机械设计基础第十章
机械设计基础第10章链传动ppt课件
P
实际使用区域
2
1
3
密封润滑不良
4
其极限功率急剧下降；
n1
极限功率曲线 对应每种失效形式，可得出一个极限功率
表达式。常用线图表示。
单排滚子链的极限功率曲线。
1是在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率曲线； 2是链板疲劳强度限定的极限功率曲线； 3是套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率曲线； 4是铰链（套筒、销轴）胶合限定的极限功率曲线。
24
Ι—人工定期润滑 Π—滴油润滑 12.7
15.875
链 19.05
节
Ι
Π
距 25.4
p(mm) 31.75
38.1
44.45
50.8
0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1
2
推荐的润滑方式
Ш—油浴或 Ⅳ—压力喷
飞溅润滑
油滑润
Ш
Ⅳ
3 4 5 6 8 10
20
链速v(m/s)
编辑版pppt
25
300
计算；
编辑版pppt
28
Kp为多排链系数（表10-12）。
载荷性质
表10-10 工作情况系数KA 原动机
电动机或汽轮机
内燃机
载荷平稳
1.0
1.2
中等冲击
1.3
1.4
较大冲击
1.5
1.7
表10-11
小链轮齿数系数Kz和 K
' z
功率 200
150
p0(kw) 100
80
60
40
单排
A
20 15
系列 10
滚子
8 6
链的 4
功率 2
2024版《机械设计基础》第十章带传动精品PPT课件
《机械设计基础》第十章带传动精品PPT课件$number{01}目录•带传动概述•带传动的类型与结构•带传动的受力分析与强度计算•带传动的张紧、安装与调试•带传动的失效形式与寿命计算•带传动的设计计算与选型01带传动概述带传动的定义与分类定义带传动是一种通过传动带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的机械传动方式。
分类根据传动带的截面形状和工作原理，带传动可分为平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。
带传动的工作原理摩擦原理带传动依靠传动带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。
当主动轮旋转时，通过摩擦力带动从动轮旋转，从而实现动力的传递。
带的张紧为了保证足够的摩擦力，需要对传动带进行张紧。
张紧力的大小直接影响带传动的性能和使用寿命。
0302优点01传动平稳，噪音小；结构简单，制造成本低；具有一定的过载保护能力；适用于中心距较大的场合。
缺点传动效率低，一般不适合大功率传动；带的寿命相对较短，需要定期更换；01对张紧力和轴线平行度要求较高；02在高速、高温或腐蚀性环境下性能较差。
02带传动的类型与结构结构简单，适用于中心距较大的情况010203但由于结构简单，容易打滑，传动效率相对较低传动平稳，噪音小，适合高速传动截面为梯形，能更好地贴合带轮槽，传递较大的扭矩传动效率高，适用于大功率传动但由于V带与带轮槽的摩擦，会产生一定的热量和磨损带内周制成齿状，与带轮齿槽相啮合，实现同步传动传动准确，不打滑，适用于高精度、高速度、高负载的场合但制造成本较高，且安装和维护要求较高同步带传动特殊类型带传动包括多楔带、圆带、活络带等各自具有独特的结构和特点，适用于特定的场合和需求例如多楔带具有较高的传动效率和较大的扭矩传递能力，活络带则具有方便安装和调节的优点03带传动的受力分析与强度计算带传动的受力分析紧边拉力$F_1$和松边拉力$F_2$带传动工作时，紧边拉力大于松边拉力，二者之差即为带的有效拉力$F$。
带的初拉力$F_0$带传动预紧后，带在带轮上产生的预紧力。
《机械设计基础》第十章带传动精品PPT课件
10.2.2 带传动工作时的应力分析
带是在变应力下工作，当应力较大，应力变化频率较高时，带将很快产生疲劳 断裂而失效，从而限制了带的使用寿命。带传动工作时，带所受应力有如下几种：
机械设计基础
1．由紧边拉力和松边产生的拉应力
紧边拉应力 松边拉应力
2．由离心力产生的拉应力
∵F1> F2 ∴ σ 1＞σ 2
一般情况下，带传动传动的功率P≤100 kW，带速5 ～ 25m/s，平均传动比 i≤ 5，传动效率为94% ～ 97%。目前带传动所能传递的最大功率为700kW， 高速带的带速可达60m/s。
机械设计基础
10.1.3 V带的结构和型号 标准普通V带都制成无接头的环形。其构造如图所示。当V
带受弯曲时，带中保持其原长度不变的周线称为节线，由全部 节线构成节面。带的节面宽度称为节宽（bd）,V带受纵向弯曲 时，该宽度保持不变。
带时的初拉力应为上述初拉力的1.5倍。
机械设计基础
9、计算轴压力 V带作用在轴上的压力FQ一般可近似按两边的初拉力F0的合 力来计算。
机械设计基础
FQ=2ZFo
10．带轮结构的设计
带轮结构的设计根据带轮槽型、槽数、基准直径和轴的尺寸确定。参 见本章10.4节部分或有关机械设计手册。
