機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 第二章2講解

1、2-4 螺紋連接及螺旋傳動螺紋連接及螺旋傳動 螺紋連接和螺旋傳動都是利用螺紋零件工作的。 螺紋連接結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、類型多樣，是機(jī)械和 結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的緊固件連接。螺旋傳動將回轉(zhuǎn)運(yùn) 動變成直線運(yùn)動，是一種常用的機(jī)械傳動。 一、螺紋的類型和應(yīng)用 1、螺紋及其主要參數(shù) 沿一條螺旋線形成的為單線螺紋，其自鎖性好， 常用于連接。 沿兩條或兩條以上等距螺旋線形成的為多線螺紋， 其效率高常用于傳動。 1、大徑d公稱直徑 2、小徑d1（經(jīng)常作為危險截面） 3、中徑d2 確定螺紋幾何參數(shù)和配合性質(zhì) 4、線數(shù)n 螺紋的螺旋線數(shù)目 5、螺距P 螺紋相鄰兩個牙型上對應(yīng)點(diǎn)間 的軸向距離 6、導(dǎo)程S 螺紋上任一點(diǎn)沿

2、同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動的軸向距離 7、螺紋升角螺旋線的切線與垂直于螺紋軸心線的平面之間的 夾角 =arctan（s/d2） = arctan（nP/d2） 8、牙型角螺紋牙兩側(cè)面夾角 牙型角 螺紋牙側(cè)邊與軸線的夾角 2、螺紋的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 普通螺紋：=60度 粗牙螺紋常用于一般連接；細(xì)牙螺紋自鎖性好，強(qiáng)度高，但 不耐磨，常用于細(xì)小零件、薄壁管件，或用于受沖擊、振動 和變載荷的連接，有時也作為調(diào)整螺紋用于微調(diào)機(jī)構(gòu)。 管螺紋：=55度 用于有緊密性要求的管件連接。 矩形螺紋：=0度 梯形螺紋：=30度 牙根強(qiáng)度高，工藝性和對中性好，可補(bǔ) 償磨損后的間隙。 鋸齒形螺紋：工作面1=3度，非工作面

3、2=30度 兼用矩形螺紋傳動效率高和梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，用 于單向受力的傳動中。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 螺紋的牙型螺紋的牙型 潘存云教授研制 矩形螺紋矩形螺紋三角形螺紋三角形螺紋梯形螺紋梯形螺紋 鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋 15 30 3 30 潘存云教授研制 潘存云教授研制 長江大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、二、 螺紋連接的基本類型及應(yīng)用螺紋連接的基本類型及應(yīng)用 螺栓連接螺栓連接 基基 本本 類類 型型 e a a l1 1 l1 1 可承受橫向載荷。 螺紋余留長度螺紋余留長度l1 鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓 靜載荷靜載荷l1=(0.30.5)d;

4、 變載荷變載荷l1=0.75d; 沖擊載荷或彎曲載荷沖擊載荷或彎曲載荷l1 d; 鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓l1 d; 螺紋伸出長度螺紋伸出長度a=(0.20.3)d; 螺栓軸線到被連接件邊緣的螺栓軸線到被連接件邊緣的 距離距離 e=d+(36) mm 用于經(jīng)常拆裝易磨損之處。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 d 潘存云教授研制 d 孔與螺桿之孔與螺桿之 間留有間隙間留有間隙 潘存云教授研制 潘存云教授研制 長江大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 螺栓連接螺栓連接 基基 本本 類類 型型 螺釘連接螺釘連接 座端擰入深度座端擰入深度H，當(dāng)螺孔材料為：，當(dāng)螺

