机械设计基础 课件 第7-14章 蜗杆传动 -机械创新设计

《机械设计基础》

课程内容第一章机械设计概论第二章平面机构运动简图第三章平面连杆机构第四章凸轮机构第五章其他常用机构第六章齿轮机构第七章蜗杆传动第八章轮系第九章带传动与链传动第十章联接第十一章轴第十二章轴承第十三章联轴器离合器制动器第十四章机械创新设计第七章蜗杆传动【教学内容】7-1

蜗杆传动的特点和类型7-2

蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3

蜗杆传动的失效形式、材料和精度7-4蜗杆传动的强度计算7-5蜗杆和涡轮的结构【学习目标】1.掌握蜗杆传动类型、应用场合及传动特点；2.了解其主要参数、几何尺寸类型；3.了解失效形式、材料和精度等；4.知晓影响蜗杆传动效率的因素、润滑和热平衡计算。【知识点】1.阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆的制造和应用场合。2.蜗杆的模数、压力角、蜗杆导程角、蜗杆分度圆直径等。3.蜗杆传动的失效形式、设计准则、热处理、材料及许用应力。蜗杆传动是一种结合实际工作需求设计的一种轮和轴之间动力的传递方式，两者的传动轴的轴线不平行，不同于齿轮之间的传动。蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴交角为90°。蜗杆传动广泛应用于机床、汽车、冶金机械、仪器和起重设备之中，最大传动功率可达750kW，通常在50kW以下使用，如图7-1所示。图7-1蜗杆传动7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸【机器人的核心零部件——减速器】——随着工业技术的发展，在航空航天、新能源、机器人和医疗器械等领域，对减速器提出了新的要求，蜗轮减速器因其结构简单紧凑、传动链短、传递功率大、噪声低、传动平稳，并具有较高运行精度而被广泛使用。当前的机器设备也日益完善，尤其是工业机器人的广泛应用，大大增加了对减速器的需求量，这也给减速器提供了更广阔的应用舞台。因此，我们需要深刻理解相应的理论知识，熟练掌握机构的设计与校核，可以在今后的设计与检修等工作打下坚实的基础，增强未来的职业竞争力。7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、蜗杆传动的特点1.传动比大，结构紧凑。蜗杆传动的单级传动比在传递动力时，i=5~80，常用的为i=15~50。分度传动时i可达1000。2.传动平稳、噪声低。由于蜗杆的齿是连续不断的螺旋齿，蜗轮轮齿和蜗杆是逐渐进入啮合并逐渐退出啮合的，同时啮合的齿数较多。3.具有自锁性。蜗杆传动可设计成具有自锁性能的传动，当蜗杆的导程角小于当量摩擦角γ＜ρv时，具有自锁性能，如：起重机运输机械、铸造浇注机械等。4.传动效率较低。蜗杆传动的传动效率一般为70～80%，当具有自锁性的蜗杆传动，其效率小于50%。5.制造成本较高。为了减磨和耐磨，提高齿面抗胶合能力，蜗轮常采用贵重的铜合金制造，因此成本较高。7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸二、蜗杆传动的类型蜗杆传动按照蜗杆的形状不同分可为圆柱涡杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种类型。7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸圆柱蜗杆传动

环面蜗杆传动

锥面蜗杆传动二、蜗杆传动的类型蜗杆传动按照蜗杆的形状不同分可为圆柱涡杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种类型。1．圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆制造简单，应用广泛。蜗杆有左、右旋之分，常用的齿数（头数）z1=1～4。按蜗杆的齿廓形状不同分为：1）阿基米德蜗杆：该蜗杆的端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线，其加工方法与普通梯形螺纹相似。阿基米德蜗杆加工容易，但难以磨削，所以齿的精度和表面质量不高，多用于载荷较小、低速或不重要的场合。2）法向直廓蜗杆：该蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，可进行磨削，齿的加工精度和表面质量高，常用于机床的紧密传动中。3）渐开线蜗杆：该蜗杆的端面齿廓为渐开线。渐开线蜗杆可以用滚刀加工，并可在专用机床上磨削。制造精度较高，适用于成批生产、大功率、高速和精密传动的场合。7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸二、蜗杆传动的类型2．环面蜗杆传动环面蜗杆传动啮合润滑条件好，同时接触的齿数较多，承载能力大，但加工困难，精度要求较高，齿轮间具有较好的油膜形成条件，因而抗胶合的承载能力和效率都较高。7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸二、蜗杆传动的类型3．锥面蜗杆传动锥面蜗杆传动如图所示，其啮合齿数多，重合度大，传动平稳，承载能力高。蜗轮能用淬火钢制造，可以节约有色金属。圆柱蜗杆传动

环面蜗杆传动

锥面蜗杆传动7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸对于普通蜗杆，通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面（主平面），如图7-3所示。根据啮合原理，蜗轮与蜗杆在中间平面上的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此，蜗杆传动尺寸计算以中间平面内的参数和几何关系为基准，引用渐开线圆柱齿轮传动的计算关系。7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸图7-3圆柱蜗杆传动的基本参数一、主要参数1．模数m和压力角α根据GB/T10088-2018规定，将中间平面的蜗杆轴向模数mx1和轴向压力角αx1规定为标准值，模数标准值见表7-1，压力角αx1=20°。在中间平面内，蜗轮与蜗杆的啮合相当于齿轮与齿条的啮合，蜗轮与蜗杆的正确啮合条件为：其中：mt2、αt2、β分别为蜗轮的模数、压力角和螺旋角；γ为蜗杆的导程角，其推荐值见表7-2。7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸表7-1圆柱蜗杆的模数m和分度圆直径d1的匹配值

注：括号内的数字尽可能不采用7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸模数m/mm分度圆直径d1蜗杆头数z1m2d1/mm3模数m/mm分度圆直径d1蜗杆头数z1m2d1/mm31181（自锁）186.3（80）1，2，431751.2520131.251121（自锁）44522.41（自锁）358（63）1，2，440321.6201，2，451.2801，2，4，65120281（自锁）71.68（100）1，2，464002（18）1，2，4721401（自锁）896022.41，2，4，689.610（71）1，2，47100（28）1，2，4112901，2，4，6900035.51（自锁）142（112）1，2，4112002.5（22.4）1，2，4140160116000281，2，4，617512.5（90）1，2，414062（35.5）1，2，4221.91121，2，417500451（自锁）281（140）1，2，4218753.15（28）1，2，4277.820013125035.51，2，4，6352.216（112）1，2，428672（45）1，2，4446.51401，2，435840561（自锁）556（180）1，2，4460804（31.5）1，2，4504250164000401，2，4，664020（140）1，2，456000（50）1，2，48001601，2，464000711（自锁）1136（224）1，2，4896005（40）1，2，410003151126000501，2，4，6125025（180）1，2，4112500（63）1，2，415752001，2，4125000901（自锁）2250（280）1，2，41750006.3（50）1，2，419854001250000631，2，4，62500

