机械设计基础深度讲解

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1、第第1章章 平面机构的自由度和速度分析平面机构的自由度和速度分析11 运动副及其分类运动副及其分类12 平面机构的运动简图平面机构的运动简图13 平面机构的自由度平面机构的自由度14 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用北京联合大学专用 潘存云教授研制 名词术语解释名词术语解释:1.构件构件 独立的运动单元独立的运动单元 内燃机内燃机中的连杆11 运动副及其分类运动副及其分类内燃机内燃机连杆连杆套筒套筒连杆体连杆体螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖零件零件 独立的制造单元独立的制造单元北京联合大学专用 潘存云教授研制 2.运动副运动副a)两个构件、两个

2、构件、b) 直接接触、直接接触、c) 有相对运动有相对运动运动副元素直接接触的部分（点、线、面）运动副元素直接接触的部分（点、线、面）例如：例如：凸轮凸轮、齿轮齿廓齿轮齿廓、活塞与缸套活塞与缸套等。等。定义：定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。生某些相对运动的联接。三个条件，缺一不可三个条件，缺一不可北京联合大学专用 潘存云教授研制 运动副的分类：运动副的分类： 1)按引入的约束数分有：按引入的约束数分有： I级副级副II级副级副III级副级副I级副、级副、II级副、级副、III级副、级副、IV级副、级副、V级副。级副。北京联合大学专

3、用 潘存云教授研制 2)按相对运动范围分有：按相对运动范围分有： 平面运动副平面运动副平面运动平面运动平面机构平面机构全部由平面运动副组成的机构。全部由平面运动副组成的机构。IV级副级副例如：例如：球铰链球铰链、拉杆天线、拉杆天线、螺旋螺旋、生物关节。、生物关节。空间运动副空间运动副空间运动空间运动V级副级副1V级副级副2V级副级副3两者关联空间机构空间机构至少含有一个空间运动副的机构。至少含有一个空间运动副的机构。北京联合大学专用 潘存云教授研制 3)按运动副元素分有：按运动副元素分有： 高副点、线接触，应力高。高副点、线接触，应力高。低副面接触，应力低低副面接触，应力低例如：例如：滚动滚动

4、副副、凸轮副凸轮副、齿轮副齿轮副等。等。例如：例如：转动副转动副（回转副）、（回转副）、移动副移动副 。北京联合大学专用 潘存云教授研制 常见运动副符号的表示常见运动副符号的表示: 国标国标GB446084北京联合大学专用 潘存云教授研制 常用运动副的符号常用运动副的符号运动副运动副名称名称运动副符号运动副符号两运动构件构成的运动副两运动构件构成的运动副转转动动副副移移动动副副12121212121212121212121212两构件之一为固定时的运动副两构件之一为固定时的运动副122121平平面面运运动动副副北京联合大学专用 潘存云教授研制 平平面面高高副副螺螺旋旋副副21121221211

5、212球球面面副副球球销销副副121212空空间间运运动动副副121212北京联合大学专用 潘存云教授研制 构件的表示方法构件的表示方法:北京联合大学专用 潘存云教授研制 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 杆、轴构件杆、轴构件固定构件固定构件同一构件同一构件北京联合大学专用 潘存云教授研制 三副构件三副构件 两副构件两副构件 一般构件的表示方法一般构件的表示方法 北京联合大学专用 潘存云教授研制 运动链两个以上的构件通过运动副运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。的联接而构成的系统。注意事项注意事项: 画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副画构件时应撇开构件的实际外形，而

6、只考虑运动副的性质的性质。闭式链闭式链、开式链开式链3. 运动链运动链 北京联合大学专用 潘存云教授研制 若干若干1个或几个个或几个1个个4. 机构机构定义定义：具有确定运动的运动链称为机构具有确定运动的运动链称为机构 。机架机架作为参考系的构件作为参考系的构件，如机床床身、车辆如机床床身、车辆底盘、飞机机身。底盘、飞机机身。机构的组成：机构的组成：机构机构机架原动件从动件机架原动件从动件机构是由若干构件经运动副联接而成的，很显然，机构归属于运动链，那么，运动链在什么条件下就能称为机构呢？即各部分运动确定。分别用四杆机构和五杆机构模型演示得出如下结论：在运动链中，如果以某一个构件作为参考坐标系

7、，当其中另一个（或少数几个）构件相对于该坐标系按给定的运动规律运动时，其余所有的构件都能得到确定的运动，那么，该运动链便成为机构。 原（主）动件原（主）动件按给定运动规律运动的构件按给定运动规律运动的构件。从动件从动件其余可动构件。其余可动构件。北京联合大学专用 潘存云教授研制 12 平面机构运动简图平面机构运动简图机构运动简图机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。运动关系的简单图形。作用：作用： 1.表示机构的结构和运动情况。表示机构的结构和运动情况。机动示意图不按比例绘制的简图机动示意图不按比例绘制的简图现摘录了部分现摘录了部分GB4

8、46084机构示意图如下表机构示意图如下表。2.作为运动分析和动力分析的依据。作为运动分析和动力分析的依据。北京联合大学专用 潘存云教授研制 常用机构运动简图符号常用机构运动简图符号 在在机机架架上上的的电电机机齿齿轮轮齿齿条条传传动动带带传传动动圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动北京联合大学专用 潘存云教授研制 链链传传动动圆柱圆柱蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮传动传动凸凸轮轮传传动动外啮外啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动北京联合大学专用 潘存云教授研制 机构运动简图机构运动简图应满足的应满足的条件条件： 1.构件数目与实际相同构件数目与实际相同 2.运动副的性质、数目与实际相符运动副的性质、数目与实际相符 3.运动

9、副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。成比例。棘棘轮轮机机构构内啮内啮合圆合圆柱齿柱齿轮传轮传动动北京联合大学专用 潘存云教授研制 绘制机构运动简图绘制机构运动简图顺口溜：顺口溜：先两头，后中间，先两头，后中间， 从头至尾走一遍，从头至尾走一遍， 数数构件是多少，数数构件是多少， 再看它们怎相联。再看它们怎相联。步骤：步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；4.检验机构是否满足运动确定的条件。检验机构是否满足运动确定的条件。2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），测量各运

10、动副之间的尺寸，选投影面（运动平面）， 绘制示意图。绘制示意图。3.按比例绘制运动简图。按比例绘制运动简图。 简图比例尺：简图比例尺： l = =实际尺寸实际尺寸 m / m / 图上长度图上长度mmmm思路：思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。的类型，并用符号表示出来。举例：举例：绘制绘制破碎机破碎机和和偏心泵偏心泵的机构运动简图。的机构运动简图。北京联合大学专用 潘存云教授研制 DCBA1432绘制图示绘制图示鳄式破碎机鳄式

11、破碎机的运动简图。的运动简图。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云1234绘制图示绘制图示偏心泵偏心泵的运动简图的运动简图偏心泵偏心泵北京联合大学专用 潘存云教授研制 13 平面机构的自由度平面机构的自由度给定给定S S3 3S S3 3(t)(t)，一个独立参数一个独立参数1 11 1（t t）唯一确定，该机唯一确定，该机构仅需要一个独立参数。构仅需要一个独立参数。 若若仅仅给给定定1 11 1（t t）, ,则则2 2 3 3 4 4 均均不不能能唯唯一一确确定定。若若同同时时给给定定1 1和和4 4 ，则则3 3 2 2 能能唯唯一一确确定定，该该机机构构需需要要两两个个独独立

12、立参数参数 。4 4S3123S31 112341 1北京联合大学专用 潘存云教授研制 定义：定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度独立运动参数称为机构的自由度。原动件能独立运动的构件。原动件能独立运动的构件。一个原动件只能提供一个独立参数一个原动件只能提供一个独立参数机构具有确定运动的条件为：机构具有确定运动的条件为：自由度原动件数自由度原动件数北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、一、 平面机构自由度的计算公式平面机构自由度的计算公式作作平平面面运运动动的的刚刚体体在在空空间间的的位位置置需需要要三三个个独独立立的的参参数数

13、（x，y, ）才能唯一确定。才能唯一确定。yx(x , y)F = 3单个自由构件的自由度为单个自由构件的自由度为 3 3北京联合大学专用 潘存云教授研制 自由构自由构件的自件的自由度数由度数运动副运动副 自由度数自由度数 约束数约束数回转副回转副 1（） + 2（x，y） = 3yx12Syx12xy12R=2, F=1R=2, F=1R=1, F=2结论：结论：构件自由度构件自由度3约束数约束数移动副移动副 1（x） + 2（y，）= 3高高 副副 2（x,） + 1（y） = 3经运动副相联后，构件自由度会有变化：经运动副相联后，构件自由度会有变化： 自由构件的自由度数约束数自由构件的自

14、由度数约束数北京联合大学专用 潘存云教授研制 活动构件数活动构件数 n 计算公式：计算公式： F=3n(2PL +Ph )要求：要求：记住上述公式，并能熟练应用。记住上述公式，并能熟练应用。构件总自由度构件总自由度 低副约束数低副约束数 高副约束数高副约束数 3n 2 PL1 Ph计算曲柄滑块机构的自由度。计算曲柄滑块机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 3低副数低副数PL= 4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副数高副数PH= 0S3123推广到一般：推广到一般： 北京联合大学专用 潘存云教授研制 计算五杆铰链机构的自由度计算五杆铰链机构的自由度解：活动构件数解：活动构

15、件数n= 4低副数低副数PL=5F=3n 2PL PH =34 25 =2 高副数高副数PH=012341 1北京联合大学专用 潘存云教授研制 计算图示凸轮机构的自由度。计算图示凸轮机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 2低副数低副数PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副数高副数PH=1123北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、二、计算平面机构自由度的注意事项计算平面机构自由度的注意事项12345678ABCDEF计算图示圆盘锯机构的自由度。计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n= 7低副数低副数PL=6F=3n 2PL PH 高副数高副数PH

16、=0=37 26 0=9计算结果肯定不对！计算结果肯定不对！北京联合大学专用 潘存云教授研制 1.复复合合铰铰链链 两两个个以以上上的的构构件件在在同同一一处处以以转转动动副相联。副相联。计算：计算：m个构件个构件, 有有m1转动副。转动副。两个低副两个低副北京联合大学专用 潘存云教授研制 上例：在上例：在B、C、D、E四处应各有四处应各有 2 个运动副。个运动副。计算图示圆盘锯机构的自由度。计算图示圆盘锯机构的自由度。解：活动构件数解：活动构件数n=7低副数低副数PL=10F=3n 2PL PH =37 2100 =1可以证明：可以证明：F点的轨迹为一直线。点的轨迹为一直线。12345678

17、ABCDEF圆盘锯机构圆盘锯机构北京联合大学专用 潘存云教授研制 计算图示两种凸轮机构的自由度。计算图示两种凸轮机构的自由度。解：解：n=3， PL=3，F=3n 2PL PH =33 23 1 =2PH=1对于右边的机构，有：对于右边的机构，有： F=32 22 1=1事实上，两个机构的运动相同，且事实上，两个机构的运动相同，且F=1123123北京联合大学专用 潘存云教授研制 2.局部自由度局部自由度F=3n 2PL PH FP =33 23 1 1 =1本例中局部自由度本例中局部自由度 FP=1或计算时去掉滚子和铰链：或计算时去掉滚子和铰链： F=32 22 1 =1定义：定义：构件局部

18、运动所产生的自由度。构件局部运动所产生的自由度。出出现现在在加加装装滚滚子子的的场场合合，计算时应去掉计算时应去掉Fp。滚子的作用：滑动摩擦滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。滚动摩擦。123123北京联合大学专用 潘存云教授研制 解：解：n=4， PL=6，F=3n 2PL PH =34 26 =0PH=03.虚约束虚约束 对机构的运动实际不起作用的约束。对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。计算自由度时应去掉虚约束。 FEAB CD ，故故增增加加构构件件4前前后后E点点的轨迹都是圆弧，。的轨迹都是圆弧，。增加的约束不起作用，应去掉构件增加的约束不起作用，应去掉构件4。已知：

19、已知：ABCDEF，计算图示平行四边形计算图示平行四边形 机构的自由度。机构的自由度。 1234ABCDEF北京联合大学专用 潘存云教授研制 重新计算：重新计算：n=3, PL=4, PH=0F=3n 2PL PH =33 24 =1特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：1234ABCDEF4F已知：已知：ABCDEF，计算图示平行四边形计算图示平行四边形 机构的自由度。机构的自由度。 ABCDEF虚约束虚约束北京联合大学专用 潘存云教授研制 出现虚约束的场合：出现虚约束的场合： 1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2.

20、两两构构件件构构成成多多个个移移动动副副，且且导路平行。导路平行。 如如平行四边形机构平行四边形机构，火车轮火车轮椭圆仪椭圆仪等。等。(需要证明)北京联合大学专用 潘存云教授研制 4.运运动动时时，两两构构件件上上的的两点距离始终不变。两点距离始终不变。3.两两构构件件构构成成多多个个转转动动副副，且同轴。且同轴。5.对对运运动动不不起起作作用用的的对对称部分。如称部分。如多个行星轮多个行星轮。EF北京联合大学专用 潘存云教授研制 6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。两构件构成高副，两处接触，且法线重合。如如等宽凸轮等宽凸轮W注意：注意：法线不重合时，法线不重合时，变成实际约束！变成实际

21、约束！AAn1n1n2n2n1n1n2n2AA北京联合大学专用 潘存云教授研制 虚约束的作用：虚约束的作用：改善构件的受力情况，如多个行星轮。改善构件的受力情况，如多个行星轮。增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。增加机构的刚度，如轴与轴承、机床导轨。使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。使机构运动顺利，避免运动不确定，如车轮。注意：注意：各种出现虚约束的场合都是有条件的各种出现虚约束的场合都是有条件的 !北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云CDABGFoEE计算图示大筛机构的自由度。计算图示大筛机构的自由度。位置位置C ，2个个低副低副复合铰链复合铰链:局部自由度局部自由度 1个

22、个虚约束虚约束En= 7PL = 9PH =1F=3n 2PL PH =37 29 1 =2CDABGFoE北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云B2I9C 3A1J6H87DE4FG5计算图示包装机送纸机构的自由度。计算图示包装机送纸机构的自由度。分析：分析：活动构件数活动构件数n：A1B2I9C 3J6H87DE4FG592个个低副低副复合铰链复合铰链:局部自由度局部自由度 2个个虚约束虚约束: 1处处I8去去掉掉局局部部自自由由度度和和虚约束后：虚约束后： n =6PL = 7F=3n 2PL PH =36 27 3 =1PH =3北京联合大学专用 潘存云教授研制 12A2(A1

23、)B2(B1)14 速度瞬心及其在机构速度分析中的应用速度瞬心及其在机构速度分析中的应用机机构构速速度度分分析析的的图图解解法法有有：速速度度瞬瞬心心法法、相相对对运运动动法法、线线图图法法。瞬瞬心心法法尤尤其适合于简单机构的运动分析。其适合于简单机构的运动分析。一、一、速度瞬心及其求法速度瞬心及其求法绝对瞬心绝对瞬心重合点绝对速度为零。重合点绝对速度为零。P21相对瞬心相对瞬心重合点绝对速度不为零。重合点绝对速度不为零。 VA2A1VB2B1Vp2=Vp10 Vp2=Vp1=0两两个个作作平平面面运运动动构构件件上上速速度度相相同同的的一一对对重重合合点点，在在某某一一瞬瞬时时两两构构件件相

24、相对对于于该该点点作作相相对对转转动动 ，该该点点称称瞬瞬时时速度中心。速度中心。求法？1)1)速度瞬心的定义速度瞬心的定义北京联合大学专用 潘存云教授研制 特点：特点： 该点涉及两个构件。该点涉及两个构件。 绝对速度相同，相对速度为零。绝对速度相同，相对速度为零。 相对回转中心。相对回转中心。2）瞬心数目）瞬心数目 每两个构件就有一个瞬心每两个构件就有一个瞬心 根据排列组合有根据排列组合有P12P23P13构件数构件数 4 5 6 8瞬心数瞬心数 6 10 15 281 2 3若机构中有若机构中有n个构件，则个构件，则N Nn(n-1)/2n(n-1)/2北京联合大学专用 潘存云教授研制 1

25、21212tt123）机构瞬心位置的确定）机构瞬心位置的确定1.直接观察法直接观察法 适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。nnP12P12P122.三心定律三心定律V12定定义义：三三个个彼彼此此作作平平面面运运动动的的构构件件共共有有三三个个瞬瞬心心，且且它它们们位位于于同同一一条条直直线线上上。此此法法特特别别适适用用于两构件不直接相联的场合。于两构件不直接相联的场合。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云123P21P31E3D3VE3VD3A2VA2VB2A2E3P32结论：结论： P21 、 P 31 、 P 32 位于同一

26、条直线上。位于同一条直线上。B2北京联合大学专用 潘存云教授研制 3214举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。P141234P12P34P13P24P23解：瞬心数为：解：瞬心数为：1.作瞬心多边形圆作瞬心多边形圆2.直接观察求瞬心直接观察求瞬心3.三心定律求瞬心三心定律求瞬心N Nn(n-1)/2n(n-1)/26 n=46 n=4北京联合大学专用 潘存云教授研制 1 1123二、速度瞬心在机构速度分析中的应用二、速度瞬心在机构速度分析中的应用1.求线速度求线速度已知凸轮转速已知凸轮转速1 1，求推杆的速度。求推杆的速度。P23解：解：直接观察求瞬心直接观察求瞬心

27、P13、 P23 。V2求瞬心求瞬心P12的速度的速度 。 V2V P12l(P13P12)1 1长度长度P13P12直接从图上量取。直接从图上量取。nnP12P13 根据三心定律和公法线根据三心定律和公法线 nn求瞬心的位置求瞬心的位置P12 。北京联合大学专用 潘存云教授研制 2 223412.求角速度求角速度解：解：瞬心数为瞬心数为 6个个直接观察能求出直接观察能求出 4个个余下的余下的2个用三心定律求出。个用三心定律求出。P24P13求瞬心求瞬心P24的速度的速度 。VP24l(P24P14)4 4 2 (P24P12)/ P24P14 a)铰链机构铰链机构已知构件已知构件2的转速的转

28、速2 2，求构件求构件4的角速度的角速度4 4 。4 4 VP24l(P24P12)2VP24P12P23P34P14方向方向: CW, 与与2 2相同。相同。相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧，两构件转向相同北京联合大学专用 潘存云教授研制 3 3b)高副机构高副机构已知构件已知构件2的转速的转速2 2，求构件求构件3的角速度的角速度3 3 。2 2n nn n解解: 用三心定律求出用三心定律求出P P2323 。求瞬心求瞬心P P2323的速度的速度 :VP23l(P23P13)3 3 3 32 2(P13P23/ /P12P23) )P P2323P P1212P P1313方向方向: CC

29、W, 与与2 2相反。相反。VP23VP23l(P23P12)2 2相对瞬心位于两绝对瞬心之间，两构件转向相反。312北京联合大学专用 潘存云教授研制 3.求传动比求传动比定义：两构件角速度之比传动比。定义：两构件角速度之比传动比。3 3 /2 2 P12P23 / / P13P23推广到一般：推广到一般： i i /j j P1jPij / / P1iPij结论结论: :两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对瞬心的距离之反比瞬心的距离之反比。角速度的方向为：角速度的方向为：相对瞬心位于两绝对瞬心的相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧同一侧时，两构件时，两构件转向相

30、同转向相同。123P P2323P P1212P P13132 23 3相对瞬心位于两绝对瞬心相对瞬心位于两绝对瞬心之间之间时，两构件时，两构件转向相反。转向相反。北京联合大学专用 潘存云教授研制 4.4.用瞬心法解题步骤用瞬心法解题步骤绘制机构运动简图；绘制机构运动简图；求瞬心的位置；求瞬心的位置；求出相对瞬心的速度求出相对瞬心的速度; ;瞬心法的优缺点：瞬心法的优缺点：适合于求简单机构的速度，机构复杂时因适合于求简单机构的速度，机构复杂时因 瞬心数急剧增加而求解过程复杂。瞬心数急剧增加而求解过程复杂。 有时瞬心点落在纸面外。有时瞬心点落在纸面外。仅适于仅适于求速度求速度V V, ,使应用有

31、一定局限性。使应用有一定局限性。求构件绝对速度求构件绝对速度V V或角速度或角速度。北京联合大学专用 潘存云教授研制 本章重点：本章重点： 机构运动简图的测绘方法。机构运动简图的测绘方法。 自由度的计算。自由度的计算。 用瞬心法作机构的速度分析用瞬心法作机构的速度分析北京联合大学专用 潘存云教授研制 第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构21 铰链四杆铰链四杆机构的基本型式和机构的基本型式和特性特性22 铰链四杆铰链四杆机构机构有有整转副的条件整转副的条件23 铰链四杆铰链四杆机构机构的的演化演化24 平面平面四杆机构的设计四杆机构的设计北京联合大学专用 潘存云教授研制 应用实例：应用实例：内内

32、燃燃机机、鹤鹤式式吊吊、火火车车轮轮、手手动动冲冲床床、牛牛头头刨刨床床、椭椭圆圆仪仪、机机械械手手爪爪、开开窗窗、车车门门、折折叠叠伞伞、折折叠叠床床、牙膏筒拔管机、单车等。牙膏筒拔管机、单车等。特征：特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。有一作平面运动的构件，称为连杆。特点：特点： 采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损 形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。连杆曲线丰富。可满足不同要求。连杆曲线丰富。可满足不同要求。定

33、义：定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。21 铰链四杆铰链四杆机构的基本型式和机构的基本型式和特性特性北京联合大学专用 潘存云教授研制 缺点：缺点：构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。产生动载荷（惯性力），不适合高速。产生动载荷（惯性力），不适合高速。设计复杂，难以实现精确的轨迹。设计复杂，难以实现精确的轨迹。分类分类:平面连杆机构平面连杆机构空间连杆机构空间连杆机构常以构件数命名：常以构件数命名：四杆机构四杆机构、多杆机构多杆机构。本章重点内容是介绍本章重点内容是介绍四杆机构。四杆机构

34、。北京联合大学专用 潘存云教授研制 平面四杆机构的基本型式平面四杆机构的基本型式: :基基本本型型式式铰铰链链四四杆杆机机构构，其其它它四四杆杆机机构构都都是是由由它它演变得到的。演变得到的。名词解释：名词解释：曲柄曲柄作整周定轴回转的构件；作整周定轴回转的构件；三种基本型式：三种基本型式：（1 1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特征：特征：曲柄摇杆曲柄摇杆作用：作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。 如雷达天线。如雷达天线。连杆连杆作平面运动的构件；作平面运动的构件；连架杆连架杆与机架相联的构件；与机架相联的构件；摇杆摇杆作定轴摆动的构件；作定轴摆动的构

35、件；周转副周转副能作能作360 360 相对回转的运动副；相对回转的运动副；摆转副摆转副只只能作有限角度摆动的运动副。能作有限角度摆动的运动副。曲柄曲柄连杆连杆摇杆摇杆北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云设计：潘存云ABC1243DABDC1243（2 2）双曲柄机构双曲柄机构特征特征：两个曲柄：两个曲柄作用：作用：将等速回转转变为将等速回转转变为等速等速或或变速变速回转。回转。雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构曲柄主动曲柄主动缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构应用实例：应用实例：如如叶片泵叶片泵、惯性筛惯性筛等。等。2143摇杆主动摇杆主动3124北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘

36、存云设计：潘存云A AD DC CB B1 12 23 34 4旋转式叶片泵旋转式叶片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6惯性筛机构惯性筛机构31北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB耕地耕地料斗料斗DCAB实例：实例：火车轮火车轮特例：特例：平行四边形机构平行四边形机构AB = CD特征：特征：两连架杆等长且平行，两连架杆等长且平行， 连杆作平动连杆作平动BC = ADABDC摄影平台摄影平台ADBCBC天平天平播种机料斗机构播种机料斗机构北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云设计

37、：潘存云设计：潘存云反平行四边形机构反平行四边形机构-车门开闭机构车门开闭机构反向反向FAEDGBCABEFDCG平平行行四四边边形形机机构构在在共共线线位位置置出出现现运运动不确定。动不确定。采用两组机构错开排列。采用两组机构错开排列。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云ABDCE（3 3）双摇杆机构双摇杆机构特征：特征：两个摇杆两个摇杆应用举例：应用举例：铸造翻箱机构铸造翻箱机构特例：特例：等腰梯形机构汽车转向等腰梯形机构汽车转向机构机构、风扇摇头、风扇摇头机构机构BCABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDCEABDCE电机电机ABDC风扇座风

38、扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆ABDC北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云ABCDB1C1AD1.1.急回运动急回运动在在曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构中中，当当曲曲柄柄与与连连杆杆两两次次共共线线时时，摇摇杆杆位于两个极限位置，简称极位。位于两个极限位置，简称极位。当曲柄以当曲柄以逆时针转过逆时针转过180+180+时，摇杆从时，摇杆从C1D位置位置摆到摆到C2D。 所花时间为所花时间为t1 , , 平均速度为平均速度为V1, ,那么有：那么有：曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 3D此两处曲柄之间的夹角此两处曲柄之间的夹角 称为称为极位夹角极位夹角。180180

39、C2B2北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云B1C1ADC2当曲柄以当曲柄以继续转过继续转过180-180-时，摇杆从时，摇杆从C2D,置摆到置摆到C1D，所花时间为所花时间为t2 , ,平均速度为平均速度为V2 , ,那么有：那么有： 180-180-因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。显然：显然：t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1摇杆的这种特性称为摇杆的这种特性称为急回运动急回运动。用以下比值表示急回程度称称K为为行程速比系数行程速比系数。且且越大，越大，K值越大，急回性质越明显。值越大，急回性质越明显。 只要只要 0 ， 就有就有 KK

40、1所以可通过分析机构中是否存在以及的大小来判断机构是否有急回运动或运动的程度。设计新机械时，往往先给定设计新机械时，往往先给定K值，于是值，于是: 北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云FF F”当当BCD90BCD90时，时， BCDBCD2. .压力角和传动角压力角和传动角压力角压力角：从动件驱动力从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。与力作用点绝对速度之间所夹锐角。ABCD设计时要求设计时要求: : minmin5050minmin出现的位置：出现的位置：当当BCD90BCD90时，时， 180- BCD180- BCD切向分力切向分力: : F= F= FcosFcos

41、法向分力法向分力: : F”= F”= FcosFcos FF 对传动有利对传动有利。= =FsinFsin称称为为传动角传动角。此位置一定是：此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。主动件与机架共线两处之一。CDBAF可用可用的大小来表示机构传动力性能的好坏的大小来表示机构传动力性能的好坏, ,F”F当当BCDBCD最小或最大时，都有可能出现最小或最大时，都有可能出现minmin为了保证机构良好的传力性能北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云C1B1l1l2l3l4DA由余弦定律有：由余弦定律有： B B1 1C C1 1D Darccosarccos l42 2 + + l32 2

42、-(-(l4 - - l1) )2 2/2/2l2 l3 B B2 2C C2 2D Darccosarccos l42 2 + + l32 2-(-(l4 - - l1) )2 2/2/2l2 l3若若B B1 1C C1 1D90D90, ,则则若若B B2 2C C2 2D90D90, , 则则1 1BB1 1C C1 1D D2 2180-B180-B2 2C C2 2D D机机构构的的传传动动角角一一般般在在运运动动链链最终一个从动件上度量。最终一个从动件上度量。v1 1minminBB1 1C C1 1D, 180-BD, 180-B2 2C C2 2DDminmin2 2F F车

43、门车门C2B2北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云F3. .机构的死点位置机构的死点位置摇杆为主动件，摇杆为主动件，且且连杆连杆与曲柄两次共线与曲柄两次共线时时，有：有：此时此时机构不能运动机构不能运动. .避免措施：避免措施： 两组机构错开排列，如两组机构错开排列，如火车轮机构火车轮机构; ;称此位置为：称此位置为： “死点死点”0 0靠靠飞轮的惯性飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。（如内燃机、缝纫机等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 0北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云设计：潘存云工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P钻孔夹具钻孔夹具=0=0T

44、ABDC飞机起落架飞机起落架ABCD=0=0F也可以利用死点进行工作也可以利用死点进行工作：飞机起落架起落架、钻夹具钻夹具等。等。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云l1l2l4l3CBAD平面平面四杆机构四杆机构具有具有整转副整转副可能存在可能存在曲柄。曲柄。杆杆1 1为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线l2(l4 l1)+ l3则由则由BCD可得：可得：三角形任意两边之和大于第三边则由则由B”C”D可得：可得：l1+ l4 l2 + l3l3(l4 l1)+ l2AB为最短杆为最短杆最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度之和22 铰链四杆铰链

45、四杆机构机构有有整转副的条件整转副的条件 l1+ l2 l3 + l4C”l1l2l4l3ADl4- - l1将以上三式两两相加得：将以上三式两两相加得： l1 l2, l1 l3, l1 l4 l1+ l3 l2 + l4北京联合大学专用 潘存云教授研制 2.连架杆或机架之一为最短杆。连架杆或机架之一为最短杆。可可知知：当当满满足足杆杆长长条条件件时时，其其最最短短杆杆参参与与构构成成的的转转动动副都是整转副副都是整转副。曲柄存在的条件：曲柄存在的条件：1. 最长杆与最短杆的长度之和应最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和其他两杆长度之和此时，铰链此时，铰链A为整转副。为整转副。若取若取

46、BC为机架，则结论相同，可知铰链为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。也是整转副。 称为称为杆长条件杆长条件。ABCDl1l2l3l4北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云当当满满足足杆杆长长条条件件时时，说说明明存存在在整整转转副副，当当选选择择不不同同的构件作为机架时，可得不同的机构。如：的构件作为机架时，可得不同的机构。如： 曲柄摇杆曲柄摇杆、 双曲柄双曲柄、 双摇杆机构双摇杆机构。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云(1)(1) 改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸23 铰链四杆铰链四杆机构机构的的演化演化偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机

47、构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机构s=l sin l北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云(2)(2)改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架偏心轮机构偏心轮机构导杆机构导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云设计：潘存云牛头刨床牛头刨床应用实例应用实例:ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床ABDCE123456北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云应用

48、实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架ACB1234应用实例应用实例B34C1A2应用实例应用实例4A1B23C应用实例应用实例13C4AB2应用实例应用实例A1C234B导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BC北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架314A2BC直动滑杆直动滑杆机构机构手摇唧筒手摇唧筒这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：方法称为：机构的

