機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)課件第三部分

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)課件第三部分第一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

利用試驗(yàn)的方法確定轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)徑積的大小和方位總會(huì)有一定的誤差，經(jīng)過平衡的轉(zhuǎn)子還有一定的殘存不平衡量，若采用較為精密的平衡設(shè)備和技術(shù)會(huì)使轉(zhuǎn)子的制造費(fèi)用提高，因此工程上不過高追求平衡，達(dá)到許用不平衡量即可。轉(zhuǎn)子許用不平衡量：m[e]=[m’r’][e]=[m’r’]/m(偏心距）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織以G=[e]w/m(mm/s)(平衡精度等級(jí)）見書上例7-1第三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)的目的和方法機(jī)械是在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段內(nèi)工作，其速度有兩種情況：一是作等速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；二是作周期性變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)械作周期性變速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)功等于阻力功，但在周期的每一瞬間，驅(qū)動(dòng)功與阻力功兩者并不相等；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力功大于阻力功時(shí)，動(dòng)能增加，出現(xiàn)盈功；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力功小于阻力功時(shí)，動(dòng)能減少，出現(xiàn)虧功。機(jī)械動(dòng)能的增減，引起速度的波動(dòng)，這種速度波動(dòng)稱為周期性速度波動(dòng)。調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)最常用的方法，是在機(jī)械中加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠大的飛輪。盈功使飛輪動(dòng)能增加，虧功使動(dòng)能減少。飛輪的動(dòng)能變化為§7—4機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)當(dāng)機(jī)械能量增減的規(guī)律不變時(shí)，飛輪可使機(jī)械速度的波動(dòng)減少，適當(dāng)設(shè)計(jì)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可把周期性的速度波動(dòng)限制在允許的范圍內(nèi)，如圖示，虛線為未安裝飛輪時(shí)的速度波動(dòng)，實(shí)際為安裝飛輪后的速度波動(dòng)。第四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日1.周期性速度波動(dòng)當(dāng)外力（驅(qū)動(dòng)力和阻力）作周期性變化時(shí)，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)速度（如主軸的角速度）也會(huì)作周期性的波動(dòng)。另外，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期T內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力所作的功與阻力所作的功相等時(shí)，以主軸回轉(zhuǎn)為例，角速度的波動(dòng)。，在周期中的某個(gè)時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)力所作的功與阻力所作的功并不相等，因而造成了速度的波動(dòng)，但速度的平均值還是穩(wěn)定在一定值上。對(duì)于周期性速度波動(dòng)，調(diào)節(jié)的主要方法是在機(jī)械中加入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件——飛輪，以增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來減小速度變化的幅度。飛輪調(diào)速原理：機(jī)械作變速穩(wěn)定動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功大于阻力功出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪將多余的動(dòng)能貯存起來，以免原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速增加太多；反之，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功小于阻力功出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪將貯存的動(dòng)能釋放出來，以使原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速降低不大。這樣可以減小機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度變化的幅度。第五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2.非周期性速度波動(dòng)如果驅(qū)動(dòng)力或阻力無規(guī)律地變化，會(huì)引起機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)規(guī)則隨機(jī)且無一定周期，這種現(xiàn)象稱為非周期性波動(dòng)，此時(shí)飛輪已不能達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的，需采用特殊的調(diào)速器。當(dāng)外力（驅(qū)動(dòng)力和阻力）的變化是隨機(jī)的、不規(guī)則的，沒有一定的周期性時(shí)，機(jī)械和速度也呈非周期性波動(dòng)。當(dāng)盈功過多時(shí)，速度可能變得太快；當(dāng)虧功過多時(shí)，速度可能變得太慢。為此，必須調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力作功和阻力作功的比值，此時(shí)飛輪已不能滿足要求，只能采用特殊的裝置使驅(qū)動(dòng)力所作的功隨阻力作功的變化而變化，并使兩功穩(wěn)于平衡，以使機(jī)械平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種特殊的裝置稱為調(diào)整器。（見調(diào)速器的原理）第七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

一定時(shí)，δ越小，表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)越均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性越好。不同機(jī)械其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求不同，許用不均勻系數(shù)[δ]也不同。各種不同的機(jī)械對(duì)速度的波動(dòng)有不同的要求，即根據(jù)設(shè)計(jì)要求規(guī)定不同的不均勻系數(shù)δ的許用值。幾種常見機(jī)械的不均勻系數(shù)的取值范圍見表7—2。二、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù)若已知機(jī)械主軸角速度隨時(shí)間變化的規(guī)律時(shí)，一個(gè)周期角速度的實(shí)現(xiàn)平均值ωm為：ωm=(ωmin+ωmax)/2;δ=(ωmax-ωmin)/ωm第八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日三、飛輪設(shè)計(jì)簡介1.飛輪設(shè)計(jì)的基本原理飛輪的調(diào)速是利用它的儲(chǔ)能作用，在機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)盈功時(shí)，吸收儲(chǔ)存多余能量，而在出現(xiàn)虧功時(shí)釋放其能量，以彌補(bǔ)能量的不足，從而使機(jī)械的角速度變化幅度得以緩減，即達(dá)到調(diào)節(jié)作用。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的等效構(gòu)件上裝加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為的飛輪之后，需飛輪儲(chǔ)存的最大盈虧功為Wmax＝Emax－Emin，其等效構(gòu)件的速度不均勻系數(shù)則為δ＝Wmax/（Je＋JF）ωm2由此可知，只要JF足夠大，就可使δ減少，則滿足δ≤[δ]，即達(dá)到了調(diào)速的目的。飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算：為了使機(jī)械系統(tǒng)滿足的要求，需加裝等效構(gòu)件上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JF的計(jì)算公式為：如果，如果用平均轉(zhuǎn)速n(r/min)計(jì)算，則JF≥900Wmax/(n2π2[δ])。由此可知,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算關(guān)鍵是最大盈虧功Wmax的確定。在獲得同樣的調(diào)節(jié)效果的情況下，最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上。這樣有利于減少飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（減小飛輪的尺寸）。在設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮安裝軸的剛性和結(jié)構(gòu)上的可能性等。

第九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日見書上89頁第十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2、飛輪的結(jié)構(gòu)圓周速度限制：鑄鐵飛輪Vmax=36m/s,鑄鋼飛輪Vmax=50m/s，飛輪不一定是外加的專門構(gòu)件，實(shí)際機(jī)械中往往用增大皮帶輪或齒輪的尺寸和質(zhì)量的方法，使它們兼起飛輪的作用，這種皮帶輪或齒輪同時(shí)也是機(jī)器中的飛輪。（書上例7-2，確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）第十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日本章小結(jié)

