《机械设计基础》课件（下）

机械设计基础

机械设计基础概论常用机构带传动和链传动齿轮传动蜗杆传动螺纹联接与螺旋传动目录/CONTENTS1235轴的设计及轮毂连接轴承

联轴器和离合器弹簧678109411机械的平衡与调速12轮系及减速器螺纹联接与螺旋传动第7章4学习目标

第7章螺纹联接与螺旋传动知识学习目标●掌握螺旋副及转动副中摩擦问题的分析和计算方法●熟练掌握机械效率的概念及效率的各种表达形式，掌握机械效率的计算方法。

●正确理解机械自锁的概念，掌握确定自

锁条件的方法。

●了解考虑摩擦时机构力分析的一般方法●了解螺旋副的效率及摩擦在机械中的应用

技能训练目标

●能够进行螺栓组联接的结构设计5第7章螺纹联接与螺旋传动

【生产机器应用导入例】齿轮螺旋千斤顶图7-1齿轮螺旋千斤顶1一顶盖；2一套筒；3一丝杠；4一带棘爪的手柄套筒；5一润滑油孔；6一螺母；7一圆锥齿轮；8一止推轴承；9一定位螺栓6第7章螺纹联接与螺旋传动7.1螺纹联接7.1.1螺纹的类型、特点和应用类型型

图特

点

和

应

用普通螺纹

牙型角=60°。同一公称直径，按螺距大小分为粗牙和细牙，一般联接多用粗牙。细牙的螺距和升角小，强度高，自锁性能较好，但不耐磨易滑扣，常用于薄壁零件，或受冲击、振动和要求紧密性的联接，还可用于微调机构的调整螺纹等圆柱管螺纹

牙型角=55°。牙顶牙底呈圆弧，内外螺纹旋合后无径向间隙，以保证联接紧密。管螺纹为英寸制细牙螺纹。常用于压力低于1.6MPa以下的水、煤气、润滑或电线管路系统中的联接圆锥管螺纹

牙型角为=55°。螺纹分布在1：16的圆锥管壁上。旋紧后，依靠螺纹牙的变形使联接更为紧密，不需要任何填料，密封简单。主要用于高温，高压或密封要求高的送管路系统。如汽车、工程机械、航空机械，机床的燃料、油、水、气输送管路系统7第7章螺纹联接与螺旋传动

7.1.2螺纹的主要参数7.1螺纹联接

(1)大径d螺纹的最大直径，标准中为螺纹的公称直径。(2)小径d1螺纹的最小直径，常作为螺杆强度危险解剖面的计算直径。(3)中径d2

它是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上沟槽等于凸起宽度。

(4)螺矩P相邻螺牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

(5)线数n螺纹的螺旋线数n。其中单线螺纹n=1，双线螺纹n=2，其余类推。(6)导程L

导程是同一螺纹线上的相邻牙在中径线上对应点之间的轴向距离。导程和螺纹线数的关系为L=nP(7)

螺纹升角

在中径圆柱上，螺旋线切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。即

（7-2）

在轴向剖面内螺纹牙型两侧边的夹角=60°。（9）接触高度h内、外螺纹旋合后的接触面的径向高度。(8)牙型角8第7章螺纹联接与螺旋传动7.2

螺旋副的受力分析、自锁和效率

7.2.1螺旋副的受力分析7.2.2螺纹的自锁

7.2.3螺旋副的效率

F=

tan（+）

F=

tan（-）

λ≤ρ9第7章螺纹联接与螺旋传动7.3螺纹联接的类型、拧紧和防松7.3.1螺纹联接的类型表7-2螺纹联接的基本类型、特点和应用10第7章螺纹联接与螺旋传动7.3螺纹联接的类型、拧紧和防松7.3.2螺纹联接件的主要类型表7-3常用标准螺纹联接件11第7章螺纹联接与螺旋传动

