周轉輪系一般由三種構件組成：行星輪、中心輪、行星架。102按自由度數(shù)目分差動輪系2行星輪系1（2）分類103F=3×n-2PL-PHF1=3×3-2×3-2=1F2=3×4-2×4-2=2自由度表示原動件的數(shù)目。周轉輪系與定軸輪系的區(qū)別：周轉輪系的轉化輪系,根據(jù)相對運動原理，若給定整個周轉輪系一個(-nH)的反轉運動之后，所轉化得到的定軸輪系，就稱為原周轉輪系的轉化輪系或轉化機構。因此，周轉輪系的傳動比就可以通過對其轉化輪系傳動比的計算來進行。轉動的行星架，故周轉輪系的傳動比不能用定軸輪系的來計算。

a）原周轉輪系b)原周轉輪系的轉化輪系構件名稱原周轉輪系中各構件的角速度轉化機構中各構件的角速度系桿ＨwＨ中心輪１中心輪３計算該轉化機構（定軸輪系）的傳動比：輸入軸輸出軸第27頁/共46頁2．周轉輪系的傳動比計算轉化輪系中，齒輪1對齒輪3的傳動比

一般表達式為：說明1）.該式只適應于G、K、H的軸線互相平行的情況。

2）.齒數(shù)比前面的“

”號應根據(jù)轉化輪系中G、K兩輪的轉向關系來確定，轉向相同時用“+”號；轉向相反時用“

”號。

3）.3．行星輪系的傳動比

當一個中心輪固定時，只需把固定中心輪的轉速代入零即可，從而得到行星輪系的傳動比計算式。

5）．周轉輪系中輪的轉向確定

周轉輪系中，輪的真實轉向只能根據(jù)計算結果來確定，而不能畫箭頭來判斷。

若nk=0，則4）．計算時要帶正負號例：圖示輪系中已知z1＝100，z2＝101,z2’＝100,z3＝99，求iH1

解：iH13＝(n1-nH)/(0-nH)＝101×99/100×100∴i1H＝1-iH13結論：系桿轉10000圈時，輪1同向轉1圈。又若Z1=100,z2=101,z2’=100,z3＝100，結論：系桿轉100圈時，輪1反向轉1圈。=1-i1H=z2z3/z1z2’iH1＝1/i1H=10000

i1H＝1-iH1H＝1-101/100iH1＝-100

Z2

Z’2HZ1Z3=－1/100,

圖示圓錐齒輪組成的輪系中，已知：z1＝30，z2＝40,z2’＝45,z3＝60,n1=300r/min,n3=100r/min,試求n1與n3轉向相同及n1與n3轉向相反時nH

的大小及方向。

齒輪1、3方向相反解:判別轉向：(轉化輪系)n1與n3轉向相同，n1＝300，n3＝100n1與n3轉向相反，n1＝－100，n3＝300三、復合輪系的傳動比計算

對于復合輪系，既不能將其視為單一的定軸輪系來計算其傳動比，也不能將其視為單一的周轉輪系來計算其傳動比。

唯一正確的方法是將它所包含的定軸輪系和周轉輪系部分分開，并分別列出其傳動比的計算式，然后進行聯(lián)立求解。

因此，復合輪系傳動比的計算方法及步驟可概括為：1）正確劃分輪系；2）分別列出算式；3）進行聯(lián)立求解。方法：復合輪系中可能有多個周轉輪系，而一個基本周轉輪系中至多只有三個中心輪。剩余的就是定軸輪系。計算傳動比的方法：輪系分解的關鍵是：將周轉輪系分離出來。先找行星輪→系桿（支承行星輪)→中心輪（與行星輪嚙合）計算舉例例:如圖所示的輪系中，設已知各輪齒數(shù)z1＝20，z2＝40,z2′＝20,z3＝30，z4＝80

，試求傳動比i1H。解：1）劃分輪系齒輪1-2組成定軸輪系部分；齒輪2

-3-4-H組成周轉輪系部分。2）計算各輪系傳動比定軸輪系部分(1)周轉輪系部分輪系的傳動比3）將（1）、（2）聯(lián)立求解(2)負號表明齒輪1和系桿H轉向相反第36頁/共46頁輪系的功用1．實現(xiàn)分路傳動2．實現(xiàn)大傳動比傳動Z2

