机械设计基础.pptx

1、模块一 机械原理与机械零件模块特点：模块特点：第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构n第一节 机构的组成及其运动简图n一、机器和机构 机器：人为的实物组合体，它的各部分之间具有确定的相对运动，并能作有效的机械功或进行能量的转换，代替或减轻人类劳动。机构：具有确定的相对运动的实物的组合体，它的主要功能在于传递或转换运动形式。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 机构不能作机械功和进行能量转换，其主要功用在于传递或转换运动形式，而机器的主要功用在于为了某一生产目的而利用、转换能量或作机械功。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构二、零件和构件 零件：指机械中每一个单独加工的单元体，或者说，零件是

2、一个制造单元。构件：由一个或几个零件刚性地连接在一起，作为一个整体而运动。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构n三、运动副及其分类 两构件间以面接触的运动副称为低副。转动副 移动副 螺旋副第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。凸轮接触 齿轮接触 第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构n四、机构的运动简图 分析已有机械或设计新机械时，为了便于研究机械的运动，工程上常用规定的符号和线条，绘出能够表达各构件相对运动关系的图形，这种图形称为机构运动简图。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 单缸内燃机 机构运动简图 第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构

3、n第二节 平面连杆机构的类型n一、平面连杆机构的特点 平面连杆机构是由一些刚性构件用转动副或移动副相互连接而组成的，在同一平面或相互平行平面内运动的机构。平面连杆机构能够实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动形式。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 港口起重机 铲土机 铲土机为了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构港口起重机吊运货物是利用平面连杆机构中的双摇杆机构实现的第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构工程上最常用的四杆机构 图中四根杆均以转动副连接，该机构为铰链四杆机构图中杆件间的连接，除了转动副以外，杆件C和机架以移动副连接，该机构为滑

4、块四杆机构第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构n二、平面连杆机构的类型 在铰链四杆机构中，固定不动的杆件4称为机架，不与机架直接相连的构件2称为连杆，与机架相连的杆件1、3称为连架杆。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 曲柄如果连架杆能作整周旋转，则称为曲柄。摇杆如果连架杆仅能在某一角度（小于180）范围内摇摆，则称为摇杆。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构n（一）曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构的两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆时即成为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构可以实现定轴转动与定轴摆动之间的运动及动力传递。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 搅拌机构 缝纫机踏板机构第一章第一

5、章 平面连杆机构平面连杆机构n（二）双曲柄机构 在铰接四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时即成为双曲柄机构。双曲柄机构可以实现定轴转动与定轴转动之间的运动及动力传递。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 双曲柄机构 正平行四边形机构 天平机构 惯性筛 升降机构 车门启闭机构 第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构n（三）双摇杆机构 若铰接四杆机构的两连架杆均为摇杆时即成为双摇杆机构。鹤式起重机的变幅机构、电风扇往复摆动机构都是双摇杆机构在实际生活中的应用。第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构 鹤式起重机 风扇摆动机构第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构思考：思考：你能举例说明生活中的机器与机

6、构吗？生活中常见到的汽车发动机就是机器，而其中的活塞连杆机构则是机构。第二章第二章 凸轮机构凸轮机构n第一节 凸轮机构的应用和分类n一、凸轮机构的组成及特点 凸轮机构是一种常见的高副机构。它结构简单紧凑，能够实现各种复杂的运动要求，广泛应用于各种机械和自控装置中。第二章第二章 凸轮机构凸轮机构 凸轮机构的优点是只要正确设计出凸轮轮廓曲线，就可使从动件实现预定的运动规律，而且结构简单，工作可靠；其缺点是凸轮与从动件之间为点接触或线接触，单位面积受压力较大，容易磨损。故凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构中。第二章第二章 凸轮机构凸轮机构 1-凸轮 2-从动件 3-机架第二章第二章 凸轮机构