（1）機(jī)械的慣性載荷將嚴(yán)重影響機(jī)械工作的平穩(wěn)性、影響機(jī)械的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、降低機(jī)械零件的工作壽命，同時(shí)還將引起機(jī)械本身及周圍環(huán)境的沖擊和振動(dòng)，甚至造成非常危險(xiǎn)的后果。慣性載荷與速度有關(guān)，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械來說，應(yīng)十分重視慣性載荷問題。另外，造成構(gòu)件的質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)中心的原因很多，如：幾何形狀、制造精度、安裝誤差、材質(zhì)不均等。當(dāng)測出不平衡量（質(zhì)徑積）和方位后，一般采用增減質(zhì)量法進(jìn)行平衡。但也有的機(jī)器其工作原理就是利用慣性載荷的。

（2）機(jī)械的速度波動(dòng)是絕對(duì)的，普遍存在的，而速度恒定是相對(duì)的。不同的機(jī)械對(duì)速度穩(wěn)定性的要求也是不同的。當(dāng)機(jī)器對(duì)速度有控制要求時(shí)，應(yīng)增加調(diào)速功能。調(diào)速的方法不外乎是通過改變驅(qū)動(dòng)力所作的功或改變阻力所作的功來實(shí)現(xiàn)。第十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日8.1機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求

機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì):應(yīng)用新技術(shù)、新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械；在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行局部改造。8.1.1設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求工作可靠并且成本低廉;零件的工作能力是指零件在一定的工作條件下抵抗可能出現(xiàn)的失效的能力，對(duì)載荷而言稱為承載能力。失效:指零件由于某些原因不能正常工作。第八章機(jī)械設(shè)計(jì)概述第十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日設(shè)計(jì)機(jī)械零件要注意以下幾點(diǎn)：（1）合理選擇材料，降低材料費(fèi)用；（2）保證良好的工藝性，減少制造費(fèi)用；

（3）盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，簡化設(shè)計(jì)過程從而降低成本。第十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日8.2機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法：常規(guī)設(shè)計(jì)方法：優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。第十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日機(jī)械設(shè)計(jì)的過程通?？煞譃橐韵聨讉€(gè)階段：（1）產(chǎn)品規(guī)劃（2）方案設(shè)計(jì)（3）技術(shù)設(shè)計(jì)（4）制造及試驗(yàn)產(chǎn)品規(guī)劃的主要工作是提出設(shè)計(jì)任務(wù)和明確設(shè)計(jì)要求。

由設(shè)計(jì)人員構(gòu)思出多種可行方案進(jìn)行分析比較，從中優(yōu)選出一種方案。設(shè)計(jì)結(jié)果以工程圖及計(jì)算書的形式表達(dá)出來。

經(jīng)過加工、安裝及調(diào)試制造出樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行或在生產(chǎn)現(xiàn)場試用。第十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日設(shè)計(jì)機(jī)械零件的一般步驟如下：

（1）根據(jù)機(jī)器的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況和簡化的計(jì)算方案確定零件的載荷。

（2）根據(jù)零件工作情況的分析，判定零件的失效形式，從而確定其計(jì)算準(zhǔn)則。

（3）進(jìn)行主要參數(shù)選擇，選定材料，根據(jù)計(jì)算準(zhǔn)則求出零件的主要尺寸，考慮熱處理及結(jié)構(gòu)工藝性要求等。（4）進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（5）繪制零件工作圖，制訂技術(shù)要求，編寫計(jì)算說明書及有關(guān)技術(shù)文件。在設(shè)計(jì)過程中，這些步驟又是相互交錯(cuò)、反復(fù)進(jìn)行的。第十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)往往是將較復(fù)雜的實(shí)際工作情況進(jìn)行一定的簡化，這些計(jì)算或多或少帶有一定的條件性或假定性。條件性計(jì)算：第十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日8.4機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化標(biāo)準(zhǔn)件：按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的零件。好處：

（1）由專門化工廠大量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，能保證質(zhì)量、節(jié)約材料、降低成本；

（2）選用標(biāo)準(zhǔn)件可以簡化設(shè)計(jì)工作，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期；

（3）選用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的零件，在機(jī)械制造過程中可以減少刀具和量具的規(guī)格；（4）具有互換性，從而簡化機(jī)器的安裝和維修。第十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日8.4機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化

通用化：在不同規(guī)格的同類產(chǎn)品或不同類產(chǎn)品中采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的零件、部件。

我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，國際上則推行國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的標(biāo)準(zhǔn)。第二十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日8.5機(jī)械零件的強(qiáng)度8.6摩擦、磨損和潤滑基礎(chǔ)①恩氏粘度又叫思格勒(Engler)粘度。是一定量的試樣，在規(guī)定溫度(如：50℃、80℃、100℃)下，從恩氏粘度計(jì)流出200毫升試樣所需的時(shí)間與蒸餾水在20℃流出相同體積所需要的時(shí)間(秒)之比。溫度tº時(shí)，恩氏粘度用符號(hào)Et表示，恩氏粘度的單位為條件度。

②賽氏粘度，即賽波特(sagbolt)粘度。是一定量的試樣，在規(guī)定溫度(如100ºF、F210ºF或122ºF等)下從賽氏粘度計(jì)流出200毫升所需的秒數(shù)，以“秒”單位。賽氏粘度又分為賽氏通用粘度和賽氏重油粘度(或賽氏弗羅(Furol)粘度)兩種。

③雷氏粘度即雷德烏德(Redwood)粘度。是一定量的試樣，在規(guī)定溫度下，從雷氏度計(jì)流出50毫升所需的秒數(shù)，以“秒”為單位。上述三種條件粘度測定法，在歐美各國常用，我國除采用恩氏粘度計(jì)測定深色潤滑油及殘?jiān)屯?，其余兩種粘度計(jì)很少使用。三種條件粘度表示方法和單位各不相同，但它們之間的關(guān)系可通過圖表進(jìn)行換算。同時(shí)恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度也可換算，這樣就方便靈活得多了。油性和極壓性

是潤滑油中的極性物在摩擦部位金屬表面上形成堅(jiān)固的理化吸附膜，從而起到耐高負(fù)荷和抗摩擦磨損的作用，而極壓性則是潤滑油的極性物在摩擦部位金屬表面上，受高溫、高負(fù)荷發(fā)生摩擦化學(xué)作用分解，并和表面金屬發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)的軟質(zhì)極壓膜，從而起到耐沖擊、耐高負(fù)荷高溫的潤滑作用。

8.7機(jī)械零件的常用材料8.8機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化第二十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

第九章螺紋聯(lián)結(jié)和螺旋傳動(dòng)

