机械设计基础（第二版）课件 李春明 2.2齿轮传动 - 5.1 机械系统方案设计概述

机械设计基础模块二机械传动形式项目二齿轮传动任务一齿轮传动基础知识任务二渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算任务三渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动任务四渐开线标准直齿圆柱齿轮设计中的一些基本知识任务五渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的设计方法任务六斜齿圆柱齿轮传动任务七圆锥齿轮传动及蜗杆传动简介任务八齿轮传动的结构设计和润滑机床变速箱双级齿轮减速器应用实例起吊装置任务一

齿轮传动基础知识

从实例中可以看到，齿轮传动是通过两齿轮轮齿间的相互啮合来传递运动和动力的；机床变速箱又可以通过调整两轴上大小不同的齿轮发生啮合来使从动轴得到不同的转速。一、齿轮传动的组成

齿轮传动是由分别安装在主动轴和从动轴上的两个齿轮互相啮合而成的，是应用最为广泛的一种啮合传动形式。

与其他机械传动(如带传动、链传动等)相比，齿轮传动有如下优点：瞬时传动比恒定；传动准确、平稳；传动效率高；结构紧凑；工作可靠且使用寿命长；可传递空间任意两轴之间的运动和动力；适用的圆周速度和功率范围广（功率可从很小到数十万千瓦，圆周速度可从很小到每秒一百多米以上）。二、齿轮传动的特点它的缺点是:制造和安装的精度要求比较高；制造成本较高；不宜用于远距离轴间运动和动力的传递；齿轮的加工精度低时，传动中还会产生噪声和振动。三、齿轮传动的类型交错轴交错轴斜齿轮机构蜗杆蜗轮机构相交轴锥齿轮机构直齿曲齿平行轴直齿斜齿人字齿外啮合内啮合齿轮齿条圆柱齿轮机构1）按两轴的相对位置啮合传动2）按齿轮齿廓曲线形状分：渐开线齿廓、摆线齿廓、圆弧齿廓、抛物线齿廓其中最常用的是渐开线齿廓。3）按齿轮的工作条件分：开式传动（齿轮外露，如手动压面条机）闭式传动（齿轮密封在箱体内，如机床变速箱）4）按齿面硬度的不同分类

钢制齿轮可分为软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBW）和硬齿面齿轮（齿面硬度>350HBW）

运动分析

1）过接触点K作两齿廓的公法线nn，其与两轮连心线交于C点；

2）两轮上K点的速度分别为vK1、vK2，且

vK1=ω1×

vK2=ω2×

3）两齿轮要想正确啮合，齿廓间不发生挤压或分离，那么vK1

和vK2在公法线上的分速度应相等，即传动比四、

齿廓啮合的基本定律

从视频中可以看到，齿轮传动是依靠主动轮和从动轮的轮齿依次推动来完成工作的。两齿轮的瞬时角速度之比称为齿轮传动的传动比，用符号i表示：

4）过O1、O2点分别作nn的垂线O1N1和O2N2

；

上式表明，互相啮合的一对齿轮，任一瞬时的传动比等于该瞬时两轮连心线被C点所分割的两线段长度的反比。这一规律称为齿廓啮合基本定律。则有可得两齿轮的传动比为nnC传动比恒定的条件：C为定点。

由此可知，满足定传动比的齿廓形状必须符合的条件是：不论两齿廓在哪一点接触，过接触点的两齿廓公法线必须与两齿轮连心线交于一定点。这个定点称为两啮合齿轮的节点。C--称为啮合齿轮的节点两齿轮啮合传动时，两节圆作纯滚动。rk1、渐开线的形成直线L沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹称为该圆的渐开线。其中，这个圆为该渐开线的基圆，直线L为该渐开线的发生线，θK为该渐开线的展角。O渐开线发生线LKθKBArb基圆展角向径2、渐开线的性质1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即tt2）渐开线是从基圆开始向外逐渐展开的，故基圆内无渐开线。

五、渐开线齿廓渐开线的形成KrkOFnvkθkαkαkBArb3）渐开线上任一点的法线必与基圆相切。4）渐开线齿廓上不同点的压力角不相等。压力角是指渐开线上任一点法向压力的方向线与该点速度方向的夹角。如图，aK为K点的压力角，且基圆半径rb是定值，当K点位置变化时，rK是变化的。故渐开线齿廓上不同点的压力角是不相等的，离基圆圆心越远，压力角就越大；离基圆圆心越近，压力角就越小，基圆上的压力角等于零。5）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆半径越小，渐开线越弯曲；基圆半径越大，渐开线越平直；当基圆半径趋于无穷大时，渐开线成一直线。故齿条的齿廓是直线齿廓。o齿顶圆ra，da齿根圆rf，df齿厚分度圆齿厚s齿槽宽分度圆齿槽宽e齿距分度圆齿距p=s+e分度圆r，d齿顶，齿顶高齿根，齿根高齿全高h=ha+hf基圆rb，db标准直齿圆柱外齿轮基圆齿距pb、pnpnrhahfhrbBppbseskekrfpkrark任务二渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸一、齿轮各部分的名称和代号（外齿轮）hahf二、基本参数1）齿数z

2）模数m

模数m是决定齿轮轮齿尺寸大小的一个基本参数。模数越大，轮齿的尺寸就越大，轮齿承受载荷的能力就越强。齿数相同的齿轮，模数越大，其直径就越大。3）压力角a

通常所说的压力角是指分度圆上的压力角，用a表示。压力角a是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数，并规定a为标准值，我国取a=20°。4）齿顶高系数ha*和顶隙系数c*

标准齿轮的齿顶高和齿根高分别为ha=ha*m

hf=(ha*+c*)m

标准规定：正常齿外啮合的渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式三、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸的计算分度圆直径(d=m·z)

齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径(da=(z+2ha*)m)

齿根圆直径(df=(z-2ha*-2c*)m)

基圆直径(db=d·cosa)

齿距齿厚齿槽宽

中心距

任务三

渐开线标准直齿轮的啮合传动一、正确啮合条件正确啮合条件：模数相等,压力角相等

正确啮合：为实现连续传动，前后两对齿应能同时在啮合线上接触，而不会相离或重叠。

即，两轮相邻两齿同侧齿廓沿公法线的距离应相等正确啮合条件：模数相等,压力角相等二、连续传动条件

一对轮齿的啮合过程

啮合起始点B2，啮合终止点B1极限啮合起始点N1

，

极限啮合终止点N2实际啮合线段B1

B2，极限啮合线段N1N2

连续传动条件

当前一对齿在B1点将要脱离啮合时，后一对齿正好或已经从B2点进入啮合。即满足B1B2≥pb。重合度

重合度越大，表示同时啮合的轮齿对数越多，齿轮传动越平稳，承载能力越高。一般机械制造中，常使任务四渐开线标准直齿圆柱齿轮传动设计中的基本知识铸造、模锻、热轧、冲压和切削加工。切削加工又分为仿形法和范成法。一、渐开线标准直齿圆柱齿轮的加工方法：1、仿形法（成形法）原理：刀具刃形与被加工齿轮的齿槽形状相同。机床：普通铣床。刀具：圆盘铣刀、指形铣刀。运动：切削运动、进给运动、分度运动。特点：加工过程不连续，精度低、生产率低。应用：单件及低精度齿轮加工。