【例 10-1】 设计一带式输送机的普通 V 带传动。原动机为 Y112M-4 异步电动机， 其额定功率 P =4kW，满载转速 n1 =1440 r/min，从动轮转速 n2 =470 r/min，单班制工作，
机械设计基础
2．按传动带的截面形状分 （1）平带 平带的截面形状为矩形，内表面为工作面 （2）V带 V带的截面形状为梯形，两侧面为工作面 （3）圆形带 横截面为圆形， （4）多楔带 它是在平带的基体上由多根V带组成的传动带 （5）同步带 纵截面为齿形
机械设计基础课件第10章
图10-20 螺母
10.2 螺纹联接的强度计算
• 10.2.1 螺纹联接的预紧和防松
1.螺纹联接的预紧 按螺纹联接装配时是否拧紧， 分为松联接和紧联接。实际使 用中绝大多数螺栓联接都是紧 螺栓联接，装配时需要拧紧螺 母，使联接在承受工作载荷之 前受到预紧力的作用，如图10 -21所示。预紧的目的是增加 联接刚度、紧密性和提高防松 能力。对于预紧力大小的控制， 一般螺栓联接可凭经验控制， 图10-21 螺纹联接的预紧 图10-22 测力矩扳手 重要螺栓联接，通常要采用测 力矩扳手（见图10-22）或定 力矩扳手来控制。
10.1 螺纹联接
• 10.1.4 常用螺纹的特点和应用
1.q 角 纹 三角形螺纹的大径d为公称直径， 牙型角α=60°。三角形螺纹自锁性能 好，螺纹牙根部较厚，牙根强度高， 广泛应用于各种联接。同一公称直径 可以有多种螺距，其中螺距最大的称 为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹。 由图10-5可见，细牙螺纹的螺距P＇ 小，且中径及小径较粗牙螺纹的大， 因此细牙螺纹的升角小，自锁性能好， 但牙的工作高度小，不耐磨、易滑扣， 适用于薄壁零件、受振动或变载荷的 联接，还可用于微调机构中。
（a） （b） 图10-9 滑块上升的受力分析图
10.1 螺纹联接
• 10.1.5 螺纹副受力分析、自锁和效率
如图10-10所示为螺旋千斤顶中 去除圆轴力Ft后，螺母的受力图。 作用在滑块上的轴向力FQ，可分 解为正压力FQy和下滑力FQx。
FQy = FQ cos φ
FQx = FQ sin φ
• 10.1.2 螺纹的类型
螺纹的种类很多，按其螺旋线的绕行方向，可分为右旋螺纹和左旋螺 纹。将螺栓垂直放置，当螺旋线自左向右上升（即左低右高）时，为右 旋螺纹；反之为左旋螺纹。一般多用右旋螺纹。 按螺纹的螺旋线数目，可分为单线螺纹、双线螺纹和三线螺纹等，如 图10-2所示。单线螺纹常用于联接，多线螺纹常用于传动。
机械设计基础第10章
重点：外啮合标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的基本理论、传 动设计及强度计算。 难点：啮合特性、受力分析、设计计算公式的运用。
10.1 齿轮传动的特点和基本类型
特点：
传动动力大，效率高 寿命长，工作平稳，可靠性高
能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动 制造、安装精度要求较高，因而成本也较高 不宜作轴间距离过大的传动
10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮主要参数及几何尺寸计算
10.3.1 齿轮各部分的名称和符号
10.3.1 齿轮各部分的名称和符号
齿顶圆——齿顶所确定的圆，其直径用da 表示。
– 齿槽——相邻两齿之间的空间。
– 齿根圆——齿槽底部所确定的圆，其直径用df 表示。
– 齿厚——在齿轮任意直径dK的圆周上，轮齿两 侧齿廓间的弧长，用sK表示；
n)v
基圆齿厚
sbsrrb2rb(i nv bi nv)
mcos(zinv)
2
公法线长度
W k(k1)pbsb
10.3.2 基本参数及几何尺寸运算
采用标准模数，齿形角，齿顶高系数，顶隙系数 ，分度圆齿厚等于齿槽宽的渐开线直齿圆柱齿轮称为标 准直齿圆柱齿轮，简称标准直齿轮。
1)标准齿轮的压力角α =200 2)齿数 Z 3) 模数 m 4)齿顶高系数 ha* =1 5)顶隙系数 c* =0.25
标准c齿 * 0.25短齿 c*0.3
c=c*
全齿 hha高 hf 2.2m 5
(5)齿顶圆、齿根圆
齿顶圆：齿顶圆柱面与端
平面的交线。其直径称为
齿顶圆直径。用da、ra
表示。
ra
rf
正常标准齿轮计算公式：
haha*mm
dad2ha
机械设计基础第十章
运动的结合面之间的密封称为动密 封。两个相对静止的结合面之间的密封称为静密封。所有的静密封和大部 分动密封都是借助密封力使密封面互相靠近或嵌入以减少或消除间隙，达 到密封的目的，这类密封方式称为接触式密封。密封面间预留固定间隙， 依靠各种方法减少密封间隙两侧的压力差而阻漏的密封方式，称为非接触 式密封。 一、静密封 常见的静密封方式有： 1.研磨面密封 2.垫片密封 3.密封胶密封 4.密封圈密封 二、动密封 由于动密封两个结合面之间具有相对运动，所以选择动密封件时，既要 考虑密封性能，又要避免或减少由于密封件而带来的摩擦发热和磨损，以 保证一定的寿命。回转轴的动密封有接触式、非接触式和组合式3种类型。
第十章 机械的润滑和密封
第一节 摩擦和磨损
