机械设计第八版第十三章
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机械设计-轴
第十三章 轴 轴设计的基本要求： 1、轴与轴上零件要有准确的相对位置,轴向、 周向定位可靠；
17
2、轴的加工、装配有良好的工艺性； 3、受力合理,轴结构有利于提高轴的强度和刚 度、减少应力集中；
第十三章 轴
18
一、轴上零件的轴向定位和固定
零件轴向定位的方式常取决于轴向力的大小
h h h
1.轴肩和轴环 要求： r＜C＜h r＜R＜h h=(0.07～0.1)d b=1.4h
第十三章 轴
34
四、阶梯轴的结构设计实例分析
F
等强度 1、拟定轴上零件装配方案 轴颈：装轴承处
阶梯轴
尺寸= 轴承内径； 直径与轮毂内径相当；
组成 轴头：装轮毂处
轴身：联接轴颈和轴头部分。
第十三章 轴
35
第十三章 轴
36
装配方案的比较：
第十三章 轴
37
例题：指出图中轴结构设计中的不合理之处，并绘 出改进后的结构图。 1.轴两端均未倒角；
3
Fa Ft tg 1960 tg12o 417N
d 118 3 4 / 130 36.78mm
考虑到联轴器的影响以及联轴器孔径系 列标准，取d=38mm
第十三章 轴 3. 齿轮上作用力的计算
50
T 9.55 106 4 / 130 294 103 Nmm
Ft 2T / d 2 29410 / 300 1960N
2.齿轮右侧未作轴向固定； 3.齿轮处键槽太短； 5.左轴承无法拆卸； 6.齿轮与右轴承装卸不便； 7.轴端挡圈未直接压在轴 端轮毂上。
4.键槽应开在同一条直线上；
第十三章 轴 轴系结构改错
38
四处错误
《机械设计》(第八版)课后习题答案(全共页)
封面作者：PanHongliang仅供个人学习第三章机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解]3-2已知材料的力学性能为，，，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解]得，即根据点，，按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。
如用题3-2中的材料，设其强度极限σ=420MPa，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。
B[解] 因，，查附表3-2，插值得，查附图3-1得，将所查值代入公式，即查附图3-2，得；按精车加工工艺，查附图3-4，得，已知，则根据按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5如题3-4中危险截面上的平均应力，应力幅，试分别按①②，求出该截面的计算安全系数。
[解] 由题3-4可知（1）工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数（2）工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数第五章螺纹连接和螺旋传动习题答案5-5图5-49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。
试问：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？为什么？Q215，若用M6×40铰孔用螺栓连接，已知螺栓机械性能等级为8.8，校核螺栓连接强度。
[解] 采用铰制孔用螺栓连接为宜因为托架所受的载荷有较大变动，铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置，并能承受横向载荷，增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移，而普通螺栓连接靠结合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩，连接不牢靠。
（1）确定M6×40的许用切应力[]由螺栓材料Q215，性能等级8.8，查表5-8，可知，查表5-10，可知（2）螺栓组受到剪力F和力矩（），设剪力F分在各个螺栓上的力为，转矩T分在各个螺栓上的分力为，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r,即由图可知，螺栓最大受力故M6×40的剪切强度不满足要求，不可靠。
第十三章 机械运动方案及创新设计
4 2 1 6 3
5 1 2 3
襟翼操纵机构 V型双缸发动机 型双缸发动机
3. 复合式机构组合 一个两（ 一个两（多）自由度作为基础机构A，一个（几个）单 自由度作为基础机构 ，一个（几个） 自由度基本机构B（这里指附加机构） 自由度基本机构 （这里指附加机构）的输出构件接入基础 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。
ห้องสมุดไป่ตู้
ω1
Ⅱ Ⅲ
V2 V3
Ⅰ
ω1″
刨床传动系统机构组合情况的初步方案图 Ⅰ——减速传动机构（带传动+齿轮传动） 减速传动机构（带传动 齿轮传动） 减速传动机构 齿轮传动 Ⅱ——刨刀往复直线急回运动机构 ——刨刀往复直线急回运动机构 Ⅲ——工作台间歇直线步进机构 工作台间歇直线步进机构
◆ 在Ⅲ后部串联一个能将转动 (或间歇转动 变为移动 或间歇 或间歇转动)变为移动 或间歇转动 变为移动(或间歇 移动)的基本机构 的基本机构Ⅲ 移动 的基本机构Ⅲ″； ◆ 在Ⅲ前部串联能减少间歇运 动冲击又容易获得任意运动规 律的高副机构Ⅲ ； 律的高副机构Ⅲ′； ◆ ω′= ω ″。
14 13 12 11
10 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1-电机； 电机； 电机 2-V带传动； 带传动； 带传动 3-高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动 4-低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动 5-摆动到感机构； 摆动到感机构； 摆动到感机构 6-凸轮机构； 凸轮机构； 凸轮机构 7-双摇杆机构； 双摇杆机构； 双摇杆机构 8-升降机构； 升降机构； 升降机构 9-工作台； 工作台； 工作台 10-棘轮 丝杠进给机 棘轮—丝杠进给机 棘轮 构； 11-工件； 工件； 工件 12-让刀机构； 让刀机构； 让刀机构 13进刀机构； 进刀机构； 进刀机构 14-滑枕 滑枕