表7-2蜗杆导程角γ的推荐范围注：括号内的数字尽可能不采用2．蜗杆导程角γ蜗杆螺旋面与分度圆柱面的交线为螺旋线，将分度圆柱面展成平面后，蜗杆分度圆柱上的导程角为γ。如图7-4所示。设蜗杆头数为z1，分度圆直径d1，轴向齿距px1

=πm，则

（7-2）蜗杆导程角γ的大小与传动效率η和加工工艺有关，γ越大，η越高，加工越困难，一般γ=3.5°～33°。若要求效率η较高的传动时：常取γ=15°～30°，采用多头蜗杆；若要求蜗杆反向传动自锁时，常取γ≤3°40´的单头蜗杆。

图7-4蜗杆导程角

7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗杆头数z11246蜗杆导程角γ3°~8°8°~16°16°~30°28°~33.5°3．蜗杆分度圆直径dl加工蜗轮时，蜗杆滚刀的参数和外形应与相啮合的蜗杆完全相同，几何尺寸也基本相同。由上式可知，蜗杆的分度圆直径为：

（7-3）可见，蜗杆的分度圆直径d1不仅与模数m有关，而且与z1和γ有关。因此，即便模数相同，由于z1、γ的不同，也会有很多直径不同的蜗杆，致使滚刀数目很多，也不经济，也不便于管理，为了减少滚刀的数量，规定蜗杆的分度圆直径d1为标准值，见表7-1。4．蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i1）蜗杆头数z1蜗杆头数z1即蜗杆的齿数，为蜗杆螺旋线的数目，有单头和多头之分，常用的蜗杆头数有：z1=1～4。蜗杆头数的选择与传动比、传动效率及制造的难易程度有关，当z1越多，传动效率η越高，但加工困难，精度难以保证。如传动比大或要求自锁的蜗杆传动，常取例如z1=1；在动力传动中，往往采用多头蜗杆，以提高传动效率。通常z1可根据传动比i的大小确定，见表7-3。

注：括号内的数字尽可能不采用7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸表7-3蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2的推荐值2）蜗轮的齿数z2蜗轮齿数z2=iz1，传递动力时，为增强传动平稳性，蜗轮齿数宜多取些。为避免根切，z2≥28；若z2过大，蜗轮直径增大，与之相啮合的蜗杆长度增长，从而影响刚度和啮合的精度，所以蜗轮的齿数z2一般不大于100齿，所以常取z2=28～80。z1、z2最好互为质数，以使磨损均匀。z2的选取也可以参考表7-3。3）传动比i

式中：ω1、ω2为主动蜗杆和从动蜗轮的角转速（rad／s）；n1、n2—主动蜗杆和从动蜗轮的转速（r／min）。蜗杆传动减速器的公称值有：5，7.5，10*，12.5，15，20*，25，30，40*，50，60，70，80*，其中带*值为基本传动比，应当有限使用。

注：括号内的数字尽可能不采用7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸传动比i5~87~1615~3230~83蜗杆头数z16421蜗轮齿数z230~4828~6430~6430~83（7-4）7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸名称代号关系式及说明中心距aa=（d1+d2）/2蜗杆头数z1常用z1=1、2、4、6蜗轮齿数z2z2=iz1，传动比i=n1/n2压力角（齿形角）αZA型αx=20°，其余αn=20°，tanαn=tanαxcosγ模数m按强度计算确定，按表7-1选取标准值蜗杆轴向齿距Px1Px1=πm蜗杆分度圆直径D1D1=mz1/tanγ，按强度计算确定，按表7-1选取标准值蜗杆导程角γtanγ=mz1/d1蜗杆齿顶高ha1ha1=m（正常齿）蜗杆齿全高h1h1=2.2m（正常齿）顶隙cc=0.2m表7-4标准圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸计算公式7-1蜗杆传动的特点和类型7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸名称代号关系式及说明蜗杆齿顶圆直径da1da1=d1+2ha1=d1+2m蜗杆齿根圆直径df1df1=d1-2（h1-ha1）=d1-2.4m蜗杆齿宽b1b1≈2m蜗轮分度圆直径d2d2=mz2蜗轮齿顶高ha2ha2=m（正常齿）蜗轮齿全高h2h2=h1=2.2m蜗轮喉圆直径da2da2=d2+2ha2=d2+2m蜗轮齿根圆直径df2df2=d2-2（h2-ha2）=d2-2.4m蜗轮外圆直径de2当z1=1时，de2≤da2+2m；z1=2~3时，de2≤da2+1.5m；z1=4~6时，de2≤da2+m，或有结构设计确定蜗轮齿宽b2当z1≤1~2时，b2≤0.75da1；z1=4~6时，b2≤0.67da1蜗轮齿宽高θ一般θ=90°~100°蜗轮齿顶角Ra2Ra2=d1/2-m蜗轮齿根圆半径Rf2Rf2=da1/2+0.2m表7-4标准圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸计算公式一、蜗杆传动的失效形式及设计准则1.轮齿的失效形式蜗杆传动的主要失效形式为：齿面点蚀、胶合、磨损和轮齿折断等。由于蜗杆传动时相对滑动速度较大，发热量大，效率低，因此更容易出现胶合和磨损。机械广泛应用于生产和生活，从最早的杠杆、斜面等最简单的机械到起重机、汽车、飞机、各种机床设备、缝纫机、机器人、计算机、现代航天器等。7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度图7-5蜗杆传动的滑动速度2．设计准则由于蜗轮材料的强度和硬度低，轮齿的磨损速度很快，失效总先发生于蜗轮的轮齿上，所以对蜗轮进行强度计算。对于闭式蜗杆传动的蜗轮按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核。由于蜗杆传动发热量大，还应做热平衡计算；对开式蜗杆传动的蜗轮只按齿根弯曲疲劳强度设计，因蜗杆常与轴制成一体，设计时按一般轴对蜗杆强度进行校核，必要时进行刚度计算。7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度二、蜗杆蜗轮常用材料及热处理1．对材料的基本要求根据蜗杆传动的失效形式，蜗杆、蜗轮的材料应具有：足够的强度，良好的跑合性、耐磨性和抗胶合能力。因此，蜗轮的齿圈材料常采用青铜（低速时用铸铁），与之匹配淬硬磨削的钢制蜗杆。7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度2．蜗杆的材料及热处理制造蜗杆的材料列于表7-5中。1）高速重载时，常用低碳合金钢，如15Cr或20Cr，经渗碳淬火，表面硬度为56～62HRC，并磨削。2）中速中载时，常用优质碳钢和中碳合金钢，如40、45钢或40Cr经表面淬火，硬度为50～55HRC，磨削。3）对于低速度、不重要的传动，可采用40、45钢调质处理，表面硬度为220～250HBW。表7-5蜗杆常用材料及热处理7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度