Z’2Z1Z3HiH1＝1/i1H=10000

系桿轉10000圈時，輪1同向轉1圈。3．實現(xiàn)變速變向傳動4．實現(xiàn)大功率傳動兩組輪系傳動比相同，但是結構尺寸不同5．實現(xiàn)運動的合成與分解運動輸入運動輸出解:iH1＝nH

/n1i14＝(n1-nH

)/(n4-nH

)

＝1-n1

/nH

＝-Z2Z4/Z1Z3

＝1-i1HH

iH1＝nH

/n1＝1/i1H＝0.5

i1H

＝1-(-99×101/100×100)＝1.9999例:如圖所示的周轉輪系中，已知各輪齒數(shù)為Z1=100,Z2=99,Z3=100,Z4=101

，行星架H為原動件，試求傳動比iH1＝？

用畫箭頭法標出轉化輪系中各構件的轉向關系，如圖所示。

表示行星架H與齒輪1的轉向相同。

例:如圖所示周轉輪系。已知Z1=15,Z2=25,Z3=20,Z4=60,n1=200r/min,n4=50r/min,且兩太陽輪1、4轉向相反。試求行星架轉速nH及行星輪轉速n3。解：1.求nH

n1-

nH

n4-

nHi14HZ2Z4Z1Z3nH=-25/3r/min表示行星架與齒輪1轉向相反。

2.求n3:(n3=n2)

n1-

nH

n2-

nHi12HZ2Z1n2=-50r/min=n3本章總結1.了解齒輪傳動的基礎知識；2.了解了齒輪的幾何尺寸計算；3.了解蝸桿傳動的條件；4.蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算；5.了解輪系的類型、基本概念及用途；6.了解輪系的傳動比計算。第11章連接聯(lián)接的分類動聯(lián)接：機器工作時，零部件之間可以有相對運動。例如：機械原理中，各種運動副之間的聯(lián)接。靜聯(lián)接：在機器工作中，不允許零部件之間存在相對運動的聯(lián)接。靜聯(lián)接可拆聯(lián)接：不須毀壞聯(lián)接中的任何一個零件就可拆開的聯(lián)接。例如：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。不可拆聯(lián)接：至少毀壞聯(lián)接中的一部分才能拆開的聯(lián)接。例如：鉚接、焊接等。本章只討論可拆聯(lián)接。

在機械制造中，聯(lián)接是指被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合。被聯(lián)接件有軸與軸上零件、箱體與箱蓋等。聯(lián)接件又稱緊固件，如螺栓、螺母、銷等。11.1螺紋一、螺紋的形成d2螺旋線：將一傾斜角為ψ的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋線。螺紋：一平面圖形沿螺旋線運動，運動時保持該圖形通過圓柱體的軸線，就得到螺紋。螺紋

大徑（D）

螺紋的公稱直徑。

小徑（D1）

用于強度計算。

中徑(D2)

用于幾何尺寸計算。

線數(shù)

也稱頭數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目。

=l，2，3，4，

=l，自鎖性好，用于聯(lián)接；

=2，3，4效率高，用于傳動。

螺距螺紋相鄰兩牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。

導程

螺紋上任一點沿同一條螺旋線轉一周所移動的軸向距離。

升角

在中徑圓柱面上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。

牙型角

螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊的夾角。

牙型斜角

軸向剖面內，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。對三角形、梯形等對稱牙型，。2、基本參數(shù)二、常用的螺紋牙型、特點及應用梯形螺紋結構：牙形角＝特點：效率較高、牙根強度較大、工藝性好應用：用于傳動

矩形螺紋結構：牙形角＝性能：效率較高、牙根強度小、工藝性差應用：用于傳動

矩齒形螺紋結構：工作面的牙型斜角為3°

非工作面的牙型斜角為30°性能：效率較高、牙根強度較大、工藝性好應用：用于單向傳動

結構：牙形角＝特點：聯(lián)接緊密，內外螺紋無間隙應用：密封性要求較高的場合

管螺紋結構：牙形角＝性能：自鎖性好,牙根強度高，工藝性好應用：用于聯(lián)接

三角形螺紋三、螺紋聯(lián)接的類型和螺紋聯(lián)接件普通螺紋聯(lián)接的類型2.雙頭螺柱聯(lián)接3.螺釘聯(lián)接4.緊定螺釘聯(lián)接1.螺栓聯(lián)接

常用的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊片等。這些零件都是標準件，結構、形狀、尺寸都制定有國家標準，設計時可根據(jù)有關標準選用。常見螺紋聯(lián)接件圓螺母帶翅墊片墊圈六角螺母緊定螺釘螺釘雙頭螺柱常見螺紋聯(lián)接件圖六角頭螺栓1.螺栓聯(lián)接