机械设计基础第13章
第十三章轴13.1 概述一、轴的功用和分类根据承受载荷的情况，轴可分为三类1、心轴工作时只受弯矩的轴，称为心轴。
心轴又分为转动心轴（a）和固定心轴(b)。
2、传动轴工作时主要承受转矩，不承受或承受很小弯矩的轴，称为传动轴。
3、转轴工作时既承受弯矩又承受转矩的轴，称为转轴。
按轴线形状分：1、直轴（1）光轴作传动轴（应力集中小）（2）阶梯轴优点：1）便于轴上零件定位；2）便于实现等强度2、曲轴另外还有空心轴（机床主轴）和钢丝软轴（挠性轴）——它可将运动灵活地传到狭窄的空间位置。
如牙铝的传动轴。
二、轴的材料轴的材料主要是碳素钢和合金钢。
碳素钢比合金钢价廉，对应力集中敏感性较小，应用较为广泛。
常用的碳素钢有30、40、45和50钢，其中以45钢应用最广。
为改善其机械性能，可进行正火或调质处理。
合金钢具有较好的机械性能，但价格较贵。
当载荷大，要求尺寸小，重量轻或有其它特殊要求的轴，可采用合金钢。
球墨铸铁容易获得复杂的形状，而且吸振性好，对应力集中敏感性低，适用于制造外形复杂的轴，如曲轴和凸轮轴等。
注意：①由于碳素钢与合金钢的弹性模量基本相同，所以采用合金钢并不能提高轴的刚度。
②轴的各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（喷丸、滚压）对提高轴的疲劳强度有显著效果。
三、轴设计的基本要求和设计步骤1、具有足够的承载能力2、具有合理的结构形状13.2 轴的结构设计轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。
但轴的结构设计原则上应满足如下要求：1)轴上零件有准确的位置和可靠的相对固定；2)良好的制造和安装工艺性；3)形状、尺寸应有利于减少应力集中；4）尺寸要求。
一、轴上零件的定位和固定轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装位置；固定则是为了保证轴上零件在运转中保持原位不变。
作为轴的具体结构，既起定位作用又起固定作用。
1、轴上零件的轴向定位和固定：轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。
濮良贵机械设计(第八版)完整版
稳定
简单 复合
对称 脉动 非对称
不稳定循环变应力
周期
时间t
a）稳定循环变应力
a）随时间按一定规律周期性变化，而且变化幅度保持常数的变应力称为稳定循环变应力。 如图2-1a所示。
周期 t
b）不稳定循环变应力 b）若变化幅度也是按一定规律周期性变化如图2-1b所示，则称为不稳定循环变应力。
尖峰 应力
C）随机变应力 图2-1变应力的分类 c）如果变化不呈周期性，而带有偶然性，则称为随机变应力，如图2-1c所示。
习题
1、机器的基本组成要素是什么？ 2、什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例？ 3、一台完整的机器通常是由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？ 4、机械零件有哪些主要的失效形式？ 5、机械零件常用的有哪些计算准则？它们是针对什么失效形式而建立的？ 6、机械零件设计的一般步骤有哪些？
第一章结束
第二章 机械零件的疲劳强度计算
一、变应力的分类 二、变应力参数 三、几种特殊的变应力 四、疲劳曲线（对称循环变应力的—N曲线） 五、（非对称循环变应力的）极限应力图 六、影响疲劳强度的因素 七、不稳定变应力的强度计算 八、复合应力状态下的强度计算（弯扭联合作用）
一、变应力的分类
变应力
循环变应力（周期） 随机变应力（非周期）
以上是从功能上分析机械的组成，下面从结构上看： 零件：是机械的制造单元，机器的基本组成要素就是机械零件。 部件：按共同的用途组合起来的独立制造或独立装配的组合体。 如减速 器、离合器等。 按大小来分：
机械（机器）
部件
零件
图3 机械（机器）的组成（按大小分）
二、机械设计步骤
计划阶段
提出要求 洗衣机
自动进水 洗涤
机械制图电子课件第十三章尺寸的标注方法 第十四章表面粗糙和公差配合
3、当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求 时，其代（符）号可在图样的右上角统一标注。 4、当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度 要求时，对其中使用最多的一种代（符）号可 以统一注在图样的右上角，并加“其余”两字。 5、为了简化标注方法，或者标注位置受到限制 时，可以标注简化代号，也可以采用省略的注 法，但必须在标题栏附近说明简化代号的意义。 6、对不连续的同一表面，可用细实线连接，只 注一次表面粗糙度符号。对连续表面及重复要 素（孔、槽、齿、……等）的表面，其表面粗 糙度代（符）号只标注一次。
2、当组合体具有交线时，要注意：不要直 接标注交线的尺寸，而应该标注产生交 线的形体或截面的定形及定位尺寸。
§13-2 尺寸的清晰布置
为了看图方便，在标注尺寸时，应当考虑使尺寸 的布置整齐清晰。一般有以下几种处理方法： 1、为了使图面清晰，应当将多数尺寸注在视图 外面，与两视图有关的尺寸注在两视图之间。
三、退刀槽及越程槽 切削过程中，为了不致使刀具损坏，并易退出刀具，同 时与相关零件装配时易于靠紧，所以被加工零件预先要 加工出退刀槽或越程槽，这样被加工的表面的根部就不 会有残留部分，一般叫“清根”。 退刀槽一般可按“槽宽*直径”或“槽宽*槽深”的形式 标注。 四、各种形式的孔 螺孔、沉孔及圆锥销孔等可采用旁注的方法标注。
二.简单物体的尺寸标注 方法： 先将简单物体分解为基本体 再注出各基本体所需要的尺寸 然后再分别注出变化部分的尺寸
