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机械设计基础课件 第12章 轴和联轴器

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机械设计基础课件第12章

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。

机械设计基础第12章 轴

机械设计基础第12章 轴
第12章 轴
轴是机械传动中的重要零件。轴的功用是支承转动 零件(如凸轮、带轮、齿轮等)及传递运动和动力，它的 结构和尺寸是由被支承的零件和支承它的轴承的结构和 尺寸决定的。本章主要研究轴的分类、设计轴的基本要 求、轴的结构设计、轴的强度计算与刚度计算等。
1
12.1 轴的分类、轴设计的基本准则
12.1.1 轴的分类 根据轴在工作中承受载荷的特点，轴可分为传动轴、 心轴和转轴。 (1)传动轴 (2)心轴 (3)转轴
2
图12.1.1 汽车传动轴
3
图12.1.2 转动心轴和固定心轴
4
图12.1.3 减速器传动装臵中的转轴
5
图12.1.4 曲轴
6
图12.1.5 挠性轴
7
12.1.2 轴设计的基本准则及设计步骤 (1)设计准则 设计轴时应考虑多方面的因素和要求，不同机械对 轴有不同的要求。一般情况，轴设计的基本准则应该满 足如下两个要求： ①具有足够的承载能力，即要求轴具有足够的强度、 刚度和振动稳定性，以保证正常的工作能力。 ②具有合理的结构，使轴加工方便、成本低，轴上 的零件定位和固定可靠，便于装拆。 (2)设计步骤 轴的设计步骤如图12.1.6所示。
21
12.3 传动轴的强度和刚度计算
12.3.1 基本概念 如图12.3.1(a)所示的汽车转向盘轴、图12.3.1(b)所 示的传动系统的传动轴等，这些轴在工作时，其两端都 受到两个大小相等、方向相反且作用面垂直于轴线的力 偶作用，致使轴的任意两截面都绕轴线产生相对转动， 这种变形称为扭转变形。传动轴在传递动力时，主要产 生扭转变形。
12
图12.2.1 单级圆柱齿轮减速器输出轴
13
(2)轴上零件的轴向固定 (3)轴上零件的周向固定 轴上零件周向固定的目的是为了传递转矩，防止零 件与轴产生相对转动。常用的固定方法有键联接、花键 联接和过盈配合等。图12.2.4中用花键实现了对齿轮的 周向固定。当传递转矩很小时，可采用紧定螺钉或销钉 (图12.2.5)实现轴向和周向固定。 (4)轴的结构工艺性

《机械设计基础 》课件第12章

《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

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

机械设计基础第十二章联轴器离合器和制动器PPT课件

机械设计基础第十二章联轴器离合器和制动器PPT课件
4.难点 各种联轴器、离合器的选用。
5
二、学习指导
⒈ 联轴器、离合器和制动器的功用 联轴器和离合器是用来联接两轴（或轴与转动件），并传 递运动和转矩的部件。两者的区别是：用联轴器联接的两轴只 有在机器停车后，通过拆卸才能彼此分离；而用离合器联接的 两轴则可在机器转动过程中随时使两轴分离和接合。制动器是 对机械的运动件施加阻力或阻力矩，使其减速、停止或保持静 止状态的部件。
类别 型 式
特点
使用条件
刚联 性 可轴 移 式器
十字滑块联轴 器
径向尺寸 较长，但制 需要润滑
小 造
， 复
寿命 杂，
用于低速传动，两轴同 轴度误差较大的情况
齿式联轴器
承载能力大，工作 可靠，但制造成本高
可在高温重载条件下工 作，常用在起动频繁，正 反转变化较多的场合
万向联轴器
紧个所以使径凑常用向，成有尺维对附寸护使加小方用动便，载结，荷构单，轴合平用行于但两连轴接夹距角离大大、18的或场两
制造容 ，寿命 使用温
用于正反转 较多，起动频 高、低速传动
变 繁
化 的
19
四、复习题
1. 问答题
⑴ 联轴器和离合器的功用是什么？两者的功用有何异同？
⑵ 刚性固定式联轴器和刚性可移式联轴器有何区别？各适 合于什么工作条件？
⑶ 刚性可移式联轴器和弹性联轴器有何区别？各适合于什 么工作条件？
⑷ 刚性凸缘式联轴器有哪几种对中方法？各有什么特点？
7
二、学习指导
图13-1
图13-2
8
二、学习指导
⑵ 联轴器的选择 ① 通常对于载荷平稳、转速低且稳定、刚性大的短 轴可选用刚性固定式联轴器；对于载荷平稳、转速低且稳 定、刚性小的长轴，为了补偿安装误差和轴或其他相连接 件的变形，可选用无弹性元件挠性联轴器；对传递转矩较 大的重型机械，选用齿轮联轴器；对于高速且有冲击振动 的轴应选用有弹性元件挠性联轴器。