7、凸轮机构凸轮机构在生活中的应用 配气机构 自动进刀机构 靠模车削机构 第二章第二章 凸轮机构凸轮机构n二、凸轮机构的分类n（一）按凸轮的形状分 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 第二章第二章 凸轮机构凸轮机构n（二）按从动件的形状分 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件 第二章第二章 凸轮机构凸轮机构n第二节 从动件常用的运动规律n一、从动件常用的运动规律盘形凸轮的基本参数：第二章第二章 凸轮机构凸轮机构从动件的位移线图 第二章第二章 凸轮机构凸轮机构n二、从动件运动规律的选择n（一）等速运动规律 位移线图 速度线图 加速度线图第二章第二章 凸轮机构凸轮机构 实际上虽由于材料具有弹性变形，加速度不可

8、能达到无穷大，但仍将产生较大的惯性力，对机械造成很大的冲击，这种冲击通常称为刚性冲击。刚性冲击会引起机械的振动，加速凸轮的磨损，甚至损坏构件。因此等速运动规律一般只适用于低速轻载的场合。第二章第二章 凸轮机构凸轮机构n（二）等加速等减速运动规律 位移线图 速度线图 加速度线图第二章第二章 凸轮机构凸轮机构 这种运动规律仍有加速度突然发生变化的情况，虽然其变化已由等速运动规律中的无穷大降为有限值，但仍然会产生一定的突变惯性力，引起有限的冲击。由于这种冲击比刚性冲击轻，故称为柔性冲击。因此等加速等减速运动规律适用于中速、轻载的场合。第二章第二章 凸轮机构凸轮机构思考：思考：1.1.凸轮机构的类型有

9、哪些？凸轮机构的类型有哪些？按凸轮的形状分按凸轮的形状分 ：盘形凸轮：盘形凸轮 、移动凸轮、移动凸轮 、圆柱凸轮。圆柱凸轮。按从动件的形状分：尖顶从动件按从动件的形状分：尖顶从动件 、滚子从、滚子从动件动件 、平底从动件。、平底从动件。2.2.你能画出等加速等减速运你能画出等加速等减速运动规律的速度线图吗？动规律的速度线图吗？第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n第一节 带传动n一、带传动的类型、特点和应用n（一）带传动的组成第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）带传动的工作原理 带传动是以张紧在至少两个轮上的带作为中间挠性件，靠带与带轮接触面间产生的摩擦力（啮合力）来传递运

10、动和（或）动力的。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（三）带传动的类型根据传动原理不同分为：摩擦型带传动 啮合型带传动第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（三）带传动的类型按带的截面形状分为：平带 V带 多楔带第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（四）带传动的应用特点 带传动的优点：1.适用于中心距较大的传动；2.带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；3.过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，但可防止其他零件损坏；4.结构简单、成本低廉。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 带传动的缺点：1.传动的外廓尺寸较大；2.需要张紧装置；3.由于带的滑动，不能

11、保证固定不变的传动比；4.带的寿命较短；5.传动效率较低。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（五）带传动的应用 带传动主要用于两轴平行而且回转方向相同的场合，这种传动称为开口传动。通常，带传动用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。目前V带传动应用最广，一般带速为v=525m/s,传动比i7,传动效率低。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n二、V带的结构和标准n（一）V带的结构第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）V带的标准 V带是标准件，由专业工厂生产。对于普通V带，按其截面尺寸的大小，分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，其截面尺寸依次增大。普通V带的标

12、记由带型、带长和标准号组成。例如A-1400 GB/T 1171-1996(A型普通V带，基准长度为1400mm)。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n三、V带轮n（一）带轮的设计要求和带轮材料 带轮应有足够的强度，便于制造，质量轻、质量分布均匀，并应避免铸造产生过大的内应力。带轮工作表面要光滑，以减少带的磨损。当线速度v5m/s时，要做静平衡，v25m/s则需做动平衡。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 带轮材料常用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等。灰铸铁应用最广，当v30m/s时用HT200，25m/s v40m/s时宜采用球墨铸铁或铸钢，也可用锻钢、钢板冲压-焊接带轮。小功

13、率传动可用铸铝或塑料带轮 第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）带轮的结构 带轮结构一般由轮缘、轮毂、轮辐三部分组成。轮缘是带轮上具有轮槽的部分。轮毂是带轮与轴配合的部分。轮辐是轮缘的连接部分。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 实心式带轮 腹板式带轮 第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n四、带传动的张紧、安装和维护n（一）带传动的张紧装置 定期张紧 自动张紧 采用张紧轮第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）带传动的安装 V带的张紧程度 V带轮安装位置 第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（三）带传动的维护 为了延长使用寿命，保证正常运转，须掌握