3．蜗轮材料及热处理制造蜗轮的材料列于表7-6、7-7中。1）锡青铜常用的有ZCuSn10P1（铸锡磷青铜）、ZCuSn5Pb5Zn5（铸锡锌铅青铜）等，这类材料的减磨性和抗胶合性能较好，但由于含有锡，所以价格较高，用于滑动速度Vs≤25m/s的重要场合。2）铝铁青铜常用的有ZCuAl9Fe4Ni4Mn2（铸铝铁镍青铜）等，这类材料具有足够的强度和耐冲击性，价格便宜，但耐磨性和抗胶合的能力略差，用于滑动速度Vs≤10m/s的场合。3）灰铸铁主要用于滑动速度υs＜2m／s的低速、轻载、不重要的蜗杆传动中。7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度表7-6蜗轮常用材料及许用应力([σ_H]、[σ_bb])7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度表7-7铸铝青铜、铸黄铜及铸铁蜗轮的许用接触应力[σH]（单位：MPa）三、蜗杆传动的精度等级由于蜗杆传动啮合轮齿的敢赌较齿轮传动大，所以制造精度对传动的影响比齿轮传动更为显著。按GB/T10089—2018的规定，蜗杆传动的精度有12个精度等级，1级最高，12级最低；对于传递动力用的蜗杆传动，一般可按照6~9级精度制造，6级用于蜗轮速度较高的传动，9级用于低速及手动传动。具体可根据表7-8选取。分度机构、测量机构等运动精度等级要求较高的传动，按5级及以上的精度制造。表7-8蜗杆传动精度等级的选择7-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度一、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动中轮齿上的作用力与斜齿轮相似。如图7-6所示，在不计啮合面间摩擦力的情况下，由于蜗杆轴与蜗轮轴在空间交错，Σ=90°，根据作用力与反作用的原理，蜗杆圆周力Ft1与蜗轮轴向力Fa2、蜗杆轴向力Fa2与蜗轮圆周力Ft2，蜗杆径向力Fr1与蜗轮径向力Fr2各为一对作用力与反作用，其大小相等，方向相反，即7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度二、蜗杆传动的强度计算

针对蜗杆传动的主要失效形式和设计准则，蜗杆传动的强度计算主要包括两个方面：①按蜗轮齿面接触疲劳强度计算；②按蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算。1．蜗轮齿面接触疲劳强度的计算

蜗轮齿面接触疲劳强度计算是按节点处的啮合条件计算齿面的接触应力。钢制蜗杆和青铜或铸铁蜗轮匹配使用时，蜗轮齿面的接触疲劳强度计算公式为：7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度将上式代入，整理后得设计公式为上面两式中，T2为蜗轮传递的转矩（N·mm）；K为载荷因素，一般取K=1~1.4，当载荷平稳，蜗轮圆周速度υ2≤3m/s，7级精度以上时取较小值，否则取较大值；d1、d2分别为蜗杆和蜗轮分度圆直径（mm）；z2为蜗轮齿数；为蜗杆导程角（°），见表7-2；为蜗轮材料的许用接触应力（MPa）。对于以疲劳点蚀失效为主的锡青铜制造的蜗杆，值查表7-6；对于以胶合失效为主的铸铝青铜、铸造黄铜或铸铁制造的蜗轮，要根据蜗杆传动的抗胶合条件，即相对滑动速度υs的大小查表7-7。7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度2．蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算

由于蜗轮齿形较复杂，很难精确计算齿根的弯曲应力，通常进行条件性的概略估算。校核公式（7-11）设计公式（7-12）式中：Yβ—螺旋角因数，Yβ=1-（γ/140°）；YFS—蜗轮的复合齿形系数，查图6-34；d1、d2—分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径（mm）；[σF]—蜗轮材料的许用弯曲应力（MPa），其取值可查表7-6。式（7-12）的设计计算一般用于开式蜗杆传动，经受强烈冲击的传动或蜗轮采用脆性材料时的设计计算中。7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度三、蜗杆传动的效率

闭式蜗杆传动的总效率包括啮合效率、润滑油搅动和飞溅损耗时的效率、轴承摩擦损失时的效率，即蜗杆传动的总效率主要取决于啮合效率，其大小可近似地用螺旋副传动的效率公式计算。后两者的功率损失不大，一般取=0.95~0.97。因此，当蜗杆主动时，蜗杆传动的总效率为

7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度

由式（7-13）可知，效率在一定范围内随着增大而增大，所以在传递动力中多采用多头蜗杆。但过大会增加制造困难。由图7-7中可以看出，当导程角超过27°以后，效率随增大而提高很少，所以在实用中一般取≤27°。当≤时，蜗杆传动具有反传动自锁性，但效率很低。在初步估算时，蜗杆传动的总效率可参考表7-10取近似值。7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度四、蜗杆传动的润滑

基于蜗杆传动的特点，润滑具有特别重要的意义。润滑不良会使传动效率显著降低，导致剧烈磨损、油温升高，反过来又使润滑进一步恶化，严重时会发生胶合。所以蜗杆传动应采用黏度高、油性好的矿物油，并适当加些极性添加剂，保证良好的润滑。开式蜗杆传动应采用脂润滑或油润滑，并采取措施防止灰尘、水滴侵入，否则会恶化润滑条件，加快磨损。闭式蜗杆传动的润滑油黏度和给油方法，可根据相对滑动速度、载荷类型等选择。7-4蜗杆传动的强度计算7-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度第五节蜗杆和蜗轮的结构蜗杆通常与轴做成整体。常见的蜗杆结构见表7-11，车制蜗杆的齿轮两端应有退刀槽；铣制蜗杆的轮齿两侧直径较大，刚性较好。直径较小的蜗轮及铸铁蜗轮采用整体式结构。直径较大时，为节省有色金属，常采用组合式，具体可分为齿圈压配式和螺栓联接式，结构见表7-11。齿圈压配式蜗轮的齿圈通过过盈配合方式装在铸铁或铸钢的轮心上，常用的配合为H7/r6。为了增加过盈配合的可靠性，沿着结合缝拧上紧定螺钉。当蜗轮直径较大时，还可采用螺栓联接，最好采用配合螺栓联接，以承受一定的切应力，其与螺栓的配合为H7/m6。7-4蜗杆传动的强度计算

7-5蜗杆和蜗轮的结构7-4蜗杆传动的强度计算

7-5蜗杆和蜗轮的结构类型结构图结构尺寸蜗杆（1）车制（2）铣制l=（1.2~1.8）dc=1.5m≥10mma=b=2m≥10mmR=4~5mmd3=（1.6~1.8）dd4=（1.2~1.5）m≥6mml1=3d4x=2~3mmf≥1.7mn=2~3mmγ=90°~110°d5、n1、D0、d0等表7-11蜗杆与蜗轮的结构7-4蜗杆传动的强度计算