一、摩擦 一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有 密切关系，不同摩擦状态，产生摩擦的物理机理是不同的。 按摩 擦状态，可以将滑动摩擦分为4大类：干摩擦、边界摩擦（润滑）、 液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑）。 1.干摩擦 摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称 为干摩擦。 2.边界摩擦 两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩 擦状态称为边界摩擦。 3.液体摩擦 两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦称为 液体摩擦。 4.混合摩擦 两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合 摩擦。
二、磨损 由于运动副表面的摩擦导致表面材料的逐渐消失或转移，称为磨损。 磨损过程大致可分为3个阶段，如图10-2所示。 （1）Ⅰ跑合磨损阶段由于机械加工的表面具有一定的不平度存在； 运转初期，摩擦副的实际接触面积较小，单位面积上的实际载荷较大， 因此，磨损速度较快。 （2）Ⅱ稳定磨损阶段机件以平稳缓慢的速度磨损，这个阶段的长短 就代表机件使用寿命的长短。 （3）Ⅲ剧烈磨损阶段经稳定磨损阶段后，使精度降低、间隙增大， 从而产生冲击、振动和噪声，磨损加剧，温度升高，短时间内使零件 迅速报废。
机械设计基础第10章
第十章带传动§10.1带传动的组成、类型、特点及其应用带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成。
当原动机驱动主动带轮转动时，由于带与带轮之间摩擦力的作用，是从动带轮一起转动，从而实现运动的动力的传递。
传动原理—以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力。
一、带传动的类型1.按传动原理分（1）摩擦带传动靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如V带传动、平带传动等；（2）啮合带传动靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。
2.按用途分（1）传动带传递动力用（2）输送带输送物品用。
本章仅讨论传动带。
3. 按传动带的截面形状分（1）平带平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。
（2）V带：截面形状为梯形，两侧面为工作表面。
（3）多楔带：它是在平带基体上由多根V带组成的传动带。
可传递很大的功率。
（4）圆形带：横截面为圆形。
只用于小功率传动。
（5）齿形带（同步带）：二、带传动的特点和应用优点：●有过载保护作用；●有缓冲吸振作用、运行平稳无噪音；●适于远距离传动；●制造、安装精度要求不高缺点：●弹性滑动使传动比不恒定；●张紧力较大，轴上压力较大；●结构尺寸较大、不紧凑；●打滑，使带寿命较短；●带与带轮间摩擦放电，不适宜高温、易燃、易爆的场合。
一般情况下，带传动传动的功率P ≤100KW ，带速v=5-25m/s ，平均传动比i ≤5，传动效率为94%-97%。
同步齿形带的带速为40-50m/s ，传动比i ≤10，传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。
应用： 拖拉机 大理石切割机 车身冲压机 轿车发动机机器 人关节§10—2 带传动的受力分析和应力分析一、带传动的受力分析和打滑为保证带传动正常工作，传动带必须以一定的张紧力套在带轮上。
当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，称为初拉力F 0，如图所示。
当传动带传动时，由于带与带轮接触面之间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等，如图所示。
机械设计基础第10章连接(键、花键-六)
§10－1 螺纹 §10－2 螺旋副的受力分析、效率和自锁 §10－3 机械制造常用螺纹（略） §10－4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件 §10－5 螺纹连接的预紧与防松
§10－6 螺栓连接的强度计算 §10－7 螺栓的材料和许用应力 §10－8 提高螺栓连接强度的措施 §10－9 螺旋传动 （略） §10－10 滚动螺旋简介（略） §10－11 键连接和花键连接
在重型机械中常采用切向键 ——一对楔键组成。
窄面 工作面
d 潘存云教授研制
斜度1：100
装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生 的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要 两对切向键分布成120~130 ˚ 。