7.3.3螺纹联接的预紧和防松

螺纹联接

的预紧和

防松7.3螺纹联接的类型、拧紧和防松

1.螺纹联接的预紧2.螺纹联接的防松

表7-4常用的防松方法12第7章螺纹联接与螺旋传动

7.4.1普通螺栓的强度计算

普通螺栓的强度计算7.4螺栓联接的强度计算

1．松螺栓联接的强度计算2．紧螺栓联接的强度计算

≤[σ]（1）只受预紧力作用的螺栓≤[σ]（2）受预紧力和轴向工作拉力的螺栓联接

≤[σ]13第7章螺纹联接与螺旋传动

7.4.2铰制孔用螺栓联接的强度计算

挤压强度和抗剪强度

计算7.4螺栓联接的强度计算

≤

≤14第7章螺纹联接与螺旋传动7.5

螺栓组联接的结构设计

1．螺栓（钉）孔的布置2．各螺栓受力均匀3．便于分度和画线

=

4．避免承受偏心载荷6．螺栓规格的选择5．螺栓排列应有合理的钉距、边距15第7章螺纹联接与螺旋传动

7.6.1螺旋传动机构的组成和类型

螺旋传动

机构的组

成和类型7.6螺旋传动

(1)传力螺旋(2)传导螺旋

(3)调整螺旋16第7章螺纹联接与螺旋传动

7.6.2螺旋传动的设计计算

螺旋传动

的设计

计算7.6螺旋传动

1.根据耐磨性计算螺杆直径2.螺纹牙的强度计算

3.螺杆的强度计算P=≤[P]

≤

≤

≤4．螺杆的稳定性计算FC/F≥2.5～4

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联轴器和离合器弹簧678109411机械的平衡与调速12轮系及减速器轴的设计及轮毂连接第8章19学习目标

第8章轴的设计及轮毂连接知识学习目标●熟悉转轴、心轴和传动轴的载荷和应力的特点●了解轴的设计特点，学会进行轴结构设计的方法●熟悉轴上零件的轴向和周向定位方法及其特点

明确轴的结构设计中应注意的问题及提高轴的

承载能力的措施●掌握轴的三种强度计算方法，分清各自的计算特点和适用场合●掌握轴的刚度计算方法技能训练目标●能够进行轴的结构设计和强度校核计算20第8章轴的设计及轮毂连接【生产机器应用导入例】135系列柴油机的凸轮轴图8-1

凸轮轴

21第8章轴的设计及轮毂连接8.1.1轴的分类

轴的

分类8.1

轴的概述

（1）转轴

工作时既承受传递转矩又承受传递弯矩的轴（2）传动轴

只传递转矩，不承受弯矩或弯矩很小的轴

（3）心轴

只承受弯矩而不传递转矩的轴22第8章轴的设计及轮毂连接8.1.1轴的分类

按轴线形

状不同，

轴的分类8.1

轴的概述

（1）直轴根据外形可分为光轴和阶梯轴（2）曲轴常用于往复式机械(如空气压缩机、曲柄压力机、内燃机等)

（3)软轴

软轴又称钢丝挠性轴23第8章轴的设计及轮毂连接8.1

轴的概述表8-1轴常用材料及主要力学性能8.1.2轴的材料24第8章轴的设计及轮毂连接8.2.1轴的结构设计概述及其步骤8.2轴的结构设计

1.拟订轴上零件的装配方案2.轴上零件的定位及固定表8-3

轴上零件轴向的定位和固定的常用方法、特点及其应用

3.确定各轴段的直径和长度4.轴的结构工艺性初步确定轴的直径后，逐步确定各轴段的直径，并根据轴上零件的轴向尺寸、各零件的相互位置关系以及零件装配所需的装配和调整空间，确定轴的各段长度。轴上与齿轮、联轴器等零件相配合部分的轴段长度，应比轮毂长度略短2～3mm（1）可加工工艺性（2）可装配工艺性25第8章轴的设计及轮毂连接8.2

轴的结构设计【实例8-1】轴的结构工艺性示例及主要力学性能8.2.1轴的结构设计概述及其步骤图8-14

26第8章轴的设计及轮毂连接8.2

轴的结构设计【实例8-2】设计某带式输送机(图8-18)单级直齿圆柱齿轮减速器的从动轴(Ⅱ轴)8.2.2轴的结构设计概述及其步骤27第8章轴的设计及轮毂连接8.3轴的设计计算

8.3.1按轴的扭转强度计算8.3.2按轴的刚度计算8.3.3按弯扭组合变形的强度计算按(8-1)轴的强度校核计算

==

[]