机械设计基础第12单元内容

机械设计基础第12单元内容
降低槽底应力集中。 3．提高轴表面的质量
模块三 轴的强度计算
轴在工作时应有足够的疲劳强度，所以设计时必须验算轴的强度。 常用的强度验算方法有：对仅传递扭转的传动轴，按扭转强度条 件计算；对于既受弯矩又受扭矩的转轴应按弯扭合成强度条件计 算。
知识点1 按扭转强度计算
对于圆截面传动轴，其扭转剪切强度条件为：
a
a
模块二 轴系的结构设计
知识点1 轴上零件的轴向定位和固定
1、零件的轴向定位
⑴轴肩和轴环
⑵轴端挡圈与圆锥面固 定
a
a
模块二 轴系的结构设计
知识点1 轴上零件的轴向定位和固定
1、零件的轴向定位
（3）弹性挡圈、紧定 螺钉
（4）圆螺母与定位轴 套
模块二 轴系的结构设计
知识点2 轴上零件的周向定位和固定
模块一 轴的分类和材料
知识点1 轴的功用
1、轴的功用 轴是机械中的一种重要零件。它用作支持回转零件
(如齿轮、带轮、链轮等)，使回转零件具有确定的工 作位置，并传递运动和转矩 。
模块一 轴的分类和材料
知识点1 轴的分类
直
1.按轴线的形状分
轴
曲轴
挠性钢丝轴
模块一 轴的分类和材料
按轴段所起的作用不同，阶梯轴的轴段可分为三类：
模块二 轴系的结构设计
知识点4 轴系的结构工艺性
5．磨削时应设置砂轮越程槽，如图a切制螺纹时应设置退刀槽，如 图b以便于加工，其尺寸可查手册。 对于采用过盈配合的轴段，压 入端应常加工出导向锥面，如图c。
6．对于轴承，轴系结构应考虑留出便于拆卸轴承的空间。
模块二 轴系的结构设计
知识点5 提高轴疲劳强度的措施

机械设计基础第12章 轴

机械设计基础第12章 轴
13
轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计时可 拟定几种装配方案，进行分析与选择。
14
三 轴的加工和装配工艺性
轴应便于加工、测量，工作量少、生产效率高
通常情况下轴应设计成阶梯直轴
轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽等 尺寸一致
不同轴段的各键槽应布置在同一直线上
磨削或车螺纹应留有越程槽或退刀槽 轴上零件应装拆方便 轴的配合直径应尽量按标准值选取
初算轴的最细处直径
进行结构设计
进行强度验算 刚度验算
有特殊要求 时才进行
振动稳定性计算
作业
P227 12－15 12－13 12－14
34
29
实际上弯曲应力σb和扭转应力σT的性质γ可能不同
对于转轴和转动的心轴：
F
弯曲应力σb γ = -1
扭剪应力 T
n
n
T 大小和方向不变
γ = +1 a = 0.3
T 大小经常变化，方向不变 γ = 0 a = 0.6
T 大小和方向经常变化
γ = -1 a = 1
不同的γ ，对轴疲劳强度的影响程度也不同
31
弯扭合成法计算流程：
轴的简化受力图
重新设计
垂直面受力 垂直面弯矩
强度不满 足要求
水平面受力 水平面弯矩
ca [ 1]b
合成弯矩 扭矩
轴的当量弯矩
32
§12-4 轴的设计方法及综合示例
轴的设计方法：
轴的设计并无固定不变的步骤，视具体情况而定
对于阶梯直轴，一般流程是： 选择轴的材料
d C3 P n
越程槽
15
轴的标准尺寸系列
16
便于轴承的装拆
17

