《机械设计》PPT课件第12章
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机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
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7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
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图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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20
机械设计基础
《机械设计》第12章 蜗杆传动
阿基米德蜗杆：αx=20°
标准值
法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆：αn=20°
s
pz=zpx1 px1
2.蜗杆导程角γ和分度圆直径d1 螺纹
蜗杆
ψ πd1
tanψ =
s πd1
=
np πd1
∴ d1
=
Z1 tanγ
m
=
qm
γ πd1
tanγ
=
pZ πd1
=
πmZ πd1
1
=
mZ 1 d1
q
=
Z1 tanγ
具有良好的减摩性、耐磨性、跑合性和抗胶合能力
特点：软硬搭配
蜗杆硬：优质碳素钢、合金结构钢 经表面硬化及调制处理
蜗轮软：铸锡青铜、无锡青铜、灰铸铁
1、蜗杆材料
蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造。 对于高速重载的传动，蜗杆常用低碳合金钢， 如20Cr，20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度 HRC56～62，并应磨削。
MPa
= 12.86MPa < [σ F ]
齿根的弯曲疲劳强度校核合格。
（5）验算传动效率h
蜗杆分度圆速度为
v1
=
π d1n1
60×1000
=
3.14×112×1450 60×1000
m/
s
=
8.54m /
s
vs
= v1
cosλ
8.54
=
m / s = 8.59m / s
cos6.412°
查表4.9得
ρ v = 1°09′(1.15°)
h
(0.95
~
0.97)
tan tan( v)
H
480 d2
西工大机械设计第12章PPT
03 机械传动系统设计
传动系统概述
01
02
03
传动系统定义
传动系统是机械设备中用 于传递动力和运动的系统， 由一系列的传动件组成， 如齿轮、带、链等。
传动系统作用
将原动机产生的动力传递 给工作机构，实现动力的 传递、变速和方向转换等 功能。
传动系统类型
根据传动件的类型，可分 为齿轮传动、带传动、链 传动等类型。
动力学优化设计
优化设计目标
根据实际需求，确定优化的目标函数。
约束条件
确定设计变量的约束条件，如尺寸、重量 、性能等。
优化算法
优化结果评价
选择合适的优化算法，如遗传算法、粒子 群算法等。
对优化结果进行评价，选择最优设计方案 。
06 机械设计实例分析
实例一：减速器设计
减速器设计概述
减速器是机械传动系统中的重要组成部分，用于降低转速 、增加扭矩。在设计减速器时，需要考虑传动效率、功率 损失、热负荷、寿命和成本等因素。
实例二：发动机设计
发动机是机械设备中的动力源，其设计质量直接影响 到机械设备的性能和效率。发动机设计需要考虑功率、
效率、可靠性和成本等因素。
输入 标题
设计步骤
发动机设计包括确定工作循环和燃烧方式、选择合适 的燃料和润滑油、设计气缸和活塞、确定配气机构和 供油系统等步骤。
发动机设计 概述
发动机类型
发动机广泛应用于汽车、船舶、飞机和发电机组等机 械设备中。
齿轮传动设计
齿轮传动的特点
齿轮传动具有效率高、传动比大、工作可靠、使用寿命长等优点， 但制造和安装精度要求高，不适合大距离的传动。
齿轮材料选择
根据齿轮的工作条件和要求，选择合适的材料，如铸钢、锻钢、铸 铁等。
机械设计基础课件第12章
12.1 常用润滑剂及选择
• 12.1.1 润滑油及其选择
3.选用润滑油的原则 选用润滑油主要是确定油品的种类和牌号（运动粘度）。一般根据机 械设备的工作条件、载荷和速度，先确定合适的粘度范围，再选择适当 的润滑油品种。选择的原则是： 选择粘度高的润滑油： （1）高温重载、低速场合； （2）机器工作中有冲击、振动、运转不平稳，并经常启动、停车、反 转、变载变速的场合； （3）轴与轴承间的间隙较大，加工表面粗糙的场合。 在高速、轻载、低温、采用压力循环润滑、滴油润滑等情况下，可选 用粘度低的润滑油。
12.1 常用润滑剂及选择
• 12.1.2 润滑剂及其选择