任何機(jī)械均由若干零件按一定方式相互聯(lián)接而成。如果相連接的零件其相對(duì)位置在工作時(shí)按一定的規(guī)律進(jìn)行變化，此種聯(lián)接稱動(dòng)聯(lián)接。如果相聯(lián)接的零件在工作時(shí)其相對(duì)位置固定不變，此種聯(lián)接稱靜聯(lián)接。根據(jù)是否可拆卸，聯(lián)接還可分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接?，F(xiàn)將聯(lián)接分類如下：第二十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日外花鍵內(nèi)花鍵第二十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日§9—1機(jī)械制造中的常用螺紋一、螺紋的形成1、螺紋的形成將一直角三角形abc繞在直徑為d2的圓柱表面上，使三角形底邊ab與圓柱體的底邊重合，則三角形的斜邊amc在圓柱體表面形成一條螺旋線am1c1。三角形abc的斜邊與底邊的夾角ψ，稱為螺紋升角。若取一平面圖形，使其平面始終通過圓柱體的軸線并沿著螺旋線運(yùn)動(dòng)，則這平面圖形在空間形成一個(gè)螺旋形體，稱為螺紋。

第二十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2、螺紋的類型(1)按螺紋在軸向剖面內(nèi)的形狀，分為矩形螺紋、三角形螺紋、梯形螺紋及鋸齒形螺紋。(2)按螺紋旋線繞行的方向，分為右旋螺紋和左旋螺紋。只有在特殊需要時(shí)，才采用左螺紋。比如煤氣罐等危險(xiǎn)設(shè)備中使用的螺紋。第二十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日(3)按螺紋的線數(shù)，分為單線螺紋和多線螺紋。

沿一條螺旋線所形成的螺紋為單線螺紋。單線螺紋多用于聯(lián)接。

沿兩條或兩條以上在軸向等距分布的螺旋線所形成的螺紋為多線螺紋。多線螺紋多用于傳動(dòng)。

多線螺紋由于加工制造的原因，線數(shù)一般不超過4條。第二十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日1）外徑（大徑）d（D）——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑，亦稱公稱直徑2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1)——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑（危險(xiǎn)剖面直徑）3）中徑d2——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，d2≈0.5(d+d1)二、螺紋的主要參數(shù)第二十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日4）螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離5）導(dǎo)程（S）——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離6）線數(shù)n——螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4

螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：S

=nP

第二十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日7）螺旋升角λ——中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角8）牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角（見書上圖9-7）9）牙型半角β——螺紋牙的側(cè)邊與螺紋軸線垂直平面的夾角第二十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第三十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日按牙型:三角形螺紋、管螺紋——聯(lián)接螺紋矩形、梯形、鋸齒形螺紋——傳動(dòng)螺紋三.幾種常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用第三十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第三十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日§9—2螺旋副的受力分析，效率和自鎖一、矩形螺紋（牙型角α=00）受力分析（見書上圖9-9）螺紋副中，螺母所受到的軸向載荷Q是沿螺紋各圈分布的，為便于分析，用集中載荷Q代替，并設(shè)Q作用于中徑d2圓周的一點(diǎn)上。這樣，當(dāng)螺母相對(duì)于螺桿等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，可看作為一滑塊(螺母)沿著以螺紋中徑d2展開，斜度為螺紋升角ψ的斜面上等速滑動(dòng)勻速擰緊螺母時(shí)，相當(dāng)于以水平力推力F推動(dòng)滑塊沿斜面等速向上滑動(dòng)。設(shè)法向反力為N，則摩擦力為fN，f為摩擦系數(shù)，ρ為摩擦角，ρ=arctanf。由于滑塊沿斜面上升時(shí)，摩擦力向下，故總反力R與Q的的夾角為ψ+ρ。由力的平衡條件可知，R、F和Q三力組成力封閉三角形，由圖可得：Q使滑塊等速運(yùn)動(dòng)所需要的水平力等速上升：Ft=FQtan(ψ+ρ)等速上升所需力矩：T=Ftd2/2=FQtan(ψ+ρ)d2/2等速下降：Ft=FQtan(ψ—ρ)等速下降所需力矩：T'=Ftd2/2=FQtan(ψ—ρ)d2/2第三十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2.螺紋的自鎖螺母等速松退時(shí)的受力分析：螺紋副相當(dāng)于滑塊沿斜面等速下滑，由力的封閉三角形，得：若ψ≤ρ，則Ft≤0，這時(shí)必須加一反向作用力Ft才會(huì)使滑塊下滑，若不加外力，則不論FQ有多大，滑塊也不會(huì)下滑，這種現(xiàn)象叫"自鎖"。自鎖條件：ψ≤ρ3.螺旋副的效率螺旋副效率為有效功W2與輸入功W1之比。螺母在力矩T作用下轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，輸入功W1=2лT，此時(shí)升舉重物所作的有效功W2=QS；故螺旋副的效率為：書公式（9-1）ψ≤25°，滿足自鎖條件時(shí)，螺紋副的效率小于50%第三十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日二、非矩形螺紋螺紋的牙型角α≠0時(shí)的螺紋為非矩形螺紋，如下圖所示。非矩形螺紋的螺桿和螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可看成楔形滑塊沿楔形斜面移動(dòng)；平衡時(shí)法向反力FN=FQ;楔形面時(shí)法向反力F‘N=FQ/cosβ；楔形面摩擦力F'f

=fF'N

=fFQ/cosβ;

令fv=f/cosβ稱當(dāng)量摩擦系數(shù)。與當(dāng)量摩擦系數(shù)對(duì)應(yīng)的摩擦角稱為當(dāng)量摩擦角，用ρV

