机械平面机构的自由度培训资料

1运动副及其分类2平面机构的自由度第一章平面机构的自由度1运动副及其分类一、运动副及其分类1.运动副的定义使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接。a)两个构件、b)直接接触、c)有相对运动三个条件，缺一不可两构件组成运动副，其接触不外乎点、线、面。例如：滚子凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。§1-1运动副及其分类一、运动副及其分类2.运动副的分类平面运动副空间运动副低副高副转动副移动副固定铰链活动铰链按接触特性，通常平面运动副分为低副和高副两类。转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。

a)固定铰链§1-1运动副及其分类低副：两构件以面接触而构成的运动副。移动副：只允许两构件作相对移动。§1-1运动副及其分类高副：两构件以点或线接触而构成的运动副。凸轮副§1-1运动副及其分类齿轮副§1-1运动副及其分类空间运动副若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。螺旋副球面副§1-1运动副及其分类自由度：构件相对于参考系的独立运动。一、自由度2平面机构的自由度

二、平面运动副对构件的约束运动副类型示意图引入约束失去自由度保留自由度转动副2个约束两个移动的自由度2个1个转动的自由度移动副2个约束沿一轴方向的移动约束在平面内转动2个1个沿另一轴移动的自由度高副1个约束沿接触处公法线n-n方向的移动1个2个沿接触处公切线t-t方向移动的自由度绕接触处传动的自由度不同运动副对机构自由度的影响2平面机构的自由度

三、平平面机机构的的自由由度式中：：n——活动件个数数PL——低幅个数PH——高副个数2平面机构的自由度第二章平面四杆机构的的基本类型型及应用平面连杆机机构－由若若干个构件件通过低副副联接而成成的平面机机构，又称平面低低副机构第一节平平面四杆机机构的基本本类型及应应用一、平面连连杆机构的的组成和特特点曲柄滑块机机构颚式破碎机颚式破碎机中的铰链四杆机构优点：易满足生产产工艺中各各种动作的的要求；比压小、易易润滑、磨磨损轻；形状简单、、制造方便便。缺点：准确设计难难；惯性力难以以平衡，不不宜用于高高速；效率较低。。连杆机构的的特点：二、平面连连杆机构的的基本形式式二杆机构：：平面四杆机机构:曲柄滑块机机构导杆机构第三章凸凸轮轮机构构本章主要内内容第一节凸凸轮轮机构的应应用和类型型第二节从动件的常常用运动规规律第一节凸凸轮机构构的应用和和类型一、凸轮机机构的组成成和应用组成：凸轮：具具有曲线轮轮廓或凹槽槽的构件从动件（推推杆):运动规律由由凸轮廓线线决定的构构件机架优点：只要恰当地地设计凸轮轮的轮廓曲曲线，可使使从动件实实现任意预预定的运动动规律。结构简单紧紧凑，运动动可靠。缺点：易于磨损,多用于传力力不大的场场合。第一节凸凸轮机构的的类型和应应用一、凸轮机机构的组成成和应用：内燃机配气凸轮机构自动进刀凸轮机构对心移动从从动件盘形形凸轮机构构第一节凸凸轮机构的的应用和类类型二、凸轮机机构的分类类:1.按凸轮的类类型分类（1）盘形凸轮轮凸轮的基本本形式。这种凸轮是是绕一个固固定轴线转转动并且具具有变化半半径的盘形形零件。第一节凸凸轮机构的的应用和类类型二、凸轮机机构的分类类1.按凸轮的类类型分类:（1）盘形凸轮（2）：偏置移动从动件盘形凸轮机构摆动从动件盘形凸轮机构第一节凸凸轮机构的的应用和类类型二、凸轮机机构的分类类1.按凸轮的类类型分类:（2）移动凸轮轮：当盘形凸轮轮的回转中中心趋于无无穷远时，，凸轮相对对机架做直直线运动，，这种凸轮轮称移动凸凸轮。移动凸轮机构

按凸轮的类类型分类:(3)圆柱凸轮：：将移动凸凸轮卷成圆圆柱即成为为圆柱凸轮轮圆柱凸轮机构第一节凸凸轮机构的的类型和应应用1、按凸轮的的类型分类类:(2)圆柱凸轮第一节凸凸轮机构的的类型和应应用圆锥凸轮机构弧面凸轮机构构端面凸轮机构2.按从动件的的的类型分分类:尖端从动件件滚子从动件件平底从动件件曲面从动件件第一节凸凸轮机构的的类型和应应用第二节从从动件的常常用运动规规律推程程运动角回程程运动角远休止角近休止角远休止近休止推程回程一．凸轮机机构的基本名词术术语第二节从从动件的几几种常用运运动规律一．凸轮机机构的基本本名词术语语（1）理论廓线线（2）实际廓线线（3）基圆（4）行程（5）推程推推程程运动角（6）回程回回程程运动角（7）远休止远远休止角角（8）近休止近近休止角角运动线图冲击特性：：刚性冲击。适用场合低低速轻载载二．从动件件常用运动动规律（一）等速速运动规律律推程运动方程第二节从从动件的几几种常用运运动规律推程运动方程(0φφt)(二)余弦加速度度(简谐)运动规律

