機械設(shè)計基礎(chǔ) 課件匯 胡孟謙 第8-14章 軸系-機械創(chuàng)新設(shè)計

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》

課程內(nèi)容第一章機械設(shè)計概論第二章平面機構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機構(gòu)第四章凸輪機構(gòu)第五章其他常用機構(gòu)第六章齒輪機構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設(shè)計第八章軸系【教學(xué)內(nèi)容】8-1軸系的分類8-2定軸輪系傳動比的計算【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能根據(jù)工作要求正確選擇輪系；2.能正確計算定軸輪系傳動比；3.能正確計算行星輪系的傳動比；4.正確分析各構(gòu)件的相對運動速度?！局R點】

1.輪系的分類與功用：定軸輪系、行星輪系。

2定軸輪系傳動比的計算。

3.行星輪系傳動比的計算。8-1輪系的分類8-2定軸輪系傳動比的計算一、定軸輪系當(dāng)輪系運轉(zhuǎn)時，若其中各齒輪的軸線相對與機架的位置都是固定不變的，則該輪系稱為定軸輪系。1.定軸輪系的分類

定軸輪系又可以分為平面定軸輪系和空間定軸輪系。由軸線互相平行的圓柱齒輪組成的定軸輪系，稱為平面定軸輪系（圖8-1）。輪系中包含相交軸齒輪、交錯軸齒輪的定軸輪系，稱為空間定軸輪系（圖8-2）圖8-1平面定軸輪系圖8-2空間定軸輪系二、行星輪系行星輪系具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系。屬共軸式傳動裝置。1.行星輪系的組成

在輪系運轉(zhuǎn)時，至少一個齒輪的軸線繞另一齒輪固定軸線轉(zhuǎn)動，則該輪系稱為行星輪系，主要由行星齒輪、行星架（系桿）和太陽輪組成。行星輪系結(jié)構(gòu)圖8-1輪系的分類8-2定軸輪系傳動比的計算2.行星輪系的分類（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度分類1）單級行星輪系由一個行星架及其上的行星輪和相嚙合的中心輪所構(gòu)成的輪系簡稱單級行星輪系。2）多級行星輪系由兩級及以上同類型單級行星輪傳動機構(gòu)構(gòu)成的輪系稱為多級行星輪系。3）混合行星輪系由一級或多級行星輪系與定軸輪系所組成的輪系稱為混合行星輪系?；旌闲行禽喯?/p>

在行星輪系中，安裝在構(gòu)件H上的齒輪2，繞O'O'回轉(zhuǎn)又隨構(gòu)件H繞OO回轉(zhuǎn)，其運動類似行星自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動，故把齒輪2稱為行星齒輪，齒輪1和3稱為中心輪，齒輪1又稱為太陽輪，齒輪3又稱為內(nèi)齒圈。行星輪系中一般都以太陽輪、內(nèi)齒圈或行星架作為輸入或輸出構(gòu)件，稱它們?yōu)榛緲?gòu)件。8-2定軸輪系傳動比的計算8-1輪系的分類（2）根據(jù)行星輪系自由度的不同分類差動輪系：自由度為2的稱為差動輪系。簡單行星輪系：自由度為1的稱為簡單行星輪系。行星輪系按中心輪個數(shù)的不同又可分為：①2K-H型行星輪系由兩個中心輪（2K）一個行星架（H）組成

②3K型行星輪系由三個太陽輪（3K）組成8-2定軸輪系傳動比的計算8-1輪系的分類

行星輪與輸出軸V之間用等角速輸出機構(gòu)連接，以實現(xiàn)等速比的運動輸出，簡稱為輸出機構(gòu)（或W機構(gòu)）。當(dāng)前使用漸開線少齒差行星齒輪傳動和擺線少齒差傳動，皆屬于K-H-V型行星輪系。8-2定軸輪系傳動比的計算8-1輪系的分類③K-H-V型行星輪系由一個太陽輪（K）、一

個行星架（H）和一個輸出機構(gòu)（V)所組成的。3.行星輪系的特點及應(yīng)用行星輪系具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力大等優(yōu)點，適于結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動。在國防工業(yè)、起重運輸、礦山冶金、建筑工業(yè)等行業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。8-2定軸輪系傳動比的計算8-1輪系的分類一、輪系的傳動比在輪系中，輸入軸和輸出軸角速度（或轉(zhuǎn)速）之比，稱為輪系的傳動比，常用字母“i”表示，并在其右下角用下標(biāo)表明其對應(yīng)的兩軸。計算輪系的傳動比時，既要確定傳動比的大小，又要確定輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系。8-1軸系的分類8-2

定軸輪系傳動比的計算

二、傳動比的計算圖a為一對外嚙合圓柱齒輪，兩輪轉(zhuǎn)向相反，其傳動比規(guī)定為負(fù)，表示為圖b為一對內(nèi)嚙合圓柱齒輪，兩輪轉(zhuǎn)向相同，其傳動比規(guī)定為正，表示為

a外嚙合

b內(nèi)嚙合c錐齒輪傳動還可用畫箭頭的方法標(biāo)注兩輪的轉(zhuǎn)向。對外嚙合齒輪，可用反方向箭頭表示；內(nèi)嚙合時，則用同方向箭頭表示；對錐齒輪傳動，可用兩箭頭同時指向或背離嚙合處來表示兩軸的實際轉(zhuǎn)向；以上可概括為“箭頭對箭頭、箭尾對箭尾”。8-2

定軸輪系傳動比的計算

8-1軸系的分類

a外嚙合

b內(nèi)嚙合c錐齒輪傳動圖8-9所示空間定軸輪系，各輪齒數(shù)為z1，z2，z3，z3'，z4；軸I、II、III、IV的轉(zhuǎn)速分別為n1，n2，n3，n4。為確定其傳動比的大小，可由該輪系中各對齒輪的傳動比求出因圖示輪系中含有空間齒輪傳動（錐齒輪傳動），故只能用畫箭頭的方法確定其轉(zhuǎn)向。圖8-9空間定軸輪系8-2

定軸輪系傳動比的計算

8-1軸系的分類由以上分析可推得確定定軸輪系傳動比的一般計算公式。設(shè)輪1為首輪，輪k為末輪，其間共有（k-1）對相嚙合齒輪，則可得定軸輪系傳動比的計算方法：1）定軸輪系的總傳動比等于組成該輪系的各對齒輪傳動比的連乘積，即

（8-2）2）定軸輪系總傳動比的大小，等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數(shù)的連乘積與所有主動輪齒數(shù)的連乘積之比，即=從首輪至末輪所有從動輪齒數(shù)的乘積/從首輪至末輪所有主動輪齒數(shù)的乘積8-1軸系的分類8-2

定軸輪系傳動比的計算

3）定軸輪系主、從動輪的轉(zhuǎn)向，可用兩種方法判定。標(biāo)注箭頭的方法用于包含空間齒輪傳動的一般情況。若定軸輪系中主、從動輪軸線相互平行，則其傳動比有正、負(fù)之分，其含義為主、從動輪轉(zhuǎn)向相同或相反。對全部由圓柱齒輪組成的定軸輪系，其傳動比的正，負(fù)決定于外嚙合齒輪的對數(shù)m，因為出現(xiàn)一對外嚙合齒輪，兩軸轉(zhuǎn)向即改變一次，因此可用（-1）m判定。此時，可直接由下式計算

從1至k各從動輪齒數(shù)的乘積/從1至k各主動輪齒數(shù)的乘積(注意：改變輪系的從動輪轉(zhuǎn)向的齒輪，稱為惰輪或過橋齒輪。）8-1軸系的分類8-2