简单物体的尺寸可分为两类： 1、定形尺寸——决定组成简单物体的各基本体 的形状及大小的尺寸。 2、定位尺寸——决定各基本体在简单物体上的 相互位置的尺寸。
三、组合体的尺寸标注
1、形体分析法是标注组合体尺寸的基本方法
第十三章 尺寸的标注方法
机械设计(西北工业大学第八版)第十三章 滚动轴承xiugai
一. 滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布 承载区 FNi Fr 非承载区 以向心轴承为例 轴向力：由滚动体平均分担 载荷 径向载荷： 承载区 180
滚动体的 数目 受最大径向载荷的滚动体负 载为： 5
游隙 轴向载荷
影响受载
Fr
0
Fmax
z
Fr
二. 滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布
2 载荷为P，预期寿命为Lh，须选用多大C的轴承？
C L10 ( ) P
(10 6 )
10 C Lh L'h 60n P
6
h
以小时表示
寿命指数ε 球轴承ε =3， 滚子轴承ε =10/3
P－当量动载荷；
10 C C 6 Lh L'h h L10 ( ) (10 ) 60n P P Lh’预期寿命：设计时给定的目标寿命。各类机 械中轴承的预期寿命参考P318表13-3 考虑到温度变化，引入温度系数 （P313表13-4）
请安静-----------
请安静-----------
第四篇 轴系零、部件
第十二章 第十三章 第十四章 第十五章 滑动轴承 滚动轴承 联轴器和离合器 轴
第十三章
滚动轴承
1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。 2.了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。 3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。 4. 能根据使用要求正确选用滚动轴承。 5.工作能力计算（寿命计算）。 6.会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动 轴承装置 的设计：安装、调整、润滑、密封等）。
径向游隙系列 代号
1组 /C1
2组 /C2
0组 省略
3组 /C3
滚动体的 数目 受最大径向载荷的滚动体负 载为： 5
游隙 轴向载荷
影响受载
Fr
0
Fmax
z
Fr
二. 滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布
2 载荷为P，预期寿命为Lh，须选用多大C的轴承？
C L10 ( ) P
(10 6 )
10 C Lh L'h 60n P
6
h
以小时表示
寿命指数ε 球轴承ε =3， 滚子轴承ε =10/3
P－当量动载荷；
10 C C 6 Lh L'h h L10 ( ) (10 ) 60n P P Lh’预期寿命：设计时给定的目标寿命。各类机 械中轴承的预期寿命参考P318表13-3 考虑到温度变化，引入温度系数 （P313表13-4）
请安静-----------
请安静-----------
第四篇 轴系零、部件
第十二章 第十三章 第十四章 第十五章 滑动轴承 滚动轴承 联轴器和离合器 轴
第十三章
滚动轴承
1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。 2.了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。 3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。 4. 能根据使用要求正确选用滚动轴承。 5.工作能力计算（寿命计算）。 6.会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动 轴承装置 的设计：安装、调整、润滑、密封等）。
径向游隙系列 代号
1组 /C1
2组 /C2
0组 省略
3组 /C3
机械设计基础 第十三章 轴承
(2) 滑动速度大→粘度较低的润滑油。 (3) 粗糙或未经跑合的表面→粘度较高的润滑油。 (4) 参考表13-2。
油性：指润滑油吸附在接触表面的能力 非全液体润滑时，润滑油的油性对防止金属磨 损起着主要作用。
润滑脂选择原则：
(1) 轻载高速时选针入度大的润滑脂，反之 选针入度小的润滑脂。
(2) 所用润滑脂的滴点应比轴承的工作温度高 约20~30℃。
3、固体润滑剂 轴承在高温，低速、重载情况下工作，
不宜采用润滑油或脂时可采用固体润滑剂。 常用：石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨等。
使用方法： (1) 调配到油或脂中使用； (2) 涂敷或烧结到摩擦表面； (3) 渗入轴瓦材料或成型镶嵌在轴承中使用。
选择粘度时，应考虑如下基本原则：
(1) 压力大、温度高、载荷冲击变动大 →粘度大的润滑油。
例：机床、发电机、轧钢机、大型电机、 内燃机、铁路机车、仪表等。
§13—2 滑动轴承的结构
一、向心滑动轴承
1、整体式向心滑动轴承
2、剖分式向心滑动轴承
适于低速、轻载或间隙工作的机器。 3、自动调心式向心滑动轴承
剖分式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后 可调整剖分面处的垫片来调整轴承间隙。
4、调隙式向心滑动轴承
→硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。
特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低。
∴ 作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——价格较贵
(5) 多孔质金属材料（粉末冶金）——含油轴承 原理：利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合 经压型、烧结、整形、浸油而制成。
特点：组织疏松多孔，孔隙中能大量吸收润滑油， ∴ 称含油轴承，具有自润滑的性能。
间歇供油: 油壶或油枪
连续供油: (1) 滴油润滑 可调节油量!