28第8章轴的设计及轮毂连接8.3轴的设计计算8.3.4轴的设计步骤

设计轴的一般步骤(1)选择轴的材料(2)初步确定轴的直径(3)轴的结构设计(4)轴的强度校核29第8章轴的设计及轮毂连接8.4.1

键联接

键联接8.4轴毂设计

1．键和键联接的类型、特点和应用2．平键的选择

表8-4键和键联接的类型、特点和应用

表8-5平键30第8章轴的设计及轮毂连接8.4.2

轴毂设计3.轴毂联接

的失效分析

与剪切、挤

压强度计算8.4轴毂设计

（1）剪切的强度校核（2）挤压的强度校核

31第8章轴的设计及轮毂连接8.4.3花键联接的类型、特点和应用

花键联接的类型、特点

和应用8.4轴毂设计

1)矩形花键2)渐开线花键

表8-6矩形花键基本尺寸系列表8-7矩形花键标记能起自动定心作用，强度高寿命长，齿面接触好，并可用加工齿轮的方法进行加工，互换性好。在航天、航空、造船、汽车等行业中应用越来越多32第8章轴的设计及轮毂连接8.4

轴毂设计

8.4.4销联接表8-8常用销的类型、特点和应用销联接主要用于固定机器或部件上零件之间的相对位置，也用于轴与轮毂的传递不大载荷的联接，如图8-24(a)，还可以作为安全装置中过载剪断元件，如图8-24(b)所示。销的常用材料为Q235、35、45号钢。销可分为圆柱销、圆锥销和开口销等。

33第8章轴的设计及轮毂连接8.4

轴毂设计

8.4.4销联接【实例8-3】34第8章轴的设计及轮毂连接8.5轴的使用与维护

8.5.1轴的使用

8.5.2轴的维修

轴在使用前，应检查轴上零件的安装质量，轴和轴上零件固定应可靠，有相对运动的零件应有适当的间隙，保证轴颈的润滑要求1)轴弯曲变形的校正2)轴颈磨损的修复

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联轴器和离合器弹簧678109411机械的平衡与调速12轮系及减速器轴承第9章37学习目标

第9章轴承知识学习目标●了解向心滑动轴承的构造●熟悉滚动轴承的主要类型特点代号，能正确选型，进行寿命计算●了解滑动轴承特点、分类和主要结构，滑动轴承的材料、润滑方式

技能训练目标●能够进行滚动轴承组合设计能力38第9章轴承【生产机器应用导入例】D型泵的泵轴用滚动轴承图9-1

39第9章轴承9.1.1滚动轴承的结构与材料9.1

滚动轴承的结构、类型

轴承是用来支承轴及轴上零件的重要部件，能减少转轴与支承间的摩擦和磨损，保证轴的回转精度它由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4等组成。图9-2滚动轴承的基本结构图

40第9章轴承9.1.2滚动轴承的类型

滚动轴

承的类型9.1

滚动轴承的结构、类型

1.按所能承受载荷的方向或轴承公称接触角的不同，滚动轴承可分为向心轴承和推力轴承两类2.

按滚动体的形状可分为球轴承和滚子轴承两大类

3.

按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承表9-2

滚动轴承的主要类型和特性41第9章轴承9.2.1

滚动轴承的类型代号9.2

滚动轴承类型代号及类型选择

前置代号基本代号表9-5

后置代号（组）表9-6轴承分部件代号五四三二一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等级代号游隙代号多轴承配置代号其它代号表9-3滚动轴承的代号【实例9-1】试说明轴承代号32315E的含义42第9章轴承9.2.2滚动轴承的类型选择

滚动轴

承的类型选择9.2

滚动轴承类型代号及类型选择

1.

载荷大小、方向和性质2.

轴承的转速

3.

轴承的自动调心性能只承受纯径向载荷，应选用向心轴承（如60000，N0000，NU0000型）若只受纯轴向载荷，应选用推力球轴承（如50000型），如较大的纯轴向载荷可选用推力滚子轴承；若同时承受径向载荷和轴向载荷时，应选用深沟球轴承（如60000型）、角接触球轴承（如70000C型）、圆锥滚子轴承（如30000B型）,如轴向载荷比径向载荷大很多，选用向心轴承和推力轴承的组合结构

选择轴承类型是应注意其允许的极限转速选用允许内外圈有较大相对偏斜且有一定调心性能的的调心球轴承4.

