机械设计基础第十三章
机械设计基础第六版第13章 带传动和链传动
带传动的张紧方法： 1.调整中心距
a a
滑道式张紧装置
调整螺钉 调整中心距 2.采用张紧轮 3.自动张紧
张紧轮
销轴
精品课件
自动张紧装置
带传动的优点：
1. 适用于中心距较大的传动； 2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；
3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏；
dα
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2
dα 2
d d F+dF
F1
fdN F (Fd)F co2精s品 课F 件 co2s
力平衡条件：
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2 fdN F (Fd)F co d 2 sFco d 2 s
因 d 很小 s， id n d 可 ,co d 取 s1去掉二阶d微 Fd量
2
2
2 a co 2 s (d 1 d 2 )(d 2 d 1 )
以 co s 1si2n11 2精2 品课及 件
d2 d1 2a
代入得：
B
A
α1
θ
α1
d2
d1
D
aC
带长: L2 a2(d 1d 2)d 24 a d 12
已知带长时，由上式可得中心距 :
a 2 L (d 1 d 2 )2 L (d 1 d 2 )2 8 (d 2 d 1 )2 8 带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮精上品，课而件且当带工作一段时间之后， 因带永久伸长而松弛时，还应当重新张紧。
§13-1 带传动的类型和应用
带传动的组成：
主动轮1、从动轮2、环形带3。
F0
F0
1 n1
2 n2
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。
机械设计基础(黄华梁)第13章 滑动轴承
第13章滑动轴承一、基本内容及要求本章学习的主要内容是：滑动轴承的摩擦状态，结构型式，轴瓦及轴承衬材料，润滑油的粘度，非液体润滑轴承的计算和动压润滑形成原理。
学习本章应掌握下列内容：1．能对非液体润滑轴承进行必要的校核计算。
2．能按照手册中的标准规范选择适当的轴承结构，如果手册中的轴承结构不合适时，应能自行设计；3．应熟悉润滑油和润滑脂的性能和选用原则。
对润滑装置可作一般了解。
二、自学指导1．干摩擦状态教材中从理论上说明干摩擦的含义。
实际上裸体金属表面，在现实生活中并不存在。
暴露在空气中的金属表面，不可避免地将被氧化膜、水气、油脂等覆盖，这些覆盖层虽然很薄但很牢固，用一般方法不能清除，因此，当金属表面相互滑动时，是表面膜相互接触，而非金属本身。
在载荷作用下，两表面处在压紧状态，实际接触面积只是部分高峰的顶峰发生接触所形成的微面积的总和，接触处应力达很高值。
相互滑动时，相接触的峰顶产生塑性变形，表面覆盖膜被破坏，从而发生两金属局部粘着；在运动中，局部粘着瞬即破坏，但又瞬即产生，这就形成摩擦磨损现象。
2．边界摩擦状态由于润滑油中常含有少量极性分子吸附在摩擦表面上，形成一层极薄的吸附膜，这种吸附膜能承受很高的压力而不破坏。
显然，在这种状态下，两摩擦表面的摩擦系数将比干摩擦时大为减小。
图13.1实际上，由于摩擦表面上均有微观峰顶存在，因此在滑动过程中，当两峰顶相遇时就会把油膜划破，因而形成局部的金属直接接触。
3．油的粘度 根据牛顿所作的实验，大多数流体的内摩擦剪切应力与其速度梯度成正比，即dy du ∝τ，或写为dydu ητ=，此即牛顿液体流动定律。
式中η是比例常数，称为液体的动力粘度。
采用国际单位制，可得η的单位为：η=s P s m N s m m m N ⋅=⋅=⋅ａ22/。
工业上常用的运动粘度v 可由下式确定 ρη=v 式中ρ为与η同温度下，该液体的密度。