定軸輪系傳動比的計算

8-1軸系的分類8-2

定軸輪系傳動比的計算

例8-1一重物提升裝置如圖8-12所示。其中各輪齒數(shù)為z1=20，z2=50，z2'=16，z3=30，z3'=1，z4=40，z4'=18，z5=52。試求傳動比i15，并指出當(dāng)提升重物時手柄的轉(zhuǎn)向。解：因為輪系中有空間齒輪，計算輪系傳動比的大小當(dāng)提升重物時，主動件1的轉(zhuǎn)向用標(biāo)注箭頭的方法確定，如圖中箭頭所示。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見！《機械設(shè)計基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

機械工業(yè)出版社課程內(nèi)容第一章機械設(shè)計概論第二章平面機構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機構(gòu)第四章凸輪機構(gòu)第五章其他常用機構(gòu)第六章齒輪機構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設(shè)計第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用1.傳動原理分類帶傳動是一種常用的機械傳動裝置，如圖9-1所示，它由主動帶輪1、從動帶輪2和環(huán)形撓性件3組成如圖9-1所示。9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用（1）摩擦帶傳動靠傳動帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生的摩擦力傳遞運動和動力。通常采用增大接觸面積來確保傳遞的可靠性，如圖9-1。（2）嚙合帶傳動靠帶的內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實現(xiàn)傳動9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用2.按傳動帶的截面形狀分類按照傳動帶的橫截面形狀可以分為平帶、V帶、多楔帶、圓帶，如圖9-3所示。根據(jù)各自的特點可以應(yīng)用在不同場合。第九章9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用（1）平帶截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面，主要用于兩帶輪軸線相距較遠(yuǎn)距離的傳動，如圖9-4a。（2）V帶V帶的截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作面，如圖9-4b。第九章（3）多楔帶在平帶基體上有若干根V帶組成的傳動帶，圖9-4c（4）圓帶截面形狀為圓形，圖9-4d，只適用于傳遞較小的功率。9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用

二、帶傳動的特點和應(yīng)用

帶傳動有如下主要的特點：（1）帶有良好的彈性和撓性，能緩沖吸振，傳動平穩(wěn)，噪音??；（2）具有過載保護功能，過載時帶會打滑，保護其他零件不受損壞，（3）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工、安裝和維護方便，成本低廉；（4）適用大中心距傳動；（5）摩擦帶與帶輪間存在著彈性滑動，不能保證傳動比恒定；（6）帶必須張緊在帶輪上，增加了對軸的壓力；（7）外廓尺寸大，需加裝防護裝置；（8）不適用于高溫、易燃易爆及有腐蝕介質(zhì)的場合。第九章9-1帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)一、普通V帶的結(jié)構(gòu)

普通V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，被制成無接頭的環(huán)形帶，截面形狀為等腰梯形，其剖面結(jié)構(gòu)由膠帆布（頂布）、頂膠、緩沖膠、抗拉體、底膠、底布（底膠夾布）等組成，V帶根據(jù)其機構(gòu)分為V帶、切邊V帶兩種，如圖9-5所示。圖9-5V帶結(jié)構(gòu)示意圖a)包邊V帶b)普通切邊V帶c)有齒切邊V帶d)底膠夾布切邊V帶1-膠帆布2-頂布3-頂膠4-緩沖膠5-芯繩6-底膠7-底布8-底膠夾布9-2普通V帶與V帶輪

頂膠由橡膠制成，工作時受拉力；抗拉體（強力層）由芯繩制成，工作時承受基本拉力；緩沖膠起到固定芯繩的作用，并吸收V帶在高速運轉(zhuǎn)時頻繁變形產(chǎn)生的動態(tài)剪切應(yīng)力；底膠（壓縮層）由橡膠制成，工作時受壓力。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪二、普通V帶的尺寸標(biāo)注1.普通V帶型號普通V帶為標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)GB/T11544－2012規(guī)定，按截面尺寸不同可分為：Y、Z、A、B、C、D、E七種型號，規(guī)格與尺寸見表9-1。第二節(jié)普通V帶與V帶輪表9-1普通V帶截面尺寸（摘自GB/T11544-2012）第九章9-2普通V帶與V帶輪2.普通V帶參數(shù)（1）楔形角φ0：V帶的截面為梯形，兩側(cè)邊的夾角稱為楔形角（或楔角），見表9-1。（2）中性層：V帶繞在帶輪上產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸長，內(nèi)層受壓縮短，兩層之間存在一長度和寬度不變的中性層。（3）節(jié)寬：中性層上保持不變的周線稱為節(jié)線，中性層面稱為節(jié)面，節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬，見表9-1。（4）基準(zhǔn)長度：V帶在規(guī)定的張緊力下，節(jié)線長度稱為基準(zhǔn)長度，V帶的基準(zhǔn)長度Ld已標(biāo)準(zhǔn)化，各種截型普通V帶的基準(zhǔn)長度見表9-2。（5）基準(zhǔn)直徑：V帶裝在帶輪上，和節(jié)寬相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑（又稱為節(jié)圓直徑），基準(zhǔn)直徑已標(biāo)準(zhǔn)化。機設(shè)設(shè)計簡介第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪三、V帶輪的材料

（1）當(dāng)V帶輪的圓周帶速v＜25m／s時以下時，帶輪常用的材料為灰鑄鐵HT150或者HT200；

（2）當(dāng)速度較高時（v≥25m／s）時，帶輪一般采用的是鑄鋼、鍛鋼、鋼板等制造而成的；

（3）當(dāng)在較小功率傳動時，帶輪材料也可采用鑄鋁合金或工程塑料。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪四、V帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸l．V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求（1）足夠的強度和剛度，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；（2）結(jié)構(gòu)工藝性好，便于制造，質(zhì)量分布均勻，重量輕；（3）帶輪工作表面應(yīng)光滑，以減少帶的磨損；（4）當(dāng)5m/s＜v＜25m／s時，帶輪要進行靜平衡。第九章9-2普通V帶與V帶輪第二節(jié)普通V帶與V帶輪2．V帶輪的結(jié)構(gòu)（1）帶輪的組成帶輪由輪緣、輪輻（輻板）和輪轂組成。輪緣用于安裝V帶輪，制有相應(yīng)的V型帶槽，輪輻（輻板）輪緣與輪轂相聯(lián)接的部分，輪轂為帶輪與軸相聯(lián)接的部分。普通V帶輪輪槽尺寸見表9-3。第九章9-2普通V帶與V帶輪（2）輪輻（輻板）結(jié)構(gòu)實心式：用于≤（2.5～3）d0，圖9-6a所示；輻板式：用于≤300mm，圖9-6b所示；孔板式：用于≤400mm，圖9-6c所示；橢圓輪輻式：用于＞400mm，圖9-6d所示。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式及輻板厚度的確定可參閱有關(guān)設(shè)計手冊。第二節(jié)普通V帶與V帶輪第九章9-2普通V帶與V帶輪第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)帶傳動的受力分析一、帶傳動的受力分析帶傳動在沒有加載時，帶的上、下兩邊都受到相等的張緊力，稱為初拉力。當(dāng)主動帶輪在轉(zhuǎn)矩作用下以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，帶進入主動帶輪的一邊被拉緊，該邊稱為緊邊，緊邊拉力；離開主動帶輪的一邊被放松，該邊稱為松邊，松邊拉力，如圖