7-5蜗杆和蜗轮的结构类型结构图结构尺寸蜗轮整体式由结构确定dw值：当z1=1时，dw≤da2+2m当z1=2~3时，dw≤da2+1.5m当z1=4时，dw≤da2+mB值：当z1=1~3时，B≤0.75da1当z1=4时，B≤0.67da1表7-11蜗杆与蜗轮的结构7-4蜗杆传动的强度计算

7-5蜗杆和蜗轮的结构类型结构图结构尺寸蜗轮齿圈压配式l=（1.2~1.8）dc=1.5m≥10mma=b=2m≥10mmR=4~5mmd3=（1.6~1.8）dd4=（1.2~1.5）m≥6mml1=3d4x=2~3mmf≥1.7mn=2~3mmγ=90°~110°d5、n1、D0、d0等表7-11蜗杆与蜗轮的结构7-4蜗杆传动的强度计算

7-5蜗杆和蜗轮的结构类型结构图结构尺寸蜗轮螺栓联接式由结构确定dw值：当z1=1时，dw≤da2+2m当z1=2~3时，dw≤da2+1.5m当z1=4时，dw≤da2+mB值：当z1=1~3时，B≤0.75da1当z1=4时，B≤0.67da17-11蜗杆与蜗轮的结构

《机械设计基础》谢谢！下次课再见！《机械设计基础》主编：胡孟谦张晓娜

机械工业出版社课程内容第一章机械设计概论第二章平面机构运动简图第三章平面连杆机构第四章凸轮机构第五章其他常用机构第六章齿轮机构第七章蜗杆传动第八章轮系第九章带传动与链传动第十章联接第十一章轴第十二章轴承第十三章联轴器离合器制动器第十四章机械创新设计第八章轴系【教学内容】8-1轴系的分类8-2定轴轮系传动比的计算【学习目标】1.能根据工作要求正确选择轮系；2.能正确计算定轴轮系传动比；3.能正确计算行星轮系的传动比；4.正确分析各构件的相对运动速度。【知识点】

1.轮系的分类与功用：定轴轮系、行星轮系。

2定轴轮系传动比的计算。

3.行星轮系传动比的计算。8-1轮系的分类8-2定轴轮系传动比的计算一、定轴轮系当轮系运转时，若其中各齿轮的轴线相对与机架的位置都是固定不变的，则该轮系称为定轴轮系。1.定轴轮系的分类

定轴轮系又可以分为平面定轴轮系和空间定轴轮系。由轴线互相平行的圆柱齿轮组成的定轴轮系，称为平面定轴轮系（图8-1）。轮系中包含相交轴齿轮、交错轴齿轮的定轴轮系，称为空间定轴轮系（图8-2）图8-1平面定轴轮系图8-2空间定轴轮系二、行星轮系行星轮系具有一个自由度的周转轮系。属共轴式传动装置。1.行星轮系的组成

在轮系运转时，至少一个齿轮的轴线绕另一齿轮固定轴线转动，则该轮系称为行星轮系，主要由行星齿轮、行星架（系杆）和太阳轮组成。行星轮系结构图8-1轮系的分类8-2定轴轮系传动比的计算2.行星轮系的分类（1）根据结构复杂程度分类1）单级行星轮系由一个行星架及其上的行星轮和相啮合的中心轮所构成的轮系简称单级行星轮系。2）多级行星轮系由两级及以上同类型单级行星轮传动机构构成的轮系称为多级行星轮系。3）混合行星轮系由一级或多级行星轮系与定轴轮系所组成的轮系称为混合行星轮系。混合行星轮系

在行星轮系中，安装在构件H上的齿轮2，绕O'O'回转又随构件H绕OO回转，其运动类似行星自转和公转运动，故把齿轮2称为行星齿轮，齿轮1和3称为中心轮，齿轮1又称为太阳轮，齿轮3又称为内齿圈。行星轮系中一般都以太阳轮、内齿圈或行星架作为输入或输出构件，称它们为基本构件。8-2定轴轮系传动比的计算8-1轮系的分类（2）根据行星轮系自由度的不同分类差动轮系：自由度为2的称为差动轮系。简单行星轮系：自由度为1的称为简单行星轮系。行星轮系按中心轮个数的不同又可分为：①2K-H型行星轮系由两个中心轮（2K）一个行星架（H）组成

②3K型行星轮系由三个太阳轮（3K）组成8-2定轴轮系传动比的计算8-1轮系的分类

行星轮与输出轴V之间用等角速输出机构连接，以实现等速比的运动输出，简称为输出机构（或W机构）。当前使用渐开线少齿差行星齿轮传动和摆线少齿差传动，皆属于K-H-V型行星轮系。8-2定轴轮系传动比的计算8-1轮系的分类③K-H-V型行星轮系由一个太阳轮（K）、一

个行星架（H）和一个输出机构（V)所组成的。3.行星轮系的特点及应用行星轮系具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大等优点，适于结构紧凑的大功率传动。在国防工业、起重运输、矿山冶金、建筑工业等行业中得到越来越广泛的应用。8-2定轴轮系传动比的计算8-1轮系的分类一、轮系的传动比在轮系中，输入轴和输出轴角速度（或转速）之比，称为轮系的传动比，常用字母“i”表示，并在其右下角用下标表明其对应的两轴。计算轮系的传动比时，既要确定传动比的大小，又要确定输入轴和输出轴的转向关系。8-1轴系的分类8-2

定轴轮系传动比的计算

二、传动比的计算图a为一对外啮合圆柱齿轮，两轮转向相反，其传动比规定为负，表示为图b为一对内啮合圆柱齿轮，两轮转向相同，其传动比规定为正，表示为

a外啮合

b内啮合c锥齿轮传动还可用画箭头的方法标注两轮的转向。对外啮合齿轮，可用反方向箭头表示；内啮合时，则用同方向箭头表示；对锥齿轮传动，可用两箭头同时指向或背离啮合处来表示两轴的实际转向；以上可概括为“箭头对箭头、箭尾对箭尾”。8-2

定轴轮系传动比的计算

8-1轴系的分类

a外啮合

b内啮合c锥齿轮传动图8-9所示空间定轴轮系，各轮齿数为z1，z2，z3，z3'，z4；轴I、II、III、IV的转速分别为n1，n2，n3，n4。为确定其传动比的大小，可由该轮系中各对齿轮的传动比求出因图示轮系中含有空间齿轮传动（锥齿轮传动），故只能用画箭头的方法确定其转向。图8-9空间定轴轮系8-2

定轴轮系传动比的计算

8-1轴系的分类由以上分析可推得确定定轴轮系传动比的一般计算公式。设轮1为首轮，轮k为末轮，其间共有（k-1）对相啮合齿轮，则可得定轴轮系传动比的计算方法：1）定轴轮系的总传动比等于组成该轮系的各对齿轮传动比的连乘积，即

