齿轮传动2_(1)(精品 值得参考)

1、第十章 联接引言：n构件机器：可动联接各类运动副n零件构件：固定联接固定联接：n1、可拆联接（螺纹、键、销等）可多次装拆n2、不可拆联接（焊、铆、过盈联接）一次性安装，拆卸将破坏零件。10-1 螺纹参数螺纹参数螺纹螺纹：n联接螺纹固定零件标准件 n传动螺纹传递运动与动力非标准件 一、螺纹参数一、螺纹参数n1、螺纹形成、螺纹形成 斜面在圆柱体上缠绕而得到，受力性质象斜面。n2.2.分类分类n(1)按照螺纹的截面形状可分为： 三角形、矩形、梯形、锯齿形、半圆形n(2)按旋向 旋向：左旋、右旋（常用，不注明）n线数： 单线n=1(常用）、双线n=2、三线n=3n(4)按分布在内、外圆柱面n3、螺纹参

2、数、螺纹参数n外经 d(D)公称直径n内径d1(D1)强度计算n中径d2(D2)几何计算n螺距pn导程s ： n升角 ：n牙型角 nps2dstg10-2螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁1、矩形螺纹、矩形螺纹n1）力分析： 力矩、轴向载荷n n n模型简化：模型简化：模型简化： 作用在中径的水平力推动滑块作用在中径的水平力推动滑块作用在中径的水平力推动滑块 沿一斜面运动沿一斜面运动沿一斜面运动ftgn n nA) A) A) 等速上行（拧紧螺母）等速上行（拧紧螺母）等速上行（拧紧螺母）n n n轴向载荷：轴向载荷：轴向载荷：F F F a; a; a; 推力推力推力:

3、: :F F F ; ; ; 法向力法向力法向力: : :F F F n; n; n; 摩擦力摩擦力摩擦力: : :fFfFfF n n n n n n f f f 摩擦系数摩擦系数摩擦系数 摩擦角摩擦角摩擦角n n n驱动力：驱动力：驱动力：F=FaF=FaF=Fa tan( tan( tan(+ + + )n n n驱动力矩：驱动力矩：驱动力矩：T=FdT=FdT=Fd2 2 2/2= /2= /2= FaFaFa tan( tan( tan(+ + + ) d d d2 2 2/2/2/2nB)等速下行（放松螺母）n轴向载荷：F a; 推力:F ; 法向力:F n; 摩擦力:fF n n

4、F=Fa tan( ) 讨论： F0 阻力 = F=0 F0 驱动力 n n n2 2 2）自锁：）自锁：）自锁：n n n当当当 F0 F0 F0n当工作载荷F没有变化时， FR =(0.20.6)FEn当工作载荷F有变化时， FR =(0.61.0) FEn对于有紧密性要求时， FR =(1.51.8) FE 校核公式：10-7、螺栓的材料和许用应力、螺栓的材料和许用应力n材料：n普通碳素钢：Q215、Q235n优质碳素钢：10、35、45n合金钢：15Cr、40Cr、30CrMnSi等n n n许用应力：与载荷性质及螺栓直径有关。许用应力：与载荷性质及螺栓直径有关。许用应力：与载荷性质及

5、螺栓直径有关。例题例题1已知：凸缘联轴器，4个普通螺栓联接，螺栓中心圆 直径D0=180mm, 扭矩T=4.8105 Nmm，试确定螺栓直径。（设 f=0.2)n分析：相当于横向载荷作用情况，摩擦力传递扭矩1、单个螺栓所受圆周力（相当于螺栓横向力）2、单个螺栓需要预紧力： F0=CF/mf=1.2F/ f =1.21333/0.2=8000 N3、确定 螺栓材料用Q235，查表9-1得： 查表10-6，得：=s/ S 假定d=16mm，查表10-7，得：S=3 =77.6MpaNDTF13334180/108 . 4240/25MPas235n4、螺栓直径为： 查表10-1，得：d=16mm,