油性：指润滑油吸附在接触表面的能力 非全液体润滑时，润滑油的油性对防止金属磨 损起着主要作用。
润滑脂选择原则：
(1) 轻载高速时选针入度大的润滑脂，反之 选针入度小的润滑脂。
(2) 所用润滑脂的滴点应比轴承的工作温度高 约20~30℃。
3、固体润滑剂 轴承在高温，低速、重载情况下工作，
不宜采用润滑油或脂时可采用固体润滑剂。 常用：石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨等。
使用方法： (1) 调配到油或脂中使用； (2) 涂敷或烧结到摩擦表面； (3) 渗入轴瓦材料或成型镶嵌在轴承中使用。
选择粘度时，应考虑如下基本原则：
(1) 压力大、温度高、载荷冲击变动大 →粘度大的润滑油。
例：机床、发电机、轧钢机、大型电机、 内燃机、铁路机车、仪表等。
§13—2 滑动轴承的结构
一、向心滑动轴承
1、整体式向心滑动轴承
2、剖分式向心滑动轴承
适于低速、轻载或间隙工作的机器。 3、自动调心式向心滑动轴承
剖分式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后 可调整剖分面处的垫片来调整轴承间隙。
4、调隙式向心滑动轴承
→硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。
特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低。
∴ 作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——价格较贵
(5) 多孔质金属材料（粉末冶金）——含油轴承 原理：利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合 经压型、烧结、整形、浸油而制成。
特点：组织疏松多孔，孔隙中能大量吸收润滑油， ∴ 称含油轴承，具有自润滑的性能。
间歇供油: 油壶或油枪
连续供油: (1) 滴油润滑 可调节油量!
机械设计与理论：第13章 链传动
• 链传动工作时不可避免地产生动载荷，动载荷的大小 正比于加速度值。链轮齿数越少，节距越大，则产生 的动载荷就越大，设计时务需注意。
§13-5 链的受力、失效和许 用功率
一、链的受力
• 与带传动相似，链传动工作时，链的两边形成 紧边和松边。紧边和松边所受的拉立分别为F1 和F2： F1=Ft+Fc+Ff , F2=Fc+Ff
轮芯可用一般钢材或铸铁以节省贵重钢材。采用可拆联接的组合 式链轮的另一优点是轮齿失效后只需更换齿圈即可。
链轮材料
• 可用灰铸铁(不低于HT200)，热处理后硬 度为260--280HB。
• 较多的是用优质碳钢和合金钢如15-50号 钢、15Cr、20Cr、40Cr、35SiMn 、 35CrMo 、45Mn、 ZG310-570钢等，热 处理后硬度均在40HRC和40HRC以上。
• F1为有效圆周力(有效拉力)(N)， • Fc 为离心拉力(N)，Fc=qv2 (其中q为单排链每
米质量kg/m )，当 v≤7m/s 时, Fc可忽略不计; • F一f为般悬不垂大拉，力可(近N)似，取Ff是为由链边自重而产生的，
Ff≈0.1Ft 。
二、链的失效
• 链的疲劳破坏
链是在变应力下工作的，导致链板可能发生疲劳断裂或套筒、滚子表 面产生疲劳点蚀。
滚子链轮轮齿的齿形
链轮几何参数
• 分度圆直径 d ＝ p ／sin(180°／z ) • 齿顶圆直径 da ＝ p (0.54 + cot(180°／z)) • 齿根圆直径 df ＝ d - dr • 式中 p 为节距，z 为齿数。
滚子链轮的结构型式
• 小直径的链轮可采用板式， • 中等尺寸的链轮可采用孔板式， • 大直径的链轮多用组合式，齿圈焊接在或用螺栓联接在轮芯上。
§13-5 链的受力、失效和许 用功率
一、链的受力
• 与带传动相似，链传动工作时，链的两边形成 紧边和松边。紧边和松边所受的拉立分别为F1 和F2： F1=Ft+Fc+Ff , F2=Fc+Ff
轮芯可用一般钢材或铸铁以节省贵重钢材。采用可拆联接的组合 式链轮的另一优点是轮齿失效后只需更换齿圈即可。
链轮材料
• 可用灰铸铁(不低于HT200)，热处理后硬 度为260--280HB。
• 较多的是用优质碳钢和合金钢如15-50号 钢、15Cr、20Cr、40Cr、35SiMn 、 35CrMo 、45Mn、 ZG310-570钢等，热 处理后硬度均在40HRC和40HRC以上。
• F1为有效圆周力(有效拉力)(N)， • Fc 为离心拉力(N)，Fc=qv2 (其中q为单排链每
米质量kg/m )，当 v≤7m/s 时, Fc可忽略不计; • F一f为般悬不垂大拉，力可(近N)似，取Ff是为由链边自重而产生的，
Ff≈0.1Ft 。
二、链的失效
• 链的疲劳破坏
链是在变应力下工作的，导致链板可能发生疲劳断裂或套筒、滚子表 面产生疲劳点蚀。
滚子链轮轮齿的齿形
链轮几何参数