表示。擰緊螺母時(shí)所需的水平推力及轉(zhuǎn)矩：由于矩形螺紋與非矩形螺紋的運(yùn)動(dòng)關(guān)系相同，將ρV代替ρ后可得：第三十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日使滑塊等速運(yùn)動(dòng)所需要的水平力等速上升：Ft=FQtan(ψ+ρV)等速上升所需力矩：T=Ftd2/2=FQtan(ψ+ρV)d2/2等速下降：Ft=FQtan(ψ-ρV)等速下降所需力矩：T=Ftd2/2=FQtan(ψ-ρV)d2/2自鎖條件：ψ≤ρV效率為：fv=f/cosβ由于三角形螺紋的β=α/2=30度；梯形螺紋β=α/2=15度；鋸齒形螺紋β=3度；矩形螺紋β=0度，所以各種螺紋的當(dāng)量摩擦系數(shù)之間有如下關(guān)系：fv三角＞fv梯形＞fv鋸齒＞fv矩形可見，三角形螺紋的fv大，自鎖性能好，且牙根強(qiáng)度高，故常用于聯(lián)結(jié)。梯形、鋸齒形及矩形螺紋，多用于傳動(dòng)。第三十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第三十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日一、螺紋聯(lián)接主要類型1、螺栓聯(lián)接a)普通螺栓聯(lián)接——被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，可多個(gè)裝拆，應(yīng)用較廣。b)鉸制孔用螺栓聯(lián)接——裝配后無間隙，主要承受橫向載荷，也可作定位用，采用基孔制配合鉸制孔螺栓聯(lián)接§9—3螺紋聯(lián)結(jié)的基本類型及其預(yù)緊和防松第三十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第三十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2、雙頭螺栓聯(lián)接——螺桿兩端無釘頭，但均有螺紋，裝配時(shí)一端旋入被聯(lián)接件，另一端配以螺母。適于常拆卸而被聯(lián)接件之一較厚時(shí)。拆裝時(shí)只需拆螺母，而不將雙頭螺栓從被聯(lián)接件中擰出。3、螺釘聯(lián)接——適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況第四十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日特殊聯(lián)接：地腳螺栓聯(lián)接,吊環(huán)螺釘聯(lián)接4、緊定螺釘聯(lián)接——擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對(duì)位置?？蓚鬟f不大的軸向力或扭矩。第四十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日二、螺紋聯(lián)接件

2）雙頭螺柱——兩端帶螺紋

A型——有退刀槽B型——無退刀槽1）螺栓普通螺栓——六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭,內(nèi)六角鉸制孔螺栓——螺紋部分直徑較小螺母第四十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日4）緊定螺釘錐端——適于零件表面硬度較低不常拆卸常合平端——接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸圓柱端——壓入軸上凹抗中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板3）螺釘與螺栓區(qū)別——要求螺紋部分直徑較粗;要求全螺紋第四十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日6）螺母六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，厚5）自攻螺釘——由螺釘攻出螺紋

圓螺母+止動(dòng)墊圈——帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊第四十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日7）墊圈螺紋聯(lián)接件精度：A:精度最高，用于要求配合精度高，防止振動(dòng)的重要聯(lián)接B:用于受載較大且經(jīng)常裝拆調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接C:一般聯(lián)接，最常用。第四十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第四十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第四十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日三、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松1、預(yù)緊預(yù)緊目的——增加聯(lián)接的可靠性與緊密性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙與相對(duì)滑移。保持正常工作。預(yù)緊力F0——預(yù)先軸向作用力（拉力）螺紋聯(lián)接：松聯(lián)接——在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才受到力的作用緊聯(lián)接——在裝配時(shí)需擰緊，即在承載時(shí)，螺栓已預(yù)先受力，預(yù)緊力F0預(yù)緊過緊——擰緊力F0過大，螺桿靜載荷增大、降低本身強(qiáng)度過松——擰緊力F0過小，工作不可靠預(yù)緊力限制第四十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日扳手?jǐn)Q緊力矩：

T∑=T+Tf

T∑——擰緊力矩

T——螺紋摩擦阻力矩

Tf——螺母端環(huán)形面與被聯(lián)接件間的摩擦力矩對(duì)于M10---68粗牙普通螺紋：T≈0.2F0*d

詳細(xì)推導(dǎo)第四十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日預(yù)緊力FQ的控制：測力矩板手——測出預(yù)緊力矩(如左圖)定力矩板手——達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑(如右圖)測量預(yù)緊前后螺栓伸長量——精度較高

重要聯(lián)結(jié)若不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力，而只靠安裝經(jīng)驗(yàn)來擰緊螺栓時(shí)，為避免螺栓拉斷，通常不宜采用小于M12的螺栓，一般采用M12-M24的螺栓第五十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日(1)、防松目的實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故(2)、防松原理消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。(3)、防松辦法及措施1）摩擦防松

雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等

2、螺紋防松

第五十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日彈簧墊圈自鎖螺母——螺母一端做成非圓形收口，螺母擰緊后收口漲開，利用收口的彈力使旋合螺紋間壓緊2）機(jī)械防松：開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動(dòng)墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動(dòng)墊片，串聯(lián)鋼絲等第五十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)、點(diǎn)焊4）化學(xué)防松——粘合

開槽螺母與開口銷圓螺母與止動(dòng)墊圈串聯(lián)鋼絲第五十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日§9—4螺栓聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度計(jì)算螺栓聯(lián)接的主要失效形式：受拉螺栓的螺栓桿螺紋部分?jǐn)嗔咽芗袈菟ǖ穆菟U與孔壁貼合面的壓潰或螺栓桿被剪斷因經(jīng)常拆卸使螺紋牙間相互磨損而發(fā)生滑扣。由于螺紋各部尺寸基本上是根據(jù)等強(qiáng)度原則確定的。所以，螺栓聯(lián)接的計(jì)算主要是確定螺紋小徑d1，再根據(jù)d1查標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋大徑(公稱直徑)d及螺距P。一.松螺栓聯(lián)接(受拉螺栓)：

1、特點(diǎn)：在承受工作載荷前，螺栓不受力，在工作時(shí)則只承受軸向工作載荷F作用。此聯(lián)接可能發(fā)生的失效形式為螺栓桿的拉斷。

2、強(qiáng)度條件：

F-軸向工作載荷（N）；

d1-螺栓小徑（mm）；

[σ]-松螺栓聯(lián)接時(shí)的許用拉應(yīng)力（Mpa），

求出d1后，應(yīng)按螺紋標(biāo)準(zhǔn)選取螺紋公稱直徑d．

第五十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日二、受橫向外載荷的緊螺栓聯(lián)接1.采用普通螺栓如工作時(shí)聯(lián)接受到與螺栓軸線相垂直的外載荷FR的作用。被聯(lián)接件在預(yù)緊力的作用下相互壓緊，依靠結(jié)合面產(chǎn)生的摩擦力來抗衡外載荷，從而避免產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)。顯然，無論工作前還是工作后，螺栓本身僅受裝配時(shí)由于擰緊螺母而產(chǎn)生的預(yù)緊力和螺紋副阻力矩的作用。預(yù)緊力使螺栓危險(xiǎn)截面上產(chǎn)生拉應(yīng)力:F0f*z*m≥KFRF0≥KFR/f*z*mz——聯(lián)接螺栓的數(shù)目；m——結(jié)合面數(shù)目；f——結(jié)合面間摩擦系數(shù)，鋼或鑄鐵的干燥加工表面，可取f=0.1～0.15；K——可靠性系數(shù)，亦稱防滑系數(shù)，通常取K=1.1～1.3。由此可得，單個(gè)螺栓所需的預(yù)緊應(yīng)力為：б=4F0/πd12