v 的量纲为sm kg m m s s m kg kg m m s N v 232232=⋅⋅⋅=⋅⋅= 实用上，这个单位太大，通常以cm 2/s 为单位。
机械设计基础-第13章
^=Z/（^A1+^A1）= 15002V
P 2 = f d (X 2F r2 + Y 2F a2) = 1.5 x (0.44 x 2060 +1.3 x 1290) = 3875.1^
(3)计算所需的基本额定动载荷
球轴承时，8=3；并取轴承2的、勺量动载荷为计算依据
C
16670 V 16670 查手册，70208C 的G=36.8册〉C,故合适。
13-12-深沟球轴承6304承受一径向力R = 4kN,载荷平稳，转速n = 960r/min,室溫下 工作，试求该
轴承的基本额定寿命，并说明能达到或超过此寿命的概率。
若载荷变 为R=2kN,轴承的基本额定寿命是多少？
解：室温下工作，载荷平稳，^d=l;球轴承时，8=3；查表得C r =15.8W
13-13根据工作条件，某机械传动装置中轴的两端各采用一个深沟球轴承支承，轴颈〃= 35mm,转速
«=2000r/min,每个轴承径向载荷R = 2000N,常温工作，载荷平稳, 预期寿命为8000h,试选择轴承。
解:室温下工作，载荷平稳，fd=l;球轴承时，8=3；当量动载荷P= fd Fr=2OOO7V 时
查表可选用轴承6207 (基本额定动载荷Cr=25.5W)。
5000x2000
=3268L7；V ^^=3875.1x3 需20呼
2000x8000 16670
⑴十量动载荷P=fd0=4kN 时
在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是90%。
⑵十量动载荷P=fE=2kN 时。
机械设计基础 第2版 教学课件 ppt 作者 王宁侠 《机械设计基础》第十三章_机械创新设计理论及方法
13.2机械创新设计寻找课题的方法
一、寻找创新题材 1.向生活索取 2.到各自的工作领域中发掘
二、寻找创新题材常用的方法 1.缺点列举法 2.希望点列举法 3.属性列举法 4.信息列举法
13.3总体方案设计阶段的创新方法
一、总体方案设计常用创新设计方法
1.类比法 （1）直接类比 （2）象征类比 2.形态综合法 （1）因素分析 （2）形态分析 （3）方案综合 3.“黑箱”分析法 4.设问法
13.1 基本创新原理
➢六、价值优化原理
优化设计的途径：
1)保持产品功能不变，通过降低成本，达到提高价值的目 的。 2)在不增加成本的前提下，提高产品的功能质量，以实现 价值的提高。
3)虽然成本有所增加，但却使功能大幅度提高，使价值提 高。 4)虽然功能有所降低，成本却能大幅度下降，使价值提高。 5)不但使功能增加，同时也使成本下降，从而使价值大幅 度提高。
13.3总体方案设计阶段的创新方法
二、机构创新设计常用方法 （一）机构组合法 1.通过串联组合机构 2.通过并联组合机构 3.复合式机构组合 4.通过叠加组合机构 （二）机构演绎法 1.机构的运动副演化 2.构件变异 3.机构的倒置演化 （三）还原法
13.4结构技术设计阶段的创新方法
一、利用变异原理创新 二、利用组合原理创新 三、利用完满原理创新 四、利用逆向创新原理创新 五、利用人机工程学创新
13.1 基本创新原理
➢四、逆向创新原理思路反转过来，寻找解决问题的 新途径、新方法。逆向创新法亦称为反向探索法。
➢五、还原创新原理
还原法则又称抽象法则，即回到根本、回到事物的起点。 暂时放下所研究的问题，反过来追根溯源，分析问题的 本质，从本质出发另辟蹊径进行创新的一种模式。此法 的特点为“退后一步，海阔天空”。
机械设计基础第13章
轴的设计公式为
Me d 3 0.1 1 b
⒊危险截面安全系数校核 对一般用途轴，上述方法计算已足够精确。对于重要轴， 还要考虑影响轴疲劳强度的一些因素，进一步校核危险截面的 安全系数。
13
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三、轴的设计步骤