（8-2）2）定轴轮系总传动比的大小，等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比，即=从首轮至末轮所有从动轮齿数的乘积/从首轮至末轮所有主动轮齿数的乘积8-1轴系的分类8-2

定轴轮系传动比的计算

3）定轴轮系主、从动轮的转向，可用两种方法判定。标注箭头的方法用于包含空间齿轮传动的一般情况。若定轴轮系中主、从动轮轴线相互平行，则其传动比有正、负之分，其含义为主、从动轮转向相同或相反。对全部由圆柱齿轮组成的定轴轮系，其传动比的正，负决定于外啮合齿轮的对数m，因为出现一对外啮合齿轮，两轴转向即改变一次，因此可用（-1）m判定。此时，可直接由下式计算

从1至k各从动轮齿数的乘积/从1至k各主动轮齿数的乘积(注意：改变轮系的从动轮转向的齿轮，称为惰轮或过桥齿轮。）8-1轴系的分类8-2

定轴轮系传动比的计算

8-1轴系的分类8-2

定轴轮系传动比的计算

例8-1一重物提升装置如图8-12所示。其中各轮齿数为z1=20，z2=50，z2'=16，z3=30，z3'=1，z4=40，z4'=18，z5=52。试求传动比i15，并指出当提升重物时手柄的转向。解：因为轮系中有空间齿轮，计算轮系传动比的大小当提升重物时，主动件1的转向用标注箭头的方法确定，如图中箭头所示。

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机械工业出版社课程内容第一章机械设计概论第二章平面机构运动简图第三章平面连杆机构第四章凸轮机构第五章其他常用机构第六章齿轮机构第七章蜗杆传动第八章轮系第九章带传动与链传动第十章联接第十一章轴第十二章轴承第十三章联轴器离合器制动器第十四章机械创新设计第九章带传动与链传动第一节带传动的类型、特点及其应用第二节普通V带与V带轮第三节带传动的受力分析第四节带传动的弹性滑动及其传动比第五节V带传动的张紧、安装和维护第六节链传动的类型、特点及其应用第七节滚子链传动的结构和标准第一节带传动的类型、特点及其应用1.传动原理分类带传动是一种常用的机械传动装置，如图9-1所示，它由主动带轮1、从动带轮2和环形挠性件3组成如图9-1所示。9-1带传动的类型、特点及其应用（1）摩擦带传动靠传动带与带轮接触面间产生的摩擦力传递运动和动力。通常采用增大接触面积来确保传递的可靠性，如图9-1。（2）啮合带传动靠带的内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动9-1带传动的类型、特点及其应用2.按传动带的截面形状分类按照传动带的横截面形状可以分为平带、V带、多楔带、圆带，如图9-3所示。根据各自的特点可以应用在不同场合。第九章9-1带传动的类型、特点及其应用（1）平带截面形状为矩形，内表面为工作面，主要用于两带轮轴线相距较远距离的传动，如图9-4a。（2）V带V带的截面形状为梯形，两侧面为工作面，如图9-4b。第九章（3）多楔带在平带基体上有若干根V带组成的传动带，图9-4c（4）圆带截面形状为圆形，图9-4d，只适用于传递较小的功率。9-1带传动的类型、特点及其应用

二、带传动的特点和应用

带传动有如下主要的特点：（1）带有良好的弹性和挠性，能缓冲吸振，传动平稳，噪音小；（2）具有过载保护功能，过载时带会打滑，保护其他零件不受损坏，（3）结构简单，易于加工、安装和维护方便，成本低廉；（4）适用大中心距传动；（5）摩擦带与带轮间存在着弹性滑动，不能保证传动比恒定；（6）带必须张紧在带轮上，增加了对轴的压力；（7）外廓尺寸大，需加装防护装置；（8）不适用于高温、易燃易爆及有腐蚀介质的场合。第九章9-1带传动的类型、特点及其应用第九章带传动与链传动第一节带传动的类型、特点及其应用第二节普通V带与V带轮第三节带传动的受力分析第四节带传动的弹性滑动及其传动比第五节V带传动的张紧、安装和维护第六节链传动的类型、特点及其应用第七节滚子链传动的结构和标准一、普通V带的结构

普通V带是标准件，被制成无接头的环形带，截面形状为等腰梯形，其剖面结构由胶帆布（顶布）、顶胶、缓冲胶、抗拉体、底胶、底布（底胶夹布）等组成，V带根据其机构分为V带、切边V带两种，如图9-5所示。图9-5V带结构示意图a)包边V带b)普通切边V带c)有齿切边V带d)底胶夹布切边V带1-胶帆布2-顶布3-顶胶4-缓冲胶5-芯绳6-底胶7-底布8-底胶夹布9-2普通V带与V带轮

顶胶由橡胶制成，工作时受拉力；抗拉体（强力层）由芯绳制成，工作时承受基本拉力；缓冲胶起到固定芯绳的作用，并吸收V带在高速运转时频繁变形产生的动态剪切应力；底胶（压缩层）由橡胶制成，工作时受压力。第二节普通V带与V带轮第九章9-2普通V带与V带轮二、普通V带的尺寸标注1.普通V带型号普通V带为标准件，根据GB/T11544－2012规定，按截面尺寸不同可分为：Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，规格与尺寸见表9-1。第二节普通V带与V带轮表9-1普通V带截面尺寸（摘自GB/T11544-2012）第九章9-2普通V带与V带轮2.普通V带参数（1）楔形角φ0：V带的截面为梯形，两侧边的夹角称为楔形角（或楔角），见表9-1。（2）中性层：V带绕在带轮上产生弯曲，外层受拉伸长，内层受压缩短，两层之间存在一长度和宽度不变的中性层。（3）节宽：中性层上保持不变的周线称为节线，中性层面称为节面，节面的宽度称为节宽，见表9-1。（4）基准长度：V带在规定的张紧力下，节线长度称为基准长度，V带的基准长度Ld已标准化，各种截型普通V带的基准长度见表9-2。（5）基准直径：V带装在带轮上，和节宽相对应的带轮直径称为基准直径（又称为节圆直径），基准直径已标准化。机设设计简介第二节普通V带与V带轮第九章9-2普通V带与V带轮第二节普通V带与V带轮第九章9-2普通V带与V带轮第二节普通V带与V带轮第九章9-2普通V带与V带轮三、V带轮的材料