轴承的安装和拆卸要求5.轴承的经济性在满足使用要求的情况下应尽量选用价格低廉的轴承考虑选用3类（圆锥滚子轴承）和N类（圆柱滚子轴承）的内圈、外圈可分离的轴承）43第9章轴承9.3.1滚动轴承的失效形式和设计准则1.

失效形式9.3滚动轴承的设计计算

（1）疲劳点蚀（2）塑性变形

（3）磨损经一定时间运转后，内、外圈滚道及滚到体表面会出现麻点状剥落现象，形成疲劳点蚀。这疲劳点蚀会使滚动轴承引起噪声、冲击和振动，最终导致失效。因此疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式在很大的静载荷或冲击载荷的作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处产生较大的局部应力超过材料的屈服极限强度，产生较大的塑性变形，导致失效在满足使用要求的情况下应尽量选用价格低廉的轴承由于滚动轴承使用、维护不当或密封、润滑不良等，均会导致轴承滚动体或套圈滚道产生过度磨损1）

对于一般转速的轴承，其主要失效形式为疲劳点蚀，因此，只要进行以疲劳强度为依据的寿命计算。2）

对于不转动、摆动或转速低的轴承，其主要失效形式为塑性变形，因此可以进行以不发生塑性变形为准则的静强度计算。3）

对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热而导致轴承失效，因此除需进行以疲劳强度为依据的寿命计算外，还应验算其极限转速

设计准则44第9章轴承9.3.2滚动轴承寿命的计算

基本额定

寿命和

基本额定

动、静载荷9.3滚动轴承的设计计算

基本额定寿命

基本额定动载荷

基本额定静载荷其中10％发生疲劳点蚀而90%的轴承不产生疲劳点蚀前的总转数或在一定转速下所能运转的总工作小时数，用L10或Lh表示基本额定寿命轴承的基本额定动载荷是指轴承的基本额定寿命为106转时所能承受的最大载荷值，用C表示指当内外圈之间相对转速为零时，受载荷最大的滚动体与滚道接触处的最大接触应力达到一个定值（如：调心轴承为4600MPa）时,轴承所受的载荷，用C0表示滚动轴承的寿命计算==45第9章轴承9.3.2滚动轴承寿命的计算

滚

动轴承的当量动

载荷的计算9.3滚动轴承的设计计算

+

表9-9

（a）正装（面对面）

（b）反装（背靠背）公式（9-7）公式（9-8）46第9章轴承9．4．1滚动轴承的轴向紧固9.4

滚动轴承的组合设计

名称图例应用轴肩固定

轴承主要由轴肩实现单向固定。用于承受单方向轴向力或全固式支承结构轴肩和弹性挡圈双向固定轴承内圈由弹性挡圈实现轴向固定。轴向尺寸小，挡圈只能承受较小的轴向载荷，一般用于游动支承处，主要用于深沟球轴承。表9-11

轴承内圈轴向固定的常用方法(部分）47第9章轴承9．4．1滚动轴承的轴向紧固9.4

滚动轴承的组合设计

表9-12

轴承外圈常用的固定方法(部分）名称图例应用轴承端盖固定轴承端盖固定，用于两端固定式支承结构或承受单向轴向载荷的各类向心、推力和向心推力轴承孔内凸肩和孔用弹性挡圈固定用嵌入外壳槽内的孔用弹性挡圈固定。此法轴向尺寸小，用于转速不高、轴向载荷不大且需减少轴承装置尺寸的场合48第9章轴承9.4.2滚动轴承轴系的支承结构形式9.4

滚动轴承的组合设计

表9-13常用滚动轴承轴系的支承结构形式及其特点、应用(部分）名称图例特点与应用两端单向固定这种安装主要用在两个对成布置的角接触球轴承或圆锥滚子轴承的情况，其支撑方式结构简单，便于安装，适用于工作温度不高变化的短轴，即两支点跨距≤一端固定、一端游动这种固定方式是在两个支点中使一个支点双向固定以承受轴向力，另一个支点则可作轴向游动。适用于工作温度较高的长轴，且两支点跨距>49第9章轴承9.4.3滚动轴承组合结构的调整