机械设计基础全套教学ppt课件清华大学

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第1章 平面机构的运动简图和自由度
1.1 机构的组成
1.1.1 自由度、运动副与约束
•
构件：机构中
运动的单元体，是组
成机构的基本要素。
•
• 自由度：构件可能出 现的独立运动。
• 对于一个作平面运动 的构件，则只有三个
机械设计基础
图1-1 自由度
1.1.2 运动副及其分类
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
根据用途不同，机器可分为：
动力机器：实现能量转换，如内燃机、电动机、蒸汽机、发电机、压气机等。
加工机器：完成有用的机械功或搬运物品，如机床、织布机、汽车、飞机、起重
机、输送机等。
信息机器：完成信息的传递和变换，如复印机、打印机、绘图机、传真机、照相
机等。
绪论
虽然机器的种类繁多，构造、用途和功能也各不相同。 但具有相同的基本特征： （1）人为的实物（构件）组合体。 （2）各个运动实物之间具有确定的相对运动。 （3）代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换。
在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图。
1. 机构运动简图的定义 为了便于分析，人们不考虑机器的复杂外形和结构，仅用规 定的线条和符号按一定的比例表示构件的尺寸和各运动副的位置， 这种将机构中各构件间相互运动关系表示出来并反映机构特征的 简图称为机构运动简图。
机械设计基础
1.2.1 运动副及构件的表示方法 • 1．构件 • 构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
机械设计基础
机械设计基础
图1-10 凸轮副的表示方法
1.2.2 平面机构运动简图的绘制
• 绘制机构运动简图的步骤：
• （1）分析机构的组成，观察相对运动关系， 了解其工作原理。

《机械设计基础》 课件 第12章轴承

《机械设计基础》 课件 第12章轴承

3、校核轴承的工作能力
轴承工作能力计算主要包括:
(1)验算轴承的平均压强p
(2)验算轴承的pv值
4、确定轴承与轴颈之间的间隙
例12-1
返回本节
表12-1 常用轴承材料的性能及应用
机械设计基础
返回
验算轴承的平均压强p
机械设计基础
为了防止轴承产生过度磨损，应限制轴承的平均压强，即：
p F p
bd
由径向滑动轴承的结构知，轴瓦是轴承与轴颈直接接触的零件， 有整体式与剖分式，如图所示，分别用于整体式轴承与剖分式轴承。
二、推力滑动轴承的结构
工作时承受轴向载荷的滑动轴承称为止推滑动轴承，其结构如图。
三、轴承的材料
轴承材料是指与轴颈直接接触的轴瓦或轴承衬的材料。由滑动轴 承的失效形式可知，轴承材料应具有的性能。
返回本节
调心式
机械设计基础
调心式滑动轴承利用轴瓦与轴承座间的球面配合使轴瓦可在一定 角度范围内摆动，以适应轴受力后产生的弯曲变形，从而避免轴与 轴承两端的局部接触和局部磨损。但球面不易加工，故只用于轴承 的宽径比b/d>1.5～1.75的轴承。
返回本节
轴瓦
机械设计基础
为了便于给轴承加注润滑油，在轴瓦上做出油孔与油沟，使摩擦表 面得到润滑。剖分式轴瓦常用的油沟形式如图所示。
本讲小结
一、轴承的分类、结构和材料（熟悉）
机械设计基础
二、滑动轴承的润滑（润滑剂与润滑装置）（熟练掌握）
三、非液体摩擦滑动轴承的设计计算（熟练掌握）
四、液体摩擦滑动轴承的工作原理（了解）
第一节 概述
根据工作时的摩擦性质，可把轴承分为 滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)
滚动摩擦轴承(简称滚动轴承）