在被聯(lián)接件上開有通孔，被聯(lián)接件孔中不加工螺紋。結構簡單，裝拆方便，使用時不受被聯(lián)接件材料的限制，應用極

廣

。

普通螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接

①普通螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間有間隙。通孔加工精度低，成本低，應用最廣。②鉸制孔用螺栓聯(lián)接

螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁之間無間隙?？缀吐菟U多采用基孔制過渡配合(H7／m6、H7／n6)，能精確定位，能承受橫向載荷被聯(lián)接件需鉆孔、鉸孔，成本高。2.雙頭螺柱聯(lián)接3.螺釘聯(lián)接3.螺釘聯(lián)接

被聯(lián)接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。只用螺釘，不用螺母，直接把螺釘擰進被聯(lián)接件的螺釘孔中。

適用于載荷較輕，且不經(jīng)常裝拆的場合。

螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接2.雙頭螺柱聯(lián)接

用兩頭均有螺紋的螺柱和螺母把被聯(lián)接件聯(lián)接起來,被聯(lián)接件之一為光孔、另一個為螺紋孔。適用于被聯(lián)接件之一厚度很大，而又不宜鉆通孔，但又經(jīng)常拆卸的地方。4.緊定螺釘聯(lián)接

利用擰入被聯(lián)接件螺紋孔中的螺釘末端頂住另一零件的表面，以固定零件的相對位置，可傳遞不大的力或扭矩。四、螺紋聯(lián)接的預緊和防松預緊力：大多數(shù)螺紋聯(lián)接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力F0。預緊的目的：增強聯(lián)接的可靠性和緊密性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動。1、概述

對于重要的螺紋聯(lián)接，應控制其預緊力，因為大小對螺紋聯(lián)接的可靠性，強度和密封均有很大影響。四、螺紋聯(lián)接的預緊和防松1．螺紋聯(lián)接的預緊

擰緊的目的②防松方法

1.摩擦防松（保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩）

對頂螺母，彈簧墊圈。結構簡單、使用方便。

2.機械防松（在聯(lián)接中加入其它機械元件)

開口銷、止動墊圈，串聯(lián)鐵絲等。

適用于沖擊振動載荷，重要場合使用，成本高。3.永久防松粘、鉚、焊等。2．螺紋聯(lián)接的防松

限制螺旋副的相對轉動；以防止聯(lián)接的松動，影響正常工作。1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動3.提高聯(lián)接件強度①防松的實質對頂螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松1.摩擦防松止動墊片防松2.機械防松串聯(lián)鋼絲防松

焊接鉚沖3.不可拆卸防松11.2螺紋聯(lián)接的強度計算概述1．松螺栓聯(lián)接強度計算2．緊螺栓聯(lián)接強度計算①只受預緊力的緊螺栓聯(lián)接②既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接③受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接1、概述步驟：根據(jù)失效形式和相應的強度計算準則，計算螺紋小徑d1或光桿直徑d0

，按標準選取公稱直徑d。失效形式失效形式受剪螺栓失效部位失效分析及計算準則受拉螺栓靜載荷下，失效形式主要為螺紋牙的塑性變形和斷裂。變載荷下，失效形式為應力集中處的疲勞斷裂。滿足螺栓的拉伸強度條件。

計算準則螺桿或通孔孔壁的壓潰或螺桿被剪斷。計算準則滿足螺栓的擠壓強度和剪切強度條件。

安裝時，不受力。工作時，軸向拉伸。如右圖。1．松螺栓聯(lián)接強度計算為螺紋小徑，mm；螺栓材料的許用拉應力，MPa。起重釣鉤末端螺栓聯(lián)接螺栓受由預緊力產(chǎn)生的拉應力M10～M64普通螺紋的鋼制螺栓，可取

①只受預緊力的緊螺栓聯(lián)接

螺栓材料為塑性，根據(jù)第四強度理論可求出計算應力得強度條件為結論：扭轉的影響可用增大拉伸力的30％來考慮，不再單獨考慮扭矩。

緊螺栓聯(lián)接裝配時，螺母需要擰緊擰緊力矩T螺栓受螺紋副間的摩擦力矩產(chǎn)生的扭轉剪應力（危險截面）由此可得（摩擦副的當量摩擦角）②既受預緊力又受軸向工作拉力的緊螺栓聯(lián)接工作前（預緊力F0