运动线图冲击特性:柔性冲击（（无冲击））适用场合:中速中载（（高速）第二节从从动件的几几种常用运运动规律三.正弦加速度度（摆线））运动规律律推程：s＝h[δ/δ0-sin(2πδ/δ0)/2π]

v＝hω[1-cos(2πδ/δ0)]/δ0a＝2πhω2

sin(2πδ/δ0)/δ02

回程：

s＝h[1-δ/δ0’+sin(2πδ/δ0’)/2π]

v＝hω[cos(2πδ/δ0’)-1]/δ0’a＝-2πhω2

sin(2πδ/δ0’)/δ’02无冲击sδδaδvhδ0第四章键键、花键和和销连接4.1键联接4.2花键联接4.3销联接1键连接1.1键的功能、、分类、结结构形式及及应用用来实现轴轴和轴上零零件的周向向固定以传传递扭矩，，或实现零零件的轴向向固定或导导向移动。。主要类型：：平键连接半圆键连接接楔键连接切向键连接接1.平键联接平键的下半半部分装在在轴上的键键槽中，上上半部分装装在轮毂的的键槽中。。键的顶面面与轮毂之之间有少量量间隙，键键靠侧面传传递扭矩。。普通平键―静连接导向平键―动连接滑键―动连接薄型平键―静连接1）普通平键键半圆头(C型)---常用于轴端端圆头(A型)方头(B型)盘形铣刀端铣刀轴向固定好好A型键(圆头)与B型键(方头)的差异②加工方式差差异④对轴强度影影响的差异异③轴向固定性性差异①外形差异⑤工作长度差差异Lb轴向固定差差应力集中大大应力集中小小2）薄型平键键A型键B型键C型键,常用于轴端端其高度约为为普通平键键的60%、70%，传递能力力较低，常常用于薄壁壁结构、空空心轴等。。3）导向平键键外形特点―键用螺钉固固定在轴上上，零件可可以在轴上上移动，构构成动联接接。为便于于装拆，制制有起键螺螺孔。适用场所―轴上零件滑滑移距离不不大的场所所。外形特点―鞍状，包在在零件上适用场所―轴上零件滑滑移距离较较大的场所所相对运动方方式―键与零件一一同沿轴槽槽滑移4）滑键―动连接☆普通平键、、薄型平键键、导向平平键和滑键键的工作面均为键的侧面双平键☆当同一轴段段需装两个个平键时，，两键须相相隔180°平键1平键2工作面工作面2.半圆键连接接―静连接优点：键能绕其几几何中心摆摆动以适应应毂槽底面面的斜度；；工艺性好好，装配方方便。缺点：轴上键槽较较深，对轴轴的强度削削弱较大适用场所―轻载，锥形形轴端与轮毂的连连接。工作面半圆键勾头楔键连接3.楔键（斜键键）连接楔键的形状状：键的上表面面具有1：100的斜度楔键的类型型普通楔键勾头楔键∠1：100∠1：100圆头楔键连接平头楔键连接勾头楔键的的勾头供拆卸用12楔键的工作作面工作面工作面工作面工作面楔键的传力力方式―靠键的楔紧紧传力，同同时能承受受轴向力，，起单向轴轴向固定的的作用。楔键连接的的最大缺点点：楔紧后，轴轴和轮毂的的配合产生生偏心。楔键连接不不宜的场所所：高速、定心心精度高o2o14.切向键连接接切向键的组组成：由一对1:100的楔键组成成切向键的工工作面：由一对楔键键沿斜面拼拼合后相互互平行的两两个窄面。。工作面工作面☆轴单向转动动时，可安安一个切向向键；切向键的缺缺点：键槽对轴的的强度削弱弱较大☆双向转动时时，相隔120°-130°°安装两个切切向键。切向键的适适用的场所所：大型传动（（重载）。。如大型带带轮、矿山山设备等。。120°~130°1.2键的选择和和键连接的的强度计算算已知：被联联接件的材材料、构造造和尺寸；；联接的载载荷等。键联接的设设计：选择键的类类型、截面面尺寸、键键长等，作作相应的计计算。1.键的选择择（1）键的类型型：据联接的的结构特特点、使使用要求求和工作作条件来来选。（2）键的尺寸寸：据轴径d从键的标标准中选选截面尺尺寸b、h，键长L参考轮毂毂长B定，键长长应略小小于轮毂毂长B。bhLLbhdB2.键连接的的强度计计算（1）平键连连接强度度计算平键连接接的主要要失效形形式静连接（普通平平键连接接）―挤压破坏坏动连接（导向键键、滑键键）―磨损当平键联联接用于于传递扭扭矩时，，键的侧侧面受挤挤压，截截面a-a受剪切键的剪断断（很少，，严重过过载，沿沿a－a面剪断））TokyFF静连接强强度条件件动连接强强度条件件K—键与轮毂毂接触高高度0.5hT―扭矩T=F×y≈≈F××d/2―键、轴、毂三者中最弱材料的许用挤压应力―键、轴、毂三者中最弱材料的许用压强挤压强度度压强LL=（2）半圆键键连接强强度计算算―键的工作长度A型键―B型键―只需作挤挤压强度度计算☆K从标准中查；☆L（3）楔键连连接强度度计算楔键连接接的主要要失效形形式相互楔紧紧的工作作面被压压溃楔键连接接的压力力分布o未传递扭扭矩时y力平衡方方程传递扭矩矩后oTx挤压强度度条件为为FFFFσp—键、轴、、轮毂三三者中最最弱材料料的许用用挤压应应力，MPa，见表12.2。式中：T—传递的转转矩，N.m；D—轴的直径径，mm；b—键的宽度度，mm；l—键的工作作长度，，mm；f—摩擦系数数，一般般取0.12~0.17（4）切向键键连接简简化强度度计算当键连接接传递转转矩时，，其受力力情况如如图所示示取键和轴轴为受力力研究对对象，则则受力平平衡条件件为：切向键连连接的挤挤压强度度条件为为：式中：T—传递的转转矩，N.m；D—轴的直径径，mm；σp—键、轴、、轮毂三三者中最最弱材料料的许用用挤压应应力，MPa。l—键的工作作长度，，mm；f—摩擦系数数，一般般取0.12~0.17t—键槽的深深度，mm；c—键的倒角角，mm；2花键连接接2.1花键连接接的类型型、特点点及应用用花键连接接的组成成内花键外花键花键联接接由内花花键和外外花键组组成。沿沿周向均均布多个个键齿。。花键联联接是平平键联接接在数目目上的发发展。花键连接接的优点点a）受力均匀匀；b）应力集中中小；c）承载能力力强；d）轴上零件件的对中中性好；；e）导向性好好；f）可用磨削削的方法法提高加加工和连连接质量量。花键连接接的缺点点a）需用专门门设备加加工；b）制造成本本高。应用：定心精度度要求高高、传递递转矩大大或经常常滑移的的联接。。如变速速箱滑移移齿轮。。矩形花键键连接按按新标准准为小径定心心，定心精精度高，，制造容容易，在在工程中中应用最最广泛矩形花键键花键类型型：矩形花键键、渐开开线花键键、三角角形花键键用于高强强度连接接渐开线花花键承载能力力强，适适用于大大扭矩、、大直径径场所也称三角角形花键键，适用用于轻载载小直径径连接齿形定心心也称三角角形花键键用于薄壁壁零件连连接渐开线花花键的制造方法法：同齿轮加加工一样样需采用专专用机床床★加工工艺艺性好★制造精度度较高★制造成本本较高2.2花键连接接的强度度计算花键连接接的失效效形式静连接―挤压破坏坏动连接―磨损强度计算算的合理理假设①

