機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第2版 課件 第10-13章 齒輪傳動(dòng)及輪系、連接、軸系零部件、聯(lián)軸器與離合器

第10章齒輪傳動(dòng)及輪系第一節(jié)齒輪傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)齒廓嚙合基本定律第三節(jié)漸開(kāi)線及漸開(kāi)線齒廓第四節(jié)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱和幾何尺寸的計(jì)算第五節(jié)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)分析第六節(jié)漸開(kāi)線齒輪的加工第七節(jié)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)第八節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)第九節(jié)直齒錐齒輪傳動(dòng)第十節(jié)齒輪的結(jié)構(gòu)第十一節(jié)輪齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑第10章齒輪傳動(dòng)及輪系第十二節(jié)蝸桿傳動(dòng)概述第十三節(jié)蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件第十四節(jié)蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸第十五節(jié)蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算第十六節(jié)蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)第十七節(jié)蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和散熱第十八節(jié)輪系的概述第十九節(jié)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

優(yōu)點(diǎn):傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、效率高、功率范圍和速度范圍廣、使用壽命長(zhǎng)。

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

用途：用來(lái)傳遞空間任意兩軸之間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)圖外嚙合直齒內(nèi)嚙合直齒齒輪齒條外嚙合斜齒外嚙合人字齒蝸桿傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪直齒錐齒輪斜齒錐齒輪曲齒錐齒輪使齒輪保持定角速比，不論齒廓在任何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所做的齒廓公法線都必須與兩輪的軸心連線交于一定點(diǎn)。第二節(jié)齒廓嚙合的基本定律一、齒廓嚙合的基本定律二、共軛齒廓嚙合：一對(duì)輪齒相互接觸并進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)稱為嚙合。概念凡滿足齒廓嚙合基本定律而互相嚙合的一對(duì)齒廓稱為共軛齒廓基本要求實(shí)現(xiàn)預(yù)定傳動(dòng)比；便于設(shè)計(jì)、制造和安裝；互換性好；強(qiáng)度高齒廓曲線漸開(kāi)線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒廓齒廓嚙合的基本定律C為連心線O1O2與公法線N1N2的交點(diǎn)，稱為嚙合節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)稱節(jié)點(diǎn)。

主動(dòng)齒輪1的齒廓C1與從動(dòng)齒輪2的齒廓C2在K點(diǎn)嚙合，要保證兩齒輪齒廓高副接觸，它們?cè)邳c(diǎn)的速度沿公法線K方向的分量應(yīng)相等。即N1N2由于，那么

故兩輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比為

分別以和為圓心、以和為半徑作圓，這兩個(gè)圓分別稱為兩輪的嚙合節(jié)圓，簡(jiǎn)稱節(jié)圓。兩輪齒廓在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí),相對(duì)速度為零，即一對(duì)齒輪的嚙合傳動(dòng)相當(dāng)于它們的節(jié)圓作純滾動(dòng)。齒廓嚙合的基本定律圖第三節(jié)漸開(kāi)線齒廓及其嚙合特性一、漸開(kāi)線的形成和及漸開(kāi)線性質(zhì)二、漸開(kāi)線齒廓嚙合特性三、漸開(kāi)線齒廓的壓力角一、漸開(kāi)線的形成和及漸開(kāi)線性質(zhì)

發(fā)生線沿半徑為的基圓作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)的軌跡稱為該圓的漸開(kāi)線。（1

=

（2）漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)的法線必是基圓的切線。（3）是漸開(kāi)線在點(diǎn)的曲率半徑。離基圓越遠(yuǎn)，曲率半徑越大；反之，離基圓越遠(yuǎn)近，曲率半徑越小。漸開(kāi)線在基圓上的點(diǎn)的曲率半徑為零，基圓內(nèi)沒(méi)有漸開(kāi)線。（4）漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。（5）如右上圖所示，當(dāng)漸開(kāi)線在點(diǎn)與其共軛齒廓嚙合時(shí)，所受正壓力方向（法線方向）與該點(diǎn)速度方向所夾的銳角稱為漸開(kāi)線在該點(diǎn)的壓力角，用表示。由圖中的幾何關(guān)系可得漸開(kāi)線上任意點(diǎn)K的向徑、壓力角及基圓半徑之間的關(guān)系為:1.形成2.性質(zhì)二、漸開(kāi)線齒廓嚙合特性根據(jù)漸開(kāi)線性質(zhì)，兩齒廓在任意點(diǎn)嚙合的公法線都是兩基圓的一條內(nèi)公切線。由于基圓的大小和位置都是不變的，因此兩基圓一側(cè)的內(nèi)公切線是唯一的，該直線與連心線的交點(diǎn)C為定點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)固定。由此證明漸開(kāi)線齒廓滿足定傳動(dòng)比傳動(dòng)要求。故