14、正确的使用与维护。1.带传动在安装时，必须使两带轮轴线平行，轮槽对正，否则会加剧磨损。安装时应缩小中心距后套上，然后调整。2.严防与矿物油、酸、碱等腐蚀性介质接触，也不宜在阳光下曝晒。3.为保证安全，带传动应加防护罩。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n五、同步带传动简介n（一）同步带传动的特点 同步带是以钢丝为抗拉体，外面包覆聚氨酯或橡胶而组成。它是横截面为矩形、带面具有等距横向齿的环形传动带。带轮轮面也制成相应的齿形，工作时靠带齿与轮齿啮合传动。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 由于带与带轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同步带传动。第三章第三章 带传动和链传

15、动带传动和链传动 同步带传动具有如下优点：1）传动比恒定；2）结构紧凑；3）由于带薄而轻、抗拉体强度高，故带速可达40m/s，传动比可达10，传动功率可达200kW;4)效率较高，约为0.98，因而应用日益广泛。它的缺点是带及带轮价格较高，对制造、安装要求高。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）同步带传动的应用同步带传动在汽车发动机控制系统中的应用：第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n第二节 链传动n一、链传动的组成、特点及类型n（一）链传动的组成第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）链传动的特点 1.链传动结构较带传动紧凑，过载能力大。2.链传动有准确的平均

16、传动比，无滑动现象，但传动平稳性差，工作时有噪声。3.作用在轴和轴承上的载荷较小。4.可在温度铰高、灰尘较多、湿度较大的不良环境下工作。5.低速时能传递较大的载荷。6.安装精度高，制造成本较高。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（三）链的类型和应用 由于链的用途不同，链分为传动链、起重链和牵引链三种。传动链用于一般机械中传递动力和运动；起重链用于起重机械中提升重物；牵引链用于链式输送机中移动重物，常用的传动链根据其结构的不同，可分为短节距精密滚子链(简称滚子链)和齿形链(又称无声链)两种。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 滚子链传动中的内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过

17、盈联接；滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。内、外链板均为“”型。链上相邻两铰链中心之间的距离称为链节距，用 p 表示。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 滚子链分为单排链、双排链、多排链。排数越多，承载能力越高，但各排链受载不均现象越严重，故排数不宜过多。双排链 多排链 第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动链条的接头形式有：用开口销固定 用弹簧卡片固定 过渡链节第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 齿形链是由一组带有两个特定齿形的链板左右交错并列铰接而成。工作时，通过链板上的链齿与链轮轮齿相啮合来实现传动。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 与滚子链相比，

18、齿形链传动平稳，噪声小，承受冲击性能好，工作可靠，但结构复杂，价格较高，且制造较难，故多用于高速或运动精度要求较高的传动装置中。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n二、链传动的运动特性及主要参数n（一）链传动的运动特性 链传动的运动存在不均匀性。在链传动中，链条绕在链轮上如同绕在两个正多边形的轮子上，正多边形的边长等于链节距 p。链速是周期性变化的，链节距越大，齿数越少，链速的变化就越大。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 当主动链轮匀速转动时，从动链轮的角速度以及链传动的瞬时传动比都是周期性变化的。链传动的不均匀性也称为链传动的多边形效应。只有齿数相等，且链的紧边长恰为链节距

19、的整数倍时，瞬时 i 才恒定。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）主要参数 1.链轮齿数：z1、z2 齿数过少会增加链传动的运动不均匀性，铰链磨损加快，使用寿命降低。齿数过多会使尺寸增大，磨损后易引起脱链，降低链条寿命。所以一般 z取值范围在17120。2.传动比 i 滚子链的传动比通常小于6，推荐 i235。因为传动比过大会造成链齿磨损加快，链条容易跳齿，也会使传动装置尺寸加大。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 3.链节距 p 链条上相邻两销轴中心的距离叫作节距。节距越大传动能力越强，但会使传动平稳性变差，动载荷增加。所以对于重载的链传动，应选用小节距多排链。4.中心