机械设计基础第12章

机械设计基础第12章

矩，牙数为3~15。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。
• 12.3.2
•
摩擦式离合器
（1）单片式摩擦离合器
• （2）多片式摩擦离合器
• 12.3.3
摩擦离合器主要参数计算与选择
• （1）摩擦离合器所能传递的静摩擦力矩
•
• （2）后备系数
• 后备系数是离合器设计中的一个重要参数，它反映了离合器传
• 5）制动蹄支承点位置坐标a和c
•
应在保证两蹄支承端毛面不致互相干涉的条件下，使a尽可能大而c
尽可能小。
• 12.4.5
•
盘式制动器
（1）盘式制动器的工作原理
• （2） 盘式制动器主要参数的确定
• 1）制动盘直径D
• 制动盘直径口应尽可能取大些，这时制动盘的有效半径得到增加。
•
2）动盘厚度h
和毂的半联轴器所组成。各半联轴器用平键分别与两轴相连，然
后用螺栓把两个半联轴器连成一体。
• （2）套筒联轴器
• 12.2.3
•
•
挠性联轴器
（1）无弹性元件挠性联轴器
1)滑块联轴器
• 2）齿式联轴器
• 齿式联轴器是由两个有内齿的外壳3和两个有外齿的套筒4所组
成。套筒与轴用键相连，两个外壳用螺栓2连成一体，外壳与套
轮通过轴承套在轴上，可以自由转动。
• 12.4 制动器
• 12. 4.1
•
制动器的功用与类型
制动器是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持
停止状态等功能的装置，有时也用做调节和限制机构或机器的运
动速度，它是保证机构或机器安全正常工作的重要部件。
• 12.4.2
外抱块式制动器常用制动器

机械设计基础12第十二章轴

机械设计基础12第十二章轴

功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
心轴---只承受弯矩
型
直轴 光轴
按轴的形状分有： 曲轴 阶梯轴
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
第一节 轴的分类与材料
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩。
按承受载荷分有：
类 型 按轴的形状分有：
带式运 输机
电动机
减速器 转轴
一、轴的用途及分类
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩。
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。
轴端挡圈 带轮 轴承盖
套筒 齿轮 滚动轴承
典型 轴系 结构
一、拟定轴上零件的装配方案
装配方案：确定轴上零件的装配方向、顺序、和相互 关系。
轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相 同。设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。 图示减速器输出轴就有两种装配方案。
轴肩
轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。
齿轮受轴向力时，向右是通过4、5间的轴肩，并由6、7间的轴肩顶在滚动轴承的内圈上； 向左则通过套筒顶在滚动轴承的内圈上。带轮的轴向固定是靠1、2间的轴肩和轴端当圈。
双向固定
转动心轴 火车轮轴