）載荷及變形情況

螺栓伸長量λb，被聯(lián)接件壓縮量λm

工作時（工作拉力）載荷及變形情況

螺栓總伸長量為λb＋λb

被聯(lián)接件剩余變形量為λm－λm，

且

λm＝

λb＝

λ剩余預緊力為F1

螺栓中總拉力

F2=F0+F=F1

+F螺栓危險截面的拉伸強度條件為對于有密封性要求的聯(lián)接，一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時：工作載荷不穩(wěn)定時：擠壓強度條件剪切強度條件③受橫向載荷的鉸制孔用螺栓聯(lián)接

螺栓所受的工作剪力；螺栓剪切面的直徑(可取螺栓孔的直徑)；螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度；螺栓或孔壁材料的許用擠壓應力；螺栓材料許用剪切應力。例1如圖11-11示，一鋼制液壓油缸，已知油壓p=1.6N/mm2，D=160mm，采用8個4.8級螺栓，試計算其缸蓋聯(lián)接螺栓的直徑和螺栓分布圓直徑D0

。螺紋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉運動變?yōu)橹本€運動將直線運動變?yōu)榛剞D運動，同時傳遞運動或動力。

傳動形式：

a)螺桿轉螺母移

b)螺桿又轉又移（螺母固定）——用得多

c)螺母轉螺桿移

d)螺母又轉又移（螺桿固定）——用得少11.3螺紋傳動一、螺旋傳動的類型和特點螺旋傳動按其用途，受力情況不同，可分為以下三種類型:1）傳力螺旋——舉重器、千斤頂、加壓螺旋用途：傳遞動力，以小轉矩產(chǎn)生大軸向力，要求自鎖特點：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖2）傳導螺旋——機床進給絲杠用途：傳遞運動，要求有較高精度特點：速度高、連續(xù)工作、精度高3）調整螺旋——機床、儀器及測試裝置中的微調螺旋。

（機床卡盤，壓力機，車床尾座的調整螺旋）用途：調整和固定零件間的相互位置特點：是受力較小且不經(jīng)常轉動這些螺旋傳動一般采用梯形螺紋，單向受力也可采用鋸齒形螺紋。特點：結構簡單，運轉平穩(wěn)無噪音，便于制造，易于自鎖，但傳動效率低，摩擦和磨損大。二、滾動螺旋傳動機構摩擦性質為滾動摩擦。滾動螺旋傳動是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動體（多用鋼球），當傳動工作時，滾動體沿螺紋滾道滾動并形成循環(huán)特點：傳動效率高（可達90%），起動力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高。缺點：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結構復雜，制造工藝要求高，成本較高。

螺紋：矩形，梯形，鋸齒形螺桿上螺旋副數(shù)目：單螺旋傳動；雙螺旋傳動一、滑動螺旋傳動機構1、單螺旋傳動機構1）螺桿又轉又移（螺母固定）(傳力螺旋)螺旋千斤頂，螺旋式壓力機。要求強度和自鎖性能滑動螺旋滾動螺旋靜壓螺旋螺旋傳動按其螺旋副摩擦性質的不同，又可分為：2）螺桿轉螺母移

(傳導螺旋)傳遞運動，要求精度和效率（多線螺紋）2、雙螺旋傳動機構（調整螺旋）螺桿上有不同螺距的螺紋，分別與兩個螺母組成兩個螺旋副螺桿又轉又移，螺母一個固定另一移動1）差動螺旋傳動機構（微調機構）兩個螺旋副旋向相同2）復式螺旋傳動機構（快速調整或移動）兩個螺旋副旋向相反滑動螺旋特點：優(yōu)點：構造簡單、傳動比大，工做連續(xù)，傳動平穩(wěn)、加工方便、工作可靠、承載能力高、傳動精度高、易于自鎖。缺點：磨損快、壽命短，摩擦損耗大，傳動效率低（30~40%）傳動精度低。循環(huán)球式轉向器工作過程11.4鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型和結構

1.平鍵聯(lián)接工作面為側面，結構簡單，拆裝方便，對中性好，不能承受軸向力。

①普通平鍵②導向鍵與滑鍵

2.半圓鍵聯(lián)接

3.楔鍵

4.切向鍵二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算三、花鍵聯(lián)接普通平鍵1.普通平鍵圓頭（A型）方頭（B型）