6、P=2mm,d1=13.835mm 与原假设接近。n5、可采用M16螺栓。 mmFds6 .136 .7780003 . 1441例题例题2：钢制液压缸，壁厚10mm，p=1.6Mpa，D=160mm。试设计该螺栓联接。n分析：受轴向工作载荷的紧螺栓联接，只要求出每个螺栓所受到的总的轴向载荷，即可得到螺栓直径。n n n解：解：解：n n n1 1 1、每个螺栓的工作载荷、每个螺栓的工作载荷、每个螺栓的工作载荷E E E 取螺栓数取螺栓数取螺栓数z=8z=8z=8 E E E p p pDDD2 2 2/4/z/4/z/4/z =1.6 =1.6 =1.6 3.14 3.14 3.14 160

7、 160 1602 2 2 /4/8 /4/8 /4/8 =4.02KN =4.02KN =4.02KNn n n2 2 2、螺栓总轴向载荷、螺栓总轴向载荷、螺栓总轴向载荷 压力容器残余预紧力压力容器残余预紧力压力容器残余预紧力F F FR R R=1.8F=1.8F=1.8FE E E F F Fa a a=F=F=FE E E+F+F+FR R R= F= F= FE E E+ 1.8F+ 1.8F+ 1.8FE E E=2.8 =2.8 =2.8 4.02= 11.3KN 4.02= 11.3KN 4.02= 11.3KNn n n3 3 3、螺栓直径、螺栓直径、螺栓直径 螺栓材料螺栓材

8、料螺栓材料454545，屈服强度，屈服强度，屈服强度s=355MPas=355MPas=355MPa， 取安全系数取安全系数取安全系数S=3S=3S=3， 许用应力许用应力许用应力 = s /S=355/3=118MPa= s /S=355/3=118MPa= s /S=355/3=118MPan n nd1=12.6mm d1=12.6mm d1=12.6mm 取取取M16 M16 M16 假设正确假设正确假设正确n n n4 4 4、螺栓分布直径：螺栓置于凸缘中部、螺栓分布直径：螺栓置于凸缘中部、螺栓分布直径：螺栓置于凸缘中部D D D0 0 0=D+2e+2=D+2e+2=D+2e+21

9、0=218224mm10=218224mm10=218224mm螺栓间距螺栓间距螺栓间距l=Dl=Dl=D0 0 0/z=86.4mm7d=112mm/z=86.4mm7d=112mm/z=86.4mm7d=112mm10-8、提高螺栓联接强度的措施n受轴向载荷，损坏形式多为螺杆部分的疲劳断裂。n螺栓破坏的位置通常发生在应力集中较严重之处。 螺栓头部； 螺纹收尾部； 螺母支承面所在处的螺纹n一、降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围n轴向工作载荷FE变化范围0 FEn总轴向载荷Fa变化范围F0F0+ FEkb/(kb+kc)n减小kb： 减小螺杆光杆部分直径； 空心螺杆； 增加螺栓长度；n增大kc

10、：采用金属薄垫片或o形密封圈二、改善螺纹牙间的载荷分布n普通螺母，轴向载荷在旋合螺纹各圈的分布是不均匀的，第一圈承力最大，以后各圈递减，到第8-10圈以后，几乎不受载荷。n厚螺母不能提高联接强度。n悬置螺母n环槽螺母三、减少应力集中截面变化均匀n增大过渡处圆角n切制卸载槽四、避免或减少附加应力采用凸台或沉头座的结构10-9、螺旋传动、螺旋传动n旋转运动直线运动n分类：n传力螺旋：传递动力为主，较小力矩产生较大轴向力，千斤顶、压力机n传导螺旋：传递运动为主，较高运动精度， 机床刀架的进给机构n调整螺旋：调整并固定零部件间相对位置， n材料要求：n足够的强度n足够耐磨性n运动副摩擦系数小n材料：n

11、螺杆：Q275、45、50;T12、40Cr、65Mn;n螺母：铸造锡青铜ZCuSn10P1、 ZCuSn5Pb5Zn5， 铸造铝青铜ZCuAl10Fe3n主要失效形式：螺纹磨损n设计思路：耐磨性条件 d和H 螺纹主要参数 对其他失效形式进行校核。n n n一、耐磨性计算一、耐磨性计算一、耐磨性计算n n n多发生在螺母。多发生在螺母。多发生在螺母。n n n螺纹牙展直后相当于悬臂梁。螺纹牙展直后相当于悬臂梁。螺纹牙展直后相当于悬臂梁。n n n限制螺纹接触处的压强限制螺纹接触处的压强限制螺纹接触处的压强p p pn n n校核公式：校核公式：校核公式：n n nh h h螺纹工作高度，梯形螺