⑴选择轴的材料 ⑵初步确定轴的直径 ⑶轴的结构设计 ⑷轴的强度校核
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第四节 轴的刚度和临界速度的概念
机械设计基础
第十三章 轴
第一节 概述 第二节 轴的结构设计 第三节 轴的设计计算 第四节 轴的刚度和临界速度的概念
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第一节 概述
轴是机械的重要零件之一，主要功能是支承旋转零件， 传递动力和运动。 一、轴的分类
转 轴 心 轴 传动轴
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按照轴的轴线形状又可将其分为直轴、曲轴和挠性轴。
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此外轴又可分为实心轴和空心轴，光轴和阶梯轴。
二、轴的材料
13
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第二节 轴的结构设计
轴的结构设计原则上就满足如下要求： ⑴轴上零件有准确的位置和可靠原相对固定 ⑵良好的制造和安装工艺性 ⑶形状、尺寸应有利于减少应力集中
轴上零件的定位和固定 ⒈轴上零件的轴向定位和固定 ⒉轴上零件的周向定位
13
1—轴端挡圈 2—键 3—半联轴器 4—轴承盖 5—滚动轴承 6—套筒 7—齿轮 8—键 9—滚动轴承 10—轴承盖
第三节 轴的设计计算
13
一、轴的计算简图 进行轴的强度和刚度计算时，为便于分析和计算，通过必 要的简化，找出轴的合理简化力学模型，即轴的计算简图。
13
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二、轴的强度计算 ⒈按扭转强度计算 圆轴扭转的强度条件为
P 9.5510 T n 3 Wp 0.2d
机械设计基础 第十三章
6204中6表示轴承类型为深沟球轴承；(0) 2表示尺寸系列 代号，宽度系列代号为0 (可省略)，2为直径系列代号；04表
示内径代号d 20 mm，公差等级为/P0级(可省略)。
72211AC中7表示角接触球轴承；22表示尺寸系列代号， 宽度系列代号为2，直径系列代号为2；11表示内径代号
为了计算方便，需要将实际工作载荷换算成 一大小和方向恒定的载荷。在这一载荷作用下， 轴承寿命与实际载荷作用下的寿命相等。这种换 算后的假想载荷称为当量动载荷，用 P 表示。当 量动载荷的计算公式为
P fP XFr YFa (13-1)
式中：P ———当量动载荷，单位为 N；
fP———载荷系数，是考虑机器工作时振动、冲击对轴
承受冲击载荷选用滚子轴承。因为滚子轴承是线接 触，承载能力大，抗冲击和振动能力强。
2. 轴承的转速
轴承转速对其寿命有着显著影响。因此，在滚动轴承 标准中规定了轴承的极限转速，轴承工作时不得超过其极 限转速。
3. 对调心性能的要求
当轴在工作时跨距较大，或难以保证两轴承孔的同轴度， 或长轴有多支点，或轴承由于制造和安装误差引起内、外圈 中心线发生相对偏斜出现角偏差，且实际角偏差不超过所选 轴承的极限角偏差时,应选用调心轴承。且调心轴承必需成对 使用，否则将失去调心作用。
承寿命影响的系数，其值如表13-7所示； X、Y———分别为径向载荷系数和轴向载荷系数，其值如
表13-8所示；
Fr、Fa———分别为径向载荷和轴向载荷。
对于只承受径向载荷的向心轴承，其当量动载荷为
P Fr
(13-2)
对于只承受轴向载荷的推力轴承 90 ，其当
量动载荷为
P Fa
(13-3)
13.4.4 滚动轴承的寿命计算
机械设计基础第十三章
第二节 一、弹簧的材料 二、弹簧的许用应力 三、弹簧的制造
弹簧的材料和许用应力
一、弹簧的材料 1.碳素弹簧钢丝 2.琴钢丝 3.合金弹簧钢丝 4.有色金属合金
表13-1
常用弹簧材料的许用应力(摘自GB/T1239.6—1992)(MPa)
表13-2
(MPa)
第三节
圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
第十三章 第一节 弹簧的功用和类型 第二节 弹簧的材料和许用应力 第三节 圆柱形螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算
第一节 一、弹簧的功用 二、弹簧的类型
弹簧的功用和类型
一、弹簧的功用 (1) 控制运动 弹簧等。 (3) 储存或输出能量 (4) 测量力和力矩 如钟表弹簧(图13-1c)、仪器弹簧等。 如测力器和弹簧秤中的弹簧(图13-1d)等。 如内燃机的阀门弹簧，离合器弹簧(图13-1a)等。
五、圆柱压缩(拉伸)弹簧的设计计算步骤
1) 分析载荷类型，选择材料，确定许用切应力［τ］。 2) 初定弹簧丝的直径d(表13-4)或初选旋绕比C(表13-5)。 3) 由式(13-6)强度条件计算弹簧丝直径。 4) 由式(13-8)的刚度条件计算有效圈数。 5) 绘出弹簧的特性曲线和工作图。
例13-1 试设计一控制阀门用圆柱螺旋压缩弹簧。已知：弹簧最 大安装空间H=65mm，弹簧工作时的最小载荷F1=250N，最大载 荷F2=600N，弹簧的工作行程h=10mm，载荷有冲击，要求弹簧的 最大外径尺寸D≤50mm，端部并紧磨平。
三、弹簧的特性曲线和刚度 1) 弹簧所受载荷F和变形量f之间的关系曲线，称为弹簧特性曲 线(图13-5)。 2) 弹簧的刚度是指使弹簧产生单位变形量所需要的载荷，用c 表示。
图13-5 拉伸(压缩)弹簧的特性曲线 a)压缩弹簧 b)拉伸弹簧
机械设计基础课件 第13章 轴
减速器由一对圆柱齿轮减速传动，齿轮传动时需要进行回转运动， 而机械中不只是齿轮，所有作回转或摆动的零部件如带轮、蜗轮等， 都必须用轴支承才能实现回转运动。轴还需要用轴承支承，以保证 其稳定、高效、可靠地转动。
轴和轴承均为机械中的支承件，主要用来支承旋转运动的零件。 本模块主要介绍支承件—轴和轴承的结构特点、类型、设计理论
合金钢—具有较高的力学性能，对应力集中的敏感性较高，价格较 贵，多用于有特殊要求的轴。例如：采用滑动轴承的高速轴，常用 20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性； 汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的 高温力学性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。
轴的结构设计的主要要求： ①满足制造安装要求，轴应便于加工，轴上零件要易于装拆； ②轴和轴上零件要有准确的工作位置，各零件要牢固而可靠地相对固定； ③改善受力状况，减小应力集中； ④受力合理，有利于节约材料减轻轴的重量。
轴的结构
13.2.1 拟订轴上零件的装配方案 装配方案：预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互 关系。
（a）越程槽
（b）退刀槽
（3）轴上各处的圆角半径、砂轮越程槽、退刀槽、倒角等尺寸尽可能分别
相同。
（4）各轴段上的键槽应开在同一母线上
（5）与滚动轴承、联轴器等标准件相配合的 轴颈直径应取相应的标准值。
键槽在同一母线上
（6）为了便于装配零件，轴端应加工成 45°倒角，并去掉毛刺。
45°倒角
13.3 轴的强度计算
对于一般剖分式箱体中的轴，为了方便轴上零件的装拆 和定位，常将轴做成中间粗两端细的阶梯轴 。
13.2.2 轴上零件的定位和固定 1.轴上零件的轴向定位和固定 常用方法：轴肩和轴环、套筒、圆螺母及轴端挡圈等。 轴肩：定位轴肩和非定位轴肩。非定位轴肩主要是便于轴 上零件的拆装，其高度一般为1.5~2mm。
机械设计基础(第13章)
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°