機械設(shè)計基礎(chǔ)9-3帶傳動的受力分析帶傳動的受力分析假設(shè)帶在工作前后總的長度保持不變，且具有彈性，則帶的緊邊拉力的增加量等于松邊拉力減小量即：機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析以平帶傳動為例，引入柔韌體歐拉公式式中，、分別為帶的緊邊和松邊拉力（N）；e為自然對數(shù)的底數(shù)；為摩擦因數(shù)；為小帶輪的包角（rad）一般用當(dāng)量摩擦因數(shù)帶替，得聯(lián)合得有效圓周力可知，帶傳動的摩擦因數(shù)、包角和初拉力越大，其有效圓周力就越大。但初拉力太大會使帶的摩擦加劇，降低帶的壽命，初拉力太小會照成工作能力不足。因此，合理的選擇和保持帶傳動的初拉力是非常重要。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析二、帶傳動的應(yīng)力分析1.兩邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力松邊拉應(yīng)力式中，、分別為緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力（MPa）；、分別為緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力（N）；A為帶的橫截面積（mm2）。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析二、帶傳動的應(yīng)力分析2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在帶輪上做圓周運動時，由于離心力作用于全部帶長，它產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力為式中，為離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力（MPa）；為每米帶長的質(zhì)量（kg/m），為帶速（m/s）。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析二、帶傳動的應(yīng)力分析3.彎曲應(yīng)力帶繞在帶輪上的部分產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，而V帶外層處的彎曲應(yīng)力最大。根據(jù)材料力學(xué)公式可得大、小帶輪上帶的彎曲應(yīng)力分別為式中，、分別為小帶輪和大帶輪上帶的彎曲應(yīng)力（MPa）；E為帶的彈性模量（MPa）；為帶的最外層到節(jié)面的距離（mm）；、分別為小帶輪和大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm）。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-3帶傳動的受力分析為了防止彎曲應(yīng)力過大，對每種型號的V帶都規(guī)定了相應(yīng)的最小帶輪基準(zhǔn)直徑，見表帶工作時，傳動帶中各截面的應(yīng)力分布如圖。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊繞上主動輪處，其值為由于帶是在變應(yīng)力狀態(tài)下工作的，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達到一定值時，帶就會發(fā)生疲勞破壞。機械設(shè)計基礎(chǔ)帶輪最小基準(zhǔn)直徑第九章9-3帶傳動的受力分析第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比由于帶是彈性體，受力后將會產(chǎn)生彈性變形，且緊邊拉力F1大于松邊拉力F2，因此緊邊的伸長率大于松邊的伸長率。這種由于帶兩邊拉力不相等致使兩邊彈性變形不同，從而引起帶與帶輪間滑動的現(xiàn)象稱為帶傳動的彈性滑動。它是摩擦帶傳動中不可避免的現(xiàn)象。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章9-4帶傳動的彈性滑動及其傳動比由于彈性滑動引起的從動輪圓周速度的降低率，稱為帶傳動的滑動因數(shù)，用ε表示，即從動輪轉(zhuǎn)速的計算式為上兩式中：υ1、υ2分別為主動帶輪和從動帶輪的速度；dd1、dd2分別為主動帶輪和從動帶輪的基準(zhǔn)直徑；n1、n2分別為主動帶輪和從動帶輪的轉(zhuǎn)速（r/min）因ε值較小，故非精確計算時可以忽略不計。機械設(shè)計基礎(chǔ)第九章第九章9-4帶傳動的彈性滑動及其傳動比第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護

一、帶傳遞的張緊V帶在初拉力的作用下，經(jīng)過一定時間的運轉(zhuǎn)后，會被拉長，即產(chǎn)生了塑性變形，致使初拉力減少，影響V帶的工作能力，因此，為了保障帶傳動的工作性能，須定期檢查與重新張緊，常用的方法有：1．調(diào)整中心距2．采用張緊輪9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護

1．調(diào)整中心距對于水平布置的帶傳動，調(diào)整螺釘3使電動機1在滑道2上移動，直到帶被張緊；垂直布置的帶傳動，調(diào)整螺釘4使電動機1繞定軸O擺動而將帶張緊?；?qū)㈦妱訖C安裝在浮動的擺架上，利用其自重，改變中心距，自動調(diào)節(jié)張緊力。第九章第五節(jié)9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護2．采用張緊輪若中心距不可調(diào)節(jié)，可采用張緊輪裝置，如圖9-11所示。應(yīng)注意，張緊輪應(yīng)安裝在松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大帶輪，這樣可以避免帶包角的減小及V帶的雙向彎曲。第九章第五節(jié)9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護二、V帶傳動安裝和維護（1）安裝V帶時，將中心距縮小后將帶套入，慢慢調(diào)整中心距，直至張緊。（2）安裝V帶時，兩帶輪軸線相互平行，各帶輪相對應(yīng)的輪槽的對稱平面應(yīng)重合，其偏角β誤差不得超過20′。（3）多跟V帶傳動時，為避免受力不均勻，各帶的制造偏差應(yīng)控制在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。（4）新舊帶不能同時混合使用，更換時，要求全部同時更換。（5）定期對V帶進行檢查，及時調(diào)整中心距或更換V帶，以保證V帶的傳動能力。（6）為了保證安全，帶傳動應(yīng)加防護罩，同時應(yīng)防止油、酸、堿等對V帶的腐蝕。第九章第五節(jié)9-5機V帶傳動的張緊、安裝和維護第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用

鏈傳動由軸線相互平行的主動鏈輪1、鏈條2和從動鏈輪3組成，如圖9-13所示。通過鏈與鏈輪輪齒的相互嚙合來傳遞運動和動力。9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用一、鏈傳動的類型鏈條根據(jù)用途不同分為傳動鏈、起重鏈和牽引鏈。起重鏈和牽引鏈用于起重機械和運輸機械。傳動鏈主要用于一般機械傳動。傳動鏈又分為短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）、短節(jié)距精密套筒鏈（簡稱套筒鏈）、齒形鏈和成形鏈，如圖9-14所示。第九章a）滾子鏈b）套筒鏈c）齒形鏈d）成型鏈圖9-14鏈傳動的類型9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用二、鏈傳動的特點和應(yīng)用

鏈傳動與其他傳動相比，主要有以下特點：（1）鏈傳動保證平均傳動比不變。（2）鏈傳動無初拉力，引起軸彎曲的作用力較小。（3）鏈傳動可在高溫、低溫、多塵、油污、潮濕、泥沙等惡劣環(huán)境下工作。（4）鏈傳動的瞬時傳動比不恒定，傳動平穩(wěn)性較差，有沖擊和噪聲。（5）鏈條磨損后易發(fā)生跳齒，不宜用于高速和急速反向傳動的場合。第九章9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用二、鏈傳動的特點和應(yīng)用因此，鏈傳動適用于兩軸線平行且距離較遠(yuǎn)、瞬時傳動比無嚴(yán)格要求以及工作環(huán)境惡劣的場合，廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、石油化工及運輸?shù)雀鞣N機械中。目前，鏈傳動所能傳遞的功率可達3600kW，常用于100kW以下，鏈速可達30-40m/s，常用15m/s；傳動比最大可達15，一般；效率=0.91~0.97。第九章9-6鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第九章帶傳動與鏈傳動第一節(jié)帶傳動的類型、特點及其應(yīng)用第二節(jié)普通V帶與V帶輪第三節(jié)帶傳動的受力分析第四節(jié)帶傳動的彈性滑動及其傳動比第五節(jié)V帶傳動的張緊、安裝和維護第六節(jié)鏈傳動的類型、特點及其應(yīng)用第七節(jié)滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)一、滾子鏈的結(jié)構(gòu)

滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、套筒3、銷軸4和滾子5組成。如圖9-15所示，外鏈板與銷軸、內(nèi)鏈板與套筒之間采用過盈配合，而銷軸與套筒之間為間隙配合，可以作相對轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)鏈條進入和退出鏈輪時的屈伸；滾子與套筒之間采用間隙配合，以使鏈與鏈輪在進入與退出嚙合時，滾子與輪齒形成滾動摩擦，減小鏈和輪齒的磨損度，又可以減輕鏈的質(zhì)量，節(jié)約材料。9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)圖9-15單排滾子鏈結(jié)構(gòu)相鄰兩滾子軸線間的距離稱鏈為節(jié)距，用P表示，它是鏈傳動的基本參數(shù)。P值愈大，鏈的各部分尺寸愈大，承載能力愈高，且在齒數(shù)一定時，鏈輪尺寸隨之增大。滾子鏈有單排或多排結(jié)構(gòu)，排距用Pt表示。排數(shù)愈多，承載能力愈高，但制造與安裝誤差也愈大，各排鏈?zhǔn)茌d不均勻現(xiàn)象愈嚴(yán)重，一般鏈的排數(shù)不超過4排。如圖9-16所示。圖9-16雙排滾子鏈結(jié)構(gòu)第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章滾子鏈的基本參數(shù)與尺寸見表9-5。表內(nèi)的鏈號數(shù)乘以25.4/16mm即為節(jié)距值。鏈號中的后綴表示系列。滾子鏈的標(biāo)記規(guī)定為：鏈號-排號國標(biāo)編號。如標(biāo)記為“12A-2GB/T1243—2006”代表A系列、節(jié)距為19.05mm的雙排的滾子鏈。9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)二、滾子鏈鏈輪1.鏈輪的齒形鏈輪的齒形應(yīng)能使鏈輪與鏈條接觸良好，受力均勻，并使鏈節(jié)能順利的進入和退出與輪齒的嚙合。鏈輪的齒形已有國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了滾子鏈鏈輪的端面齒槽形狀。如圖9-17所示，鏈輪齒形兩側(cè)呈圓弧狀，以便鏈節(jié)進入或退出嚙合。圖9-17鏈輪端面齒形第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)2.鏈輪的幾何參數(shù)和尺寸滾子鏈鏈輪的主要尺寸及計算公式見表9-6表9-6滾子鏈鏈輪主要尺寸及計算公式第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)表9-6滾子鏈鏈輪主要尺寸及計算公式（單位：mm）第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章3.鏈輪的材料一般載荷的鏈輪為中碳鋼淬火處理；高速重載時，鏈輪用低碳鋼滲碳淬火處理；低速時也可用鑄鐵等溫淬火處理。小鏈輪對材料的要求比大鏈輪高，如當(dāng)大鏈輪材料選用鑄鐵時，小鏈輪則采用鋼制。9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章4.鏈輪的結(jié)構(gòu)小直徑鏈輪可做成整體式；中等直徑鏈輪可用輻板式或孔板式；直徑較大的鏈輪可制成焊接式或組合式；組合式鏈輪的齒圈與輪心可用不同材料制造。a）實心式b）輻板式9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)第九章c）孔板式d）焊接式e）組合式9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)鏈輪的結(jié)構(gòu)三、鏈傳動的布置、張緊及潤滑1.鏈傳動的布置鏈傳動的布置是否合理，對傳動的質(zhì)量和使用壽命有較大的影響，布置時需要注意：（1）兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一平面內(nèi)，否則易使鏈條脫落或產(chǎn)生不正常磨損。（2）兩鏈輪的中心線最好在水平面內(nèi)，若需要傾斜布置時，傾角應(yīng)小于45°應(yīng)避免垂直布置，因為過大的下垂量會影響鏈輪與鏈條的正確嚙合，降低傳動能力。第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)2.鏈傳動張緊的目的主要是為了避免在鏈條的垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象；同時也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。張緊輪一般壓在松邊靠近小輪處。張緊輪可以是鏈輪，也可以是無齒的輥輪。張緊輪有自動張緊式和定期張緊兩種。前者多用彈簧、吊重等自動張緊裝置；后者用螺栓、偏心等調(diào)整裝置。另外，還有用托板、壓板張緊。第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)3.鏈傳動的良好潤滑能緩和沖擊、減小摩擦、減輕磨損；不良的潤滑會降低鏈的使用壽命。潤滑時應(yīng)設(shè)法在鏈活動關(guān)節(jié)的縫隙中注入潤滑油，并均勻地分布在鏈寬上。常用的潤滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68、L-AN100等。用螺栓、偏心等調(diào)整裝置。另外，還有用托板、壓板張緊。第九章9-7滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》謝謝！下次課再見！《機械設(shè)計基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

機械工業(yè)出版社課程內(nèi)容第一章機械設(shè)計概論第二章平面機構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機構(gòu)第四章凸輪機構(gòu)第五章其他常用機構(gòu)第六章齒輪機構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設(shè)計第十章聯(lián)接第一節(jié)概述第二節(jié)螺紋聯(lián)接第三節(jié)鍵和花鍵聯(lián)接第四節(jié)其他常用聯(lián)接一、概述

10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-4其他常用聯(lián)接1、聯(lián)接的定義聯(lián)接是指被聯(lián)接件與聯(lián)接件的組合結(jié)構(gòu)。一個機構(gòu)往往需要若干個零件通過聯(lián)接組和而成。聯(lián)接件：起聯(lián)接作用的零件，如螺栓、螺母、鍵以及鉚釘?shù)?；被?lián)接件：需要聯(lián)接起來的零件，如齒輪與軸等

10-2螺紋聯(lián)接10-1概述

1）聯(lián)接按組成聯(lián)接件的兩零件間相對位置是否變動可分為靜聯(lián)接和動聯(lián)接。（1）靜聯(lián)接：相對位置不發(fā)生變動的聯(lián)接。（2）動聯(lián)接：相對位置要發(fā)生變動的聯(lián)接。2）聯(lián)接還可分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接。（1）可拆聯(lián)接是指聯(lián)接不會因為拆開而損壞聯(lián)接件和被聯(lián)接件。（2）不可拆聯(lián)接是指聯(lián)接拆開時，要損壞聯(lián)接件或被聯(lián)接件。2、聯(lián)接的分類10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-4其他常用聯(lián)接

10-2螺紋聯(lián)接10-1概述10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-4其他常用聯(lián)接

10-2螺紋聯(lián)接10-1概述二、螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接：利用帶有螺紋的零件構(gòu)成的可拆聯(lián)接，將兩個或兩個以上的零件聯(lián)接在一起。特點：結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，互換性好，工作可靠，形式靈活多樣，可反復(fù)拆裝、應(yīng)用廣泛。（1）.螺紋與旋向螺旋機構(gòu)通過螺紋將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動。螺紋的基本幾何形狀是螺旋線。根據(jù)螺旋線的旋向，螺紋有左旋與右旋之分，一般常用右旋螺紋。1.螺紋的類型和主要參數(shù)10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述螺紋的主要參數(shù)有大徑、小徑、中徑、線數(shù)、螺距和導(dǎo)程等。

a）普通螺紋b）管螺紋c）矩形螺紋d）梯形螺紋（2）.螺紋的主要參數(shù)10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

e）鋸齒形螺紋螺紋聯(lián)接的主要類型有螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接以及緊定螺釘聯(lián)接。螺紋聯(lián)接件的類型有螺栓、螺釘、雙頭螺柱、螺母、墊圈等。螺栓聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)種類較多，聯(lián)接件的頭部和尾部有多種結(jié)構(gòu)。六角頭的結(jié)構(gòu)一般所需扳手空間小，應(yīng)用很廣泛。方頭的結(jié)構(gòu)雖然所需空間大，但能承受的扳手力矩大。2.螺紋聯(lián)接類型、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2.螺紋聯(lián)接類型、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用常見螺栓的結(jié)構(gòu)已經(jīng)了解，為了滿足各種工作場合的要求，需設(shè)計不同結(jié)構(gòu)形狀的螺母，圖所示為幾類最常見的螺母。六角螺母b）六角扁螺母c）六角厚螺母10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述3、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1.螺紋聯(lián)接的預(yù)緊（1）預(yù)緊的目的增加聯(lián)接的剛性、緊密性和防松的能力，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動。（2）預(yù)緊力F′