滚动轴承

组合结构

的调整9.4

滚动轴承的组合设计

1）轴承间隙的调整2）滚动轴承的预紧

=50第9章轴承9.4.4滚动轴承的配合及拆装

滚动轴承

组合结构

的调整9.4

滚动轴承的组合设计

1.滚动轴承的配合选择2．滚动轴承的装配与拆卸

=当载荷方向不变时，动圈应比固定圈的配合紧些，轴承内孔与轴颈之间必须选过盈配合，如k6、m6、n6外圈与座孔之间必须选过盈配合。(2)外圈与内圈同步旋转时，轴承内孔与轴颈之间可选间隙配合，而外径与轴承座孔之间可选间隙配合，如G7、H7、J7等。(3)转速高、载荷大、工作温度高、冲击振动强烈的轴承，选用较紧的配合。对于要求旋转精度较高时，为了消除振动影响，也应选用较紧一些的配合。51第9章轴承9.4．5滚动轴承的润滑与密封

滚动轴承的润滑与密

封9.4

滚动轴承的组合设计

=

表9-15滚动轴承润滑方式的选择表9-14滚动轴承润滑脂选择表9—16常见密封装置的结构和特点52第9章轴承9.4

滚动轴承的组合设计【实例9-1】53第9章轴承9.5.1滑动轴承的类型

滑动轴承

的类型9.5

滑动轴承的类型和材料

1）径向滑动轴承2）推力滑动轴承

=54第9章轴承9.5.2轴瓦结构与轴承材料

轴瓦结构

与轴承材料9.5

滑动轴承的类型和材料

1．轴瓦的结构2．滑动轴承材料

=表9-17

常用滑动轴承材料及性能55第9章轴承9.6

非液体摩擦滑动轴承的计算【实例9-2】3．轴承的滑动速度v值2.轴承的pv值1．轴承的压强p56第9章轴承

9.7滑动轴承的润滑

=平均压强MPa润滑剂润滑装置润滑方法适用场合≤2润滑脂脂润滑装置l一杯盖2一杯体a)旋盖注油杯油杯中填满润滑脂，定期旋转杯盖，杯内润滑脂注入轴承内b)压注油杯靠油枪压注润滑脂注入轴承内适用场合低速、轻载和次要轴承或带有冲击的机器中轴承表9-18几种常见润滑方法和相应润滑装置（部分）57第9章轴承9.8轴承的使用与维护

9.8.1轴承的正确使用

9.8.2轴承的维护

=除按要求正确选出润滑剂的种类和牌号，对油浴与飞溅或压力润滑系统应按规定及时更换润滑油和注意数量，并及时清洗油池。对于轴承运转不平稳、噪音异常、运转沉重或温升过高等情况，应及时分析问题和采取相应措施，如更换损坏或游隙过大的轴承；，修配调整损坏或间隙过大的轴瓦；消除滚动轴承滚动面损坏、轴承过紧、润滑不良等

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联轴器和离合器弹簧678109411机械的平衡与调速12轮系及减速器联轴器和离合器第10章60学习目标

第10章联轴器和离合器知识学习目标●了解联轴器和离合器的功用和分类●熟悉常用联轴器的结构特点、工作原理、使用场合●掌握常用联轴器的以及选用与计算方法●熟悉掌握常用离合器的结构、工作原理、性能特点●掌握常用离合器的选择及计算方法

技能训练目标●能够进行联轴器选用与设计

61

第10章联轴器和离合器【生产机器应用导入例】带式制动器图10-1

1一制动轮2一制动带3一杠杆4一重锤5一电磁铁6一缓冲器7一护板62第10章联轴器和离合器10.1.1联轴器的种类和特性

联轴器、离合器用于联接

不同部件之间的两根轴或轴

与

与其他回转零件，以便使它们

一起回转并传递动力10.1联轴器

刚性联轴器

弹性联轴器使其具有传递转距的能力，还应具有一定范围的的补偿轴线偏移的能力。此外，在冲击、振动的工作场合，还要求联轴器具有缓冲减振的能力

6310.1联轴器第10章联轴器和离合器10.1.2刚性联轴器名称图示结构、特点及其应用（1）凸缘联轴器由两个带有凸缘的半联轴器用螺栓联接而成。按其对中方法的不同，可分为两种结构形式：一种是靠两半联轴器的凸肩和凹槽相配对中；另一种是靠配合螺栓组对中及连接。该联轴器使用维护方便，刚性好，承载能力大能，适用于安装时对中性要求高、转速较低、传动平稳的场合（2）夹壳联轴器