（1）当V带轮的圆周带速v＜25m／s时以下时，带轮常用的材料为灰铸铁HT150或者HT200；

（2）当速度较高时（v≥25m／s）时，带轮一般采用的是铸钢、锻钢、钢板等制造而成的；

（3）当在较小功率传动时，带轮材料也可采用铸铝合金或工程塑料。第二节普通V带与V带轮第九章9-2普通V带与V带轮第二节普通V带与V带轮四、V带轮的结构尺寸l．V带轮的结构设计要求（1）足够的强度和刚度，无过大的铸造内应力；（2）结构工艺性好，便于制造，质量分布均匀，重量轻；（3）带轮工作表面应光滑，以减少带的磨损；（4）当5m/s＜v＜25m／s时，带轮要进行静平衡。第九章9-2普通V带与V带轮第二节普通V带与V带轮2．V带轮的结构（1）带轮的组成带轮由轮缘、轮辐（辐板）和轮毂组成。轮缘用于安装V带轮，制有相应的V型带槽，轮辐（辐板）轮缘与轮毂相联接的部分，轮毂为带轮与轴相联接的部分。普通V带轮轮槽尺寸见表9-3。第九章9-2普通V带与V带轮（2）轮辐（辐板）结构实心式：用于≤（2.5～3）d0，图9-6a所示；辐板式：用于≤300mm，图9-6b所示；孔板式：用于≤400mm，图9-6c所示；椭圆轮辐式：用于＞400mm，图9-6d所示。V带轮的结构形式及辐板厚度的确定可参阅有关设计手册。第二节普通V带与V带轮第九章9-2普通V带与V带轮第九章带传动与链传动第一节带传动的类型、特点及其应用第二节普通V带与V带轮第三节带传动的受力分析第四节带传动的弹性滑动及其传动比第五节V带传动的张紧、安装和维护第六节链传动的类型、特点及其应用第七节滚子链传动的结构和标准第三节带传动的受力分析一、带传动的受力分析带传动在没有加载时，带的上、下两边都受到相等的张紧力，称为初拉力。当主动带轮在转矩作用下以转速转动时，带进入主动带轮的一边被拉紧，该边称为紧边，紧边拉力；离开主动带轮的一边被放松，该边称为松边，松边拉力，如图

机械设计基础9-3带传动的受力分析带传动的受力分析假设带在工作前后总的长度保持不变，且具有弹性，则带的紧边拉力的增加量等于松边拉力减小量即：机械设计基础第九章9-3带传动的受力分析以平带传动为例，引入柔韧体欧拉公式式中，、分别为带的紧边和松边拉力（N）；e为自然对数的底数；为摩擦因数；为小带轮的包角（rad）一般用当量摩擦因数带替，得联合得有效圆周力可知，带传动的摩擦因数、包角和初拉力越大，其有效圆周力就越大。但初拉力太大会使带的摩擦加剧，降低带的寿命，初拉力太小会照成工作能力不足。因此，合理的选择和保持带传动的初拉力是非常重要。机械设计基础第九章9-3带传动的受力分析二、带传动的应力分析1.两边拉力产生的拉应力紧边拉应力松边拉应力式中，、分别为紧边拉应力和松边拉应力（MPa）；、分别为紧边拉应力和松边拉应力（N）；A为带的横截面积（mm2）。机械设计基础第九章9-3带传动的受力分析二、带传动的应力分析2.离心力产生的拉应力带在带轮上做圆周运动时，由于离心力作用于全部带长，它产生的离心拉应力为式中，为离心力产生的拉应力（MPa）；为每米带长的质量（kg/m），为带速（m/s）。机械设计基础第九章9-3带传动的受力分析二、带传动的应力分析3.弯曲应力带绕在带轮上的部分产生弯曲应力，而V带外层处的弯曲应力最大。根据材料力学公式可得大、小带轮上带的弯曲应力分别为式中，、分别为小带轮和大带轮上带的弯曲应力（MPa）；E为带的弹性模量（MPa）；为带的最外层到节面的距离（mm）；、分别为小带轮和大带轮基准直径（mm）。机械设计基础第九章9-3带传动的受力分析为了防止弯曲应力过大，对每种型号的V带都规定了相应的最小带轮基准直径，见表带工作时，传动带中各截面的应力分布如图。最大应力发生在紧边绕上主动轮处，其值为由于带是在变应力状态下工作的，当应力循环次数达到一定值时，带就会发生疲劳破坏。机械设计基础带轮最小基准直径第九章9-3带传动的受力分析第九章带传动与链传动第一节带传动的类型、特点及其应用第二节普通V带与V带轮第三节带传动的受力分析第四节带传动的弹性滑动及其传动比第五节V带传动的张紧、安装和维护第六节链传动的类型、特点及其应用第七节滚子链传动的结构和标准第四节带传动的弹性滑动及其传动比由于带是弹性体，受力后将会产生弹性变形，且紧边拉力F1大于松边拉力F2，因此紧边的伸长率大于松边的伸长率。这种由于带两边拉力不相等致使两边弹性变形不同，从而引起带与带轮间滑动的现象称为带传动的弹性滑动。它是摩擦带传动中不可避免的现象。机械设计基础第九章9-4带传动的弹性滑动及其传动比由于弹性滑动引起的从动轮圆周速度的降低率，称为带传动的滑动因数，用ε表示，即从动轮转速的计算式为上两式中：υ1、υ2分别为主动带轮和从动带轮的速度；dd1、dd2分别为主动带轮和从动带轮的基准直径；n1、n2分别为主动带轮和从动带轮的转速（r/min）因ε值较小，故非精确计算时可以忽略不计。机械设计基础第九章第九章9-4带传动的弹性滑动及其传动比第九章带传动与链传动第一节带传动的类型、特点及其应用第二节普通V带与V带轮第三节带传动的受力分析第四节带传动的弹性滑动及其传动比第五节V带传动的张紧、安装和维护第六节链传动的类型、特点及其应用第七节滚子链传动的结构和标准第五节V带传动的张紧、安装和维护

一、带传递的张紧V带在初拉力的作用下，经过一定时间的运转后，会被拉长，即产生了塑性变形，致使初拉力减少，影响V带的工作能力，因此，为了保障带传动的工作性能，须定期检查与重新张紧，常用的方法有：1．调整中心距2．采用张紧轮9-5机V带传动的张紧、安装和维护

1．调整中心距对于水平布置的带传动，调整螺钉3使电动机1在滑道2上移动，直到带被张紧；垂直布置的带传动，调整螺钉4使电动机1绕定轴O摆动而将带张紧。或将电动机安装在浮动的摆架上，利用其自重，改变中心距，自动调节张紧力。第九章第五节9-5机V带传动的张紧、安装和维护2．采用张紧轮若中心距不可调节，可采用张紧轮装置，如图9-11所示。应注意，张紧轮应安装在松边的内侧且靠近大带轮，这样可以避免带包角的减小及V带的双向弯曲。第九章第五节9-5机V带传动的张紧、安装和维护二、V带传动安装和维护（1）安装V带时，将中心距缩小后将带套入，慢慢调整中心距，直至张紧。（2）安装V带时，两带轮轴线相互平行，各带轮相对应的轮槽的对称平面应重合，其偏角β误差不得超过20′。（3）多跟V带传动时，为避免受力不均匀，各带的制造偏差应控制在规定的公差范围内。（4）新旧带不能同时混合使用，更换时，要求全部同时更换。（5）定期对V带进行检查，及时调整中心距或更换V带，以保证V带的传动能力。（6）为了保证安全，带传动应加防护罩，同时应防止油、酸、碱等对V带的腐蚀。第九章第五节9-5机V带传动的张紧、安装和维护第九章带传动与链传动第一节带传动的类型、特点及其应用第二节普通V带与V带轮第三节带传动的受力分析第四节带传动的弹性滑动及其传动比第五节V带传动的张紧、安装和维护第六节链传动的类型、特点及其应用第七节滚子链传动的结构和标准