3.润滑脂的特点和选用原则 （1）润滑脂的特点 润滑脂和润滑油都是优良的润滑材料，但因两者性能不同，各有特 点，使用时不能完全相互代替。与润滑油相比，润滑脂具有： ①粘度随温度变化小，因此使用温度范围较润滑油广； ②粘附能力强，油膜强度高，且有耐高压和极压性，故承载能力较 大，在高温、极压、低速、冲击、振动、间歇运转、变换转向等苛刻 条件下耐用； ③粘性大，不易流失、容易密封，密封装置和使用维护都较简单； ④使用寿命长，消耗量少； ⑤因其流动性和散热能力差，摩擦阻力大，启动力矩较大，故不宜 用于高速高温场合； ⑥不能带走摩擦表面的污物，脂中污物不易除去。
12.1 常用润滑剂及选择
• 12.1.2 润滑剂及其选择
（4）氧化安定性 氧化安定性是指在储存和使用中抵抗氧化的能力。 （5）机械安定性 机械安定性是指在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。机械安定性 差，易造成润滑脂的稠度下降。 （6）蒸发损失 蒸发损失是指在规定条件下，其损失量所占总量的百分数。它是影响 润滑脂使用寿命的一项重要因素。 （7）抗水性 抗水性是指在水中不溶解、不从周围介质中吸收水分和不被水洗掉等 的能力。 （8）相似粘度 相似粘度是指其非牛顿流体流动时的剪应力与剪速之比值。转速高时 其粘度低，反之则粘度较大。
机械设计第讲义12章
三、滑动轴承的特点及应用
潜水排污泵用于输送含有 坚硬固体、纤维的液体， 以及特别脏、粘滑动轴和承概述滑2 的液 体。
(7)在特殊条件下(水、腐蚀性介质）工作的轴承，如军舰推 进器的轴承。
12-1 概述
2、滑动轴承的分类
径向轴承
a.根据承受载荷的方向分为:
推力轴承
动压滑动轴承 液体润滑滑动轴承
b.根据润滑状态，
三、滑动轴承的特点及应用
(５)根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴
轴承。
滑动轴承概述2
这是什么 轴？
三、滑动轴承的特点及应用 (6)径向尺寸受限制时。
观察纺纱机纱锭 之间排列有何特 点？
滑动轴承概述2
三、滑动轴承的特点及应用
(7)在特殊条件下(水、腐蚀性介质）工作的轴承。
滑动轴承概述2
工程机械的特点是， 在定期润滑的条件 下在脏的环境下可 靠运行
机械设计第12章
教学目标与教学重点
1、了解摩擦、磨损、润滑的基本知识；
教 2、熟悉滑动轴承的分类、特点及应用；
学 目
3、熟悉滑动轴承的主要失效形式及材料选择，轴瓦结构；
标 4、掌握不完全液体摩擦滑动轴承的条件性计算方法;
5、熟悉流体动压方程的基本假设以及方程的推导过程；
6、掌握动压油膜形成原理及必要条件。
多材料、对开式薄壁轧制轴瓦
二、轴瓦的定位方法
目的：防止轴瓦与轴承座之间产生轴向和周向的相 对移动。
轴向 凸缘定位 ----将轴瓦一端或两端做凸缘。 定位 凸耳(定位唇)定位
油杯座孔
螺栓
螺母
套管 上轴瓦
轴承盖 下轴瓦 轴承座
对开式轴承(剖分轴套)
对开式轴承(整体轴套)
机械设计基础 第十二章轴
3.
球墨铸铁、合金铸铁 (高强度铸铁)
价廉、吸振性好、耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，铸造 成形，但性脆，可靠性低，品质难控制。 常用于制造外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴。
轴的常用材料及其主要力学特性见
轴的结构设计
12
设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。
设计要求： 1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
第十二章
轴的设计
1
第一节 第二节 第三节
概述 轴的设计举例 轴的强度、刚度计算
2
本章重点：
① 轴的类型，轴的常用材料； ② 轴的结构； ③ 轴上零件的轴向定位和固定方法； 轴上零件的周向定位和固定方法；
④ 按扭转强度计算轴的直径。
轴的功用：主要用于支承传动零件 (齿轮、带轮等) 并
传递运动和动力。
越程槽和退刀槽
17
（3）为去掉毛刺，利于装配，轴端应制出45°倒角。
45°倒角 45°倒角
( 4)当采用过盈配合联结时，配合轴段的零件装入端，常加工 成半锥角为30°的导向锥面。若还附加键联结，则键槽的长度 应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。
18
（5）如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配 合轴段的直径不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件 配合的表面拉毛，影响配合。
一般情况下，直轴 做成实心轴，需要 减重时做成空心轴
6
轴的功用和类型
分类： 按承受载荷分有： 类 型 按轴的形状分有：
7
转轴---传递扭矩又承受弯矩
传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴 曲轴 光轴 阶梯轴
《机械设计基础 》课件第12章
4.内齿轮与齿条
图12-14所示为一内齿圆柱齿轮，内齿轮的轮齿是分 布在空心圆柱体的内表面上的。与外齿轮相比，内齿轮有 下列几个不同点：