5、孔材料為： a e e e e 雙頭螺柱連接雙頭螺柱連接 連接件厚，允許拆裝。 鋼或青銅鋼或青銅 H=d; 鑄鐵鑄鐵 H=(1.251.5)d 鋁合金鋁合金 H=(1.52.5)d 螺紋孔深度螺紋孔深度 H1=H+(22.5)P; 鉆孔深度鉆孔深度 H2=H1+(0.51)d; 參數(shù)參數(shù)l1 、e、a與螺栓相同與螺栓相同 l1 1l1 1 H HH H H H1 1H H1 1 H H2 2H H2 2 結(jié)構(gòu)簡單，省了螺母，不宜經(jīng)常拆 裝，以免損壞螺孔而修復(fù)困難。 d 長江大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 螺栓連接螺栓連接 基基 本本 類類 型型 螺釘連接螺釘連接 雙頭螺柱連接雙頭

6、螺柱連接 緊定螺釘連接緊定螺釘連接 緊定螺釘緊定螺釘 潘存云教授研制 長江大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 三、螺紋連接的擰緊和防松 1、螺紋連接的擰緊及控制 分為緊連接和松連接。 擰緊可提高連接的緊密性、緊固性和可靠性。 預(yù)緊力過大，螺栓可能被擰斷，螺紋牙可能被剪斷而劃 扣，被連接件可能被壓潰；預(yù)緊力過小，緊固件可能松脫， 螺栓疲勞壽命下降，被連接件可能出現(xiàn)滑移或分離。 采用指針式測力矩扳手或預(yù)置式定力矩扳手控制擰緊力 矩的方法精度較高。 2、螺紋連接的防松措施 （1）摩擦防松 （2）鎖住防松 （3）不可拆防松 四、螺旋傳動的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用四、螺旋傳動的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋 靜壓

7、螺旋靜壓螺旋 類類 型型 運(yùn)動形式有運(yùn)動形式有 螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動 作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動 直線運(yùn)動，同時傳遞動力。直線運(yùn)動，同時傳遞動力。 螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動 刀架刀架 按用按用 途分途分 傳力螺旋傳力螺旋 傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋 滑動螺旋滑動螺旋 滾動螺旋滾動螺旋 按摩擦按摩擦 性質(zhì)分性質(zhì)分 傳遞動力傳遞動力 傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動, ,要求精度高要求精度高 調(diào)整相對位置調(diào)整相對位置 長江大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 滑動螺旋：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，工作平穩(wěn)，易于 自鎖，但摩擦阻力大，傳動效率低，定位精度差， 磨損較快，廣泛用于對傳動精度和效率要求不

8、高的 場合。 滾動螺旋：在螺旋副中填充滾珠。 靜壓螺旋：在螺旋副中注入高壓油，它們克服了滑 動螺旋的上述缺點(diǎn)，傳動效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無 自鎖功能，成本較高，用于要求高效率、高精度的 重要傳動中。 五、滑動螺旋副的結(jié)構(gòu)和材料 滑動螺旋傳動采用梯形螺紋居多。為補(bǔ)償 螺旋副的磨損，消除軸向間隙，避免反轉(zhuǎn)時的 空程，可采用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。 螺旋副的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、較好的 耐磨性、較小的摩擦因數(shù)及良好的工藝性。 一般傳動螺桿：45鋼 重要傳動螺桿：40Cr 精密傳動螺桿：CrWMn 一般傳動螺母：ZCuSn10Pl 低速重載傳動螺母：ZCuAl10Fe3 低速輕載傳動螺母：耐磨鑄鐵和灰鑄鐵。 聊城大學(xué)

9、汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 2-6 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器 作用：作用： 聯(lián)軸器聯(lián)軸器- 離合器離合器- 用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時兩軸不用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時兩軸不 能分離，只有在能分離，只有在機(jī)器停車時機(jī)器停車時才可將兩軸分離。才可將兩軸分離。 在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時接合或分離隨時接合或分離 的一的一 種裝置。種裝置。 它可用來操縱機(jī)器傳動的斷續(xù)，以便進(jìn)行變它可用來操縱機(jī)器傳動的斷續(xù)，以便進(jìn)行變 速或換向。速或換向。 主要用于將兩根主要用于將兩根軸聯(lián)接在一起軸聯(lián)接在一起，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并 傳遞