《机械设计基础》第12章 联轴器、离合器和制动器

《机械设计基础》第12章 联轴器、离合器和制动器

多盘摩擦离合器
1、3 主、从动轴 2、4 半离合器 5、6 外、内摩擦片 7 操纵滑环 8 杠杆 9 弹簧 10 螺母
摩擦离合器传递的最大转矩
Tmax
D1 D2 mm ZfFQ KT N· 4
摩擦面上的最大压强
p
4 FQ
( D2 D )
2 2 1
p
MPa
离合器的摩擦片
联轴器与离合器： 相同点： 联接两轴、传递运动和转矩 不同点： 联轴器——联接的两轴只有停车后 经拆卸才能分离 离合器——联接的两轴可在机器工 作中方便地实现分离与 接合
联轴器、离合器的计算转矩
校核强度时的计算转矩为:
Tc KT
式中：T-联轴器、离合器传递的名义转矩， 单位： N mm K-工作情况系数
图15－3
2、凸缘式联轴器 刚性联轴器种使用最多的就是凸缘式联 轴器。它由两个带凸缘的半联轴器组成，两个 半联轴器通过键分别与两轴相联接，并用螺栓 将两个半联轴器联成一体，如图所示。
图15－4
按对中方式分为Ⅰ型和Ⅱ型：Ⅰ型用凸肩和凹 槽（D1）对中，并用普通螺栓联接，工作时靠两半联 轴器接触面间的摩擦力传递转矩，装拆时需要作轴向 移动。Ⅱ型用铰制孔螺栓对中，螺栓与孔为略有过盈 的紧配合，工作时靠螺栓受剪与挤压来传递转矩。装 拆时不需要作轴向移动，但要配铰螺栓孔。
由圆形截面的金属弹簧钢丝插入在两个半联轴 器凸缘上的孔中。结构简单，价格便宜，尺寸小， 应用较广泛，用于风机、泵等机械设备中。
5、波纹管联轴器
由两个轴套和波纹管组成。 特点：结构简单，惯性小，弹性回差小，运转稳定。 主要用于仪器和控制系统中。
其它联轴器、离合器
其它联轴器、离合器
滚子链联轴器 GB/T6069-2002

机械设计基础第12章PPT

机械设计基础第12章PPT
4
第12章 机械的平衡与
调速
【生产机器 应用导入例】
风机调速节能
图12-1 风机
5
12.1 机械的平衡
12.1.1刚性回转件的静平衡
1
第12章 2 机械的平衡与3
调速 4
为了使回转件的惯性力得以平衡，必须采用 在刚性回转件上加减平衡质量的方法，
使 其质心回到回转轴线上，即刚性回转 件的静平衡
F1 +F2 +F3 +Fb =0 m1 r1 +m2 r2 +m3 r3 +mb rb =0
12.2.1机械的运转过程及速度波动
第12章 机械的平衡与
调速
图12-5 机械的运转过程
1.启动阶段
机械系统从静止状态启动到开始正常工
作的过程称为启动阶段。系统动能由零 上升到 E，内驱动力所做的功Wd 大于阻 抗力所消耗的功Wr ，即
Wd - Wr =E > 0
2.稳定运转阶段
机械系统以平均角速度ωm保持稳 定运转或在其正常工作速度所对
2.机械速度波动的程度 可以用机械运转速度不 均匀系数δ来表示
max min m
[ } 表12-1
9
12.2 机械速度的波动及调节
12.2.2 机械速度波动的调节
1.周期性速度波动的调节
机械稳定运转时，机械运转速度不均匀系数的容许范围内， 必须确定机器所需的飞轮转动惯量。最大盈亏功为
第12章 机械的平衡与
调速
Amax
Emax
Emin
1 2
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(
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2 min)ຫໍສະໝຸດ J m2 飞轮转动惯量
图 12-7 机器 曲线及其主轴角速度分析