49、倒置机构的倒置BC3214A导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BCABC3214北京联合大学专用 潘存云教授研制 例：选择双滑块机构中的不同构件例：选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不同的机构作为机架可得不同的机构椭圆仪机构椭圆仪机构1234正弦机构正弦机构3214北京联合大学专用 潘存云教授研制 24 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计 连杆机构设计的基本问题连杆机构设计的基本问题 机构选型机构选型根据给定的运动要求选择机根据给定的运动要求选择机 构的类型；构的类型；尺度综合尺度综合确定各构件的尺度参数确定各构件的尺度参数(

50、长度长度 尺寸尺寸)。 同时要满足其他辅助条件：同时要满足其他辅助条件：a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、 运动副结构合理等）运动副结构合理等）;b)动力条件（如动力条件（如minmin）;c)运动连续性条件等。运动连续性条件等。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云ADCB飞机起落架飞机起落架BC三类设计要求：三类设计要求：1)满足预定的运动规律满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如，两连架杆转角对应，如: 飞机飞机起落架起落架、函数机构。函数机构。函数机构函数机构要求两连架杆的转角要求两连架杆的转角满足函数满足函数 y=logxxy=lo

51、gxABCD北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云三类设计要求：三类设计要求：1)满足预定的运动规律满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如，两连架杆转角对应，如: 飞机飞机起落架起落架、函数机构函数机构。前者要求两连架杆转角对应，后者要求急回运动2)满足预定的连杆位置要求，如满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构铸造翻箱机构。要求连杆在两个位置要求连杆在两个位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 CBABDC北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云鹤式起重机鹤式起重机搅拌机构搅拌机构要求连杆上要求连杆上E点的轨点的轨迹为一条卵形曲线迹为一条卵形曲线要求连杆上要求连杆上E点的轨点

52、的轨迹为一条水平直线迹为一条水平直线QQABCDECBADE三类设计要求：三类设计要求：1)满足预定的运动规律满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如，两连架杆转角对应，如: 飞机飞机起落架起落架、函数机构。函数机构。2)满足预定的连杆位置要求，如满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构铸造翻箱机构。3)满足预定的轨迹要求，如满足预定的轨迹要求，如: 鹤式起重机鹤式起重机、搅拌机搅拌机等。等。北京联合大学专用 潘存云教授研制 给定的设计条件：给定的设计条件：1)几何条件几何条件（给定连架杆或连杆的位置）（给定连架杆或连杆的位置）2)运动条件运动条件（给定（给定K）3)动力条件动力条件（给定（给定

53、minmin）设计方法：设计方法：图解法、解析法、实验法图解法、解析法、实验法北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云E 一、按给定的行程速比系数一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构设计四杆机构1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构计算计算180(K-1)/(K+1);已知已知：CD杆长，摆角杆长，摆角及及K， 设计此机构。步骤如下：设计此机构。步骤如下：任取一点任取一点D D，作等腰三角形作等腰三角形 腰长为腰长为CDCD，夹角为夹角为;作作C2PC1C2，作，作C1P使使作作P P C1C2的外接圆，则的外接圆，则A A点必在此圆上。点必在此圆上。选定选定A A，设曲柄为设曲柄为l1 ，连

54、杆为连杆为l2 ，则则: :以以A A为圆心，为圆心，A A C2为半径作弧交于为半径作弧交于E,E,得：得： l1 =EC1/ 2 l2 = A = A C1EC1/ 2,A,A C2= =l2- - l1= = l1 =( A A C1A A C2)/ 2 C2C1P=90, ,交于交于P;P; 90-P A A C1= = l1+ +l2DAC1C2北京联合大学专用 潘存云教授研制 ADmn=D2) 导杆机构导杆机构分析：分析： 由于由于与与导杆摆角导杆摆角相等，设计此相等，设计此 机构时，仅需要确定曲柄机构时，仅需要确定曲柄 a。计算计算180(K-1)/(K+1);180(K-1)/

55、(K+1);任任选选D D作作mDnmDn，取取 A A点点 ， 使使 得得 AD=d, AD=d, 则则 : : a=a=dsindsin( (/2)/2)。=Ad作角分线作角分线; ;已知：已知：机架长度机架长度d，K，设计此机构。设计此机构。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云E222ae3) 曲柄滑块机构曲柄滑块机构H已已知知K K，滑滑块块行行程程H H，偏偏距距e e，设设计计此此机机构构 。计算计算: 180(K-1)/(K+1);180(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射线作射线C1O O 使使C2C1O=90, , 以以O O为圆心，为圆心，C1O O

56、为半径作圆。为半径作圆。以以A A为圆心，为圆心，A A C1为半径作弧交于为半径作弧交于E,E,得：得：作射线作射线C2O O使使C1C2 O=90。 作偏距线作偏距线e e，交圆弧于交圆弧于A A，即为所求。即为所求。C1C290-90-o90-90-Al1 =EC2/ 2l2 = A = A C2EC2/ 2北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、按预定连杆位置设计四杆机构二、按预定连杆位置设计四杆机构a)给定连杆两组位置给定连杆两组位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD将将铰铰链链A、D分分别别选选在在B1B2，C1C2连连线线的的垂垂直直平平分分线线上上任任意意位置都能满足设计要求。位置

57、都能满足设计要求。b)给定连杆上铰链给定连杆上铰链BC的三组位置的三组位置有无穷多组解。有无穷多组解。ADB2C2B3C3ADB1C1B1C1北京联合大学专用 潘存云教授研制 xyABCD1234三、给定两连架杆对应位置设计四杆机构三、给定两连架杆对应位置设计四杆机构给定连架杆对应位置：给定连架杆对应位置：构件构件3和和构件构件1满足以下位置关系：满足以下位置关系：l1l2l3l4建立坐标系建立坐标系, ,设构件长度为：设构件长度为：l1 、l2、l3、l4在在x,yx,y轴上投影可得：轴上投影可得：l1+l2=l3+l4机构尺寸比例放大时，不影响各构件相对转角机构尺寸比例放大时，不影响各构件

58、相对转角. . l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4 l1 sin + l2 sin = l3 sin i if (i i ) i =1, 2, 3n设计此四杆机构设计此四杆机构( (求各构件长度求各构件长度) )。令：令： l1 =1北京联合大学专用 潘存云教授研制 消去消去整理得：整理得：coscos l3 cos cos(- -) l3l4l42+ l32+1- l222l4P2带入移项得：带入移项得： l2 cos = l4 l3 cos cos 则化简为：则化简为：coccocP0 cos P1 cos( ) P2代入两连架杆的三组对应转角参数，得方程组：代入两

59、连架杆的三组对应转角参数，得方程组：l2 sin = l3 sin sin 令: P0P1coccoc1P0 cos1 P1 cos(1 1 ) P2coccoc2P0 cos2 P1 cos(2 2 ) P2coccoc3P0 cos3 P1 cos(3 3 ) P2可求系数可求系数: :P0 、P1、P2以及以及: : l2 、 l3、 l4将相对杆长乘以任意比例系数，所得机构都能满足转角要求。若给定两组对应位置，则有无穷多组解。北京联合大学专用 潘存云教授研制 举例：举例：设计一四杆机构满足连架杆三组对应位置：设计一四杆机构满足连架杆三组对应位置：1 1 1 1 2 2 2 2 3 3

60、3 345 50 90 80 135 11045 50 90 80 135 1101 11 13 33 3带入方程得：带入方程得： cos90=Pcos90=P0 0cos80+Pcos80+P1 1cos(80-90)+Pcos(80-90)+P2 2 cos135=Pcos135=P0 0cos110+Pcos110+P1 1cos(110-135)+Pcos(110-135)+P2 2解得相对长度解得相对长度: : P P0 0 =1.533, P =1.533, P1 1=-1.0628, P=-1.0628, P2 2=0.7805=0.7805各杆相对长度为：各杆相对长度为：选定构

61、件选定构件l1的长度之后，可求得其余杆的绝对长度。的长度之后，可求得其余杆的绝对长度。 cos45=P cos45=P0 0cos50+Pcos50+P1 1cos(50-45)+Pcos(50-45)+P2 2B1C1ADB2C2B3C32 22 2l1= =1 1l4 =- - l3 / P1 =1.442l2 =(=(l42+ l32+1-2l3P P2 2 )1/2 = =1.7831.783 l3 = P P0 0 = = 1.553, 北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云D实验法设计四杆机构实验法设计四杆机构当给定连架杆位置超过三对时，一般不可能有精确解。只能用优化或试凑

62、的方法获得近似解。1)首首先先在在一一张张纸纸上上取取固固定定轴轴A的的位位置置，作作原动件角位移原动件角位移i i位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 2)任意取原动件长度任意取原动件长度AB3)任意取连杆长度任意取连杆长度BC，作一系列圆弧作一系列圆弧;4)在一张透明纸上取固定轴在一张透明纸上取固定轴D，作角位移作角位移iDk15) 取取一一系系列列从从动动件件长度作同心圆弧。长度作同心圆弧。6) 两图叠加，移动透明两图叠加，移动透明 纸，使纸，使ki落在同一圆

63、落在同一圆 弧上。弧上。 iiAC1B1北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云四、按预定的运动轨迹设计四杆机构四、按预定的运动轨迹设计四杆机构ABCDE14325 传送机构传送机构搅拌机构搅拌机构CBADE6步进式步进式北京联合大学专用 潘存云教授研制 ABCD四、按预定的运动轨迹设计四杆机构四、按预定的运动轨迹设计四杆机构NEM连杆作平面运动连杆作平面运动,其上各点的轨迹均不相同其上各点的轨迹均不相同。B, C点的轨迹为圆弧点的轨迹为圆弧; 其其余余各各点点的的轨轨迹迹为为一一条条 封闭曲线封闭曲线。设设计计目目标标: 就就是是要要确确定定一一组组杆杆长长参参数数, 使使连连杆杆上上

64、某某点的轨迹满足设计要求点的轨迹满足设计要求。北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计：潘存云连杆曲线生成器ABCD北京联合大学专用 潘存云教授研制 连杆曲线图谱连杆曲线图谱北京联合大学专用 潘存云教授研制 本章重点：本章重点：1.四杆机构的基本形式、演化及应用；四杆机构的基本形式、演化及应用；2.曲曲柄柄存存在在条条件件、传传动动角角、压压力力角角、死死点点、急急回回特特性性：极极位位夹夹角角和和行行程程速速比比系系数数等等物物理理含含义，并熟练掌握其确定方法；义，并熟练掌握其确定方法；3.掌掌握握按按连连杆杆二二组组位位置置、三三组组位位置置、连连架架杆杆三三组组对对应应位位置置、行行程程速

65、速比比系系数数设设计计四四杆杆机机构构的的原原理与方法。理与方法。北京联合大学专用 潘存云教授研制 第第4章章 齿轮机构齿轮机构41 齿齿轮机构的特点和类型轮机构的特点和类型42 齿廓实现齿廓实现定角速度比的条件定角速度比的条件43 渐开线齿廓渐开线齿廓44 齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸45 渐开线标准齿轮的啮合渐开线标准齿轮的啮合46 渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮的切齿原理47 根切现象、最少齿数及变位齿轮根切现象、最少齿数及变位齿轮48 平行轴斜齿轮机构平行轴斜齿轮机构49 圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构北京联合大学专用 潘存云教授研制 41 齿齿轮机构

66、的特点和类型轮机构的特点和类型作用：作用：传递空间任意两轴（传递空间任意两轴（平行平行、相交相交、交错交错）的旋的旋 转运动，或将转运动，或将转动转换为移动转动转换为移动。结构特点：结构特点：圆柱体外（或内）圆柱体外（或内）均匀均匀分布有大小一样分布有大小一样 的的轮齿轮齿。优点：优点：传动比准确、传动平稳。传动比准确、传动平稳。圆周速度大，高达圆周速度大，高达300 m/s。传动功率范围大，从几瓦到传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。万千瓦。效率高效率高(0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。使用寿命长、工作安全可靠。可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的

67、传动。缺点：缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本高、要求较高的制造和安装精度，加工成本高、 不适宜远距离传动不适宜远距离传动(如单车如单车)。北京联合大学专用 潘存云教授研制 平面齿轮传动平面齿轮传动 （轴线平行）（轴线平行）外齿轮外齿轮传动传动直齿直齿斜齿斜齿人字齿人字齿圆柱齿轮圆柱齿轮非圆柱齿轮非圆柱齿轮 空间齿轮传动空间齿轮传动 （轴线不平行）（轴线不平行）按相对按相对运动分运动分 按齿廓曲线分按齿廓曲线分直齿直齿斜齿斜齿曲线齿曲线齿圆锥齿轮圆锥齿轮两轴相交两轴相交两轴交错两轴交错蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆传动传动交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮准双曲面齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮渐开线齿轮(1765年

68、年)摆线齿轮摆线齿轮 (1650年年)圆弧齿轮圆弧齿轮 (1950年年)按速度高低分按速度高低分:按传动比分按传动比分:按封闭形式分：按封闭形式分：齿齿轮轮传传动动的的类类型型应用实例：提问参观对象、SZI型统一机芯手表有18个齿轮、炮塔、内然机。高速、中速、低速齿轮传动。高速、中速、低速齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。开式齿轮传动、闭式齿轮传动开式齿轮传动、闭式齿轮传动。球齿轮球齿轮抛物线齿轮抛物线齿轮(近年近年) 分类：分类：内齿轮内齿轮传动传动齿轮齿条齿轮齿条北京联合大学专用 潘存云教授研制 2211非圆齿轮非圆齿轮曲线齿圆锥齿轮曲线齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿

69、轮斜齿圆锥齿轮准双曲面齿轮准双曲面齿轮北京联合大学专用 潘存云教授研制 o11共轭齿廓：共轭齿廓：一对能实现预定传动比一对能实现预定传动比(i12=1/2)规律规律 的啮合齿廓。的啮合齿廓。42 齿廓实现齿廓实现定角速度比的条件定角速度比的条件1.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律一对齿廓在任意点K接触时，作法线n-n得：得： i12 1/2O2 P /O1P齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律: 互互相相啮啮合合的的一一对对齿齿轮轮在在任任一一位位置置时时的的传传动动比比，都都与与连连心心线线O1O2被被其其啮啮合合齿齿廓廓的的在在接接触触处处的的公公法法线所分成的两段成反比。线所分成的两段成反比

70、。根据三心定律可知：根据三心定律可知：P点为相对瞬心。点为相对瞬心。nnPo22k由由： v12 O1P 1v12O2 P 2 北京联合大学专用 潘存云教授研制 节圆节圆如果要求传动比为常数，则应使如果要求传动比为常数，则应使O2 P /O1P为常数。为常数。 节圆：节圆： 设想在设想在P点放一只笔，则笔尖在两点放一只笔，则笔尖在两 个齿轮运动平面内所留轨迹。个齿轮运动平面内所留轨迹。由于由于O2 、O1为定点，故为定点，故P必为一个定点。必为一个定点。两两节节圆圆相相切切于于P点点，且且两两轮轮节节点点处处速度相同，故速度相同，故两节圆作纯滚动两节圆作纯滚动。r1r2a=r1+r2中心距：中

71、心距：o11nnPo22ka北京联合大学专用 潘存云教授研制 2.齿廓曲线的选择齿廓曲线的选择 理理论论上上，满满足足齿齿廓廓啮啮合合定定律律的的曲曲线线有有无无穷穷多多，但但考考虑虑到到便便于于制制造造和和检检测测等等因因素素，工工程程上上只只有有极极少少数数几几种种曲曲线线可可作作为为齿齿廓廓曲曲线线，如如渐渐开开线线、其其中中应应用用最最广广的的是是渐渐开开线线，其其次次是是摆摆线线(仅仅用用于于钟钟表表)和和变变态态摆摆线线 (摆摆线线针针轮减速器轮减速器)，近年来提出了，近年来提出了圆弧圆弧和和抛物线抛物线。 渐渐开开线线齿齿廓廓的的提提出出已已有有近近两两百百多多年年的的历历史史，

72、目目前前还还没没有有其其它它曲曲线线可可以以替替代代。主主要要在在于于它它具具有有很很好好的的传传动动性性能能，而而且且便便于于制制造造、安安装装、测测量量和和互互换换使使用用等等优优点点。本章只研究渐开线齿轮。本章只研究渐开线齿轮。北京联合大学专用 潘存云教授研制 43 渐开线齿廓渐开线齿廓一、一、 渐开线的渐开线的形成形成和特性和特性条直线在圆上作纯滚动时，直线条直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹上任一点的轨迹2.渐开线的特性渐开线的特性渐开线上任意点的法线切于基圆渐开线上任意点的法线切于基圆纯滚动时， B为瞬心，速度沿t-t线，是渐开线的切线，故BK为法线B点点为曲率中心，为曲率中

73、心，BK为曲率半径。为曲率半径。 渐开线起始点渐开线起始点A处曲率半径为处曲率半径为0。可以证明BK发生线，发生线， AB = BK;tt发生线发生线Bk基圆基圆OArkk基圆基圆rbkAK段的展角段的展角渐开线渐开线渐开线渐开线rb北京联合大学专用 潘存云教授研制 OABkA1B1o1kK渐开线形状取决于基圆渐开线形状取决于基圆基圆内无渐开线。基圆内无渐开线。同一基圆上任意两条渐开同一基圆上任意两条渐开 线公法线处处相等。线公法线处处相等。当当rb，变成直线。变成直线。rkk kk kkvk离中心越远，渐开线上的压力角越大。离中心越远，渐开线上的压力角越大。rb定定义义：啮啮合合时时K K点

74、点正正压压力力方方向向与与速速度度方方向向所夹锐角为渐开线上该点之所夹锐角为渐开线上该点之压力角压力角k k。r rb br rk k coscosk k B3o3kA2B2o2北京联合大学专用 潘存云教授研制 BCACrbOEC”同一基圆上任意两条渐开线的公法线处处相等。同一基圆上任意两条渐开线的公法线处处相等。由性质由性质和和有：有：两条反向渐开线两条反向渐开线,两条同向渐开线：两条同向渐开线：B1E1 = A1E1A1B1B2E2 = A2E2A2B2B1E1 = B2E2 A1B1 = A2B2 A1E1 = A2E2AB = AN1 + N1B = A1N1 + N1B1 = A1B

75、1AB = AN2 + N2B = A2N2 + N2B2 = A2B2A1B1N1A2B2N2顺口溜：顺口溜：弧长等于发生线，弧长等于发生线， 基圆切线是法线，基圆切线是法线，曲线形状随基圆，曲线形状随基圆， 基圆内无渐开线。基圆内无渐开线。E2E1北京联合大学专用 潘存云教授研制 N2N12O2rb2O11二、渐开线齿廓的啮合特性二、渐开线齿廓的啮合特性要使两齿轮作定传动比传动，则两轮的齿廓无论在任何位置接触，过接触点所作公法线必须与两轮的连心线交于一个定点。两两齿齿廓廓在在任任意意点点K啮啮合合时时，过过K作作两两齿齿廓廓的的法法线线N1N2，是是基基圆圆的的切切线线，为为定直线。定直线

76、。i12=1 1/2 2=O=O2 2P/ OP/ O1 1P=P=constconst工工程程意意义义：i12为为常常数数可可减减少少因因速速度度变变化化所所产产生生的的附附加加动动载载荷荷、振振动动和和噪噪音音，延延长长齿齿轮的使用寿命，提高机器的工作精度。轮的使用寿命，提高机器的工作精度。两两轮轮中中心心连连线线也也为为定定直直线线，故故交交点点P必为必为定点定点。在位置K时同样有此结论。C1C2KPK1.渐开线齿廓满足定传动比要求渐开线齿廓满足定传动比要求北京联合大学专用 潘存云教授研制 N2N12O2rb2O112.齿廓间正压力方向不变齿廓间正压力方向不变N1N2是啮合点的轨迹，是啮

77、合点的轨迹，称为称为啮合线啮合线由由渐渐开开线线的的性性质质可可知知：啮啮合合线线又又是是接接触触点点的的法法线线，正正压压力力总总是是沿沿法法线线方方向向，故故正正压压力力方方向向不不变变。该该特特性性对对传传动动的的平稳性有利。平稳性有利。C1C2K啮啮合合线线与与节节圆圆公公切切线线之之间间的的夹夹角角 ，称称为为啮啮合合角角实实际际上上 就就是是节节圆圆上上的的压压力力角角KP 北京联合大学专用 潘存云教授研制 rb12O2rb2O11N2N1PC1C2K3.运动可分性运动可分性 O1N1PO2N2P由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线

78、。实实际际安安装装中中心心距距略略有有变变化化时时，不不影影响响i12，这这一一特特性性称称为为运运动动可可分分性性，对加工和装配很有利。对加工和装配很有利。故传动比又可写成：故传动比又可写成： i12=1 1/2 2= O= O2 2P/ OP/ O1 1P P= = r rb2 b2 /r/rb1b1基圆半径之反比。基圆半径之反比。基圆半径是定值北京联合大学专用 潘存云教授研制 rbO一、外齿轮一、外齿轮1.名称与符号名称与符号pn齿顶圆齿顶圆 da、ra齿根圆齿根圆 df、rf齿厚齿厚 sk 任意圆上的弧长齿槽宽齿槽宽 ek 弧长齿距齿距 （周节）（周节） pk= sk +ek 同侧齿廓

79、弧长齿顶高齿顶高ha齿根高齿根高 hf齿全高齿全高 h= ha+hf齿宽齿宽 BhahfhBpra分度圆分度圆人为规定的计算基准圆人为规定的计算基准圆表示符号：表示符号： d、r、s、e，p= s+e法向齿距法向齿距 （周节）（周节） pnseskek= pb44 齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸pbrfrpk北京联合大学专用 潘存云教授研制 m=4 z=162.基本参数基本参数模数模数m m齿数齿数z z出现无理数,不方便为了计算、制造和检验的方便分度圆分度圆周长：周长：d=zp, , d=zp/称称为为模模数数m m 。m=2 z=16模模数数的的单单位

80、位：mm，它它是是决决定定齿齿轮轮尺尺寸寸的的一一个个基基本本参参数数。齿齿数数相相同同的的齿齿轮轮，模模数数大大，尺寸也大。尺寸也大。于是有：于是有： d=mz， r = mz/2人为规定：人为规定： m=p/m=p/只能取某些简单值，只能取某些简单值，m=1 z=16北京联合大学专用 潘存云教授研制 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45标准模数系列表（标准模数系列表（GB135787） 0.1 0.12 0.15 0.2 0.2

81、5 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8第一系列第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50为了便于制造为了便于制造、检验和互换使用，检验和互换使用，国标国标GB1357-87规定了规定了标准模数系列。标准模数系列。北京联合大学专用 潘存云教授研制 Orfrar rb br速度方向速度方向正压力方向正压力方向OrbriBiKiN分度圆压力角分度圆压力角得得: :i iarccosarccos( (r rb b/ /r ri i) )由由 r rb br ri i coscosi i定义分度圆压力角为齿轮的定义分度圆压力角为齿轮

82、的压力角：压力角：对于同一条渐开线：对于同一条渐开线：r ri i i i b b0 01Aii iB1K1r1北京联合大学专用 潘存云教授研制 由由d=mz知知：m和和z一一定定时时，分分度度圆圆是是一一个个大大小小唯唯一一确确定的圆。定的圆。规定标准值：规定标准值：2020由由d db bdcosdcos可知可知，基圆也是一个大小唯一确定的圆基圆也是一个大小唯一确定的圆。称称 m、z、为渐开线齿轮的三个基本参数为渐开线齿轮的三个基本参数。对于分度圆大小相同的齿轮，如果不同，则基圆大小将不同，因而其齿廓形状也不同。是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。或或r

83、 rb brcosrcos，arccosarccos( (r rb b/r)/r)d db bdcosdcos北京联合大学专用 潘存云教授研制 齿轮各部分尺寸的计算公式：齿轮各部分尺寸的计算公式：齿顶高：齿顶高：h ha a=h=ha a* *m m齿根高：齿根高：h hf f=(h=(ha a* * +c +c* *)m)m全齿高：全齿高：h= ha+hf齿顶圆直径：齿顶圆直径： d da a=d+2h=d+2ha a齿顶高齿顶高系数系数: :h ha a* *齿齿根根圆直径：圆直径： d df f=d-2h=d-2hf f顶隙系数顶隙系数: : c c* *分度圆直径：分度圆直径： d=d

84、=mzmz=(=(2ha* +c*) )m=(z+2h=(z+2ha a* *)m)m=(z-2h=(z-2ha a* *-2c-2c* *)m)mrrf正常齿：正常齿： h ha a* *1 1短齿制：短齿制： h ha a* *0.80.8正常齿：正常齿： c c* *0.250.25短齿制：短齿制： c c* *0.30.3rahahfh北京联合大学专用 潘存云教授研制 hahfhBprarfrpnpbrbO基圆直径：基圆直径：法向齿距：法向齿距：标准齿轮：标准齿轮：一个标准齿轮的基本参数和参数的值确定之后，其主要尺寸和齿廓形状就完全确定了。= =mzcosmzcos=d=db b/z/

85、z=mcosmcos= =pcospcos统一用统一用p pb b表示表示m m 、h ha a* * 、c c* * 取标准值，取标准值，且且e=se=s的齿轮的齿轮。Nd db b= =dcosdcosp pn n= =p pb bse北京联合大学专用 潘存云教授研制 B二、齿条二、齿条特点：特点：齿廓是直线，各点法线和速度方向线平行1)1)压力角处处相等，且等于齿形角，压力角处处相等，且等于齿形角， 2)2)齿距处处相等齿距处处相等: : p=mp=m其它参数的计算与外齿轮相同其它参数的计算与外齿轮相同, , 如：如： s=m/2 e=m/2s=m/2 e=m/2 esppnhahfzz

86、的特例。齿廓曲线（渐开线）的特例。齿廓曲线（渐开线）直线直线h ha a=h=ha a* *m m h hf f=(h=(ha a* * +c +c* *)m)mpn=pcos为常数。为常数。北京联合大学专用 潘存云教授研制 pnhNsehahfpBOrbr rf fr ra a1 1)轮齿与齿槽正好与外齿轮相反。轮齿与齿槽正好与外齿轮相反。2 2) dfdda三、内齿轮三、内齿轮3 3) 为保证齿廓全部为渐开线，为保证齿廓全部为渐开线，dad-2ha,dfd+2hf结构特点：结构特点：轮齿分布在空心圆柱体内表面上。轮齿分布在空心圆柱体内表面上。不同点不同点：要求要求dadb。r北京联合大学专

87、用 潘存云教授研制 rb2r2O22 2rb2r2O2 2 2rb2r2O22 2rb1r1O11 1rb1r1O11 1rb1r1O11 1pb2pb2pb2pb1pb1pb2pb1=pb2pb1pb1不能正确啮合不能正确啮合!不能正确啮合不能正确啮合!能正确啮合能正确啮合!一对齿轮传动时，所有啮合点都在一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线啮合线N1N2上。上。渐开线齿廓能满足齿廓啮合基本定律，那么，是否任意两个渐开线齿轮都能组成一对齿轮传动呢？m1 m2外观齿1比齿2大45 渐开线标准齿轮的啮合渐开线标准齿轮的啮合PN1N2B2B1B1PN1N2B2PN1N2B1B2北京联合大学专用 潘存

88、云教授研制 rb2r2O2rb1r1O11 12 2PN1N2B2B1要要使使进进入入啮啮合合区区内内的的各各对对齿齿轮轮都都能能正正确确地地进进入入啮啮合合，两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等：两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等：1.正确啮合条件正确啮合条件 p pb1b1= p pb2b2将将p pb b=mcosmcos代入得：代入得： m m1 1coscos1 1=m=m2 2coscos2 2因因m和和都都取取标标准准值值，使使上上式式成成立立的的条条件为：件为：m m1 1=m=m2 2 ， 1 1= =2 2结论：结论：一一对对渐渐开开线线齿齿轮轮的的正正确确啮

89、啮合合条条件件是是它它们们模数模数和和压力角压力角应分别相等。应分别相等。pb2i12 = - -1 12 2传动比：传动比： = -d db2b2d db1b1 = -dd2 2dd1 1 = -d d2 2d d1 1 = -Z Z2 2Z Z1 1pb1北京联合大学专用 潘存云教授研制 rb2r2O2r1O11 12 2PN1N2rb1二、标准中心距二、标准中心距a对对标准标准齿轮，确定中心距齿轮，确定中心距a时，应满足两个要求：时，应满足两个要求：1)理论上齿侧间隙为零理论上齿侧间隙为零2)顶隙顶隙c为标准值。为标准值。 储油用此时有：此时有： a=ra1+ c +rf2=r1+h+h

90、a a* *m m=r1+ + r2为了便于润滑、制造和装配误差，以及受力受热变形膨胀所引起的挤压现象，实际上侧隙不为零，由公差保证。ra1ra1rf2rf2acs1- -e2=0c=c*m+c+c* *m m + + r2-(h-(ha a* *m+cm+c* *m)m)=m(z1+z2)/2a =r1+ + r2标准中心距标准中心距标准安装标准安装北京联合大学专用 潘存云教授研制 arb2O2O11 12 2PN1N2rb1两轮节圆总相切：两轮节圆总相切： a=r1+ + r2 =r1+ + r2两两轮轮的的传传动动比比： i12 = r2 / r1r1 = r1r2 = r2在标准安装时

91、节圆与分度圆重合。在标准安装时节圆与分度圆重合。= r2 / r1=因此有：因此有：=必须指出：必须指出：1.1.分度圆和压力角是单个齿分度圆和压力角是单个齿轮就有的；而节圆和啮合角轮就有的；而节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的。是两个齿轮啮合后才出现的。2.2.非标准安装时，非标准安装时，两分度圆两分度圆将分离，此时由：将分离，此时由： 提问：有可能提问：有可能 20 的齿轮和人字的齿轮和人字齿轮。齿轮。由由db=mzcos可知，渐可知，渐开线形状随齿数变化。开线形状随齿数变化。要想获得精确的齿廓，要想获得精确的齿廓，加工一种齿数的齿轮，加工一种齿数的齿轮，就需要一把刀具。这在就需要一把刀