二、平键联接的强度校核 1. 类型的选择 应根据各种平键的特点及具体应用情况来选择。 考虑：扭矩大小、对中性要求、轴上位置等情况。 2 . 尺寸的选择 键是一种标准件，主要尺寸：长L、宽b、高h b×h____按轴的直径由标准选取。表10－9 P156 L_____参照轮毂宽度B从标准中选取 一般： L=B－(5～10) mm 3. 材料的选择 键的材料常用45钢：σB≥ 600 MPa的碳素钢
MPa
表10-11 花键连接的许用挤压应力[σp ]和许用压强[p ]
连接工作方式
工作条件
[σp ] 或[p ] 齿面未经热处理 齿面经热处理
不良
35~50
40~70
静连接[σp ]
中等 良好
潘6存0云~教1授0研0制 80~120
100~140 120~200
动连接[p ] (空载下移动)
动连接[p ] (在载荷下移动)
二、平键联接的强度校核
1. 类型的选择 2 . 尺寸的选择 3. 材料的选择
机械设计基础_第十章_连接
（2）导向平键连接
导向平键连接属于动连接
返回
2 半圆键连接
特点：键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底
面间有间隙。但键槽较深，应力集中较大，对轴 的强度削弱较大，适于轻载、锥形轴端的连接。
半圆键实例
3 楔键连接
特点：楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的
底面贴合，为工作面，靠摩擦力传递转矩。
粗牙：常用 细牙：自锁性能更好。 常用于承受冲击、振 动及变载荷、或空心、 薄壁零件上及微调装 置中。
细牙缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易脱扣。
2) 矩形螺纹
特点：牙形为正方形，=0，
所以效率高，用于传动。
3) 梯形螺纹
特点： =2=30。比矩形
螺纹效率略低，在螺旋传动 中有广泛应用。
4) 锯齿形螺纹
楔键连接
1. 平键连接
特点：平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂键槽
底面间有间隙，定心性好。
类型：常用的平键有普通平键和导向平键。
（1）普通平键
1、类型：A型（圆头)、B型（方头）、C型（单圆头）。 2、轴上键槽加工方法：指状铣刀（A、C型）或盘铣
刀（B型）。
3、毂上键槽加工方法：插削或拉削。
普通楔键和钩头楔键
平键的选用和强度校核 1 平键的选用 （1）键的尺寸选择
断面尺寸 b×h： 根据轴径 d 查标准确定。 键长 L：应略短于轮毂的宽度，并符合标准尺寸系列。
附：键的长度系列：
10 12 14 16 18 20 22 25 32 36 40 45 50 63 70 80 90 100 110 125 140 160 …..
0.16~0.25 0.25~0.4 0.4~0.6
机械设计基础第10章
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(N / mm2 )
10
10
10
二、齿面接触疲劳强度计算
⒈计算依据 H HP
⒉齿面接触应力计算
H0
11
Fn 1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
整理后，齿面接触疲劳的理论应力
H0 ZEZH
Ft u 1 bd1 u
10
10
小轮 大轮
H1 ZBZH ZEZ
2KT1 u 1
d d13 u
机械设计基础
第十章 齿 轮 传 动
第一节 齿轮传动的失效形式和计算准则 第二节 齿轮的材料及热处理 第三节 齿轮传动的精度 第四节 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 第五节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 第六节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 第七节 直齿圆锥齿轮传动的强度计算 第八节 齿轮的结构 第九节 齿轮传动的润滑及效率 第十节 圆弧齿轮传动简介 第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算辅助设计简介
1
3)比渐开线齿轮具有较高的抗疲劳点蚀能力。 4)有利于油膜形成，齿面磨损小，磨擦损失小，传动效率高。 5)无根切现象，小齿轮齿数可以很少，因此可减少齿轮尺寸。 6)加工主要为滚切，且只需一把滚刀。
二、双圆弧齿轮传动
10
10
第十一节 渐开线圆柱齿轮传动计算机辅助设计（CAD）简介
机械设计基础第10章
预紧力Fa →产生拉伸应力σ
Fa
0.5
∴ 强度条件为： 1.3Fa [ ] e 2 d1 4
d1
按第四强度理论，当量应 力： e 2 3 2 1.3
1、承受横向工作载荷的普通螺栓强度
工作原理：依靠预紧力作用下 在被连接件之间产生的摩擦力 承受横向工作载荷。 摩擦力： F f F0 fm 保证连接可靠，要求：
§10-4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