聯(lián)接件在承受工作載荷之前就預(yù)加上的作用力，稱為預(yù)緊力。

一般螺紋聯(lián)接的預(yù)緊力F′規(guī)定為：合金鋼螺栓：

F′≤（0.5～0.6）σp0.2A1碳素鋼螺栓：

F′≤（0.6～0.7）σp0.2A1F′—預(yù)緊力（N）；d—螺紋的公稱直徑（mm）；σp0.2—螺栓材料的規(guī)定塑性延伸強度（MPa）；A1—螺桿最小橫截面面積（mm2）。對于M10～M68mm的粗牙螺紋，擰緊力矩的經(jīng)驗公式為：T≈0.2F′d在重要的聯(lián)接中要嚴(yán)格控制預(yù)緊力的大小。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1）摩擦力防松這種方法是設(shè)法使螺紋副間產(chǎn)生附加的摩擦力，當(dāng)螺桿上的軸向載荷減小或消失，螺紋副間的正壓力（附加摩擦力）依然存在。①彈簧墊圈防松。但在沖擊振動的工作條件下，其防松效果較差，一般用于不甚重要的聯(lián)接，如圖。2.螺紋聯(lián)接的防松10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

②雙螺母防松。兩螺母對頂擰緊后使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力，從而起到防松作用。該方式結(jié)構(gòu)簡單，適用于平穩(wěn)、低速和重載的固定裝置上的聯(lián)接，但軸向尺寸較大，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

③自鎖螺母防松。螺母一端制成非圓形收口或開縫后徑向收口。當(dāng)螺母擰緊后收口脹開，利用收口的彈力使旋合螺紋壓緊。該方式結(jié)構(gòu)簡單、防松可靠，可多次裝拆而不降低防松能力，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

④雙頭螺柱擰入端的緊定，多采用摩擦力防松，如圖所示為常用的三種防松形式。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2）機械方法防松

機械方法防松是利用便于更換的防松元件，限制螺紋聯(lián)接活動部件間的相對運動，以達到防止的目的。常用的有以下幾種。①開口銷防松。如圖所示，將開口銷穿入螺栓尾部小孔和螺母槽內(nèi)，并將開口銷尾部掰開，靠開口銷阻止螺栓與螺母相對轉(zhuǎn)動以防松。該方式適用于沖擊和振動較大的重要聯(lián)接。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

②止動墊圈防松。止動墊圈有圓螺母用止動墊圈和雙耳式止動墊圈。該方式結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、防松可靠，但需有容納內(nèi)舌和彎耳之處。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

③串聯(lián)鋼絲防松。如圖所示，用低碳鋼絲穿入各螺釘頭部的孔內(nèi)，將各螺釘串聯(lián)起來使其相互制約，使用時必須注意鋼絲的穿入方向。

10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

（3）破壞螺紋副關(guān)系的防松①沖點法。②焊接法。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

（3）破壞螺紋副關(guān)系的防松③粘接法。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（1）螺栓組的布置應(yīng)盡可能對稱，接合面的幾何形狀設(shè)計成對稱的簡單幾何形狀，并使螺栓組的對稱中心與結(jié)合面的幾何形心重合，以使接合面受力比較均勻，如圖所示。3.螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計要點10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（2）螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理螺栓組承受彎矩和轉(zhuǎn)矩時，須將螺栓盡可能地布置在靠近接合面邊緣處，以減少螺栓所承受的載荷，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（3）同一組中各螺栓的直徑和材料應(yīng)相同，保證受力比較均衡。（4）螺栓的排列要有合理的距離分布在同一圓周上的螺栓數(shù)，應(yīng)取為3、4、6、8等易于等分的數(shù)目，以便于分度和加工。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（5）螺栓布置要有合理的距離，在布置螺栓時，螺栓中心線與機體壁之間、螺栓相互之間的距離，要根據(jù)扳手活動所需的空間大小來決定，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述（6）避免螺栓承受附加彎曲應(yīng)力引起附加彎曲應(yīng)力的因素很多，除因制造、安裝上的誤差及被連接件的變形等因素外，螺栓、螺母支承面不平或傾斜，都可能引起附加彎曲應(yīng)力，如圖。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述三、鍵和花鍵聯(lián)接聯(lián)接、花鍵聯(lián)接主要用于軸與軸上零件（如齒輪、凸輪和帶輪等）的周向固定并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，有的還可以實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或用于引導(dǎo)軸向移動。一、鍵聯(lián)接的類型、特點及應(yīng)用

鍵聯(lián)接在機械中應(yīng)用極為廣泛，鍵可分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等類型。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1.平鍵聯(lián)接平鍵的兩側(cè)面為工作面，工作時靠鍵的側(cè)面與鍵槽的擠壓傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。鍵的上面為非工作面，與輪轂鍵槽表面間留有間隙，故只能用于軸上零件的周向固定，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述平鍵按用途可分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。普通平鍵用于靜聯(lián)接，按鍵的端部形狀不同分為圓頭（A型）、方頭（B型）、半圓頭（C型）普通平鍵，如圖。a）A型b）B型c）C型10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述使用A型或C型普通平鍵時，軸上的鍵槽采用指狀銑刀加工，因此鍵在鍵槽中的軸向固定好，但鍵槽會對軸引起較大的應(yīng)力集中。使用B型普通平鍵時，軸上鍵槽用盤狀銑刀加工，應(yīng)力集中較小，但鍵在鍵槽中的固定不好，常用螺釘緊定。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2.導(dǎo)向平鍵和滑鍵

導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動聯(lián)接。當(dāng)輪轂與軸之間有軸向相對移動時，可采用導(dǎo)向平鍵或滑鍵。如圖當(dāng)軸上零件要做較大的軸向移動時，宜采用滑鍵，滑鍵固定在輪轂上，輪轂帶動滑鍵在軸的鍵槽中作軸向移動，因而需要在軸上加工長的鍵槽，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述3.半圓鍵聯(lián)接

半圓鍵聯(lián)接如圖所示，屬于靜聯(lián)接，鍵的兩個側(cè)面為工作面。優(yōu)點：工藝性和對中性較好，裝配方便，缺點：軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大，故主要用于輕載和錐形軸端的聯(lián)接。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述4.楔鍵聯(lián)接

楔鍵聯(lián)接屬于靜聯(lián)接，根據(jù)楔鍵的結(jié)構(gòu)不同分為普通楔鍵（圓頭和方頭）和鉤頭楔鍵兩種，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述5.切向鍵聯(lián)接

切向鍵聯(lián)接用于靜聯(lián)接。切向鍵的聯(lián)接結(jié)構(gòu)是由兩個斜度為1：100的普通楔鍵組成，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1.花鍵聯(lián)接

軸和輪轂孔沿圓周方向均布的多個鍵齒構(gòu)成的聯(lián)接稱為花鍵聯(lián)接，相比較單個鍵的聯(lián)接，花鍵的類似多個單鍵的組合。二、花鍵聯(lián)接（1）花鍵分類矩形花鍵：矩形花鍵的齒側(cè)為直線，加工方便；標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，用熱處理后磨削過的小徑定心，定心精度高，穩(wěn)定性好，因此應(yīng)用廣泛。漸開線花鍵：漸開線花鍵的側(cè)面齒廓為漸開線，因此具有以下特點：工藝性好；聯(lián)接強度高、壽命長；定心精度高；成本較高。因此，它適用于載荷較大、定心精度要求高和尺寸較大的聯(lián)接，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

（2）花鍵聯(lián)接的工作分析花鍵聯(lián)接與平鍵類似，其工作面受到擠壓（靜聯(lián)接）、磨損（動聯(lián)接），齒根受到剪切和彎曲。在實際應(yīng)用中，擠壓破壞、磨損是主要的失效形式。因此，一般只進行擠壓和耐磨性的條件性計算。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