若計(jì)入扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響，強(qiáng)度條件為:

設(shè)計(jì)公式為：式中：[σ]——許用拉應(yīng)力N/mm2(MPa)第五十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2.采用鉸制孔用螺栓(受剪螺栓)鉸制孔用螺栓聯(lián)接一般均需擰緊，由預(yù)緊力產(chǎn)生的拉應(yīng)力對(duì)聯(lián)接強(qiáng)度的影響可以不計(jì)。螺栓桿受橫向工作載荷FR時(shí)，強(qiáng)度條件為：ds-螺栓桿剪切面直徑（mm）；Z-聯(lián)接螺栓數(shù)；m-接合面數(shù)；[τ]-螺栓的許用剪切應(yīng)力（MPa）；[σp]-螺栓桿或孔壁中的低強(qiáng)度材料的許用擠壓用力（MPa）；若為設(shè)計(jì)，可按剪切強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，再校核擠壓強(qiáng)度條件。-----擠壓面厚度第五十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日注意：螺栓實(shí)際承受的總拉力F∑并不等于預(yù)緊力F0和軸向工作載荷F之和。三、受軸向外載荷的緊螺栓聯(lián)接FΣ=F+F0'F0'

：剩余預(yù)緊力第五十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日強(qiáng)度計(jì)算為：.設(shè)計(jì)公式為：根據(jù)受工作載荷F的伸長量與被聯(lián)接件回彈變形量相等的關(guān)系，可導(dǎo)出預(yù)緊力F0與剩余預(yù)緊力F0‘的關(guān)系為：F0=F0’+(1-Kc)F（控制預(yù)緊力）;式中：Kc=C1/(C1+C2)，Kc稱相對(duì)剛度系數(shù)見教材表9—1；

C1為螺栓剛度；C2為被聯(lián)接件剛度。FΣ=F+F0'=F0+C1F/(C1+C2)。FΣ的變化范圍：F0～FΣ。(提高螺栓強(qiáng)度）減小C1（減小螺栓光桿部分直徑，采用空心螺栓見書上圖9-25）或增大C2（使用金屬墊片或不使用墊片）可減小FΣ，從而提高螺栓強(qiáng)度。

第五十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日§9—5螺栓聯(lián)接件的材料和許用應(yīng)力

一、螺紋聯(lián)接件的常用材料普通墊圈的材料推薦采用Q235，15，35；彈簧墊圈用65Mn鋼制造，并經(jīng)熱處理和表面處理。制造螺栓的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，一定的塑性和韌性，而且便于加工。制造一般螺栓常用的材料為Q215，Q235，10，35和45等鋼。對(duì)于承受沖擊、振動(dòng)或變載荷的螺紋聯(lián)接件，可采用低合金鋼、合金鋼，如15Cr，40Cr，30CrMnsi等材料制造。對(duì)于特殊用途的螺紋聯(lián)接件，可采用特種鋼、銅合金、鋁合金等材料制造。選擇螺母的材料時(shí)，考慮到更換螺母比更換螺栓較經(jīng)濟(jì)、方便，所以應(yīng)使螺母材料的強(qiáng)度低于螺栓材料的強(qiáng)度。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了螺紋聯(lián)接件的性能等級(jí)。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃?jí)分為10級(jí)，螺母的性能等級(jí)分為7級(jí)。在一般用途的設(shè)計(jì)中，通常選用4.8級(jí)左右的螺栓，在重要的或有特殊要求設(shè)計(jì)中的螺紋聯(lián)接件，要選用高的性能等級(jí)，如在壓力容器中常采用8.8級(jí)的螺栓。第五十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日§9—6提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的措施一、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅

理論和實(shí)踐證明，變載荷工作時(shí)，在工作載荷和殘余預(yù)緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度都能達(dá)到提高螺栓疲勞強(qiáng)度的目的，但應(yīng)適當(dāng)增大預(yù)緊力，以保證聯(lián)接的密封性。減小螺栓剛度的常用措施有：適當(dāng)增加螺栓的長度、減小螺栓桿直徑或做成中空的結(jié)構(gòu)——柔性螺栓。柔性螺栓受力時(shí)變形大，吸收能量作用強(qiáng)，也適于承受沖擊和振動(dòng)。在螺母下面安裝彈性元件，當(dāng)工作載荷由被聯(lián)接件傳來時(shí)，由于彈性元件的較大變形，也能起到柔性螺栓的效果。為了增大被聯(lián)接件的剛度，不宜采用剛度小的墊片。二、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況

工作中螺栓牙抗拉伸長，螺母牙受壓縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減，旋合螺紋間的載荷分布如圖所示。所以采用圈數(shù)過多的加厚螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。第六十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日a)懸置螺母b)環(huán)槽螺母c)內(nèi)斜螺母d)環(huán)槽內(nèi)斜分析三.減小應(yīng)力集中和附加應(yīng)力1）加大過渡處圓角(圖1)2）改用退刀槽3）卸載槽，(圖2)4）卸載過渡結(jié)構(gòu)。（圖3）

第六十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日避免附加彎曲應(yīng)力

a）被聯(lián)接件支承面不平突起

b）表面與孔不垂直

c）鉤頭螺栓聯(lián)接防偏載措施：a）凸臺(tái)；b）凹坑（魚眼坑）；c）斜墊片

說明第六十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日四、采用合理的制造工藝制造工藝對(duì)螺栓疲勞強(qiáng)度有很大影響。采用碾制螺紋時(shí)，由于冷作硬化的作用，表層有殘余壓應(yīng)力，金屬流線合理，螺栓疲勞強(qiáng)度可比車制螺紋高30%～40%；熱處理后再滾壓的效果更好。另外，碳氮共滲、滲氮、噴丸處理都能提高螺栓疲勞強(qiáng)度。1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高30~40%2）冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強(qiáng)度3）熱處理后再進(jìn)行滾壓螺紋，效果更佳，強(qiáng)度提高70~100%，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能4）控制單個(gè)螺距誤差和螺距累積誤差第六十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日四、螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、螺栓位置第六十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

（1）、布局要盡量對(duì)稱分布，栓組中心與聯(lián)接結(jié)合面形心重合（有利于分度、劃線、鉆孔），以受力均勻2、螺栓組的布置第六十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

（2）、承受彎矩或扭矩，應(yīng)盡量將螺栓布置在靠近接合面的邊緣，以充分利用各螺栓的承載能力

（3）、為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫線，通常分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成2，3，4、6、8等數(shù)。第六十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日見書上例題9-1、例9-2第六十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。