20、距 a 中心距过小，会使链条磨损加快，寿命降低。中心距过大会引起链条松边颤动，运动不均匀性增强。通常amax80p。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n三、链传动的布置和张紧n（一）链传动的合理布置 1.两链轮的回转平面应在同一铅垂面内；2.链轮的中心连线最好在水平面内，应避免垂直布置；3.链传动最好紧边在上，松边在下。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动n（二）链传动的张紧 与带传动的张紧类似，给链传动加张紧装置的目的是为了避免链的垂度过大，产生啮合不良和链条的振动现象。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动 弹簧力张紧 砝码张紧 定期调整张紧 第三章第三章 带传动和链传动

21、带传动和链传动n四、链传动的润滑 为了延长链传动的寿命，要进行润滑和维护。润滑可以减轻链条和链轮齿面的磨损，缓和链条和链轮齿面的冲击，降低链环节内部的温度。常用润滑方式有：人工定期润滑、滴油润滑、油浴润滑、飞溅润滑、压力润滑。第三章第三章 带传动和链传动带传动和链传动思考：思考：1.1.链传动按其用途不同可以分链传动按其用途不同可以分为哪几类？为哪几类？传动链、起重链和牵引链。传动链、起重链和牵引链。2.2.链条在连接时，其链节数最链条在连接时，其链节数最好取奇数还是偶数？好取奇数还是偶数？偶数节。偶数节。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n第一节 标准直齿圆柱齿轮传动你认识齿

22、轮吗？这3张图片里都有齿轮，你找到它们了吗？第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n第一节 标准直齿圆柱齿轮传动n一、齿轮传动的特点及分类 齿轮传动是一种重要的机械传动，应用非常广泛。在汽车的动力传动部分中，常常用到齿轮机构来传递动力、改变转速或方向。例如曲轴与凸轮轴的动力传动、变速器各挡位的动力传动、主减速、差速器的动力传动中，都用到齿轮机构来传递动力的。齿轮机构由主动齿轮，从动齿轮和机架组成。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 斜齿轮 直齿轮 这就是齿轮，当然还有其它类型的齿轮，后面你会看到呀。注意看看这两个齿轮的不同。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和

23、蜗杆传动 单独的一个齿轮是无法完成其工作的，都要和其他的齿轮配合才可以的。两个相啮合的齿轮，就组成了齿轮的传动。齿轮机构的功能是将主动轴的运动和动力，通过齿轮副传递给从动轴，使从动轴获得要求的转速、转向和转距。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动人字齿轮传动 锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（一）齿轮传动的特点 1.优点：（1）适应性广。其传递功率范围从0.1W到10kW以上；传递圆周速度可达到300m/s以上；直径可达25m左右。（2）传动比恒定。齿轮传动能保证两轮瞬时传动比恒等于常数。（3）效率较高，齿轮机构传动效率一般在95

24、以上。（4）工作可靠，寿命较长。（5）可以传递空间任意两轴间的运动。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 2.缺点：（1）制造和安装精度要求高，成本高。（2）低精度齿轮传动时噪声和振动较大。（3）不适于距离较大的两轴间的运动传递等。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）齿轮传动的分类 1.根据两齿轮啮合方式可分为：外啮合齿轮机构：外齿轮与外齿轮啮合，两齿轮转向相反；内啮合齿轮机构：内齿轮与外齿轮啮合，两齿轮转向相同；齿条机构：外齿轮与齿条啮合，齿轮转动，齿条移动。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 内齿轮 齿条 这也是齿轮，和前面的齿轮不大一样

25、呀，对，这是内齿轮，内齿轮和外齿轮啮合，就是一对内啮合齿轮传动。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 2.根据两齿轮外观形状可分为：（1）圆柱齿轮；（2）锥齿轮。根据轮齿形状又可分为：1）直齿轮；2）斜齿轮；（3）人字齿轮。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 3.根据工作条件，齿轮传动可分为闭式和开式两种：（1）闭式传动是将齿轮封闭在刚性的箱体内，因此润滑及维护等条件较好，重要的齿轮传动都采用闭式传动。（2）开式传动的齿轮是敞开的，工作时落入灰尘，润滑不良，轮齿容易磨损，故只宜用于简易的机械设备及低速场合。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动不要怀疑