(1)内齿轮的齿厚相当于外齿轮的齿槽宽，内齿轮的齿 槽宽相当于外齿轮的齿厚。
(2)内齿轮的齿顶圆在它的分度圆之内，齿根圆在它的 分度圆以外。
图12-15所示为一齿条，它可以看作为齿轮的一种特 殊形式。与齿轮相比，齿条有下列两个主要特点：
图12-1 外啮合齿轮传动
图12-2 内啮合齿轮传动
图12-3 齿轮齿条传动
(2)斜齿圆柱齿轮传动。斜齿圆柱齿轮简称斜齿轮。 斜齿轮的轮齿与轴线成一定角度，如图12-4所示。斜齿轮 传动也可分为外啮合、内啮合和齿轮齿条传动。
(3)人字齿轮传动。人字齿轮的轮齿成人字形，如图 12-5所示。
图12-4 斜齿圆柱齿轮传动
图12-5 人字齿轮传动
2．空间齿轮传动
空间齿轮传动用于相交轴和交错轴之间的传动。 (1)圆锥齿轮传动。圆锥齿轮传动用于相交轴之间的传 动，有直齿圆锥齿轮传动(如图12-6所示)和曲齿圆锥齿轮 传动(如图12-7所示)。 (2)螺旋齿轮传动。螺旋齿轮传动用于交错轴之间的传 动，如图12-8所示。 (3)蜗轮蜗杆传动。蜗轮蜗杆传动用于垂直交错轴之间 的传动，如图12-9所示。
a
r1
r2
r1
r2
m 2
(Z1
Z2)
标准安装时两齿轮留有径向间隙c
c (ha* c*)m ha*m c*m
3.连续传动条件
1)渐开线齿轮的啮合过程
图12-19
1为
主动轮，轮2为从动轮，两轮的角速度方向如图所示。
N1N2为啮合线。开始进入啮合时，先是主动轮的齿根部分 与从动轮的齿顶部分接触，啮合的起点为从动轮的齿顶圆
机械设计基础第12章
601000
12
⒋确定中心距a和带的基准长度Ld 设计时，应用具体情况参照下式初步确定中心距a0
0.7(dd1 dd 2 ) a0 2(dd1 dd 2 )
按下式计算所需要的基准长度Ld0值
Ld 0
2a0
2
(dd1
dd2)
1 4a0
(dd 2
dd1)2
由下式近似计算带传动的实际中心距a
F1 e fV F2
若近似认为带工作时其总长度不变，则圆周力F和紧边拉
力的关系为
F
F1
1
1 e fV
故V带传动不打滑条件下所能传递的最大圆周力为
Fm a x
F1
1
1 e fV
二、带传动的应力分析
⒈拉应力
、
1
2
紧边拉应力 1 F1 / A MPa
Lp
z1
z2 2
Lp
z1
2
z2
2
8
z2 z1
2
2
近似计算
a
a0
Lp
Lp0 2
p
12
第九节 链传动的润滑及布置
一、链传动的润滑
良好的润滑有利于缓和冲击、减少磨擦、降低磨损、是 延长链条使用寿命和发挥传动工作能力的最重要因素。
二、带传动的正确使用和维护 Nhomakorabea12
⒈安装时，两轴必须平齐，两轮相对应的V型槽要对齐。 ⒉V带在轮槽中应有一正确位置，带顶面应与带轮外缘相平 ⒊多根V带传动时，带的配组代号应相同 ⒋定期检查V带，发现一根松弛或损坏就应全部更换 ⒌严防转动带与矿务油、酸、碱等介质接触
12
⒋确定中心距a和带的基准长度Ld 设计时，应用具体情况参照下式初步确定中心距a0
0.7(dd1 dd 2 ) a0 2(dd1 dd 2 )
按下式计算所需要的基准长度Ld0值
Ld 0
2a0
2
(dd1
dd2)
1 4a0
(dd 2
dd1)2
由下式近似计算带传动的实际中心距a
F1 e fV F2
若近似认为带工作时其总长度不变，则圆周力F和紧边拉
力的关系为
F
F1
1
1 e fV
故V带传动不打滑条件下所能传递的最大圆周力为
Fm a x
F1
1
1 e fV
二、带传动的应力分析
⒈拉应力
、
1
2
紧边拉应力 1 F1 / A MPa
Lp
z1
z2 2
Lp
z1
2
z2
2
8
z2 z1
2
2
近似计算
a
a0
Lp
Lp0 2
p
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第九节 链传动的润滑及布置
一、链传动的润滑
良好的润滑有利于缓和冲击、减少磨擦、降低磨损、是 延长链条使用寿命和发挥传动工作能力的最重要因素。
二、带传动的正确使用和维护 Nhomakorabea12
⒈安装时，两轴必须平齐，两轮相对应的V型槽要对齐。 ⒉V带在轮槽中应有一正确位置，带顶面应与带轮外缘相平 ⒊多根V带传动时，带的配组代号应相同 ⒋定期检查V带，发现一根松弛或损坏就应全部更换 ⒌严防转动带与矿务油、酸、碱等介质接触
最新机械设计基础PPT课件-第12章蜗轮蜗杆课件PPT
0.016 0.014 0.013
6.28˚ 4.57˚ 3.15˚
2.58˚ 2˚ 1.6˚
1.37˚ 1.26˚ 1.03˚
0.92˚ 0.8˚ 0.74˚
无锡青铜
其他情况
HRC>45
f’ ρ’ f’ ρ’
0.12 0.09 0.065
0.055 0.045 0.035 0.031 0.029 0.026
蜗轮材料
蜗杆材料
滑动速度vs m/s
0.5 1 2 3 4 6 8
ZQAl10-3
淬火钢* 250 230 210 180 160 120 90
HT 150、HT 200 渗碳钢 130 115 90 — — — —
HT 150
调质钢 110 90 70 — — — —