傳動(dòng)形式：

a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移

b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）——用得多

c)螺母轉(zhuǎn)螺桿移

d)螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）——用得少

§9—7螺旋傳動(dòng)第六十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日一、螺旋傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)按其用途，受力情況不同，可分為以下三種類型:1）傳力螺旋——舉重器、千斤頂、加壓螺旋用途：傳遞動(dòng)力，以小轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生大軸向力，要求自鎖特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖

2）傳導(dǎo)螺旋——機(jī)床進(jìn)給絲杠用途：傳遞運(yùn)動(dòng)，要求有較高精度特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高

3）調(diào)整螺旋——機(jī)床、儀器及測試裝置中的微調(diào)螺旋。

（機(jī)床卡盤，壓力機(jī)，車床尾座的調(diào)整螺旋）用途：調(diào)整和固定零件間的相互位置特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)

這些螺旋傳動(dòng)一般采用梯形螺紋，單向受力也可采用鋸齒形螺紋。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無噪音，便于制造，易于自鎖，但傳動(dòng)效率低，摩擦和磨損大。第六十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第七十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日螺紋：矩形，梯形，鋸齒形螺桿上螺旋副數(shù)目：單螺旋傳動(dòng)；雙螺旋傳動(dòng)一、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、單螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1）、螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）(傳力螺旋)螺旋千斤頂，螺旋式壓力機(jī)。要求強(qiáng)度和自鎖性能

滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋靜壓螺旋螺旋傳動(dòng)按其螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為：第七十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2）、螺桿轉(zhuǎn)螺母移

(傳導(dǎo)螺旋)傳遞運(yùn)動(dòng)，要求精度和效率（多線螺紋）2、雙螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（調(diào)整螺旋）螺桿上有不同螺距的螺紋，分別與兩個(gè)螺母組成兩個(gè)螺旋副螺桿又轉(zhuǎn)又移，螺母一個(gè)固定另一移動(dòng)1）、差動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（微調(diào)機(jī)構(gòu)）兩個(gè)螺旋副旋向相同2）、復(fù)式螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（快速調(diào)整或移動(dòng)）兩個(gè)螺旋副旋向相反滑動(dòng)螺旋特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、傳動(dòng)比大，工做連續(xù)，傳動(dòng)平穩(wěn)、加工方便、工作可靠、承載能力高、傳動(dòng)精度高、易于自鎖缺點(diǎn)：磨損快、壽命短，摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（30~40%）傳動(dòng)精度低第七十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（見教材129頁）1、載荷情況2、螺旋傳動(dòng)的常用材料3、設(shè)計(jì)計(jì)算（1）耐磨性計(jì)算（2）螺桿的強(qiáng)度校核（3）螺紋牙的強(qiáng)度校核（4）螺桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算（5）自鎖條件驗(yàn)算第七十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日二、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦性質(zhì)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有圓弧形螺旋槽的螺桿和螺母之間連續(xù)裝填若干滾動(dòng)體（多用鋼球），當(dāng)傳動(dòng)工作時(shí)，滾動(dòng)體沿螺紋滾道滾動(dòng)并形成循環(huán)

特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高（可達(dá)90%），起動(dòng)力矩小，傳動(dòng)靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高。缺點(diǎn)：不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。

第七十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器工作過程第七十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日§9—3緊固聯(lián)接銷聯(lián)接，鉚接，焊接，粘接，過盈聯(lián)接一、銷聯(lián)接根據(jù)銷的用途不同，一般有：定位銷、聯(lián)接銷、安全銷。根據(jù)銷的結(jié)構(gòu)形式有：圓柱銷、圓錐銷、槽銷、銷軸和開口銷等。銷聯(lián)接主要用于確定零件之間的相互位置，并可傳遞不大的載荷。也可用于軸和輪轂或其他零件的聯(lián)接。詳細(xì)說明詳細(xì)說明槽銷銷軸和開口銷開尾圓錐銷圓柱銷圓錐銷內(nèi)螺紋圓錐銷第七十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

焊接是利用局部加熱(或加壓)的方法使兩個(gè)以上的金屬元件在聯(lián)接接頭處形成原子間或分子間的接合而構(gòu)成的不可拆聯(lián)接。與鉚接相比較，焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約金屬材料，施工方便，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且焊接結(jié)構(gòu)的成本低，應(yīng)用很廣。

在機(jī)械制造中最常用的是電弧焊。電弧焊是利用焊條與焊件間產(chǎn)生電弧熱將金屬加熱并熔化的焊接方法。焊接可分為：

熔化焊：

壓力焊：

釬焊：電弧焊、氣焊、電渣焊。電阻焊、摩擦焊、爆炸焊。錫焊、銅焊。二、焊接第七十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用焊接的減速箱體焊接的齒輪結(jié)構(gòu)由于焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡單、因聯(lián)接而增加的質(zhì)量小等特點(diǎn)，焊接技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。在技術(shù)革新、單件生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制等情況下，采用焊接制造箱體、機(jī)架等，一般比較經(jīng)濟(jì)。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，許多零件已改變了它們的傳統(tǒng)制造方法。一向是鑄造出的機(jī)座、機(jī)殼、大齒輪等零件，已有很大一部分改用了焊接。第七十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日粘接用于木材由來已久。隨著新型膠粘劑的發(fā)展，膠接在金屬構(gòu)件的聯(lián)接中也日漸增多。粘接是用膠粘劑直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起且具有一定強(qiáng)度的聯(lián)接利用膠粘劑凝固后出現(xiàn)的粘附力來傳遞載荷。膠粘劑的品種繁多，在機(jī)械制造中常用的是：環(huán)氧樹脂膠粘劑、酚醛乙烯膠粘劑，聚氨酯等。

與焊接相同，膠接接頭分為對(duì)接、搭接和角接頭三種。受力形式設(shè)計(jì)膠接接頭時(shí)應(yīng)注意以下各點(diǎn)：（1）盡可能使膠層受剪或受壓（2）盡可能使膠層應(yīng)力分布均勻（3）膠層厚度為0.1~0.2mm時(shí)，膠層強(qiáng)度最高（4）膠接面積宜取大些以利于金屬強(qiáng)度的充分利用

三、粘接詳細(xì)說明第七十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日膠接件的缺陷有時(shí)不易發(fā)現(xiàn)。有良好的密封性、絕緣性和防腐性。