銷聯(lián)接主要用于固定定位或確定零件間的相對位置，也可以傳遞不大的載荷（或轉(zhuǎn)矩）。在安全裝置中，銷還常作為剪斷元件對重要零部件進行過載保護，故稱為安全銷。銷可分為圓柱銷、圓錐銷、開口銷、異形銷等，如圖所示。三、銷聯(lián)接

機械中，除螺紋聯(lián)接、鍵、花鍵連接、挑連接外，還經(jīng)常用到其他一些聯(lián)接。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述鉚接是將鉚釘穿過被聯(lián)接件上的預(yù)制孔，經(jīng)鉚合而成的不可拆聯(lián)接，如圖所示。

第四節(jié)其他常用聯(lián)接機械中，除螺紋聯(lián)接、鍵、花鍵連接、挑連接外，還經(jīng)常用到其他一些聯(lián)接，如鉚接、焊接，粘接，過盈配合以及成形聯(lián)接等。一、鉚接10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

鉚接的種類較多，根據(jù)連接件的結(jié)構(gòu)可分為活動鉚接、固定鉚接和密縫鉚接。鉚接雖然仍是輕金屬結(jié)構(gòu)（如圖飛機蒙皮）連接的主要形式，但在鋼結(jié)構(gòu)連接中，鉚接則主要應(yīng)用于少數(shù)受嚴(yán)重沖擊或振動載荷的場合。非金屬元件的連接也采用鉚接。目前鉚接已逐漸減少并被焊接、粘接等其他聯(lián)接方式所替代，但在橋梁、飛機制造等和重型機架等領(lǐng)域仍在使用。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述1.焊接的分類

二、焊接焊接是利用局部加熱的方法將被聯(lián)接件聯(lián)接成一體的不可拆聯(lián)接。金屬焊接按其工藝過程的特點分：熔焊、壓焊和釬焊。（1）熔焊是指焊接過程中，將焊接接頭在高溫等的作用下至熔化狀態(tài)。熔焊堆焊與噴涂高能焊電渣焊電弧焊氣焊激光焊電子束焊等離子弧焊氣體保護焊埋弧焊焊條電弧焊10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述2.焊接的特點焊接具有工藝簡單，連接性能好，密封性好，強度高，成本低；加工裝配工序簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化。所以應(yīng)用日益廣泛。（2）壓焊是指在加熱或不加熱狀態(tài)下對組合焊件施加一定壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或融化，并通過再結(jié)晶和擴散等作用，使兩個分離表面的原子達到形成金屬鍵而連接的焊接方法。焊接方法。電阻焊可分為點焊、縫焊、對焊。（3）釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料做釬料，利用液態(tài)釬料潤濕母材填充接頭間隙，并與母材互相擴散實現(xiàn)連接焊件的焊接方法。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

3.焊縫形式與焊接質(zhì)量焊接時，被聯(lián)接件接縫處的金屬和焊條熔化、混合并填充接縫處空隙而形成焊縫。焊縫接頭形式有對接、搭接、角接和T型接等，如圖所示。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

三、粘接粘接是用黏結(jié)劑將被聯(lián)接件連接成一體的不可拆聯(lián)接。常用的黏結(jié)劑有：酚醛-乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等。粘接的優(yōu)點：工藝簡單、無殘余應(yīng)力、質(zhì)量輕、密封性好，可用于不同材料的連接等。缺點：對于粘接接頭載荷的方向有限制，不易承受嚴(yán)重的沖擊載荷，不適用于高溫的場合。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述a）拉伸

b）剪切

c）剝離

d）扯離四、過盈配合聯(lián)接1.定義：過盈配合聯(lián)接是利用兩個被聯(lián)接件間的過盈配合來實現(xiàn)的聯(lián)接，這種聯(lián)接可做成可拆聯(lián)接（過盈量較?。?，也可做成不可拆聯(lián)接（過盈量較大）。2.過盈配合聯(lián)接特點：結(jié)構(gòu)簡單，同軸性好，耐沖擊性能強，但配合表面的加工精度要求較高，裝配不方便。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述3.過盈配合聯(lián)接的安裝裝和拆卸通過圓柱面過盈配合聯(lián)接進行裝配時，若過盈較小，一般用壓入法裝配，這種方法易擦傷表面，減少了過盈量，降低了聯(lián)接的可靠性。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述過盈量和直徑較大時，用溫差法裝配，一般在油中（150℃）或電爐中加熱，冷卻多用液態(tài)空氣（沸點-79℃），溫差法裝配不易擦傷表面，聯(lián)接質(zhì)量好，但裝配工藝較復(fù)雜。圓柱面過盈配合聯(lián)接可用拉拔器拆卸。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述圓錐面過盈配合聯(lián)接可用高壓油來裝拆。如圖所示，當(dāng)高壓油進入配合面，迫使配合面處內(nèi)徑脹大，外徑縮小，裝拆方便，不擦傷表面，多次裝拆不影響聯(lián)接強度，但對配合表面接觸精度要求高。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述五、成形聯(lián)接成形聯(lián)接是利用非圓面的軸與相應(yīng)的轂孔構(gòu)成的可拆聯(lián)接。這種聯(lián)接沒有應(yīng)力集中源，定心性好，承載能力強，裝拆方便。但加工比較復(fù)雜，因此目前應(yīng)用并不普遍。方形、六角形及切邊，圓形等面容易加工，但定心性較差。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述【神舟飛船與中國空間站的“聯(lián)接”】——中國航天科技集團研制的對接機構(gòu)實現(xiàn)飛船與中國空間站的“聯(lián)接”，為我國航天員在空間站搭建了一條可靠的“生命通道”。在對接過程中，飛船上的主動對接機構(gòu)推出對接環(huán)與空間站組合體上的被動對接機構(gòu)實現(xiàn)瞬間捕獲和對接。待飛船姿態(tài)穩(wěn)定后，主動對接機構(gòu)會將飛船與中國空間站拉近并鎖緊，實現(xiàn)飛船與空間站的密封與剛性連接，航天員即可通過該“聯(lián)接”在飛船與空間站之間來回穿梭?？梢姡奥?lián)接”在機構(gòu)中發(fā)揮著重要的作用。10-4其他常用聯(lián)接10-2螺紋聯(lián)接10-3鍵和花鍵聯(lián)接10-1概述

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主編：胡孟謙張曉娜

機械工業(yè)出版社2024年11月

課程內(nèi)容第一章機械設(shè)計概論第二章平面機構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機構(gòu)第四章凸輪機構(gòu)第五章其他常用機構(gòu)第六章齒輪機構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設(shè)計第十一章軸第一節(jié)軸第二節(jié)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計第三節(jié)軸的強度計算第一節(jié)軸一、軸的功用用和分類1.軸的功用軸是機器的重要組成零件，其主要功用是支承旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪等）、傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，并保證軸上零件具有確定的工作位置和一定的轉(zhuǎn)動精度。2.軸的分類（1）按軸的承受載荷性質(zhì)分類軸在工作中主要承受載荷為轉(zhuǎn)矩和彎矩，根據(jù)載荷性質(zhì)的不同可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸。①轉(zhuǎn)軸工作時既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸在機器中使用較多，如圖11-1所示齒輪軸。圖11-1帶傳動的組成11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計

②心軸工作時只承受彎轉(zhuǎn)的軸稱為心軸。按心軸是否與軸上零件一起轉(zhuǎn)動，又可分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸?；疖囕嗇S與車輪一起轉(zhuǎn)動為轉(zhuǎn)動心軸（圖11-2），自行車前輪軸與前叉固定為固定心軸（圖11-3）。圖11-2轉(zhuǎn)動心軸