刀具的选择与m、

、z有关，每一种模数有8把铣刀。

112～13214～16317～20421～25526～34635～54755～1348≥135

刀号加工齿数

每把刀的刀刃形状，按它加工范围内最少齿数的齿轮齿形来设计，故加工其它齿数的齿轮时存在理论误差。链接动画

2、展成法（包络法、范成法）

1）齿轮插刀

机床：插齿机运动：展成运动i12

=ω1/ω2=z2/z1切削运动进给运动让刀运动齿轮插刀插齿

特点：精度高，生产率较低。应用：加工单个或多联直齿轮。

原理：利用齿轮啮合的原理来进行加工的。加工时刀具与齿坯的运动就像一对相互啮合的齿轮，最后刀具将齿坯切出渐开线齿廓。

2）齿条插刀

机床：插齿机运动：展成运动

v1=ω2

r2=ω2

mz2/2切削运动进给运动让刀运动

特点：精度高，生产率较低。应用：加工单个或多联直齿轮。展成原理演示

3）齿轮滚刀

机床：滚齿机运动：展成运动

i12

=ω1/ω2=z2/z1切削运动进给运动

特点：精度较高，生产率高。应用：加工直齿轮、斜齿轮、蜗轮及齿轮轴。齿轮滚刀滚齿根切现象：用范成法加工标准齿轮时，有时会将齿根部正常的渐开线齿廓切去一部分的现象为根切现象。二、根切现象与不产生根切的最少齿数根切的产生根切后果：齿根厚度减薄，轮齿的抗弯曲能力下降，重合度减小，影响传动的平稳性。Ｋω1v根切的原因：齿数太少，齿条刀具的齿顶线与啮合线的交点超过极限啮合点N1。避免根切的方法：1、最少齿数：标准直齿轮的最少齿数为zmin=17；短齿齿轮zmin=14。2、采用变位齿轮：为避免根切，改变刀具和轮坯间的相对位置。三、齿轮常见的失效形式

1、轮齿折断

疲劳折断：齿根在变化的弯曲应力的反复作用下，产生疲劳裂纹，裂纹不断扩展，最终导致齿根弯曲疲劳折断。过载折断：轮齿过载或受过大冲击载荷作用时，突然弯曲折断。避免折断的措施：增大齿根过渡圆角；提高齿面加工精度；采用齿面强化措施和增大轴及支承的刚度等。常见的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、塑性变形2、齿面点蚀

齿轮传动中，两齿面是线接触，齿面在法向力的作用下将产生接触应力。当齿面在交变接触应力的反复作用下，齿面金属将呈小块脱落，齿面节线处将呈现出麻点状的小凹坑，这种现象称为齿面点蚀。

避免点蚀的措施：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油的粘度等。齿面点蚀是闭式齿轮传动中软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBW）的主要失效形式。3、齿面磨损当灰尘、砂粒、金属屑等杂质落入齿槽时，两轮齿啮合受载时，这些杂质成为磨料，使齿面发生磨损。磨损后，正确齿廓形状遭到破坏，引起冲击、振动和噪声，且齿厚减薄，最后导致轮齿因强度不足而折断。磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。

避免磨损的措施：减小齿面粗糙度；保持良好的润滑；采用闭式传动等。4、齿面胶合

避免胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用抗胶合能力强的润滑油等。

在高速重载的齿轮传动中，齿面间由于压力过大而产生过多的热量，轮齿啮合区局部温度升高，油膜脱落，失去润滑作用，从而使两齿面间某些接触点粘结在一起。随着齿轮的转动，将软金属表面沿滑动方向划伤、撕裂，形成沟纹，这种现象称为齿面胶合，5、齿面塑性变形

在过大的压力作用下，轮齿材料沿摩擦力方向流动，这种现象称为塑性变形。塑性变形多发生在低速重载的闭式软齿面齿轮传动中。选择合适的主从动齿轮的材料，提高齿面硬度，选用合适的润滑油和润滑方式可减轻和防止塑性变形的发生。四、齿轮常用的材料及热处理方法1、对齿轮材料的要求

齿面硬，齿芯韧，易于加工及热处理。

2、常用材料及热处理方法

齿轮常用材料是锻钢、铸钢、铸铁和非金属材料。

1）锻钢锻钢具有强度高、韧性好、便于制造等特点，且便于进行热处理，所以大多数齿轮都用锻钢制造。

（1）软齿面齿轮齿面硬度≤350HBW，热处理后切齿。常用材料为45钢、50钢等正火处理或45钢、40Cr、35SiMn等作调质处理。为了使大、小齿轮的寿命相同，推荐小齿轮的齿面硬度比大齿轮高25~50HBS。

（2）硬齿面齿轮齿面硬度﹥350HBW，一般用锻钢经正火或调质后切齿，再作表面硬化处理，最后进行磨齿等精加工。表面硬化的方法可采用表面淬火、渗碳淬火、氮化等。硬齿面齿轮常用的材料为40Cr、20Cr、20CrMnTi、38CrMoAlA等。这类齿轮由于齿面硬度高，承载能力高于软齿面齿轮，常用于高速、重载、精密的传动中。

两种齿轮：

2）铸铁

铸铁的抗弯和抗冲击和耐磨性能较差，但价格低廉、浇铸简单，加工方便。主要用于低速、轻载、冲击小的不重要的齿轮传动中。

3）非金属材料对高速、小功率、精度不高及要求低噪音的齿轮传动，常用非金属材料（如夹布胶木、尼龙等）做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。

2）铸钢

用于直径为400～600mm的大齿轮。用铸造的方法制成齿坯。

1、模数m和齿数z1

为使轮齿避免根切，标准直齿圆柱齿轮的最少齿数为17；为了保证齿面磨损均匀，宜使z1

、z2

互为质数；

对于开式齿轮传动，一般取z1=17~20；对于闭式齿轮传动，一般取z1=20~40。五、齿轮传动中主要参数的确定按齿轮强度条件计算出的模数，应圆整成标准模数；对于传递动力的齿轮，其模数一般应大于1.5mm；普通减速器、机床及汽车变速箱中的齿轮模数一般在2~8mm之间。

■模数m

■齿数z1３、齿宽系数ψd

轮齿愈宽，承载能力愈高，因此轮齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适当。2、传动比i

对于一般齿轮传动，常取单级传动比i≤5~7。

直齿圆柱齿轮减速器中，为了便于装配和调整，设计时通常使小齿轮的齿宽比大齿轮的齿宽大5～10mm。六、齿轮传动的精度

国标（GB/T10095-2008）中，规定精度标准为12个精度等级，1级精度最高，12级精度最低。常用的为6-9级。

齿轮精度等级的选择，应根据齿轮的用途、使用条件、传递的圆周速度和功率的大小，以及其他技术、经济指标等要求来确定。一、齿轮传动的设计准则任务五渐开线标准直齿轮传动的设计方法