92、具。这在工程上是不现实的。工程上是不现实的。进给进给分度分度分度分度切削切削切削切削进给进给北京联合大学专用 潘存云教授研制 成形法加工的特点：成形法加工的特点： 产生齿形误差和分度误差，精度较低，加工不连产生齿形误差和分度误差，精度较低，加工不连续，生产效率低。适于单件生产。续，生产效率低。适于单件生产。铣刀铣刀号数号数 所切所切齿轮齿轮 1213 1416 1720 2125 2634 3554 55134 135齿数齿数8把一组各号铣刀切制齿轮的齿数范围把一组各号铣刀切制齿轮的齿数范围1 2 3 4 5 6 7 8 北京联合大学专用 潘存云教授研制 0 00 0齿轮插刀加工齿轮插刀加工i

93、=0 0 /=z/z/=z/z0 0二、范成法二、范成法1. 齿轮插刀齿轮插刀共轭齿廓互为包络线共轭齿廓互为包络线切切削削运运动动0 0范成运动范成运动让刀运动让刀运动北京联合大学专用 潘存云教授研制 进给进给切削切削让刀让刀v范成范成Vrrmzmz/2/22. 齿条插刀齿条插刀插齿加工过程为断续切削，生产效率低。插齿加工过程为断续切削，生产效率低。齿条插刀加工时齿廓包络过程齿条插刀加工时齿廓包络过程 北京联合大学专用 潘存云教授研制 滚刀滚刀进给进给进给进给0 0v0 0范成运动范成运动Vrrmzmz/2/2滚刀倾斜滚刀倾斜tt滚刀轴剖面相当于齿条相当于齿轮齿条啮合传动0 0切削切削3. 齿

94、轮滚刀齿轮滚刀被加工齿轮被加工齿轮为什么滚刀要倾斜一个角度呢？北京联合大学专用 潘存云教授研制 范成法加工的特点：范成法加工的特点： 一种模数只需要一把刀具连续切削，生产一种模数只需要一把刀具连续切削，生产效率高，精度高，用于批量生产。效率高，精度高，用于批量生产。tttt北京联合大学专用 潘存云教授研制 hf=(h*a+ c*)m4.用标准齿条型刀具加工标准齿轮用标准齿条型刀具加工标准齿轮标准齿条型刀具比基准齿标准齿条型刀具比基准齿形高出形高出c*m一段切出齿根一段切出齿根过渡曲线过渡曲线。 非渐开线讨论切制原理时不考虑此部分。GB1356-88规定了标准规定了标准齿条型刀具的基准齿形。齿条

95、型刀具的基准齿形。4.1标准齿条型刀具标准齿条型刀具4.2用标准齿条型刀具加工标准齿轮用标准齿条型刀具加工标准齿轮h*am分度线分度线分度圆分度圆ha=h*am加工标准齿轮：加工标准齿轮：刀具分度线刚好与轮坯刀具分度线刚好与轮坯的分度圆作纯滚动。的分度圆作纯滚动。加工结果：加工结果： s se em/2es sha=h*amhf=(h*a+ c*)mh*amc*mc*m顶线顶线=20=20m/2m/2北京联合大学专用 潘存云教授研制 PrbrraN1O1分度圆分度圆基圆基圆一、根切现象一、根切现象图示现象称为轮齿的根切。图示现象称为轮齿的根切。根切的后果：根切的后果：削弱轮齿的抗弯强度；削弱轮

96、齿的抗弯强度；以下分析产生根切的原因以下分析产生根切的原因:使重合度使重合度下降。下降。47 根切现象、最少齿数及变位齿轮根切现象、最少齿数及变位齿轮23B1PB2PN1 不根切不根切1刀具在位置刀具在位置1开始切削齿间；开始切削齿间；在位置在位置2开始切削渐开线齿廓；开始切削渐开线齿廓；在位置在位置3切削完全部齿廓；切削完全部齿廓；当当B2落在落在N1点的下方点的下方： PB2PN1B2北京联合大学专用 潘存云教授研制 P二、渐开线齿轮不发生根切的最少齿数二、渐开线齿轮不发生根切的最少齿数当被加工齿轮的模数当被加工齿轮的模数m确定之后，其刀具齿顶线与啮确定之后，其刀具齿顶线与啮合线的交点合线

97、的交点B2就唯一确定，就唯一确定，这时极限啮合点这时极限啮合点N1的位置随基圆大小变动的位置随基圆大小变动当当N1 B2两点重合时，正好不根切。两点重合时，正好不根切。不根切的条件：不根切的条件：在在PN1O1 中有：中有：在在PB2B 中有：中有：代入求得：代入求得： z2 h2 ha a* */ / sin2 2 取取=20, h=20, ha a* *=1=1，得得: : z zminmin=17=17h*am即：即： zminmin2 h2 ha a* */ / sin2 2 P N1PP B2=mzsin/2 PN1=rsinPB2=h ha a* *m/ /sinB2Brb3 N1

98、rb N1O1rb1N1 r北京联合大学专用 潘存云教授研制 三、变位齿轮及其齿厚的确定三、变位齿轮及其齿厚的确定标准齿轮的标准齿轮的优点：优点：计算简单、互换性好。计算简单、互换性好。缺点：缺点：当当zz zminmin时，产生根切。但实际生产中经常要用到时，产生根切。但实际生产中经常要用到 zz zminmin的齿轮。的齿轮。不适合不适合 aa的场合的场合。aa 时，产生过大侧隙时，产生过大侧隙，且且小齿轮容易坏。原因：小齿轮容易坏。原因：小，滑动系数大，齿根小，滑动系数大，齿根 薄。希望两者寿命接薄。希望两者寿命接 近。近。为改善上述不足，就必须对齿轮进行变位修正。北京联合大学专用 潘存

99、云教授研制 N11.1.加工齿轮时刀具的移位加工齿轮时刀具的移位 从避免根切引入为避免根切，可径向移动刀具为避免根切，可径向移动刀具 xm B2x-为移距系数。为移距系数。 xmxm-移距移距B2靠近轮坯中心时，靠近轮坯中心时，x 000， 正变位齿轮正变位齿轮。刀具中线刀具中线北京联合大学专用 潘存云教授研制 由由于于刀刀具具一一样样，变变位位齿齿轮轮的的基基本本参参数数m m、z z、与与标标准准齿齿轮轮相相同同，故故d d、d db b与与标标准准齿齿轮轮也也相相同同，齿齿廓廓曲曲线线取取自同一条渐开线的不同段。自同一条渐开线的不同段。正变位齿轮正变位齿轮 x0hahf标准齿轮标准齿轮

100、x0分度圆分度圆负变位齿轮负变位齿轮 x00负传动负传动 x1x2000，大齿轮采用负变位，大齿轮采用负变位，x200优缺点：优缺点：可采用可采用z z1 1z zminmin的小齿轮，仍不根切的小齿轮，仍不根切, ,使结构更紧凑。使结构更紧凑。改善小齿轮的磨损情况。改善小齿轮的磨损情况。相对提高承载能力，因大小齿轮强度趋于接近。相对提高承载能力，因大小齿轮强度趋于接近。缺点是缺点是: :没有互换性，必须成对使用，没有互换性，必须成对使用，略有减小。略有减小。北京联合大学专用 潘存云教授研制 48 平行轴平行轴斜斜齿轮齿轮传动传动1.斜齿轮的共轭齿廓曲面斜齿轮的共轭齿廓曲面考虑齿轮宽度，则直齿

101、轮的齿廓曲面是发生面在基圆柱上作纯滚动时，发生面内一条与轴线平行的直线KK所展成的曲面。直齿轮：啮合线直齿轮：啮合线啮合面啮合面 两基圆的内公切面啮合点啮合点接触线，即啮合面与齿廓曲面的交线。接触线，即啮合面与齿廓曲面的交线。啮啮合合特特点点: : 沿沿齿齿宽宽同同时时进进入入或或退退出出啮啮合合。突突然然加加载载或或卸载，运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。卸载，运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。斜直线斜直线KK的轨迹斜齿轮的齿廓曲面的轨迹斜齿轮的齿廓曲面螺旋线渐开面螺旋线渐开面Kb 基圆柱上的基圆柱上的螺旋角螺旋角KK线上每一点都产生一条渐开线，其形状相同而起始点不在同一条母线上发生面发生面

102、 基圆柱基圆柱发生面发生面AKAAAbKK北京联合大学专用 潘存云教授研制 12b啮合面啮合面基圆柱基圆柱渐开线螺旋渐开线螺旋面面KK齿面接触线齿面接触线齿面接触线始终与齿面接触线始终与K-KK-K线平行并且位于两基圆的公切面内。线平行并且位于两基圆的公切面内。北京联合大学专用 潘存云教授研制 啮合特点啮合特点:接触线长度的变化：接触线长度的变化： 短短 长长 短短加载、卸载过程是逐渐进行的加载、卸载过程是逐渐进行的传动平稳、冲击、传动平稳、冲击、振动和噪音较小，适宜高速、重载传动。振动和噪音较小，适宜高速、重载传动。在端面内，斜齿轮的齿廓曲线为渐开线，相当于直在端面内，斜齿轮的齿廓曲线为渐开

103、线，相当于直齿圆柱齿轮传动，满足定传动比要求。齿圆柱齿轮传动，满足定传动比要求。北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、斜齿轮的基本参数二、斜齿轮的基本参数1. 斜齿轮的螺旋角斜齿轮的螺旋角将将分分度度圆圆柱柱展展开开，得得一矩形，有：一矩形，有：tg=d/l其中其中t为端面压力角为端面压力角。ddb同同理理，将将基基圆圆柱柱展展开开，也得一矩形，有：也得一矩形，有：tgb=db/ll得：得： tgb /tg=db/ d tgb = tg cost=cost定义定义分度圆柱上的螺旋分度圆柱上的螺旋角为斜齿轮的螺旋角角为斜齿轮的螺旋角 。判别方法d db右旋右旋左旋左旋北京联合大学专用 潘存云教授

104、研制 B法面内的齿形与刀具的齿形一样，取法面内的齿形与刀具的齿形一样，取标准值。标准值。2. 模数模数 mn、mt将分度圆柱展开，得一矩形，将分度圆柱展开，得一矩形，pn=ptcos将将 pnmn , ptmt 代入得：代入得：pt 可求得端面齿距与法面齿距之间的关系：可求得端面齿距与法面齿距之间的关系：斜齿轮的齿面为螺旋渐开面，其法面齿形和端面齿形不一样，参数也不一样。切削加工时，刀具沿齿槽方向运动，故法面内的齿形与刀具的齿形一样，取标准值。 计算时，按端面参数进行，故应建立两者之间的关系。端面是圆，而法面不是圆dmn=mtcosnn pn北京联合大学专用 潘存云教授研制 bac压力角：压力

105、角：n、t用斜齿条说明： 在在abc中中，有：有：abc= =n 在在abc中中, 有：有：abc= =t由由 ab=ab , ac=accos 得：得：tgn = tgt cos 3. 斜齿轮传动的几何尺寸斜齿轮传动的几何尺寸不论在法面还是端面，其齿顶高和齿根高一样：不论在法面还是端面，其齿顶高和齿根高一样：h*an法面齿顶高系数，法面齿顶高系数， han*1c*n法面顶隙系数法面顶隙系数, c*n0.25过c点作轮齿的法剖面在法面和端面内齿高一样, tgn =ac/abtgt =ac/ab ha=h*anmn hf= (h*an+c * n) m n nabcaat北京联合大学专用 潘存云

106、教授研制 分度圆直径：分度圆直径： d=zmt=z mn / cos中心距：中心距： a=r1+r2可通过改变可通过改变来调整来调整a的大小。的大小。4.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件啮合处的齿向相同。啮合处的齿向相同。外啮合外啮合 : 1 1-2 2mn1n1=mn2n2 ，n1 =n1 mt1t1=mt2t2 ，t1t2一对斜齿轮的正确啮合条件，除了模数和压力角应分别相等外，其螺旋角必须匹配。= mn (z1+ z2) /2 cos 内啮合内啮合：1 12 2北京联合大学专用 潘存云教授研制 b bB B2 2B B2 2斜齿轮传动的重合度斜齿轮传动的重合度直

107、齿轮：直齿轮：斜齿轮：斜齿轮：的的增量：增量：L/L/p pbtbt分析图示直齿轮和斜齿轮在啮合面进入啮合(B2 B2)和退出啮合(B1 B1)的情形。LLb bb bB B1 1B B1 1b b tg tgb b / /p pbtbt + + 若若 b100，2020 mn2 2则：则： B B1 1B B1 1b bB B2 2B B2 2L LL /L /p pb b (L+L)/(L+L)/p pbtbtb tgtg/p/pt5.455.45北京联合大学专用 潘存云教授研制 cd斜齿圆柱齿轮的当量齿数斜齿圆柱齿轮的当量齿数用盘铣刀加工斜齿轮时，加工沿法面进行，要求斜齿轮法面内的齿形与

108、所选铣刀的齿形近可能接近。选择铣刀组号的依据是直齿轮的齿数，因此，有必要知道一个齿数为z的斜齿轮法面内的齿形与多少个齿的直齿轮的齿形相当，该直齿轮作为选刀号的依据。定义：定义：与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮，称与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮，称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。过分度圆C点作轮齿的法剖面得一椭圆，以C点曲率半径作为当量齿轮的分度圆半径。r rv 得：得： zv 2r rv /mn斜齿轮不发生根切的最少齿数：斜齿轮不发生根切的最少齿数： zmin=z zvmincos3d/mn cos2zmzmt/ / m mn cos2z/z/ cos

109、3a椭圆长半轴椭圆长半轴: a=d/2cos短半轴短半轴: : b=d/2b=d/2 由高数知，C点的曲率半径为：ba2/b =d/2cos2若若=20 =20 z zvmin =17zmin=14 齿槽齿槽n nn n北京联合大学专用 潘存云教授研制 F Fn nF Ft tF Ft tF Fn n7. 斜齿轮的主要优缺点斜齿轮的主要优缺点 啮合性能好、传动平稳，噪音小。啮合性能好、传动平稳，噪音小。 重合度大，承载能力高。重合度大，承载能力高。zmin z zvmin ,机构更紧凑机构更紧凑。 缺点是产生轴向力，且随缺点是产生轴向力，且随增大而增大，增大而增大，一般取一般取820。采用采用

110、人字齿轮人字齿轮，可使，可使2540。常用于高速大功率传动中常用于高速大功率传动中( (如船用齿轮箱如船用齿轮箱) )。F Fs sF Fs s北京联合大学专用 潘存云教授研制 r r2 2O O2 2r r1 1P PO O1 1P P1 1r rv1v149 圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构一、一、圆锥齿轮圆锥齿轮概述概述作用：作用：传递两相交轴之间的运动和动力。传递两相交轴之间的运动和动力。结构特点：结构特点：轮齿分布在锥台表面上，轮齿大小逐渐由大变小。轮齿分布在锥台表面上，轮齿大小逐渐由大变小。轴交角轴交角：根据需要确定根据需要确定为了计算和测量的方便，取大端参数为了计算和测量的方便，取大端参

111、数( (如如m)m)为标准值。为标准值。名称变化：名称变化：圆柱圆柱圆锥，如圆锥，如分度圆锥分度圆锥、齿顶圆锥等。、齿顶圆锥等。1 1=90=90相当于齿轮齿条啮合相当于齿轮齿条啮合分度圆锥角分度圆锥角。P P2 21 1冠轮冠轮2 2北京联合大学专用 潘存云教授研制 轴交角轴交角 根据需要确定根据需要确定圆锥齿圆锥齿轮类型轮类型按按齿齿形形分分有有：直直齿齿、斜斜齿齿、曲曲齿齿( (圆圆弧弧齿齿、螺旋齿螺旋齿) )=90=90常用常用=90=90直齿直齿斜齿斜齿曲齿曲齿北京联合大学专用 潘存云教授研制 渐缩齿渐缩齿等高齿等高齿平面啮合平面啮合内啮合内啮合等顶隙齿等顶隙齿圆锥齿圆锥齿轮类型轮类

112、型按齿形分：按齿形分：直齿、斜齿、曲齿直齿、斜齿、曲齿; ; 按啮合方式分：按啮合方式分：外啮合、内啮合、平面啮合外啮合、内啮合、平面啮合; ; 按轮齿高度分：按轮齿高度分：渐缩齿、等高齿、等顶隙齿渐缩齿、等高齿、等顶隙齿. 外啮合外啮合北京联合大学专用 潘存云教授研制 O1 O2 1. 理论齿廓理论齿廓一一个个圆圆平平面面在在一一圆圆锥锥上上作作纯纯滚滚动动时时，平平面面上上任任一一点点的的轨迹轨迹由于两锥齿轮作定点运动，只有到定点距离相等的点（球面上的点）才能啮合，故共轭齿廓分布在球面上。齿廓曲面：齿廓曲面： 圆平面上某一条半径上所有点的轨迹。圆平面上某一条半径上所有点的轨迹。 演示模型公

113、共锥顶公共锥顶球面渐开线球面渐开线-球面渐开线。球面渐开线。圆平面称圆平面称发生面发生面发生面发生面，圆锥称，圆锥称基圆锥。基圆锥。基圆锥基圆锥二、二、背锥及当量齿轮背锥及当量齿轮北京联合大学专用 潘存云教授研制 o2.背锥及当量齿轮背锥及当量齿轮过过大大端端作作母母线线与与分分度度圆圆锥锥母母线线垂垂直直的的圆圆锥锥 将球面齿往该圆锥上投影，则球面齿形与锥面上的投影非常接近。锥面可以展开，故用锥面上的齿形代替球面齿。演示纸片模型。将将背背锥锥展展开开得得扇扇形形齿齿轮轮，补补全全，得得当当量量齿齿轮轮, ,其其齿齿形形与与锥锥齿齿轮轮大大端端的的球球面面齿齿形形相相当当，两两者者m m和和相

114、同。相同。当量齿轮的参数：当量齿轮的参数：rrvrvp又又 r rv v= =z zv vm m/2/2得：得：z zv vz/z/coscos因球面不能展开，给锥齿轮的设计和制造带来困难，不得已用近似方法研究其齿廓曲线。1 11 1= r /cos = =zmzm/2/2 cos cosReO1-背锥背锥efefrv= O1 P北京联合大学专用 潘存云教授研制 正确啮合条件：正确啮合条件： m m1 1=m=m2 2 , , 1 1= =2 2 Re1 e1 = =Re2e2不根切最少齿数：不根切最少齿数：z zvminvmin=17,=17, z=17z=17coscos ：三、三、 几何

115、参数和尺寸计算几何参数和尺寸计算大端参数大端参数m m取标准值，取标准值，=20 =20 = 45= 45 z=12z=12锥齿轮模数（锥齿轮模数（GB12368-90） mm 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 6 6.5 7 8 9 10引入当量齿轮的概念后，一对锥齿轮的啮合传动问题就转化为一对圆柱直齿轮啮合传动。故可直接引用直齿轮的结论.锥齿轮锥齿轮 圆柱直齿轮圆柱直齿轮北京联合大学专用 潘存云教授研制 R Re e外锥距外锥距分度圆锥角分度圆锥角a齿顶圆锥角齿顶圆锥角b齿宽齿宽da齿顶圆

116、齿顶圆df齿根圆齿根圆bRd1a1 1a2 2da2d2df 22 21 1 d1 , d2- -分度圆直径分度圆直径传动比：传动比： i121 / / 2当当9090时，时，z z2 2 /z/z1 1r r2 2 / r/ r1 1sinsin2 2 /sin/sin1 1 ctgctg1 1 i12 tg2=90=902 2 + +1 1 9090设计时，如果给定设计时，如果给定i12，据此可确定据此可确定。GB12369-90规定，多采用等顶隙圆锥齿轮传动。2hahfOf11 1r r1 1r r2 22 2R北京联合大学专用 潘存云教授研制 9090标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算标准

117、直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算名名 称称 符符 号号 计算公式及参数的选择计算公式及参数的选择模数模数 m me e 按按GB12368-90GB12368-90取值取值传动比传动比 i i=z=z2 2/z/z1 1= =tgtg2 2 = =ctgctg1 1 单级单级i6i11时为减速时为减速, , i i1m1m1 机架，机架， 周转轮系周转轮系= = 定轴轮系，定轴轮系，构件构件 原角速度原角速度 转化后的角速度转化后的角速度2H13可直接套用可直接套用定轴轮系定轴轮系传动比的计算公式。传动比的计算公式。H H1 11 1H H H H2 22 2H H H H3 33 3H H H H

118、H HH HH H0 0 2H13北京联合大学专用 潘存云教授研制 右边各轮的齿数为已知，左边三个基本构件的参数中，如果已知其中任意两个，则可求得第三个参数。于是，可求得任意两个构件之间的传动比。上式上式“”说明在转化轮系中说明在转化轮系中H H1 1 与与H H3 3 方向相反。方向相反。 特别注意：特别注意： 1.1.齿轮齿轮m m、n n的轴线必须平行。的轴线必须平行。通用表达式：通用表达式：= f(z)2.2.计算公式中的计算公式中的“” 不能去掉，它不仅表明转不能去掉，它不仅表明转化轮系中两个太阳轮化轮系中两个太阳轮m m、n n之间的转向关系，而且影之间的转向关系，而且影响到响到m

119、 m、n n、H H的计算结果。的计算结果。北京联合大学专用 潘存云教授研制 如果是行星轮系，则如果是行星轮系，则m m、n n中必有一个为中必有一个为0 0（不妨（不妨设设n n0 0）, ,则上述通式改写如下：则上述通式改写如下：以上公式中的以上公式中的i i 可用转速可用转速n ni i 代替代替: : 两者关系如何？ 用转速表示有：用转速表示有：= f(z)n ni i=(=(i i/2 /2 )60)60=i i3030rpmrpm北京联合大学专用 潘存云教授研制 例二例二 2 2K KH H 轮系中，轮系中， z z1 1z z2 220, z20, z3 360601)轮轮3 3

120、固定。求固定。求i1H 。2)n n1 1=1, n=1, n3 3=-1, =-1, 求求n nH H 及及i1H 的值。的值。3)n n1 1=1, n=1, n3 3=1, =1, 求求n nH H 及及i1H 的值。的值。 i1H=4 , 齿轮齿轮1和系杆转向相同和系杆转向相同3两者转向相反。两者转向相反。得：得： i1H = n1 / nH =2 , 轮1逆时针转1圈，轮3顺时针转1圈，则系杆顺时针转半圈。轮1逆转1圈，轮3顺转1圈轮1、轮3各逆转1圈轮1转4圈，系杆H转1圈。模型验证2H13北京联合大学专用 潘存云教授研制 结论：结论：1)轮轮1 1转转4 4圈，系杆圈，系杆H H

121、同向转同向转1 1圈。圈。2) 轮轮1 1逆时针转逆时针转1 1圈，轮圈，轮3 3顺时针转顺时针转1 1圈，则系杆顺时圈，则系杆顺时 针转半圈。针转半圈。3)轮轮1 1轮轮3 3各逆时针转各逆时针转1 1圈，则系杆逆时针转圈，则系杆逆时针转1 1圈。圈。特别强调：特别强调： i13 iH13 一是绝对运动、一是相对运动 i1313- z- z3 3/z/z1 1=3两者转向相同。两者转向相同。得得： i1H = n1 / nH =1 , 轮1轮3各逆时针转1圈，则系杆逆时针转1圈。n n1 1=1, n=1, n3 3=1=1三个基本构件无相对运动！三个基本构件无相对运动！这是数学上0比0未定

122、型应用实例北京联合大学专用 潘存云教授研制 例三：例三：已知图示轮系中已知图示轮系中 z z1 14444，z z2 240,40, z z2242, z42, z3 34242，求，求i iH1H1 解：解：i iH H1313(1 1-H H)/(0-)/(0-H H ) )4042/44424042/4442 i i1H1H1-i1-iH H1313结论结论：系杆转系杆转1111圈时，轮圈时，轮1 1同向转同向转1 1圈。圈。模型验证若若 Z Z1 1=100, z=100, z2 2=101, z=101, z22=100, z=100, z3 3=99=99。i i1H1H1-i1-

123、iH H13131-10199/1001001-10199/100100结论：结论：系杆转系杆转1000010000圈时，轮圈时，轮1 1同向转同向转1 1圈。圈。= 1-i= 1-i1H1H(-1)(-1)2 2 z z2 2z z3 3 /z/z1 1 z z2210/11 10/11 i iH1H11/i1/i1H1H=11=11 i iH1H11000010000 1-10/111-10/11 1 1/ /1111 1/10000,1/10000,Z2 Z2HZ1Z3北京联合大学专用 潘存云教授研制 又若又若 Z Z1 1=100, z=100, z2 2=101, z=101, z2

124、2=100, z=100, z3 3100100，结论：结论：系杆转系杆转100100圈时，轮圈时，轮1 1反向转反向转1 1圈。圈。此例说明行星轮系中输出轴的转向，不仅与输入轴的转向有关，而且与各轮的齿数有关。本例中只将轮3增加了一个齿，轮1就反向旋转，且传动比发生巨大变化，这是行星轮系与定轴轮系不同的地方i i1H1H1-i1-iH H1H1H1-101/1001-101/100i iH1H1-100 -100 1/100, 1/100, Z2 Z2HZ1Z3北京联合大学专用 潘存云教授研制 z z1 1z z2 2z z3 3例四：例四：已知马铃薯挖掘中：已知马铃薯挖掘中：z z1 1z

125、 z2 2z z3 3 ，求，求2 2， 3 3 上式表明上式表明轮轮3 3的绝对角速度为的绝对角速度为0 0，但相对角速度不为，但相对角速度不为0 0。113 30 02 222H Hz z1 1z z3 3z z3 3z z1 1HH铁锹铁锹H HH H模型验证z z2 2z z2 2北京联合大学专用 潘存云教授研制 H例五：例五：图示圆锥齿轮组成的轮系中，已知：图示圆锥齿轮组成的轮系中，已知： z z1 13333，z z2 212, z12, z2233, 33, 求求 i3H 解解: :判别转向判别转向: :强调：如果方向判断不对，则会得出错误的结论：30。提问：事实上，因角速度事实

126、上，因角速度2 2是一个向量，它与牵连角速度是一个向量，它与牵连角速度H H和相对和相对角速度角速度H H2 2之间的关系为：之间的关系为： P P为绝对瞬心，故轮为绝对瞬心，故轮2 2中心速度为：中心速度为： V V2o2o=r=r2 2H H2 2 H H2 2H H r r1 1/ r/ r2 2z z1 1z z3 3i3H =2 系杆H转一圈，齿轮3同向2圈=1不成立！不成立！Why? 因两者轴线不平行H H2 2 2 2H H又又 V V2o2o=r=r1 1H H H H2 2H Hr r2 2r r1 1如何求？特别注意：特别注意：转化轮系中两齿轮轴线不平行时，不能直接计算！转

127、化轮系中两齿轮轴线不平行时，不能直接计算！z z2 2oH H tg tg1 1 H H ctg ctg2 2 齿轮齿轮1 1、3 3方向相反方向相反p2 2 = =H H + +H H2 2 2 22 21 1北京联合大学专用 潘存云教授研制 54 复合复合轮系轮系及其传动比及其传动比除了上述基本轮系之外，工程实际中还大量采用混合轮系。将将复复合轮系分解为合轮系分解为基本轮系基本轮系，分别计算传动比，然后，分别计算传动比，然后根据组合方式联立求解。根据组合方式联立求解。方法：方法：先找行星轮先找行星轮混合轮系中可能有多个周转轮系，而混合轮系中可能有多个周转轮系，而一个基本周转轮一个基本周转轮

128、系中至多只有三个中心轮。系中至多只有三个中心轮。剩余的就是定轴轮系。剩余的就是定轴轮系。举例一举例一P80P80，求图示电动卷扬机的传动比。（自学）求图示电动卷扬机的传动比。（自学）传动比求解思路：传动比求解思路：轮系分解的关键是：轮系分解的关键是：将周转轮系分离出来。将周转轮系分离出来。系杆（系杆（支承行星轮支承行星轮) )太阳轮（太阳轮（与行星轮啮合与行星轮啮合）北京联合大学专用 潘存云教授研制 A331254KB例六：例六：图示为龙门刨床工作台的变图示为龙门刨床工作台的变速机构，速机构，J J、K K为电磁制动器，设已为电磁制动器，设已知各轮的齿数，求知各轮的齿数，求J J、K K分别刹

129、车时分别刹车时的传动比的传动比i i1B1B。解解 1)1)刹住刹住J J时时 1 12 23 3为定轴轮系为定轴轮系定轴部分：定轴部分： i i13131 1/3 3周转部分：周转部分： i iB B3535(33-B B)/(0-)/(0-B B) )连接条件：连接条件： 3 333联立解得：联立解得：B B5 54 433为周转轮系为周转轮系3 333将两者连接将两者连接-z-z3 3/ z/ z1 1=-z=-z5 5/ z/ z33 J北京联合大学专用 潘存云教授研制 A331254KB2) 2) 刹住刹住K K时时A-1A-12 23 3为周转轮系为周转轮系周转轮系周转轮系1 1：

130、 i A13(1 - - A ) /(0 - -A )周转轮系周转轮系2 2： i iB B3535(33-B B )/()/(5 5-B B ) )连接条件：连接条件： 5 5A A 联立解得：联立解得：总传动比为两个串联周转轮系的传动比的乘积。总传动比为两个串联周转轮系的传动比的乘积。B B5 54 433为周转轮系为周转轮系5 5A A将两将两者连接者连接- - z z3 3 / z/ z1 1- z- z5 5/ z/ z33 i1A i5BJKB5A北京联合大学专用 潘存云教授研制 混合轮系的解题步骤：混合轮系的解题步骤：1)找出所有的基本轮系。找出所有的基本轮系。2)2)求各基本轮

131、系的传动比。求各基本轮系的传动比。3) 根据各基本轮系之间的连接条件，联立基本轮系的根据各基本轮系之间的连接条件，联立基本轮系的 传动比方程组求解。传动比方程组求解。关键是找出周转轮系关键是找出周转轮系! !北京联合大学专用 潘存云教授研制 1255 轮系的应用轮系的应用1)获得较大的传动比获得较大的传动比，而且结构紧凑。，而且结构紧凑。2)实现实现分路传动分路传动。如钟表时分秒针；。如钟表时分秒针；动画：1路输入6路输出3)换向传动换向传动4)实现实现变速传动变速传动5)运动合成运动合成加减法运算6)运动分解运动分解汽车差速器用途：用途：减速器、增速器、变速器、减速器、增速器、变速器、 换向