每齿受力均匀②

力F作用在平均直径dm上Ψ—各齿间载载荷分配配不均匀匀系数，，其值视视加工精精度而定定，一般般Ψ取0.7～0.8；z—花键齿数数；h—花键齿侧侧面的工工作高度度，对矩矩形花键键h＝0.5(D-d)，D和d分别为花花键轴的的外径和和内径；；对渐开开线花键键为h=m，m为模数。。dm—花键平均均直径(mm)，对矩形形花键，，dm＝(D+d)/2；对渐开开线花键键，，dm＝d，(d为分度圆圆直径)；l—齿的工作作长度(mm)；静连接动连接强度条件件为：3销连接销的分类类按结构形形式分固定零件件之间的的相对位位置，并并可传递递不大的的载荷。。圆柱销多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。圆锥销有1:50的锥度，它安装方便，定位精度高，可反复多次拆装。圆柱销圆锥销销的失效效（破坏坏）形式式连接销―挤压或剪剪切失效效安全销―剪断（工工作需要要）定位销―受力很小小，一般般不破坏坏强度计算算请参考考《机械设计计手册》有关内容容第五章带带传动和和链传动动第一节带带传传动的类类型和应应用一、带传传动的组组成及原原理主动轮

1、带传动的组成:带从动轮主动轮从动轮带摩擦型带传动靠摩擦力啮合型带传动靠啮合传递运动和动力啮合传动动：当主主动轮转转动时，，由于带带和带轮轮间的啮啮合，便便拖动从从动轮一一起转动动，并传传递动力力（同步步带传动动）。2、传动原原理：摩擦传动动：当主主动轮转转动时，，由于带带和带轮轮间的摩摩擦力，，便拖动动从动轮轮一起转转动，并并传递动动力（平带、ＶＶ带传动动、特殊殊截面带带）。第一节带带传传动的类类型和应应用平带传动动V带传动多多楔带传传动同同步齿齿形带传传动1、按传动动带的截截面分：：二、带传传动的类类型平带带传传动动：底底面面是是工工作作面面，，可可实实现现多多种种形形式式的的传传动动Ｖ带传传动动：带带两两侧侧面面是是工工作作面面，，当当量量摩摩擦擦系系数数大大，，承承载载力力大大，，应用用最最广广的的带带传传动动，，但但是是只用用于于开开口口传传动动多楔楔带带传传动动：具具平平、、ＶＶ带带的的优优点点同步步带带传传动动：具具带带与与链链传传动动的的特特点点2、按按传传动动形形式式分分：：二、、带带传传动动的的类类型型开口口传传动动：两两轴轴平平行行，，同同向向回回转转交叉叉传传动动：两两轴轴平平行行，，反反向向回回转转半交交叉叉传传动动：两两轴轴交交错错，，不不能能逆逆转转第一一节节带带传传动动的的类类型型和和应应用用三、、包包角角和和中中心心距距当带带的的张张紧紧力力为为规规定定值值时时，，两两带带轮轮轴轴线线间间的的距距离离a称为为中心心距距。带带与与带带轮轮接接触触弧弧所所对对的的中中心心角角称为为包角角。包角角是是带带传传动动的的一一个个重重要要参参数数。。1、基基本本概概念念2、计计算算公公式式α=ππ±±2θθ第一一节节带带传传动动的的类类型型和和应应用用设d1、d2分别别问问小小带带轮轮、、大大带带轮轮的的直直径径，，L为带带长长，，则带带轮轮包包角角：：第一一节节带带传传动动的的类类型型和和应应用用四、、V带传传动动的的张张紧紧2.自动动张张紧紧装装置置1.定期期张张紧紧装装置置导轨式摆架式自动张紧装置带传传动动不不仅仅安安装装时时必必须须把把带带张张紧紧在在带带轮轮上上，，而而且且当当带带工工作作一一段段时时间间之之后后，，因因永永久久伸伸长长而而松松弛弛时时，，还还应应将将带带重重新新张张紧紧。。带传传动动常常用用的的张张紧紧方方法法是是调调节节中中心心距距。。水平平或或倾倾斜斜不不大大的的布布置置垂直直或或接接近近垂垂直直的的布布置置五、、V带传传动动的的张张紧紧定期张紧装置自动张紧装置3、采采用用张张紧紧轮轮第一一节节带带传传动动的的类类型型和和应应用用五、、带带传传动动的的特特点点(1)优点点中心心距距大大的的传传动动带带具具有有良良好好的的挠挠性性，，可可缓冲冲、、吸吸振振过载载保保护护，，防防止止损损坏坏其其他他零零件件结构构简简单单、、成成本本低低(2)缺点点传递递的的圆圆周周力力和和功功率率都都不不太太大大效率率不不高高（（92%-94%）传动动比比不不准准外廓廓尺尺寸寸大大寿命命低低需张张紧紧，，轴轴和和轴轴承承受受力力较较大大不宜宜用用于于高高温温、、易易燃燃易易爆爆的的场场合合。。