一、螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接： 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 便于从两边装配。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。 2.双头螺栓连接：被连接件之一较厚，常拆卸。 3.螺钉连接：被连接件之一较厚,不常拆卸，且不易 做成通孔的场合。
4.紧定螺钉连接：用于固定两零件的相对位置，并可 传递不大的力和转矩。
—设计公式
d1—螺纹小径（mm） [σ]—许用拉应力 N/mm2 (MPa) Fa
二、紧螺栓连接
紧螺栓连接——承受横向工作载荷和承受轴向工作载荷两种情况
承受工作载荷前拧紧，在拧紧力矩T和轴向载荷Fa（预紧力F0 ） 作用下，螺栓发生拉扭变形，螺栓工作在复合应力状态。
1 2 d1 4 d2 Fa tan(ψ ' ) 螺纹摩擦力 Fa 2d 2 T1 2 tan(ψ ' ) 矩T1→产生 1 2 d1 WT d13 d1 剪应力τ 16 4
θ
一、受力分析
1、矩形螺纹
三点假设：
1.螺纹拧紧过程相当于滑块沿斜面上升的过程；
2.拧紧过程中螺纹各圈的变形量相等；
F Fa
3.力作用在螺纹中径上。
拧紧过程：
FR Fn
ρ
机械设计基础(第10章： 轮系)
第10章轮系前面我们己经讨论了一对齿轮传动及蜗杆传动的应用和设计问题，然而实际的现代机械传动，运动形式往往很复杂。
由于主动轴与从动轴的距离较远，或要求较大传动比，或要求在传动过程中实现变速和变向等原因，仅用一对齿轮传动或蜗杆传动往往是不够的, 而是需要采用一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统将主动轴的运动传给从动轴。
这种由一系列相互啮合的齿轮(包括蜗杆、蜗轮)组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系。
本章重点讨论各种类型齿轮系传动比的计算方法，并简要分析各齿轮系的功能和应用。
10.1 轮系的分类组成轮系的齿轮可以是圆柱齿轮、圆锥齿轮或蜗杆蜗轮。
如果全部齿轮的轴线都互相平行，这样的轮系称为平面轮系；如果轮系中各轮的轴线并不都是相互平行的，则称为空间轮系。
再者，通常根据轮系运动时各个齿轮的轴线在空间的位置是否都是固定的，而将轮系分为两大类：定轴轮系和周转轮系。
10.1.1定轴轮系在传动时所有齿轮的回转轴线固定不变的轮系，称为定轴轮系。
定轴轮系是最基本的轮系，应用很广。
由轴线互相平行的圆柱齿轮组成的定轴齿轮系，称为平面定轴轮系，如图10.1所示。
a)b)图10.1 平面定轴齿轮系包含有圆锥齿轮、螺旋齿轮、蜗杆蜗轮等空间齿轮的定轴轮系，称为空间定轴轮系，如图10.2所示。
图10.2 空间定轴轮系10.1.2 周转轮系轮系在运动过程中，若有一个或一个以上的齿轮除绕自身轴线自转外，其轴线又绕另一个齿轮的固定轴线转动，则称为周转轮系，也叫动轴轮系。
如图10.3所示。
a) 周转轮系结构图b)差动轮系c)行星轮系图10.3周转轮系其中齿轮2的轴线不固定，它一方面绕着自身的几何轴线O2旋转，同时O2轴线，又随构件H绕轴线O H公转。
分析周转轮系的结构组成，可知它由下列几种构件所组成：1.行星轮：当轮系运转时，一方面绕着自己的轴线回转(称自转)，另一方面其轴线又绕着另一齿轮的固定轴线回转(称公转)的齿轮称行星轮，如图10.3中的齿轮2。
机械设计基础第10章
a = 0 + E
b + c
R = 0 − E 1 −bb Nhomakorabea+c
• 10.4.4
螺栓连接的材料及性能等级
• 螺栓、螺钉、螺柱和螺母的力学性能等级
• （摘自GB/T 3098.1-2010和GB/T 3098.2-2000）
• 10.5 提高螺栓连接强度的措施
• 10.5.1 改善螺纹牙间的载荷分配
螺栓受预紧力0 作用。在气缸内产生压力时，螺栓又受到轴向工
作载荷E 作用，由于螺栓与被连接件的弹性变形，此时螺栓的总
拉力a并不等于0 与E 的简单叠加，而应从连接的受力与变形关
系入手，求出螺栓总拉力的大小。
• 1)图a是连接还没有拧紧时的情况。
• 2）图b是螺栓连接拧紧后但未工作时的情况。
母）而使螺母（或螺杆）产生轴向运动和较大的轴向力。
• 2)传导螺旋以传递运动为主，并要求具有很高的运动精度。
• 3)调整螺旋用于调整并固定零件或部件之间的相对位置。
• （2）按螺旋副的摩擦性质分类
•
1)滑动螺旋
•
2)滚动螺旋
•
3)静压螺旋
• 10.6.2
•
滑动螺旋传动的材料和失效形式
（1）滑动螺旋传动的材料
• （2）滑动螺旋传动的失效形式及设计准则
• 1）滑动螺旋工作时，主要受扭转和轴向载荷作用，在旋合螺纹
面间有较大的相对滑动，其失效形式主要是螺纹磨损。
• 2）传力较大的螺旋可能发生塑性变形或断裂，应校核螺杆的强
度。
• 3)长径比大的受压螺杆可能产生失稳，应校核其稳定性。
• 4）螺纹牙可能被根部剪断，因此要校核螺纹牙的抗剪切强度
机械设计基础 第10章 轴承(包含动画)
学习目标 目前，国内轴承和国外优质轴承在品质上还有明显差距，是 哪些因素造成了这个差距？
补充概述
轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零 件，如行星齿轮系中的行星轮和带传动中的张紧轮等。