靠上、下两半联轴器的剖分面及普通螺栓组连接，将两轴连在一起。该联轴器装方便、两轴直径相等。适用于低速传动、水平轴或垂直轴的联接表10-1刚性联轴器结构、特点及其应用(部分）固定式刚性联轴器适用于转速稳定、无冲击、轴的对中良好的场合。但不能补偿两轴的相对位移6410.1联轴器第10章联轴器和离合器10.1.3弹性联轴器弹性联轴器包含有弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力名称图示结构、特点及其应用(1)梅花形弹簧联轴器靠两半联轴器齿间的梅花形片弹簧(6～8段)，将两轴连接在一起，该联轴器为弹性元件的挠性联轴器，用于两轴线之间有轴向偏移(1.2～5mm)，径向偏移(0.5～1)的场合(2)弹性套柱销联轴器在结构上与凸缘联轴器近似，所不同的是用带橡胶弹性套的柱销代替了联接螺栓。为了补偿较大的轴向位移，安装时应留出相应大小的间隙，其两轴线之间轴向偏移为2～6mm，径向偏移为0.2～0，倾斜角为～1°。该联轴器结构简单、利用弹性套圈可以补偿两轴的偏移，吸收、减小振动和缓冲，适用于正反向变化多、启动频繁的中小转矩的中、高速轴传动。表10-2弹性联轴器联轴器结构、特点及其应用(部分）65第10章联轴器和离合器

10.1.4

联轴器的标记方法10.1联轴器

GB/T5843-2003

66第10章联轴器和离合器10.1.5联轴器的选择

联轴器的选择10.1联轴器

如表10-1所示，两轴对中性要求。对于两轴能精确对中，轴的刚度较高时，可选用刚性凸缘联轴器；对于对中困难，两轴刚度较低时，可选用具有补偿能力的弹性柱销联轴器；大功率重载传动，可选用齿轮联轴器；中小功率，具有冲击载荷作用，可选用弹性联轴器；当两轴间的径向位移较大，转速较低时，可选用滑块联轴器；角位移较大或相交两轴的联接，可选用万向联轴器等。1.联轴器类型的选择2.联轴器尺寸的选择=

≤[T]n≤[n]

dmin≤d≤dmax67第10章联轴器和离合器10.1联轴器10.1.5联轴器的选择【实例10-1】6810.2离合器第10章联轴器和离合器10.2.1离合器分类、特点与应用离合器接合平稳、分离迅速彻底；质量轻；外廓尺寸小，维护和调整方便，操纵省力方便，耐磨性和散热性好等(部分）表10-4常用离合器分类、特点与应用常用离合器结构、特点与应用牙嵌离合器1，2—半离合器；3—滑环

利用操纵杆带动滑环3可使两半离合器1、2接合或分离。牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，能传递较大的转矩，故应用较多。离合器牙的形状有三角形、梯形和锯齿形。三角形牙强度低、易损坏，只能传递中、小载荷；梯形牙强度大，能传递较大的转矩。能自动补偿磨损后的牙侧间隙，减少冲击，故应用较广。锯齿形牙强度大，但只能传递单向转矩，一般用于停机或低速接合、离合不频繁及要求传动比准确的场合

单片式摩擦离合器1—主动摩擦盘；2—从动摩擦盘；3—操纵环主从轴上分别安装摩擦盘1、2，操纵环5可以使摩擦盘2沿导键在从动轴上移动，使两圆盘接合或分离。单片式摩擦离合器结构简单，散热性能好、易于离合，但传递转矩大时两盘直径很大，多用于转矩在

以下的轻型机械。69第10章联轴器和离合器

10.2.2离合器的选择1.离合器的类型选择对于低速，大扭矩；只能停车或相对转速很低时接合；接合中有冲击，但无过载保护性能；尺寸较小，应选用牙嵌离合器；对于高速，小扭矩；运转时即能随时接合、脱开；有过载保护性能；但尺寸较大，结构复杂，应选用摩擦离合器2.离合器的型号选择离合器的类型选取以后，除离合器的轴孔与相配轴径一致外，还需满足式（10-2）、（10-3）的条件。10.2

弹簧的材料与制造离合器的选择

机械设计基础概论常用机构带传动和链传动齿轮传动蜗杆传动螺纹联接与螺旋传动目录/CONTENTS1235轴的设计及轮毂连接轴承

联轴器和离合器弹簧678109411机械的平衡与调速12轮系及减速器弹簧第11章72学习目标

第11章

弹簧知识学习目标●了解各类弹簧的工作原理、特点及应用●掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法