132、机构。换向机构。7) 在尺寸及重量较小时，实现在尺寸及重量较小时，实现 大功率传动大功率传动轮系的传动比轮系的传动比i i可达可达1000010000。实例比较一对齿轮一对齿轮: : i8, i8, i12=6结构超大、小轮易坏结构超大、小轮易坏北京联合大学专用 潘存云教授研制 车床走刀丝杠三星轮换向机构车床走刀丝杠三星轮换向机构转向相反转向相反转向相同转向相同北京联合大学专用 潘存云教授研制 JK当输入轴当输入轴1的转速一定时，的转速一定时，分别对分别对J、K 进行制动，输进行制动，输出轴出轴B可得到不同的转速。可得到不同的转速。移动双联齿轮移动双联齿轮使不同使不同齿数的齿轮进入啮合齿数的齿

133、轮进入啮合可改变输出轴的转速。可改变输出轴的转速。A331254B5A北京联合大学专用 潘存云教授研制 123H=1图示行星轮系中：图示行星轮系中：Z1= Z2 = Z3nH =(n1 + n3 ) / 2结论：结论：行星架的转速是轮行星架的转速是轮1、3转速的合成。转速的合成。北京联合大学专用 潘存云教授研制 =1图示为汽车差速器，图示为汽车差速器，n1 =n3 当汽车走直线时，若不打滑：当汽车走直线时，若不打滑：225差速器差速器分析组成及运动传递汽车转弯时，车体将以汽车转弯时，车体将以绕绕P点旋转：点旋转： 2Lv1v3V1=(r-L) V3=(r+L) 两者之间 有何关系呢n1 /n3

134、 = V1 / V3r转弯半径，转弯半径，该轮系根据转弯半径大小自动分解该轮系根据转弯半径大小自动分解nH使使n1 、n3符合转弯的要求符合转弯的要求= (r-L) / (r+L) 2L轮距轮距13r式中行星架的转速式中行星架的转速nH由发动机提供，由发动机提供，为已知仅由该式无法确定两后轮的转速,还需要其它约束条件。走直线走直线转弯转弯其中：其中： Z1= Z3 ，nH= n4PH4北京联合大学专用 潘存云教授研制 某型号涡轮螺旋桨航空发动机主减外形尺寸仅为某型号涡轮螺旋桨航空发动机主减外形尺寸仅为430430 mmmm，采用采用4 4个行星轮和个行星轮和6 6个中间轮个中间轮. .z4z5

135、z6传递功率达到：传递功率达到：28502850kwkw， i i1H1H11.4511.45。z3z1z2z1z2z3z4z5z6北京联合大学专用 潘存云教授研制 556 6 几种特殊的行星传动简介几种特殊的行星传动简介 在在2 2K-HK-H行星轮系中，去掉小中心轮，将行星轮加行星轮系中，去掉小中心轮，将行星轮加大使与中心轮的齿数差大使与中心轮的齿数差z z2 2-z-z1 11 14 4，称为少齿差传动。称为少齿差传动。传动比为：传动比为：若若z z2 2-z-z1 11(1(称为一齿差传动称为一齿差传动) )，z z1 1100100，则，则i iH1H1100100。输入轴转100圈

136、，输出轴只反向转一圈。可知这种少齿数差传动机构可获得很大的单级传动比。输出机构输出机构V 系杆为主动，输出行星轮的运动。由于行星轮作系杆为主动，输出行星轮的运动。由于行星轮作平面运动，故应增加一运动输出机构平面运动，故应增加一运动输出机构V V。12iH1=1/ i1H= -z1 /(z2 - z1 )称此种行星轮系为称此种行星轮系为: : K-H-VK-H-V型。型。北京联合大学专用 潘存云教授研制 工程上广泛采用的是孔销式输出机构工程上广泛采用的是孔销式输出机构图示输出机构为双万向联轴节，不仅轴向尺寸大，而且不适用于有两个行星轮的场合。12当满足条件：当满足条件：销孔和销轴始终保持接触。销

137、孔和销轴始终保持接触。四个圆心的连线构成四个圆心的连线构成:平行四边形平行四边形。dh= ds + 2aadhds根据齿廓曲线的不同，目前工程上有两种结构的减速器，即渐开线少齿差行星和摆线针轮减速器。不实用不实用! 结构如图 ohoso1o2北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、一、渐开线渐开线少齿差行星齿轮传动少齿差行星齿轮传动其齿廓曲线为普通的渐开线，齿数差一般为其齿廓曲线为普通的渐开线，齿数差一般为z z2 2-z-z1 1=1=14 4。优点：优点：传动比大，一级减速传动比大，一级减速i1H可达可达135135，二级可达，二级可达10001000以上。以上。结构简单，体积小，重量轻。与

138、同样传动比和同样结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样 功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻1/31/3以上。以上。加工简单，装配方便。加工简单，装配方便。效率较高。一级减速效率较高。一级减速0.80.80.940.94, ,比蜗杆传动高。比蜗杆传动高。由于上述优点，使其获得了广泛的应用缺点缺点：只能采用正变位齿轮传动，设计较复杂。只能采用正变位齿轮传动，设计较复杂。存在重叠干涉现象传递功率不大，传递功率不大，N45KWN45KW。 受输出机构限制径向分力大，行星轮轴承容易损坏。径向分力大，行星轮轴承容易损坏。 大北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、

139、二、摆线针轮传动摆线针轮传动结构特点：结构特点：行星轮齿廓曲线为摆线行星轮齿廓曲线为摆线( (称摆线轮称摆线轮) )，固定轮采用，固定轮采用针轮针轮。摆线轮摆线轮销轴销轴当满足条件：当满足条件： dh= ds + 2a销轴套销轴套dsdhO1齿数差为齿数差为: : z z2 2-z-z1 1=1=1a销孔和销轴始终保持销孔和销轴始终保持接触，四个圆心的连接触，四个圆心的连线构成一平行四边形。线构成一平行四边形。针轮针轮O2针齿套针齿套针齿销针齿销北京联合大学专用 潘存云教授研制 r2r22发生圆发生圆外摆线：外摆线：发生圆发生圆2 2在导圆在导圆1 1( (r r1 1rr2 2) )上作纯上

140、作纯滚动时，发生圆上点滚动时，发生圆上点P P的轨迹。的轨迹。齿廓曲线的形成齿廓曲线的形成p3p4p2外摆线外摆线1导圆导圆r1p1 p5北京联合大学专用 潘存云教授研制 a短幅外摆线：短幅外摆线：发生圆在导圆上作纯滚发生圆在导圆上作纯滚动时，与发生圆上固联动时，与发生圆上固联一点一点M M的轨迹。的轨迹。齿廓曲线：齿廓曲线：短幅外摆线的内侧等短幅外摆线的内侧等距线距线( (针齿的包络线针齿的包络线) )。短幅外摆线短幅外摆线齿廓曲线齿廓曲线12r2p4p5BAr1p1p2p3导圆导圆发生圆发生圆M2o2M3o3o4M4o5M5M1o1c1c5外摆线：外摆线：发生圆发生圆2 2在导圆在导圆1

141、1( (r r1 1rr2 2) )上作纯滚动时，上作纯滚动时，发生圆上点发生圆上点P P的轨迹。的轨迹。齿廓曲线的形成齿廓曲线的形成北京联合大学专用 潘存云教授研制 优点：优点：传动比大，一级减速传动比大，一级减速i i1H1H可达可达135135，二级可达，二级可达10001000以上。以上。结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样结构简单，体积小，重量轻。与同样传动比和同样功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻功率的普通齿轮减速器相比，重量可减轻1/31/3以上。以上。加工简单，装配方便。加工简单，装配方便。效率较高。一级减速效率较高。一级减速0.80.80.94,0.94,比蜗杆传比

142、蜗杆传动高。动高。北京联合大学专用 潘存云教授研制 三、谐波齿轮传动三、谐波齿轮传动组成组成: 刚轮刚轮(固定固定) 、柔轮柔轮(输出输出) 、波发生器波发生器(主动主动) 。刚轮刚轮柔轮柔轮波发生器波发生器北京联合大学专用 潘存云教授研制 啮合啮合啮合啮合工作原理：工作原理：当波发生器旋转时，迫使柔轮由圆变形为椭圆，使长当波发生器旋转时，迫使柔轮由圆变形为椭圆，使长轴两端附近的齿进入啮合状态，而端轴附近的齿则脱开，其余不轴两端附近的齿进入啮合状态，而端轴附近的齿则脱开，其余不同区段上的齿有的处于逐渐啮入状态，而有的处于逐渐啮出状态。同区段上的齿有的处于逐渐啮入状态，而有的处于逐渐啮出状态。波

143、发生器连续转动时，柔轮的变形部位也随之转动，使轮齿依次波发生器连续转动时，柔轮的变形部位也随之转动，使轮齿依次进入啮合，然后又依次退出啮合，从而实现啮合传动。进入啮合，然后又依次退出啮合，从而实现啮合传动。在传动过程中柔轮的弹性变形近似于谐波，故取名为谐波传动。刚轮刚轮柔轮柔轮波发生器波发生器啮入啮入啮出啮出脱开脱开脱开脱开北京联合大学专用 潘存云教授研制 刚轮刚轮优点：优点：传动比大，单级减速传动比大，单级减速i i1H1H可达可达5050500500；同时啮合的齿数多，承载能力高；同时啮合的齿数多，承载能力高；传动平稳、传动精度高、磨损小；传动平稳、传动精度高、磨损小；在大传动比下，仍有较

144、高的机械效率；在大传动比下，仍有较高的机械效率；类型类型： 双波传动、双波传动、 三波传动三波传动零件数量少、重量轻、结构紧凑；零件数量少、重量轻、结构紧凑；缺点：缺点：启动力矩较大、柔轮容易发生疲劳损坏、发热严重。启动力矩较大、柔轮容易发生疲劳损坏、发热严重。转臂旋转一圈，柔轮变形两次，并反向转两个齿。转臂旋转一圈，柔轮变形三次，反向转三个齿。转臂转臂柔轮柔轮滚轮滚轮滚轮滚轮双波动画双波动画 三波动画三波动画 北京联合大学专用 潘存云教授研制 第第9章章 机械零件设计概论机械零件设计概论91 机械零件设计概论机械零件设计概论92 机械零件的强度机械零件的强度93 机械零件的接触强度机械零件的

145、接触强度94 机械零件的耐磨性机械零件的耐磨性95 机械制造常用材料及其选择机械制造常用材料及其选择96 公差与配合、表面粗糙度和优先数系公差与配合、表面粗糙度和优先数系97 机械零件的工艺性及标准化机械零件的工艺性及标准化北京联合大学专用 潘存云教授研制 91 机械零件设计概论机械零件设计概论机械设计应满足的要求：机械设计应满足的要求：在在满满足足预预期期功功能能的的前前提提下下，性性能能好好、效效率率高高、成成本本低低，在在预预定定使使用用期期限限内内安安全全可可靠靠，操操作作方方便便、维维修修简简单单和和造型美观造型美观等。等。机械零件的失效：机械零件的失效： 机械零件曲于某种原因不能正

146、常工作时，称为机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。失效。工作能力工作能力-在不发生失效的条件下，零件所能安全在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为：又称为：承载能力。承载能力。零件的失效形式零件的失效形式:断裂或塑性变形断裂或塑性变形;过大的弹性变形过大的弹性变形;工作表面的过度磨损或损伤工作表面的过度磨损或损伤;发生强烈的振动；联接的松弛发生强烈的振动；联接的松弛;摩擦传动的打滑等。摩擦传动的打滑等。如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带传动等。机械零件虽然有多种可能的失效形式，归纳起来最主要的

147、为北京联合大学专用 潘存云教授研制 对于各种不同的失效形式，也各有相应的工作能力判定条件强度条件：强度条件：计算应力计算应力许用应力；许用应力；机械零件设计的步骤：机械零件设计的步骤： 1)拟定零件的计算简图拟定零件的计算简图; 5) 绘制工作图并标注必要的技术条件。绘制工作图并标注必要的技术条件。 防止失效的判定条件是：防止失效的判定条件是： 计算量计算量许用量许用量-工作能力计算准则。工作能力计算准则。2) 确定作用在零件上的载荷确定作用在零件上的载荷; 3) 选择合适的材料选择合适的材料; 4) 根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定 条条件

148、件，确确定定零零件件的的形形状状 ; 注意，零件尺寸的计算值一般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标谁、规格加以圆整 失效原因失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等 原因。原因。刚度条件：刚度条件：变形量变形量N0以后，曲线趋于水平，可认为在无限次循环时试件将不会断裂。应力应力与应力循环次数与应力循环次数N N 之间之间的关系曲线称为：的关系曲线称为：疲劳曲线疲劳曲线当当NNNN0 0 时时, ,试件将不会断裂。试件将不会断裂。N N0 0 -循环基数循环基数N N0 0 对应的应力称为：对应的应力称为：当当NNN2%-含

149、碳量含碳量 2%铁碳合金铁碳合金特点：特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉。低廉。应用：应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。北京联合大学专用 潘存云教授研制 选用原则：选用原则： 优选碳素钢，其次是优选碳素钢，其次是硅、硅、锰、硼、硼、钒类合金合金钢。特点：特点：与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。可用热处理方

150、法改善其力学性能和加工性能。零件毛坯获取方法：零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。锻造、冲压、焊接、铸造等。应用：应用：应用范围极其广泛。应用范围极其广泛。表表9-2 9-2 常用材料的相对价格常用材料的相对价格材材 料料 种种 类类 规规 格格 相对价格相对价格热轧圆刚热轧圆刚 碳素结构钢碳素结构钢Q235 （ 3342） 1铸铸 件件优质碳素钢优质碳素钢 （ 2950） 1.51.8 合金结构钢合金结构钢（ 2950） 1.72.5 滚动轴承钢滚动轴承钢（ 2950） 3 合金工具钢合金工具钢（ 2950） 320 4Cr9Si2耐热钢耐热钢（ 2950） 5 灰铸铁铸件灰铸铁铸件

151、 0.85 碳素钢铸件碳素钢铸件 1.7 铜合金、铝合金铸件铜合金、铝合金铸件 810 价格便宜且供应充分 我国资源丰富 北京联合大学专用 潘存云教授研制 3.3.铜合金铜合金- -铜锌合金，并含有少量的铜锌合金，并含有少量的锰、铝铝、镍镍特点：特点：具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具有良好的减摩性和抗腐蚀性。有良好的减摩性和抗腐蚀性。零件毛坯获取方法：辗压、铸造。零件毛坯获取方法：辗压、铸造。应用：应用：应用范围广泛。应用范围广泛。种类种类青铜青铜黄铜黄铜轴承合金（巴氏合金）轴承合金（巴氏合金）- -含锡青铜、不含锡青铜含锡青铜、不含锡青铜二、非

152、金属材料二、非金属材料1. 1. 橡胶橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。等。硬橡胶可用于制造用水硬橡胶可用于制造用水润滑的滑的轴承承衬。 北京联合大学专用 潘存云教授研制 2. 2. 塑料塑料 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其机械

153、制造中其应用日益广泛。用日益广泛。 3.3.其它非金属材料：其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。皮革、木材、纸板、棉、丝等。选材因素选材因素：设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。 用途、用途、工作条件工作条件、物理物理、化学化学、机械工机械工艺性能性能、经济性。性。零件材料零件材料各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标和机械设计手册中查得。和机械设计手册中查得。为了材料供应和生产管理上的方便，应尽量缩减材料为了材料供应和生

154、产管理上的方便，应尽量缩减材料的品种。的品种。北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表9-1 9-1 常用钢铁材料的牌号及力学性能常用钢铁材料的牌号及力学性能材材 料料 力力 学学 性性 能能 试件尺寸试件尺寸类类 别别 牌牌 号号 强度极限强度极限B B 屈服极限屈服极限S S 延伸率延伸率% % mmmmQ215 335-410 215 31 碳素碳素结构钢结构钢Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 优质碳素优质碳素结构钢结构钢35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 88

155、3 735 15 d 25 合金合金结构钢结构钢 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270-500 500 270 18 铸铸 钢钢ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 - - 灰铸铁灰铸铁HT200 195 - - HT250 240 - - 壁厚壁厚1020QT400-15 400 250 15 球墨铸铁球墨铸铁QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚壁厚30200北京联合大学专用

156、 潘存云教授研制 96 公差与配合、表面粗糙度和优先系数公差与配合、表面粗糙度和优先系数一、一、 公差与配合公差与配合互换性：互换性：零件在装配时，不需要选择和附加加工的就零件在装配时，不需要选择和附加加工的就 能满足预期技术与使用要求的特性。能满足预期技术与使用要求的特性。基本尺寸：基本尺寸：由设计图纸给定的零件理论尺寸；为确定值。由设计图纸给定的零件理论尺寸；为确定值。实际尺寸：实际尺寸：制造加工后测量所得零件尺寸；由于测量制造加工后测量所得零件尺寸；由于测量 有误差，所以实际尺寸并非真值。相对于有误差，所以实际尺寸并非真值。相对于 基本尺寸而言，总是有误差。基本尺寸而言，总是有误差。或大

157、或小实际尺寸实际尺寸25.125.1轴轴实际尺寸实际尺寸实际尺寸实际尺寸基本尺寸基本尺寸实际尺寸实际尺寸24.924.9孔孔25.125.1孔孔2525孔孔基本尺寸基本尺寸轴轴2525轴轴24.924.9北京联合大学专用 潘存云教授研制 最小极限尺寸：最小极限尺寸：零件满足互换性要求的最小允许尺寸；零件满足互换性要求的最小允许尺寸；最大极限尺寸：最大极限尺寸：零件满足互换性要求的最大允许尺寸；零件满足互换性要求的最大允许尺寸；尺寸误差尺寸误差 ：实际尺寸与理论设计尺寸之差；实际尺寸与理论设计尺寸之差；上偏差上偏差 ：最大极限尺寸与基本尺寸之差；符号：最大极限尺寸与基本尺寸之差；符号：ES,ES

158、,eses下偏差下偏差 ：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,EI,eieiesesESESeieiEIEI尺寸公差：尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即 允许的尺寸变动量。允许的尺寸变动量。ES-EIES-EIeses- -eiei公差公差= =L Lmaxmax- - L Lmaxmax=ES-EI=ES-EI = =eses- -eieiL Lminmin孔孔LL孔孔L Lmaxmax孔孔轴轴L LL Lmaxmax轴轴L Lminmin轴轴北京联合大学专用 潘存云教授研制 轴轴L LL Lmaxmax轴轴L

159、 Lminmin轴轴零线：零线：代表基本尺寸所在位置的一条直线；代表基本尺寸所在位置的一条直线；公差带：公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域；由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域；零线零线ESESEIEI孔公差带孔公差带eseseiei轴公差带轴公差带国标规定：孔与轴各有国标规定：孔与轴各有2828个，分别用如下符号表示：个，分别用如下符号表示：孔：孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZCU V W X Y Z

160、ZA ZB ZC轴：轴：a b ca b c cd cd d e d e ef ef f f fg fg g h g h jsjs k m n p r s t k m n p r s t u v w x y zu v w x y z za zb zc za zb zc基本偏差：基本偏差：标准表列的，用于确定公差带相对于零线标准表列的，用于确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。+ +0 0- -零线零线L L北京联合大学专用 潘存云教授研制 孔：孔：A B C CD D E EF F FG G H A B C CD D

161、 E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZCZA ZB ZC轴：轴：a b ca b c cd cd d e d e ef ef f f fg fg g h g h jsjs k m n p r s t u v w x y z k m n p r s t u v w x y z za zb zcza zb zc基本偏差系列基本偏差系列呈正态分布BCCDDEEFAFFGGHKMNPRSTUVXYZZAZBZCJS孔孔+ +0 0- -基本尺寸基本尺寸bccddeefaffgg h

162、kmnp rs tuvxyzzazbzcjs轴轴+ +0 0- -基本尺寸基本尺寸北京联合大学专用 潘存云教授研制 配合：配合：基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间 的关系；的关系；间隙或过盈：间隙或过盈：孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得代数差；孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得代数差；间隙：间隙：代数差为代数差为“+”+”， 孔孔 轴轴; ; 过盈：过盈：代数差为代数差为“-”-”， 孔孔 轴，用于可动联接，如活动铰链；轴，用于可动联接，如活动铰链； 孔孔 ，则则T T为正值，其方向与螺为正值，其方向与螺 母运动方向相反，是母运动方向相反，是阻力阻力；若

163、若 ，则则T T为为负负值值，方方向向相相反反，其其方方向向与与预预先先假假定定的的方方向向相相反反，而而与与螺螺母母运运动动方方向向相相同同，成成为为放放松松螺螺母母所所需需外外加加的的驱动力矩。驱动力矩。提问：提问：当当时，若没有力矩时，若没有力矩T T，螺母螺母在在F Fa a的作用下会运动吗？的作用下会运动吗？不会！不会！-这种现象称为这种现象称为自锁。自锁。T Td2FaFFd2FaFFT T北京联合大学专用 潘存云教授研制 螺母螺母螺杆螺杆轴轴线线轴轴线线螺杆螺杆螺母螺母FnFa二、二、 非矩形螺纹非矩形螺纹 0矩形螺纹忽略升角的影响时有：矩形螺纹忽略升角的影响时有：Fn=Fa当当

164、 0 时，摩擦力为：时，摩擦力为：摩擦系数为摩擦系数为f 的非矩形螺纹所产生的非矩形螺纹所产生的摩擦力与摩擦系数为的摩擦力与摩擦系数为f ，的矩的矩形螺纹所产生的摩擦力相当。形螺纹所产生的摩擦力相当。称称 为当量摩擦角为当量摩擦角FaFnFa故称故称 f 为当量摩擦系数。为当量摩擦系数。北京联合大学专用 潘存云教授研制 引入参数引入参数f 和和 就可就可象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进象矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行力的分析。行力的分析。 滑块上升：滑块上升： 滑块下降：滑块下降：非矩形非矩形螺旋的自锁条件：螺旋的自锁条件： 对于联接螺纹必须满足自锁条件北京联合大学专用 潘存云教授研制 0 10 2

165、0 30 40 50 20406080100效率效率% 定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：当一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线.当当一定时，在一定时，在=45=45- -/2 /2 处效率曲线有极大值。处效率曲线有极大值。对于传动螺旋，一般取：对于传动螺旋，一般取：对于联接螺纹，必须取：对于联接螺纹，必须取：升角过大, 制造困难，且效率增高也不明显。= = 5.75.7 =(0.30.5)d;变载荷变载荷l1=0.75d;冲击载荷或弯曲载荷冲击载荷或弯曲载荷l1 d;铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓l1 0;螺纹伸出长度螺纹伸出长度a=(0.

166、20.3)d; 螺栓轴线到边缘的距离螺栓轴线到边缘的距离e=d+(36) mm用于经常拆装易磨损之处。dd1104 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、一、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型螺钉联接螺钉联接座端拧入深度座端拧入深度H，当螺孔材料为：当螺孔材料为：ae ee e双头螺柱联接双头螺柱联接 联接件厚，允许拆装。1104 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件钢或青铜钢或青铜 H=d;铸铁铸铁 H=(1.251.5)d铝合金铝合金 H=(1.52.5)d螺纹孔深度螺纹

167、孔深度 H1=H+(22.5)P;钻孔深度钻孔深度 H2=H1+(0.51)d;参数参数l1 、e、a与螺栓相同与螺栓相同 l1 1l1 1H HH HH H1 1H H1 1H H2 2H H2 2结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。d北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、一、 螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型螺栓联接螺栓联接基基本本类类型型螺钉联接螺钉联接双头螺柱联接双头螺柱联接紧定螺钉联接紧定螺钉联接1104 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件紧定螺钉紧定螺钉北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹

168、紧紧固固件件LL0d六角头六角头LdL0小六角头小六角头螺栓的结构形式螺栓的结构形式北京联合大学专用 潘存云教授研制 双头螺柱双头螺柱dL0L1LL1 -座端长度座端长度L0 -螺母端长度螺母端长度二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件北京联合大学专用 潘存云教授研制 螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件末端末端结构结构头部头部结构结构北京联合大学专用 潘存云教授研制 螺母螺母六角螺母六角螺母六角扁螺母六角扁螺母六角厚螺母六角厚螺母圆螺母圆螺母螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱二、二、螺纹紧固件螺纹紧固

169、件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件用于经常拆装易磨损之处。用于尺寸受限制之处。国标罗列有六十余种不同结构的螺母北京联合大学专用 潘存云教授研制 其它螺母：其它螺母：北京联合大学专用 潘存云教授研制 其它螺母：其它螺母：北京联合大学专用 潘存云教授研制 垫圈垫圈平垫圈平垫圈薄平垫圈薄平垫圈A型平垫圈型平垫圈B型平垫圈型平垫圈螺母螺母螺钉、紧定螺钉螺钉、紧定螺钉双头螺柱双头螺柱二、二、螺纹紧固件螺纹紧固件螺栓螺栓螺螺纹纹紧紧固固件件斜垫圈斜垫圈弹簧垫圈弹簧垫圈圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈作用：作用：增加支撑面积以减增加支撑面积以减小压强，避免拧紧螺母擦小压强，避免拧紧螺母擦伤表面、防松。伤表面、防

170、松。北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、一、 拧紧力矩拧紧力矩一般螺纹联接在装配时都必须拧紧，这时螺纹联接受到预紧力的作用。对于重要的螺纹联接，应控制其预紧力，因为的大小对螺纹联接的可靠性，强度和密封均有很大影响。T T1 1克服螺纹副相对转动的阻力矩；克服螺纹副相对转动的阻力矩；T T2 2克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；克服螺母支撑面上的摩擦阻力矩；设轴向力为设轴向力为F Fa a 或预紧力（不受轴向载荷） fc c摩擦系数。摩擦系数。 无润滑时取：无润滑时取： fc c =0.15 =0.15rf f支撑面摩擦半径。支撑面摩擦半径。 rf =( =(dw w+ +d0 0)/4)/4dd

171、0dwT简化公式：简化公式： 适用于M10M60的粗牙螺纹， f=0.15, fc=0.15, T 0.2 0.2 F Fa a d预紧应力：预紧应力： =(0.5=(0.50.7) s s1105 螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松F Fa aFa是由联接要求决定的，为了发挥螺栓的工作能力和保证预紧 可靠，应取：通常螺纹联接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。总力矩：总力矩：北京联合大学专用 潘存云教授研制 测力矩扳手测力矩扳手工程上常采用工程上常采用测力矩扳手测力矩扳手或或定力矩扳手定力矩扳手来控制预紧力来控制预紧力的大小。的大小。二、二、 螺纹联接的防松螺

172、纹联接的防松联接用三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷和工作温度变化不大时，不会自动松脱。但在冲击、振动和变载条件下，预紧力可能在某一瞬时消失，联接仍有可能松动。高温下的螺栓联接，由于温度变形差异等，也可能发生松脱现象（如高压锅），因此设计时必须考虑防松。即防止相对转动。防松的方法防松的方法1. 利用附加摩擦力防松利用附加摩擦力防松尼龙圈锁紧螺母尼龙圈锁紧螺母F F弹簧垫圈弹簧垫圈对顶螺母对顶螺母定力矩扳手定力矩扳手北京联合大学专用 潘存云教授研制 开口销与六开口销与六角开槽螺母角开槽螺母串联钢丝串联钢丝2. 采用专门防松元件防松采用专门防松元件防松圆螺母用止动垫圈圆螺母用止动垫圈止动垫圈止动垫圈

173、北京联合大学专用 潘存云教授研制 3. 其他方法防松其他方法防松11.5P用冲头用冲头冲冲23点点冲点防松法冲点防松法粘合法防松粘合法防松涂涂粘合剂粘合剂北京联合大学专用 潘存云教授研制 1106 螺栓联接的强度计算螺栓联接的强度计算螺栓联接螺栓联接的主要失的主要失效形式：效形式：螺栓拉断螺栓拉断螺纹压溃或剪断螺纹压溃或剪断滑滑扣扣 因经常拆装螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径d及螺距P等。 一、松螺栓联接一、松螺栓联接 装配时不须要拧紧强度条件：

174、强度条件：式中式中:d1-螺纹小径，螺纹小径， mm二、紧螺栓联接二、紧螺栓联接 装配时须要拧紧，在工作状态下可能还需要补充拧紧。螺栓受轴向拉力螺栓受轴向拉力Fa和摩擦力矩和摩擦力矩T的双重作用。的双重作用。拉应力：拉应力：FaFa力除以面积北京联合大学专用 潘存云教授研制 切应力：切应力：对于对于M10M68的普通螺纹，取的普通螺纹，取d1、d2和和的平均值，的平均值，并取：并取： tg = f =0.15 得：得： 0.5 当量应力：当量应力：强度条件：强度条件：分母为抗剪截面系数北京联合大学专用 潘存云教授研制 1. 受横向工作载荷的螺栓强度受横向工作载荷的螺栓强度螺栓与孔之间有间隙，工

175、作时预紧力螺栓与孔之间有间隙，工作时预紧力Fa导致接合面所导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷产生的摩擦力应大于横向载荷F。C-可靠性系数，常取可靠性系数，常取C=1.11.3预紧力预紧力Fa ： f-摩擦系数摩擦系数，对钢与铸铁，取对钢与铸铁，取: f =0.10.15m-结合面数结合面数 上图m=1,下图m=2若取若取 f =0.15， C=1.2, m=1, 则：则：Fa 8F结构尺寸大结构尺寸大FFFF/2F/2FaFaFaFa北京联合大学专用 潘存云教授研制 FF/2F/22. 受轴向工作载荷的螺栓强度受轴向工作载荷的螺栓强度改进措施：改进措施： 1. 采用键、套筒、销承担横向工作

176、载荷。采用键、套筒、销承担横向工作载荷。螺栓仅起连接作用2. 采用无间隙的铰制孔螺栓。采用无间隙的铰制孔螺栓。设设流体压强为流体压强为p，螺栓数目为螺栓数目为Z，则则缸体周围每个螺栓的平均载荷为：缸体周围每个螺栓的平均载荷为：p D2/4FE = =ZpFEFED北京联合大学专用 潘存云教授研制 松弛松弛状态状态受载受载变形变形特别注意，轴向载荷：特别注意，轴向载荷：Fa F0+FE加预紧力后加预紧力后螺栓受拉伸长螺栓受拉伸长b0被联接件受压缩短被联接件受压缩短C0加载加载 FE 后后:螺栓总伸长量增加为螺栓总伸长量增加为: 总拉力为：总拉力为：被联接件压缩量减少为：被联接件压缩量减少为： 残

177、余预紧力减少为：残余预紧力减少为： FR 很显然很显然: FRFF2 2FF3 3FF4 4FF5 5螺螺栓栓杆杆F F F F螺螺栓栓杆杆螺母体螺母体假设螺母为刚体，则螺纹牙变形与普通螺木相同。但实际上螺母也是弹性体，受载也被拉长，变形螺纹牙产生回弹，从而减小两者螺距变化，使受载均匀。10圈以后，螺母牙几乎不承受载荷。北京联合大学专用 潘存云教授研制 支承面不平支承面不平三、减小应力集中三、减小应力集中1.1.增大过渡圆角增大过渡圆角2.2.切制卸载槽切制卸载槽r r四、避免或减小附加应力四、避免或减小附加应力采用凸台或沉孔结构采用凸台或沉孔结构切削加工支承面切削加工支承面被联接件变形太大被

178、联接件变形太大北京联合大学专用 潘存云教授研制 五、采用特殊制造工艺五、采用特殊制造工艺冷冷镦头部、辗压螺纹镦头部、辗压螺纹疲劳强度提高疲劳强度提高30% 比车削 表面处理：表面处理： 氰化、氮化也能氰化、氮化也能提高疲劳强度。提高疲劳强度。北京联合大学专用 潘存云教授研制 1109 螺旋传动螺旋传动作用作用: : 将回转运动转变为直线移动将回转运动转变为直线移动. .分类分类: :传力传力螺旋螺旋传导螺旋传导螺旋调整螺旋调整螺旋传递动力传递动力, , 千斤顶千斤顶, , 压力机压力机压力机压力机传递运动传递运动, ,要求精度高要求精度高. .进给机构进给机构. .调整相对位置调整相对位置.