圖11-3固定心軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計

③傳動軸

工作時只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩（或承受彎矩很小）的軸稱為傳動軸。如圖11-4所示汽車變速器與后橋間的軸即為傳動軸。圖11-4傳動軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計（2）按軸的結(jié)構(gòu)形狀分類根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)形狀不同，可分為直軸、曲軸和撓性軸。①直軸是指軸線為直線的軸，如圖11-2、11-3中支撐車輪的軸均為直軸。直軸按外形又可分為光軸和階梯軸。光軸的各截面直徑相等，形狀簡單，加工方便，但軸上零件不易定位和裝配，主要用于動傳軸（圖11-4）。階梯軸的各截面直徑不等，便于零件的安裝和固定，在機器中應(yīng)用最為廣泛，如圖11-5所示。圖11-5階梯軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計直軸又有實心軸和空心軸兩種形式。一般場合多采用實心軸，但當(dāng)結(jié)構(gòu)或機器有特別要求（如輸送潤滑油、切削液、安放其他零件等）或為了減輕軸的重量時，則可將軸制成空心軸，如車床的主軸等。②曲軸的軸線不是直線，常用于做往復(fù)運動的機械，如圖11-6所示。圖11-6曲軸a）b）11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計

③撓性軸

又稱鋼絲軟軸，如圖11-7所示。它是由若干層緊貼在一起的鋼絲所構(gòu)成，可以沿任意方向彎曲，故可以將轉(zhuǎn)矩或旋轉(zhuǎn)運動靈活地傳遞到任意位置，但傳遞運動的準(zhǔn)確性較差。圖11-7

撓性軸11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計【世界“最大”的船用曲軸——中國制造】大型船用曲軸是萬噸輪最重要的核心裝備，被譽為“巨輪之芯”。船舶在海上航行，曲軸一旦出現(xiàn)問題，會造成造成發(fā)動機停機，船失去了動力無法行駛，一旦遭遇風(fēng)浪，就會面臨傾覆之災(zāi)。對于一些大型的船舶來說，曲軸更是非常重要的一個部分，大型曲軸制造能力是衡量一個國家造船工業(yè)水平的重要標(biāo)志。在中國建造的世界上最大、最新型22000TEU標(biāo)準(zhǔn)集裝箱貨輪的“心臟”中，安裝由我國制造總長度達23.5米、重量近488噸的曲軸。該曲軸在全球尚屬首次研制，無任何依據(jù)可供參考，這給制造和加工帶來巨大挑戰(zhàn)。我們廣大科技工作者始終守初心擔(dān)使命，自立自強，負(fù)重前行，對加工設(shè)備進行了升級改造，并在加工工藝優(yōu)化、刀具選用上進行了創(chuàng)新和提升改進，最終攻克了曲軸熱裝精度、加工回轉(zhuǎn)直徑超限等5項技術(shù)難點，最后將該曲軸成功安轉(zhuǎn)并使用，同時也標(biāo)志著我國從“造船大國”躍升為“造船強國”。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計【世界“最大”的船用曲軸——中國制造】大型船用曲軸是萬噸輪“巨輪之芯”，對船舶至關(guān)重要，其制造能力是衡量國家造船工業(yè)水平的重要標(biāo)志。我國在建造22000TEU標(biāo)準(zhǔn)集裝箱貨輪時，要安裝總長度23.5米、重近488噸的曲軸，因全球首次研制無參考依據(jù)，制造加工挑戰(zhàn)巨大。但我國廣大科技工作者守初心、擔(dān)使命，通過升級改造加工設(shè)備，在工藝優(yōu)化、刀具選用等方面創(chuàng)新提升，攻克5項技術(shù)難點，使其成功安裝使用，也助力我國邁向“造船強國”。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計二、軸的常用材料1．對軸的材料的基本要求軸的材料是決定軸承載能力的重要因素，因此對軸的材料有以下基本要求：（1）足夠的強度、塑性、剛度、沖擊韌性、耐磨性和耐腐蝕性；（2）對應(yīng)力集中的敏感性較低；（3）具有良好的工藝性和經(jīng)濟性；（4）具有良好的熱處理性能，以提高軸的抗疲勞強度。2．軸的常用材料與選用軸的常用材料為碳素鋼和合金鋼。軸的毛坯常采用軋制的圓鋼或鍛件，很少采用鑄件。常用材料的特點如下：（1）碳素鋼：價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性較小，熱處理后，其綜合機械性能得到改善，所以得到廣泛的應(yīng)用。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計（2）合金鋼：具有較高的力學(xué)性能和較好的可淬火性，但對應(yīng)力集中較敏感，價格較貴，常用于有特殊要求的軸。（3）球墨鑄鐵：適用于形狀復(fù)雜的軸（如曲軸），具有價廉、吸振性好、耐磨性好、對應(yīng)力集中的敏感性低等優(yōu)點，也可作為軸的材料。但鑄件的品質(zhì)不易控制，可靠性差。對于不重要的軸或受力較小的軸，可用普通碳素鋼、Q235A、Q275等；而一般軸常用碳素鋼，如：35、40、45鋼等，45鋼最常用。為保證軸材料的機械性能，應(yīng)對軸材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理。對于重要的軸或傳遞大功率的軸，可用合金鋼，如：20Cr、40Cr等，也可采用球墨鑄鐵。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計材料熱處理毛坯直徑硬度（HBW）力學(xué)性能許用彎曲應(yīng)力應(yīng)用說明抗拉強度

屈服強度

彎曲疲勞極限σ-1扭轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限τ-1靜應(yīng)力[σ+1w]脈動循環(huán)應(yīng)力[σ0w]對稱循環(huán)應(yīng)力[σ-1w]MPa20正火≤100103~156390215170951257040用于載荷不大，要求韌性較高的軸正火回火>100~3003751959035正火≤100149~1875102652401201657545用于制作有一定強度和加工塑性的軸，可制作一般轉(zhuǎn)軸、曲軸等正火回火>100~300490255115調(diào)質(zhì)≤100156~2075502952301301758550>100~30053027512545正火≤100170~2175902952551401959555用于較重要的軸，應(yīng)用最為廣泛正火回火>100~300162~217570285245135調(diào)質(zhì)≤200217~2556403552751552151006040Cr調(diào)質(zhì)≤100241~28673554035520024512070用于載荷較大，而無很大沖擊的重要軸>100~30068549033518540MnB調(diào)質(zhì)≤200241~28673549034519524512070性能接近40Cr，用于重要的軸表11-1軸的常用材料及主要力學(xué)性能11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計40CrNi調(diào)質(zhì)≤100270~30090073543026028513075用于很重要的軸>100~300240~27078557037021038SiMnMo調(diào)質(zhì)≤100229~28673559036521027512070用于承受重載荷軸>100~300217~26968554034519538CrMoAlA調(diào)質(zhì)≤60293~32193078544028027512575用于高強度、高耐磨性且熱處理（滲氮）變形小的軸>60~100277~302835685410270>100~160241~27778559037522020Cr滲碳淬火回火≤10056~62HRC(表面）64039030516021510060用于要求強度和韌性均較高的軸QT400-15——156~197400300145125100——用于制造形狀復(fù)雜的曲軸、凸輪軸等QT600-3——197~269600420215185150——

11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度設(shè)計第二節(jié)