26、，它是就闭式的。不把它的盖拆下，你也看不到它内部的构造呀。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动分类：第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n二、渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称、主要参数和几何尺寸n（一）渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）直齿圆柱齿轮的基本参数 1.标准齿轮的齿形角 就单个齿轮而言，在端平面上，过端面齿廓上任意一点的径向直线与齿廓在该点的切线所夹的锐角称为该点的齿形角。2.齿数 一个齿轮的轮齿总数。3.模数 齿距除以圆周率所得的商称为模数，单位为mm。为便于齿轮的设计和制造，模数已经标准化。

27、第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动齿数Z相同，模数m不同的齿轮比较：第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 4.齿顶高系数ha*为使齿轮的齿形均匀，齿顶高和齿根高与模数成正比，对于标准齿轮，规定ha=ha*m。ha*称为齿顶高系数，我国标准规定正常齿ha*=1。5.顶隙因数 当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相接触，齿轮的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c表示。对于标准齿轮，规定c=c*m。c*称为顶隙系数，我国标准规定正常齿c*=0.25。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n三、正确啮合条件和正确

28、安装中心距n（一）正确啮合条件 为保证渐开线齿轮传动中各对轮齿能依次正确啮合，避免因齿廓局部重叠或侧隙过大而引起的卡死或冲击现象，必须满足以下两点：1.两齿轮的模数必须相等。2.两齿轮分度圆上的齿形角相等。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）正确安装中心距 一对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，由于相切，且作纯滚动，此时两分度圆与其相应的节圆重合，则标准中心距为：ar1r2r1r2m(Z1Z2)2第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n第二节 标准斜齿圆柱齿轮传动和标准直齿锥齿轮传动简介n一、斜齿圆柱齿轮传动n（一）斜齿圆柱齿轮的形成第四章第四章 齿轮传动和蜗杆

29、传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）斜齿轮传动的啮合特性 1.两轮齿由一端面进入啮合，接触线先由短变长，再由长变短，到另一端面脱离啮合，重合度大，承载能力高，可用于大功率传动。2.轮齿上的载荷逐渐增加，逐渐卸掉，承载和卸载平稳、冲击、振动和噪声小。3.由于轮齿倾斜，传动中会产生一个轴向力。4.斜齿轮在高速、大功率传动中应用十分广泛。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（三）斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件 一对外啮合斜齿圆柱齿轮用于平行轴传动时的正确啮合条件为：1.两齿轮法面模数相等；2.两齿轮法面齿形角相等；3.两齿轮螺旋角相等、旋向相反。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传

30、动n二、直齿锥齿轮传动简介 圆锥齿轮机构用来传递两相交轴之间的运动和动力，轴交角可根据传动需要来确定，一般多采用轴交角90。圆锥齿轮的轮齿分布在一个圆锥上。这是它区别于圆柱齿轮的主要特点，由此，圆柱齿轮里的有关“圆柱”就变成了“圆锥”，如分度圆锥，节圆锥，基圆锥，齿顶圆锥等等。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动直齿圆锥齿轮传动：第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 圆锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿(圆弧齿、摆线齿）等多种形式。直齿圆锥齿轮的设计、制造和安装均较简单，故在一般机械传动中得到了广泛的应用。但是在汽车拖拉机等高速重载机械中，为提高传动的平稳性和承载能力

31、，减少噪音，多用曲线齿圆锥齿轮。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 直齿圆锥齿轮 斜齿轮圆锥齿轮 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n三、齿轮传动的失效形式及常用材料n（一）齿轮传动的失效形式 1.轮齿折断 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 轮齿折断是开式传动和硬齿面闭式传动的主要失效形式之一。提高轮齿抗折断能力的措施有：减小齿根应力集中，对齿根表层进行强化处理，采用正变位齿轮传动，增大轴及其支承刚度，采用合适的热处理方式增强轮齿齿芯的韧性。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 2.齿面点蚀第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动