* 蜗杆未经淬火时需将表中[σH]值降低20%。
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.2 20
2.5 28
4
(35.5)
1.6 22.4
45
20
28
(28)
5
3.15 35.5
(18)
(45)
22.4
56
2 (28) 35.5
4 (31.5) 6.3
d1
m
d1
40 6.3 (80)
(50)
112
71
(63) (40) 8 80
50
(100)
(63)
140
90
(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
长沙交通学院专用
当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳 点蚀，其许用的接触应力如下表：
6.28˚ 4.57˚ 3.15˚
2.58˚ 2˚ 1.6˚
1.37˚ 1.26˚ 1.03˚
0.92˚ 0.8˚ 0.74˚
无锡青铜
其他情况
HRC>45
f’ ρ’ f’ ρ’
0.12 0.09 0.065
0.055 0.045 0.035 0.031 0.029 0.026
蜗轮材料
蜗杆材料
滑动速度vs m/s
0.5 1 2 3 4 6 8
ZQAl10-3
淬火钢* 250 230 210 180 160 120 90
HT 150、HT 200 渗碳钢 130 115 90 — — — —
HT 150
调质钢 110 90 70 — — — —
* 蜗杆未经淬火时需将表中[σH]值降低20%。
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.2 20
2.5 28
4
(35.5)
1.6 22.4
45
20
28
(28)
5
3.15 35.5
(18)
(45)
22.4
56
2 (28) 35.5
4 (31.5) 6.3
d1
m
d1
40 6.3 (80)
(50)
112
71
(63) (40) 8 80
50
(100)
(63)
140
90
(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
长沙交通学院专用
当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳 点蚀，其许用的接触应力如下表：
机械设计基础-第12讲
14
3.定位尺寸
确定组合体中各基本形 体相互位置的尺寸。长、 宽、高各个方向均应有 定位尺寸。
4.总体尺寸
组合体的长、宽、高三 个方向的最大尺寸。
Z
O Xy
zY x
15
基本体截切和相贯时的尺寸标注
截切：标注基本体的尺寸，再标注截平面的位置。 不标注截交线的尺寸。
SR S
16
相贯：标注各基本形体的定形尺寸及其相对位置尺寸， 不标注相贯线的尺寸。
定形尺寸
总长、总高、总宽 避免出现多余尺寸
总体尺寸 尺寸调整
结束
26
例
3 2 1
形体分析
27
长度方向基准
宽度方向基准
长度方向基准
形体分析 尺寸基准
高度方向基准
宽度方向基准
高度方向基准 28
4X 2
1
12 18 15
1
3
7
2
11
形体分析 无定位尺寸 尺寸基准
形 定位尺寸 体 I 定形尺寸
切口 四孔
注意： 小于等于半圆的弧一般标注半径。
8
球的直径、半径
在 、R 前面加 “ S ”
9
角度尺寸
90
30 45 15
尺寸线为圆弧，其圆心为该角的顶点； 尺寸界线沿径向引出； 角度数字一律水平书写，一般注写在尺
寸线的中断处。
特殊情况，如图标注。 10
例：
尺寸线不能与其他线重合； 尺寸线不能在其他线的延长线上； 尺寸线不能交叉。 注意：尺寸界线可以是轮廓线、中心线，但不能是虚线。
5. 遵守尺寸注法国家标准的有关规定，注意尺寸排列 整齐。同一方向连续的几个尺寸尽量放在一条线上。
3.定位尺寸
确定组合体中各基本形 体相互位置的尺寸。长、 宽、高各个方向均应有 定位尺寸。
4.总体尺寸
组合体的长、宽、高三 个方向的最大尺寸。
Z
O Xy
zY x
15
基本体截切和相贯时的尺寸标注
截切：标注基本体的尺寸，再标注截平面的位置。 不标注截交线的尺寸。
SR S
16
相贯：标注各基本形体的定形尺寸及其相对位置尺寸， 不标注相贯线的尺寸。
定形尺寸
总长、总高、总宽 避免出现多余尺寸
总体尺寸 尺寸调整
结束
26
例
3 2 1
形体分析
27
长度方向基准
宽度方向基准
长度方向基准
形体分析 尺寸基准
高度方向基准
宽度方向基准
高度方向基准 28
4X 2
1
12 18 15
1
3
7
2
11
形体分析 无定位尺寸 尺寸基准
形 定位尺寸 体 I 定形尺寸
切口 四孔
注意： 小于等于半圆的弧一般标注半径。
8
球的直径、半径
在 、R 前面加 “ S ”
9
角度尺寸
90
30 45 15
尺寸线为圆弧，其圆心为该角的顶点； 尺寸界线沿径向引出； 角度数字一律水平书写，一般注写在尺
寸线的中断处。
特殊情况，如图标注。 10
例：