第六节链传动的类型、特点及其应用

链传动由轴线相互平行的主动链轮1、链条2和从动链轮3组成，如图9-13所示。通过链与链轮轮齿的相互啮合来传递运动和动力。9-6链传动的类型、特点及其应用一、链传动的类型链条根据用途不同分为传动链、起重链和牵引链。起重链和牵引链用于起重机械和运输机械。传动链主要用于一般机械传动。传动链又分为短节距精密滚子链（简称滚子链）、短节距精密套筒链（简称套筒链）、齿形链和成形链，如图9-14所示。第九章a）滚子链b）套筒链c）齿形链d）成型链图9-14链传动的类型9-6链传动的类型、特点及其应用二、链传动的特点和应用

链传动与其他传动相比，主要有以下特点：（1）链传动保证平均传动比不变。（2）链传动无初拉力，引起轴弯曲的作用力较小。（3）链传动可在高温、低温、多尘、油污、潮湿、泥沙等恶劣环境下工作。（4）链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，有冲击和噪声。（5）链条磨损后易发生跳齿，不宜用于高速和急速反向传动的场合。第九章9-6链传动的类型、特点及其应用二、链传动的特点和应用因此，链传动适用于两轴线平行且距离较远、瞬时传动比无严格要求以及工作环境恶劣的场合，广泛用于农业、采矿、冶金、石油化工及运输等各种机械中。目前，链传动所能传递的功率可达3600kW，常用于100kW以下，链速可达30-40m/s，常用15m/s；传动比最大可达15，一般；效率=0.91~0.97。第九章9-6链传动的类型、特点及其应用第九章带传动与链传动第一节带传动的类型、特点及其应用第二节普通V带与V带轮第三节带传动的受力分析第四节带传动的弹性滑动及其传动比第五节V带传动的张紧、安装和维护第六节链传动的类型、特点及其应用第七节滚子链传动的结构和标准一、滚子链的结构

滚子链由内链板1、外链板2、套筒3、销轴4和滚子5组成。如图9-15所示，外链板与销轴、内链板与套筒之间采用过盈配合，而销轴与套筒之间为间隙配合，可以作相对转动，以适应链条进入和退出链轮时的屈伸；滚子与套筒之间采用间隙配合，以使链与链轮在进入与退出啮合时，滚子与轮齿形成滚动摩擦，减小链和轮齿的磨损度，又可以减轻链的质量，节约材料。9-7滚子链传动的结构和标准图9-15单排滚子链结构相邻两滚子轴线间的距离称链为节距，用P表示，它是链传动的基本参数。P值愈大，链的各部分尺寸愈大，承载能力愈高，且在齿数一定时，链轮尺寸随之增大。滚子链有单排或多排结构，排距用Pt表示。排数愈多，承载能力愈高，但制造与安装误差也愈大，各排链受载不均匀现象愈严重，一般链的排数不超过4排。如图9-16所示。图9-16双排滚子链结构第九章9-7滚子链传动的结构和标准第九章滚子链的基本参数与尺寸见表9-5。表内的链号数乘以25.4/16mm即为节距值。链号中的后缀表示系列。滚子链的标记规定为：链号-排号国标编号。如标记为“12A-2GB/T1243—2006”代表A系列、节距为19.05mm的双排的滚子链。9-7滚子链传动的结构和标准二、滚子链链轮1.链轮的齿形链轮的齿形应能使链轮与链条接触良好，受力均匀，并使链节能顺利的进入和退出与轮齿的啮合。链轮的齿形已有国家标准，规定了滚子链链轮的端面齿槽形状。如图9-17所示，链轮齿形两侧呈圆弧状，以便链节进入或退出啮合。图9-17链轮端面齿形第九章9-7滚子链传动的结构和标准2.链轮的几何参数和尺寸滚子链链轮的主要尺寸及计算公式见表9-6表9-6滚子链链轮主要尺寸及计算公式第九章9-7滚子链传动的结构和标准表9-6滚子链链轮主要尺寸及计算公式（单位：mm）第九章9-7滚子链传动的结构和标准第九章3.链轮的材料一般载荷的链轮为中碳钢淬火处理；高速重载时，链轮用低碳钢渗碳淬火处理；低速时也可用铸铁等温淬火处理。小链轮对材料的要求比大链轮高，如当大链轮材料选用铸铁时，小链轮则采用钢制。9-7滚子链传动的结构和标准第九章4.链轮的结构小直径链轮可做成整体式；中等直径链轮可用辐板式或孔板式；直径较大的链轮可制成焊接式或组合式；组合式链轮的齿圈与轮心可用不同材料制造。a）实心式b）辐板式9-7滚子链传动的结构和标准第九章c）孔板式d）焊接式e）组合式9-7滚子链传动的结构和标准链轮的结构三、链传动的布置、张紧及润滑1.链传动的布置链传动的布置是否合理，对传动的质量和使用寿命有较大的影响，布置时需要注意：（1）两链轮的回转平面应在同一平面内，否则易使链条脱落或产生不正常磨损。（2）两链轮的中心线最好在水平面内，若需要倾斜布置时，倾角应小于45°应避免垂直布置，因为过大的下垂量会影响链轮与链条的正确啮合，降低传动能力。第九章9-7滚子链传动的结构和标准2.链传动张紧的目的主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。张紧轮一般压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的辊轮。张紧轮有自动张紧式和定期张紧两种。前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置；后者用螺栓、偏心等调整装置。另外，还有用托板、压板张紧。第九章9-7滚子链传动的结构和标准3.链传动的良好润滑能缓和冲击、减小摩擦、减轻磨损；不良的润滑会降低链的使用寿命。润滑时应设法在链活动关节的缝隙中注入润滑油，并均匀地分布在链宽上。常用的润滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68、L-AN100等。用螺栓、偏心等调整装置。另外，还有用托板、压板张紧。第九章9-7滚子链传动的结构和标准