179、.千斤顶千斤顶北京联合大学专用 潘存云教授研制 调整螺旋调整螺旋调整螺旋调整螺旋北京联合大学专用 潘存云教授研制 对螺旋传动的要求对螺旋传动的要求: : 强度足够强度足够, , 耐磨耐磨, , 摩擦系数小摩擦系数小. .螺杆材料螺杆材料: : Q257、45、50钢，或钢，或T12、40Cr、65Mn螺母材料螺母材料: : ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuAl10Fe3.失效形式失效形式: : 磨损磨损 通常先由耐磨性条件，计算螺杆直径和螺母高度，再参照标准确定螺旋各主要参数，而后对可能发生的其他失效一一校核。一、耐磨性计算一、耐磨性计算校核公式：校核公式：影响磨损的原因

180、很多，目前还没有完善的计算方法，通常是限制螺纹接触处的压强。p = p MPaMPa d2 hzFaFa为轴向力；为轴向力； z z为参加接触的螺纹圈数；为参加接触的螺纹圈数； d2为螺纹中为螺纹中径；径；h h为螺纹的工作高度；为螺纹的工作高度； p p 为许用压强。为许用压强。速度速度v12 m/min 47 710 1013低速，如人力驱动等低速，如人力驱动等 1018 1525 -表表10-8 螺旋副的许用压强螺旋副的许用压强许用许用压强压强配配 对对 材材 料料 钢对铸铁钢对铸铁 钢对青铜钢对青铜 淬火钢对青铜淬火钢对青铜北京联合大学专用 潘存云教授研制 令令 =H/ d2 , H为

181、螺母高度为螺母高度又又 z =H / P, h=0.5P-梯形螺纹的工作高度梯形螺纹的工作高度 h=0.75P-锯齿形螺纹的工作高度。锯齿形螺纹的工作高度。p = p d2 hzFa代入上式得螺纹中径的计算公式：代入上式得螺纹中径的计算公式：锯齿形螺纹：锯齿形螺纹：梯形螺纹梯形螺纹: p Fad2 0.8 mm p Fad2 0.65 mm=1.22.5 整体式螺母整体式螺母2.53.5 剖分式螺母剖分式螺母一般取：一般取：z10z10求得螺纹中径后，应按标准选取相应的公称直径d和螺距P为了设计方便 北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、螺杆强度校核二、螺杆强度校核螺杆在轴向力和扭矩的作用下，

182、产生拉或压应力及扭螺杆在轴向力和扭矩的作用下，产生拉或压应力及扭切应力。切应力。强度校核条件：强度校核条件： 为螺杆的许用应力，为螺杆的许用应力，d d1 1为螺纹小径；为螺纹小径；对对碳素钢碳素钢, , =5080 MPa北京联合大学专用 潘存云教授研制 三、螺杆的稳定性校核三、螺杆的稳定性校核细长螺杆受较大轴向压力时，可能失稳，其临界载荷细长螺杆受较大轴向压力时，可能失稳，其临界载荷F Fc c与材料、螺杆长细比与材料、螺杆长细比=l / i 有关。有关。系数含义随后解释（1 1）当）当100100时：临界载荷为：时：临界载荷为：Fc = N(l)22EIi 螺杆危险截面的惯性半径，若危险

183、截面面积螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d12/4l 为螺杆的最大工作长度；为螺杆的最大工作长度；则则 i = I/A =d1 /4为长度系数，为长度系数，= =2 - - 一端固定，一端自由；一端固定，一端自由；1 - - 两端铰支；两端铰支；0.75 - - 一端固定，一端铰支；一端固定，一端铰支；E为螺杆的弹性模量为螺杆的弹性模量, ,对于钢对于钢 E=2.06E=2.0610105 5 MPaMPaI-为危险截面惯性距为危险截面惯性距: :I=I=d14/64北京联合大学专用 潘存云教授研制 （2 2）当）当4040 100100时：时：Fc = (304- -1.12) N

184、4d12对对B 370 Mpa的碳素钢，取的碳素钢，取:Fc = (461- -2.57) N4d12对对B 470 Mpa的优质碳素钢（如的优质碳素钢（如35、40号钢），取号钢），取:（3 3）当）当40 350）重要的传动、渗重要的传动、渗碳淬火齿轮或铸碳淬火齿轮或铸造齿轮造齿轮1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3许用接触应力：许用接触应力：HlimHlim -接触疲劳极限接触疲劳极限, 由实验确定由实验确定, SH -为安全系数，查表为安全系数，查表11-4 确定。确定。北京联合大学专用 潘存云教授研制 800700600500400100200300 H

185、BSHlim(N/mm)600500400300200100200 HBSHlim(N/mm)600500400300200100200300 HBSHlim(N/mm)灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁普通碳素普通碳素钢正火钢正火铸钢铸钢正火正火合金钢调质合金钢调质合金铸合金铸钢调质钢调质优质碳素钢优质碳素钢调质或正火调质或正火铸钢调质铸钢调质齿轮的接触疲劳极限齿轮的接触疲劳极限Hlim北京联合大学专用 潘存云教授研制 1500140013001000900Hlim(N/mm)12001100800405060 HRC40 50 60 HRC301500140013001000900Hlim(N/

186、mm)12001100800合金钢合金钢渗碳淬火渗碳淬火调质钢调质钢表面淬火表面淬火渗氮钢氮化渗氮钢氮化调质钢氮化调质钢氮化齿轮的接触疲劳极限齿轮的接触疲劳极限Hlim北京联合大学专用 潘存云教授研制 rbO30 30 11-6 直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合时，弯矩达最大值。时，弯矩达最大值。hFFnF2F1SFF 分量F2产生压缩应力可忽略不计，弯曲力矩：弯曲力矩： M=KFnhFcosF 危险界面的弯曲截面系数：危险界面的弯曲截面系数：弯曲应力：弯曲应力：危险截面

187、：危险截面：齿根圆角齿根圆角30 切线两切点连线处。切线两切点连线处。齿顶受力：齿顶受力：Fn，可分解成两个分力：可分解成两个分力：F1 = Fn cosF F2 = Fn sinF -产生弯曲应力；产生弯曲应力；-压应力，小而忽略。压应力，小而忽略。Fn北京联合大学专用 潘存云教授研制 h hF F和和S SF F与模数与模数m相关，相关，轮齿弯曲强度计算公式：轮齿弯曲强度计算公式：故故YF与模数与模数m无关。无关。弯曲应力：弯曲应力：对于标准齿轮对于标准齿轮, YF仅取决于齿数仅取决于齿数Z，取值见图。取值见图。 YF 齿齿形系数形系数北京联合大学专用 潘存云教授研制 3.73.63.53

188、.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.711 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 100 400齿齿形系数形系数YF计算根切极限计算根切极限实际根切极限实际根切极限标准齿轮标准齿轮北京联合大学专用 潘存云教授研制 计算时取：计算时取： 较大者，计算结果应圆整较大者，计算结果应圆整,且且m 1.5一般一般YF1 YF2， F1 F2 引入齿宽系数：引入齿宽系数：a=b/a得设计

189、公式：得设计公式：公式中：公式中：“+”用于外啮合，用于外啮合，“-”用于内啮合。用于内啮合。在满足弯曲强度的条件下可适当选取较多的齿数，使在满足弯曲强度的条件下可适当选取较多的齿数，使传动平稳。在中心距传动平稳。在中心距a一定时，一定时，z增多则增多则m减小，减小，da减小，减小，节省材料和工时。节省材料和工时。北京联合大学专用 潘存云教授研制 许用弯曲应力：许用弯曲应力：弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限FlimFlim由实验确定。由实验确定。SF为安全系数，查表为安全系数，查表11-4确定。确定。表表11-4 安全系数安全系数SH和和SFSHSF安全系数安全系数软齿面软齿面（HBS 350）硬齿面

190、硬齿面（HBS 350）重要的传动、渗重要的传动、渗碳淬火齿轮或铸碳淬火齿轮或铸造齿轮造齿轮1.01.11.31.41.11.21.41.61.62.21.3因弯曲疲劳造成的轮齿折断可能造成重大事故，而疲劳因弯曲疲劳造成的轮齿折断可能造成重大事故，而疲劳点蚀只影响寿命，故：点蚀只影响寿命，故：SFSH北京联合大学专用 潘存云教授研制 齿轮传动设计时，按主要失效形式进行强度计算，确齿轮传动设计时，按主要失效形式进行强度计算，确定主要尺寸，然后按其它失效形式进行必要的校核。定主要尺寸，然后按其它失效形式进行必要的校核。软齿面闭式齿轮传动：软齿面闭式齿轮传动：按接触强度进行设计，按弯曲强度校核：按接

191、触强度进行设计，按弯曲强度校核：硬齿面闭式齿轮传动：硬齿面闭式齿轮传动：按弯曲强度进行设计，按接触强度校核按弯曲强度进行设计，按接触强度校核:开式齿轮传动：开式齿轮传动：按弯曲强度设计。按弯曲强度设计。其失效形式为磨损，点蚀形成之前齿面已磨掉。北京联合大学专用 潘存云教授研制 100300200Hlim(N/mm)0100300 HBS200Hlim(N/mm)100200 HBS1003002000Hlim(N/mm)100300 HBS2001003002000Hlim(N/mm)2003005004004060 HRC50Hlim(N/mm)2003005004004060 HRC503

192、0合金钢渗碳淬火调质钢表面淬火渗氮钢氮化调质钢氮化灰铸铁球墨铸铁普通碳素钢正火铸钢正火合金铸钢调质铸钢调质合金钢调质齿轮的弯曲疲劳极限齿轮的弯曲疲劳极限Hlim优质碳素钢调质或正火北京联合大学专用 潘存云教授研制 d12FFF11-7 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动一、一、轮齿上的作用力轮齿上的作用力1 1T T1 1圆周力：圆周力：径向力：径向力：轴向力：轴向力：轮齿所受总法向力轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力可分解为三个分力 : :圆周力Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运动方向相同；径向力指向各自的轴心；轴向力的方向由螺旋方向和轮齿工作面而定。FrFtFt长方体底面长

193、方体对角面即轮齿法面F=Ft /cos Fr = F tgn nFrFnFnFnc cFaFa北京联合大学专用 潘存云教授研制 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算是按轮齿的法面进行的，其基本原理与直齿轮相同。但是，斜齿轮的重合度大，同时啮合的轮齿较多，轮齿的接触线是倾斜的，在法面内斜齿轮的当量齿轮的分度圆半径较大，因此斜齿轮的接触强度和弯曲强度较直齿轮低。二、二、强度计算强度计算一对钢制标准斜齿轮传动的接触应力及强度条件为：一对钢制标准斜齿轮传动的接触应力及强度条件为：得设计公式：得设计公式：当材料改变时，常数项当材料改变时，常数项305305要修正。钢要修正。钢铸铸铁为铁为259259，求得中心距之

194、后，可选定齿数求得中心距之后，可选定齿数Z Z1 1、Z Z2 2和螺旋角和螺旋角，则模数则模数m mn n为：为：计算所得模数计算所得模数m mn n, ,圆整为标准值。圆整为标准值。铸铁铸铁铸铁为铸铁为228228259259228228引入齿宽系数：引入齿宽系数：a=b/a北京联合大学专用 潘存云教授研制 若给定模数若给定模数m mn n, ,则螺旋角则螺旋角为：为：通常螺旋角通常螺旋角: : =8=8 2020 得设计公式：得设计公式：其中模数其中模数m mn n为法面模数，为法面模数， Y YF F为为齿形系数齿形系数, , 弯曲应力弯曲应力验算公式：验算公式：引入齿宽系数：引入齿宽

195、系数：a=b/a根据当量齿数根据当量齿数 由图表由图表11-911-9查得。查得。人字齿轮取人字齿轮取: : =27=27 4545 北京联合大学专用 潘存云教授研制 dm2d2b1 12 211-8 直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动一、一、轮齿上的作用力轮齿上的作用力小齿轮齿宽中点分度圆直径：小齿轮齿宽中点分度圆直径： dm12Fnc c假设力集中作用在假设力集中作用在轮齿中点分度圆处。轮齿中点分度圆处。 d1b/2b/2dm1d1AB=(b/2)sinAB=(b/2)sin1 1d dm1m1= d= d1 1-2AB-2ABdm11 1A AB B=d=d1 1- -bsinbsin1

196、1 北京联合大学专用 潘存云教授研制 Ft的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动论上与运动方向相同；dm12圆周力：圆周力：径向力：径向力：轴向力：轴向力：轴向力Fa的方向对两个齿轮都是背着锥顶。轮齿所受总法向力轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力可分解为三个分力 : :1 1T T1 1FtFaFrFFnFtFFrFasinsin1 1= =coscos2 2coscos1 1=sin=sin2 2径向力指向各自的轴心；当当1 1+2 2 = 90= 90 时，有：时，有： Ft1 =Fa2Fa1 =Ft2于是有：于是有：c cFn 北京联合大学专用 潘存云教授研制 2 21 1dm1dm2

197、d2d1Rebo2o1可以近似认为，一对直可以近似认为，一对直齿圆锥齿轮传动和位于齿圆锥齿轮传动和位于齿宽中点的一对当量圆齿宽中点的一对当量圆柱齿轮传动的强度相等。柱齿轮传动的强度相等。强调当量齿轮的求法二、二、强度计算强度计算Re-0.5bo1o2Fna当量圆柱齿轮传动的中心距：当量圆柱齿轮传动的中心距： 1 12 2北京联合大学专用 潘存云教授研制 一对一对9090的钢制直齿圆锥齿轮传动的齿面接触强的钢制直齿圆锥齿轮传动的齿面接触强度计算公式为：度计算公式为：得设计公式：得设计公式：引入齿宽系数引入齿宽系数: :R R=b/R=b/Re e一般取：一般取：u=15, R=0.250.3钢钢

198、-铸铁铸铁 取：取：285 285285285250250，铸铁，铸铁-铸铁铸铁 取：取： 250 250北京联合大学专用 潘存云教授研制 计算所得模数计算所得模数m me e , ,应圆整为标准值。应圆整为标准值。 确定齿数确定齿数: : z z1 112, z12, z2 2 = = uz z1 1 确定模数确定模数m me e: : 求得：求得： 2 21 1d1d2Re锥齿轮模数（锥齿轮模数（GB12368-90） mm 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 6 6.5 7 8 9 10北

199、京联合大学专用 潘存云教授研制 得设计公式：得设计公式：齿根弯曲应力齿根弯曲应力及强度条件：及强度条件：m mm m为平均模数为平均模数，Y YF F按按当量齿数选取：当量齿数选取：z zv v=z=z1 1/ /coscos1 1。平均模数平均模数m mm m与大端模数与大端模数m me e有下列关系：有下列关系：引入齿宽系数引入齿宽系数: :R R=b/R=b/Re e北京联合大学专用 潘存云教授研制 11-9 齿轮的构造齿轮的构造 直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮与直径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做成一体，称为轴做成一体，称为齿轮轴齿轮

200、轴。否则可。否则可能引起能引起轮缘断裂。轮缘断裂。1. 齿轮轴齿轮轴 e圆柱齿轮：圆柱齿轮：e 2 mt e圆锥齿轮：圆锥齿轮：e 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。时，采用油泵喷油润滑。适用于多级齿轮，且大小不等的场合。理由：理由：1)1)v v过高，油被甩走，不能进入啮合区；过高，油被甩走，不能进入啮合区；2)2)搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能；搅油过于激烈，使油温升高，降低润滑性能；3)3)搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。搅起箱底沉淀的杂质，加剧轮齿的磨损。北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表11-5 齿轮传动润滑油粘度荐用值齿轮传动润滑油粘度荐用值塑料、铸塑料、铸铁、青铜

201、铁、青铜齿轮材料齿轮材料 强度极限强度极限圆周速度圆周速度 v (m/s)运动粘度运动粘度 v/cSt（40 ）渗碳或表渗碳或表面淬火钢面淬火钢钢钢350512.5 12.5 25252.5512.50.510.5220150100805545010001000125012501580500350220150100805005003502201501009005005003502201505580100北京联合大学专用 潘存云教授研制 齿轮传动的损耗：齿轮传动的损耗：表表11-6 齿轮传动的平均效率齿轮传动的平均效率圆柱齿轮圆柱齿轮圆锥齿轮圆锥齿轮传动装置传动装置6级或级或7级精度级精度的闭式

202、传动的闭式传动8级级精度的精度的闭式传动闭式传动开式传动开式传动0.980.970.970.960.930.95啮合中的摩擦损耗；啮合中的摩擦损耗；搅动润滑油的油阻损耗；搅动润滑油的油阻损耗；轴承中的摩擦损耗。轴承中的摩擦损耗。北京联合大学专用 潘存云教授研制 本本 章章 重重 点点(4)(4)了解滚动轴承的基本结构和特点。了解滚动轴承的基本结构和特点。(1)(1)了解了解轮齿的失效形轮齿的失效形式式(2)(2)了解了解齿轮材料及热处齿轮材料及热处理理(3)(3)了解了解齿轮传动的精齿轮传动的精度度(5)(5)掌握渐开线直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析、掌握渐开线直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析、 强

203、度计算方法，能够正确设计齿轮传动。强度计算方法，能够正确设计齿轮传动。北京联合大学专用 潘存云教授研制 第第12章章 蜗杆传动蜗杆传动12-1 蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动的特点和类型12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的受力分析12-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算北京联合大学专用 潘存云教授研制 12-1 蜗杆传动蜗杆传动的特点和类型的特点和类

204、型作用：作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。蜗杆主动、蜗轮从动。9090形成：形成：若单个斜齿轮的齿数很少若单个斜齿轮的齿数很少（如（如z1=1）而且而且1 1很很大时，大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。11 1所得齿轮称为所得齿轮称为: :蜗杆。蜗杆。而啮合件称为而啮合件称为: :蜗轮。蜗轮。蜗杆蜗杆22 2蜗轮蜗轮北京联合大学专用 潘存云教授研制 改进措施：改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为所得蜗轮蜗杆为线接触线接触。点点

205、接触接触优点：优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。分度机构：分度机构：i=1000, i=1000, 通常通常i=8i=88080缺点：缺点： 传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。线接触线接触北京联合大学专用 潘存云教授研制 类型类型按螺旋面形按螺旋面形状分：状分：阿基米德蜗杆、阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆渐开线蜗杆环面蜗杆环面蜗杆按形状分有：按形状分有：圆柱蜗杆圆柱蜗杆环面蜗杆环面蜗杆圆柱蜗杆圆柱蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆 阿基米德螺线阿基米德螺线渐开线渐开线基圆基圆2北京联合大学专

206、用 潘存云教授研制 d d蜗杆旋向：蜗杆旋向：左旋、右旋左旋、右旋( (常用常用) )1 11 1精度等级：精度等级：对于一般动力传动，按如下等级制造：对于一般动力传动，按如下等级制造：v1 17.5 m/s -77.5 m/s -7级精度；级精度；v1 1 3 m/s -8 3 m/s -8级精度；级精度；v1 1 1.5 m/s -940蜗杆头数蜗杆头数z1 4 2 2、1 1蜗轮齿数蜗轮齿数z2 2852 2854 2880 40将分度圆柱展开得：将分度圆柱展开得：= z= z1 1 p px1x1/d/d1 1 = mz= mz1 1/d/d1 1 tgtg1 1= =l/d/d1 1

207、 4. 蜗杆的导程角蜗杆的导程角dd1 1lp px1x11 1d d1 11 11 1北京联合大学专用 潘存云教授研制 5.5.蜗杆直径系数蜗杆直径系数q加工时滚刀直径等参数与蜗杆分度圆直径等参数相加工时滚刀直径等参数与蜗杆分度圆直径等参数相同，为了同，为了限制滚刀的数量限制滚刀的数量，国标规定分度圆直径只，国标规定分度圆直径只能取标准值，并与模数相配。能取标准值，并与模数相配。q 为蜗杆为蜗杆: : 定义：定义： q=d=d1 1/m/m一般取一般取: : q=8q=81818。tgtg1 1 = = px z1 / /d1 = = z1 / / q于是有：于是有： d1 = mq可由表可

208、由表12121 1计算得到。计算得到。 直径系数直径系数 见下页= = mz1 / / d1北京联合大学专用 潘存云教授研制 m11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90表表121 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.51.6北京联合大学专用 潘存云

209、教授研制 1p2vS1 112p由相对运动原理可知由相对运动原理可知: :v2 = v1 + vS 6.6.齿面间滑动速度齿面间滑动速度vS S及及蜗轮转向的确定蜗轮转向的确定= v1 / cos vS = v2 2+ v1 2作速度向量图，得作速度向量图，得: :v2 = v1 tg蜗轮的转向蜗轮的转向: :v22 22 2CWttv1v2北京联合大学专用 潘存云教授研制 1 11 112p12p右旋蜗杆：右旋蜗杆：伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的 切向速切向速 度度vp2p2的方向与拇指指向相同。的方向与拇指指向相同。用手势确定蜗轮的转向用手势确定蜗轮的

210、转向：左旋蜗杆：左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。用右手判断，方法一样。2 22 2v2v2蜗轮蜗轮的转向的转向因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动，有一种实用且简便的转向判别方法：7.7.中心距中心距a = r1+r2= m(q +z2)/ /2ar1r2北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , z1 z2 计算求得计算求得 m、d1 计算几何尺寸计算几何尺寸表表 12-3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算名名 称称计计 算算 公公 式式蜗杆中圆

211、直径，蜗轮分度圆直径蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径齿顶高齿顶高齿根高齿根高顶圆直径顶圆直径根圆直径根圆直径蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距径向间隙径向间隙中心距中心距蜗蜗 杆杆蜗蜗 轮轮d1 =mq d2=mz2 ha=m ha=m df =1.2mq df =1.2mq da1=m(q+2) da1=m(q+2) df1=m(q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= px= mc=0.2 ma=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)北京联合大学专用 潘存云教授研制 12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构一、一、蜗杆

212、传动的失效形式及材料选择蜗杆传动的失效形式及材料选择主要主要失效形式：失效形式： 胶合、点蚀、磨损。胶合、点蚀、磨损。材料材料蜗轮齿圈采用青铜：蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。减摩、耐磨性、抗胶合。蜗杆采用碳素钢与合金钢：蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。表面光洁、硬度高。材料牌号选择：材料牌号选择：高速重载蜗杆：高速重载蜗杆：2020Cr,20CrMnTiCr,20CrMnTi( (渗碳淬火渗碳淬火5662HRC) ) 或或 4040Cr 42SiMn 45Cr 42SiMn 45 ( (表面淬火表面淬火4555HRC) )一般蜗杆：一般蜗杆：40 45 40 45 钢调质处

213、理钢调质处理( (硬度为硬度为220220250HBS) )蜗轮蜗轮材料材料： vS S 12 12 m/s m/s时时 ZCuSn10P1ZCuSn10P1锡青铜制造。锡青铜制造。vS S 12 12 m/s m/s时时 ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜锡青铜vS S 6 6 m/sm/s时时 ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3铝青铜。铝青铜。vS S 2 45 其他情况其他情况 HRC45 滑动速度滑动速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0.09 5.14 0.13

214、7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.6 0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0.014 0.8 0.020

215、 1.15 24.0 0.013 0.74北京联合大学专用 潘存云教授研制 对动力传动，宜采用多头蜗杆对动力传动，宜采用多头蜗杆 蜗杆加工困难蜗杆加工困难 过大过大当当 28 时，效率时，效率增加很少。增加很少。当当 时，蜗杆具有自锁性，但效率时，蜗杆具有自锁性，但效率很低。很低。252.5512.50.51 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。时，采用压力喷油润滑。当当v1 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。时，采用蜗杆在上的结构。北京联合大学专用 潘存云教授研制 三、三、蜗杆传动的热平衡计算蜗杆传动的热平衡计算由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内，油温升高，润滑失效，

216、导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差： t =i iA A1000P1000P1 1(1-)(1-)tgtg tt=( t-tt=( t-t0 0 ) )-温度温度差；差；P P1 1-蜗杆传递的功率；蜗杆传递的功率；i i-表面散热系数；一般取：表面散热系数；一般取：i i=1017 W/(m2 )A A-散热面积散热面积, , m m2 2, , 指箱体外壁与空气接触而内指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，壁被油飞溅到的箱

217、壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按其散热面积按50%50%计算。计算。北京联合大学专用 潘存云教授研制 tt-温差许用值，一般取：温差许用值，一般取： tt=6070 要求油温：要求油温： t = t0+ t F Ff时，带与带轮之间出现显著的滑动，称时，带与带轮之间出现显著的滑动，称为打滑为打滑.经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低，经常出现打滑使带的磨损加剧、传动效率降低，导致传动失效。导致传动失效。称称 F1 - - F2为为有效拉力，即带所能传递的圆周力：有效拉力，即带所能传递的圆周力：F = F = F1 - - F2且传递功率与圆周力和带速之间有如下关系：且传递功率与圆周

218、力和带速之间有如下关系：以平带为例，分析打滑时紧边拉力F1和松边拉力F2之间的关系。dFNF1F2F+dFFf dFNdddld2d2取一小段弧进行分析：取一小段弧进行分析：参数如图 正压力：正压力：dFN 两端的拉力：两端的拉力：F 和和F+dF 力平衡条件：力平衡条件：忽略离心力, 水平、垂直力分别平衡摩擦力：摩擦力： f dFN 北京联合大学专用 潘存云教授研制 由力平衡条件：由力平衡条件：积分得：积分得：紧边和松边的拉力之比为：紧边和松边的拉力之比为：绕性体摩擦的基本公式绕性体摩擦的基本公式 北京联合大学专用 潘存云教授研制 联立求解：联立求解： F f 1fF=F=F1 - - F2

219、北京联合大学专用 潘存云教授研制 在相同条件下在相同条件下 ，V带能传递较大的功率。带能传递较大的功率。或在传递功率相同时，或在传递功率相同时，V带传动的结构更为紧凑。带传动的结构更为紧凑。用用 f 代替代替 f 后，得以下计算公式：后，得以下计算公式：北京联合大学专用 潘存云教授研制 13-3 带的应力分析带的应力分析 1.1.紧边和松边拉力产生的拉应力紧边和松边拉力产生的拉应力紧边拉应力：紧边拉应力：松边拉应力：松边拉应力：A A为带的横截面积为带的横截面积 2.2.离心力产生的拉应力离心力产生的拉应力带在微弧段上产生的离心力带在微弧段上产生的离心力： 带工作时应力由三部分组成dFNcdd

220、dlr F1F2北京联合大学专用 潘存云教授研制 离心力离心力 F FNcNc在微弧段两端会产生拉力在微弧段两端会产生拉力 FcFc。 由力平衡条件得：由力平衡条件得：dFNcdddlr F1F2Fc Fc d2d2离心力只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的拉力确作用在带的全长。 离心拉应力：离心拉应力： 往x轴投影 北京联合大学专用 潘存云教授研制 3.3.弯曲应力弯曲应力当带绕过带轮时，因为弯曲而产生弯曲应力设设y y为带的中心层到最外层的垂直距离；为带的中心层到最外层的垂直距离； E E为带的弹性模量；为带的弹性模量；d d为带轮直径。为带轮直径。 4. 4. 应力分布及最大应力应力

221、分布及最大应力max1b22n1n21b12y弯曲应力为弯曲应力为: :最大应力最大应力maxmax出现在紧边与出现在紧边与小轮的接触处。小轮的接触处。V带的节线带的节线 dV带轮的带轮的基准圆基准圆由材料力学公式得 离心应力拉应力弯曲应力北京联合大学专用 潘存云教授研制 F0F01由力平衡条件得静止时轴上的压力为：由力平衡条件得静止时轴上的压力为：5. 5. 作用在轴上的力作用在轴上的力 FQF0F0FQ1212北京联合大学专用 潘存云教授研制 F2F2F1F113-4 带传动的弹性滑动和传动比带传动的弹性滑动和传动比 设设带的材料符合变形与应力成正比的规律，则带的材料符合变形与应力成正比的

222、规律，则变形量为变形量为：这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动弹性滑动。 紧边：紧边：松边：松边： F F1 1 F F2 2 1 1 2 2带绕过带绕过主动轮主动轮时，将逐渐缩时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使短并沿轮面滑动，使带速落带速落后于轮速。后于轮速。带经过带经过从动轮从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带带速超前于轮速。速超前于轮速。总有：总有：v v2 2 v v1 1 从动轮从动轮n2主动轮主动轮n1北京联合大学专用 潘存云教授研制 得从动轮的转速：得从动轮的转速：带传动的传动比：带传动的传动比：V

223、V带传动的滑动率带传动的滑动率=0.01=0.010.02，一般可忽略不计。一般可忽略不计。定义：定义：为滑动率。为滑动率。北京联合大学专用 潘存云教授研制 13-5 普通普通V带传动的计算带传动的计算V V带可分为：带可分为：普通普通V带、窄带、窄V带、宽带、宽V带、大楔角带、大楔角V带、带、汽车汽车V带等类型。其中普通带等类型。其中普通 V V带应用最广。带应用最广。一、一、V V带带的规格的规格组成：组成：抗拉体、顶胶、底胶、包布。抗拉体、顶胶、底胶、包布。帘布芯结构帘布芯结构绳芯结构绳芯结构包布包布顶胶顶胶抗拉体抗拉体底胶底胶节线节线节面节面节线：节线：弯曲时保持原长不变的一条周线。弯

224、曲时保持原长不变的一条周线。节面：节面：全部节线构成的面。全部节线构成的面。北京联合大学专用 潘存云教授研制 bbdh =40，h/bd =0.7的的V带称为普通带称为普通V带。已经标准化，有七种型号。带。已经标准化，有七种型号。 型型 号号 O A B C D E F 顶宽顶宽b 10 13 17 22 32 38 50节宽节宽 bd 8.5 11 14 19 27 32 42 高度高度 h 6 8 10.5 13.5 19 23.5 30 楔角楔角每米质量每米质量q（kq/m） 0.06 0.01 0.17 0.30 0.62 0.90 1.52表表13-1 普通普通V带带的截面尺寸（的截

225、面尺寸（GB11544-89）40 在在V带轮上，与所配用带轮上，与所配用V带的节面宽度带的节面宽度相对应的带轮直径称为相对应的带轮直径称为基准直径基准直径d。dV带在规定的张紧力下，位于带轮基准带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为直径上的周线长度称为基准长度基准长度Ld 。标准长度系列详见下页表标准长度系列详见下页表13-2 ，P202bd北京联合大学专用 潘存云教授研制 224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89

226、3150 1.13 1.07 0.07355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.12 710 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.