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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)
机械设计基础课后习题答案 第13章
13-1解（ 1 ）（ 2 ）==2879.13mm （ 3 ）不考虑带的弹性滑动时，（ 4 ）滑动率时，13-2解（ 1 ）（ 2 ）=（ 3 ）= =13-3解由图可知=图 13.6 题 13-3 解图13-4解（ 1 ）=（ 2 ）由教材表 13-2 得=1400mm（ 3 ）13-5解由教材表 13-6 得由教材表 13-4 得：△=0.17kW, 由教材表 13-3 得：=1.92 kW, 由教材表 13-2 得：,由教材表 13-5 得：取 z=313-6解由教材表 13-6 得由图 13-15 得选用 A 型带由教材表 13-3 得选初选取==1979.03mm由教材表 13-2 得=2000mm由教材表 13-3 得：=1.92 kW，由教材表 13-4 得：△=0.17kW 由教材表 13-2 得：，由教材表 13-5 得：取 z=413-7解选用 A 型带时，由教材表 13-7 得，依据例 13-2 可知：，=2240mm ，a =757mm ，i =2.3 ，。
由教材表 13-3 得=2.28 kW，由教材表 13-4 得：△=0.17kW，由教材表 13-2 得：取z =5由此可见，选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带，单根带的承载能力减小，所需带的根数增多。
13-8 解略。
13-9解由教材表 13-9 得p =15.875mm ，滚子外径15.875(0.54+cot =113.90mm15.875(0.54+cot =276.08mm=493.43mm13-10解（1）由图 13-33得查教材表 13-11，得取由式（ 13-18）得P ≤（ 2 ）由图 13-33 得可能出现链板疲劳破坏（ 3 ）由图 13-34 查得可用滴油润滑。
13-11解（ 1 ）链轮齿数假定，由教材表 13-10，取，，选实际传动比链轮节数初选中心距=取由教材表 13-13查得取估计此链传动工作位于图 13-33所示曲线的左侧，由教材表13-11得采用单排链，≤由教材图 13-33得当=960r/min时，08A链条能传递的功率满足要求，节距p =12.7mm。
《机械设计基础》第3版课件 第13章 机械的平衡与调速 第十三章机械的平衡与调速习题解答
第十三章机械的平衡与调速习题解答13-1 机械平衡的目的是什么？造成机械不平衡的原因是什么？答：转子的平衡是指绕固定轴回转的构件（即转子）惯性力的平衡。
机械平衡的目的就是合理分配构件的质量，以减少或消除动压力。
造成转子不平衡的主要原因，是由于转子的质量分布不均匀，或由于制造、安装误差造成质心与回转轴线的不重合，从而产生离心惯性力和惯性力矩。
13-2 机械平衡的可分为几类？划分刚性转子和挠性转子的依据是什么？答：机械平衡分为转子的平衡和机构的平衡两类。
转子的工作转速低于（0.6~0.75）c n ，称为刚性转子．．．．，转子的工作转速大于等于（0.6~0.75）c n ，称为挠性转子．．．．。
13-3 何谓静平衡？静平衡的条件是什么？什么样的转子需要静平衡？答：静平衡是对刚性转子惯性力的平衡。
静平衡的条件为：分布于该回转件上各质量的离心力的合力为零或质径积的矢量和等于零。
对于轴向尺寸较小，即转子轴向宽度b 与其直径d 之比b/d ＜ 的盘状转子，例如齿轮、带轮、链轮、叶轮和盘形凸轮等，需进行静平衡计算。
13-4 何谓动平衡？动平衡的条件是什么？什么样的转子需进行动平衡？答：动平衡是对刚性转子惯性力和惯性力矩的平衡。
动平衡的条件是：转子内各质量的离心惯性力的矢量和等于零，且离心惯性力引起的力偶矩矢量和也等于零，即∑F =0和∑m =0。
对于轴向尺寸较大的转子（），例如多缸发动机曲轴、电动机与发电机转子、汽轮机转子和机床主轴等，需进行动平衡计算。
13-5 何谓质径积？答：质径积是质量与向径的乘积。