第一一节节带带传传动动的的类类型型和和应应用用在各各类类机机械械中中应应用用广广泛泛，，但但摩摩擦擦式式带带传传动动不不适适用用于于对对传传动动比比有有精精确确要要求求的的场场合合。。六、、带带传传动动的的应应用用第一节带带传传动的类类型和应应用F0F0F012O2O1F2F2F1F1FfFfF0第二节带带传动动的受力力分析一、带传传动的受受力分析析工作时:带与带轮轮工作面面摩擦,形成紧边边拉力F1和松边拉拉力F2。不工作时时：带受受初拉力力F0有效拉力带传动功率：紧边拉力力松边拉力力12O2O1带传动的工作原理带所需传传递的圆圆周力超超过带与与轮面间间的极限限摩擦力力总和时时，带与与带轮发发生的显显著的相相对滑动现象象——打滑二、带传传动的打打滑产生的原原因：F>Ffmax弹性滑动动扩展到到整个接接触弧显著滑滑动(打滑)特点：打滑可以避免，而且应当当避免短时打滑滑起到过过载保护护作用打滑先发发生在小小带轮处处后果：打滑带的剧烈烈磨损从动轮转转速剧烈烈降低失效第二节带带传动动的受力力分析第八节链链传动动的特点点和应用用一、链传传动的组组成及特特点工作原理：链传动是是由装在在平行轴轴上的主主、从动动链轮和和绕在链链轮上的的环形链链条组成成，以链链做中间间挠性件件，靠链链和链轮轮轮齿的的啮合来来传递动动力。组成：主动轮从动轮链条第八节链链传动动的特点点和应用用一、链传传动的组组成及特特点特点：具有中间间挠性构构件的啮啮合传动动。优点－结构紧紧凑。承承载能力力大，作作用于轴轴和轴承承的力较较小，传传动效率率高，能能保持准准确的平均传动比，，能在高高温等恶恶劣环境境下工作作。可适适应大中中心距传传动。缺点－链速及及瞬时传传动比变变化，工工作时易易产生动动载荷和和冲击，，传动平平稳性差差，有噪噪声。二、链传传动的主主要性能能：0.95～0.98；传动功率率：传动效率率：单级传动动比：通常i≤8通常P≤100kw；传动速度度：通常v<15m/s；中心距：amax≤5～6m第八节链链传动的特特点和应用用第八节链链传动的特特点和应用用三、链传动动的应用起重链传动链牵引链第七章齿齿轮传传动提高轮齿抗抗折断能力力的措施：：1、增大齿根根圆角半径径，减少应应力集中对对疲劳强度度的影响。。2、齿根处采采用喷丸处处理等强化化措施。3、采用适当当的材料和和热处理，，使芯部变变韧、表面面变硬。(1)疲劳折断轮齿重复受载后后，齿根处处产生疲劳劳裂纹，并并逐步扩展展，最终致致使轮齿疲疲劳折断。。(2)过载折断轮齿受到突然过过载时，可可能出现过过载折断或或剪断.用淬火钢或或者铸铁制制成的齿轮轮，容易发发生这种折折断。一、齿轮传传动的失效效形式(一）轮齿折断：一般发生在在齿根部位位，因为齿齿轮受力时时齿根弯曲曲应力最大大，而且有有应力集中中。第一节齿齿轮传动动的失效形形式点蚀是齿面面材料在变变化着的接接触应力作作用下，在在齿面上出出现局部材材料脱落，，由疲劳而而产生的麻麻点状损伤伤现象。点蚀是闭式式软齿面齿齿轮的主要要失效形式式。点蚀通常首首先发生在在齿面上靠靠近节线的的齿根部分分。提高齿面抗抗点蚀能力力的措施：：1、提高齿面面硬度；2、减少表面面粗糙度值值；3、采用粘度度高的润滑滑油。（二）齿面面点蚀第一节齿齿轮传动动的失效形形式提高齿面抗抗胶合能力力的措施：：1、合理搭配配齿轮材料料，选用适适当的热处处理方法提提高齿面硬硬度；2、低速重载载时，采用用粘度大的的润滑油；；高速重载载时，选用用掺有抗胶胶合添加剂剂的润滑油油；3、减少表面面粗糙度值值；4、采用变位位齿轮降低低齿顶相对对滑动速度度。两啮合齿面面在高压下下发生粘着着，随两齿齿面的相对对滑动，使使金属从齿齿面上撕落落而形成的的粘着磨损损现象，称称为胶合。。齿面胶合主主要发生在在齿顶、齿齿根等相对对速度较大大处。齿面胶合是高速速、重载齿齿轮的主要要失效形式式。（三）齿面面胶合第一节齿齿轮传动动的失效形形式齿面磨损通通常有磨粒粒磨损和跑跑合磨损。。灰尘、沙粒、铁铁屑等磨损损性物质落落入啮合齿齿面间，或或软硬齿轮轮啮合使齿齿面磨损。齿面过度磨磨损后，齿齿廓显著变变形，常导导致严重噪噪声和振动动，最终使使传动失效效。磨粒磨损是是开式齿轮轮传动的主主要失效形形式。提高齿面抗抗磨损能力力的措施：：1、采用闭式式齿轮传动动；2、提高齿面面硬度；3、提高表面面质量；4、降低相对对滑动系数数；5、保持润滑滑油的清洁洁并定期更更换。（四）齿面面磨损第一节齿齿轮传动动的失效形形式新的齿轮副副，由于加加工后表面面有一定的的粗糙度，，受载时实实际上只有有部分峰顶顶接触。