227、86 11200 1250 0.98 0.93 0.88 125001400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 Ld / mm Y Z Ld / mm 基准长度基准长度 KL 基准长度基准长度 KL 表表13-2 普通普通V带带的长度系列和带长修正系数（的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1-92）200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88北京联合大学专用 潘存云教授研制 =40，h/bd =0.9的的V带称为窄带称为窄V带。带。与普通与普通

228、V带相比，高度相同时，宽度减小带相比，高度相同时，宽度减小1/3，而承载，而承载能力提高能力提高1.52.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。的场合。bh40 型型 号号 宽度宽度b(mm) 高度高度 h(mm) 3 v 9.5 (3/8英寸英寸) 8 A , B型型 5 V 16.0(5/8英寸英寸) 13.5 B, C , D型型8 V 25.4(1英寸英寸) 23 D, E, F型型窄窄V带的结构及截面尺寸带的结构及截面尺寸可替代的可替代的 普通普通V带带北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、单根普通二、单根普通V V带的带的许用功率许用功率 带载带

229、轮上打滑或发生脱层、撕裂、拉断等疲劳损坏时，就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。传递的功率为：传递的功率为：单根带所能传递的有效拉力为单根带所能传递的有效拉力为：为为保证带具有一定的疲劳寿命，应使保证带具有一定的疲劳寿命，应使：maxmax = =1 1 + +b b + + c c 1 1 = = - -b b - - c c代入得代入得：在在 =，L Ld d为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构为特定长度、抗拉体为化学纤维绳芯结构条件下计算所得条件下计算所得 P P0 0 称为单根带的基本额定功率。详见称为单根带的基本额定功率。详见下页表下页表13-3

230、13-3 教材教材P203P203。北京联合大学专用 潘存云教授研制 200 400 800 950 1200 1450 1600 1800 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000小带轮小带轮基准直基准直径径 d1/ mm表表13-3 单根普通单根普通V带的带的基本额定功率基本额定功率（包角（包角= 、特定基准长度、载荷平稳时）特定基准长度、载荷平稳时） 型型号号ZABC50 0.04 0.06 0.10 0.12 0.14 0.16 0.17 0.19 0.20 0.22 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.3156 0.04 0.0

231、6 0.12 0.14 0.17 0.19 0.20 0.23 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 90 0.10 0.14 0.24 0.28 0.33 0.36 0.40 0.44 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.5675 0.15 0.26 0.45 0.51 0.60 0.68 0.73 0.79 0.84 0.92 1.00 1.04 1.08 1.09 1.0 0.8090 0.22 0.39 0.68 0.77 0.93 1.07 1.15 1.25 1.34 1.50 1.64 1.75 1.

232、83 1.87 1.82 1.5 180 0.59 1.09 1.97 2.27 2.74 3.16 3.40 3.67 3.93 4.32 4.54 4.58 4.40 4.00 1.81 125 0.48 0.84 1.44 1.64 1.93 2.19 2.33 2.50 2.64 2.85 2.96 2.94 2.80 2.51 1.09 140 0.59 1.05 1.82 2.08 2.47 2.82 3.00 3.23 3.42 3.70 3.85 3.83 3.63 3.24 1.29 280 1.58 2.89 5.13 5.85 6.90 7.76 8.13 8.46 8.

233、60 8.22 6.80 4.26 小带轮转速小带轮转速 n1/( r/ min)200 1.39 2.41 4.07 4.58 5.29 5.84 6.07 6.28 6.34 6.02 5.01 3.23 224 1.70 2.99 5.12 5.78 6.71 7.45 7.75 8.00 8.06 7.57 6.08 3.57 450 4.51 8.20 13.8 15.23 16.59 16.47 15.57 13.29 9.64 北京联合大学专用 潘存云教授研制 实际工作条件与特定条件不同时，应对实际工作条件与特定条件不同时，应对P P0 0值加以修正。值加以修正。修正结果称为许用

234、功率修正结果称为许用功率 P P0 0 K 包角系数包角系数。 考虑180时对传动能力的影响，见表135 KL 长度系数长度系数； 考虑带长不为特定长度时对传动能力的影响，见表132。 PP0 0-功率增量功率增量；三、普通三、普通V V带的带的型号和根数的确定型号和根数的确定计算功率：计算功率：K KA A -工作情况系数工作情况系数 详见表13-6 P205型号的确定型号的确定: : 根据根据Pc和小带轮的转速和小带轮的转速n1，由，由选型图选型图确定。确定。根数的确定根数的确定: :考虑在i1，带在大轮上的弯曲应力较小，故在寿命相同的情况下，可增大传递功率，取值详见表13-4点击按钮：

235、北京联合大学专用 潘存云教授研制 224 0.82 2240 1.10 1.06 1.0 0.91250 0.84 2500 1.30 1.09 1.03 0.93280 0.87 2800 1.11 1.05 0.95 315 0.89 3150 1.13 1.07 0.07355 0.92 3550 1.17 1.07 0.97400 0.96 0.79 4000 1.10 1.13 1.02450 1.00 0.80 4500 1.15 1.04500 1.02 0.81 5000 1.18 1.07560 0.82 5600 1.09630 0.84 0.81 6300 1.12 71

236、0 0.86 0.83 7100 1.15800 0.90 0.85 8000 1.18900 0.92 0.87 0.82 9000 1.21 1000 0.94 0.89 0.84 10000 1.231120 0.95 0.91 0.86 11200 1250 0.98 0.93 0.88 125001400 1.01 0.96 0.90 14000 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 16000 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 Ld / mm Y Z Ld / mm 基准长度基准长度 KL 基准长度基准长度 KL 表表13-2 普通普通V带带的长度系列和

237、带长修正系数（的长度系列和带长修正系数（GB/T13575.1-92）200 0.81 2000 1.08 1.03 0.98 0.88-点击按钮 北京联合大学专用 潘存云教授研制 1.00 1.02 1.05 1.09 1.13 1.19 1.25 1.35 1.52 1.01 1.04 1.08 1.12 1.18 1.24 1.43 1.51 1.99 小带小带轮转轮转速速 n1表表13-4 单根普通单根普通V带带额定功率的增量额定功率的增量P0 型型号号ZABC400 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 传传 动动 比比

238、i 2.0730 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.022800 0.00 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04400 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 730 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 2800 0.00 0.04 0.08 0.11 0.15 0.19 0.23 0.26 0.30 0.34400 0.00 0.01 0.03 0.04 0.

239、06 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13 730 0.00 0.02 0.05 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.23 2800 0.00 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 0.59 0.60 0.70 0.89 400 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.23 0.27 0.31 0.35 730 0.00 0.07 0.14 0.21 0.27 0.34 0.41 0.48 0.55 0.62 2800 0.00 0.27 0.55 0.82 1.10 1.37 1.64 1.92 2.19 2.47

240、-点击按钮 北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表13-5 包角修正系数包角修正系数 包角包角1 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 K 1.0 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 0.74 0.69 -点击按钮 北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表13-6 工作情况系数工作情况系数载荷载荷性质性质载荷变载荷变动很小动很小载荷变载荷变动小动小载荷变载荷变动较大动较大载荷变载荷变动很大动很大工工 作作 机机原原 动动 机机电动机（交流启动、三电动机（交流启动、三角启动、直流并励）、角启动、直流并励）、四缸以上内燃机四缸

241、以上内燃机电动机（联机交流启动、电动机（联机交流启动、直流复励或串励）、四直流复励或串励）、四缸以下内燃机缸以下内燃机液体搅拌机、通风机和液体搅拌机、通风机和鼓风机、离心式水泵和鼓风机、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机。压缩机、轻负荷输送机。每天工作小时数每天工作小时数 / h 16 16 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 带式输送机、旋转式水带式输送机、旋转式水泵和压缩机、发电机、泵和压缩机、发电机、金属切削机床、印刷机、金属切削机床、

242、印刷机、旋转筛、木工机械。旋转筛、木工机械。制砖机、斗式提升机、制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械等。筛、纺织机械等。破碎机（旋转式、颚式）破碎机（旋转式、颚式）、磨碎机（球磨、棒磨、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）。管磨）。-点击按钮 北京联合大学专用 潘存云教授研制 300050002000160040002008005001004003001000小小带带轮轮的的转转速速n1 ( r / min)125025000.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8 10 16 20

243、30 40 50 63 80 100 200 250 普通普通V带选型图带选型图ZABCDEd1=5071d1=80100d1=112140d1=125140d1=160200d1=200315d1=355400d1=450500d1=80100 d dminmin四、主要参数的选择四、主要参数的选择1.1.带轮直径与带速带轮直径与带速型型 号号 Y Z A B C D E dmin 20 50 75 125 200 315 500表表13-7 带轮的最小直径带轮的最小直径dmin20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 20 22.4 25 28 3

244、1.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 475 500 530 560 280 300 315 355 375 400 425 475 500 530 560 630 670 710 7

245、50 800 900 1000630 670 710 750 800 900 1000大带轮的直径大带轮的直径d d2 2：d d1 1 、d d2 2：必须符合带轮的必须符合带轮的基准直径系列：基准直径系列：北京联合大学专用 潘存云教授研制 带速：带速：一般应使一般应使v v在在525m/s的范围内。的范围内。 2.2.中心距、带长和包角中心距、带长和包角推荐范围：推荐范围：0.7(0.7(d d1 1+d+d2 2) ) a0 2(d350 mm；腹板式腹板式-中等直径；中等直径；13-6 V带轮的结构带轮的结构带轮的材料：常用铸铁，有时也采用钢或塑料和木材。带轮的材料：常用铸铁，有时也采

246、用钢或塑料和木材。带轮的结构带轮的结构 实心式实心式-直径小；直径小；h2drdkdha1L斜度斜度1：25ddaBh1h2 =0.8 h1a1 = 0.4 h1 a2 = 0.8 a1 f10.2 h1 f2 0.2 h2PnA3h1 =290P功率功率n转速转速A轮幅数轮幅数北京联合大学专用 潘存云教授研制 f1.61.66.3Heb0bdBh1haddae 80.3 120.3 150.3 190.4 25.50.5 槽槽 型型 Y Z A B Cbd 5.3 8.5 11 14 19 hamin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 famin 6 7 9 11.5 16hfmin

247、 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 min 5 5.5 6 7.5 10 60 - - - - - 80 118 190 31560 - - - - - 80 118 190 315对应的对应的d d3232343436363838( ) 表表13-8 普通普通V带轮的轮槽尺寸带轮的轮槽尺寸北京联合大学专用 潘存云教授研制 节园节园节线节线组成：组成：同步带（同步齿形带）是以同步带（同步齿形带）是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。13-7 同步带传动简介同步带传动简介结构特点：结构特点：横截面为矩形，带面横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，具

248、有等距横向齿的环形传动带，带轮轮面也制成相应的齿形。带轮轮面也制成相应的齿形。传动特点：传动特点：靠带齿与轮齿之间的啮合靠带齿与轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。周速度同步，故称为同步带传动。Pb重要参数优点：优点：1.传动比恒定；传动比恒定；2.结构紧凑；结构紧凑；3.由于带薄而轻，抗拉强度高，故带速高达由于带薄而轻，抗拉强度高，故带速高达40 m/s，传动比可达传动比可达10，传递功率可达，传递功率可达200 KW；4.效率高，高达效率高，高达0.98。缺点：缺点：成本高；对制造和安装要求高。成本高；对制造和安装要求

249、高。pb节距节距 北京联合大学专用 潘存云教授研制 13-8 链传动的特点和应用链传动的特点和应用组成：组成：链轮、环形链条链轮、环形链条作用：作用：链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同链与链轮轮齿之间的啮合实靠现平行轴之间的同 向传动。向传动。北京联合大学专用 潘存云教授研制 特点：特点：与带传动相比1. 链轮传动没有弹性滑动和打滑，链轮传动没有弹性滑动和打滑， 能保持准确的平均传动比能保持准确的平均传动比；2.需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承 的摩擦损失的摩擦损失 ；3.结构紧凑；结构紧凑；4.能在高温，有油污等恶劣环境下工

250、作；能在高温，有油污等恶劣环境下工作；与传齿轮动相比5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；缺点：缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性 较差，有一定的冲击和噪声。较差，有一定的冲击和噪声。应用：应用： 广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机 床及摩托车中。床及摩托车中。北京联合大学专用 潘存云教授研制 工作范围：工作范围：传动比：传动比： i 8;8; 中心距：中心距： a 556 m;6 m; 传递功率：传递功率： P 100 KW

251、;100 KW; 圆周速度：圆周速度： v 15 m/s;15 m/s; 传动效率：传动效率： 0.950.950.98 0.98 北京联合大学专用 潘存云教授研制 销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等13-9 链条和链轮链条和链轮一、一、 链条链条类型类型 滚子链的组成：滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。 齿形链齿形链滚子链滚子链套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合销轴销轴滚子滚

252、子外链板外链板套筒套筒内链板内链板内链板紧压在套筒两端，称为内链节 。北京联合大学专用 潘存云教授研制 链条材料：链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。碳素钢或合金钢，经热处理，以提高强度和耐磨性。套筒滚子链的剖面结构：套筒滚子链的剖面结构：滚子滚子套筒套筒销轴销轴内链板内链板外链板外链板北京联合大学专用 潘存云教授研制 链条的主要参数节距链条的主要参数节距p：节距节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。滚子链上相邻两滚子中心的距离。 p 越大，越大， 链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。结构类型结构类型：单排链和多排链。单排链和

253、多排链。滚子链已标准化，分为滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是两个系列，常用的是A系列系列.pppt双排滚子链双排滚子链 北京联合大学专用 潘存云教授研制 链链 号号08A 12.70 14.38 7.95 13800 0.60表表139 A系列滚子链的主要参数系列滚子链的主要参数节距节距P 排距排距pt 滚子外径滚子外径d1 极限载荷极限载荷Q(单排单排) 每米长质量每米长质量q(单排单排) mm mm mm N kg/m10A 15.875 18.11 10.16 21800 1.0012A 19.05 22.78 11.91 31100 1.0016A 25.40 29.29

254、15.88 55600 2.6020A 31.75 35.76 19.05 86700 3.8024A 38.10 45.44 22.23 124600 5.6028A 44.45 48.87 25.40 169000 7.5032A 50.80 58.55 28.58 222400 10.1040A 63.50 71.55 39.68 347000 16.1048A 76.20 87.83 47.63 500400 22.60北京联合大学专用 潘存云教授研制 链条长度以链节数表示。链节数最好取链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数偶数，以便链，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。条联

255、成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为若链节数为奇数奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。过渡链节过渡链节北京联合大学专用 潘存云教授研制 齿形链板的两侧是直边，工作时链板的侧边与链轮齿廓相啮合。链板的成形孔内装入棱柱，两棱柱相互滚动，可减小摩擦和磨损。齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。齿形链是由许多齿形链板用铰链联接而成。优点：优点：与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承 受冲击载荷的能力高。受冲击载荷的能力高。

256、缺点：缺点：结构复杂、价格较贵、比较重。结构复杂、价格较贵、比较重。应用场合：应用场合：多应用于高速（链速可达多应用于高速（链速可达40 m/s）或运动或运动 精度要求较高的场合。精度要求较高的场合。p直边直边O60 北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、二、 链轮链轮标准参数：标准参数： 滚子链链滚子链链轮的参数轮的参数齿面圆弧半径：齿面圆弧半径：r re e 齿沟圆弧半径：齿沟圆弧半径： r ri i 齿沟角：齿沟角： minmin 、maxmax链轮的节距：链轮的节距：p -p -弦长弦长 分度圆直径：分度圆直径：pd1dreri360360 Z Z df=d- -d1 齿顶圆直径：齿顶

257、圆直径：da齿根圆直径：齿根圆直径：各种链轮的实际断面齿形介于最大最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计具有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入或推出啮合，并便于加工。国标规定最大值和最小值：国标规定最大值和最小值： 链轮主要尺寸计算公式：链轮主要尺寸计算公式：df北京联合大学专用 潘存云教授研制 d180180 Z Z 滚子链链轮端面齿形滚子链链轮端面齿形端面齿形端面齿形 ：三圆弧一直线三圆弧一直线 这种三圆弧一直线齿形基本上符合标准齿槽形状范围，且具有较好的啮合性能，并便于加工。r2bdcr3r1aa北京联合大学专用 潘存云教授研制 bg(h)r5gbB2B3ptptr5轴

258、面齿形轴面齿形 ：圆弧圆弧+ +直线直线 便于进入或退出啮合单排链轮单排链轮轴面齿形轴面齿形多排链轮多排链轮轴面齿形轴面齿形零件工作图：零件工作图：只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。只绘制轴面齿形，不用绘制端面齿形。材料与热处理：材料与热处理：碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。碳素钢、铸铁、重要链轮可用合金钢。 齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。齿面需经热处理以提高接触强度和耐磨性。直线指采用标准刀具加工r4北京联合大学专用 潘存云教授研制 链轮的结构链轮的结构实心式实心式-小直径小直径北京联合大学专用 潘存云教授研制 孔板式孔板式-中等直径中等直径链轮的结构链轮的结构实心式实心式-小直径

259、小直径北京联合大学专用 潘存云教授研制 组合式组合式-大直径，齿圈可更换。大直径，齿圈可更换。孔板式孔板式-中等直径中等直径链轮的结构链轮的结构实心式实心式-小直径小直径北京联合大学专用 潘存云教授研制 13-10 链传动的运动分析和受力分析链传动的运动分析和受力分析一、链传动的运动分析一、链传动的运动分析 链条的平均线速度：链条的平均线速度：平均传动比为：平均传动比为：d121分度圆瞬时线速度：分度圆瞬时线速度：链条的瞬时线速度沿链条的瞬时线速度沿AB方向，方向，AB180z1180z1为相位角：为相位角：链轮每转过一齿，链速时快时慢变化一次。由此可知，当链轮等速回转时，瞬时链速和顺时传动比

260、都作周期性变化。链条进入链轮后形成折线，因此链传动相当于一对多边形轮之间的传动。变化范围d1其大小为：其大小为：1北京联合大学专用 潘存云教授研制 链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：链条的瞬时线速度沿垂直方向的分量为：也作周期性变化，从而使链条上下抖动。由于链速是变化的，链传动在工作时，产生振动链传动在工作时，产生振动和动载荷！和动载荷！速度不均匀系数：速度不均匀系数：Z1141312111098765432105 10 15 20 25 30 35 40 45(%)链速链速不均不均匀系匀系数变数变化曲化曲线线d121AB180z1180z1d11北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、链传动

261、的受力分析二、链传动的受力分析为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应为了保证松边垂度不至于过大，安装链传动时，应:y作用在链作用在链上的力有：上的力有：圆周拉力圆周拉力: 离心拉力离心拉力:悬垂拉力悬垂拉力:紧边拉力为：紧边拉力为：F1 = F + Fc + Fy N松边拉力为：松边拉力为：F2 = Fc + Fy NF = 1000P/ v NFc= qv2 NFy=Kyqga N q为米长质量为米长质量a-为中心距，为中心距，=90 Ky= 1g- 为重力加速度，为重力加速度，Ky为下垂量为下垂量y=0.02a时的垂度系数。时的垂度系数。其值与链轮中心线与水平夹角有关=0 Ky= 7

262、=75 Ky= 2.5=60 Ky= 4=30 Ky= 6适当张紧适当张紧 n1n2-有效拉力有效拉力 F1F1F2F2北京联合大学专用 潘存云教授研制 p与与d 之间的关系：之间的关系：13-11 链传动的主要参数及其选择链传动的主要参数及其选择一、链轮的齿数一、链轮的齿数大链轮的齿数大链轮的齿数: z2 =i z1P+p链条铰链磨损后，节距将边长，链轮节圆将向齿顶移动。p一定时一定时: z d 越容易发生跳齿和脱链现象。越容易发生跳齿和脱链现象。一般取：一般取： z2 120因为多边形效应，为使链传动运动平稳，小链轮齿数不宜过少。一般一般链节数为偶数，链轮齿数最好取链节数为偶数，链轮齿数最

263、好取奇数奇数， 以使以使磨损均匀。磨损均匀。表表 13-10 小链轮的齿数小链轮的齿数z1链速链速 v m/s 0.633 38 8齿数齿数z1 17 21 25d分度圆直径节距增长量 , 节圆外移量d180zpd+d北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、链的节距二、链的节距。一般取：一般取： a=(3050)p节距越大，节距越大，啮合瞬间的冲击也越大。啮合瞬间的冲击也越大。-高速重载时，应选用小节距多排链高速重载时，应选用小节距多排链。链的节距越大，其承载能力越高。根据相对原理，当链轮以运动时，链节以进入轮齿而产生冲击。三、中心距三、中心距a 过小过小 同时啮合的齿数同时啮合的齿数a 过大过

264、大链条容易抖动。链条容易抖动。amax= 80p链条节数：链条节数：中心距：中心距：计算结果应圆整，计算结果应圆整，并取偶数！并取偶数！为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。为便于安装和调节张紧程度，中心距一般应设计成可调节的。d1按带传动公式导出此式若中心距不能调整，而又没有张紧装置时，应将计算中心距减小25mm,这样可使链条有小的初垂度，保持莲传动的张紧。 p北京联合大学专用 潘存云教授研制 实际使用区域实际使用区域13-12 滚子链传动的计算滚子链传动的计算一、失效形式一、失效形式1.1.链板疲劳破坏；链板疲劳破坏；2.2.滚子、套筒的冲击疲劳破坏；滚子、套筒的冲击疲劳破

265、坏；3.3.销轴与套筒铰链的胶合；销轴与套筒铰链的胶合；4.4.链条铰链磨损；链条铰链磨损；5.5.过载拉断。过载拉断。二、功率曲线图二、功率曲线图4321极限功率曲线极限功率曲线n1P对应每种失效形式，可得出一个极限功率表达式。常用线图表示。曲线曲线1 1-正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；正常润滑条件下，链条铰链磨损限定的极限功率；曲线曲线2 2-链板疲劳强度限定的极限功率；链板疲劳强度限定的极限功率；曲线曲线3 3-滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；滚子、套筒的冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线曲线4 4-铰链胶合限定的极限功率；铰链胶合限定的极限功率；其极限功率急剧下降；

266、密封润滑不良密封润滑不良其极限功率急剧下降；北京联合大学专用 潘存云教授研制 1015 20406080 100150 200400 600800100015002000 40006000小链轮转速小链轮转速n1(r/min)0.10.150.20.40.60.811.52468101520406080100150200300功率功率p0(kw)48A单排单排A系列系列滚子滚子链的链的功率功率曲线曲线 链号 节距08A 12.710A 15.87512A 19.0516A 25.420A 31.7524A 38.128A 44.4532A 50.840A 63.548A 76.240A32A2

267、8A24A20A16A12A10A08A北京联合大学专用 潘存云教授研制 上述功率曲线的特定条件上述功率曲线的特定条件: 1.两轮共面两轮共面;2. 小链轮的齿数小链轮的齿数z1=19 3. 链节数链节数 Lp=1004.载荷平稳载荷平稳;7. 链条因磨损而引起的相对伸长量链条因磨损而引起的相对伸长量3%5. 按推荐的润滑方式按推荐的润滑方式 6. 工作寿命为工作寿命为15000 h当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将当润滑不良或不能采用推荐的润滑方式时，应将P0值降低。值降低。链速链速 v m/s1.5vv7 而又润滑不当而又润滑不当P0降低降低50%传动不可靠！传动不可靠！1.5 7

268、25%推荐的润滑方式推荐的润滑方式0.20.3 0.40.6 0.8 12345681020链速链速v(m/s)50.844.4538.131.7525.419.0515.87512.7链链节节距距p(mm)人工定期人工定期润滑滑滴油滴油润滑滑油浴或油浴或 飞溅润滑滑压力力喷 油滑油滑润 北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表 13-11 修正系数修正系数kz和和kL小链轮齿数系数小链轮齿数系数Kz位于功率曲线顶点左侧时位于功率曲线顶点左侧时（链板疲劳）（链板疲劳）链长系数链长系数KL位位 置置位于功率曲线顶点右侧时位于功率曲线顶点右侧时（滚子套筒冲击疲劳）（滚子套筒冲击疲劳）表表 13-12

269、 多排链系数多排链系数km排排 数数1234 56Km1.01.72.53.34.04.6三、链传动的计算三、链传动的计算当实际工作条件与特定条件不同时，应对当实际工作条件与特定条件不同时，应对P0值加以修正：值加以修正：许用功率：许用功率：19z11.0819z11.5100Lp0.26100Lp0.5北京联合大学专用 潘存云教授研制 链传动的设计准则：链传动的设计准则：计算功率：计算功率：Pc=KAP，KA为工作情况系数，为工作情况系数，P为名义功率。为名义功率。表表 13-13 工作情况系数工作情况系数KA载载 荷荷 种种 类类载载 荷荷 平平 稳稳 1.0 1.2中中 等等 冲冲 击击

270、 1.3 1.4 较较 大大 冲冲 击击 1.5 1.7原原 动动 机机电动机或汽轮机电动机或汽轮机内内 燃燃 机机当当v 0.6 m/s时，链条的主要失效形式是拉断，设计时时，链条的主要失效形式是拉断，设计时需验算静力强度安全系数：需验算静力强度安全系数：Q极限载荷，极限载荷，F1是紧边拉力，是紧边拉力，S是安全系数：是安全系数：S=48北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、一、 链传动的润滑链传动的润滑润滑方式润滑方式 1.1. 人工给油；人工给油；2.2. 油杯滴油；油杯滴油；3.3. 油浴润滑、飞溅给油；油浴润滑、飞溅给油；4.4. 用油泵强制润滑和冷却。用油泵强制润滑和冷却。润滑油牌

271、号：润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48 环境温度高或载荷大取粘度高的，环境温度高或载荷大取粘度高的，反之取低的。反之取低的。甩油环甩油环13-13 链传动的润滑和布置链传动的润滑和布置北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、二、 链传动的布置链传动的布置布置原则：布置原则：链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平面内；一般宜水平或接近水平布置，并使松边在下方。面内；一般宜水平或接近水平布置，并使松边在下方。i2a 2a =(3050)p两轮轴在同一水两轮轴在同一水平面，紧边在上、平面，紧边在上、在下均能正常工在下均能正常工作。作。表表13-1

272、4 链传动的布置链传动的布置北京联合大学专用 潘存云教授研制 i 、a 为任意值为任意值两轮轴在同一铅垂两轮轴在同一铅垂面内，下垂量增大面内，下垂量增大会减少下链轮的有会减少下链轮的有效啮合齿数，降低效啮合齿数，降低传动能力，为此应传动能力，为此应采用：采用：1)中心距可调；中心距可调；2)设张紧装置；设张紧装置；3)上下两轮错开。上下两轮错开。传动参数传动参数 正确布置正确布置 不正确布置不正确布置 说说 明明 i 60p两轮轴在同一水平两轮轴在同一水平面，松边应在下面。面，松边应在下面。否则松边下垂量增否则松边下垂量增大后松边与紧边相大后松边与紧边相碰，须经常调整中碰，须经常调整中心距。心

273、距。表表13-14 续续 北京联合大学专用 潘存云教授研制 三、张紧装置三、张紧装置 弹簧力弹簧力 重力重力 调整位置调整位置 调整位置调整位置 北京联合大学专用 潘存云教授研制 第第14章章 轴轴14-1 轴的功用和类型轴的功用和类型14-2 轴的材料轴的材料14-3 轴的结构设计轴的结构设计14-4 轴的强度设计轴的强度设计14-5 轴的刚度设计轴的刚度设计带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。北京联合大学专用 潘存云教授研制 14-1 轴的功用和类型轴的功用和类型 功用：功用：用来支撑旋转的机械零件

274、，如齿轮、带轮、用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。链轮、凸轮等。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩。传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分有：按承受载荷分有： 分类：分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：带式运带式运输机输机减速器减速器电动机电动机转轴转轴北京联合大学专用 潘存云教授研制 14-1 轴的功用和类型轴的功用和类型 功用：功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。链轮、凸轮等。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩。传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分有：按承受载荷分有： 分类：分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：

275、传动轴传动轴-只传递扭矩只传递扭矩发动机发动机后桥后桥传动轴传动轴北京联合大学专用 潘存云教授研制 14-1 轴的功用和类型轴的功用和类型 功用：功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。链轮、凸轮等。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有：按承受载荷分有： 分类：分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩只传递扭矩心轴心轴-只承受弯矩只承受弯矩前轮轮毂前轮轮毂固定心轴固定心轴火车轮轴火车轮轴车厢重力车厢重力 前叉前叉自行车自行车前轮轴前轮轴支撑反力支撑反力转动心轴转动心轴北京联合大学专

276、用 潘存云教授研制 14-1 轴的功用和类型轴的功用和类型 功用：功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。链轮、凸轮等。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有：按承受载荷分有： 分类：分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩只传递扭矩心轴心轴-只承受弯矩只承受弯矩直轴直轴北京联合大学专用 潘存云教授研制 14-1 轴的功用和类型轴的功用和类型 功用：功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。链轮、凸轮等。类类型型转轴转轴-传递扭