机械设计基础 联轴器

机械设计基础 联轴器

工作情况系数KA
工
工作情况
作
机
实 例
原
电动 机汽 轮机 1.3
动
机
四 缸 上 内 燃机 1.5 双缸 内燃 机 1.8 单缸 内燃 机 2.2
转矩变化很小
转矩变化小
转矩变化中等 转矩变化中等, 有冲击 转矩变化大, 有强烈冲击 转矩变化大, 有强烈冲击
发电机、小型通风机、 小型离心泵 透平压缩机、木工机 床、运输机 搅拌机、增压泵、往 复式压缩机、冲床 拖拉机、织布机、水 泥搅拌机 造纸机、挖掘机、超 重机、碎石机 压延机、轧 钢 机
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§3 联轴器的选择
类型选择 标准联轴器的选择 1．联轴器类型的选择 选择原则：其使用要求和类型特性一致 对低速，刚性较好的轴 对高速，刚性较差的轴 对轴线相交的两轴 对大功率重载传动 对高速、且有冲击或振动的轴
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尺寸型号的选择
选固定式联轴器；
可移动刚性联轴器； 选用万向联轴器；
本章目录
§1、 概 述
§2、 联 轴 器 §3、联 轴 器 的 选 择
§4、牙 嵌 离 合 器
§5、圆盘摩擦式离合器
§6、定 向 离 合 器
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1、熟悉常用离合器的类型、工作 原理及结构特点；
2、掌握联轴器离的主要类型、结 构特点、工作原理及选择计算方法； 3、掌握联轴品器联接的两轴间位 置补偿的原理； 4、掌握联轴器和离合器在功能上 的同异。
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弹性联轴器
1．弹性套柱销联轴器 结构特点及应用 弹性套柱销联轴器其结构与 凸缘联轴器相似，只是用带有 弹性套的柱销代替了联接螺栓 。弹性套的材料采用橡胶。 弹性套柱销联轴器结构简单 ，装拆方便，成本较低，常用 来联接载荷较平稳，需正反转 或频繁起动，传递中小转矩的 高、中速轴。
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1. 拟定轴上零件的装配方案
方 案 一
方 案 二
2．轴上零件的定位
周向定位（键、花键、过盈配合、销和紧定螺钉等）
轴向定位
轴肩、轴环 用于轴向力比较大的场合。
套筒 用于零件之间尺寸较小的场合，与轴间隙配合。
圆螺母 +止动垫片 用于较大轴向力的轴端及不宜用定位套筒的场合。 轴端挡圈 用于轴端。
弹性挡圈 紧定螺钉
3）为便于滚动轴承的拆卸，安装滚动轴承处的定位轴肩高度应低 于轴承内圈端面厚度，具体尺寸可查阅相关滚动轴承标准。
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(2)确定各轴段的长度 各轴段的长度尺寸，主要由轴上零件与轴配合部
分的轴向尺寸、相邻零件之间的距离、轴向定位以 及轴上零件的装配和调整空间等因素决定。
l1＝l2＋（2～3）mm
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1158'8"
求：设计此轴结构，并校核其强度。
解题步骤
解
1.选择轴的材料及热处理方式
45钢，调质，查表13-1
B 640 MPa S 355 MPa 1 275MPa
1 155 MPa [ 1] 60MPa
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2. 最小轴径估算
d C3 P n
P=15 kW, C=115
②按轴线形状可分为曲轴、直轴和钢细软轴。
③按传递载荷分为心轴、传动轴和转轴。
心轴：只承受弯矩 M ；不受转矩 T 。 传动轴：只承受转矩 T；只承受弯矩M 。 转轴：既受弯矩 M 又受转矩 T 。
心轴、光轴
固定心轴
钢细软轴 曲轴
转轴
二、轴设计的主要内容
1.设计内容：结构设计和工作能力计算。 2.设计步骤:
n＝500 r/min
dmin
115 3
15 500
35.73
mm
取dmin＝40mm
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3.轴的结构设计 （1）确定轴上零件的装配方案。
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（2）确定各轴段的直径 。
1）由于斜齿轮会产生轴向力，因此，支承选用角接 触球轴承7308AC，此轴段（左轴颈）直径取为dⅠ ＝40mm。
用于较小载荷
轴肩
轴环
套筒 圆螺母