接接触处压强强很高，因因而在开始始运转期间间，磨损速速度和磨损损量都很大大，磨损到到一定程度度后，摩擦擦面逐渐光光洁，压强强减小，磨磨损速度缓缓慢，这种种磨损称为为跑和。有意地是新新齿轮副在在轻载下进进行跑和，，可为随后后的正常磨磨损创造有有利条件。。但应注意，，跑和结束束后，必须须清洗或更更换润滑油油。提高齿面抗抗塑性变形能力的措施施：1、提高齿面面硬度；2、选用粘度度较大的润润滑油。硬度较低的的低速重载载齿轮，齿齿面材料在在摩擦力的的作用下出出现滑移，，形成主动动轮齿面在在节线附近近凹下，从从动轮齿面面在节线附附近凸起的的现象称齿齿面塑性变变形。齿面塑性变变形是低速速重载、齿齿面硬度较较低齿轮的的主要失效效形式。（五）齿面面塑性变形形第一节齿齿轮传动动的失效形形式第二节齿齿轮材料料及热处理理基本要求：：齿面硬，齿齿芯韧、有有良好的加加工性能和和经济型性性。（一）锻锻钢锻钢是齿轮轮传动中应应用最广的的材料。（1）软齿面面齿面硬度≤350HBS。常用45钢、40Cr、40MnB、42SiMn等中碳钢或中碳合金金钢。热热处理采用用正火或调调质。为寿命相近近，应使小小齿轮齿面面硬度比大大齿轮高25～50HBS。（2）硬齿面齿面硬度>350HBS。常用中碳碳钢、中碳碳合金钢及及低碳合金金钢。热处理采用用表面淬火火、表面渗渗碳或渗氮氮。可减少齿轮轮传动的尺尺寸。(四)非金属材料料(二)铸钢常用于直径径较大的齿齿轮(da≥500mm)，采用正火火处理。(三)铸铁铸铁易铸成成形状复杂杂的毛坯，，易加工、、成本低。。但抗弯强强度和抗冲冲击能力较较差。常用用灰铸铁和和球墨铸铁铁。齿轮常用材材料及其力力学性能（（见表11－1）1、表面淬火火表面淬火一一般用于中中碳钢和中中碳合金钢钢。表面淬火后后轮齿变形形不大，可可不磨齿，，齿面硬度度可达52~56HRC。由于齿面面接触强度度高，耐磨磨性好，而而齿芯部未未淬硬仍有有较高的韧韧性，故能能承受一定定的冲击载载荷。表面淬火的的方法有高高频淬火和和火焰淬火火等。2、渗碳淬火火渗碳钢为含含碳量0.15％～0.25％的低碳钢钢和低碳合合金钢。渗碳淬火后后齿面硬度度可达56～62HRC，齿面接触触强度高，，耐磨性好好，而齿芯芯都仍保持持有较高的的韧性，常常用于受冲冲击载荷的的重要齿轮轮传动。通通常渗碳淬淬火后要磨磨齿。齿轮常用的的热处理方方法有：3、调质调质一般用于中中碳钢和中中碳合金钢钢。调质处处理后齿面面硬度一般般为220～260HBS。因硬度不不高，故可可在热处理理以后精切切齿形，且且在使用中中易于跑合合。4、正火正火能消除内应应力、细化化晶粒、改改善力学性性能和切削削性能。机机械强度要要求不高的的齿轮可用用中碳钢正正火处理。。大直径的的齿轮可用用铸钢正火火处理。5、渗氮渗氮是一种种化学热处处理。渗氮氮后不再进进行其他热热处理，齿齿面硬度可可达60～62HRC。因氮化处处理温度低低，齿的变变形小，因因此适用于于难以磨齿齿的场合。。其中，调质质和正火处处理后的齿齿面硬度较较低，为软软齿面；其其他三种处处理后的齿齿面硬度较较高，为硬硬齿面。当大小齿轮轮都是软齿齿面时，考考虑到小齿齿的齿根较较薄，弯曲曲强度较低低，且受载载次数较多多，故在选选择材料和和热处理时时，一般使使小齿轮齿齿面硬度比比大齿轮高高20～50HBS。当大小齿轮轮都是硬齿齿面时，小小齿轮的硬硬度应略高高，也可和和大齿轮相相等。第三节齿齿轮传传动的精度度制造和安装装齿轮传动动装置时，，不可避免免地会产生生误差。误误差对传动动带来以下下三方面的影影响：1、相啮合齿齿轮在一转转范围内实实际转角与与理论转角角不一致，，即影响传传递运动的的准确性。。2、瞬时传动动比不能保保持恒定不不变，齿轮轮在一转范范围内会出出现多次重重复的转速速波动，特特别在高速速传动中将将引起振动动、冲击和和噪声，即即影响传动动的平稳性性。3、齿向误差差能使齿轮轮上的载荷荷分布不均均匀，当传传递较大转转矩时，易易引起早期期损坏，即即影响载荷荷分布的均均匀性。GB/T10095一1988对圆柱齿轮轮及齿轮副副规定了12个精度等级级和14种齿厚偏差差。（见表表11-2）按照误差的特性性及它们对对传动性能能的主要影影响，将齿齿轮的各项项公差分成成三个组，，分别反映映传递运动动的准确性性、传动的的平稳性和和载荷分布布的均匀性性。此外，考考虑到齿轮轮制造误差差以及工作作时轮齿变变形和受热热膨胀，同同时为了便便于润滑，，需要有一一定的吃侧侧间隙，为为此标准中中还规定了了14种齿厚偏差差。