• 分度圆直径 d ＝ p ／sin(180°／z ) • 齿顶圆直径 da ＝ p (0.54 + cot(180°／z)) • 齿根圆直径 df ＝ d - dr • 式中 p 为节距，z 为齿数。
滚子链轮的结构型式
• 小直径的链轮可采用板式， • 中等尺寸的链轮可采用孔板式， • 大直径的链轮多用组合式，齿圈焊接在或用螺栓联接在轮芯上。
机械设计基础(第13章)
bd
25
Ｖ带型号:
(1) 分类 普通Ｖ带：Y、Z、A、B、C、D、E 窄Ｖ带 ： SPZ、SPA、SPB、SPC
(2) 当带弯曲时→中性层带长不变→节面 带楔角φ变化(减小) →带轮轮槽角φ 0＜40°
26
表13-1 普通V带的截面尺寸（GB11544-89）
型号 ZA B C D E F
b
顶宽b
10 13 17 22 32 38 50
bd
节宽 bd
8.5 11 14 19 27 32 42
高度 h
6 8 10.5 13.5 19 23.5 30
楔角φ
40 ˚
φ
每米质量q（kq/m） 0.06 0.01 0.17 0.30 0.62 0.90 1.52
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对 应的带轮直径称为基准直径d。
1 F2 n1
F2 n2 2
Ff
F1 工作状态 F1
9
2. 紧松边力的大小
分析: 设带在工作前后带的总长不变，
∵紧边由Ｆ0 →Ｆ1→拉力增加，带增长 松边由Ｆ0 →Ｆ2→拉力减少，带缩短
∵总长不变→∴带增长量＝带缩短量 ∴F1－F0＝F0－F2 ; F1＋F2＝２F0 (13-4)
3.摩擦力的方向:
→Kα↓
当L＞特定条件→绕转次数N↓→传动功率↑→ＫL ＞1
当L＜特定条件→绕转次数N↑→传动功率↓→ＫL ＜ 1
当ｉ4.＞单1根→Ｖd2↑带→功σb率2 ↓增→量承△载P力0 ↑→表传（动1功3-率4）↑P.204 → △P0 ＞0
单根Ｖ带的许用功率[Ｐ0]
[P0]= (P0+△P0) KαKL (13-14)
但vmin≥5 m/S (P=Fv/1000)
25
Ｖ带型号:
(1) 分类 普通Ｖ带：Y、Z、A、B、C、D、E 窄Ｖ带 ： SPZ、SPA、SPB、SPC
(2) 当带弯曲时→中性层带长不变→节面 带楔角φ变化(减小) →带轮轮槽角φ 0＜40°
26
表13-1 普通V带的截面尺寸（GB11544-89）
型号 ZA B C D E F
b
顶宽b
10 13 17 22 32 38 50
bd
节宽 bd
8.5 11 14 19 27 32 42
高度 h
6 8 10.5 13.5 19 23.5 30
楔角φ
40 ˚
φ
每米质量q（kq/m） 0.06 0.01 0.17 0.30 0.62 0.90 1.52
在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对 应的带轮直径称为基准直径d。
1 F2 n1
F2 n2 2
Ff
F1 工作状态 F1
9
2. 紧松边力的大小
分析: 设带在工作前后带的总长不变，
∵紧边由Ｆ0 →Ｆ1→拉力增加，带增长 松边由Ｆ0 →Ｆ2→拉力减少，带缩短
∵总长不变→∴带增长量＝带缩短量 ∴F1－F0＝F0－F2 ; F1＋F2＝２F0 (13-4)
3.摩擦力的方向:
→Kα↓
当L＞特定条件→绕转次数N↓→传动功率↑→ＫL ＞1
当L＜特定条件→绕转次数N↑→传动功率↓→ＫL ＜ 1
当ｉ4.＞单1根→Ｖd2↑带→功σb率2 ↓增→量承△载P力0 ↑→表传（动1功3-率4）↑P.204 → △P0 ＞0
单根Ｖ带的许用功率[Ｐ0]
[P0]= (P0+△P0) KαKL (13-14)
但vmin≥5 m/S (P=Fv/1000)
机械设计基础第十三章带传动
3.由带弯曲运动而产生的离心拉应力: FC → σC 由带弯曲运动而产生的离心拉应力 由带弯曲运动而产生的离心拉应力
FC=qV2
→发生在带作圆周运动部分, 作用于带的全长 为限制离心拉应力σ 不过大→限制 限制V 为限制离心拉应力 C不过大 限制 但Vmin≥5 m/S (P=FV/1000) → Vmax≤25m/S
第十三章 带传动
P.204
§13-1 带传动的类型和应用 13 §13-2 带传动工作情况分析 13 §13-5 普通V带传动的计算 13- 普通V §13-7 V带传动的张紧装置 13-
§13-1 带传动的类型和应用
构成 工作原理 : 带轮1,带轮2,环形带 : 靠带与带轮接触弧间的摩擦力 传递运 动和动力 带 α2 带轮2 α 带轮1 α1 d2 ,d1-大小轮直径 α -中心距 α 2 , α 1-大小轮包角 L-带长 计算公式见p.205
(二)弹性滑动与打滑 二
P.211 §13-4
1. 什么是弹性滑动 什么是打滑 什么是弹性滑动, 什么是打滑? 2. 为什么会发生弹性滑动或打滑 是否可以避免 为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免? 3. V1, V2,V带之间的关系如何 为什么 带之间的关系如何?为什么 带之间的关系如何 为什么?