277、矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有：按承受载荷分有： 分类：分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩只传递扭矩心轴心轴-只承受弯矩只承受弯矩直轴直轴曲轴曲轴北京联合大学专用 潘存云教授研制 本章只研究直轴14-1 轴的功用和类型轴的功用和类型 功用：功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。链轮、凸轮等。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有：按承受载荷分有： 分类：分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩只传递扭矩心轴心轴-只承受弯矩只承受弯矩直轴直

278、轴曲轴曲轴挠性钢丝轴挠性钢丝轴设计任务：设计任务：选材、结构设计、强度和刚度设计、确选材、结构设计、强度和刚度设计、确 定尺寸等定尺寸等北京联合大学专用 潘存云教授研制 种种类类碳素钢：碳素钢：3535、4545、5050、Q235Q235轴的毛坯轴的毛坯: :一般用圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。圆钢或锻件，有时也用铸钢或球墨铸铁。14-2 轴的材料轴的材料 合金钢合金钢: 20: 20CrCr、20CrMnTi20CrMnTi、40CrNi40CrNi、38CrMoAlA38CrMoAlA等等用途：用途：碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用

279、较多，尤其是多，尤其是4545钢应用最广钢应用最广。合金钢具有较高的力学性能，。合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。特殊要求的轴。如用球墨铸铁制造曲轴和凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好、对应力集中的敏感较低、强度较好等优点。为了改善力学性能正火或调质处理。正火或调质处理。表表14-1 14-1 轴的常用材料及其主要力学性能轴的常用材料及其主要力学性能材料及热处理材料及热处理毛坯直径毛坯直径mm硬度硬度HBSHBS强度极限强度极限b b 屈服极限屈服极限s s MPaMPa弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限-1-1应用说明应用说明Q235Q23544044024

280、0240200200用于不重要或载荷不大的轴35 35 正火正火520520270270250250有较好的塑性和适当的强度，可用于一般曲轴、转轴。100100149149187187北京联合大学专用 潘存云教授研制 设计任务：设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。14-3 轴的结构设计轴的结构设计设计要求：设计要求： 1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定)

281、4.改善应力状况，减小应力集中。改善应力状况，减小应力集中。轴端挡圈轴端挡圈 带轮带轮 轴承盖轴承盖套筒套筒齿轮齿轮滚动轴承滚动轴承典型典型轴系轴系结构结构北京联合大学专用 潘存云教授研制 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。车螺纹的轴端应有退刀槽。 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状。渐向中间增大的阶梯状。零件的安装次序一、制造安装要求一、制造安装要求倒角倒角取值见P119取值见P119北京联合大学专用 潘存云教授研制 零件的零件的轴向

282、定位轴向定位由轴肩或套筒来实现。由轴肩或套筒来实现。二、轴上零件的定位二、轴上零件的定位 4、5间的轴肩使齿轮在轴上定位，1、2间的轴肩使带轮定位，6、7间的轴肩使右端滚动轴承定位。轴肩轴肩-阶梯轴上截面变化之处。阶梯轴上截面变化之处。起轴向定位作用。 轴肩套筒套筒1212北京联合大学专用 潘存云教授研制 轴向固定轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。三、轴上零件的固定三、轴上零件的固定齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上；向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。双向固

283、定双向固定北京联合大学专用 潘存云教授研制 无法采用套筒或套筒太长时，可采用无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母双圆螺母加以固定。加以固定。轴肩的尺寸要求轴肩的尺寸要求:r C1 或或 r Rb1.4h(与滚动轴承相配合处的与滚动轴承相配合处的h和和b值值,见轴承标准见轴承标准)DdrR轴端挡圈轴端挡圈双圆螺母双圆螺母DdC1rh(0.07d+3)(0.1d+5)mm装在轴端上的零件往往采用装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈轴端挡圈固定。固定。C1Ddr取值见P119DdrRhhb北京联合大学专用 潘存云教授研制 轴向力较小时，轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。可采弹性挡圈或紧定螺

284、钉来实现。周向固定周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现。式来实现。为了加工方便，键槽应设计成同一加工直线上，且紧可能采用同一规格的键槽截面尺寸。键槽应设计成同一加工直线键槽应设计成同一加工直线北京联合大学专用 潘存云教授研制 TTTTTQ方案方案b 四、改善轴的受力状况，减小应力集中四、改善轴的受力状况，减小应力集中 图示为起重机卷筒两种布置方案。A图中大齿轮和卷筒联成一体，转距经大齿轮直接传递给卷筒，故卷筒轴只受弯矩而不传递扭矩。图b中轴同时受弯矩和扭矩作用。故载荷相同时，图a结构轴的直径要小。输出输出输出输出 输入输入Tmax= T1+T

285、2Tmax = T11.改善受力状况改善受力状况当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理合理不合理不合理 TTQ方案方案 a输出输出输出输出输入输入FtFt北京联合大学专用 潘存云教授研制 Rdd/430 2.减小应力集中减小应力集中合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。应力集中出现在截面突然发生变化的。应力集中出现在截面突然发生变化的。措施：措施：1. 用圆角过渡；用圆角过渡；2. 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽;3. 重要结构可增加卸载槽重要结构可增加卸

286、载槽B、过渡肩环、凹切圆角、过渡肩环、凹切圆角、 增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。过渡肩环过渡肩环r凹切圆角凹切圆角B卸载槽卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽B位置d/4北京联合大学专用 潘存云教授研制 14-4 轴的强度设计轴的强度设计 一、一、 按扭转强度计算按扭转强度计算 轴的强度设计应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法，常用方法有两种。对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为：对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为：设计公式为：设计公式为：对于既传递扭转又传递弯矩的轴，可按上式初步估算轴的直径。对于既传递扭转又传递弯矩的轴，可按上式初

287、步估算轴的直径。计算结果为：计算结果为：最小直径！最小直径！解释各符号的意义及单位轴的材料轴的材料 A3,20 35 45 40Cr, 35SiMn(N/mm ) 1220 2030 3040 4052C 160135 135118 118107 10792表表14-2 常用材料的常用材料的值和值和C值值注注: 当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩时当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩时,C取较小值取较小值; 否则取较大值否则取较大值应圆整为：应圆整为：标准直径！标准直径！北京联合大学专用 潘存云教授研制 减速器中齿轮轴的受力为典型的弯扭合成。在完成单级减速器草图设计后，外载荷

288、与支撑反力的位置即可确定，从而可进行受力分析。因因b和和的循环特性不同，的循环特性不同，折合后得：折合后得：二、二、 按弯扭合成强度计算按弯扭合成强度计算对于一般钢制轴，可用第三强度理论（最大切应力理论）求出危险截面的当量应力。强度条件为：强度条件为：l1l弯曲应力：弯曲应力：扭切应力：扭切应力：代入得：代入得：W-抗弯截面系抗弯截面系数；数；WT -抗扭截面系数；抗扭截面系数；-折合系数折合系数Me-当量弯矩当量弯矩北京联合大学专用 潘存云教授研制 材材 料料 b +1b 0b -1b 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110

289、 65 800 270 130 75 900 300 140 80 1000 330 150 90 500 120 70 40 400 100 5 0 30表表14-3 轴的许用弯曲应力轴的许用弯曲应力 碳素钢碳素钢合金钢合金钢铸钢铸钢折合系数取值：折合系数取值：= 0.3 -转矩不变；转矩不变； 0.6 -脉动变化；脉动变化；1 -频繁正反转。频繁正反转。静应力状态下的静应力状态下的许用弯曲应力许用弯曲应力设计公式：设计公式：北京联合大学专用 潘存云教授研制 折合系数取值：折合系数取值：= 0.3 -转矩不变；转矩不变； 0.6 -脉动变化；脉动变化；1 -频繁正反转。频繁正反转。设计公式：

290、设计公式：材材 料料 b +1b 0b -1b 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110 65 800 270 130 75 900 300 140 80 1000 330 150 90 500 120 70 40 400 100 5 0 30表表14-3 轴的许用弯曲应力轴的许用弯曲应力 碳素钢碳素钢合金钢合金钢铸钢铸钢脉动循环状态下的脉动循环状态下的许用弯曲应力许用弯曲应力北京联合大学专用 潘存云教授研制 折合系数取值：折合系数取值：= 0.3 -转矩不变；转矩不变； 0.6 -脉动变化；脉动变化；1 -频繁正反转。频繁正反

291、转。设计公式：设计公式：材材 料料 b +1b 0b -1b 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110 65 800 270 130 75 900 300 140 80 1000 330 150 90 500 120 70 40 400 100 5 0 30表表14-3 轴的许用弯曲应力轴的许用弯曲应力 碳素钢碳素钢合金钢合金钢铸钢铸钢对称循环状态下的对称循环状态下的许用弯曲应力许用弯曲应力北京联合大学专用 潘存云教授研制 对2点取矩举例：举例：计算某减速器输出轴危计算某减速器输出轴危险截面的直径。已知作用在齿险截面的直径。已知

292、作用在齿轮上的圆周力轮上的圆周力Ft=17400N, 径向径向力，力， Fr=6140N, 轴向力轴向力Fa=2860N,齿轮分度圆直径齿轮分度圆直径d2=146 mm,作用在轴右端带作用在轴右端带轮上外力轮上外力F=4500N（方向未定）方向未定）, L=193 mm, K=206 mmL/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解：解：1) 求垂直面的支反力和轴向力求垂直面的支反力和轴向力=Fad2aadP231北京联合大学专用 潘存云教授研制 MavMavFtF1HF2HMaHF1FF2F2) 求水平面的支反力求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=

293、Fad2aadP231F3) 求求F力力在支点产生的反力在支点产生的反力4) 绘制垂直面的弯矩图绘制垂直面的弯矩图5) 绘制水平面的弯矩图绘制水平面的弯矩图北京联合大学专用 潘存云教授研制 MaMavMavFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6) 求求F力产生的弯矩图力产生的弯矩图L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadP231F7) 绘制合成弯矩图绘制合成弯矩图考虑F可能与H、V内合力共面a-a 截面截面F力产生的弯矩为：力产生的弯矩为：MaFMa北京联合大学专用 潘存云教授研制 MaMavMavFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8) 求轴传递的转矩求轴

294、传递的转矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadP231F9)求危险截面的当量弯矩求危险截面的当量弯矩MaFM2MaT扭切应力为脉动循环变应力，扭切应力为脉动循环变应力，取折合系数取折合系数: =0.6 北京联合大学专用 潘存云教授研制 求考虑到键槽对轴的削弱，将求考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大值增大4%，故得：，故得：10)计算危险截面处轴的直径计算危险截面处轴的直径 选选45钢，调质，钢，调质，b =650 MPa, -1b =60 MPa 符合直径系列。符合直径系列。北京联合大学专用 潘存云教授研制 按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤：按弯扭合成强度计算轴径

295、的一般步骤：1. 将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反力力FV和水平面支撑反力和水平面支撑反力FH ;2. 作垂直弯矩作垂直弯矩MV图和弯矩图和弯矩MH图图 ;3. 作合成弯矩作合成弯矩M图；图；4. 作转矩作转矩T图；图；5. 弯扭合成，作当量弯矩弯扭合成，作当量弯矩Me图；图；6. 计算危险截面轴径计算危险截面轴径:1. 若危险截面上有键槽，则应加大若危险截面上有键槽，则应加大4%2. 若计算结果大于结构设计初步估计的轴径，则强度若计算结果大于结构设计初步估计的轴径，则强度不够，应修改设计；不够，应修改设计；3. 若计算结果小于结构设计初

296、步估计的轴径，且相若计算结果小于结构设计初步估计的轴径，且相 不大，一般以结构设计的轴径为准。不大，一般以结构设计的轴径为准。对于一般刚轴，按上述方法设计即可。对于重要的轴，还必须用安全系数法作精确校核计算。说明：说明：北京联合大学专用 潘存云教授研制 lFFF”1214-5 轴的刚度设计轴的刚度设计解释何为刚度弯矩弯矩 弯曲变形弯曲变形 扭矩扭矩 扭转变形扭转变形若刚度不够导致轴的变形过大，就会影响其正常工作。变形量的描述：变形量的描述：挠度挠度 y、转角转角 、扭角扭角 设计要求：设计要求： y y 一、弯曲变形计算一、弯曲变形计算方法有：方法有：1.按微分方程求解按微分方程求解2.变形能

297、法变形能法适用于等直径轴。适用于等直径轴。适用于阶梯轴。适用于阶梯轴。复习材料力学相关内容。yTTl北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表14-4 轴的许用变形量轴的许用变形量变形种类变形种类许用值许用值适用场合适用场合变形种类变形种类许用值许用值适用场合适用场合(0.00030.0005)l一般用途的轴一般用途的轴0.0002l刚度要求较高刚度要求较高感应电机轴感应电机轴( (0.010.05)mn安装齿轮的轴安装齿轮的轴0.01 ( (0.020.05) m安装蜗轮的轴安装蜗轮的轴滚动轴承滚动轴承0.05向心球轴承向心球轴承调心球轴承调心球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴

298、承0.0010.002齿轮处轴截面齿轮处轴截面0.51一般传动一般传动0.20.5较精密传动较精密传动重要传动重要传动挠度挠度mm转角转角rad每米长每米长的扭角的扭角( )/ml 支支撑间的跨矩撑间的跨矩 0.25 0.0016 电机定子与转子电机定子与转子 间的间隙间的间隙 mn 齿轮的模数齿轮的模数 m 蜗轮的模数蜗轮的模数 0.0010.050.0025北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、扭转变形计算二、扭转变形计算等直径轴的扭转角：等直径轴的扭转角：阶梯轴的扭转角：阶梯轴的扭转角：其中：其中：T-转矩；转矩； Ip-轴截面的极惯性矩轴截面的极惯性矩 l -轴受转矩作用的长度；轴受转

299、矩作用的长度；d -轴径；轴径；G-材料的切变模量；材料的切变模量；北京联合大学专用 潘存云教授研制 第第15章章 滑动轴承滑动轴承15-1 摩擦状态摩擦状态15-2 滑动轴承的结构型式滑动轴承的结构型式15-3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料15-5 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算15-4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置15-6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理15-8 静压轴承与空气轴承简介静压轴承与空气轴承简介15-7 液体动压多油楔轴承简介液体动压多油楔轴承简介北京联合大学专用 潘存云教授研制 1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；）支承轴及轴上零件，并保

300、持轴的旋转精度；2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损分类：分类：滚动轴承滚动轴承轴承的功用：轴承的功用：滑动轴承滑动轴承应用实例：应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。滑动轴承。优点多，应用广优点多，应用广用于高速、高精度、重载、结用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。构上要求剖分等场合。北京联合大学专用 潘存云教授研制 1. 干摩擦干摩擦 固体表面直接接触，因而固体表面直接接触，因而 不用许出现干摩擦！不用许出

301、现干摩擦！2. 边界摩擦边界摩擦15-1 摩擦状态摩擦状态 功耗功耗 磨损磨损 温度温度 烧毁轴瓦烧毁轴瓦 运动副表面有一层厚度运动副表面有一层厚度1 m的薄油的薄油膜，不足以将两金属表面分开，其表膜，不足以将两金属表面分开，其表面微观高峰部分仍将相互搓削。面微观高峰部分仍将相互搓削。比干摩擦的磨损轻比干摩擦的磨损轻，f 0.1 0.3v有一层压力油膜将两金属表面隔开，有一层压力油膜将两金属表面隔开，彼此不直接接触。彼此不直接接触。3. 液体摩擦液体摩擦摩擦和磨损极轻摩擦和磨损极轻，f 0.001 0.01 vv v北京联合大学专用 潘存云教授研制 fn/p o在一般机器中，处于以上三种情况的

302、混合状态。在一般机器中，处于以上三种情况的混合状态。边界摩擦边界摩擦混合摩擦混合摩擦液体摩擦液体摩擦摩擦特性曲线摩擦特性曲线称无量纲参数称无量纲参数n/p为轴承为轴承特性数。特性数。 -动力粘度，p-压强 ，n-每秒转数 北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、一、 向心滑动轴承向心滑动轴承组成：组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。15-2 滑动轴承的结构型式滑动轴承的结构型式整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承榫口榫口螺纹孔螺纹孔轴承座轴承座轴承轴承轴承座轴承座轴承盖轴承盖联接螺栓联接螺栓剖分轴瓦剖分轴瓦北京联合大学专用 潘

303、存云教授研制 薄壁轴瓦薄壁轴瓦轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。布在整个轴径上。进油孔进油孔油沟油沟F厚壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴套整体轴套卷制轴套卷制轴套北京联合大学专用 潘存云教授研制 轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。载荷倾斜时结构如图大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利于形成动压油膜，又起冷却作用。于形成动压油膜，又起冷却作用。45 油沟油沟形式形式 宽径比宽径比B/d-轴瓦宽度与轴径直径之比。轴瓦宽度

304、与轴径直径之比。重要参数液体润滑摩擦的滑动轴承液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.51非液体润滑摩擦的滑动轴承非液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.81.5 Bd北京联合大学专用 潘存云教授研制 作用：作用：用来承受轴向载荷用来承受轴向载荷 二、二、 推力滑动轴承推力滑动轴承 结构特点：结构特点： 在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一般为一般为612。-倾角固定，顶部预留平台倾角固定，顶部预留平台， 类型类型固定式固定式可倾式可倾式用来承受停车后的载荷。

305、-倾角随载荷、转速自行倾角随载荷、转速自行 调整，性能好。调整，性能好。 FF巴氏巴氏合金合金绕此绕此边线自边线自行倾斜行倾斜F北京联合大学专用 潘存云教授研制 材料要求：材料要求：15-3 轴瓦及轴承衬材料轴瓦及轴承衬材料1）摩擦系数小；）摩擦系数小；2）导热性好，热膨胀系数小；）导热性好，热膨胀系数小；3）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；）耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强；4）有足够的机械强度和塑性。）有足够的机械强度和塑性。能同时满足这些要求的材料是难找的，但应根据具体情况主要的使用要求。工程上常用浇铸或压合的方法将两种不工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组合在一起，性能上取长补短。同的金

306、属组合在一起，性能上取长补短。轴承衬轴承衬一、轴承合金（白合金、巴氏合金）一、轴承合金（白合金、巴氏合金）1）锡锑轴承合金）锡锑轴承合金优点：优点： f 小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐小，抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料，常用于高速、重载的轴承。重载的轴承。北京联合大学专用 潘存云教授研制 2）青铜）青铜缺点：缺点：价格贵、机械强度较差；价格贵、机械强度较差；只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。工作温度：工作温度：t120 由于巴式合金熔点低优

307、点：优点：青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达都优于轴承合金。工作温度高达250 。缺点：缺点：可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或青铜可以单独制成轴瓦，也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦上。铸铁轴瓦上。铝青铜铝青铜铅青铜铅青铜锡青铜锡青铜 中速重载中速重载中速中载中速中载低速重载低速重载北京联合大学专用 潘存云教授研制 3）具有特殊性能的轴承材料）具有特殊性能的轴承材料含油轴承：含油轴承： 用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组

308、用粉末冶金法制作的轴承，具有多孔组织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。织，可存储润滑油。可用于加油不方便的场合。橡胶轴承：橡胶轴承：具有较大的弹性，能减轻振动使运转平具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻稳，可用水润滑。常用于潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。机等有泥沙的场合。塑料轴承：塑料轴承：具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、具有摩擦系数低、可塑性、跑合性良好、耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。耐磨、耐腐蚀、可用水、油及化学溶液等润滑的优点。运转时轴瓦温度升高，由于油的膨胀系数比金属大， 油自动进入摩擦表面起到润滑作用。含

309、油轴承加一次油，可使用较长时间。铸铁：铸铁：用于不重要、低速轻载轴承。用于不重要、低速轻载轴承。缺点：缺点：导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此导热性差、膨胀系数大、容易变形。为改善此 缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。缺陷，可作为轴承衬粘复在金属轴瓦上使用。北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表15-1 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号材料及其代号铸铸锡锑轴承合金锡锑轴承合金ZSnSb11Cu6铸铸铅锑轴承合金铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸铸锡青铜锡青铜ZCuSn10P1铸铸锡青铜锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铸铝青铜铝青铜ZCuAl1

310、0Fe3pMpapvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150150HBSHBS150150HBSHBS4545HBCHBC4545HBCHBC4545HBCHBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515151212北京联合大学专用 潘存云教授研制 15-4 润滑剂和润滑装置润滑剂和润滑装置一、一、 润滑剂润滑剂作用：作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。降低摩擦功

311、耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。分类分类液体液体润滑剂润滑剂-润滑油润滑油半固体半固体润滑剂润滑剂-润滑脂润滑脂固体固体润滑剂润滑剂1. 润滑油润滑油在用的大部分润滑油为矿物油（石油）粘度粘度-重要参数重要参数 在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。液体层与层之间摩擦切应力：液体层与层之间摩擦切应力：=dudy- 牛顿液体流动定律牛顿液体流动定律 -液体的液体的动力粘度，动

312、力粘度，简称简称粘度粘度量纲：量纲：力力时间时间/ /长度长度2单位：单位：N s /m/m2 (Pa ss) 或或泊：泊：1P=1 dyn s /cm/cm2 运动粘度：运动粘度： = 单位：单位： m m2 / / s 或斯或斯St：cmcm2 / /s 或或厘斯厘斯cSt：1St=100 1St=100 cStcSt实验结果：实验结果： oxyydydu分析位置y处薄层的受力 AB我国石油产品是用运动粘度标定的 北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表15-2 常用常用润滑油的主要性质常用常用润滑油的主要性质名名 称称全损耗全损耗系统用油系统用油GB443-89汽轮机油汽轮机油GB1112

313、0-89代代 号号40 的粘度的粘度mm2/sL- -AN7 6.127.48 - -10 110凝凝点点 C闪点闪点(开式开式) C用于高速底负荷机械、用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。润滑和冷却。普通机床的液压油。普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑齿轮、蜗轮的润滑用于重型机床导轨、用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。矿山机械的润滑。用于汽轮机、发电机等用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承小型液体润滑轴承L-AN100 90110 0 210L- -AN10 9.011.0 - -

314、10 125L- -AN15 13.516.5 - -10 165L- -AN32 28.832.2 - -10 170L- -AN46 41.450.6 - -10 180L- -AN68 61.274.8 - -10 190L-TSA32 28.835.2- -7 180L-TSA46 41.450.6主要用途主要用途北京联合大学专用 潘存云教授研制 0.080.080.070.070.060.060.050.050.040.040.030.030.020.020.010.013030 4040 50506060 7070 8080 90902.2. 润滑脂润滑脂润滑油的特性：润滑油的特性

315、：1）温度）温度 t 2）压力）压力p 选用原则：选用原则：1) 载荷大、温度高的轴承，载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；宜选用粘度大的油；2) 载荷小、转速高的轴承，载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；宜选用粘度小的油；-润滑油与各种稠化剂润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。皂）混合稠化而成。优点：优点：密封简单、不需要经密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。和温度不敏感，适用范围广。 但但p 350 才开始氧化，才开始氧化， 可在水中工作。可在水中工作。-摩擦系数低，使用温度范围广摩

316、擦系数低，使用温度范围广 (- -60300 )，但遇水性能下降。，但遇水性能下降。-摩擦系数低，只有石墨的一半。摩擦系数低，只有石墨的一半。使用方式：使用方式：1.1.调和在润滑油中；调和在润滑油中；2.2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；3.3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。混入金属或塑料粉末中烧结成型。其应用日渐广泛北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、润滑装置二、润滑装置1. 油杯油杯 针阀针阀式油式油杯杯旋盖式油杯旋盖式油杯 脂用压注式油杯压注式油杯弹簧弹簧盖油盖油杯杯北京联合大学专用 潘存云教授研制 2. 油环油环 北京联合大学专用 潘存云教授研制

317、一、一、 向心轴承向心轴承在在油、脂油、脂中加入少量中加入少量石墨石墨或或二流化钼二流化钼粉末，形成边界粉末，形成边界油膜，填平粗糙表面而减少磨损。不能完全排除磨损。油膜，填平粗糙表面而减少磨损。不能完全排除磨损。1. 轴承的压强轴承的压强pF-径向载荷，径向载荷，B-轴瓦宽度，轴瓦宽度，d-轴径，轴径，p-许用压许用压强。强。15-5 非液体摩擦滑动轴承的计算非液体摩擦滑动轴承的计算限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过渡的磨损。 p= pFBd表表15-1 常用轴瓦及轴承衬材料的性能常用轴瓦及轴承衬材料的性能材料及其代号材料及其代号铸铸锡锑轴承合金锡锑轴承合金Z

318、SnSb11Cu6铸铸铅锑轴承合金铅锑轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2铸铸锡青铜锡青铜ZCuSn10P1铸铸锡青铜锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸铸铝青铜铝青铜ZCuAl10Fe3pMpapvMpa.m/s平稳平稳冲击冲击25202015HBS金属型金属型 砂型砂型最高工作最高工作温度温度轴径硬度轴径硬度150150HBSHBS150150HBSHBS4545HBCHBC4545HBCHBC4545HBCHBC150150150150280280280280280280272730309090808065656060110110100100151515158 815151010151515

319、151212北京联合大学专用 潘存云教授研制 2. 轴承的轴承的pv值值 压强限制p以保证润滑剂不被挤出n-转速，转速，pv-许用值。许用值。 pv = FBddn60 1000pvpv与功耗成正比，它表征了轴承的发热因素，pv越大，温升越高，越容易引起油膜的破裂二、二、 推力轴承推力轴承 z-轴环数轴环数, pvm=pvp考虑承载的不均匀性，考虑承载的不均匀性， p、pv应降低应降低2040%Fd1d2Fd1d2北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、动压润滑的形成和原理和条件一、动压润滑的形成和原理和条件15-6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理FFFF先分析平行板的情况。板B静止，板A

320、以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时， 液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。两平形板之间不能形成压力油膜！两平形板之间不能形成压力油膜！ v vvh1aah2cc如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷， 当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会

321、下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。动压油膜动压油膜-因运动而产生的压力油膜。 v vvh0bbF北京联合大学专用 潘存云教授研制 F形成动压油膜的必要条件：形成动压油膜的必要条件：1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。须保证

322、润滑油从大截面流进，从小截面出来。 Fy =F Fx 0 Fy =F Fx = 0向心轴承动压油膜的形成过程：向心轴承动压油膜的形成过程：静止静止 爬升爬升 将轴起抬将轴起抬转速继续升高质心质心左移左移稳定运转稳定运转达到工作转速e -偏心距偏心距e北京联合大学专用 潘存云教授研制 B二、流体动压润滑的基本方程二、流体动压润滑的基本方程假设条件：假设条件：1.Z向无限长，润滑油在向无限长，润滑油在Z向没有流动；向没有流动；2.压力压力 p 不随不随 y 值的大小而变化；值的大小而变化；3.润滑油粘度润滑油粘度 不随压力而变化；不随压力而变化；4.润滑油处于层流状态。润滑油处于层流状态。取微单元

323、进行受力分析取微单元进行受力分析: +dp+dppAxzypdydz+(+d)dxdz-(p+dp)dydz dxdz=0=dd ydxdpdydu=整理后得：整理后得：又有：又有：=dxdpd2ud y2得：得：任意一点的油膜压力p沿x方向的变化率，与该点y向的速度梯度的导数有关。对对y积分得：积分得：u= y2+C1y+C2 21dxdp边界条件：边界条件：当当y=0时，时，u=- -v C2 = - -v当当y=h时，时，u=0 0 C1= h +h +21dxdphv北京联合大学专用 潘存云教授研制 vvFaaccxzy代入得：代入得： u= (y2- - hy) +21dxdpv v

324、hy- -h任意截面内的流量：任意截面内的流量：依据流体的连续性原理，通过不同截面的流量是相等的b- -b截面内的流量：截面内的流量：该处速度呈三角形分布，间隙厚度为h0负号表示流速的方向与x方向相反，因流经两个截面的流量相等，故有：=6vdxdph0- -hh3得：得：- 一一维雷诺维雷诺方程方程由上式可得压力分布曲线由上式可得压力分布曲线: p=f(x)在在b-b处：处：h=h0， p=pmax速度梯度速度梯度du/dy呈线性分布，其余呈线性分布，其余位置呈非线性分布。位置呈非线性分布。流量相等，阴影面积相等。液体动压润滑的基本方程，它描述了油膜压力p的变化与动力粘度、相对滑动速度及油膜厚

325、度h之间的关系。pmaxxph0bb北京联合大学专用 潘存云教授研制 15-7 液体动压多油楔轴承简介液体动压多油楔轴承简介 将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提将轴瓦内孔做成特殊形状，以产生多个动压油膜，提高轴承的高轴承的工作稳定性工作稳定性和和旋转精度旋转精度。一、椭圆轴承一、椭圆轴承 特点：特点：形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加形成两个动压油膜，提高了稳定性。摩擦损耗加 大、供油量增大、承载能力降低。大、供油量增大、承载能力降低。矢量之合二、三油楔轴承二、三油楔轴承特点：特点：形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。形成三个动压油膜，提高了旋转精度和稳定性。 摩擦损

326、耗加大、承载能力降低，制造困难。摩擦损耗加大、承载能力降低，制造困难。固定式固定式可倾式可倾式F FO O1 1O O3 3O O2 2F FO O1 1O O2 2制造时两半之间加垫片，镗出圆孔，使用时拆去垫片即可。北京联合大学专用 潘存云教授研制 节节流流器器节流器节流器D15-8 静压轴承与空气轴承简介静压轴承与空气轴承简介一、一、静压轴承静压轴承工作原理：工作原理：依靠供依靠供油装置，将高压油油装置，将高压油压入轴承间隙中，压入轴承间隙中，强制形成油膜。强制形成油膜。特点：特点：静压轴承静压轴承载任何工况下都载任何工况下都能胜任工作。能胜任工作。d0d0常用节流器常用节流器关键器件：关

327、键器件：节流器节流器节流器作用：节流器作用：根据外载荷根据外载荷的变化自动调节各油腔内的变化自动调节各油腔内的压力。的压力。油台油台 起密封作用 北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、空气轴承二、空气轴承空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有空气也是一种流体润滑剂，其粘度只有L-AN7润滑油润滑油的的1/4000， 摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数十摩擦力小到可忽略不计，因此可用于数十万转的超高速轴承。万转的超高速轴承。空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样。空气轴承的工作原理与液体润滑轴承本质上是一样。分静压和动压两种。分静压和动压两种。气膜厚度气膜厚度-20 m制造精度制造精度 严格过