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、軸的構(gòu)成軸由軸頸、軸頭、軸身三部分所構(gòu)成，如圖11-8所示。軸頸是軸與軸承配合處的軸段，如圖中③⑦；軸頭是軸與傳動零件配合的軸段，如圖中①④；軸身是聯(lián)接軸頸和軸頭的非配合的軸段，如圖中②⑥。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度設(shè)計二、軸上零件的定位和固定零件在軸上的固定或聯(lián)接方式隨零件的作用而異。為了保證軸上零件的工作位置可靠固定，應(yīng)對零件進行軸向和周向固定。1．軸上零件的軸向定位和固定軸向定位和固定的目的是使零件在軸上有確定、可靠的軸向位置，以防止在軸向力的作用下，零件沿軸向竄動（位移）。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度設(shè)計11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算二．軸上零件的周向固定軸上零件周向固定的目的是傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸之間的相對轉(zhuǎn)動。常用的固定方式有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和過盈配合等。對于傳遞轉(zhuǎn)矩不大的場合，也可采用緊定螺釘或圓錐銷作為軸向固定和周向固定，詳見表11-3。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算三、軸結(jié)構(gòu)的工藝要求（1）一般將軸設(shè)計成階梯軸。目的是提供用于零件定位和固定的軸肩、軸環(huán)，區(qū)別不同的加工表面的精度及配合要求，同時也便于零件的裝拆和固定（見圖11-8），軸上零件如齒輪、套筒、軸承等可依次裝入和拆卸。軸的兩端和各階梯端面要有倒角。便于零件的轉(zhuǎn)配，且不易劃傷手部和配合零件.（2）軸上有磨削要求的表面，需在軸肩處留出砂輪越程槽，如圖11-9所示；軸上需車削螺紋的部分，應(yīng)有退刀槽，如圖11-10所示。軸上有多個鍵槽時，鍵槽應(yīng)布置在同一母線上。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算（3）軸的直徑應(yīng)滿足強度和剛度要求，并應(yīng)盡量取標(biāo)準(zhǔn)值（表11-4）。與滾動軸承配合處，須滿足滾動軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，螺紋處的直徑應(yīng)符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)系列，安裝聯(lián)軸器處的軸徑應(yīng)按聯(lián)軸器孔徑設(shè)計。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算（4）用套筒、圓螺母、擋圈等定位時，軸端的長度應(yīng)小于相配零件寬度，以保證定位和固定可靠。如圖11-11所示。另外，應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)零件與箱體或支架等固定件之間留出適當(dāng)距離，以免旋轉(zhuǎn)時相碰。（5）階梯軸截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過渡，以減小軸徑突變處的應(yīng)力集中。圓角半徑不宜過小。若圓角半徑過大影響軸上零件定位，也可采用凹切圓角或中間環(huán)來增大圓角半徑，如圖11-12所示。軸上開槽、切口會產(chǎn)生應(yīng)力集中，設(shè)計時應(yīng)盡量避免。如為必需的結(jié)構(gòu)，設(shè)計時應(yīng)考慮避免尺寸突然變化而引起應(yīng)力集中，例如可用漸開線花鍵代替矩形花鍵。此外，軸的表面質(zhì)量對疲勞強度影響很大，可采取降低軸的表面粗糙度值或用滾壓、嗎丸等表面強化措施來提高軸的疲勞強度。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)三、軸結(jié)構(gòu)的工藝要求（1）一般將軸設(shè)計成階梯軸。目的是提供用于零件定位和固定的軸肩、軸環(huán)，區(qū)別不同的加工表面的精度及配合要求，同時也便于零件的裝拆和固定（見圖11-8），軸上零件如齒輪、套筒、軸承等可依次裝入和拆卸。軸的兩端和各階梯端面要有倒角。便于零件的轉(zhuǎn)配，且不易劃傷手部和配合零件（2）軸上有磨削要求的表面，需在軸肩處留出砂輪越程槽，如圖11-9所示；軸上需車削螺紋的部分，應(yīng)有退刀槽，如圖11-10所示。軸上有多個鍵槽時，鍵槽應(yīng)布置在同一母線上。

圖11-9砂輪越程槽11-3軸的強度計算圖11-10螺紋退刀槽（3）軸的直徑應(yīng)滿足強度和剛度要求，并應(yīng)盡量取標(biāo)準(zhǔn)值（表11-4）。與滾動軸承配合處，須滿足滾動軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，螺紋處的直徑應(yīng)符合螺紋標(biāo)準(zhǔn)系列，安裝聯(lián)軸器處的軸徑應(yīng)按聯(lián)軸器孔徑設(shè)計。表11-4軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑（摘自GB/T2822-2005）10111214161820222528303236404550566063717580859095100（4）用套筒、圓螺母、擋圈等定位時，軸段的長度應(yīng)小于相配零件寬度，以保證定位和固定可靠。如圖11-11所示。另外，應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)零件與箱體或支架等固定件之間留出適當(dāng)距離，以免旋轉(zhuǎn)時相碰。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算圖11-11軸段長度（5）階梯軸截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過渡，以減小軸徑突變處的應(yīng)力集中。圓角半徑不宜過小。若圓角半徑過大影響軸上零件定位，也可采用凹切圓角或中間環(huán)來增大圓角半徑，如圖11-11所示。軸上開槽、切口會產(chǎn)生應(yīng)力集中，設(shè)計時應(yīng)盡量避免。如為必需的結(jié)構(gòu)，設(shè)計時應(yīng)考慮避免尺寸突然變化而引起應(yīng)力集中，例如可用漸開線花鍵代替矩形花鍵。

此外，軸的表面質(zhì)量對疲勞強度影響很大，可采取降低軸的表面粗糙度值或用滾壓、嗎丸等表面強化措施來提高軸的疲勞強度。11-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算a）圓角c）中間環(huán)

b）凹切圓角圖11-1211-1軸11-2軸的設(shè)計基礎(chǔ)11-3軸的強度計算11-1軸11-3軸的強度計算11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、按扭轉(zhuǎn)強度計算對于在工作中只受扭矩的傳動軸，可按扭轉(zhuǎn)強度公式來計算軸的強度。如果還受不大的彎矩時，則可采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：

（11-1）式中，τmax——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）；[τ]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）；T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（N﹒mm），T=9.55×106p/n；WT為抗扭截面系數(shù)（mm3），WT=0.2d3；P為軸傳遞的功率（kW）；n為軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；d為軸的直徑（mm）。當(dāng)軸的材料選定后，則許用應(yīng)力[τ]已確定，可按照上述強度條件估算軸的最小直徑

第三節(jié)

軸的強度計算11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度計算（11-2）式中，C為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，軸常用材料的[τ]值和C值參見表11-5。當(dāng)軸截面上開有鍵槽時，會削弱軸的強度，則計算得到的軸徑應(yīng)適當(dāng)放大，當(dāng)軸截面上有一個鍵槽時，軸徑加大4%；當(dāng)軸截面上有兩個鍵槽時，軸徑加大7%，然后按表11-4圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。表11-5軸得常用材料[τ]值和C值軸的材料Q235、20354540Cr、35SiMn、2Cr13[τ]/MPa12~2020~3030~4040~52C160~135135~118118~106106~97注：當(dāng)作用在軸上的彎矩比轉(zhuǎn)矩小或只受轉(zhuǎn)矩作用時，[τ]取較大值，C取較小值；反之，則[τ]取較小值，C取較大值。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度計算二、按彎扭合成強度計算對于在工作中既受扭矩同時還受彎矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強度公式來計算危險截面的軸徑。在軸的設(shè)計過程中，一般先按扭轉(zhuǎn)強度計算軸的最小直徑，在進行軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計后，支點位置及軸上所受載荷的大小、方向、作用點已經(jīng)確定，須再按彎扭組合強度進行校核。軸的結(jié)構(gòu)初步確定后，應(yīng)首先畫出軸的受力圖，確定軸的受力情況，然后再作出水平面的彎矩圖、垂直面的彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖，最后按彎扭組合強度校核軸的強度。11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度計算二、按彎扭合成強度計算對于鋼制的軸，按第三強度理論，強度條件為：11-1軸11-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計11-3軸的強度計算對于不變的轉(zhuǎn)矩，取對于脈動循環(huán)轉(zhuǎn)矩，取對于對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩，取式中分別為材料在對稱循環(huán)、脈動循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力，其值見表11-1。由強度公式可得軸徑的計算公式11-1軸11-3軸的強度計算例11-1