(一)带传动中的力分析 一 带传动中的力分析 初始状态: 一. 初始状态 P.206
P.196~201
(二)弹性滑动与打滑 带两边拉力相等= 带两边拉力相等=F0 → 张紧力 相等
(三)带传动最大有效拉力Fec 带两边拉力不相等 带两边拉力不相等 工作状态: 二. 工作状态 (四)带传动的应力分析 拉力增加→紧边 紧边拉力 拉力增加 紧边 F0↗F1 紧边拉力 (五)带传动的优缺点 拉力减少→松边 松边拉力 拉力减少 松边 F0↘F2 松边拉力
机械设计基础 第13章 带传动
带传动和链传动是通过挠性曳（ye）引元 件，在两个或多个传动轮之间传递运动和动 力。故，也称挠性传动 带传动中所使用的挠性曳引元件为各种形式 的传动带，为摩擦传动。 链传动中所用的挠性曳引元件为各种形式的 传动链。链传动通过链条的各个链节与链轮轮 齿相互啮合实现传动。
§13—1 带传动的类型和应用
1 1
c
dd
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从动 从动
b1 b1
主动 主动
c c
2
2
σσmxax ma
qV 2 σ C = FC / A = A
v是带速，m/s。
σσ1 1
qV 2 σ C = FC / A = A
σc为v的二次曲线，当v较小时，影响不大。v↑ σc ↑ ， 当v ↑一定时， σc ↑↑，影响巨大。故 v 不可过大。 另：v大，离心力大，带与带轮压紧力↓， Ffmax ↓， 传动能 力↓，故 v 也不可过大。 3. 弯曲应力 带运动到带轮处产生弯曲，有弯曲应力。 σb1 ， σb2
F2 = Fe
1 e
fα 1
−1
Fe = F1 (1 −
1 e
fα 1
)
四、Ffmax大小——为了保证正常工作，需要知道
极限状态下
F f max = F1 − F2 = F2 (e fα1 − 1)
2 F0 = F1 + F2 = F2 (e fα1 + 1)
F1 = e fα 1 F2
两式相除
F f max
1 2
当弹性滑动扩展到整个带轮时，带打滑， Fe > Ffmax 。 开式传动：α1< α2，打滑总是发生在小带轮处 。 打滑可以避免，使 Fe < Ffmax 。 弹性滑动与打滑的区别：原因、现象、后果、能否避免。
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▪ 轴承的游隙可以利用垫片和圆螺母调整。
机械设计第八版第十三章
轴承组合位置的调整
目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。 例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。 对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。
方法：套杯+调整垫片
机械设计第八版第十三章
圆螺母
垫片
机械设计第八版第十三章
五、滚动轴承的配合
限位作用，它们的轴承内外圈的轴向紧固应设计成只保证
其中一根轴相对于机座有固定的轴向位置，而另一根轴上
的两个轴承都必须是游动的，以防止齿轮卡死或人字齿的
两侧受力不均匀。
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
按要求在给出的结构图中填画合适的轴承(图中箭头示意载荷方向)
机械设计第八版第十三章
四、轴承游隙及轴上零件位置的调整
❖ 轴承游隙的调整
▪ 所谓轴承间隙，又称为轴承游隙。指轴承在未安装于轴或 轴承座时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定 的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可 分为径向间隙和轴向间隙。
▪ 运转时的间隙（称做工作游隙）的大小对轴承的滚动疲劳 寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。
▪ 圆螺母、轴用弹性挡圈、轴端挡圈 ❖ 滚动轴承外圈固定方法
▪ 轴承座孔端面、孔用弹性挡圈、端盖
机械设计第八版第十三章
内圈的固定
轴用 弹性 挡圈
轴肩 轴肩
轴端 挡圈
轴肩与弹性挡圈
轴肩与轴端挡圈
机械设计第八版第十三章
弹性挡圈
机械设计第八版第十三章
轴端挡圈固定
机械设计第八版第十三章
止动垫圈 圆螺母
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
安装方法的选择
机械设计第八版第十三章
机械方法（小型轴承）
安装方法的选择
机械设计第八版第十三章
机械方法（小型轴承）
安装方法的选择
内外圈不可分离轴承
内外圈不可分离轴承
机械设计第八版第十三章
机械方法（小型轴承）
安装方法的选择
机械设计第八版第十三章
安装方法的选择 热安装方法（所有圆柱内孔轴承）
机械设计第八版第十三章
1.双支点各单向固定
一对正装的角接触球轴承用于实现两个支点各 单向固定，两个轴承各限制一个方向的轴向移动 （即分别承受一个方向的轴向力）。
机械设计第八版第十三章
2. 一支点双向固定，另一支点游动
跨距较大，工作温度较高的轴，热伸长量大，应采用一支点双 向固定，另一支点游动的支承结构。
机械设计第八版第十三章
正确装拆轴承的重要性
▪ 合理、有效地使用轴承的保证； ▪ 使轴承可以达到它应有的寿命和精度等指标； ▪ 使主机达到设计所预期的性能指标； ▪ 降低用户维修成本。