32、和蜗杆传动 齿面点蚀是在润滑良好的闭式齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一。在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展即被磨掉，所以一般见不到点蚀现象。提高齿轮的接触疲劳强度的措施：提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、合理选用润滑油粘度，采用正变位齿轮传动等。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 3.齿面磨粒磨损 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。提高抗磨料磨损能力的措施：改善密封和润滑条件、在润滑油中加入减摩添加剂、保持润滑油的清洁、提高齿面硬度等。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 4.齿面胶合第四

33、章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 胶合发生在齿面相对滑动速度大的齿顶或齿根部位。齿面一旦出现胶合，不但齿面温度升高，而且齿轮的振动和噪声也增大，导致失效。减缓或防止齿面胶合的方法有：减小模数，降低齿高，降低滑动系数；提高齿面硬度和降低齿面粗糙度；采用齿廓修形，提高传动平稳性；采用抗胶合能力强的齿轮材料和加入极压添加剂的润滑油等。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 5.塑性变形第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 动轮齿上所受摩擦力是背离节线分别朝向齿顶及齿根作用的，故产生塑性变形后，齿面沿节线处变成凹沟。从动轮齿上所受的摩擦力方向则相反，塑性变形后，

34、齿面沿节线处形成凸棱。提高抗塑性变形能力的措施：适当提高齿面硬度，采用粘度高的润滑油，可防止或减轻齿面产生塑性变形。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 主动轮塑性变形 从动轮塑性变形 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n第三节 蜗杆传动n一、蜗杆传动的特点和类型n（一）蜗杆传动的特点 1.传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i=880,用于传递运动时，i可达1000。2.传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，

35、即只能蜗杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。4.传动效率低。因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为0.70.8，具有自锁性传动时效率0.40.5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动普通圆柱蜗杆：第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）蜗杆传动的类型n按蜗杆形状的不同可分：1.圆柱蜗杆传动 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 2.环面蜗杆传动 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 3.锥蜗杆传动第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆

36、传动n二、蜗杆传动的主要参数n（一）模数m和齿形角：n（二）蜗杆的分度圆直径d1和直径系数qn（三）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2n（四）导程角n（五）传动比i第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n三、蜗杆传动的结构、材料和失效形式n（一）蜗杆传动的结构 1.蜗杆结构：蜗杆通常与轴为一体，采用车制或铣制。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动 2.蜗轮结构：蜗轮常采用组合结构，由齿冠和齿芯组成。联结方式有：铸造联结、过盈配合联结和螺栓联接。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）蜗杆传动的常用材料 蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，要求齿面光洁并且有较高的

37、硬度。对于高速重载传动，蜗杆常用15 Cr、20 Cr、20 CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度HRC5662，并经磨削。对中速中载传动，蜗杆材料可用45、40 Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC4555，也需磨削。低速不重要的传动，蜗杆材料可采用45钢调质处理，硬度HB220270。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（三）蜗杆传动的失效形式 点蚀、齿面胶合及过度磨损由于蜗杆传动类似于螺旋传动啮合效率较低、相对滑动速度较大，点蚀、磨损和胶合最易发生，尤其当润滑不良时出现的可能性更大。又由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮是该传

38、动的薄弱环节。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算和蜗杆传动的抗胶合能力计算。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n第四节 轮系n一、轮系的分类及应用n（一）轮系的分类 定轴轮系 周转轮系 第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）轮系的主要功用 1.可以获得很大的传动比。2.可以作较远距离的传动。3.可以实现变速、变向的要求。4.可以合成或分解运动。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n二、定轴轮系的传动比计算 n（一）旋转方向 外啮合齿轮 内啮合齿轮第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n（二）传动比的计算i1kn1nk(-1)m所

39、有从动轮齿数的连乘积所有主动轮齿数的连乘积 式中m为外啮合齿轮的对数。第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动n三、行星轮系的传动比计算第四章第四章 齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动和蜗杆传动思考：思考：1.1.常见的齿轮失效形式有哪些？常见的齿轮失效形式有哪些？轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形。齿面胶合以及塑性变形。2.2.引入蜗杆直径系数并使之标引入蜗杆直径系数并使之标准化的目的是什么？准化的目的是什么？减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化。的标准化。第五章第五章 联接联接n第一节 螺纹联接n一、螺纹的类型 螺