13-6 要求进行动平衡的回转件，如果只进行静平衡是否一定能减轻不平衡质量造成的不 良影响？答：不能13-7 一般机械的运转过程分为哪三个阶段？每个阶段的特点是什么？答：一般说来，机械运转历经三个阶段：启动阶段、稳定运转阶段和停车阶段。
启动阶段的特点是：驱动力所做的功d W 必须大于克服阻力所消耗的功r W 。
机械设计基础第十三章
三、摩擦离合器
摩擦式离合器是靠接合元件间产生的摩擦 力来传递转矩的。接合元件所受的正压力F调整 确定后，接合元件之间的最大摩擦力随之确定， 离合器的承载能力转矩Tmax也随之确定。离合 器正常工作时所传递的转矩T应小于或等于Tmax。 当（过载）时，接合元件间产生打滑，保护传 动系统中的零件不致损坏。打滑时，接合元件 磨损严重，摩擦消耗的功转变为热量使离合器 温度升高，较高的温升和较大的磨损将影响到 离合器的正常工作。
联轴器 用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接
合或分离的一种装置。
一、联轴器的类型
联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变
化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。
这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一
第十三章 联轴器 离合器 制动器
§13.1 联轴器的类型及应用 §13.2 离合器的类型及应用 §13.3 制动器的类型及应用 §13.4 联： 联轴器和离合器通常用来联接两轴并在其间传递运动和转矩。有时也可以 作为一种安全装置用来防止被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。 用联轴器联接轴时只有在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离。而离
所示。靠夹壳与轴之间的摩擦力或键来传递转矩。主要用于低速、工作平稳 的场合。
夹壳联轴器
三、 可移式联轴器
1、十字滑块联轴器 如图——可补偿轴线高度Y方向和角度的误差，它由两个半联轴器1、3 与十字滑块2组成。十字滑块2两侧互相垂直的凸榫分别与两个半联轴器 的凹槽组成移动副。联轴器工作时，十字滑块随两轴转动，同时又相对 于两轴移动以补偿两轴的径向位移。这种联轴器径向补偿能力较大（d 为轴的直径），同时也有少量的角度和轴向补偿能力。由于十字滑块偏 心回转会产生离心力，滑块滑动为往复运动，所以不宜用于高速场合。
机械设计基础第13章
度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。
一个齿轮：
d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)m
ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m
df=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m
db=dcosα
一对标准齿轮：
mz cos
2
表明：齿轮的大小和渐开线齿轮 形状都与齿数有关
4、齿顶高系数 ha* 和顶隙系数c*
ha ha*m hf (ha* c* )m
标准值： ha*=1，c* =0.25
非标准短齿：ha*=0.8， c*=0.3
渐开线齿轮的 基本参数及几何尺寸
13.3.3标准直齿轮的几何尺寸
传递交错轴运动 蜗杆涡轮
准双曲面齿轮
齿轮传动的特点和基本类型
外啮合直齿齿轮传动
内啮合直齿齿轮传动
齿轮传动的特点和基本类型
直齿齿轮齿条传动
外啮合斜齿齿轮传动
齿轮传动的特点和基本类型
内啮合斜齿齿轮传动
斜齿齿轮齿条传动
齿轮传动的特点和基本类型
外啮合人字齿齿轮传动
直齿圆锥齿轮传动
齿轮传动的特点和基本类型
第13章 齿轮传动
应掌握内容：