机械设计第八版第十三章
保证支承部分的刚度和同心度
（1）适当加大壁厚、加支撑肋 （2）轴承座悬臂尽可能短 （3）提高两轴承座孔同轴度（一次镗孔加工）
❖ 轴承的配合是指内圈与轴颈及外圈与外壳孔之间的配合。 ❖ 承载情况：
▪ 载荷、冲击振动大，选紧配合； ▪ 径向载荷方向不变时，内圈与轴的配合应选紧配合； ❖ 工作温度 ▪ 内圈温度高于轴的温度时，应选紧配合； ▪ 外圈温度高于支座孔的温度时，应选松配合。 ❖ 拆装要求：配合应松。 ❖ 游动要求：应选松配合。 ❖ 内圈与轴配合常用：n6、m6、k6（基孔制）； ❖ 外圈与支座孔配合：J7、H7（基轴制）； ❖ 游动圈配合G7。
作为固定支承的轴承，应能承受双向的轴向载荷； 作为游动端的轴承：
若为内、外圈不可分离的轴承，只需固定内圈； 若为内、外圈可分离的轴承，则内、外圈均需固定；
机械设计第八版第十三章
固定端
固定端
游动端
游 动 端
机械设计第八版第十三章
固定端
游 动 端
机械设计第八版第十三章
3. 两端游动
对于一对人字齿轮轴，由于人字齿轮本身的相互轴向
13-6 轴承装置的设计
电子科技大学 机械电子工程学院
轴承装置的设计
❖ 解决轴承的安装、配置、紧固、调节、润滑、密 封等问题。
机械设计第八版第十三章Fra bibliotek承的寿命周期机械设计第八版第十三章
13-6 轴承装置的设计
❖ 安装与拆卸 ❖ 滚动轴承的轴向紧固 ❖ 轴承游隙及轴上零件位置的调整 ❖ 滚动轴承的配合 ❖ 滚动轴承的润滑 ❖ 滚动轴承的密封装置
机械设计第八版第十三章
支撑肋
机械设计第八版第十三章
轴承安装操作一般原则
▪ 保证环境、轴承、主机、操作者和工具的清洁； ▪ 注意轴承防锈措施，禁止手触摸轴承； ▪ 采用合适的工具或专用工具，谨慎操作； ▪ 施力均匀、对称、平稳，避免直接冲击； ▪ 避免通过滚动体施力； ▪ 操作者须经培训，具有轴承安装技能。
内圈的固定
锥形套
轴肩、圆螺母及止动垫圈
用锥形套定位
机械设计第八版第十三章
外圈的固定
端
盖
弹性挡圈
弹性挡圈在外圈 的止动槽中
用轴承端盖实现 外圈定位
机械设计第八版第十三章
螺 纹
孔用弹性挡圈实现外圈定位
螺纹环定位
机械设计第八版第十三章
三、轴承的配置
❖ 双支点各单向固定 ❖ 一支点双向固定，另一端支点游动 ❖ 两端游动
机械设计第八版第十三章
为保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以 防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置，必须对滚动 轴承进行轴向固定。
机械设计第八版第十三章
滚动轴承的定位和固定方法
机械设计第八版第十三章
滚动轴承的定位和固定方法
❖ 滚动轴承的定位 ▪ 轴肩、套筒
机械设计第八版第十三章
滚动轴承的定位和固定方法
❖ 根据轴承载荷的大小选用固定方法 ❖ 滚动轴承内圈固定方法
机械设计第八版第十三章
电感应加热
机械设计第八版第十三章
液压法（内孔带锥度的轴承）
安装方法的选择
机械设计第八版第十三章
轴承的拆卸方法
轴承拉拔器 机械设计第八版第十三章
轴承的拆卸方法
外圈过盈配合的轴承，在设计时就应该考虑到拆卸的问题
在壳体挡肩上设置几处切口
设置顶出螺钉的螺纹孔
机械设计第八版第十三章
轴承的维护保养
❖ 目的 ▪ 为了使轴承的性能长期维持在良好的状态，确保 轴承运转的可靠性。
❖ 方法和内容 ▪ 运转状况监视 ▪ 润滑系统维护，补充和更换润滑剂 ▪ 日常点检 ▪ 定期检查
机械设计第八版第十三章
二、滚动轴承的固定
支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作 用，并承受径向和轴向作用力。
机械设计第八版第十三章
轴承组合位置的调整
目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。 例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。 对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。
方法：套杯+调整垫片
机械设计第八版第十三章
圆螺母
垫片
机械设计第八版第十三章
五、滚动轴承的配合
限位作用，它们的轴承内外圈的轴向紧固应设计成只保证
其中一根轴相对于机座有固定的轴向位置，而另一根轴上
的两个轴承都必须是游动的，以防止齿轮卡死或人字齿的
两侧受力不均匀。
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
按要求在给出的结构图中填画合适的轴承(图中箭头示意载荷方向)
机械设计第八版第十三章
四、轴承游隙及轴上零件位置的调整
❖ 轴承游隙的调整
▪ 所谓轴承间隙，又称为轴承游隙。指轴承在未安装于轴或 轴承座时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定 的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向，可 分为径向间隙和轴向间隙。
▪ 运转时的间隙（称做工作游隙）的大小对轴承的滚动疲劳 寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。
▪ 圆螺母、轴用弹性挡圈、轴端挡圈 ❖ 滚动轴承外圈固定方法
▪ 轴承座孔端面、孔用弹性挡圈、端盖
机械设计第八版第十三章
内圈的固定