40、纹的种类很多，可以有不同的分类方法：n（一）形成部位不同 外螺纹和内螺纹，两者旋合组成螺旋副。第五章第五章 联接联接n（二）旋向不同第五章第五章 联接联接n（三）形成的线数不同 单线、双线及多线螺纹（最好不超过4线）。n（四）按牙型角的不同 三角螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹 第五章第五章 联接联接三角螺纹：第五章第五章 联接联接梯形螺纹：第五章第五章 联接联接矩形螺纹：第五章第五章 联接联接锯齿形螺纹：第五章第五章 联接联接管螺纹：第五章第五章 联接联接n二、螺纹的主要参数大径小径1中径2螺距导程螺纹升角牙型角第五章第五章 联接联接n三、螺纹联接的主要类型和螺纹联接件n（一）螺纹联接的

41、基本类型 1.螺栓联接：普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接 第五章第五章 联接联接 2.双头螺柱联接：第五章第五章 联接联接 3.螺钉联接：第五章第五章 联接联接 4.紧定螺钉联接：第五章第五章 联接联接n（二）螺纹联接件 1.螺栓：第五章第五章 联接联接 2.双头螺柱：A型双头螺柱 B型双头螺柱 第五章第五章 联接联接 3.螺钉：第五章第五章 联接联接 4.螺母：六角螺母 圆螺母第五章第五章 联接联接 5.垫圈：平垫圈 斜垫圈 弹簧垫圈第五章第五章 联接联接n四、螺纹联接的预紧与防松n（一）螺纹联接的预紧 测力矩扳手 定力矩扳手第五章第五章 联接联接n(二)螺纹联接的防松 1.摩擦防松 对顶螺母

42、 尼龙圈锁紧螺母 第五章第五章 联接联接弹簧垫圈第五章第五章 联接联接 2.机械防松开口销与槽形螺母 止动垫圈 串联钢丝 第五章第五章 联接联接 3.永久性防松 冲点法防松 粘接法防松 第五章第五章 联接联接n五、螺旋传动简介n螺旋传动按用途分三类：1.传力螺旋举重器、千斤顶、加压螺旋。特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁。2.传导螺旋机床进给汇杠 传递运动和动力，特点：速度高、连续工作、精度高。3.调整螺旋机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。其特点是受力较小且不经常转动。第五章第五章 联接联接n螺旋传动按摩擦副的性质分：1.滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作

43、可靠、易于自锁。2.滚动螺旋传动 摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。第五章第五章 联接联接n第二节 键、花键和销联接n一、键联接n（一）平键联接 1.平键的类型 圆头平键 平头平键 单圆头平键第五章第五章 联接联接 当轴上零件需沿轴向滑动时，可采用导向平键和滑键。导向平键 滑键 第五章第五章 联接联接 2.平键的工作面 工作面为两侧面，靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。键的顶面与轮毂上的键槽底面留有间隙，装配时不影响轴与轮毂的同轴度，对中性好。第五章第五章 联接联接 3.特点 结构简单

44、，装拆方便，对中性好，承载能力大，应用广泛。当承载能力不够时采用双键按 180布置。一对平键只按1.5个键计算。第五章第五章 联接联接n（二）半圆键联接 半圆键联接与平键联接类似，也是以键的两侧面作为工作面。第五章第五章 联接联接n（三）楔键联接楔键分为普通楔键和钩头楔键两种。第五章第五章 联接联接n（四）切向键联接 切向键联接是由一对斜度为1 100的楔键组成。第五章第五章 联接联接n二、花键联接n 轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的联接称为花键联接，由内花键和外花键组合而成。内花键 外花键 第五章第五章 联接联接 花键联接按其齿形不同，可分为一般常用的矩形花键、强度高的渐开线花键。矩形花键