尺寸线不能与其他线重合； 尺寸线不能在其他线的延长线上； 尺寸线不能交叉。 注意：尺寸界线可以是轮廓线、中心线，但不能是虚线。
5. 遵守尺寸注法国家标准的有关规定，注意尺寸排列 整齐。同一方向连续的几个尺寸尽量放在一条线上。
机械设计基础第12章螺旋传动
螺旋传动的优势 相比其他传动方式，如齿轮传动、链传动等，螺旋传动在机床进给机构中具有更高的传动精度和稳定性， 能够满足高精度加工的需求。
实例二：汽车转向器中的螺旋传动
螺旋传动的特点
在汽车转向器中，螺旋传动具有结构紧凑、传动效率高、可靠性好等优点。通过调整螺旋的 导程和转速，可以实现汽车转向的灵活性和稳定性。
螺旋传动的优势
相比其他驱动方式，如链条驱动、齿 轮驱动等，螺旋传动在升降机中具有 更高的承载能力和运行平稳性，能够 满足不同高度和负载下的升降需求。
THANKS
感谢观看
旋转运动
当主动件固定不动时，从 动件绕螺旋轴作旋转运动。
螺旋传动的效率计算
滑动摩擦效率
总效率
考虑螺旋副间滑动摩擦时的效率，与 摩擦系数、法向力和切向力有关。
综合考虑滑动摩擦和滚动摩擦时的效 率，是评价螺旋传动性能的重要指标。
滚动摩擦效率
考虑螺旋副间滚动摩擦时的效率，与 滚动体的形状、大小和数量有关。
机械设计基础第12章螺 旋传动
目 录
• 螺旋传动概述 • 螺旋传动的工作原理 • 螺旋传动的类型与结构 • 螺旋传动的参数设计与计算 • 螺旋传动的材料、制造与热处理 • 螺旋传动的润滑与密封 • 螺旋传动在机械设计中的应用实例
01
螺旋传动概述
定义与分类
定义
螺旋传动是利用螺旋副传递运动和 动力的一种机械传动方式。
分类
根据螺旋副的摩擦性质，螺旋传动 可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传 动和静压螺旋传动三种类型。
螺旋传动的特点
优点 结构简单，制造方便，易于自锁。
传动平稳，噪声小，工作可靠。
螺旋传动的特点
• 能实现大传动比和远距离传动
04
实例二：汽车转向器中的螺旋传动
螺旋传动的特点
在汽车转向器中，螺旋传动具有结构紧凑、传动效率高、可靠性好等优点。通过调整螺旋的 导程和转速，可以实现汽车转向的灵活性和稳定性。
螺旋传动的优势
相比其他驱动方式，如链条驱动、齿 轮驱动等，螺旋传动在升降机中具有 更高的承载能力和运行平稳性，能够 满足不同高度和负载下的升降需求。
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旋转运动
当主动件固定不动时，从 动件绕螺旋轴作旋转运动。
螺旋传动的效率计算
滑动摩擦效率
总效率
考虑螺旋副间滑动摩擦时的效率，与 摩擦系数、法向力和切向力有关。
综合考虑滑动摩擦和滚动摩擦时的效 率，是评价螺旋传动性能的重要指标。
滚动摩擦效率
考虑螺旋副间滚动摩擦时的效率，与 滚动体的形状、大小和数量有关。
机械设计基础第12章螺 旋传动
目 录
• 螺旋传动概述 • 螺旋传动的工作原理 • 螺旋传动的类型与结构 • 螺旋传动的参数设计与计算 • 螺旋传动的材料、制造与热处理 • 螺旋传动的润滑与密封 • 螺旋传动在机械设计中的应用实例
01
螺旋传动概述
定义与分类
定义
螺旋传动是利用螺旋副传递运动和 动力的一种机械传动方式。
分类
根据螺旋副的摩擦性质，螺旋传动 可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传 动和静压螺旋传动三种类型。
螺旋传动的特点
优点 结构简单，制造方便，易于自锁。
传动平稳，噪声小，工作可靠。
螺旋传动的特点
• 能实现大传动比和远距离传动
04
机械设计4[1].12#滑动轴承
![机械设计4[1].12#滑动轴承](https://img.taocdn.com/s3/m/fcef3f1ec5da50e2524d7fbc.png)
15
§4-4 流体润滑原理简介
(一)流体动力润滑:两相对运动的摩擦表面借助 流体动力润滑: 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; (二)弹性流体动力润滑:高副接触中,接触应力 弹性流体动力润滑: 使表面产生局部弹性变形,在接触区形成弹性流 体动力润滑状态; (三)流体静力润滑:将加压后的流体送入摩擦表 流体静力润滑: 面之间,利用流体静压力来平衡外载荷;
du 即 : τ = η ( 4 6) dy
剪切 应力 动力 粘度 速度 梯度
Uh h u
x
y
u=0
13
b)运动粘度与动力粘度的换算关系: η 2 ν= m / s 粘—温曲线见 图4-9 密度 ρ
动力粘度η:主要用于流体动力计算.Pas 动力粘度 运动粘度ν:使用中便于测量.m2/s 运动粘度 2.油性(润滑性):润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜 油性
23
径向轴承, 滑动轴承 :径向轴承,止推轴承
24
§12-2 径向滑动轴承的结构
整体式径向滑动轴承
对开式径向滑动轴承 对开式径向滑动轴承 径向
图15-18 斜剖 分式径向 径向滑动 分式径向滑动 轴承
25
26
27
28
29