根据轴承中摩擦性质的不同，轴承可分为滑动摩擦轴 承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两 大类。
滚动轴承的套圈和滚动体一般采用轴承钢制造，淬火硬 度达到HRC61～65，工作表面经过磨削抛光。
滚动轴承的类型、结构和特点
二、滚动轴承的类型及特点 1. 结构特性 ➢ 游隙
游隙大小对轴 承的寿命、噪 声、温升等有 很大影响，应 按使用条件进 行合理选择和 调整。
滚动轴承的类型、结构和特点
➢ 接触角 滚动体与外圈滚道接触点的法线与轴承径向平面（端面）
➢ 按滚动体的列数，轴承可分为单列、双列及多列轴承。
➢ 按工作时能否自动调心，轴承可分为刚性轴承和调心 轴承。
滚动轴承的类型、结构和特点 2. 滚动轴承的分类
➢ 按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向 心推力轴承；
夹角α叫作轴承的接触角；夹角β叫作载荷角。
滚动轴承的类型、结构和特点
3. 滚动轴承的基本类型和特性 在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标 准的滚动轴承，在国家标准中分为13类，其中，最为 常用的轴承大约有下列6类:
偏 斜 角
滚动轴承的类型、结构和特点
滚动轴承的类型、结构和特点
2. 滚动轴承的分类 ➢ 按滚动体的形状，轴承可分为球轴承和滚子轴承两种 类型。 球轴承的滚动体和套圈滚道为点接触，负荷能力低、 耐冲击性差，但摩擦阻力小，极限转速高，价格低廉。 滚子轴承的滚动体与套圈滚道为线接触，负荷能力高、 耐冲击，但摩擦阻力大，价格也比较高。
机械设计基础课后习题答案第10章
机械设计基础课后习题答案第10章第一篇：机械设计基础课后习题答案第10章10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。
当时，螺纹副的效率所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。
10-2解由教材表10-1、表10-2查得，粗牙，螺距，中径螺纹升角，细牙，螺距，中径螺纹升角对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。
10-3解查教材表10-1得粗牙螺距中径小径螺纹升角普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数当量摩擦角拧紧力矩由公式可得预紧力拉应力查教材表 9-1得 35钢的屈服极限拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。
10-4解（1）升角当量摩擦角工作台稳定上升时的效率：（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩（3）螺杆的转速螺杆的功率（4）因速下降，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等需制动装置。
其制动力矩为10-5解查教材表9-1得 Q235的屈服极限，查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数由许用应力查教材表 10-1得的小径由公式得预紧力由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数牵曳力10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，取安全系数，拉杆材料的许用应力所需拉杆最小直径查教材表 10-1，选用螺纹（）。
10-7解查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限，查教材表 10-6、10-7得螺栓的许用应力查教材表 10-1得，的小径螺栓所能承受的最大预紧力所需的螺栓预紧拉力则施加于杠杆端部作用力的最大值10-8解在横向工作载荷作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。
假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。
挤压强度验算公式为：其中；为螺栓杆直径。
《机械设计基础》课件第10章
(d) (10-1)
由式(10-1)可知，要保证传动比为定值，则比值 O2C O1C
应为常数。现因两轮轴心连线 O1O2 为定长，故欲满足上
述要求，C点应为连心线上的定点，这个定点C称为节点。
因此，为使齿轮保持恒定的传动比，必须使C点为连心 线上的固定点。或者说，欲使齿轮保持定角速比，不论齿 廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线都必须与 两轮的连心线交于一定点。这就是齿廓啮合的基本定律。
第10章