轴端挡圈
弹性挡圈
紧定螺钉
3.确定各轴段直径和长度
(1) 确定各轴段的直径
1）与标准零件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）有配合要求的 轴段，应按照标准直径来确定该轴段直径的大小。例如，安装滚 动轴承处轴段的直径必须等于所选滚动轴承的内孔直径。
2）与非标准零件（如齿轮、带轮等）有配合要求的轴段，由于该 零件的结构已经确定，因此，应按照非标准零件毂孔的直径来确 定该轴段直径的大小。例如，安装齿轮处轴段的直径必须等于齿 轮毂孔的直径。
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五、轴的结构设计
1．拟定轴上零件的装配方案 2．轴上零件的定位 3．确各轴段直径和长度 4．轴的结构工艺性 5. 提高轴的强度
轴结构设计的主要任务——是根据工作条件和要求，合理确定出 轴的具体结构形状和全部尺寸。 组成
轴的结构应满足的要求
轴上零件应便于装拆和调整。 轴上零件应定位准确，固定可靠。 轴应具有良好的加工和装配工艺性。 轴应受力合理，尽量减小应力集中，并有利于提高轴的强度和刚度。
（0.3～0.4）a来进行估算，式中a为同级齿轮传动的中心距。
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3. 扭转强度法
(1) 扭转强度条件
T WT
9.55106 P 0.2d 3n
(2) 直径设计公式
d
3
9.55 106 3 0.2
P n
C3
P n
注意：当轴上有一个键槽时，将轴径增大4％～5％，有两个键槽 时，将轴径增大7％～10％。增大轴径后，应将其圆整为标准直径。
第十二章 轴和联轴器
第一节 轴 第二节 联轴器、离合器和制动器
第一节 轴
一、轴的用途及分类 二、轴设计的主要内容 三、轴的材料和热处理 四、轴的初算直径 五、轴的结构设计 六、轴的强度计算
一、轴的用途及分类
1.用途
①支撑回转零件（如卷筒、齿轮、皮带轮、联轴器等）。 ②传递转矩。
2.分类
①按轴的外形分为光轴、阶梯轴、空心轴和实心轴。
越程槽、退刀槽
键槽的布置
轮的不同布局
零件的不同结构
六、 轴的强度计算
1. 方法
实例
①弯扭合成法（一般用途轴）；②安全系数法（重要轴）。
2. 步骤（弯扭合成法） 1. 建立力学模型。
2. 计算弯矩，并画出弯矩图。
3. 计算转矩（T），并画出转矩图。
4. 确定危险截面，校核轴的强度
ca
2 4 2
2）为了便于齿轮2的装拆，并不损伤左轴颈表面，与 齿轮2配合的轴段直径取为dⅡ＝45mm。
M W
2
4
T WT
2
1
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ca
2 4 2
M W
2
4
T
WT
2
1
对于圆轴
弯扭合成强度条件
ca
M 2 T 2
W
1
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实例
已知： Ⅱ轴的传递功率P=15 kW，转速 n＝500 r/min，齿轮2、3的分度 圆 直 径 分 别 为 ： d2 ＝ 286mm ， d3 ＝ 92mm ， 宽 度 分 别 为 ： B2 ＝ 75mm，B3＝115mm，螺旋角
三、轴的材料和热处理
1.对轴材料的性能要求 ①具有足够的强度； ②对应力集中敏感性小； ③良好的加工工艺性和经济性。
2. 轴的常用材料 轴的常用材料为碳素钢、合金钢。 ①碳素钢 价格便宜，对应力集中敏感性小，应用最广。如45调制。 ②合金钢 机械强度高，热处理性能好，淬火性好。如40Cr40CrNi， 42CrMo等调制处理； 20CrMnTi渗碳淬火。常用于高速、 重载，要求结构紧凑，耐磨性好的工况下。 ③铸铁 流动性好,吸振性耐磨性强,对应力集中敏感性较低，易得到 复杂结构。发动机曲轴。
四、 轴的初算直径
1. 类比法 参考同类型已有机器的轴的结构和尺寸，并进行分析
对比，从而最终确定所设计的轴的直径。 2. 经验公式法
对于一般减速器，高速输入轴与电动机轴通过联轴器相连， 其直径d可按照公式d =（0.8～1.2）D来估算（其中D为电动机外
伸轴的轴端直径）。而各级低速轴的直径d’可根据公式：d =
4．轴的结构工艺性
①加工工艺性 越程槽、退刀槽 所有轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。
②装、拆工艺性 轴端加工 45o倒角。 轴肩高度 导锥。 5.提高轴的强度
①合理布置轴上零件，以减少轴的载荷； ②改进轴上零件的结构，以减少轴的载荷； ③改进轴的结构，减少应力集中; ④改进轴的表面质量，以提高轴的疲劳强度。