1）闭式软齿面齿轮传动中，齿面点蚀是主要失效形式，故设计时应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，得到齿轮传动的主要几何尺寸后，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。2）闭式硬齿面齿轮传动中，轮齿折断是主要失效形式，故设计时应先按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，得到齿轮传动的主要几何尺寸后，再按齿面接触疲劳强度进行校核。3）开式齿轮传动中，齿面磨损和轮齿折断都有可能发生，故设计时只按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数，考虑到磨损的影响，将模数加大10%~15%，后不需进行齿面接触疲劳强度校核。设计准则是由齿轮的失效形式确定的。二、齿面接触疲劳强度计算和校核公式（以一对钢制齿轮为例）校核公式：设计计算公式：-)σH为齿面实际接触应力，单位MPa;-)K为载荷系数（查表2-2-7）；

-)T1为小齿轮的转矩，

,单位N·mm；P单位kW,n1单位r/min。-)u为大、小齿轮的齿数比；-)b为齿面接触宽度（通常取大齿轮的宽度），单位mm；-)d1为小齿轮分度圆直径，单位mm；-)[σH]为齿轮材料的许用接触应力，单位MPa；-)Ψd为齿轮的齿宽系数。“±”中，“＋”用于外啮合，“－”用于内啮合。

式中

工作机种类载荷特性原动机电动机多缸内燃机单缸内燃机均匀加料的输送机和加料机、轻型卷扬机、发电机、机床辅助传动均匀轻微冲击1~1.21.2~1.61.6~1.8不均匀加料的输送机和加料机、重型卷扬机、球磨机、机床主传动中等冲击1.2~1.61.6~1.81.8~2.0冲床、钻床、破碎机、挖掘机强烈冲击1.6~1.81.9~2.12.2~2.4表2-2-7载荷系数K表2-2-9标准外齿轮的齿形系数和应力修正系数z181920212223242526272829YF2.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53YS1.531.541.551.561.571.571.581.591.591.601.611.62z303540455060708090100150200YF2.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.142.12YS1.631.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.87正确啮合的两齿轮有如下关系：使用设计计算公式进行齿面接触疲劳强度设计计算时，取和中的较小者带入计算。三、齿根弯曲疲劳强度计算和校核公式校核公式：设计计算公式：

-)σF为齿根实际弯曲应力，单位MPa;-)K为载荷系数（查表2-2-7）；-)T1

为小齿轮的转矩，单位N·mm；

-）b

为两齿轮接触宽度；-）m为齿轮的模数，单位mm；-)z1为小齿轮齿数；-）[σF]为齿轮材料的许用弯曲应力，单位MPa；-）YF为齿形系数，YS为应力修正系数（查表2-2-9。

式中：

一对正确啮合的大小齿轮，其齿形系数和许用弯曲应力一般都不相等，故两轮轮齿在进行齿根弯曲疲劳强度校核时应分别校核。即但在设计计算时，只取中的较大者进行计算，求得的模数应圆整为标准值。四、齿轮传动的许用应力的计算1、许用接触应力[σH]：式中：σHlim为材料的齿面接触疲劳极限应力（查图2-2-23）；ZNT为材料的接触疲劳寿命系数（查图2-2-24），SH为接触疲劳强度安全系数。图2-2-23图2-2-242.许用弯曲应力[σF]：式中：σFlim为材料的齿根弯曲疲劳极限应力（MPa）（查图2-2-25）；YST为齿轮的应力修正系数，YST=2YNT为弯曲疲劳寿命系数（查图2-2-26），SF为弯曲疲劳强度安全系数。图2-2-25图2-2-262、闭式硬齿面齿轮传动（硬度>350HBW）

1）选择齿轮材料、热处理方式及精度等级及齿数；

2）合理选择齿轮参数，按齿根弯曲疲劳强度设计公式求出模数m，并选标准模数；

3）计算齿轮的主要尺寸；

4）校核齿面的接触疲劳强度；

5）确定齿轮的结构尺寸；

6）绘制齿轮的零件图。任务六斜齿圆柱齿轮传动一、斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的比较

直齿圆柱齿轮的轮齿与轴线平行，斜齿圆柱齿轮的轮齿相对于轴线倾斜。斜齿轮分为左旋和右旋两种类型。

一对直齿圆柱齿轮啮合传动时，齿面接触线与其轴线平行，轮齿沿整个齿宽同时进入啮合或退出啮合，传动的平稳性差，容易引起冲击、振动和噪声，所以一般不适用于高速、重载的传动。

斜齿圆柱齿轮啮合传动时，齿面接触线相对于其轴线倾斜，齿廓是逐渐进入啮合或逐渐退出啮合的。啮合线的长度由零逐渐增加，然后又逐渐缩短，直至脱离啮合。因此斜齿轮传动平稳性好，重合度大，噪声和冲击小，承载能力强，适用于高速和大功率的传动。二、斜齿轮圆柱齿轮传动与直齿轮圆柱齿轮传动的比较

三、斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算

斜齿轮的参数有端面参数和法面参数两种。与齿轮轴线垂直的平面称为端面；与轮齿垂直的平面称为法面。斜齿轮的端面是标准的渐开线，但加工斜齿轮时，刀具应沿轮齿方向切削加工，即刀具的截面形状应与齿轮的法面齿槽形状相同。所以，通常把斜齿轮的法面参数作为其标准参数，用下标n标注，几何尺寸一般按端面参数进行计算，用下标t标注。1.基本参数1）螺旋角β螺旋线展开所得的斜直线与轴线之间的夹角β称为分度圆柱上的螺旋角，简称为螺旋角。螺旋角β越大，轮齿就越倾斜，传动的平稳性也越好，但轴向力也越大。它是斜齿轮的一个重要的参数，一般取。

2）模数pn=ptcosβ

而p=πm

3）压力角标准斜齿轮的法面压力角an=20º

4）齿顶高系数和顶隙系数对于标准斜齿轮：2.几何尺寸的计算（见课本

）四、平行轴斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件五、传动比任务七圆锥齿轮传动及蜗杆传动简介二、圆锥齿轮传动的特点和类型

传递两相交轴之间（多为∑=90°）的运动和动力。锥齿轮一、圆锥齿轮的形状

轮齿分布在截圆锥上，齿形由大端到小端逐渐减小。

圆锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲齿三种类型，其中直齿圆锥齿轮因设计、制造和安装简单而被广泛应用在低速、轻载的场合。

圆锥齿轮有分度圆锥、齿顶圆锥和齿根圆锥，各圆锥的锥底圆分别称为圆锥齿轮的分度圆（直径为d)、齿顶圆（直径为da）、齿根圆（直径为df）。

分度圆锥母线长度称为锥距，用R表示

分度圆锥母线与轴线间的夹角称为分度圆锥角，用δ表示。三、直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸几何尺寸见课本基本参数规定大端参数为标准值m、z、α、h*a、c*、δ

对于直齿圆锥齿轮，为了便于计算和测量，规定以大端参数为标准值。

四、直齿圆锥齿轮正确啮合的条件正确啮合条件：

两锥齿轮大端的模数和压力角分别相等，锥距相等。五、传动比

蜗杆传动主要用于传递空间两交错轴之间的运动。

1、蜗杆传动的组成六、蜗杆传动简介

蜗杆传动

2、蜗杆传动的特点及应用应用适用于传递中、小功率和较低速度。常用于传动比较大，且要求结构紧凑的场合；及为了安全保护作用，需要机构具有自锁性能的场合。

优点:

1）传动比大，结构紧凑。一般8～80，分度时可达1000。

2）传动平稳，无噪声。

3）适当选择参数可实现自锁。缺点:1）相对滑动速度大，发热大，效率低，自锁时η＜50％。2）蜗轮齿圈一般采用有色金属合金，成本高。3）轴向力大。3、蜗杆传动的类型1.按蜗杆形状:圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动2.根据蜗杆旋向的不同，蜗杆分为右旋蜗杆和左旋蜗杆，判断方法同斜齿轮旋向的判断。4、蜗杆传动的传动比通常以蜗杆为主动件，传动比为z1为蜗杆的头数，z2为蜗轮的齿数。蜗杆头数的推荐值为1、2、4、6，当要求传递大传动比或大转矩时，z1取小值。5、蜗轮转向的判断：

判定方法如下：蜗杆为右旋时，伸出右手，用四指顺着蜗杆的旋转方向抓握，大拇指指向的相反方向即为蜗轮在啮合点的线速度方向。蜗杆为左旋时，则用左手按相同的方法判定蜗轮转向。蜗杆传动时，蜗轮的转向，可以按照蜗杆的旋向和其旋转方向，用左、右手定则判定。

蜗杆旋向、蜗杆转向和蜗轮转向三者中，任知其中两个方向，可确定第三个方向。

手动葫芦原理图1-蜗杆2-蜗轮3-卷筒

图示为蜗杆传动和锥齿轮传动的组合。已知输出轴的锥齿轮的转向。试合理确定蜗杆和蜗轮的转向。标出图中未注明的蜗杆或蜗轮的转向（蜗杆为主动件）。任务八齿轮传动的结构设计及其润滑一、齿轮的结构设计

1.齿轮轴2.实体式齿轮齿顶圆直径

常见的齿轮结构形式有：3.腹板式齿轮齿顶圆直径

以便节省材料、减轻重量。4.轮辐式齿轮齿顶圆直径

二、齿轮传动的润滑方式

（1）浸油润滑

（2）喷油润滑

开式齿轮传动中，由于传动速度较低，通常采用人工定期加油润滑方式。闭式齿轮传动一般可根据齿轮的圆周速度进行选择。有浸油润滑（圆周速度v<12m/s）和喷油润滑（圆周速度v>12m/s）两种。模块三连接项目一螺纹连接任务一概述任务二螺纹连接的基本类型及其预紧和防松连接静连接可拆联接（螺纹连接、键连接和销连接）不可拆联接（焊接、铆接和粘接）根据是否可拆卸动连接：静连接：被连接的零件之间有相对运动被连接的零件之间不允许有相对运动连接的概念：把两个构件结合在一起称为连接。连接的分类：任务一概述一、螺纹的种类：1、按螺纹所在位置分：外螺纹：在圆柱或圆锥外表面所形成的螺纹内螺纹：在圆柱或圆锥内表面所形成的螺纹2、按螺纹用途分：传动螺纹：用来传递运动和动力，其牙型（指螺纹轴线剖面的轮廓形状）常采用矩形、梯形和锯齿形等。连接螺纹：用来连接构件，其牙型采用三角形，因为三角形螺纹之间产生的摩擦力大，自锁性能好，牢固可靠。1、牙型及牙型角常用牙型的牙型角：牙型二、螺纹的参数三角形螺纹用于连接，其它用于传动。大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。又称为公称直径。外螺纹大径用d表示，内螺纹大径用D表示。小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。外螺纹小径用d1表示，内螺纹小径用D1表示。牙底牙底牙顶牙顶小径大径2、螺纹的直径中径中径：中径是一个假想圆柱面的直径，其母线通过牙型的厚度和牙型间沟槽的宽度相等。

D2、d23、线数n

单线螺纹双线螺纹

指螺纹螺旋线的数目，一般n≤4。单线螺纹（n=1）自锁性能好，多用于联接件；多线螺纹（n﹥1）传动效率高，多用于传动件。4、螺距P

：螺纹中径线上，相邻两牙对应两点间的轴向距离。5、导程S

：同一条螺纹中径线上，相邻两牙对应两点间的轴向距离。单线螺纹：P=S多线螺纹：S=nP=导程螺距螺距导程6、旋向右旋（常用）左旋

根据螺旋方向分为左螺纹和右螺纹，通常使用的是右螺纹。三、常用的螺纹连接件：六角头螺栓双头螺柱外六角螺母平垫圈开槽圆柱头螺钉开槽沉头螺钉圆柱头内六角螺钉锥端紧定螺钉螺纹连接是利用带有螺纹的零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的可拆连接，应用非常广泛。螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接及紧定螺钉连接四种。一、螺纹连接的基本类型：任务二

螺纹连接的基本类型及其预紧和防松1、螺栓连接

螺栓连接是利用螺栓穿过被连接件的光孔，拧紧螺母后将连接件固连成一体的一种连接形式。用于被连接件不厚且便于加工通孔的地方。用普通螺栓连接时，被连接件的通孔与螺栓杆间有一定的间隙，无论连接传递的载荷是何种形式，螺栓都受到拉伸的作用。由于这种连接的通孔加工精度低、结构简单、装拆方便，故应用广泛。螺栓连接可分为普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接。用铰制孔螺栓连接时，螺栓的光杆和被连接件的孔多采用基孔制过渡配合（H7/m6或H7/n6），这种螺栓工作时受到剪切和挤压作用，主要承受横向载荷。它用于载荷较大、冲击严重、要求良好对中的场合。（a）普通螺栓连接（b）铰制孔螺栓连接2、双头螺柱连接

双头螺柱连接是将双头螺柱的一端旋紧在一被连接件的螺纹孔中，另一端则穿过另一被连接件的光孔，再拧螺母而将被连接件固连在一起的一种连接形式。用双头螺柱连接时，可直接将双头螺柱的一端直接旋入被连接件的螺纹孔中。拆卸时，只需旋下螺母，而不需拧下双头螺柱便可将被连接件拆开。这种连接适用于被连接件之一很厚而不便加工成通孔，且需要经常拆卸的场合。3、螺钉连接螺钉连接不需要用螺母，而是将螺钉穿过一被连接件的通孔，直接拧入另一被连接件的螺纹孔内而实现的连接。使用螺钉连接的结构比螺栓连接简单，但若经常装拆则易损坏螺纹。因此，螺钉连接适用于被连接件之一较厚，且不必经常拆装的场合。4、紧定螺钉连接将它旋入一零件的螺纹孔中，并以其末端顶住另一零件的表面或嵌入轴上相应位置已加工好的小锥坑中，以固定两个零件的相对位置，这种连接主要用来固定被连接件的相对位置。紧定螺钉在受力方面和上述三种连接相区别的是通过螺钉头使力，将两个物体连接在一起。用于固定两被连接件的相对位置，并可传递不大的力和转矩。预紧目的——增加连接的可靠性与紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙与相对滑移。保持正常工作。预紧过紧——拧紧力过大，螺杆静载荷增大、降低本身强度。