用于靜聯(lián)接，按鍵端形狀分為三種

單圓頭（C型）導向鍵聯(lián)接滑鍵聯(lián)接導向鍵與滑鍵用于動聯(lián)接2.半圓鍵聯(lián)接工作面圓頭楔鍵聯(lián)接

平頭楔鍵聯(lián)接

鉤頭楔鍵聯(lián)接

3.楔鍵工作面為上下兩面，靠摩擦傳動，適用于對中精度要求低的靜載。4.切向鍵

兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算1.選擇①根據(jù)聯(lián)接的結構特點、使用要求和工作條件選擇鍵的類型。②根據(jù)軸的直徑從標準中選出鍵的截面尺寸b×h③根據(jù)輪轂寬度確定鍵的長度L，導向平鍵按滑動距離確定L

。2.失效形式

①靜聯(lián)接：工作面被壓潰②動聯(lián)接：工作面過度磨損。3.校核計算①靜聯(lián)接：擠壓強度

②動聯(lián)接：工作面壓強三、花鍵聯(lián)接1．花鍵聯(lián)接的特點

承載能力高，對軸的削弱小，應力集中小，定心好，導向性能好，加工需專用機床，成本高。常用于汽車、拖拉機和機床中需換擋的軸轂聯(lián)接中。2．花鍵聯(lián)接的類型和結構3、強度計算主要失效形式：壓潰、磨損（動聯(lián)接）一般進行擠壓強度或耐磨性計算。①矩形花鍵聯(lián)接小徑定心。定心精度高，穩(wěn)定性好，常用于中、輕載情況下。②漸開線花鍵聯(lián)接齒形定心，有自動平衡定心功能，各齒均勻受載。承載能力大、使用壽命長、定心精度高、工藝性好，宜用于載荷大、尺寸也較大的聯(lián)接?；ㄦI聯(lián)接的類型和結構圖11.5其他聯(lián)接一、銷聯(lián)接1.用途定位銷:用來固定零件之間的相對位置。聯(lián)接銷:組合加工和裝配時的重要輔助零件。安全銷：安全裝置中的過載剪斷元件。2.基本形式①普通圓柱銷②普通圓錐銷③帶螺紋的圓錐銷④開尾圓錐銷⑤小端帶外螺紋圓錐銷二、過盈聯(lián)接

銷聯(lián)接圖定位銷安全銷聯(lián)接銷

開尾圓錐銷

帶螺紋的圓錐銷二、過盈聯(lián)接1.概念過盈聯(lián)接是利用零件間的過盈配合形成的聯(lián)接，其配合表面常為圓柱面。2.裝配方法壓入法、溫差法或液壓等方法裝配。3.工作原理靠配合面間的壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉矩或軸向力。4.特點結構簡單,定心性好,承載能力高,承受變載和沖擊的性能好,還可避免零件因開鍵槽而被削弱。缺點是配合面加工精度要求較高,裝拆不便。

12.1軸一、軸的用途及分類二、軸設計的主要內容三、軸的材料和熱處理

四、轉軸的初算直徑

五、軸的結構設計六、軸的強度計算

一、軸的用途及分類1.用途2.分類②按軸線形狀可分為曲軸、直軸和鋼細軟軸。③按傳遞載荷分為心軸、傳動軸和轉軸。心軸：只承受彎矩；不受轉矩。傳動軸：只承受轉矩；只承受彎矩。

轉軸：既受彎矩又受轉矩。①按軸的外形分為光軸、階梯軸、空心軸和實心軸。①支撐回轉零件（如如卷筒、齒輪、皮帶輪、聯(lián)軸器等）。②傳遞轉矩。心軸、光軸固定心軸轉軸軸圖鋼細軟軸曲軸二、軸設計的主要內容1.設計內容：結構設計和工作能力計算。2.設計步驟材料選擇估算最小直徑

結構設計（合理地確定軸的結構形式和尺寸，保證軸上零件順利拆、裝和調整、精確定位、使軸受力合理及具有良好的加工工藝性等是軸結構設計的重要內容）

強度校核、剛度（重要軸）校核，高速下穩(wěn)定性校核繪制零件圖。不合格不合格不合格三、軸的材料和熱處理1.對軸材料的性能要求

①具有足夠的強度；

②對應力集中敏感性??；

③良好的加工工藝性和經(jīng)濟性。2.

軸的常用材料軸的常用材料為碳素鋼、合金鋼。

①碳索鋼價格便宜，對應力集中敏感性小，應用最廣。如45調制。

②合金鋼機械強度高，熱處理性能好，淬火性好。如40Cr40CrNi，