45、 渐开线花键第五章第五章 联接联接n三、销联接 销按使用功能分，可分为安全销、联接销及定位销。安全销 联接销 定位销 第五章第五章 联接联接 按形状分，销又可分为圆柱销、圆锥销、槽销、开口销及特殊形状销等，其中圆柱销、圆锥销及开口销均有国家标准。第五章第五章 联接联接思考：思考：1.1.螺纹导程是指相邻两牙在中径螺纹导程是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离吗？线上对应两点间的轴向距离吗？螺纹上任意一点沿螺旋线绕一周螺纹上任意一点沿螺旋线绕一周所移过的轴向距离。所移过的轴向距离。2.2.花键相对于平键有什么优点？花键相对于平键有什么优点？承载能力高、对轴的削弱程度小、承载能力高、对轴的削弱

46、程度小、定心好和导向性能好等优点。定心好和导向性能好等优点。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n第一节 轴n（一）轴的功用和分类 轴的功用是支承轴上零件，传递运动和动力。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件 根据轴所起的作用以及承受载荷性质的不同，轴分为三类：1.心轴第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件 2.转轴第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件 3.传动轴第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件 此外，根据轴线的形状不同，轴又可分为直轴（光轴、阶梯轴）、曲轴和挠性钢丝轴。光轴 阶梯轴 曲轴 软轴第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n二、轴的材料 轴的主要材料是碳素钢和合金钢。由于

47、碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较小，所以应用广泛。常用的优质碳素钢有35号、45号和50号钢，尤其是经调质处理的45号钢应用最广。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n三、轴的结构n（一）轴的组成 轴颈轴颈 轴上与轴承配合的部分叫做轴颈。轴头轴头 轴上与传动零件（如带轮、齿轮、联轴器）配合的部分叫做轴头。轴身轴身 轴上连接轴颈与轴头的部分叫做轴身。轴肩轴肩 阶梯轴上截面变化的部位叫做轴肩（轴环）。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件1、4-轴径2-轴肩3、6-轴头5-轴身第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n（二）对轴的结构一般要求 影响轴的结构因素较多，没有标准的结构形式。但无

48、论如何，轴的结构必须满足一定的要求，轴及轴上的零件才能正常工作。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件 对轴的结构一般要求：对轴的结构一般要求：（1）轴上的零件应准确定位和可靠的固定；（2）轴应便于加工和尽量避免或减少应力集中；（3）轴上零件应便于安装和拆卸。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n第二节 轴承n一、滑动轴承n 在滑动轴承表面若能形成润滑膜将运动副表面分开，则滑动摩擦力可大大降低，由于运动副表面不直接接触，因此也避免了磨损。滑动轴承的承载能力大，回转精度高，润滑膜具有抗冲击作用，因此，在工程上获得广泛的应用。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n（一）滑动轴承的类型 1.根据

49、承受载荷的方向分为:动压滑动轴承 静压滑动轴承 第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件 2.根据结构型式不同可分为：整体式第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件剖面分式 第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件自动调心式 第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n（二）轴瓦材料 轴瓦分为剖分式和整体式结构。为了改善轴瓦表面的摩擦性质，常在其内径面上浇铸一层或两层减摩材料，通常称为轴承衬，所以轴瓦又有双金属轴瓦和三金属轴瓦。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件 整体式轴瓦 浇注式轴承合金的轴瓦剖面分式轴瓦 第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n（三）轴承材料 轴瓦或轴承是滑动轴承的重要零件，轴瓦

50、和轴承衬的材料统称为轴承材料。由于轴瓦或轴承衬与轴颈直接接触，一般轴颈部分比较耐磨，因此轴瓦的主要失效形式是磨损。轴瓦的磨损与轴颈的材料、轴瓦自身材料、润滑剂和润滑状态直接相关，选择轴瓦材料应综合考虑这些因素，以提高滑动轴承的使用寿命和工作性能。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n（四）润滑剂 润滑剂的作用是减小摩擦阻力、降低磨损、冷却和吸振等，润滑剂有液态的、固态的和气体及半固态的，液体的润滑剂称为润滑油，半固体的、在常温下呈油膏状为润滑脂。第六章第六章 轴及轴上零件轴及轴上零件n（五）润滑方法 向轴承提供润滑剂是形成润滑膜的必要条件，静压轴承和动静压轴承是通过油泵、节流器和油沟向滑动轴