过松——拧紧力过小，工作不可靠二、螺纹连接的预紧

工程实际中，绝大多数螺纹连接在装配时都要拧紧，此即为预紧。预紧使连接件在承受载荷之前就受到了力的作用，这个预加的作用力称为预紧力。装配时需要拧紧的连接称为紧连接，反之称为松连接。1、防松目的实际工作中，外载荷有振动、变化、材料高温蠕变等会造成摩擦力减少，螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹连接松动，如经反复作用，螺纹连接就会松驰而失效。因此，必须进行防松，否则会影响正常工作，造成事故。2、防松原理消除（或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。三、螺纹连接的防松

3、防松办法及措施1）摩擦防松双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等2）机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等开槽螺母圆螺母串联钢丝3）不可拆防松：端铆、冲点、点焊、粘合

模块三连接项目二键销连接任务一松键连接任务二紧键连接和花键连接任务三销连接及其应用一、轴毂连接：实现轴和轮毂周向固定的连接。可采用键连接、销连接、紧定螺钉连接。常采用的方法是键连接。键是一种标准件，通常用于轴与轴上回转零件的周向相对固定或导向移动，以传递运动或扭矩。

键连接分为松键连接、紧键连接和花键连接。松键连接主要有平键连接、半圆键连接等，其中平键连接应用最广。任务一松键连接二、键连接的类型：三、平键连接的特点

平键端面呈长方形，键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，而键的两侧面与轴和轮毂上的键槽侧面是紧密接触的配合面，依靠这两侧的配合表面受挤压来传递运动和转矩，所以称之为工作面。装配时，由于键的顶面与轮毂有间隙，不会出现偏心现象，所以连接对中性好，但只能对轴上零件作周向固定，不能轴向固定，所以不能承受轴向力。四、普通平键分为以下三种：圆头(A型)方头(B型)半圆头(C型）

按构造可分为圆头半键(A型)、方头平键(B)、半圆头平键(C型）。

A型：两端皆为圆头，键槽由指形铣刀加工，键的头側面与轮轂键槽不接触，键的圆头部分不能充分利用，且应力集中大。B型：两端皆为方头，键槽由盘形铣刀加工，应力集中小，当尺寸较大时常用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动。C型：一端方头，一端圆头，用于轴端与轮连接。五、平键类型的选择：

平键的长度L按轮毂宽度确定：按L=B-（5～10）mm计算后圆整为标准值。

平键的截面尺寸b和h的确定：根据轴的直径d在国家标准表中查找。例：钢轴与铸铁带轮采用键连接，已知轴径d=45mm，带轮轮毂长L=80mm，试选用键连接的类型和尺寸。一、紧键连接１、楔键连接楔键的上、下表面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有1：100的斜度。装配时，将键沿轴向打入轴和轮槽内，工作表面上产生很大的正压力，工作时，依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩。其对中性差，冲击、变载下易松脱，所以，适用于对中性要求不高、有单方向的轴向力的低速场合。任务二紧键连接和花键连接（楔键连接和切向键连接）（楔键分为普通楔键和钩头楔键两种）普通楔键

钩头楔键２、切向键连接切向键由一对普通楔键组成，装配时将两键楔紧，窄面为工作面，其中与轴槽接触的窄面过轴线，工作压力沿轴的切向作用，能传递很大的转矩。一对切向键只能传递单向转矩，传递双向转矩时，需用两对切向键，互成120°~135°分布。（图中未画出轮毂零件）3、花键连接轴的周向均布有多个凸齿，轮毂孔的周向均布有同样多的凹槽，两者直接配合构成的连接称为花键连接，轴称为外花键，孔为内花键。花键的类型：花键按齿形可分为矩形花键和渐开线花键。花键的特点：花键连接的承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小，但加工花键需专门的设备和刀具，成本高。花键的应用：适用于载荷大和定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接

。任务三销连接连接销——主要用于零件间的连接或锁定，可传递不大的载荷。定位销——主要用于固定零件间的相对位置，常用作组合加工和装配时的主要辅助零件。安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元件。一、销连接圆柱销——靠过盈固定在孔中，用以固定零件，传递动力或作定位件。不能用于常装拆（否则定位精度下降）。圆锥销——1：50锥度，可自锁，定位精度较高，允许用于常装拆，且便于拆卸。二、销的种类

销按形状可分为圆柱销、圆锥销、开口销、槽销及特殊形式的销等，其中圆柱销、圆锥销、开口销已标准化。开口销--开口销用在带孔螺栓和带槽螺母上，将其插入槽形螺母的槽

口和带孔螺栓的孔，并将销的尾部叉开，以防止螺栓松脱。带螺纹锥销槽销--槽销上有碾压或模锻出的三条纵向沟槽（图3-2-16），将槽销打入销孔时，由于材料的弹性变形使槽销挤压在销孔中，所以销孔无需铰光，也可多次装拆，并且不易松脱，因而能承受振动和变载荷，多用来传递载荷。开尾锥销模块四轮系与轴系零件

项目一轮系任务一轮系及轮系的传动比任务二周转轮系及混合轮系传动比任务三轮系的应用

在机器中，常将一系列相互啮合的齿轮组成传动系统，以实现变速、换向、大传动比、分路传动、运动分解与合成等功用。这种由一多个齿轮组成的传动系统称为轮系。任务一轮系及轮系的传动比一、轮系的类型

根据轮系运转时各齿轮轴相对于机架是否固定，可将轮系分为两大类：定轴轮系、周转轮系和混合轮系。定轴轮系分类：空间定轴轮系平面定轴轮系特点：每个齿轮的轴都互相平行。特点：所有齿轮的轴不全平行。二、定轴轮系中主、从动轮转向的确定（箭头标注法）1、一对圆柱齿轮传动：外啮合:相反内啮合:相同2、圆锥齿轮传动：同时指向(或背离)啮合点3、蜗杆传动：左(右)手定则1212123例如：标出图示轮系的齿轮转向。三、定轴轮系传动比大小的计算

单对齿轮的传动比:轮系的传动比:惰轮(过轮):不影响传动比大小只起改变转向作用的齿轮为惰轮。例如：求图示两轮系的传动比，并比较两轮系的区别。

例1：已知各轮齿数z1=20、z2=40、z2’=20、z3=30、z4=80。求：i14及4轮的转向。解：4轮的转向如图所示。

例2：下图所示的轮系中，已知z1＝20，z2＝25，z2΄＝18，z3＝20，z3΄＝50，z4＝60，z4΄＝30，z5＝54，各齿轮均为标准齿轮。已知轮1的转速n1＝1440r/min，转向如图所示，试求传动比i15及齿轮5的转速n5，并在图上标注各轮的转向。解：5轮的转向如图所示。

例3：如下图所示，已知z1=14，z2=28，z2'=20，z3=50，z3'=20，z4=20，z5=40，各齿轮均为标准齿轮。齿轮1为主动件，已知轮1的转速n1＝1440r/min，转向如图所示，试求传动比i15及轮5的转速n5，并在图上标注各轮的转向。例4：如图所示的空间定轴轮系中，设Z1=Z2=Z3′=20,Z3=100,Z4’=2（左旋）,Z4=40,Z5=40,n1=1000r/min，试求蜗轮5的速度n5及各轮的转向。解：各轮的转向如图所示。一、周转轮系的特点:

周转轮系与定轴轮系的区别在于周转轮系中有转动的系杆

H

，使得行星轮2既有自转又有公转。

故，周转轮系传动比不能直接用定轴轮系传动比的公式计算周转轮系的传动比。任务二周转轮系及混合轮系的传动比二、周转轮系传动比的计算方法：1、根据相对运动的原理，采用转化轮系法把周转轮系转化为定轴轮系，此定轴轮系称为该周转轮系的转化轮系或转化机构）2、再按定轴轮系传动比的计算公式计算转化轮系的传动比，就可得出周转轮系中各构件之间的角速度（转速）的关系，进而求得该周转轮系的传动比。

而原构件之间的相对运动关系保持不变。这样，原来的行星轮系就变成了假想的定轴轮系。这个经过一定条件转化得到的假想定轴轮系，称为原周转轮系的转化轮系。转化轮系法：

假想对整个行星轮系加上一个与行星架转速ωH大小相等而方向相反的公共转速-ωH

，根据相对运动原理，则行星架被固定（即轮系中系杆H的相对角速度为零），行星轮系

周转轮系中含有动轴线,将周转轮系向定轴轮系转化，关键是要让动轴线相对系杆是固定的,故对整个周转轮系加一公共角速度-

H,就得到相对与系杆来说各个构件都固定的一个轮系,称为周转轮系的转化机构,可用定轴轮系的传动比计算公式进行计算。周转轮系及转化轮系中各构件的转速原来的转速n1n2转化轮系中的转速nHH=nH-nH=0构件名称太阳轮1行星轮2太阳轮3行星架Hn3nHn1H=n1-nHn2H=n2-nHn3H=n3-nH由于转化轮系为定轴轮系，故根据定轴轮系传动比计算式可得轮1、3传动比为：上述结论，可推广到周转轮系的转化轮系传动比计算的一般情况：

使用上式必须注意一下几点：（1）轮1、轮K均是中心轮。（2）将已知转速代人上式求解未知转速时，必须将已知转速的大小和它的正（负）号一并代入（可先假定某一方向的转速为正，另一方向的转速为负）；（3）公式适用于平面周转轮系，正、负号可按画箭头的方法来确定，也可根据外啮合次数还确定（-1）m；对于空间周转轮系，当两太阳轮和行星架的轴线互相平行时，仍可用转化轮系法来建立转速关系式，但正、负号应按画箭头的方法来确定；圆锥齿轮组成的行星轮系，不能用此式来计算该轮系中行星齿轮的转速。例1：已知各轮齿数如图示，求解：转化机构的传动比为

代入已知数据：

得：

若则有：122′3由此可见，同一种结构形式的行星轮系，由于某一齿轮的齿数略有变化，其传动比将会发生巨大的变化，同时转向也发生变化。三、混合轮系的概念：

既包含定轴轮系又包含周转轮系的齿轮系，或有多个周转轮系的齿轮系。四、计算混合轮系传动比的一般步骤：1、区别轮系中的定轴轮系部分和周转轮系部分；首先找出行星轮，再找到支持行星轮的行星架，以及与行星轮啮合的太阳轮，这样它们与机架就组成了周转轮系，依此法寻找，直到找不出行星轮为止，则余下的齿轮系就是定轴轮系（或无定轴轮系）。2、分别列出定轴轮系部分和周转轮系部分的传动比公式，并代入已知数据；3、找出定轴轮系部分与周转轮系部分之间的运动关系，并联立求解。五、混合轮系传动比计算的要点：（1）分清轮系（2）分别列式（3）找出联系（4）联立求解例：如图所示轮系中，已知各轮齿数Z1=20,Z2=40,Z2′

=20，Z3=30,Z4=80。计算传动比i1H

。（1）分清轮系

解：周转轮系：轮2′，3，H定轴轮系：轮1，2周转轮系传动比：定轴轮系传动比：=-2=-4其中n4=0，n2=n2

′i1H=n1/nH

=-10负号说明行星架H与齿轮1转向相反。

（2）分别列示

（3）找出关系

（4）联立求解任务三轮系的应用一、实现分路传动

利用齿轮系，使一个主动轴带动若干个从动轴同时转动，将运动从不同的传动路线传递给执行机构。滚齿机滚刀与轮坯之间作范成运动的简图

滚齿加工要求滚刀的转速n满足一定的传动比关系。如图，主动轴Ⅰ通过锥齿轮1、2将运动传给滚刀；同时主动轴又通过直齿轮3经齿轮4、5、6、7传至蜗杆8，最后传给蜗轮9，带动被加工的轮坯转动，以满足滚刀和轮坯的传动比要求。二、获得远距离传动和大的传动比采用多对齿轮组成轮系，可获得较大的传动比，只要适当选择轮系中各对啮合齿轮的齿数，就可获得所要求的传动比，在行星齿轮系中用较少的齿轮就可获得较大的传动比。

同一种结构形式的行星轮系，若某一齿轮的齿数略有变化，其传动比将会发生巨大的变化，同时转向也发生变化。

一对外啮合圆柱齿轮传动，其传动比一般为i<=5-7，但行星轮系传动比可达i=10000，且结构紧凑。

用一对齿轮实现远距离传动时，必有一个齿轮做得很大，这会使机构体积增大，同时小齿轮也容易破坏。a1bc762435ed带轮车床变速箱的6种转速

主动轴转速不变时，利用轮系可以使从动轴获得多种工作转速。三、实现变速传动车床走刀丝杠三星轮换向机构转向相反转向相同四、实现换向传动可变向的轮系

主轴转向不变时，利用堕轮可以改变从动轴的转向。五、实现运动的合成与分解(用差动轮系完成)1、合成运动：把两个输入运动合成为一个输出运动123H已知z1=z3由公式得:i13H=n1H/n3H=(n1–nH)

/(n3–nH)=(-)(z2z3)/(

z1z2)=-1由此，解得2nH

＝n1＋n3这种轮系可用作加法（减法）机构2L122354H左轮右轮轮距2、把一个运动分解为两个运动

2L122354H左轮右轮安装在汽车后部调整左轮和右轮转速的差速器轮距其中：

Z1=Z3，nH=n4动力输入，

n5由发动机提供差动轮系部分12234H注意转化机构中各齿轮的转向。iH13=(n1-nH)/(n3-nH)=（-）Z3/Z1=-1nH=(n1+n3)/2(1)5定轴轮系4、5（2）2L122354H左轮右轮（a）当汽车在直道上运行时，左轮和右轮等速。即n1=n3=nH

。此时系杆H与齿轮1，3间无相对运动，齿轮1，2，3，4如同一个固联的整体，一起转动。2Lrr2L122354H左轮右轮P31P后轮前轮nV1V3（b）当汽车以r为平均半径转弯时，车体以ω绕P点旋转：有：V1=(r-L)w，