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机械工业出版社课程内容第一章机械设计概论第二章平面机构运动简图第三章平面连杆机构第四章凸轮机构第五章其他常用机构第六章齿轮机构第七章蜗杆传动第八章轮系第九章带传动与链传动第十章联接第十一章轴第十二章轴承第十三章联轴器离合器制动器第十四章机械创新设计第十章联接第一节概述第二节螺纹联接第三节键和花键联接第四节其他常用联接一、概述

10-3键和花键联接10-4其他常用联接1、联接的定义联接是指被联接件与联接件的组合结构。一个机构往往需要若干个零件通过联接组和而成。联接件：起联接作用的零件，如螺栓、螺母、键以及铆钉等；被联接件：需要联接起来的零件，如齿轮与轴等

10-2螺纹联接10-1概述

1）联接按组成联接件的两零件间相对位置是否变动可分为静联接和动联接。（1）静联接：相对位置不发生变动的联接。（2）动联接：相对位置要发生变动的联接。2）联接还可分为可拆联接和不可拆联接。（1）可拆联接是指联接不会因为拆开而损坏联接件和被联接件。（2）不可拆联接是指联接拆开时，要损坏联接件或被联接件。2、联接的分类10-3键和花键联接10-4其他常用联接

10-2螺纹联接10-1概述10-3键和花键联接10-4其他常用联接

10-2螺纹联接10-1概述二、螺纹联接螺纹联接：利用带有螺纹的零件构成的可拆联接，将两个或两个以上的零件联接在一起。特点：结构简单，拆装方便，互换性好，工作可靠，形式灵活多样，可反复拆装、应用广泛。（1）.螺纹与旋向螺旋机构通过螺纹将旋转运动变换为直线运动。螺纹的基本几何形状是螺旋线。根据螺旋线的旋向，螺纹有左旋与右旋之分，一般常用右旋螺纹。1.螺纹的类型和主要参数10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述螺纹的主要参数有大径、小径、中径、线数、螺距和导程等。

a）普通螺纹b）管螺纹c）矩形螺纹d）梯形螺纹（2）.螺纹的主要参数10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

e）锯齿形螺纹螺纹联接的主要类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接以及紧定螺钉联接。螺纹联接件的类型有螺栓、螺钉、双头螺柱、螺母、垫圈等。螺栓联接件的结构种类较多，联接件的头部和尾部有多种结构。六角头的结构一般所需扳手空间小，应用很广泛。方头的结构虽然所需空间大，但能承受的扳手力矩大。2.螺纹联接类型、结构及应用10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述2.螺纹联接类型、结构及应用常见螺栓的结构已经了解，为了满足各种工作场合的要求，需设计不同结构形状的螺母，图所示为几类最常见的螺母。六角螺母b）六角扁螺母c）六角厚螺母10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述3、螺纹联接的预紧和防松1.螺纹联接的预紧（1）预紧的目的增加联接的刚性、紧密性和防松的能力，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。（2）预紧力F′

联接件在承受工作载荷之前就预加上的作用力，称为预紧力。

一般螺纹联接的预紧力F′规定为：合金钢螺栓：

F′≤（0.5～0.6）σp0.2A1碳素钢螺栓：

F′≤（0.6～0.7）σp0.2A1F′—预紧力（N）；d—螺纹的公称直径（mm）；σp0.2—螺栓材料的规定塑性延伸强度（MPa）；A1—螺杆最小横截面面积（mm2）。对于M10～M68mm的粗牙螺纹，拧紧力矩的经验公式为：T≈0.2F′d在重要的联接中要严格控制预紧力的大小。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述1）摩擦力防松这种方法是设法使螺纹副间产生附加的摩擦力，当螺杆上的轴向载荷减小或消失，螺纹副间的正压力（附加摩擦力）依然存在。①弹簧垫圈防松。但在冲击振动的工作条件下，其防松效果较差，一般用于不甚重要的联接，如图。2.螺纹联接的防松10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

②双螺母防松。两螺母对顶拧紧后使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力，从而起到防松作用。该方式结构简单，适用于平稳、低速和重载的固定装置上的联接，但轴向尺寸较大，如图。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

③自锁螺母防松。螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。当螺母拧紧后收口胀开，利用收口的弹力使旋合螺纹压紧。该方式结构简单、防松可靠，可多次装拆而不降低防松能力，如图。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

④双头螺柱拧入端的紧定，多采用摩擦力防松，如图所示为常用的三种防松形式。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述2）机械方法防松

机械方法防松是利用便于更换的防松元件，限制螺纹联接活动部件间的相对运动，以达到防止的目的。常用的有以下几种。①开口销防松。如图所示，将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母槽内，并将开口销尾部掰开，靠开口销阻止螺栓与螺母相对转动以防松。该方式适用于冲击和振动较大的重要联接。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

②止动垫圈防松。止动垫圈有圆螺母用止动垫圈和双耳式止动垫圈。该方式结构简单、使用方便、防松可靠，但需有容纳内舌和弯耳之处。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

③串联钢丝防松。如图所示，用低碳钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来使其相互制约，使用时必须注意钢丝的穿入方向。

10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

（3）破坏螺纹副关系的防松①冲点法。②焊接法。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述

（3）破坏螺纹副关系的防松③粘接法。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述（1）螺栓组的布置应尽可能对称，接合面的几何形状设计成对称的简单几何形状，并使螺栓组的对称中心与结合面的几何形心重合，以使接合面受力比较均匀，如图所示。3.螺纹联接结构设计要点10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述（2）螺栓的布置应使螺栓的受力合理螺栓组承受弯矩和转矩时，须将螺栓尽可能地布置在靠近接合面边缘处，以减少螺栓所承受的载荷，如图所示。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述（3）同一组中各螺栓的直径和材料应相同，保证受力比较均衡。（4）螺栓的排列要有合理的距离分布在同一圆周上的螺栓数，应取为3、4、6、8等易于等分的数目，以便于分度和加工。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述（5）螺栓布置要有合理的距离，在布置螺栓时，螺栓中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离，要根据扳手活动所需的空间大小来决定，如图。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述（6）避免螺栓承受附加弯曲应力引起附加弯曲应力的因素很多，除因制造、安装上的误差及被连接件的变形等因素外，螺栓、螺母支承面不平或倾斜，都可能引起附加弯曲应力，如图。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述三、键和花键联接联接、花键联接主要用于轴与轴上零件（如齿轮、凸轮和带轮等）的周向固定并传递运动和转矩，有的还可以实现轴上零件的轴向固定或用于引导轴向移动。一、键联接的类型、特点及应用

键联接在机械中应用极为广泛，键可分为平键、半圆键、楔键和切向键等类型。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述1.平键联接平键的两侧面为工作面，工作时靠键的侧面与键槽的挤压传递运动和转矩。键的上面为非工作面，与轮毂键槽表面间留有间隙，故只能用于轴上零件的周向固定，如图所示。10-4其他常用联接10-2螺纹联接10-3键和花键联接10-1概述平键按用途可分为