12、纹工作高度，梯形螺纹工作高度，梯形h=0.5ph=0.5ph=0.5p，锯齿形，锯齿形，锯齿形h=0.75ph=0.75ph=0.75p n设计公式：n令=H/d2nz=H/P (梯形h=0.5P；锯齿h=0.75P)n梯形螺纹n锯齿形螺纹n取法：整体式：1.22.5 剖分式：2.53.5nZ一般小于10圈。n n n二、螺杆强度的校核二、螺杆强度的校核二、螺杆强度的校核n n n受力：轴向力受力：轴向力受力：轴向力Fa Fa Fa ； 扭矩扭矩扭矩T T T ；n n n三、螺杆稳定性校核三、螺杆稳定性校核三、螺杆稳定性校核n n n细长螺杆受到较大轴向压力，可能丧失稳定，临界细长螺杆受到较

13、大轴向压力，可能丧失稳定，临界细长螺杆受到较大轴向压力，可能丧失稳定，临界载荷与材料、长细比（柔度载荷与材料、长细比（柔度载荷与材料、长细比（柔度 ）有关。）有关。）有关。n n n=l/i=l/i=l/in n n 长度系数，与螺杆端部结构有关；长度系数，与螺杆端部结构有关；长度系数，与螺杆端部结构有关；n n nl l l螺杆的最大工作长度；螺杆的最大工作长度；螺杆的最大工作长度；n n ni i i螺杆危险截面惯性半径；螺杆危险截面惯性半径；螺杆危险截面惯性半径；n n nE E E螺杆材料的弹性模量；螺杆材料的弹性模量；螺杆材料的弹性模量；n n nI I I危险截面惯性矩；危险截面惯

14、性矩；危险截面惯性矩；nS安全系数，2.54n四、螺纹牙强度的校核n防止沿螺母牙根部剪断n校核公式：nb螺纹牙根部的宽度，梯形b=0.65P，锯齿形 b=0.74PnD螺母的大径。10-10 滚动螺旋简介1.滚动螺旋（滚珠丝杠）：2.分类：外循环 内循环3.特点：摩擦损失小，效率高达90%传动精度高；制造费用高，不具自锁性。10-11 键联接和花键联接键联接和花键联接n性质：可拆联接、标准件n用途：实现轴与轴上零件的周向固定n一、键联接的分类：n平键（普通平键和导向平键）n半圆键n楔键n切向键n1、平键联接、平键联接n两侧面是工作面，传递载荷n上表面与轮毂槽底之间有间隙；n定心性好，装拆方便n

15、1）普通平键键比轮毂短n n n型、型、型型、型、型型、型、型n2、导向平键、导向平键键比轮毂长n轴上零件的轴向移动n变速箱中的滑移齿轮n2、半圆键、半圆键n两侧面为工作面，定心性好。n自动适用轮毂斜度n键槽对轴的削弱大，适用于轻载。n3.楔键：楔键：n上下面为工作面。n靠摩擦力传递扭矩T，并能承受单向轴向力。n定心性差。n普通楔键n钩头楔键n4.切向键n一对楔键组成。n窄面为工作面，压力沿轴的切线方向作用。n传递双向扭矩，需要两对切向键，分布成120 130。n二、平键联接的强度校核二、平键联接的强度校核n标准件n材料： B600MPa碳素钢 45，n原则： 截面尺寸按轴径查标准 长度参照轮

16、毂查标准n n n失效形式：失效形式：失效形式： 平键（静联接）：工作面的压溃平键（静联接）：工作面的压溃平键（静联接）：工作面的压溃 挤压强度挤压强度挤压强度 导向平键（动联接）：磨损导向平键（动联接）：磨损导向平键（动联接）：磨损 压强压强压强n n n校核公式：校核公式：校核公式：平键：平键：平键：l l ls s s键的工作长度键的工作长度键的工作长度dTFt2pstphlF2n导向平键：n强度不够，可用两键按180布置。n强度校核时按1.5个键计算。n三、花键联接三、花键联接n轴和轮毂周向均布多个键齿构成的联接n齿的侧面为工作面。n承载能力高、对轴的削弱程度小、定心性好、导向性好n定心精度要求高、载