V3=(r+L)w

n3/n1=V1

/V3=(r+L)/(r-L)（3）

nH=n4=(n1+n3)/2(1)（2）n3/n1=(r+L)/(r-L)（3）由以上三式解得：该轮系根据转弯半径大小自动分解n5使n1

、n3符合转弯的要求。r2L122354H左轮右轮P六、实现大功率传动（尺寸及重量较小的条件下）

采用多个行星轮结构，几个行星轮均负担载荷，实现小尺寸大功率传动。对称结构引入了虚约束课堂练习341253'已知：z1=z2=z3'=z4=20，齿轮1，3，3'和5共轴线。求i15=

？模块四轮系与轴系零件

项目二轴任务一概述任务二轴的设计一、轴的用途与分类

1、功用：1)支承回转零件；2)传递运动和动力

任务一概述2、分类：

按受载情况分：转轴（既受弯矩又受转矩）、心轴（只受弯矩）传动轴（主要受转矩）自行车的前轴滑轮轴按轴线形状分直轴：阶梯轴

光轴曲轴:软轴（挠性轴）：二、轴的材料轴的功用是承受弯矩和转矩，工作时产生的应力多为变应力，所以轴的失效一般为疲劳断裂。轴的材料是决定轴的承载能力的重要因素。选择材料时应主要考虑如下因素：

1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；

2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；

3.轴的材料来源和经济性等。

轴的常用材料是碳钢和合金钢。最常用的碳钢为45钢，一般应进行正火或调质处理，以改善其力学性能。对于承受较大载荷，要求强度高、结构紧凑或耐磨性较好的轴，可采用合金钢。常用的合金钢有20Cr、40Cr、35SiMn等。采用合金钢时必须进行相应的热处理，以便更好地发挥材料的性能。一、轴的设计要求：

任务二轴的设计

设计轴时主要应满足轴的强度要求，保证其在正常工作时不发生断裂；对于刚度要求高的轴（如机床主轴、电机转子轴），要限制变形量；对于一些高速机械的轴（如汽轮机主轴），要考虑满足振动稳定性的要求。除此之外，还要对轴的结构进行设计，也就是确定轴的结构形状和尺寸。其主要考虑轴和轴上零件的轴向和周向定位与固定、轴上零件的装拆和调整、轴的受力情况、轴的加工工艺与装配工艺等。二、轴各部分的名称单级减速器的主动轴

轴分为轴头、轴径、轴身三部分。支承齿轮、带轮、联轴器等传动件，并与这些零件保持一定配合的轴段称为轴头；与轴承配合的轴段称为轴颈；连接轴头与轴颈的轴段称为轴身。轴肩或轴环是阶梯轴上截面尺寸变化的部位。三、最小轴径的估算

式中：C为由轴的材料和承载情况确定的系数，由课本176页表4-2-1可查得。P为轴传递的功率kW；n为轴的转速，r/min.

当截面上开有键槽时，要增大轴径d，有一个键槽，d增大5%，有两个键槽时，增大10%。四、轴上零件的周向固定：

键联接、销联接、过盈配合、紧定螺钉联接保证轴可靠地传递动力和运动五、轴上零件的轴向固定：

定位轴肩高度：h≈（0.07～0.1）d非定位轴肩高度：h≈1.5～2mm轴环的宽度：b≈1.4h轴肩、套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈用套筒、螺母、轴端挡圈定位时，零件轮毂的长度要比相配合轴段长度长2～3mm六、轴的结构工艺性

1）阶梯轴的直径中间大，两端小，以便于轴上零件的装拆。2）满足需要的情况下，阶梯轴的级数应尽可能少，方便加工。

3）直径的过渡部位应有倒角或圆角，便于零件装配，避免划伤配合表面，并减小应力集中。同一轴上的所有圆角半径和倒角尺寸应统一，以便加工。4）退刀槽和越程槽越程槽：保证砂轮能磨到轴肩及轴肩的垂直度；退刀槽：加工螺纹时，退刀槽可保证刀具退出。轴的结构工艺性

5）多个键槽，应布置在同一母线上。以便减少装夹次数。6）保证轴上零件压紧可靠，轴上零件宽度应大于相配轴段长度。轴套LBL=B-(2～3）mm7）轴肩的高度不能妨碍零件的拆卸。

例：已知轴传递功率30KW,转速n=970r/min,材料为45钢，齿轮和联轴器的宽度均为60mm,采用深沟球轴承。试设计轴的结构和尺寸。⑴轴的结构草图解：⑵轴的最小直径查表，A=107～118，取A=110

考虑键的影响，将轴径增大3%～5%，另外还需符合联轴器的标准孔径，查联轴器标准确定：

d1=38mm⑶确定各轴段的直径⑷确定各轴段的长度轴头：与轮毂相配的部分轴颈：与轴承相配的部分轴身：连接轴颈与轴头轴肩或轴环：轴径变化处端盖齿轮轴套滚动轴承端盖键轴轴的典型结构模块四轮系与轴系零件

项目三轴承任务一概述任务二滚动轴承的选择

支承轴及轴上零件，它可以保持轴的旋转精度，减少转轴与支承件之间的摩擦和磨损,并承受载荷。任务一概述一、轴承的功用1、根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动轴承和滚动轴承。二、轴承的类型2、根据轴承承受载荷的方向不同，可分为：向心轴承（只承受径向力）、推力轴承（只承受轴向力）、向心推力轴承（既受径向力也受轴向力）。1、滚动轴承的组成组成：内圈、外圈、滚动体、保持架内圈：装在轴颈上，与轴一起转外圈：装在机座或零件的轴承孔内。多数情况下，外圈不转动。滚动体：内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架：使滚动体均匀分布在滚道上，减少碰撞磨损。外圈内圈滚动体保持架三、滚动轴承滚动轴承的不同类型滚动轴承中滚动体的不同形状轴承类型按载荷方向分按滚动体形状分向心轴承推力轴承圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针球轴承滚子轴承分类：2、滚动轴承的代号前置代号基本代号后置代号

轴承的分

部件代号内

部

结

构

代

号密

封

与

防

尘

结

构

代

号保

持

架

及

其

材

料

代

号特

殊

轴

承

材

料

代

号公

差

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隙

代

号多

轴

承

配

置

代

号其

它

代

号一二三四五类

型

代

号尺寸系

列代号内

径

代

号宽

度

系

列

代

号直

径

系

列

代

号前置代号——表示轴承的分部件。基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。

NA基本代号

（1）轴承类型代号

基本代号左起第一位

6深沟球轴承L四点接触球轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力滚子轴承1调心球轴承7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型（2)内径代号：一般用两位数字表示，代表轴承的内径尺寸。其表示方法见下表内径代号0001020304－99轴承内径10121517数字×5当d<10mm，d>500mm，d=22，28，32mm时，内径代号直接用公称内径表示，且和尺寸系列代号间用“/”分开，如：618/2.5，d=2.5mm。实例：说明滚动轴承62203和7312/P6的含义622037(0)312/P6轴承内径d=17mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，2(宽)系列深沟球轴承轴承内径d=12×5=60mm直径系列代号，3(中)系列宽度系列代号，0(窄)系列，代号为0，不标出角接触球轴承公差等级6级说明滚动轴承代号6312的含义。答：6----6类轴承:深沟球轴承；