表11-2齿轮传动精度等级的选择及其应用精度等级直齿圆柱齿轮9级斜齿圆柱齿轮直齿圆锥齿轮圆周速度v(m/s)8级7级6级≤15≤10≤5≤3≤25≤17≤10≤3.5≤9≤6≤3≤2.5应用高速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。高速中载或低速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。机械制造中对精度无特殊要求的齿轮。低速及对精度要求低的齿轮第七节设计圆柱齿齿轮时材料料和参数的的选取一、材料1、碳素结构构钢，转矩矩不大的齿齿轮2、合金结构构钢，齿轮轮直径较大大3、轮齿进行行表面热处处理，可提提高接触疲疲劳强度，，但须进行行磨齿4、渗氮处理理，齿形变变化下，不不用磨齿，，5、铸钢，尺尺寸较大，，批量小时时可锻造6、铸铁，较较小转矩7、夹布塑料料，可减小小传动噪声声二、设计参参数的选择择齿数选择为使轮齿避避免根切，，对于α=20°的标准直齿齿圆柱齿轮轮，应取z1≥17。软齿面闭式齿齿轮传动：：z1＝20~40；硬齿面闭式式齿轮传动动：z1＝17~20。3.齿数比u一般直齿圆圆柱齿轮传传动，为避免大大齿轮齿数数过多，导导致径向尺尺寸过大，，一般取u≤7。齿数比超过过8时，宜采用用二级或多多级传动。。2、齿宽系数数选择圆柱齿轮齿齿宽系数的的荐荐用值查查表11-6值取得大，，可使齿轮轮径向尺寸寸减小，但但将使其轴轴向尺寸增增大，导致致沿齿向载载荷分布不不均。第七节设计圆柱齿齿轮时材料料和参数的的选取三、设计计计算软齿面闭式式齿轮传动动：按齿面接触触疲劳强度度设计确定a选择Z1和m校核轮齿弯弯曲疲劳强强度硬齿面闭式式齿轮传动动：按轮齿弯曲曲疲劳强度度设计校核齿面接接触疲劳强强度开式齿轮传传动：按轮齿弯曲曲疲劳强度度设计计算算。考虑磨磨损对齿厚厚的影响，，将降低25％～50％第七节设计圆柱齿齿轮时材料料和参数的的选取第十一节齿齿轮传传动的润滑滑和效率一、齿轮传传动的润滑滑开式齿轮传传动通常采采用人工定定期加润滑滑油或润滑滑脂进行润润滑。一般闭式齿齿轮传动的的润滑方式式根据齿轮轮的圆周速速度v的大小而定定。当v≤12m/s时多采用油油池润滑，，大齿轮浸浸入油池一一定的深度度，齿轮运运转时就把把润滑油带带到啮合区区，同时也也甩到箱壁壁上，借以以散热。当当v较大时，浸浸入深度约约为一个齿齿高；当v较小，如(0.5~0.8m/s)时，可达到到齿轮半径径的1/6。在多级齿轮轮传动中，，当几个大大齿轮直径径不相等时时，可以采采用惰轮蘸蘸油润滑。。当v＞12m/s时，不宜采采用油池润润滑，最好好采用喷油油润滑，用用油泵将润润滑油直接接喷到啮合合区。因为：1）圆周速度度过高，齿齿轮上的油油大多被甩甩出去而达达不到啮合合区；2）搅油过于于激烈，使使油的温升升增加，并并降低其润润滑性能；；3）会搅起箱箱底沉淀的的杂质，加加速齿轮的的磨损。第十一节齿齿轮传传动的润滑滑和效率1、润滑油牌牌号的选择择可根据齿面面接触应力力的大小来来选择，见见表11-72、润滑油粘粘度的选择择（1）闭式传动动齿面接触应应力大，则则粘度应较较大，相对对速度高，，则粘度应应较小，可可查表11-8选取（2）开式传动动开式传动润润滑油粘度度由表11-9选择第十一节齿齿轮传传动的润滑滑和效率3、齿轮传动动的功率损损耗主要包包括：1）啮合中的的摩擦损耗耗；2）搅动润滑滑油的油阻阻损耗；3）轴承中的的摩擦损耗耗。计入上述损损耗时，齿齿轮传动（（采用滚动动轴承）的的平均效率率见下表。。传动装置6级或7级精度的闭式传动8级精度的闭式传动开式传动圆柱齿轮0.980.970.95锥齿轮0.970.960.93第十一节齿齿轮传传动的润滑滑和效率第十五章滑滑动轴轴承本章主要内内容第一节摩摩擦擦状态第二节滑滑动轴承结结构型式第三节轴轴瓦及轴承承衬材料第四节润滑剂及润润滑装置第五节非非液体摩擦擦滑动轴承承的计算第一节摩摩擦状态态轴承的功用用有二：一为支承轴轴及轴上零零件，并保保持轴的旋旋转精度；；二为减少转转轴与支承承之间的摩摩擦和磨损损。与滚动轴承承相比，滑滑动轴承具具有承载能能力大、工工作平稳可可靠、噪声声小、耐冲冲击、吸振振、可以剖剖分等优点点。特别是是流体膜轴轴承，可以以在很高的的转速下工工作，并且且旋转精度度高、摩擦擦因子小、、寿命长在高速重载载、高精度度及有巨大大冲击、振振动的场合合，滚动轴轴承不能胜胜任工作时时，应采用用滑动轴承承。