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

1．瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不變2．中心距變動(dòng)不影響傳動(dòng)比3．嚙合線為直線三、漸開(kāi)線齒廓的壓力角在一對(duì)齒廓的嚙合過(guò)程中，齒廓接觸點(diǎn)的法向壓力和齒廓上該點(diǎn)的速度方向的夾角，稱為齒廓在這一點(diǎn)的壓力角。如圖10-6所示，齒廓上點(diǎn)K的法向壓力F與該點(diǎn)的速度vx之間的夾角αx稱為齒廓上點(diǎn)K的壓力角。漸開(kāi)線齒廓上各點(diǎn)壓力角不等，向徑rx越大，其壓力角越大。在基圓上壓力角等于零。四、嚙合線、嚙合角、齒廓間的壓力作用線一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，齒廓嚙合點(diǎn)(接觸點(diǎn))的軌跡稱為嚙合線。對(duì)于漸開(kāi)線齒輪，無(wú)論在哪一點(diǎn)接觸，接觸齒廓的公法線總是兩基圓的內(nèi)公切線N,N2(圖10-5)。齒輪嚙合時(shí)，齒廓接觸點(diǎn)又都在公法線上，因此內(nèi)公切線N,N2即為漸開(kāi)線齒廓的嚙合線。第四節(jié)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱、基本參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算一、漸開(kāi)線齒輪各部分的名稱和代號(hào)二、標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒頂圓：齒頂所在的圓，其直徑和半徑分別用

和

表示。

齒根圓：齒槽底面所在的圓，其直徑和半徑分別用

和

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

和

表示?；鶊A：生成漸開(kāi)線的圓，其直徑和半徑分別

用

和

表示。齒頂高：齒頂圓與分度圓之間的徑向距離，用

表示。齒根高：齒根圓與分度圓之間的徑向距離，用

表示。齒高：齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離，用

表示。齒厚：一個(gè)齒的兩側(cè)齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)，用

表示。齒槽寬：一個(gè)齒槽的兩側(cè)齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)，用表示。齒距：相鄰兩齒的同側(cè)齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)，用表示。顯然有。一、齒輪基本尺寸的名稱和符號(hào)一、齒輪基本尺寸的名稱和符號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱外嚙合齒輪)

齒數(shù)齒輪整個(gè)圓周上輪齒的總數(shù)。

模數(shù)

m齒輪的分度圓周長(zhǎng)則規(guī)定=為整數(shù)或簡(jiǎn)單有理數(shù)且為標(biāo)準(zhǔn)值，稱為分度圓模數(shù)，簡(jiǎn)稱模數(shù)，單位mm。二、標(biāo)準(zhǔn)齒輪

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

4系數(shù)

和頂隙系數(shù)

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

壓力角

指分度圓壓力角。由方程知:壓力角是影響漸開(kāi)線齒形的基本參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)值二、標(biāo)準(zhǔn)齒輪

名稱

符號(hào)

計(jì)算公式

分度圓直徑

=

基圓直徑

=

齒頂高

齒根高

齒高

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

齒距=

齒厚

齒槽寬=

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

雖然漸開(kāi)線齒廓能實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比傳動(dòng)，但這并不意味著任意參數(shù)的一對(duì)齒輪都能進(jìn)行正確的嚙合（瞬時(shí)傳動(dòng)比不變）傳動(dòng)。要想使傳動(dòng)正確進(jìn)行，那么

一、正確嚙合的條件

因，，于是

正確嚙合條件

(其中由下面公式計(jì)算

)

表征嚙合線上同時(shí)參與嚙合德輪齒的對(duì)數(shù)，稱為重合度。二、漸開(kāi)線齒輪的連續(xù)傳動(dòng)條件1．輪齒的嚙合過(guò)程

嚙合起始點(diǎn)：從動(dòng)輪齒頂圓與嚙合線交點(diǎn)。

嚙合結(jié)束點(diǎn)：主動(dòng)輪齒頂圓與嚙合線交點(diǎn)。實(shí)際嚙合線：嚙合點(diǎn)實(shí)際走過(guò)的軌跡2．連續(xù)傳動(dòng)條件

理論嚙合線：理論上最長(zhǎng)的嚙合線。3.重合度計(jì)算公式拓展：齒輪傳動(dòng)的中心距2.正確安裝條件：①無(wú)側(cè)隙嚙合處于實(shí)際嚙合線段范圍內(nèi)的輪齒的兩側(cè)同時(shí)處于嚙合狀態(tài)（如圖）。

②標(biāo)準(zhǔn)頂隙頂隙即為一個(gè)齒輪的齒頂與另一個(gè)齒輪的齒根間的空隙，其標(biāo)準(zhǔn)值為。

1.中心距標(biāo)準(zhǔn)中心距

實(shí)際(安裝）中心距

結(jié)論：一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，節(jié)圓與分度圓重合，滿足正確安裝條件。第六節(jié)漸開(kāi)線齒廓的加工

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

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

1.成形法

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

盤狀銑刀插齒滾齒2.展成法

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

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

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

加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪，如不出現(xiàn)根切，刀具的齒頂線到節(jié)線距離