§12-2 径向滑动轴承的结构
调心滑动轴承
可调间隙的滑动轴承
30
滑动轴承
MPa m / s
v=
πn ( d1 + d 2 )
60 × 1000 × 2
≤ [v ]
m/s
44
(上式中各参数见表12-6) 上式中各参数见表 )
中南大学考研试题
设计计算非液体滑动轴承时要验算: 设计计算非液体滑动轴承时要验算 1) ; 其目的是 p ≤ [ p] 2) 3)
§4-4 流体润滑原理简介
(一)流体动力润滑:两相对运动的摩擦表面借助 流体动力润滑: 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; 于相对速度而产生的粘性流体膜来平衡外载荷; (二)弹性流体动力润滑:高副接触中,接触应力 弹性流体动力润滑: 使表面产生局部弹性变形,在接触区形成弹性流 体动力润滑状态; (三)流体静力润滑:将加压后的流体送入摩擦表 流体静力润滑: 面之间,利用流体静压力来平衡外载荷;
du 即 : τ = η ( 4 6) dy
剪切 应力 动力 粘度 速度 梯度
Uh h u
x
y
u=0
13
b)运动粘度与动力粘度的换算关系: η 2 ν= m / s 粘—温曲线见 图4-9 密度 ρ
动力粘度η:主要用于流体动力计算.Pas 动力粘度 运动粘度ν:使用中便于测量.m2/s 运动粘度 2.油性(润滑性):润滑油在摩擦表面形成各种吸附膜 油性
23
径向轴承, 滑动轴承 :径向轴承,止推轴承
24
§12-2 径向滑动轴承的结构
整体式径向滑动轴承
对开式径向滑动轴承 对开式径向滑动轴承 径向
图15-18 斜剖 分式径向 径向滑动 分式径向滑动 轴承
25
26
27
28
29
§12-2 径向滑动轴承的结构
调心滑动轴承
可调间隙的滑动轴承
30
滑动轴承
MPa m / s
v=
πn ( d1 + d 2 )
60 × 1000 × 2
≤ [v ]
m/s
44
(上式中各参数见表12-6) 上式中各参数见表 )
中南大学考研试题
设计计算非液体滑动轴承时要验算: 设计计算非液体滑动轴承时要验算 1) ; 其目的是 p ≤ [ p] 2) 3)
机械设计课件濮良贵版本12
◆ 两板相对运动的结果，应使液体在粘性力的作用下由楔形空间的大端 流向楔形空间的小端 。
详细推导
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
二、径向滑动轴承形成流体动力润滑时的状态
◆ 轴承的孔径D和轴颈的直径d名义尺寸相等；直径间隙Δ是公差形成的。
◆ 轴颈上作用的液体压力与F相平衡，在与F垂直的方向，合力为零。
◆ 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。 由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。
空心式
单环式
多环式
汽车用滑动轴承故障原因的平均比率
轴承表面的磨粒磨损、刮伤、咬粘(胶合)、疲劳剥落和腐蚀。
一、滑动轴承常见失效形式有：
滑动轴承还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。
３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。
４．特重型的载荷，如水轮发电机。
５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。
６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。
７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
轴承的型式和结构选择；轴瓦的结构和材料选择；轴承的结构参数设计；
润滑剂及其供应量的确定；轴承工作能力及热平衡计算。
§12-1 滑动轴承概述
§12-2 滑动轴承的典型结构
§12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料
§12-4 滑动轴承轴瓦结构
§12-5 滑动轴承润滑剂的选择
§12-6 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算
§12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
§12-8 其它形式滑动轴承简介
第十二章 滑动轴承
滑动轴承概述
滑动轴承的典型结构
一、径向滑动轴承的结构
１．整体式径向滑动轴承
详细推导
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
二、径向滑动轴承形成流体动力润滑时的状态
◆ 轴承的孔径D和轴颈的直径d名义尺寸相等；直径间隙Δ是公差形成的。
◆ 轴颈上作用的液体压力与F相平衡，在与F垂直的方向，合力为零。
◆ 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。 由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。