对结构上要要求剖分、、要求径向向尺寸小及及在水或腐腐蚀性介质质中工作的的场合，也也应采用滑滑动轴承。。此外，一些些简单支承承和不重要要的场合，，也常采用用结构简单单的滑动轴轴承第一节摩摩擦状态1．干摩擦干摩擦是指指两摩擦表表面间无任任何润滑剂剂或保护膜膜的纯金属属接触时的的摩擦(右图所示)。在干摩擦擦状态下，，摩擦功损损耗和磨损损严重。在在滑动轴承承中不允许许出现干摩摩擦。2．边界摩擦擦两摩擦表面面间被吸附附在表面的的边界油膜膜隔开，摩摩擦性质取取决于边界界油膜和表表面的吸附附性能时的的摩擦称为为边界摩擦擦（右图所所示）。按表面润滑滑情况，将将摩擦分为为以下几种种状态：干摩擦边界摩擦边界油膜虽虽不能绝对对消除表面面的磨损，，却可以起起着减轻磨磨损的作用用。边界摩摩擦状态的的摩擦系数数f≈0.1～0.3。3．液体摩擦擦若两摩擦表表面间有充充足的润滑滑油，将相相对运动着着的两金属属表面分隔隔开，摩擦擦性质取决决于液体内内部分子间间粘性阻力力的摩擦称称为液体摩摩擦，又称称为液体润润滑(下图所示)。此时，由由于两摩擦擦表面被油油隔开而不不直接接触触，摩擦系系数很小(f≈0.001～0.01)，所以显著著地减少了了摩擦和磨磨损。液体摩擦是最理理想的情况况。一般摩擦表表面多处于于边界摩擦擦和液体摩摩擦的混合合状态，称称为混合摩摩擦(或称为非液液体摩擦)。第一节摩摩擦状态液体摩擦右图为由实验验得到的摩摩擦副的摩摩擦特性曲曲线。无量纲参数数ηn/p称为轴承特性数数。随着ηn/p的不同，摩摩擦副分别别处于边界界摩擦、混混合摩擦。。液体摩擦擦状态。摩擦特性曲曲线第一节摩摩擦状态滑动轴承的类型分类按受载方向向分按润滑状态态分向心推力(径向止推)滑动轴承轴承向心(径向)滑动轴承轴承推力(止推)滑动轴承轴承非液体润滑滑滑动轴承承液体润滑滑滑动轴承干摩擦滑动动轴承第二节滑滑动轴承的的结构型式式第二节滑滑动轴承的的结构型式式一、向心（（径向）滑滑动轴承下图所示是一种种普通的剖剖分式轴承承。它是由由轴承盖1、轴承座2、剖分轴瓦瓦3和联接螺栓栓4等所组成。。组成：轴承承座、轴套套或轴瓦、、联接螺栓栓等。整体式向心心滑动轴承承剖分式向心心滑动轴承承榫口螺纹孔轴承座轴承轴承座轴承盖联接螺栓剖分轴瓦轴承中直接接支承轴颈的的零件是轴轴瓦。为了安装时时容易对心心，在轴承承盖与轴承承座的中分分面上做出出阶梯形的的榫口。轴承应当适适度压紧轴轴瓦，使轴轴瓦不能在在轴承孔中转转动。轴承盖上制有螺螺纹孔，以以便安装油油杯或油管管。向心滑动轴轴承还有轴轴承间隙可可调节的滑滑动轴承、、轴瓦外表表面为球面面的自位轴轴承等很多多类型。第二节滑滑动轴承的的结构型式式薄壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴套卷制轴套轴瓦是滑动轴承承中的重要要零件。如图所示，向向心滑动轴轴承的轴瓦瓦内孔为圆圆柱形。若载荷方向向向下，则则下轴瓦为为承载区，，上轴瓦为非承载区区。润滑油应由由非承载区区引入，所所以在顶部部开进油孔孔。第二节滑滑动轴承的的结构型式式进油孔油沟F在轴瓦内表表面，以进进油口为中中心沿纵向向、斜向或或横向开有有油沟，以以利于润滑滑油均匀分分布在整个个轴颈上。。油沟的形形式很多，，如图所示示。几种常见的油槽一般油沟与与轴瓦端面面保持一定定距离，以以防止漏油油。轴瓦宽度与与轴颈直径径之比B/d称为宽径比比，宽径比比是向心滑滑动轴承中中的重要参参数之一。。对于液体体摩擦的滑滑动轴承，，常取B/d=0.5~l；对于非液液体摩擦的的滑动轴承承，常取B/d＝0.8~1.5，有时可以以更大些。。第二节滑滑动轴承的的结构型式式轴承中分面面常布置成成与载荷垂垂直或接近近垂直。载荷倾斜时时结构如图图大型液体滑滑动轴承常常设计成两两边供油的的形式，既既有利于形形成动压油油膜，又起起冷却作用用。45˚宽径比B/d----轴瓦宽度与与轴径直径径之比。重要参数液体润滑摩摩擦的滑动动轴承:B/d=0.5~1非液体润滑滑摩擦的滑滑动轴承:B/d=0.8~1.5第二节滑滑动轴承的的结构型式式二、推力滑滑动轴承作用：用来来承受轴向向载荷结构特点：：在轴的的端面、轴轴肩或安装装圆盘做成成止推面。。在止推环环形面上，，分布有若若干有楔角角的扇形快快。其数量量一般为6~12。第二节滑滑动轴承的的结构型式式---倾角固定，，顶部预留留平台，类型固定式可倾式---倾角随载荷荷、转速自自行调整整，性能好好。