膠接的特點(diǎn)與鉚接、焊接相比，膠接的主要優(yōu)點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：聯(lián)接件的材料范圍寬廣；聯(lián)接后的重量輕，材料的利用率高；成本低；在全部膠接面上應(yīng)力集中小，故耐疲勞性能好；抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動(dòng)性能差；耐老化及耐介質(zhì)(如酸、堿等)性能差；膠粘劑對(duì)溫度變化敏感，影響膠接強(qiáng)度；第八十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日優(yōu)點(diǎn)：①被膠件的材料能得到充分利用②膠層有緩沖減振作用③膠層，可防電化腐蝕④膠層有電、熱絕緣性，需要時(shí)也可加金屬提高導(dǎo)電或?qū)嵝阅堍萋?lián)接的重量輕⑥可起到密封作用。缺點(diǎn)：①有的膠接劑膠接工藝較為復(fù)雜②膠接件的缺陷無完善可靠的無損檢驗(yàn)方法③可靠程度和穩(wěn)定性受環(huán)境因素的影響較大

膠接與鉚接、焊接的比較第八十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日四、鉚釘聯(lián)接鉚接是將鉚釘穿過被聯(lián)接件的預(yù)制孔中經(jīng)鉚合而成的聯(lián)接方式。其聯(lián)接部分稱為鉚縫。1．按接頭型式分有：搭接縫、單蓋板對(duì)接縫和雙蓋板對(duì)接縫。2．按鉚釘?shù)呐艛?shù)分有：單排、雙排和多排。鉚縫的結(jié)構(gòu)通常以下面三個(gè)方面來分類：3．按鉚縫性能分有：

以強(qiáng)度為基本要求的強(qiáng)固鉚縫。

要求有足夠的強(qiáng)度和足夠緊密性的強(qiáng)密鉚縫。

要求有足夠的緊密性的緊密鉚縫。圖片說明第八十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

鉚接特點(diǎn)：具有工藝設(shè)備簡單，工藝過程比較容易控制，質(zhì)量穩(wěn)定，鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，聯(lián)接牢固可靠等特點(diǎn)。因此，在承受嚴(yán)重沖擊和振動(dòng)載荷的金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接中，如橋梁、建筑、造船、重型機(jī)械及飛機(jī)制造等工業(yè)部門中得到應(yīng)用。但結(jié)構(gòu)笨重，被聯(lián)接件上由于有孔而受到較大的消弱，同時(shí)鉚接時(shí)噪聲很大，影響工人健康。鉚釘有空心的和實(shí)心的兩大類，且大部分都以標(biāo)準(zhǔn)化。鉚接分冷鉚和熱鉚。鉚釘?shù)闹饕愋歪敆U直徑d≥12mm的鋼制鉚釘，通常是將鉚釘加熱后進(jìn)行鉚接。釘桿直徑d＜10mm的鋼制鉚釘和塑性較好的有色金屬、輕金屬及其合金制成的鉚釘一般在常溫下進(jìn)行冷鉚。第八十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日五、鍵和花鍵連接教材132頁第八十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日六、過盈聯(lián)接

過盈聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、定心性好、承載能力高，在振動(dòng)下能可靠地工作。

主要缺點(diǎn)：裝配困難和對(duì)配合尺寸的精度要求較高。

過盈聯(lián)接主要用于軸與轂、輪圈與輪芯、滾動(dòng)軸承的裝配聯(lián)接。當(dāng)配合面為圓柱面時(shí)，可采用壓入法或溫差法(加熱包容件或冷卻被包容件)裝配。當(dāng)其他條件相同時(shí)，用溫差法能獲得較高的摩擦力或力矩，因?yàn)樗幌駢喝敕菢訒?huì)擦傷配合表面。

過盈聯(lián)接的工作原理及裝配方法：裝配后包容件和被包容件的徑向變形使配合面間產(chǎn)生了很大的壓力，工作時(shí)載荷就靠著相伴而生的摩擦力來傳遞。過盈聯(lián)接是利用被聯(lián)件間的過盈配合直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起。（通常為不可拆聯(lián)接）第八十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第十章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)通過中間撓性件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,適用于兩軸中心距較大場合帶傳動(dòng)：組成：帶和帶輪類型：摩擦式帶傳動(dòng)嚙合式帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)：組成：鏈條和鏈輪類型：嚙合式

第八十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日一、帶傳動(dòng)的組成及特點(diǎn)固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪1(主動(dòng)輪)；固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶輪3(從動(dòng)輪)；緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶2。1．帶傳動(dòng)的組成§10—1帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用第八十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日

嚙合傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（同步帶傳動(dòng)）。2．傳動(dòng)原理

摩擦傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（平帶和Ｖ帶傳動(dòng)）。第八十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日3、傳動(dòng)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）有過載保護(hù)作用（過載打滑)2）有緩沖吸振作用，運(yùn)行平穩(wěn)無噪音（帶有彈性）3）適于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)（中心距大）4）結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝精度要求不高，維護(hù)方便缺點(diǎn)：1）有彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)比i不恒定2）張緊力較大（與嚙合傳動(dòng)相比）軸上壓力較大3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊4）打滑，使帶壽命較短5）帶與帶輪間會(huì)產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合6）效率低。二、帶傳動(dòng)的類型1.應(yīng)用:

帶傳動(dòng)傳動(dòng)的功率P≤100KW，帶速v=5-30m/s，平均傳動(dòng)比i≤7，傳動(dòng)效率為94%-96%。同步齒形帶的帶速為40-50m/s，傳動(dòng)比i≤10，傳遞功率可達(dá)200KW,效率高達(dá)98%-99%。帶傳動(dòng)主要用于要求傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格的中小功率的較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)第八十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2.類型:1)摩擦式帶傳動(dòng)按傳動(dòng)帶的截面形狀分（1）平帶

平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場合應(yīng)用較多。

（2）V帶：截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。應(yīng)用最廣的帶傳動(dòng)是Ｖ帶傳動(dòng)，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。

第九十頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日在相同的張緊力作用下，V帶可比平帶產(chǎn)生較大的正壓力，因而獲得較大的摩擦力。

設(shè)平帶與V帶傳動(dòng)承受相同的張緊力Q,則平帶工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力為

Ff=fN=fQ

V帶工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力為這種情況表明，在同樣張緊條件下，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力遠(yuǎn)比平帶傳動(dòng)大。因此，在傳遞相同功率的情況下，V帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為緊湊。第九十一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日(3）多楔帶：它是在平帶基體上由多根V帶組成的傳動(dòng)帶?？蓚鬟f很大的功率。多楔帶傳動(dòng)兼有平帶傳動(dòng)和Ｖ帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。

（4）圓形帶：橫截面為圓形。只用于小功率傳動(dòng)。第九十二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2)嚙合式帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，具有的優(yōu)點(diǎn)是：無滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小;傳遞功率大。用于要求傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)精度較高的場合.(強(qiáng)力層為鋼絲繩,變形小;帶輪為漸開線齒形)第九十三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第九十四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日3)帶傳動(dòng)傳動(dòng)形式