10、扭矩，也可用作傳遞扭矩，也可用作安全裝置安全裝置。 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 兩軸線的相對位移兩軸線的相對位移: : 軸向、徑向、角度、綜合。軸向、徑向、角度、綜合。 由于制造、安裝或工作時零件的變形等原因， 被聯(lián)接的兩軸不一定能精確對中，因此會出 現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移， 或其組合。 y y x x y y 軸向軸向 x x 徑向徑向 角度角度 綜合綜合 制造誤差制造誤差 安裝誤差安裝誤差 受載變形受載變形 被聯(lián)接的兩軸不能精確對中被聯(lián)接的兩軸不能精確對中 溫度變化溫度變化 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 （1 1）凸緣）

11、凸緣聯(lián)軸器聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：半聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián)，用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸半聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián)，用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸 緣聯(lián)接在一起。緣聯(lián)接在一起。 型式：型式： 有對中榫的凸緣聯(lián)軸器有對中榫的凸緣聯(lián)軸器 普通凸緣聯(lián)軸器普通凸緣聯(lián)軸器 普通螺栓普通螺栓 對中榫對中榫 絞制孔螺栓絞制孔螺栓 1、剛性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：用一個套筒通過鍵將兩軸聯(lián)接在一起。用緊定用一個套筒通過鍵將兩軸聯(lián)接在一起。用緊定 螺釘來實現(xiàn)軸向固定。螺釘來實現(xiàn)軸向固定。 套筒套筒聯(lián)軸器聯(lián)軸器 型式：型式： 半圓鍵半圓鍵 普通平鍵普通平鍵 特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)

12、構(gòu)簡單、徑向尺寸結(jié)構(gòu)簡單、徑向尺寸 小，使用不便、傳遞小，使用不便、傳遞 扭矩較大，但不能緩扭矩較大，但不能緩 沖減振。沖減振。 應(yīng)用：應(yīng)用：兩軸線嚴(yán)格對中，載兩軸線嚴(yán)格對中，載 荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。 （2 2）套筒）套筒聯(lián)軸器聯(lián)軸器 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 （1 1）滑塊聯(lián)軸器）滑塊聯(lián)軸器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊。結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊。 應(yīng)用：應(yīng)用：適用于小功率，高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊的場合。適用于小功率，高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊的場合。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：與十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)相似，只是溝槽很寬，中間為不帶凸牙的方形滑塊，與十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)相似，只

13、是溝槽很寬，中間為不帶凸牙的方形滑塊， 其材料為夾布膠木。其材料為夾布膠木。 工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：由于中間滑塊質(zhì)量小，且有彈性，故允由于中間滑塊質(zhì)量小，且有彈性，故允 許較高的極限轉(zhuǎn)速。許較高的極限轉(zhuǎn)速。 2、 無彈性元件撓性聯(lián)軸器無彈性元件撓性聯(lián)軸器 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 將兩個單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。將兩個單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。 安裝要求：安裝要求： 主動、從動、中間三軸共面；主動、從動、中間三軸共面； 主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等；主動

14、軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等； 中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。 C 2 1 21 C 為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點(diǎn)，常 （3）萬向聯(lián)軸器）萬向聯(lián)軸器 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 小型雙萬向聯(lián)軸器小型雙萬向聯(lián)軸器 A A A-A A A A A 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 （1 1）彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器 3、非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器、非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷 聯(lián)接兩個半

15、聯(lián)軸器聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器。 預(yù)留安裝空間以便于更換橡膠套預(yù)留安裝空間以便于更換橡膠套 A 預(yù)留間隙以補(bǔ)償軸向位預(yù)留間隙以補(bǔ)償軸向位 移。移。 c 圓柱孔圓柱孔 圓錐孔圓錐孔 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 （2）彈性柱銷聯(lián)軸器）彈性柱銷聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中。用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中。 尼龍銷尼龍銷 擋板擋板 cc 銷與擋板之間留有間銷與擋板之間留有間 隙隙 結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件上述兩種