技能训练目标●能够圆柱螺旋弹簧的设计计算

73第11章

弹簧【生产机器应用导入例】氮气弹簧应用

图11-1

74第11章

弹簧11.1.1弹簧的功用

弹簧的功用11.1弹簧的功用、类型和特点(1)缓和冲击吸收振动如汽车上的减振弹簧（图11-2）和各种缓冲器用的弹簧。(2)储存或释放能量如定位控制机构中的弹簧和钟表弹簧（图11-3）。(3)测量力的大小如测力器和弹簧秤中的弹簧（图11-4）。(4)控制机构的运动如单缸内燃机凸轮机构气门弹簧以及离合器、制动器。75

11.1弹簧的功用、类型和特点第11章

弹簧【表11-1各种弹簧的类型特点和应用】11.1.2弹簧的主要类型和特点GB／T1239。1～3—200976第11章

弹簧常用的弹簧材料有优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢和有色金属合金。11.2

弹簧的材料与制造11.2.1

弹簧的材料表11-2常用弹簧材料力学性能、用途和许用应力（GB/T1239.6-1992)77第11章

弹簧

11.2.2弹簧的制造卷制、两端面磨平（指压缩弹簧）或挂钩的制作（指拉伸弹簧和扭转弹簧）、热处理和工艺性试验和强压试验等过程11.2

弹簧的材料与制造螺旋弹簧的制造工艺78

11.3圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算第11章

弹簧11.3.1圆柱形拉、压螺旋弹簧的结构和尺寸图11-5圆柱形拉、压螺旋弹簧(a)YⅠ型(b)YⅡ型79

11.3圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算第11章

弹簧11.3.1圆柱形拉、压螺旋弹簧的结构和尺寸表11-3圆柱形螺旋弹簧的几何参数计算公式8011.3圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算第11章

弹簧1．强度的强度计算2．弹簧刚度计算11.3.3圆柱拉、压螺旋弹簧的设计3．稳定性计算在弹簧丝剖面上引起的总剪切应力最大，其计算公式为

弹簧丝的强度校核公式[τ]为许用剪切应力C弹簧指数表11-4K为曲度系数弹簧的工作圈数

b=H0/D≤[b][b]一许用高径比

圆柱拉、压螺旋

弹簧

的设计81

11.3圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算第11章

弹簧1．根据工作情况和具体条件选定材料2．初选旋绕比C，并求出曲度系数K值3．初定弹簧丝直径d，，查取弹簧丝的许用应力4．根据强度公式（11-3）确定簧丝直径d5．根据刚度公式(11-6)确定弹簧的工作圈数

圆柱拉、压螺旋弹簧具体设计步骤82

11.3圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算第11章

弹簧

圆柱拉、压螺旋弹簧具体设计步骤6．进行弹簧端部的结构设计7．确定了所有参数和尺寸（C、d、D2等）8．对于压缩弹簧，需根据（11-7）进行稳定性验算9．绘制弹簧零件图(包括弹簧的特性曲线)

83第11章

弹簧11.3圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算

【实例11-1】

机械设计基础概论常用机构带传动和链传动齿轮传动蜗杆传动螺纹联接与螺旋传动目录/CONTENTS1235轴的设计及轮毂连接轴承

联轴器和离合器弹簧678109411机械的平衡与调速12轮系及减速器机械的平衡与调速第12章86学习目标

第12章机械的平衡与调速知识学习目标●了解机械平衡的目的及其分类，掌握机械平衡的方法●熟练掌握刚性转子的平衡设计方法，了解静平衡试验的原理及方法●掌握机械运转过程的

3个阶段中，机械系统的功、能量和原动件运动速度的特点●掌握飞轮调速原理及飞轮设计的基本方法●了解机械非周期性速度波动调节的基本概念和方法技能训练目标●刚性转子的平衡设计方法及飞轮设计的基本方法87第12章机械的平衡与调速【生产机器应用导入例】风机调速节能图12-1风机

88第12章机械的平衡与调速12.1.1刚性回转件的静平衡

m1r1+m2r2+m3r3+mbrb=0图12-2回转件的静平衡式中mi——校正质