開口傳動(dòng)

交叉?zhèn)鲃?dòng)

半交叉?zhèn)鲃?dòng)第九十五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶、大楔角V帶等。其中以普通V帶和窄V帶應(yīng)用較廣，本章主要討論普通V帶傳動(dòng)。

一、V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)

1.結(jié)構(gòu):標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖所示。強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)形式有簾布結(jié)構(gòu)(制造方便,抗拉強(qiáng)度高)和線繩結(jié)構(gòu)(柔韌性好,抗彎強(qiáng)度高,適用帶輪直徑小,轉(zhuǎn)速較高場合)。

§10—2V帶與V帶輪第九十六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2.標(biāo)準(zhǔn):

按截面尺寸的不同分為Y、Z、A、B、C、D、E共7種型號(hào)，其截面尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。在同樣的條件下，截面尺寸大則傳遞的功率就大3.參數(shù)和尺寸:

Ｖ帶的截面尺寸節(jié)寬——節(jié)面的寬度bp。相對(duì)高度——V帶高度h與節(jié)寬bp之比。約為0.7(窄0.9)帶輪基準(zhǔn)直徑——V帶輪上與所配V帶節(jié)寬bp

相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑?；鶞?zhǔn)長度——帶節(jié)面長度(V帶在帶輪上張緊后，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度Ld

。)節(jié)面——當(dāng)V帶受彎曲時(shí)，長度不變的中性層。第九十七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第九十八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日4.帶的標(biāo)記:

Z1400

GB11544-89帶型基準(zhǔn)長度標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)5.窄V帶窄v帶頂面呈弧形，可使帶芯受力后保持直線平齊排列，因而各線繩受力均勻；兩側(cè)呈凹形，帶彎曲后側(cè)面變直，與輪槽能更好貼合，增大了摩擦力；主要承受拉力的強(qiáng)力層位置較高，使帶的傳力位置向輪緣靠近；壓縮層高度加大，使帶與帶輪的有效接觸面積增大，可增大摩擦力和提高傳動(dòng)能力；包布層采用特制柔性包布，使帶繞性更好，彎曲應(yīng)力較小。第九十九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日2.結(jié)構(gòu):(1).輪的結(jié)構(gòu):(2).輪槽尺寸:注意帶的楔角為什么大于帶輪輪槽楔角?二、帶輪的材料與結(jié)構(gòu)

1.材料:通常采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為HT150和HT200。轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。因此，與普通v帶傳動(dòng)相比，窄v帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)能力更大、（比同尺寸普通v帶傳動(dòng)功率大50％－150％），能用于高速傳動(dòng)（v=3545m/s）。效率高（達(dá)92％96％）、結(jié)構(gòu)緊湊、疲勞壽命長等優(yōu)點(diǎn)。目前，窄v帶傳動(dòng)已廣泛應(yīng)用于高速、大功率的機(jī)械傳動(dòng)裝置。6.活絡(luò)V帶中心距不能調(diào)整的低速輕載的場合S型：實(shí)心帶輪P型：腹板帶輪H型：孔板帶輪E型：橢圓輪幅帶輪第一百頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日3.帶輪的標(biāo)記:帶輪A3×100PGB10412-89名稱槽型槽數(shù)基準(zhǔn)直徑結(jié)構(gòu)形式代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)第一百零一頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日第一百零二頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日§10—3帶傳動(dòng)的受力分析和應(yīng)力分析一.受力分析和打滑設(shè)帶的總長度不變，根據(jù)線彈性假設(shè)：F1－F0＝F0－F2；或：F1＋F2＝2F0；記傳動(dòng)帶與小帶輪或大帶輪間總摩擦力為Ff，其值由帶傳動(dòng)的功率P和帶速v決定。帶傳動(dòng)尚未工作時(shí)，傳動(dòng)帶中的預(yù)緊力為F0。帶傳動(dòng)工作時(shí)，一邊拉緊，一邊放松，記緊邊拉力為F1和松邊拉力為F2。定義由負(fù)載所決定的傳動(dòng)帶的有效圓周力為Fe＝P/v，則顯然有Fe＝Ff。第一百零三頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日出拉力F0↑→最大有效拉力

↑包角α↑→最大有效拉力

↑摩擦系數(shù)f↑→最大有效拉力

↑取繞在主動(dòng)輪或從動(dòng)輪上的傳動(dòng)帶為研究對(duì)象，有:

Fe＝Ff＝F1－F2；

F1+F2=2F0因此有：F1＝F0＋Fe／2；F2＝F0－Fe／2；包角的概念

經(jīng)過推導(dǎo)，帶在即將打滑時(shí)緊邊拉力與松邊拉力關(guān)系及最大有效圓周力分別為：第一百零四頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日打滑:若帶的工作載荷加大，有效圓周力達(dá)到臨界值Fmax后，則帶與帶輪間會(huì)發(fā)生明顯顯著全面的相對(duì)滑動(dòng)，即產(chǎn)生打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急速降低，帶傳動(dòng)失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。第一百零五頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日帶傳動(dòng)在工作過程中帶上的應(yīng)力有：分析詳見→二、帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析◆拉應(yīng)力：緊邊拉應(yīng)力、松邊拉應(yīng)力；◆離心應(yīng)力：帶沿輪緣圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的離心力在帶中產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力；◆彎曲應(yīng)力：帶繞在帶輪上時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。第一百零六頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日為了不使帶所受到的彎曲應(yīng)力過大，應(yīng)限制帶輪的最小直徑。工作時(shí)帶在變應(yīng)力工作狀態(tài)下工作，隨著位置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化，所以帶將產(chǎn)生疲勞破壞。由疲勞強(qiáng)度條件：——帶的許用拉應(yīng)力見教材表10-4第一百零七頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日三、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)帶傳動(dòng)在工作時(shí)，從緊邊到松邊，傳動(dòng)帶所受的拉力是變化的，因此帶的彈性變形也是變化的。帶傳動(dòng)中因帶的彈性變形變化而引起的帶與帶輪間的局部相對(duì)滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)?！?0—4帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比第一百零八頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日或其中：因此，傳動(dòng)比為：彈性滑動(dòng)導(dǎo)致：從動(dòng)輪的圓周速度v2＜主動(dòng)輪的圓周速度v1，速度降低的程度可用滑動(dòng)率ε來表示：因帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率ε=0.01-0.02,其值不大，可不予考慮。第一百零九頁，共一百二十頁，編輯于2023年，星期日彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別A.現(xiàn)象：彈性滑動(dòng)發(fā)生在繞出帶輪前帶與輪的部分接觸長度上打滑發(fā)生在帶與輪的全