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

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

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

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

1．變位齒輪2．變位齒輪與同參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)齒輪幾何尺寸比較

刀具的中線

與被加工齒輪的分度圓相切相離相交標(biāo)準(zhǔn)齒輪正變位齒輪負(fù)變位齒輪3．齒輪傳動(dòng)的類型標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)等移距變位齒輪傳動(dòng)正傳動(dòng)負(fù)傳動(dòng)

分度圓基圓齒距基圓齒距齒高齒頂圓齒根圓齒頂高齒根高齒厚齒槽寬

不變正大負(fù)小正大負(fù)小正小負(fù)大正大負(fù)小正小負(fù)大第七節(jié)直齒圓柱齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)一、齒輪的失效形式二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則三、齒輪材料及熱處理四、齒輪的受力分析及計(jì)算載荷五、齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算六、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

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

1.齒面點(diǎn)蝕機(jī)理：接觸應(yīng)力超過(guò)材料的疲勞極限，滑動(dòng)速度低形成油膜條件差節(jié)圓附近表層產(chǎn)生疲勞小裂縫→擴(kuò)大→連片→剝落→麻窩→點(diǎn)蝕首先發(fā)生在節(jié)線附近,然后向齒根,最后向齒頂發(fā)展

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

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

潤(rùn)滑良好的閉式軟齒面（HBS＜350）齒輪傳動(dòng)。2.輪齒折斷:

疲勞折斷

承受短期過(guò)載或沖擊載荷作用產(chǎn)生的折斷。齒根彎曲應(yīng)力大；齒根應(yīng)力集中;產(chǎn)生疲勞裂紋并逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致輪齒折斷。（1）機(jī)理過(guò)載折斷（2）產(chǎn)生的工作條件：開(kāi)式或閉式硬齒面（HBS≥350）齒輪傳動(dòng)。（3）防止輪齒折斷：滿足強(qiáng)度條件增大m或?qū)抌等減小齒根處應(yīng)力集中；對(duì)齒根進(jìn)行強(qiáng)化處理，選高強(qiáng)度材料等。（4）折斷部位：

斜齒輪沿接觸線產(chǎn)生局部折斷

直齒輪沿齒根折斷輪齒折斷：通常有疲勞折斷和過(guò)載折斷兩種。

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

采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油。

降低滑動(dòng)系數(shù),減少模數(shù),增大齒數(shù)。

提高表面粗糙度。4.齒面膠合

防止齒面合：

機(jī)理：高速重載，齒面間正壓力大,油膜被擠走，散熱不良，滑動(dòng)速度大，較軟齒面粘連后撕脫，在齒頂和齒根沿滑動(dòng)方向形成溝紋。產(chǎn)生的工作條件：高速重載齒輪傳動(dòng)中。齒面膠合：是相嚙合齒面的金屬在一定壓力下直接接觸發(fā)生粘著，同時(shí)隨著齒面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使金屬?gòu)凝X面上撕落而引起的一種嚴(yán)重粘著磨損現(xiàn)象。

5.齒面塑形變形機(jī)理：當(dāng)齒面硬度不高，而又受到較大接觸應(yīng)力時(shí)，在摩擦力作用下

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

動(dòng)、過(guò)載頻繁的傳動(dòng)。

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

現(xiàn)象與原因?

改進(jìn)措施

閉式齒輪傳動(dòng)

主要失效形式：齒面點(diǎn)蝕。

準(zhǔn)則：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，強(qiáng)度條件為:；按齒根彎曲觸疲勞強(qiáng)度校核，強(qiáng)度條件為

：二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則總體原則：針對(duì)齒輪傳動(dòng)的主要失效形式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。

開(kāi)式齒輪傳動(dòng)

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

高速低速重載齒輪傳動(dòng)

主要失效形式：膠合、磨損、折斷

。P＞75kW時(shí)進(jìn)行散熱能力計(jì)算低速重載軟齒面?zhèn)鲃?dòng)

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

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

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

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

齒面硬度＞350HBS。由低碳（合金)鋼（20、20等Gr

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

②鑄鋼

尺寸大或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，輪坯不易鍛造。

③鑄鐵

常用于低速、輕載、大尺寸和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中。

④非金屬材料

如尼龍、夾布塑膠等。用于高速、輕載、精度要求不高的齒輪傳動(dòng)中。詳見(jiàn)表10-31.常用材料常用熱處理方法有表面淬火、滲碳淬火、調(diào)質(zhì)、正火。一般情況下：中碳鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼＋表面淬火或調(diào)質(zhì)或正火；高速重載或較大沖擊時(shí)：低碳(合金)鋼＋表面滲碳淬火。2.熱處理拓展：齒輪的精度各種機(jī)械中的齒輪精度等級(jí)應(yīng)用范圍精度等級(jí)應(yīng)用范圍精度等級(jí)測(cè)量齒輪2~5載重汽車6~9透平齒輪3~6一般減速器6~9精密切削機(jī)床3~7拖拉機(jī)6~10航空發(fā)動(dòng)機(jī)4~8起重機(jī)械7~10一般切削機(jī)床5~8軋鋼機(jī)6~10內(nèi)然或電動(dòng)機(jī)車5~8地質(zhì)礦山絞車7~10輕型汽車5~8農(nóng)業(yè)機(jī)械8~11