渐开线圆柱齿轮的强度计算 齿轮参数的正确选择 设计标准直（斜）圆柱齿轮机构
13.1 齿轮传动的特点和基本类型
13.1.1齿轮机构的特点、类型及应用实例
齿轮机构是应用最广的机构之一。 齿轮机构的主要优点是： 1）适用的圆周速度和功率范围广； 2）效率较高； 3）传动比稳定； 4）寿命较长； 5）工作可靠性较高； 6）可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的
机械设计基础第13章
普通V带的型号和根数的确定
（1）确定计算功率
• （2） 确定V带的型号和根数
• 1）确定V带的型号。
• 2)V带根数按下式计算：
• 13.3.3
普通V带的设计步骤
• 例13—2
设计一通风机用的v带传动。选用异步电动机驱动，
已知电动机转速n1 =1460r/min，通风机转速n2 =640r/min，通风
摩擦型带传动的特点
•
（1） 优点
•
1)传动带具有弹性和挠性，可吸收振动和缓和冲击，传动平稳，噪声小。
•
2)当传动过载时，带与带轮之间将发生打滑而不致损坏其他零件，具有过载保护作用。
•
3)带传动结构简单，制造、安装及维护均较为方便，成本较低。
• 4)适合于主、从动轴间中心距较大的传动。
•
（2）缺点
•
1)由于有弹性滑动，所以不能保证准确的传动比，传动效率低。
• 2)需要张紧装置，初拉力较大，增大了轴和轴承的受力。
•
3)外形尺寸大，带的寿命较短，不宜用于易燃易爆场合。
• 13.2 带传动的受力分析和运动特性
• 13.2.1
•
带传动的受力分析
（1）带传递的有效拉力和功率
• （2）挠性体摩擦的基本公式
• （3）带传动计算的基本公式
• 13.2
• （3）悬垂拉力
•
悬垂拉力可利用求悬索拉力的方法近似求得
• = K qga N
• Q = (1.2~1. 3)
N
• 13.8 滚子链传动的失效分析和设计计算
• 13.8.1
•
滚子链传动的失效形式
（1）链板疲劳破坏
• 链传动时，由于链条在松边和紧边所受的拉力不同，故链条工作在交变拉
机械设计基础第13单元内容
模块一 联轴器
2、联轴器的类型
模块一 联轴器
2、联轴器的类型
模块一 联轴器
2、联轴器的类型
图13-1-4 夹壳联轴器 图13-1-5 金属滑块联轴器
模块一 联轴器
2、联轴器的类型
模块一 联轴器
2、联轴器的类型
模块二 离合器
1、离合器的功用
离合器是在传递运动和动力过程中通过各种操纵方式使联接的两轴随时 接合或分离的一种机械装置。
2、离合器的分类
模块二 离合器
1、离合器的功用
离合器是在传递运动和动力过程中通过各种操纵方式使联接的两轴随时 接合或分离的一种机械装置。
2、离合器的分类
模块二 离合器
图13-2-2 牙嵌离合器 图13-2-6 钢球安全离合器
模块三 弹 簧
1、弹簧的功用 弹簧的主要功用有： 1）控制机械的运动。例如内燃机气缸的气阀弹簧，
离合器中的控制弹簧等。 2）吸收振动和冲击能量。例如车辆中的缓冲弹簧、
联轴器中的吸振弹簧等。 3）储存及输出能量。例如钟表和仪表中的弹簧等。 4）测量力的大小。例如测力器和弹簧秤中的弹簧等
等。
模块三 弹 簧
2、弹簧的种类 按照受力的性质，弹簧主要分为拉伸弹簧、压缩弹簧、
扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。按照弹簧形状又分为螺 旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、盘簧等。螺 旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以 应用最广。
第十三单元 其他常用零部件
学习目标：
学习过程中，第一，要了解常用联轴器的种类和各自 特点。第二，要了解常用离合器的种类和各自特点。第三， 要了解弹簧的功用、特点和工作原理。
教学重点：
常用联轴器、离合器的种类和各自特点。
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。