10.1 齿轮传动的特点和类型 10.2 齿廓啮合基本定律 10.3 渐开线及渐开线齿廓 10.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和几何尺寸计算 10.5 渐开线直齿圆柱齿轮传动分析 10.6 渐开线直齿圆柱齿轮的加工 10.7 直齿圆柱齿轮强度设计 10.8 斜齿圆柱齿轮传动 10.9 圆锥齿轮传动 10.10 齿轮的结构 10.11 齿轮传动的润滑和效率 【实训指导】渐开线齿轮基本参数的测定 思考题和习题
(b)
由式(a)、(b)
1 O2 K cos K 2 2 O1K cos K1
(c)
过O1、O2分别作N1N2的垂线O1N1和O2N2，得 ∠KO1N1=αK1、∠KO2N2=αK2，故式(c)
1 O2 K cos K 2 O2 N 2 2 O1K cos K1 O1N1
又因△CO1N1∽△CO2N2，则式(d)
(9)顶隙：顶隙是指一对齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶 圆到另一个齿轮的齿根圆的径向距离。顶隙有利于润滑 油的流动。顶隙按下式计算：
c=c*m
2.标准齿轮 若一齿轮的模数、分度圆压力角、齿顶高系数、齿根 高系数均为标准值，且其分度圆上齿厚与齿槽宽相等，则
《机械设计基础》第十章 联接
二、螺纹联接的防松
在静载荷和工作温度变化不大的情况下，拧紧的螺纹联接件因满足 自锁性条件，一般不会自动松脱。 但在冲击、振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联 接仍有可能松脱。高温的螺纹联接，由于温差变形差等原因，也可能发 生松脱现象。
螺纹防松的根本问题在于防止螺纹副转动。 螺纹防松的措施 1、摩擦防松 弹簧垫圈 对顶螺母 尼龙圈锁紧螺母
用于较厚的被联接件或为了结构紧凑必须采用盲孔的 联接。装配时一端拧入被联接件的螺纹孔中，另一端 穿过被联接件的通孔，再拧上螺母。允许多次拆装而 不损坏联接零件。
3、螺钉联接 (screw)
螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中，省去了螺母，结构 上比双头螺柱简单。但这种联接不宜经常拆装，以免被 联接件的螺纹孔磨损而导致修复困难。
当推动滑块沿斜面等速上升时，可得水平推力 F＝Qtg（λ＋ρ′）
d 2 Qd 2 tg( ) 2 2 驱动力矩用来克服螺旋副的摩擦阻力和升起重物。
驱动力矩 T F
螺纹副的效率是有效功与输入功之比。若按螺旋传动一圈计算，输入 功为2πT，此时升举滑块（重物）所作的有效功为QS，故螺旋副效率为
§10-1 螺 纹
(screw thread)
一、螺纹的形成
将一个直角三角形沿底边与 一圆柱体底面圆周复合而绕在圆 柱体上，则其斜边在圆柱体表面 形成一条螺旋线。取一平面图形， 使它沿着螺旋线运动，运动时保 持此图形通过圆柱体的轴线，就 得到螺纹。按平面图形的形状， 螺纹分为三角形、矩形、梯形、 锯齿形等。
例10－1 试计算粗牙普通螺纹M10和M68的螺纹升角；说明在静载荷下这 两种螺纹能否自锁（已知摩擦系数f＝0.1～0.15） 解：（1）螺纹升角 由表10－1查得M10的螺距P＝1.5mm，中径d2＝ 9.026mm；M68的P＝6mm，d2＝64.103mm。 对于M10 arc tg 对于M68 arc tg
【机械设计基础】课件第10章
第十章:连接连接:连接是连接件与被连接件的组合。
被连接件:泛指各类非标零件。
连接件:又称紧固件。
螺栓、螺母、销、铆钉等。
大部分为标准件。
其它连接方式:利用分子结合力组成的焊接和粘接等。
连接与运动副的区别:运动副——两个构件的可动连接本章的连接→ 指固定连接形式。
各零件之间不能产生相对运动。
例:轴与轴上零件、连杆、箱体与箱盖等。
连接的类型:可拆连接:允许多次装拆,不影响使用性能。
螺纹、键等连接。
不可拆连接:必须损坏连接件或被连接件才能拆开。
焊接、铆接、胶粘接等。
本章研究可拆卸的固定连接。
10.1 螺纹的形成及主要参数一 . 螺旋线的形成及类型一条倾斜直线或直角三角形绕在圆柱面上,就形成了螺旋线,其导程是定值。
二 . 螺纹的形成选择一定形状的平面(如三角形、梯形、锯齿形等,沿螺旋线运动,运动时保持图形通过圆柱体轴线。
螺纹线的形成三 . 螺纹的分类1. 按平面形状分(螺纹牙形:三角形、梯形、锯齿形(30、 300、矩形。
2. 按螺旋线数分:单线、多线(一般≤ 4不同线数的右旋螺纹3. 按旋向分:左旋、右旋。
一般为右旋。
刀杆上的连接螺纹为左旋。
4. 按母体为轴或孔分:内螺纹、外螺纹。
内外螺纹旋合组成螺旋副或螺纹副。
5. 按功能分:连接、传动。
丝杠螺母的传动方式(梯形螺纹。
6. 按母体形状:圆柱、圆锥螺纹。
一般为圆柱。
圆锥螺纹有:管螺纹、锥管螺纹螺纹的主要参数(以圆柱螺纹为例: 1. 大径 d (D :外螺纹的牙顶(内螺纹的牙底圆柱直径。
——公称直径。
2. 小径 d 1(D 1 :外螺纹的牙底(内螺纹的牙顶圆柱直径。
——强度计算用直径。
3. 中径 d 2 (D2:螺纹牙厚与牙间相等处的圆柱直径。
—几何计算 ,受力分析尺寸。
4. 螺距 P :螺纹两相邻牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
5. 导程 S :同一条螺旋线沿中径圆柱而旋转一周,上升的距离。
同一条螺旋线上的两相邻牙在中径线对应两点的轴向距离。