依據(jù)：

GB/T10095.1—2001精度等級(jí)：13個(gè)精度等級(jí)。第0級(jí)最高，第12級(jí)的最低。齒輪副中

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

徑向力 法向力

式中：T1為小齒輪上的轉(zhuǎn)矩，T1=9.55×106N·mm；

P1為小齒輪傳遞的功率，kW；d1為小齒輪的分度圓直徑，mm；

α為分度圓壓力角，度。圓周力Ft的方向，在主動(dòng)輪上與圓周速度方向相反，在從動(dòng)輪上與圓周速度方向相同。徑向力Fr的方向?qū)奢喍际怯勺饔命c(diǎn)指向輪心。名義載荷：機(jī)器銘牌上給定的載荷或經(jīng)受力分析得到的載荷。如

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

代入上式，可得齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)方式式中，

H為齒面接觸應(yīng)力，MPa；[

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

斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)1．斜齒圓柱齒輪的形成及嚙合特性2．斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算3．斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)4.斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)一、斜齒圓柱齒輪的形成及嚙合特性由于斜齒輪的輪齒是傾斜的，同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)比直齒輪多，故重合度比直齒輪大。圖10-28斜齒輪齒廓曲面的形成二、斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算1.螺旋角一般用分度圓柱面上的螺旋角β表示斜齒圓柱齒輪輪齒的傾斜程度。即斜齒輪的螺旋角是指分度圓柱上的螺旋角，一般為8°～20°。2.模數(shù)和壓力角因p=πm,故法向模數(shù)mn和端面模數(shù)mt之間的關(guān)系為mn=mtcosβ3.斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算由斜齒輪齒廓曲面的形成可知，斜齒輪的端面齒廓曲線為漸開(kāi)線。從端面看，一對(duì)漸開(kāi)線斜齒輪傳動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)漸開(kāi)線直齒輪傳動(dòng)，故可將直齒輪的幾何尺寸計(jì)算方式用于斜齒輪的端面。二、斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算3.斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算表10-6標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算三、斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)加工斜齒輪時(shí)，銑刀是沿著螺旋線方向進(jìn)給的，故應(yīng)當(dāng)按照齒輪的法向齒形來(lái)選擇銑刀。式中，z為斜齒輪的實(shí)際齒數(shù)。圖10-31斜齒輪的當(dāng)量齒輪由式（10-30）可知，斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)總是大于實(shí)際齒數(shù)，并且往往不是整數(shù)。四、斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

圖10-32輪齒上的作用力1.輪齒上的作用力如圖10-32所示，作用在斜齒圓柱齒輪輪齒上的法向力Fn可以分解為三個(gè)互相垂直的分力，即圓周力Ft，徑向力Fr和軸向力Fa。由圖12-32b可得三個(gè)分力的計(jì)算方式。2．強(qiáng)度計(jì)算（1）輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算斜齒輪輪齒的彎曲應(yīng)力是在輪齒的法面內(nèi)進(jìn)行分析的，方法與直齒圓柱齒輪中所述的方法相似。因?yàn)樾饼X輪嚙合時(shí)重合度較大，同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)較多，而且輪齒的接觸線是傾斜的，有利于降低斜齒輪的彎曲應(yīng)力，因此斜齒輪輪齒的抗彎能力比直齒輪高?？紤]到斜齒輪的上述特點(diǎn)，可得斜齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度的校核方式和設(shè)計(jì)公式式中，mn為斜齒輪的法面模數(shù)，計(jì)算出的數(shù)值應(yīng)按表10-1選取標(biāo)準(zhǔn)值；齒形系數(shù)YF應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)zv由圖10-23查得，齒輪許用彎曲應(yīng)力[

F]的確定方法與直齒輪相同，其余各參數(shù)的意義和單位同前述。（2）齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算斜齒輪傳動(dòng)除了重合度較大之外，還因?yàn)樵诜鎯?nèi)斜齒輪當(dāng)量齒輪的分度圓半徑增大，齒廓的曲率半徑增大，而使斜齒輪的齒面接觸應(yīng)力也較直齒輪有所降低。因此斜齒輪輪齒的抗點(diǎn)蝕能力也較直齒輪高，由于上述特點(diǎn)，可得一對(duì)鋼制標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)齒面接觸強(qiáng)度的校核公式和設(shè)計(jì)公式。第九節(jié)直齒錐齒輪傳動(dòng)一、直齒錐齒輪傳動(dòng)的特性二、直齒錐齒輪的齒廓曲線、背錐、當(dāng)量齒輪三、直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算四、直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算1.用途