16、聯(lián)軸器的動力通過彈性元件 傳遞，緩和沖擊、吸收振動。傳遞，緩和沖擊、吸收振動。 應(yīng)用：應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟動適用于正反向變化多，啟動 頻繁的高速軸。頻繁的高速軸。 能補(bǔ)償較大的軸向位移，并允許微能補(bǔ)償較大的軸向位移，并允許微 量的徑向位移和角位移。量的徑向位移和角位移。 兩種柱銷 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 4、金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器 以蛇形彈簧聯(lián)軸器為代表的金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，補(bǔ)償偏 移能力強(qiáng)，適用于大功率的機(jī)械傳動。 二、聯(lián)軸器的選用二、聯(lián)軸器的選用 1 1、聯(lián)軸器類

17、型的選擇、聯(lián)軸器類型的選擇 在載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速恒定、低速的場合，剛性大的短軸：剛性聯(lián)軸器 剛性小的長軸：無彈性元件的撓性聯(lián)軸器 在載荷多變、高速回轉(zhuǎn)、頻繁起動、經(jīng)常反轉(zhuǎn)和兩軸不能保證嚴(yán)格 對中的場合：彈性元件的撓性聯(lián)軸器 2 2、聯(lián)軸器型號的確定、聯(lián)軸器型號的確定 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 三、常用三、常用離合器離合器 作用：作用：在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，使兩軸隨時接合或分離；在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，使兩軸隨時接合或分離； 用來操縱機(jī)器傳動的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向；用來操縱機(jī)器傳動的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向； 分類分類 一、離合器的分類一、離合器的分類 按其工作原理分按其工作

18、原理分 機(jī)械離合器機(jī)械離合器 電磁離合器電磁離合器 液壓離合器液壓離合器 氣動離合器氣動離合器 超越離合器超越離合器 離心離合器離心離合器 安全離合器安全離合器 嵌入式嵌入式 摩擦式摩擦式 按離合控制方法分按離合控制方法分 操縱式操縱式 自動式自動式 按操縱方式分按操縱方式分 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 離合器的基本要求離合器的基本要求 接合接合平穩(wěn)平穩(wěn)無沖擊，分離無沖擊，分離迅速迅速徹底，動作準(zhǔn)確徹底，動作準(zhǔn)確可靠可靠； 結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安 全，全，效率高效率高； 接合元件耐磨性好，使用接合元件

19、耐磨性好，使用壽命長壽命長，散熱條件好；，散熱條件好； 操縱方便操縱方便省力省力，制造容易，調(diào)整維修，制造容易，調(diào)整維修方便方便。 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 工作原理：工作原理： 利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。 1.操縱離合器操縱離合器 1)1)牙嵌式離合器牙嵌式離合器 固定套筒固定套筒活動套筒活動套筒 滑環(huán)滑環(huán) 對中環(huán)對中環(huán) 牙嵌離合器牙嵌離合器 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 牙

20、型牙型 30304545 2 28 8 2 28 8 6060 三角形三角形 梯梯 形形 鋸齒形鋸齒形 -傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為1660 -傳遞較大轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為傳遞較大轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為315 梯形牙可以補(bǔ)償磨損后的牙側(cè)間隙。梯形牙可以補(bǔ)償磨損后的牙側(cè)間隙。 鋸齒形只能單向工作。鋸齒形只能單向工作。反轉(zhuǎn)時具有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。 制造要求：制造要求：各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。 聊城大學(xué)汽車學(xué)院聊城大學(xué)汽車學(xué)院 汽車工程系汽車工程系 主動摩擦片主動摩擦片 杠桿杠桿滑環(huán)滑環(huán) 工作原理：工作原理：移動滑環(huán)，移動滑環(huán)， 通過杠桿作用，壓緊或通過杠桿作用，壓緊或 放松磨擦片，來實現(xiàn)兩放松磨擦片，來實現(xiàn)兩 軸的結(jié)合與分離。軸的結(jié)合與分離。 調(diào)整螺母調(diào)整螺母被動摩擦片被動摩擦片 2) 2) 摩擦式離合器摩擦式離合器 結(jié)構(gòu)