图a所示为固定定式推力轴轴承，其楔楔形的倾斜斜角固定不不变，在楔楔形顶部留留出平台，，用来承受受停车后的的轴向载荷荷。推力轴图b为可倾式推推力轴承，，其扇形块块的倾斜角角能随载荷荷、转速的的改变而自自行调整，，因此性能能更为优越越。扇形块块数一般为为6~12，图c为扇形块的的放大图。。第二节滑滑动轴承的的结构型式式第三节轴轴瓦及轴承承衬材料轴承材料应应具备下述述性能：1)摩擦系数小小；2)导热性好，，热膨胀系系数小；3)耐磨、耐蚀蚀、抗胶合合能力强；；4)要有足够的的机械强度度和可塑性性。常见的轴瓦是用用两层不同同金属做成成的，两种种金属在性性能上取长长补短。在在工艺上可可以用浇铸铸或压合的的方法，将将薄层材料料粘附在轴轴瓦基体上上。粘附上上去的薄层层材料称为为轴承衬。。第三节轴轴瓦及轴承承衬材料锡锑轴承合合金的摩擦擦系数小，，抗胶合性性能良好，，对油的吸吸附性强，，耐蚀性好好，易跑合合，是优良良的轴承材材料，常用用于高速、、重载的轴轴承。但它的价格格较贵且机机械强度较较差，因此此只能作为为轴承衬材材料而浇铸铸在钢、铸铸铁(图a及b)或青铜轴瓦瓦上(图c)。用青铜作作为轴瓦基基体是取其其导热性良良好。这种种轴承合金金的熔点比比较低，为为了安全，，在设计、、运行中常常将温度控控制得比120℃低。铅锑轴承合合金的各方方面性能与与锡锑轴承承合金相近近，但这种种材料较脆脆，不宜承承受较大的的冲击载荷荷。它一般般用于中速速、中载的的轴承。abc常用的轴瓦瓦和轴承衬衬材料有下下列几种：：一、轴承合合金轴承合金(又称白合金金、巴氏合合金)有锡锑轴承承合金和铅铅锑轴承合合金两大类类。第三节轴轴瓦及轴承承衬材料二、青铜青铜的强度度高，承载载能力大，，耐磨性与与导热性都都优于轴承承合金。它它可以在较较高的温度度(250℃℃)下工作。但但它的可塑塑性差，不不易跑合，，与之相配配的轴颈必必须淬硬。。青铜可以单单独做成轴轴瓦。为了了节省有色色金属，也也可将青铜铜浇铸在钢钢或铸铁轴轴瓦内壁上上。用作轴瓦材料的的青铜，主主要有锡青青铜、铅青青铜和铝青青铜。在一般情况下：铝青铜铅青铜锡青铜→中速重载→中速中载→低速重载第三节轴轴瓦及轴承承衬材料三、具有特特殊性能的的轴承材料料含油轴承：：用粉末冶金金法制作的的轴承，具具有多孔组组织，可存存储润滑油油。可用于于加油不方方便的场合合。橡胶轴承：：具有较大的的弹性，能能减轻振动动使运转平平稳，可用用水润滑。。常用于潜潜水泵、沙沙石清洗机机、钻机等等有泥沙的的场合。塑料轴承：：具有摩擦系系数低、可可塑性、跑跑合性良好好、耐磨、、耐腐蚀、、可用水、、油及化学学溶液等润润滑的优点点。铸铁：用于不重要要、低速轻轻载轴承。。缺点：导热性差、、膨胀系数数大、容易易变形。为为改善此缺陷，可作为轴轴承衬粘复复在金属轴轴瓦上使用用。第三节轴轴瓦及轴承承衬材料运转时，轴轴瓦温度升升高，由于于油的膨胀胀系数比金金属大，因因而自动进进入摩擦表表面起到润润滑作用。。含油轴承承加一次油油可以使用用较长时间间，常用于于加油不方方便的场合合。在不重要的的或低速轻轻载的轴承承中，也常常采用灰铸铸铁或耐磨磨铸铁作为为轴瓦材料料。此外，还有有橡胶轴承承、塑料轴轴承等。表15-1中给出常用用轴瓦及轴轴承村材料料的[p]、[pv]等数据。第三节轴轴瓦及轴承承衬材料第四节润润滑剂和润润滑装置一、润滑剂剂轴承润滑的的目的在于于降低摩擦擦功耗，减减少磨损，，同时还起起到冷却、、吸振、防防锈等作用用。轴承能能否正常工工作，和选选用润滑剂剂正确与否否有很大关关系。润滑剂分为为：1)液体润滑剂剂——润滑油；2)半固体润滑滑剂——润滑脂；3)固体润滑剂剂等。在润滑性能能上润滑油油一般比润润滑脂好，，应用最广广。但润滑滑脂具有不不易流失等等优点，也也常用。固固体润滑剂剂除在特殊殊场合下使使用外，目目前正在逐逐步扩大使使用范围第四节润润滑剂和润润滑装置1．润滑油在用的大部部分润滑油油为矿物油油（石油）。润滑油最重要的物物理性能是是粘度，它它也是选择择润滑油的的主要依据据。润滑油油的粘度是是指润滑油油抵抗变形形的能力，，它标志着着液体内部部产生相对对运动时内内摩擦阻力力的大小。。如右图所示示，有两块块平板A及B，两板之间间充满着液液体。若板板A以速度v沿x轴运动，由由于液体与与金属表面面的吸附作作用，板A表层的液体体随板A以同样的速速度v一起运动，，静止板B表层的液体体静止不动动。若润滑滑油作层流流流动，则则沿y坐标的油层层将以不同同速度u移动，于是是形成各油油层间的相相对滑移，，在各层的的界面上就就存在相