用于傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一般軸交角一般為∑=90o。圓錐齒輪傳動(dòng)振動(dòng)和噪聲都比較大，一般應(yīng)用于速度較低的傳動(dòng)中。2.錐齒輪的齒形特點(diǎn)

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

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

和表示。一對(duì)圓錐齒輪的嚙合傳動(dòng)相當(dāng)于一對(duì)節(jié)圓錐進(jìn)行純滾動(dòng)。

圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為如果∑=900，

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

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

當(dāng)量齒輪的齒數(shù)。

當(dāng)量齒輪的參數(shù)與錐齒輪大端參數(shù)完全相同。

如何構(gòu)造當(dāng)量齒輪？1.配對(duì)條件2.

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

標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪幾何尺寸計(jì)算公式（軸交∑=900）四、直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算1．直齒圓錐齒輪輪齒上的作用力圖10-36直齒圓錐齒輪受力分析Ft=Fr=Fttan

cos

Fa=Fttan

sin

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

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

一、蝸桿傳動(dòng)及特點(diǎn)

二、蝸桿傳動(dòng)的類型

一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)比較緊湊。動(dòng)力傳動(dòng)中單級(jí)傳動(dòng)比=10～8，

分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比

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

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

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

和導(dǎo)程角

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

標(biāo)準(zhǔn)化。1234.蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算45五、蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度如圖10-46所示，蝸桿傳動(dòng)即使在節(jié)點(diǎn)C處嚙合，齒廓之間也有較大的相對(duì)滑動(dòng)。設(shè)蝸桿的圓周速度為v1,蝸輪的圓周速度為v2,vi和v2方向呈90°夾角，而使齒廓之間產(chǎn)生很大的相對(duì)滑動(dòng)，相對(duì)滑動(dòng)速度v,為圖10-47蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度45六、蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向的判定1.判斷蝸輪或蝸桿的旋向

右手定則(圖10-47):

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

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

蝸桿傳動(dòng)各分力的方向可以按圓柱齒輪相同的方法確定，但應(yīng)注意蝸桿和蝸輪各分力方向之間的關(guān)系：圖10-50蝸桿與蝸輪的作用力三、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1．蝸輪齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算與斜齒輪相似，以蝸桿蝸輪在節(jié)點(diǎn)處嚙合的相應(yīng)參數(shù)代入赫芝公式，可得青銅或鑄鐵蝸輪輪齒齒面接觸強(qiáng)度的校核公式：而設(shè)計(jì)公式為第十六節(jié)蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動(dòng)的材料

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

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

=

1

2

3

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

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

為傳動(dòng)效率；

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

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

分類一、輪系的分類（一）定軸輪系

輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果每個(gè)齒輪的幾何軸線位置相對(duì)于機(jī)架的位置均固定不動(dòng)，則稱該輪系為定軸輪系。

輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果至少有一個(gè)齒輪的軸線位置相對(duì)于機(jī)架的位置是變動(dòng)的，則稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。

行星輪系差動(dòng)輪系（二）周轉(zhuǎn)輪系

組成

①中心輪（太陽(yáng)輪）1、3②行星輪2③系桿H（也稱行星架）

在機(jī)械傳動(dòng)中，常將由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或由兩個(gè)以上的周轉(zhuǎn)輪系構(gòu)成的復(fù)雜輪系稱為混合輪系。

復(fù)合輪系（三）混合輪系二、傳動(dòng)比

三、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向

輪系的傳動(dòng)比是指輪系中首、末兩構(gòu)件的角速度之比。一般在計(jì)算傳動(dòng)比大小的同時(shí)，還要說(shuō)明從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向。一、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算齒輪1、2的傳動(dòng)比大小為：轉(zhuǎn)向的確定：a)外嚙合的圓柱齒輪傳動(dòng)b)

內(nèi)嚙合的圓柱齒輪傳動(dòng)c)錐齒輪傳動(dòng)d)蝸桿傳動(dòng)

第十九節(jié)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算92定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算平面定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算對(duì)于平面定軸輪系，其轉(zhuǎn)向關(guān)系可用兩種方法確定：1、計(jì)算法：在傳動(dòng)比的計(jì)算結(jié)果前加上正號(hào)或負(fù)號(hào)，表示齒輪轉(zhuǎn)向相同或相反的方法。2、箭頭法：直接在輪系傳動(dòng)圖中標(biāo)注箭頭的方法。標(biāo)注同向箭頭的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，標(biāo)注反向箭頭的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，規(guī)定箭頭指向?yàn)辇X輪可見(jiàn)側(cè)的圓周速度方向。一、定軸輪系的傳動(dòng)比1.傳動(dòng)比大小的計(jì)算輸入軸與輸出軸之間的傳動(dòng)比為:輪系中各對(duì)嚙合齒輪的傳動(dòng)比大小為：一、定軸輪系的傳動(dòng)比一般定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算公式為：齒輪4對(duì)傳動(dòng)比沒(méi)有影響，但能改變從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，稱為惰輪或中介輪。惰輪95一、定軸輪系的傳動(dòng)比主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定外嚙合——“-”1212(1)、軸線互相平行的輪系內(nèi)嚙合——“+”m-外嚙合齒輪的對(duì)數(shù)(2)空間定軸輪系錐齒輪蝸桿傳動(dòng)右旋蝸桿以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指向的相反方向?yàn)閲Ш宵c(diǎn)處蝸輪的線速度方向。ω