设螺纹线数为 n ,则 S=nP6. 升角ψ——中径圆柱面上的螺旋线的切线与横截面之间的夹角,相当于将中径圆柱面展开,构成的三角形的倾斜角ψtan ψ=S/πd 2=nP/πd 27. 牙形角α——螺纹轴向剖面内,螺纹牙形相邻两侧间的夹角。
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《机械设计基础》电子教案
第十章机件的连接
课题机械设计基础概论
授课日期授课类型理论课课时
教学目标熟悉螺纹
了解螺纹连接的基本类型
掌握螺纹连接的强度计算和结构设计
了解轴毂连接
教学内容螺纹
螺纹连接的基本类型
螺纹连接的强度计算和结构设计
轴毂连接
教学方法教师讲解与学生领悟、练习相结合。
教学资源多媒体教室，多媒体课件
教学步骤及主要内容备注教学环节教学内容
讲授新知
第一节螺纹
一、螺纹的分类
根据平面图形的形状，螺纹可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹（见图10-1）等。
根据螺旋线的绕行方向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹。
根据螺旋线的数目，可分为单线螺纹（见图10-2（a））和等距排列的多线螺纹。
二、螺纹的参数
在普通螺纹基本牙型中，外螺纹直径用小写字母表示，内螺纹用大写字母表示。
第二节螺纹连接的基本类型
一、螺纹连接的基本类型
根据结构特点，螺纹连接有下列四种基本类型。
1.螺栓连接
2.双头螺柱连接
3.螺钉连接
4.紧定螺钉连接
二、常用螺纹连接件
1.螺栓
螺纹连接件品种很多，大都已标准化。
2.螺钉
螺钉的结构形式与螺栓相同，但头部形式较多。
3.双头螺柱
双头螺柱没有钉头，两端制有螺纹。
4.紧定螺钉
紧定螺钉的头部和尾部制有各种形状，常见的头部形状有一字槽等。
5.螺母
螺母的结构形式很多，最常用的是六角螺母。
6.垫圈
垫圈的主要作用是增加被连接件的支承面积或避免拧紧螺母时擦伤被连接件的表面。
三、螺纹连接件的选择
螺纹连接件的选择一般包括三方面的内容，即螺纹连接件类型选择，螺栓的数目及配置的确定，螺纹连接件的规格尺寸选择。
四、螺纹连接应注意的几个问题
1.螺纹连接的预紧
螺纹连接的预紧是指装配时把螺纹连接拧紧，使其受到预紧力的作用，目的是使螺纹连接可靠地承受载荷，获得所要求的紧密性、刚性和防松能力。
2.螺纹连接的防松
松动是螺纹连接最常见的失效形式之一。
（1）摩擦防松。
1）弹簧垫圈。
2）弹性圈螺母。
3）双螺母。
（2）机械防松。
1）槽形螺母与开口销。
2）止退垫圈与圆螺母。
3）止动垫片。
4）串联钢丝。
（3）破坏性防松。
1）冲点。
2）焊接。
（4）粘合防松。
3.支撑面的平整
若被连接件支撑表面不平或倾斜，螺栓将受到偏心载荷作用，产生附加弯曲应力，从而使螺栓剖面上的最大拉应力可能比没有偏心载荷时的拉应力大得多，所以必须注意支撑表面的平整问题。
4.扳手空间
设计螺纹连接时，要注意留有扳手扳动的必要空间，否则就无法装拆。
各种结构情况下的扳手空间尺寸可参考机械设计手册。
五、提高螺纹连接强度的措施
螺纹连接的强度，主要取决于螺栓的强度。
实际设计中，通常主要是以下几个方面考虑来提高连接的强度。
1.改善螺纹牙之间的受力分布
（1）设计中，普通螺母圈数不要超过10
（2）采用悬置螺母，环槽螺母，或内斜螺母（改变牙的刚度）。
（3）采用钢丝螺套也可以减轻螺纹牙的受力不均，并可以减轻冲击、振动。
2.减小应力幅（可提高疲劳强度）
3.减小附加弯曲应力（影响静强度）
（1
（2
（3）采用凸台或沉头座。
4.适当增大预紧力
理论和实践证明，适当增大预紧力，可以提高螺栓的疲劳强
5.制造工艺的影响
采用辗制螺纹，滚压、氮化、喷丸处理等工艺手法，也都可以提高螺栓的疲劳强度。
第三节螺纹连接的强度计算和结构设计
一、单个螺栓连接的强度计算
单个螺栓连接的强度计算是螺纹连接设计的基础。
根据连接
的工作情况，可将螺栓按受力形式分为受拉螺栓和受剪螺栓，两
1.
（1）松螺栓连接。
（2）紧螺栓连接只受预紧力紧螺栓连接。
（3）受横向外载荷的紧螺栓连接。
（4）承受轴向静载荷的紧螺栓连接。
2.受剪切螺栓连接
（1）为了便于加工制造和对称布置螺栓，保证连接结合面受力均匀，通常连接结合面的几何形状都设计成轴对称的简单几何
（2）螺栓布置应使各螺栓的受力合理。
（3）螺栓的排列应有合理的间距、边距，以保证扳手空间。
（4）为了便于在圆周上钻孔时的分度和画线，通常分布在同一圆周上的螺栓数目取成4，6，8
（5）同一螺栓组中的螺栓的材料、直径、长度应相同，避免
第四节轴毂连接
为了传递运动和转矩，安装在轴上的齿轮、带轮等的轮，必须和轴连接在一起。
轴毂连接常用的方法有键、花键、销和过盈连接等。
一、键连接
键连接结构简单、工作可靠、装拆方便，因此应用很广。
键
1.平
常用的平键有普通平键和导向平键。
2.半圆键连接
半圆键连接的优点是装拆较方便；缺点是键槽较深，对轴的削弱较大，所以只适用轻载连接。
3.楔键连接和切向键连接
二、花键连接
花键轴与花键孔相配即构成花键连接。
花键齿的侧面是工作面。
销的主要用途是固定零件之间的相对位置，也用于轴和轮毂的连接或其他零件的连接，通常只传递不大的载荷。