轴用 弹性 挡圈
轴肩 轴肩
轴端 挡圈
轴肩与弹性挡圈
轴肩与轴端挡圈
机械设计第八版第十三章
弹性挡圈
机械设计第八版第十三章
轴端挡圈固定
机械设计第八版第十三章
止动垫圈 圆螺母
机械设计第八版第十三章
机械设计第八版第十三章
安装方法的选择
机械设计第八版第十三章
机械方法（小型轴承）
安装方法的选择
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机械方法（小型轴承）
安装方法的选择
内外圈不可分离轴承
内外圈不可分离轴承
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机械方法（小型轴承）
安装方法的选择
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安装方法的选择 热安装方法（所有圆柱内孔轴承）
机械设计第八版第十三章
1.双支点各单向固定
一对正装的角接触球轴承用于实现两个支点各 单向固定，两个轴承各限制一个方向的轴向移动 （即分别承受一个方向的轴向力）。
机械设计第八版第十三章
2. 一支点双向固定，另一支点游动
跨距较大，工作温度较高的轴，热伸长量大，应采用一支点双 向固定，另一支点游动的支承结构。
机械设计第八版第十三章
正确装拆轴承的重要性
▪ 合理、有效地使用轴承的保证； ▪ 使轴承可以达到它应有的寿命和精度等指标； ▪ 使主机达到设计所预期的性能指标； ▪ 降低用户维修成本。
机械设计第八版第十三章
保证支承部分的刚度和同心度
（1）适当加大壁厚、加支撑肋 （2）轴承座悬臂尽可能短 （3）提高两轴承座孔同轴度（一次镗孔加工）
❖ 轴承的配合是指内圈与轴颈及外圈与外壳孔之间的配合。 ❖ 承载情况：
▪ 载荷、冲击振动大，选紧配合； ▪ 径向载荷方向不变时，内圈与轴的配合应选紧配合； ❖ 工作温度 ▪ 内圈温度高于轴的温度时，应选紧配合； ▪ 外圈温度高于支座孔的温度时，应选松配合。 ❖ 拆装要求：配合应松。 ❖ 游动要求：应选松配合。 ❖ 内圈与轴配合常用：n6、m6、k6（基孔制）； ❖ 外圈与支座孔配合：J7、H7（基轴制）； ❖ 游动圈配合G7。
作为固定支承的轴承，应能承受双向的轴向载荷； 作为游动端的轴承：
若为内、外圈不可分离的轴承，只需固定内圈； 若为内、外圈可分离的轴承，则内、外圈均需固定；
机械设计第八版第十三章
固定端
固定端
游动端
游 动 端
机械设计第八版第十三章
固定端
游 动 端
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3. 两端游动
对于一对人字齿轮轴，由于人字齿轮本身的相互轴向
13-6 轴承装置的设计
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轴承装置的设计
❖ 解决轴承的安装、配置、紧固、调节、润滑、密 封等问题。
机械设计第八版第十三章Fra bibliotek承的寿命周期机械设计第八版第十三章
13-6 轴承装置的设计
❖ 安装与拆卸 ❖ 滚动轴承的轴向紧固 ❖ 轴承游隙及轴上零件位置的调整 ❖ 滚动轴承的配合 ❖ 滚动轴承的润滑 ❖ 滚动轴承的密封装置
机械设计第八版第十三章
支撑肋
机械设计第八版第十三章
轴承安装操作一般原则
▪ 保证环境、轴承、主机、操作者和工具的清洁； ▪ 注意轴承防锈措施，禁止手触摸轴承； ▪ 采用合适的工具或专用工具，谨慎操作； ▪ 施力均匀、对称、平稳，避免直接冲击； ▪ 避免通过滚动体施力； ▪ 操作者须经培训，具有轴承安装技能。
内圈的固定
锥形套
轴肩、圆螺母及止动垫圈
用锥形套定位
机械设计第八版第十三章
外圈的固定
端
盖
弹性挡圈
弹性挡圈在外圈 的止动槽中
用轴承端盖实现 外圈定位
机械设计第八版第十三章
螺 纹
孔用弹性挡圈实现外圈定位
螺纹环定位
机械设计第八版第十三章
三、轴承的配置
❖ 双支点各单向固定 ❖ 一支点双向固定，另一端支点游动 ❖ 两端游动
机械设计第八版第十三章
为保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以 防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置，必须对滚动 轴承进行轴向固定。
机械设计第八版第十三章
滚动轴承的定位和固定方法
机械设计第八版第十三章
滚动轴承的定位和固定方法
❖ 滚动轴承的定位 ▪ 轴肩、套筒
机械设计第八版第十三章
滚动轴承的定位和固定方法
❖ 根据轴承载荷的大小选用固定方法 ❖ 滚动轴承内圈固定方法
机械设计第八版第十三章
电感应加热
机械设计第八版第十三章
液压法（内孔带锥度的轴承）
安装方法的选择
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轴承的拆卸方法
轴承拉拔器 机械设计第八版第十三章
轴承的拆卸方法
外圈过盈配合的轴承，在设计时就应该考虑到拆卸的问题
在壳体挡肩上设置几处切口
设置顶出螺钉的螺纹孔
机械设计第八版第十三章
轴承的维护保养
❖ 目的 ▪ 为了使轴承的性能长期维持在良好的状态，确保 轴承运转的可靠性。
❖ 方法和内容 ▪ 运转状况监视 ▪ 润滑系统维护，补充和更换润滑剂 ▪ 日常点检 ▪ 定期检查
机械设计第八版第十三章
二、滚动轴承的固定
支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作 用，并承受径向和轴向作用力。