無(wú)論是平面定軸輪系還是空間定軸輪系，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向均可用標(biāo)注箭頭的方法來(lái)確定。

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

周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

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

直接與行星輪2相嚙合且軸線位置固定的齒輪1、3稱為中心輪或太陽(yáng)輪；

支持并帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件H，叫行星架，又稱轉(zhuǎn)臂或系桿。周轉(zhuǎn)輪系一般由三種構(gòu)件組成：行星輪、中心輪、行星架。102按自由度數(shù)目分差動(dòng)輪系2行星輪系1（2）分類103F=3×n-2PL-PHF1=3×3-2×3-2=1F2=3×4-2×4-2=2自由度表示原動(dòng)件的數(shù)目。周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的區(qū)別：周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系,根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，若給定整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系一個(gè)(-nH)的反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之后，所轉(zhuǎn)化得到的定軸輪系，就稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。因此，周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比就可以通過(guò)對(duì)其轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的計(jì)算來(lái)進(jìn)行。轉(zhuǎn)動(dòng)的行星架，故周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比不能用定軸輪系的來(lái)計(jì)算。

a）原周轉(zhuǎn)輪系b)原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系構(gòu)件名稱原周轉(zhuǎn)輪系中各構(gòu)件的角速度轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的角速度系桿ＨwＨ中心輪１中心輪３計(jì)算該轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)（定軸輪系）的傳動(dòng)比：輸入軸輸出軸第27頁(yè)/共46頁(yè)2．周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算轉(zhuǎn)化輪系中，齒輪1對(duì)齒輪3的傳動(dòng)比

一般表達(dá)式為：說(shuō)明1）.該式只適應(yīng)于G、K、H的軸線互相平行的情況。

2）.齒數(shù)比前面的“

”號(hào)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)化輪系中G、K兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來(lái)確定，轉(zhuǎn)向相同時(shí)用“+”號(hào)；轉(zhuǎn)向相反時(shí)用“

”號(hào)。

3）.3．行星輪系的傳動(dòng)比

當(dāng)一個(gè)中心輪固定時(shí)，只需把固定中心輪的轉(zhuǎn)速代入零即可，從而得到行星輪系的傳動(dòng)比計(jì)算式。

5）．周轉(zhuǎn)輪系中輪的轉(zhuǎn)向確定

周轉(zhuǎn)輪系中，輪的真實(shí)轉(zhuǎn)向只能根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)確定，而不能畫(huà)箭頭來(lái)判斷。

若nk=0，則4）．計(jì)算時(shí)要帶正負(fù)號(hào)例：圖示輪系中已知z1＝100，z2＝101,z2’＝100,z3＝99，求iH1

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

i1H＝1-iH1H＝1-101/100iH1＝-100

Z2

Z’2HZ1Z3=－1/100,

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

的大小及方向。

齒輪1、3方向相反解:判別轉(zhuǎn)向：(轉(zhuǎn)化輪系)n1與n3轉(zhuǎn)向相同，n1＝300，n3＝100n1與n3轉(zhuǎn)向相反，n1＝－100，n3＝300三、復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

對(duì)于復(fù)合輪系，既不能將其視為單一的定軸輪系來(lái)計(jì)算其傳動(dòng)比，也不能將其視為單一的周轉(zhuǎn)輪系來(lái)計(jì)算其傳動(dòng)比。

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

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

，試求傳動(dòng)比i1H。解：1）劃分輪系齒輪1-2組成定軸輪系部分；齒輪2

-3-4-H組成周轉(zhuǎn)輪系部分。2）計(jì)算各輪系傳動(dòng)比定軸輪系部分(1)周轉(zhuǎn)輪系部分輪系的傳動(dòng)比3）將（1）、（2）聯(lián)立求解(2)負(fù)號(hào)表明齒輪1和系桿H轉(zhuǎn)向相反第36頁(yè)/共46頁(yè)輪系的功用1．實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)2．實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng)Z2

Z’2Z1Z3HiH1＝1/i1H=10000

系桿轉(zhuǎn)10000圈時(shí)，輪1同向轉(zhuǎn)1圈。3．實(shí)現(xiàn)變速變向傳動(dòng)4．實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)兩組輪系傳動(dòng)比相同，但是結(jié)構(gòu)尺寸不同5．實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解運(yùn)動(dòng)輸入運(yùn)動(dòng)輸出解:iH1＝nH