3----系列代号，宽度系列0，直径系列3；

12---内径代号，d=60mm。任务二滚动轴承的选择1、所受载荷：承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。载荷的方向：受纯径向载荷时，选深沟球轴承；受纯轴向载荷时，选推力轴承。载荷的大小：受较大载荷时，选滚子轴承。载荷的性质：受冲击载荷时，选滚子轴承。一、选择依据：所受载荷、转速、支撑件刚性、安装精度，并结合各类轴承的特性和应用经验综合分析选择。2、转速条件：

极限转速一般情况下，相同尺寸的球轴承的极限转速比滚子轴承的极限转速高。3、公差等级：

一般情况下，选用0级即可。4、经济性：

二、滚动轴承的主要失效形式：1、疲劳点蚀原因：接触应力为变应力；

危害：轴承振动加剧，摩擦阻力增大，转动灵活性降低，旋转精度下降，工作温度升高，噪声增大；避免：安装润滑和维护良好2、塑性变形

原因：在过大的静载荷和冲击载荷作用下滚动体或套圈滚道上出现不均匀的塑变凹坑，多发生在低速重载或摆动的轴承中。危害：轴承的摩擦力矩、振动噪声都将增加，运转精度也降低。1、轴承的轴向固定

内圈固定1）轴肩2）轴用弹性挡圈3）轴端档圈+紧固螺钉4）圆螺母+止动垫圈三、滚动轴承的组合设计

外圈固定轴承端盖固定弹簧挡圈固定2、轴系的轴向固定1）两端固定式支撑适合于温度变化不大的短轴（跨距≤350mm）。两轴承内圈和外圈都是只有一边固定。间隙大小由垫片调整。2）一端固定、一端游动。适合于温差大或较长轴。固定端的轴承内外圈均固定，限制双向移动；游动端轴承端凸缘与轴承间留有较大间隙，补偿伸长量，也可用内外圈可分离轴承。内圈两侧均固定。四、滚动轴承的安装与拆卸滚动轴承在安装和拆卸时，要求滚动体不受力，安装与拆卸时的作用力要对称均匀地作用在轴承座圈的端面上。安装：中小型：用锤子打入；较大尺寸：用压力机或加热。拆卸：设计：潘存云结构不合理！轴肩高度<内圈外径用扒轮器，h1h1外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。设计：潘存云设计：潘存云1、滚动轴承的润滑润滑剂润滑目的--减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。五、滚动轴承的润滑和密封密封目的--防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑脂润滑油固体润滑剂---常用---高速、高温脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环境下使用。2、滚动轴承的密封滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。分类接触式非接触式组合式密封毛毡圈密封密封圈密封间隙密封迷宫式密封---毛毡迷宫式密封毛毡圈密封适用场合：脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v<4~5m/s，工作温度不超过90℃

适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴速度v<4~5m/s，工作温度:-40~100℃

(a)(b)防漏油防灰尘密封圈密封密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成，有的具有金属骨架，有的没有，制成标准件。密封唇朝里，目的是防漏油。密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质接触式密封：适用场合：脂润滑，要求环境干燥清洁。间隙封圈(a)(b)δ=0.1~0.3mmδ非接触式密封：δ适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用脂的滴点。密封效果可靠。图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取δ=1.5~2mm。迷宫式封圈δ=0.1~0.2mm(a)(b)δδ=1.5~2mmδ将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。

可以把多种密封形式组合在一起，就是组合密封。毛毡加迷宫就是一种。组合封圈组合式密封：模块四轮系与轴系零件

项目四轴系零件任务一联轴器任务二离合器联轴器在带式输送机中的应用离合器在汽车变速箱中的应用离合器

联轴器和离合器主要用于轴与轴的联接，以传递运动和转矩。◆联轴器：用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可将两轴分离。◆离合器：在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离。它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向。

联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、受载变形以及温度变化的影响等，难以精确对中，而是存在着某种程度的相对位移。联轴器应具有一定的适应上述位移的能力，否则就会在系统中引起附加载荷，影响机器的正常工作。一、轴的相对位移轴向位移x径向位移y角位移α综合位移x、y、α任务一联轴器1、固定式刚性联轴器1）套筒联轴器根据是否具有弹性元件，联轴器可分为刚性和弹性两大类。刚性联轴器又可按是否具有补偿两轴相对位移的能力分为固定式（无补偿能力）和可移式（有补偿能力）两种。由套筒和键（销）组成，靠中间套筒传递转矩。结构简单，制造方便，径向尺寸小；但要求两轴线严格对中，装拆时轴须作轴向移动。适用于低速、平稳、轻载、小尺寸轴的联接。该类联轴器由刚性零件组成，且零件之间相对静止，故其既无缓冲减振能力，又无补偿两轴相对位移的能力。2）凸缘联轴器特点：结构简单，制造方便，传递转矩较大；但要求两轴严格对中，不能缓冲减振。适用场合：低速、平稳、刚性大、对中性好的两轴联接。原理：由两半联轴器、螺栓和键组成。普通凸缘联轴器靠配合螺栓实现两轴对中，靠螺栓受剪切和挤压传递转矩；对中榫凸缘联轴器则靠凸肩和凹槽实现对中，靠结合面的摩擦传递转矩。联轴器的材料通常为铸铁，重载或圆周速度大于30m/s时采用铸钢或锻钢。对中榫凸缘联轴器普通凸缘联轴器1）十字滑块联轴器2、可移式刚性联轴器两半联轴器1、3端面开有凹槽，中间盘2两面有凸榫，凸榫与凹槽配合构成移动副，故在传递转矩的同时，可补偿两轴线之间的径向位移和少量角位移。联轴器的材料一般为45钢，工作表面要进行热处理，并进行润滑。滑块偏心转动会引起离心力、增大磨损。适用转速n＜300r/min、较平稳、有径向位移的两轴联接。该类联轴器不能缓冲减振，但因其组成零件间是可动联接，故具有补偿两轴相对位移的能力。2）齿式联轴器由两个有内齿的外壳3和两个有外齿的轴套4组成，两轴套分别与两轴用键联接，两外壳用螺栓连为一体，靠齿轮啮合传递转矩。为了能补偿两轴的综合位移，外齿齿顶常制成球面，轴向制成鼓形，并取较大的齿侧间隙。为减小摩擦和磨损，须润滑。该联轴器能传递很大的转矩，补偿综合位移；但结构复杂、笨重、造价高。常用于重型机械中。3）万向联轴器单万向联轴器：十字轴四端用铰链分别与轴1、2的叉形接头相联，构成一空间机构。该联轴器允许两轴间有较大的角位移（可达400~450）。但当两轴不共线时，它们的角速度比值是变化的，两轴夹角越大，其变化幅度越大，产生的动载荷越大。适用于低速、角位移较小或对平稳性要求不高的场合。双万向联轴器：由两个单万向联轴器串接组成。满足以下两个条件时，可实现两轴的等角速度传动。①主、从动轴与中间轴的夹角必须相等，α1=α2；②中间轴两端的叉面必须共面。万向联轴器多采用合金钢制造。结构紧凑，维护方便，可适应较大的角位移，广