空心式
单环式
多环式
汽车用滑动轴承故障原因的平均比率
轴承表面的磨粒磨损、刮伤、咬粘(胶合)、疲劳剥落和腐蚀。
一、滑动轴承常见失效形式有：
滑动轴承还可能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式。
３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。
４．特重型的载荷，如水轮发电机。
５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。
６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。
７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。
轴承的型式和结构选择；轴瓦的结构和材料选择；轴承的结构参数设计；
润滑剂及其供应量的确定；轴承工作能力及热平衡计算。
§12-1 滑动轴承概述
§12-2 滑动轴承的典型结构
§12-3 滑动轴承的失效形式及常用材料
§12-4 滑动轴承轴瓦结构
§12-5 滑动轴承润滑剂的选择
§12-6 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算
§12-7 液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算
§12-8 其它形式滑动轴承简介
第十二章 滑动轴承
滑动轴承概述
滑动轴承的典型结构
一、径向滑动轴承的结构
１．整体式径向滑动轴承
机械设计基础 第12章 蜗杆传动
d1 mq
pz z1 px
tan pz z1 px z1m z1 d1 d1 d1 q
蜗杆导程 蜗杆轴向齿距
蜗杆导程角
d1越小（或q越小）， 越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度
和强度越低。 通常，转速高的蜗杆可取较小的d1值，蜗轮齿 数z2较大时可取较大的d1值。
当导程角 小于当量摩擦角时，蜗轮为主动时则发生自锁。
蜗杆材料：20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45调质
蜗轮材料：ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3
vs 25 m/s 耐磨性好、抗胶合
vs 6 m/s 价格便宜
HT200
vs 2 m/s 经济、低速
二、 蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆结构：通常与轴为一体，蜗杆轴
蜗轮结构：整体式（铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮） 组合式（有色金属齿圈＋钢或铸铁轮芯）
二、 蜗杆传动的类型 因蜗轮是用形状与蜗杆相同的滚刀加工而成，故蜗杆传动 的类型是按蜗杆的不同进行分类。
按蜗杆形状分：圆柱蜗杆和环面蜗杆。
圆柱蜗杆用直线刀刃的车刀车削成形，根据刀具安装位置 的不同，可加工出阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆等。
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
阿基米德蜗杆：刀具两刃与蜗杆轴线共面；轴面内相当于 直线齿条，端面齿形为阿基米德螺线。 渐开线蜗杆：用两把车刀，其刀刃顶面切于蜗杆基圆柱； 端面齿廓为渐开线，在切于蜗杆基圆柱的剖面内，齿廓的 一侧为直线，轴面内为凸廓曲线。 蜗杆有左、右旋之分，常用的是右旋蜗杆。
蜗轮径向力
各力方向的确定： 类似于斜齿轮
【例】图示蜗杆传动，蜗杆1主动，转向如图。试指出蜗轮2、 3轮齿旋向及转向，并画出蜗杆1上啮合处的作用力三个分力 方向。
2
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一、径向滑动轴承的计算
1. 限制轴承的平均压强
p F p
dB
2. 限制轴承的pv值 pv F dn Fn pv
dB 601000 19100B
3. 限制轴承的圆周速度 v dn v
601000
p pv 见表12-1 v
二、止推滑动轴承的计算
1. 校核轴承的平均压力
p z 4
刮伤
疲劳剥落
胶合
二、轴承材料
对轴承材料的要求 常用的轴承材料
良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 足够的强度和抗磨蚀能力 良好的导热性、工艺性、经济性
轴承合金/巴氏合金/白合金 轴承衬 铸造青铜 重载 铝基轴承合金 灰铸铁 低速轻载 多孔质金属/含油轴承 无冲击的中低速 非金属材料
k pv3
k 2 润滑脂，黄油杯润滑 k 2 ~ 1பைடு நூலகம் 针阀式注油杯润滑 k 16 ~ 32油环或飞溅润滑 k 32 压力循环润滑