/n1i14＝(n1-nH

)/(n4-nH

)

＝1-n1

/nH

＝-Z2Z4/Z1Z3

＝1-i1HH

iH1＝nH

/n1＝1/i1H＝0.5

i1H

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

，行星架H為原動(dòng)件，試求傳動(dòng)比iH1＝？

用畫(huà)箭頭法標(biāo)出轉(zhuǎn)化輪系中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系，如圖所示。

表示行星架H與齒輪1的轉(zhuǎn)向相同。

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

n1-

nH

n4-

nHi14HZ2Z4Z1Z3nH=-25/3r/min表示行星架與齒輪1轉(zhuǎn)向相反。

2.求n3:(n3=n2)

n1-

nH

n2-

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

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

大徑（D）

螺紋的公稱直徑。

小徑（D1）

用于強(qiáng)度計(jì)算。

中徑(D2)

用于幾何尺寸計(jì)算。

線數(shù)

也稱頭數(shù)，螺紋的螺旋線數(shù)目。

=l，2，3，4，

=l，自鎖性好，用于聯(lián)接；

=2，3，4效率高，用于傳動(dòng)。

螺距螺紋相鄰兩牙在中徑上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。

導(dǎo)程

螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離。

升角

在中徑圓柱面上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角。

牙型角

螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。

牙型斜角

軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。對(duì)三角形、梯形等對(duì)稱牙型，。2、基本參數(shù)二、常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用梯形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝特點(diǎn)：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好應(yīng)用：用于傳動(dòng)

矩形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝性能：效率較高、牙根強(qiáng)度小、工藝性差應(yīng)用：用于傳動(dòng)

矩齒形螺紋結(jié)構(gòu)：工作面的牙型斜角為3°

非工作面的牙型斜角為30°性能：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好應(yīng)用：用于單向傳動(dòng)

結(jié)構(gòu)：牙形角＝特點(diǎn)：聯(lián)接緊密，內(nèi)外螺紋無(wú)間隙應(yīng)用：密封性要求較高的場(chǎng)合

管螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角＝性能：自鎖性好,牙根強(qiáng)度高，工藝性好應(yīng)用：用于聯(lián)接

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

常用的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母和墊片等。這些零件都是標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸都制定有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。常見(jiàn)螺紋聯(lián)接件圓螺母帶翅墊片墊圈六角螺母緊定螺釘螺釘雙頭螺柱常見(jiàn)螺紋聯(lián)接件圖六角頭螺栓1.螺栓聯(lián)接

在被聯(lián)接件上開(kāi)有通孔，被聯(lián)接件孔中不加工螺紋。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，使用時(shí)不受被聯(lián)接件材料的限制，應(yīng)用極

廣

。

普通螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接

①普通螺栓聯(lián)接

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

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

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

適用于載荷較輕，且不經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。

螺釘聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接2.雙頭螺柱聯(lián)接

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

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

對(duì)于重要的螺紋聯(lián)接，應(yīng)控制其預(yù)緊力，因?yàn)榇笮?duì)螺紋聯(lián)接的可靠性，強(qiáng)度和密封均有很大影響。四、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1．螺紋聯(lián)接的預(yù)緊

擰緊的目的②防松方法

1.摩擦防松（保證螺紋副間有足夠的軸向壓力和摩擦力矩）

對(duì)頂螺母，彈簧墊圈。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。

2.機(jī)械防松（在聯(lián)接中加入其它機(jī)械元件)

開(kāi)口銷、止動(dòng)墊圈，串聯(lián)鐵絲等。

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

限制螺旋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；以防止聯(lián)接的松動(dòng)，影響正常工作。1.提高聯(lián)接的緊密性2.防止聯(lián)接松動(dòng)3.提高聯(lián)接件強(qiáng)度①防松的實(shí)質(zhì)對(duì)頂螺母防松自鎖螺母防松彈簧墊圈防松1.摩擦防松止動(dòng)墊片防松2.機(jī)械防松串聯(lián)鋼絲防松

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

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

計(jì)算準(zhǔn)則螺桿或通孔孔壁的壓潰或螺桿被剪斷。計(jì)算準(zhǔn)則滿足螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度條件。

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

①只受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接

螺栓材料為塑性，根據(jù)第四強(qiáng)度理論可求出計(jì)算應(yīng)力得強(qiáng)度條件為結(jié)論：扭轉(zhuǎn)的影響可用增大拉伸力的30％來(lái)考慮，不再單獨(dú)考慮扭矩。