328、滤严格过滤 优点：优点：1)不随温度变化，可用于高温或低温；不随温度变化，可用于高温或低温；2)没有油污染的危险；没有油污染的危险； 3)回转精度高，运行噪音低。回转精度高，运行噪音低。 缺点：缺点：承载能力不大，密封困难。承载能力不大，密封困难。北京联合大学专用 潘存云教授研制 本本 章章 要要 求求 (1) (1) 了解滑动轴承的润滑与摩擦状态。了解滑动轴承的润滑与摩擦状态。 (2) (2) 熟熟悉悉滑滑动动轴轴承承的的主主要要结结构构型型式式、轴轴瓦瓦及及轴轴承承材料。材料。 (3) (3) 了解润滑剂和润滑装置。了解润滑剂和润滑装置。北京联合大学专用 潘存云教授研制 第第16章章 滚动

329、轴承滚动轴承16-1 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点16-2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算16-4 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。北京联合大学专用 潘存云教授研制 16-1 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点各零件的作用：各零件的作用：外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系；保持架保持架: 将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：内圈：支

330、撑轴；支撑轴；滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动；硬度和接触疲劳强度硬度和接触疲劳强度 、耐磨性和冲击韧性、耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。高速轴承：有色金属或塑料。滚动轴承的组成：滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。装在机座或零件轴孔内；滚动副的材料要求：滚动副的材料要求：北京联合大学专用 潘存云教授研制 滚动轴承

331、的装配滚动轴承的装配北京联合大学专用 潘存云教授研制 优点：优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 和易于互换等和易于互换等。缺点：缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音抗冲击能力差、高速时出现噪音。滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。接触角：接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴 心线的平面之间的夹角称为公称接触角。心线的平面之间的夹角称为公称接触角。接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 = = 0 表表16-1 各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 轴承类型轴承类型公称接触角

332、公称接触角向心轴承向心轴承主要承受径向载荷推力轴承推力轴承主要承受轴向载荷径向接触径向接触角接触角接触轴向接触轴向接触角接触角接触0 4545= 9= 90 它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。45 9090滚动轴承滚动轴承 标准化标准化; 并由专业厂大批量生产。设计人员的主要任务是设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用。熟悉标准，正确选用。北京联合大学专用 潘存云教授研制 轴承轴承类型类型按载荷按载荷方向分方向分按滚动体按滚动体形状分形状分向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子球面滚子球面滚子滚针滚针球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承

333、分类：分类：表表16-2 滚动轴承的主要类型和特性滚动轴承的主要类型和特性轴承名称、轴承名称、类型及代号类型及代号结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速 允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用调心球轴承调心球轴承10000中中2 3 主要承受径向载荷，主要承受径向载荷，同时也能承受少量同时也能承受少量轴向载荷。因为外轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承滚道表面是以轴承中点为中心的球面，中点为中心的球面，故能调心。故能调心。北京联合大学专用 潘存云教授研制 调心滚调心滚子轴承子轴承20000C低低0.5 2 比10000小能承受很大的径向载荷能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。

334、承载和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。能力大，具有调性能。圆锥滚圆锥滚子轴承子轴承30000中中2 能同时承受较大的径向、能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，外圈可分离，装拆方便，称对使用。称对使用。推力球轴承推力球轴承50000低低不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作用线只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向严重，寿命较低，可用于轴

335、向载荷大、转速不高之处。载荷大、转速不高之处。a)单向单向表表16-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、轴承名称、类型及代号类型及代号结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速 允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用北京联合大学专用 潘存云教授研制 推力球轴承推力球轴承50000低低不允许不允许 只能承受轴向载荷，且作用线只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向严重，寿命较

336、低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。载荷大、转速不高之处。b)双向双向深沟球轴承深沟球轴承60000高高816 能同时承受较大的径向、能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，外圈可分离，装拆方便，称对使用。称对使用。角接触角接触球轴承球轴承70000C(=15=15 )70000AC(=25=25 )70000B(=40=40 )较高较高210 能同时承受较大的径向、能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。轴向联合载荷。 大，大，承载能力越大，有三种承载能力越大，有三种规格。称对使用。规格。称对使用。表表16-2

337、滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、轴承名称、类型及代号类型及代号结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速 允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表16-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、轴承名称、类型及代号类型及代号结构简图结构简图 承载方向承载方向极限转速极限转速 允许角偏差允许角偏差主要特性和应用主要特性和应用推力圆柱推力圆柱滚子轴承滚子轴承80000低低不允许不允许 能承受很大的单向能承受很大的单向轴向载荷。轴向载荷。圆柱滚圆柱滚子轴承子轴承N0000较高较

338、高24 能承受较大的径向。因能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡结构外，还有内圈无挡边边(NU)、外圈单挡边外圈单挡边(NF)、内圈单挡边内圈单挡边(NJ)等型式等型式滚针轴承滚针轴承a) NA0000b) RNA0000低低只能承受径向载荷。承只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限而滚针间有摩擦，极限转速低。转速低。不允许不允许 a)b)北京联合大学专用 潘存云教授研制 1. 承载能力承载能力承受径向载荷为主；承受径向载荷为主

339、；几点说明：几点说明：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。滚子轴承滚子轴承(1.53)球轴承球轴承 在同样的外形尺寸下。2. 极限转速极限转速当当d 20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。0 4545 45 90100t100 时，时， C C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。3 310/310/3=一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命。表表16-9 温度系数温度系数 轴承工作轴承工作 温度温度 温度系数温度系数 ft

340、 10025020015012530010.950.900.700.800.60北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表16-10 载荷系数载荷系数 载荷性质载荷性质 无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击 中等冲击中等冲击 强烈冲击强烈冲击fP1.01.21.21.81.83.0修正结果：修正结果：工作中冲击振动工作中冲击振动 C C 引进载荷系数引进载荷系数 fP 进行修正。进行修正。 北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表16-11 轴承预期寿命轴承预期寿命Lh的参考值的参考值 使使 用用 场场 合合 不经常使用的仪器和设备不经常使用的仪器和设备 500 Lh /h 短时间或间断使用，中断时不致

341、引起严重后果短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 40008000 间断使用，中断时会引起严重后果间断使用，中断时会引起严重后果 800012000 每天每天8h工作的机械工作的机械 1200020000 每天每天24h连续工作的机械连续工作的机械 4000060000 四、当量动载荷的计算四、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。含义：含义

342、：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重双重影响影响，经换算后的，经换算后的假想载荷假想载荷。其效果与某一个基本额定。其效果与某一个基本额定动载荷相当。动载荷相当。计算公式：计算公式：P=X Fr+Y FaX-径向动载荷系数；径向动载荷系数； Y-轴向动载荷系数。轴向动载荷系数。 向心轴承：向心轴承：P=Fr推力轴承：推力轴承：P=Fa查表1612 P260 北京联合大学专用 潘存云教授研制 表表16-12 向心轴承当量载荷系数向心轴承当量载荷系数X、Y的值的值轴承类型轴承类型 深沟球轴承深沟球轴承0.172 0.19 2.312.3Fa C0r eF

343、a / Fr eFa / Fr eXYXY0.345 0.22 1.990.689 0.26 1.711.03 0.28 1.551.38 0.30 0.56 1.45 1 0 0.178 0.38 1.470.357 0.40 1.400.714 0.23 1.301.07 0.46 1.23= = 15 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0 角角接接触触球球轴轴承承= 25= 25 - 0.68 0.41 0.87 1 0= 4= 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(单列单列) - 1.5tg 0.4 0.4ctg 1 0 调心球轴承调心球轴

344、承(双列双列) - 1.5tg 0.65 0.65ctg 1 0 (单列单列)北京联合大学专用 潘存云教授研制 五、角接触向心轴承轴向载荷的计算五、角接触向心轴承轴向载荷的计算受力分析：受力分析：Fr由于的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和轴向两个分量。Fi = Fi +F”iFiF”iF总轴向力F= Fi为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应: :成对使用，对称安装。成对使用，对称安装。下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析Fi表表16-13 角接触向心球轴承角接触向心球轴承 轴承类型轴承类型 角接触向心球轴承角接

345、触向心球轴承F eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承= = 15 = = 25 = = 40Fr / (2Y)Y是是 的轴向系数的轴向系数eFr Fa -内部轴向力内部轴向力F的近似值可按如下近似公式计算 第i个滚动体北京联合大学专用 潘存云教授研制 a1a2O1O2121.1.若若 FA+ + F2 F1压紧端：压紧端：Fa1 = = FA+ + F2 放松端：放松端：Fa2 = = F2 2.2.若若 FA+ +F2 F1 则有：则有： 结论与正装相同！结论与正装相同！压紧端：压紧端：Fa1 = = FA+ + F2 放松端：放松端：Fa2 = = F2 2.2.若

346、若 FA+ +F2 F1 , ,则有：则有： 放松端：放松端： Fa1 = = F1 压紧端：压紧端： Fa2 = = F1 - - FA结论：结论： 放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷 = = 内部轴向力内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷 = = 其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和本身除外北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、滚动轴承的润滑一、滚动轴承的润滑润滑剂润滑剂 润滑目的润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。16-4 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失

347、。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑脂润滑脂润滑油润滑油固体润滑剂固体润滑剂 用于特殊场合用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件: : - - 常用常用- - 高速、高温高速、高温当当dn (1.52) 105 mmr/min时，采用脂润滑，否则时，采用脂润滑，否则用油润滑。用油润滑。 脂润滑优点：脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温高速、高温环环 境下使用。境下使用。dn间接反映了轴颈

348、的圆周速度。北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、滚动承的密封二、滚动承的密封润滑油的选择：润滑油的选择：润滑油的粘度根据速度因素润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度和工作温度t t来确定。来确定。1000000500000200000100000500002000010000-40-20 0 20 4060100 12080dn/(mmr/min)t / 润滑油粘度的选择润滑油粘度的选择5cSt(40时时)102065110250400滚动承的密封方式的选择与滚动承的密封方式的选择与润润滑的种类、工作环境、温度、滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度密封表面的圆周速度有关。有关。分类

349、分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封毛毡圈密封毛毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封迷宫式密封迷宫式密封-毛毡迷宫式密毛毡迷宫式密封封例如：例如： dn=100000，t=90 可用可用 110 号润滑油号润滑油 110北京联合大学专用 潘存云教授研制 毛毡圈密封毛毡圈密封适用场合：适用场合：脂润滑，要求环境清洁，脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过工作温度不超过90 矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。适用场合：适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴脂或油润滑，轴颈圆周轴速度速度v45 m/s，工

350、作温工作温度度: -40100 (a)(b)防漏油防漏油防灰尘防灰尘密封圈密封密封圈密封密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成，有的具有金属骨架，有的没有，制成标准件。密封唇朝里，目的是防漏油。密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质接触式密封：接触式密封：错误结构北京联合大学专用 潘存云教授研制 适用场合：适用场合： 脂润滑，要求环境干燥清洁。脂润滑，要求环境干燥清洁。 靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取0.10.3 mm。间隙封圈间隙封圈(a)(b)=0.10.3 mm非接触式密封：非接触式密封：北京联合大学专用 潘存云教授研制 适用场合：适用场合：脂润滑或油润滑，工作温

351、度不高于密封用脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用 脂的滴点。密封效果可靠。脂的滴点。密封效果可靠。 图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取 =1.52 mm。迷宫式封圈迷宫式封圈=0.10.2 mm(a)(b)=1.52 mm将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。北京联合大学专用 潘存云教授研制 适用场合：适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。 也可以把多种密封形式组合在一起。这是组合密封的一种型式-毛毡加迷宫，可充分发挥各自的优点，提高密封效果。组合密封的方式很多，不一

352、一列举。组合封圈组合封圈组合式密封：组合式密封：北京联合大学专用 潘存云教授研制 16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、一、轴承类型的选择轴承类型的选择1.1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴北京联合大学专用 潘存云教授研制 16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、一、轴承类型的选择轴承类型的选择1.1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.2.径向与径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥滚子轴承；锥滚子轴承；如斜齿轮轴北京联合大学专用 潘存云教授

353、研制 16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、一、轴承类型的选择轴承类型的选择1.1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.2.径向与径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥滚子轴承；锥滚子轴承；如斜齿轮轴北京联合大学专用 潘存云教授研制 16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、一、轴承类型的选择轴承类型的选择1.1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴2.2.径向与径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆 锥

354、滚子轴承；锥滚子轴承；如斜齿轮轴3.3.纯纯轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、二、轴承的固定轴承的固定固定方式固定方式为了保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理轴承与其周围零件的之间的关系，也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。两端固定两端固定一端固定、一端游动。一端固定、一端游动。两端固定支承两端固定支承C=0.20.3 mm预留补偿间隙预留补偿间隙北京联合大学专用 潘存云教授研制 两端固定支承两端固定支承北京联合大学专

355、用 潘存云教授研制 2. 一端固定、一端游动一端固定、一端游动固定支承固定支承游动支承游动支承L一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。适用于温度变化较大的长轴。适用于温度变化较大的长轴。选用深沟球轴承时， 外圈与端盖间应留有间隙。 游动支承游动支承选用圆柱滚子轴承时， 外圈应双向固定。 北京联合大学专用 潘存云教授研制 调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片二、二、 轴承组合的调整轴承组合的调整加减垫片的厚度加减垫片的厚度调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片1. 轴承间隙的调整轴承间隙的调整螺钉调整螺钉调整方法：方法：螺钉调整螺钉调整北京联合大学专用 潘存云

356、教授研制 2. 轴承的预紧轴承的预紧对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。方法方法加加金属垫片金属垫片磨窄套圈磨窄套圈北京联合大学专用 潘存云教授研制 3. 轴承组合位置的调整轴承组合位置的调整对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。目的：目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮

357、等例如：例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。才能保证正确啮合。方法：方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片北京联合大学专用 潘存云教授研制 轴承组合位置调整的方法：轴承组合位置调整的方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片锥顶点不重合！锥顶点不重合！锥顶点重合！锥顶点重合！北京联合大学专用 潘存云教授研制 四、轴承的拆装四、轴承的拆装三、三、 轴承组合的配合轴承组合的配合配合类型配合类型内圈孔内圈孔-轴轴一般原则：一般原则：当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定当外载荷方向

358、不变时，转动套圈应比固定套圈紧。套圈紧。 基孔制基孔制外圈外圈-轴承座孔轴承座孔 基轴制基轴制 轴公差：轴公差：k6、m6 内圈：内圈：设计轴承组合时，应考虑有利于轴承的拆装，以便在拆卸过程中不损坏其他零件。 孔公差：孔公差： H7、J7、Js7 游动支点游动支点：G7内圈与轴采用具有过盈的过渡配合较松的过渡配合 间隙配合 结构不合理！结构不合理！轴肩高度轴肩高度 =选类型选类型转矩转矩转速转速轴径轴径=确定型号与规格确定型号与规格计算转矩：计算转矩：Tc=KATKA为工作情况系数；为工作情况系数；T为名义转矩；为名义转矩；表表17-1 工作情况系数工作情况系数KA工工 作作 机机 原动机为电

359、动机时原动机为电动机时发电机、小型通风机、小型离心机发电机、小型通风机、小型离心机 1.3透平压缩机、木工机械、输送机透平压缩机、木工机械、输送机 1.5搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7织布机、水泥搅拌机、拖拉机织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3北京联合大学专用 潘存云教授研制 17-2 固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器结构：结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。轴器的凸缘联接在一起。普通凸缘普通凸缘联轴器联轴器绞制

360、孔螺栓绞制孔螺栓 型式：型式：有对中榫的凸缘联轴器有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器普通凸缘联轴器 -靠铰制孔螺栓对中。靠铰制孔螺栓对中。-靠榫头对中。靠榫头对中。普通螺栓普通螺栓 对中榫对中榫 北京联合大学专用 潘存云教授研制 制造与安装要求：制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直，半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直， 安装时应使两轴精确对中。安装时应使两轴精确对中。9090材料：材料：一般用铸铁、当重载或一般用铸铁、当重载或 V30 m/sV30 m/s时，用铸时，用铸 钢或锻钢钢或锻钢 。特点：特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能 缓

361、冲减振缓冲减振 。应用：应用：用于载荷较平稳的两轴联接用于载荷较平稳的两轴联接 。北京联合大学专用 潘存云教授研制 y yx x 两轴线的相对位移两轴线的相对位移: : 轴向、径向、角度、综合。轴向、径向、角度、综合。 17-3 可移动刚性联轴器可移动刚性联轴器由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。联接特点：联接特点：构成动联接，具有一个或几个方向的活动度。构成动联接，具有一个或几个方向的活动度。 能补偿两轴的相对位移。能补偿两轴的相对位移。 x xy y轴向轴向如果联轴器没有适应这种相对位移的能力就会

362、在联轴器、轴和轴承中引起附加载荷，甚至引起强烈振动。北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、齿式联轴器一、齿式联轴器结构：结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。功用：功用：能补偿轴不对中和偏斜。能补偿轴不对中和偏斜。工作范围：工作范围：正常齿：正常齿：3030 腰鼓齿：腰鼓齿：3 3 北京联合大学专用 潘存云教授研制 优点：优点：传递扭矩大、能补偿综合

363、位移。传递扭矩大、能补偿综合位移。缺点：缺点：结构笨重、造价高。结构笨重、造价高。应用：应用：用于重型传动。用于重型传动。北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、二、滑块联轴器滑块联轴器结构：结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具两端各具有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成移动副。中，构成移动副。工作工作原理原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。槽内滑动。优缺点：优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心

364、力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。适用范围：适用范围：3030, , y y0.04d0.04d，v300 r/minv300 r/min y y北京联合大学专用 潘存云教授研制 三、三、万向联轴器万向联轴器作用：作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。共轴、 有夹角应用：应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。单万向联轴器单万向联轴器北京联合大学专用 潘存云教授研制 vA1 = r1结构特

365、点：结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的与中间的“十字形十字形”构件相联，构件相联，“十字形十字形”构件的中构件的中心位于两轴交点处，心位于两轴交点处，运动分析：运动分析：两轴平均传动比为两轴平均传动比为1，但，但瞬时传动比是动态变化的。瞬时传动比是动态变化的。在图示位置在图示位置I, 以轴以轴1为参考为参考系，对系，对A点有点有 ： 以轴以轴2为参考系，对为参考系，对A点有点有 ：vA2 = r2A2A1 1Brr= r cos 2显然有显然有 ： vA1 = vA2 =0=04545轴间角为轴间角为 ：北京联合大学专用 潘存云教授研制

366、r”其它位置：其它位置：代入得：代入得：1 1BBA2在图示位置在图示位置II, 以轴以轴2为参考为参考系，对系，对B点有点有 ： vB2 = r”2以轴以轴1为参考系，对为参考系，对B点有点有 ：vB1 = r”1= 1 r cos同样有同样有 ： vB1 = vB2 r代入得：代入得：2=1 cos2 1=”2 11cos1cos 2 2 1 =cos2 北京联合大学专用 潘存云教授研制 2.双万向铰链机构双万向铰链机构将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。安装要求：安装要求：主动、从动、中间三轴共面；主动、从动、中间三轴共面；

367、主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹 角应相等；角应相等；中间轴两端的叉面应在同一平面内。中间轴两端的叉面应在同一平面内。C2121C为了消除从动轴变速转动的缺点，常北京联合大学专用 潘存云教授研制 3. 小型双万向联轴器小型双万向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。结构如图所示，通常采用合金钢制造。AAA-AAAAA北京联合大学专用 潘存云教授研制 一、弹性套柱销联轴器一、弹性套柱销联轴器17-4 弹性联轴器弹性联轴器结构特点：结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。的柱销

368、联接两个半联轴器。预留安装空间以便与更换橡胶套预留安装空间以便与更换橡胶套 A预留间隙以补偿预留间隙以补偿轴向位移。轴向位移。c圆柱孔圆柱孔圆锥孔圆锥孔北京联合大学专用 潘存云教授研制 二、弹性柱销联轴器二、弹性柱销联轴器结构：结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。中。尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与销与挡板之挡板之间留有间隙间留有间隙结构简单、更换柱销方便。结构简单、更换柱销方便。特点：特点：上述两种联轴器的动力通过弹性上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。元件传递，缓和冲击、吸收振动。应用：应用：适用于正反向变化多，启动适

369、用于正反向变化多，启动 频繁的高速轴。频繁的高速轴。适用范围：适用范围：-12-12t t660 0， v8000 r/min v8000 r/min 能能补偿较大的轴向位移，并补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位允许微量的径向位移和角位移。移。两种柱销北京联合大学专用 潘存云教授研制 三、轮胎式弹性联轴器三、轮胎式弹性联轴器结构：结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。轴器联接。特点：特点：结构简单、易于变形。允结构简单、易于变形。允 许较大的综合许较大的综合hdv x位移位移。应用应用：适用于启动频繁、正反向适用于启动频繁

370、、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。位移、潮湿多尘的场合。适用范围：适用范围：5 51212， x0.02Dx0.02D y0.01Dy0.01D， n5000 r/minn5000 r/min 轮胎环轮胎环D D止退垫板止退垫板北京联合大学专用 潘存云教授研制 17-5 牙嵌式离合器牙嵌式离合器结构：结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 固定套筒固定套筒活动套筒活动套筒滑环滑环对中环对中环工作原理：工作原理： 利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的

371、结合与分离。 北京联合大学专用 潘存云教授研制 牙型牙型303040402 28 82 28 86060三角形三角形梯梯 形形锯齿形锯齿形-传递中小转矩、牙数为传递中小转矩、牙数为1660-传递较大转矩、牙数为传递较大转矩、牙数为315梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能单向工作。锯齿形只能单向工作。反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。制造要求：制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。北京联合大学专用 潘存云教授研制 特点：特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩

372、。材料：材料：低碳合金钢：低碳合金钢：20Cr 、 20MnB。渗碳淬火后牙面渗碳淬火后牙面硬度：硬度：5662 HRC;中碳合金钢：中碳合金钢：40Cr 、 45MnB。表面淬火后牙面表面淬火后牙面硬度：硬度：4858 HRC;承载能力：承载能力：取决于齿根的弯曲强度取决于齿根的弯曲强度:hKATzWD0b b= = b b 2KATzD0ah p = = p W-齿根弯曲截面系数；齿根弯曲截面系数；D0-牙平均直径；牙平均直径；a-牙的宽度。牙的宽度。D0ah式中：式中：h为牙齿高度；为牙齿高度；z为牙齿数；为牙齿数；北京联合大学专用 潘存云教授研制 17-6 摩擦离合器摩擦离合器123一

373、、单片式圆盘一、单片式圆盘摩擦离合器摩擦离合器摩擦扭矩摩擦扭矩: Tmax=Fa f Rf结构：结构：由固定圆盘由固定圆盘1、活动圆盘、活动圆盘2、滑环组成。、滑环组成。 工作原理：工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠摩擦力带动从动轴转动。摩擦力带动从动轴转动。 缺点：缺点：结合过程中不可避免出现打滑，结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热；引起磨损和发热； 2.2.过载时打滑，起保护作用；过载时打滑，起保护作用； 3.3.结合平稳、冲击和振动小。结合平稳、冲击和振动小。优点：优点： 1.1.在任何转速条件下两轴都在任何转速条件下两轴都可以

374、进行结合；可以进行结合；Fa213FaRf北京联合大学专用 潘存云教授研制 主动摩擦片主动摩擦片杠杆杠杆滑环滑环工作原理：工作原理：移动滑环，移动滑环，通过杠杆作用，压紧通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实或放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。现两轴的结合与分离。 调整螺母调整螺母被动摩擦片被动摩擦片二、多片式圆盘二、多片式圆盘摩擦离合器摩擦离合器结构特点：结构特点：多个摩擦片叠加在一起；多个摩擦片叠加在一起；北京联合大学专用 潘存云教授研制 摩擦片材料：摩擦片材料：淬火钢片、压制石棉片。淬火钢片、压制石棉片。 摩擦片数量摩擦片数量z z传递扭矩传递扭矩T 但但z z过大将使各层间压力不均匀，

375、一般取过大将使各层间压力不均匀，一般取: : z=1215摩擦扭矩摩擦扭矩:Tmax= z Fa f Rfz Fa f (D1 +D2)=4 KA T4 Fap =(D1 +D2)表面压强表面压强:p D1D2北京联合大学专用 潘存云教授研制 有润滑剂有润滑剂 无润滑剂无润滑剂 p/ MPa表表17-2 常用摩擦片材料的常用摩擦片材料的 f 和和 p 摩擦片材料摩擦片材料 f 圆盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器铸铁铸铁铸铁或钢铸铁或钢 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30淬火钢淬火钢淬火钢淬火钢 0.050.06 0.18 0.60.8青铜青铜钢或铸铁钢或铸铁 0.08 0.17 0

376、.18 0.40.5压制石棉压制石棉钢或铸铁钢或铸铁 0.12 0.3 0.5 0.200.30对于频繁启动的离合器，可将表中对于频繁启动的离合器，可将表中p降低降低1530%。类型类型反应敏捷，但摩擦片易磨损。反应敏捷，但摩擦片易磨损。油式磨擦离合器油式磨擦离合器干式磨擦离合器干式磨擦离合器磨损轻微、寿命长、并能磨损轻微、寿命长、并能 在繁重的条件下运转。在繁重的条件下运转。北京联合大学专用 潘存云教授研制 离合器的操纵方式离合器的操纵方式机械力机械力电磁力电磁力气动力气动力液压力液压力810 三、圆锥式三、圆锥式摩擦离合器摩擦离合器结构：结构：锥台表面为摩擦接触面。锥台表面为摩擦接触面。优

377、点：优点：由于采用了槽面摩擦原理，由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的操纵力即能使因此只需要很小的操纵力即能使离合器传递较大的转矩。离合器传递较大的转矩。缺点：缺点：径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。北京联合大学专用 潘存云教授研制 17-7 磁粉离合器磁粉离合器结构：结构：由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。 工作原理：工作原理：通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传递转矩。递转矩。

378、 输出输出磁粉性能要求：磁粉性能要求：导磁率高、剩磁小、流导磁率高、剩磁小、流动性好、耐磨、耐热、动性好、耐磨、耐热、不烧结性。不烧结性。 输入输入北京联合大学专用 潘存云教授研制 磁粉材料：磁粉材料：铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。 形状为球形或椭球形，颗粒直径为：形状为球形或椭球形，颗粒直径为：2070 m。 优点：优点：1）励磁电流励磁电流 I 与转矩与转矩T呈线性关系、转矩调节简单而呈线性关系、转矩调节简单而 且精确，调节范围宽。且精确，调节范围宽。 2) 可用作恒张力控制，是造纸机、纺织机、印刷机、可用作恒张力控制，是造纸机、纺织机

379、、印刷机、 绕线机等的理想装置。绕线机等的理想装置。 3) 若将主动件固定，则可作制动器使用。若将主动件固定，则可作制动器使用。 缺点：缺点：相对而言比较笨重。相对而言比较笨重。 4) 操纵方便、离合平稳、工作可靠。操纵方便、离合平稳、工作可靠。 北京联合大学专用 潘存云教授研制 当外环反向转动时，则带动滚当外环反向转动时，则带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于分离的宽敞位置，离合器处于分离状态。状态。结构：结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。工作原理：工作原理：当外环逆时钟转动时，以摩擦当外环逆时钟

380、转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动星楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。轮一起旋转。 一、滚柱式定向离合器一、滚柱式定向离合器 17-8 定向离合器定向离合器滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。北京联合大学专用 潘存云教授研制 结构：结构：由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。二、楔块式定向离合器二、楔块式定向离合器 优点：优点：楔块曲率半径大，装楔块曲率半径大，装入数量多，相同尺寸时传递入数量多，相同尺寸时传递的转矩更大。的转矩更大。缺点：缺点：高速

381、运转时有较大磨高速运转时有较大磨损，寿命较短。损，寿命较短。工作原理：工作原理：内外环工作面都为圆形，整圈拉簧压着楔块始终与内内外环工作面都为圆形，整圈拉簧压着楔块始终与内环接触，并力图使楔块绕自身作逆时钟方向偏摆。当环接触，并力图使楔块绕自身作逆时钟方向偏摆。当外环顺时钟方向旋转时，楔块克服弹簧力而作顺时钟外环顺时钟方向旋转时，楔块克服弹簧力而作顺时钟方向摆动，从而在内外环间越楔越紧，离合器处于结方向摆动，从而在内外环间越楔越紧，离合器处于结合状态。反向时斜块松开而成分离状态。合状态。反向时斜块松开而成分离状态。 北京联合大学专用 潘存云教授研制 17-9 制制 动动 器器结构：结构：由瓦块

382、、制动轮等零件组成。由瓦块、制动轮等零件组成。工作原理：工作原理：通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。 借助于瓦块与制动轮之间的摩擦力来实现制动。断电制动是为了保证设备安全。作用：作用：降低机械运转速度或停止运转的装置。降低机械运转速度或停止运转的装置。应用：应用：车辆、起重机械等。车辆、起重机械等。一、块式制动器一、块式制动器北京联合大学专用 潘存云教授研制 abaFDhH制动力矩的计算：制动力矩的计算： FF弹簧力FNFN制动反力FN =0.95FH/h 0.95-摩擦损耗的系数摩擦损耗的系数 杠杆连接处制动力矩：制动力矩： T= FN f D 瓦块材料

383、瓦块材料：铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。特点：特点：结构简单、紧凑。结构简单、紧凑。二、带式制动器二、带式制动器FF瓦块制动器已经规范化，可根据所需的制动力矩选型。瓦块制动器已经规范化，可根据所需的制动力矩选型。工作原理：工作原理：在外力的作用下，闸带收紧抱住制动在外力的作用下，闸带收紧抱住制动轮实现制动。轮实现制动。北京联合大学专用 潘存云教授研制 计算：计算： FabaFt = F1 F2 F1 =F2e fF2 = e f-1Ft = D2T 1 e f-1 F= (F2 +F1) a+b aFt = D2T= D a+b e f-1 2T a e f+1 F1F2圆周力：圆周力： 拉力：拉力： 由欧拉公式得：由欧拉公式得： 制动力：制动力： 为了增加摩擦，钢带复以石棉或夹铁纱帆布。为了增加摩擦，钢带复以石棉或夹铁纱帆布。 -闸带的包角；闸带的包角；北京联合大学专用 潘存云教授研制