(1)滴油润滑
(2)油芯润滑
针阀式注油油杯
油芯润滑油杯
(3)油环润滑 油环润滑
2. 脂润滑
旋盖式油杯
12.6 非液体润滑滑动轴承的设计计算
非液体润滑滑动轴承的设计计算以维持边界膜不破坏为设计原则。 简化的条件性计算是以控制单位面积上的压力的大小即抗磨损和控制发 热量的大小即抗胶合作为条件性计算。
3. 滑动轴承的分类
按其承受载荷的方向分
径向滑动轴承 止推滑动轴承
按润滑油膜状态分
液体摩擦滑动轴承
液体动压滑动轴承 液体静压滑动轴承
非液体摩擦滑动轴承
12.2 滑动轴承的主要类型和结构型式
一、径向滑动轴承的结构型式
1. 整体式径向滑动轴承
特 点： 结构简单，加工方便、成本低，但安装不便，磨损 后间隙无法调整
Fa
d
2 2
d12
p
2. 校核轴承的pv值
pv
4Fa
( d2 d1 )n
2
Fa n
pv
z (d22 d12 ) 601000 30000z(d2 d1)
p
见表12-2
pv
12.7 流体动压理论
一、牛顿粘性定律 y
－动力黏度
符合牛顿黏性定律的液体叫牛顿液体。
二、黏度
动力黏度 运动黏度 条件黏度
钙基润滑脂（钙脂），在100℃附近，开始丧失稠度，因此只能用在 55~75℃以下使用。
钠基润滑脂（钠脂）滴点高，一般为110~180℃，比钙脂耐热，但怕水。 锂基润滑脂有一定的抗水性和较好的稳定性，适用于-20~120℃。
二、润滑方法
油润滑
滴油润滑 油环润滑 飞溅润滑 压力循环润滑
脂润滑
旋盖式注油杯 黄油枪加脂
12.4 轴瓦结构
一、轴瓦结构形式
整体式
对开式
卷制式
浇注轴承合金的轴瓦 轴瓦的定位
轴瓦上的油沟形式 油沟对承载能力的影响
12.5 滑动轴承润滑剂与润滑方法
轴承润滑的目的主要是减小摩擦功耗，降低磨损率，同时还可起冷却、 防尘、防锈、降温以及吸振等作用。
一、润滑剂
1. 润滑油
（1）在压力大或冲击、变载等工作条件下，应选用黏度较高的油。 （2）滑动速度高时，容易形成油膜，为了减小摩擦功耗，应采用黏度较
1.动力黏度
SI:
y
1N
m2 1m 1N
m2 S 1Pa S
1m S
y
C.G.S: 1Pa S 1N 10 5 dyn 10P 1000 cP
1m2 1S 10 4 cm2 1S
2.运动黏度
矿物油密度 850 ~ 900 kg / m3
SI:
1N m2 S 1N m S 1kg1m S 2 m S 1m2 S
1kg m3
1kg
1kg
C.G.S: 1m2 S 104 c m2 S 10 4 st 106 cst
3.条件黏度
在一定条件下，利用某种规格的黏度计，通过测定润滑油穿过规定孔 道的时间来进行计量的黏度。
苏联采用恩氏黏度：把需测定的润滑油倒入恩氏黏度计记录倒出所用 时间与用水装满恩氏黏度计记录倒出所需时间之比即为恩氏度，单位为
应用场合： 低速、轻载、间歇性工作的机械中
2.对开式径向滑动轴承
特 点： 装拆方便，轴瓦磨损后间隙可调整 应用场合： 应用很广
倾斜剖分面
3.自动调心式径向滑动轴承
4.间隙可调式径向滑动轴承
二、止推滑动轴承的结构
实心式
空心式
单环式
多环式
12.3 滑动轴承的失效形式和轴承材料
一、失效形式
磨损
Et
美国采用赛氏通用秒：一定量的试样，在规定温度下从赛氏黏度计流出 200 ml所需的秒数，单位为s。
英国采用雷氏秒：一定量的试样，在规定温度下，从雷氏度计流出50 ml所需的秒数，单位为s。
三、流体动压润滑基本微分方程
假定：流体为牛顿液体；忽 略压力对流体黏度的影响； 略去惯性力及重力的影响； 认为流体不可压缩；流体膜 中的压力沿膜厚y方向不变； 平板在z轴方向的尺寸为无 限大，油在两平板间沿z轴 方向没有流动，即压力沿z 方向没有变化。
低的润滑油。 （3）加工粗糙或未经跑合的表面，应选用黏度较高的润滑油。 （4）循环润滑、芯捻润滑或油垫润滑时，应选用黏度较低的油；飞溅润
滑应选用高品质、能防止与空气接触而氧化变质或因激烈搅拌而乳 化的油。 （5）低温工作的轴承应选用凝点低的油。
2.润滑脂
轴颈速度小于1~2m/s的滑动轴承可以采用脂润滑。 润滑脂是用矿物油与各种不同稠化剂（钙、钠、铝等金属皂）混合制 成。它的稠度大，不易流失，承载力也较大，但物理和化学性质不如润 滑油稳定，摩擦功耗大，不宜在温度变化大或高速下使用。
第12章 滑动轴承
12.1 概述
1. 滑动轴承的特点
（1）承载能力大； （2）吸振、缓冲和降噪，工作平稳、噪声小； （3）摩擦系数小，表面磨损小，寿命长； （4）回转精度高； （5）径向尺寸小； （6）能在特殊工作条件下工作，如在水下、腐蚀介质中或
无润滑介质等； （7）可做成剖分式，便于安装。
2. 滑动轴承的适用场合
（1）工作转速特高的轴承； （2）要求对轴的支承位置特别精确的轴承； （3）特重型的轴承； （4）承受巨大的冲击和振动载荷的轴承； （5）径向空间尺寸受限制的轴承； （6）根据装配要求必须做成剖分式的轴承（如曲轴的轴承）； （7）需在水或腐蚀性介质中工作的轴承。
滑动轴承广泛应用在航空发动机附件、仪表、金属 切削机床、内燃机、铁路机车及车辆、轧钢机、雷达、 卫星通信地面站及天文望远镜等方面