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

）載荷及變形情況

螺栓伸長(zhǎng)量λb，被聯(lián)接件壓縮量λm

工作時(shí)（工作拉力）載荷及變形情況

螺栓總伸長(zhǎng)量為λb＋λb

被聯(lián)接件剩余變形量為λm－λm，

且

λm＝

λb＝

λ剩余預(yù)緊力為F1

螺栓中總拉力

F2=F0+F=F1

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

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

。螺紋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。

傳動(dòng)形式：

a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移

b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）——用得多

c)螺母轉(zhuǎn)螺桿移

d)螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）——用得少11.3螺紋傳動(dòng)一、螺旋傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)按其用途，受力情況不同，可分為以下三種類型:1）傳力螺旋——舉重器、千斤頂、加壓螺旋用途：傳遞動(dòng)力，以小轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生大軸向力，要求自鎖特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖2）傳導(dǎo)螺旋——機(jī)床進(jìn)給絲杠用途：傳遞運(yùn)動(dòng)，要求有較高精度特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高3）調(diào)整螺旋——機(jī)床、儀器及測(cè)試裝置中的微調(diào)螺旋。

（機(jī)床卡盤，壓力機(jī)，車床尾座的調(diào)整螺旋）用途：調(diào)整和固定零件間的相互位置特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)這些螺旋傳動(dòng)一般采用梯形螺紋，單向受力也可采用鋸齒形螺紋。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無(wú)噪音，便于制造，易于自鎖，但傳動(dòng)效率低，摩擦和磨損大。二、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高。缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。

螺紋：矩形，梯形，鋸齒形螺桿上螺旋副數(shù)目：?jiǎn)温菪齻鲃?dòng)；雙螺旋傳動(dòng)一、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、單螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1）螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）(傳力螺旋)螺旋千斤頂，螺旋式壓力機(jī)。要求強(qiáng)度和自鎖性能滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋靜壓螺旋螺旋傳動(dòng)按其螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為：2）螺桿轉(zhuǎn)螺母移

(傳導(dǎo)螺旋)傳遞運(yùn)動(dòng)，要求精度和效率（多線螺紋）2、雙螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（調(diào)整螺旋）螺桿上有不同螺距的螺紋，分別與兩個(gè)螺母組成兩個(gè)螺旋副螺桿又轉(zhuǎn)又移，螺母一個(gè)固定另一移動(dòng)1）差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（微調(diào)機(jī)構(gòu)）兩個(gè)螺旋副旋向相同2）復(fù)式螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（快速調(diào)整或移動(dòng)）兩個(gè)螺旋副旋向相反滑動(dòng)螺旋特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，工做連續(xù)，傳動(dòng)平穩(wěn)、加工方便、工作可靠、承載能力高、傳動(dòng)精度高、易于自鎖。缺點(diǎn)：磨損快、壽命短，摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（30~40%）傳動(dòng)精度低。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過(guò)程11.4鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型和結(jié)構(gòu)

1.平鍵聯(lián)接工作面為側(cè)面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，對(duì)中性好，不能承受軸向力。

①普通平鍵②導(dǎo)向鍵與滑鍵

2.半圓鍵聯(lián)接

3.楔鍵

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

用于靜聯(lián)接，按鍵端形狀分為三種

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

平頭楔鍵聯(lián)接

鉤頭楔鍵聯(lián)接

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

兩楔鍵擠壓后的上下面為工作面，沿軸的切線方向楔緊；只能傳遞單方向扭矩。適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。二、平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1.選擇①根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件選擇鍵的類型。②根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸b×h③根據(jù)輪轂寬度確定鍵的長(zhǎng)度L，導(dǎo)向平鍵按滑動(dòng)距離確定L

。2.失效形式

①靜聯(lián)接：工作面被壓潰②動(dòng)聯(lián)接：工作面過(guò)度磨損。3.校核計(jì)算①靜聯(lián)接：擠壓強(qiáng)度

②動(dòng)聯(lián)接：工作面壓強(qiáng)三、花鍵聯(lián)接1．花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)

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

銷聯(lián)接圖定位銷安全銷聯(lián)接銷

開(kāi)尾圓錐銷

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

12.1軸一、軸的用途及分類二、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容三、軸的材料和熱處理

四、轉(zhuǎn)軸的初算直徑

五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)六、軸的強(qiáng)度計(jì)算

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

轉(zhuǎn)軸：既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩。①按軸的外形分為光軸、階梯軸、空心軸和實(shí)心軸。①支撐回轉(zhuǎn)零件（如如卷筒、齒輪、皮帶輪、聯(lián)軸器等）。②傳遞轉(zhuǎn)矩。心軸、光軸固定心軸轉(zhuǎn)軸軸圖鋼細(xì)軟軸曲軸二、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.設(shè)計(jì)內(nèi)容：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算。2.設(shè)計(jì)步驟材料選擇估算最小直徑

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，保證軸上零件順利拆、裝和調(diào)整、精確定位、使軸受力合理及具有良好的加工工藝性等是軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容）

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

①具有足夠的強(qiáng)度；

②對(duì)應(yīng)力集中敏感性?。?/p>

③良好的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。2.

軸的常用材料軸的常用材料為碳素鋼、合金鋼。

①碳索鋼價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，應(yīng)用最廣。如45調(diào)制。

②合金鋼機(jī)械強(qiáng)度高，熱處理性能好，淬火性好。如40Cr40CrNi，