第九章 连接及传动

产品设计机械基础李江第三篇机构与传动设计平面连杆机构及其设计（4学时）凸轮机构及其设计（2学时）齿轮机构及其设计（6学时）连接与传动（6学时）转动的机构（2学时）往复运动的机构（2学时）位移扩大及倍力机构（2学时）间歇运动机构（2学时）特定轨迹的机构（2学时）其他典型机构与装置（2学时）新原理及机构的创意（2学时）2第九章连接与传动

教学要求能力目标1、合理选择连接方式的能力2、合理选择传动方式的能力第九章连接与传动一、连接：9.1固定连接及其应用9.2活动连接及其应用9.3柔性连接及其应用9.4其他连接与夹紧方式二、传动：9.5齿轮传动9.6带传动9.7链传动

第一节连接6一、联接的种类及适用条件

1．联接的种类电脑主机、随身听、双杠…都由多个零件联接而成，联接很重要。联接分可拆联接和不可拆联接两类。可拆联接主要有螺纹联接、键联接、销联接、弹性卡联接等。不可拆联接如拆卸则会造成零件损坏，如铆钉联接、焊接、粘接等。2．常用联接方式的特点与适用条件

表6-1常用联接方式的特点与适用条件

9.1固定连接及其作用9.1.1铆接9.1固定连接及其作用9.1.1铆接9.1.2焊接9.1.2焊接9.1.3销连接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。类型圆柱销圆锥销--经多次拆装后，定位精度会降低；有1:50的锥度，可反复多次拆装。拆装方便用于盲孔螺母锁紧抗冲击不易松动，能承受振动和变载荷,不铰孔，可多次装拆。带槽圆柱销9.1.3销连接销连接类型13四、弹性卡联接

弹性嵌卡联接或称弹性卡联接

零件的某部分具有适当的弹性，可在

变形中嵌入另一零件的相应部位，依靠回弹的力量在该处卡住，实现两个零件的固定联接。

弹性卡联接结构简单、易装易拆，快速简便，如今由于塑料注塑成型

容易，具有足够的弹性，所以在各种产品中应用愈益广泛。例9-1

用板片弹簧联接杆形零件

图9-15用板弹簧联接杆形零件

1—板片弹簧

2—需要联接和调整位置的杆形零件

3—固定板例9-2用压痕嵌卡搭接薄管

图6-16用压痕嵌卡搭接薄管

1—内管2—外管

例9-3用弹性翼形爪卡接零件

图6-17用弹性翼形爪卡接零件例9-4盒盖的弹性卡

图6-18盒盖的两种弹性嵌卡联接例9-5电源插座

图6-19电源插座的弹性卡联接

粘接与焊接两种不可拆联接应用广泛。它们结构简单、工效高、成本低、便于现场施工；主要缺点是不易拆卸处置，质量的检测控制方法不够完善。9.1.4键联接作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现零件的轴向固定或移动。类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。1.平键联接工作面特点：定心好、装拆方便。种类普通平键导向平键间隙轴2.半圆键联接优点：定心好，装配方便。缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。特别适用于锥形轴端的联接。工作面3.楔键联接和切向键联接结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的底面也有1:100的斜度。缺点：定心精度不高。应用：只能应用于定心精度不高，载荷平稳和低速的联接。安装时用力打入工作面5花键联接结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。优点：承载能力高、对轴的削弱程度小、定心好、导向性好。类型：矩形花键、渐开线花键、三角形花键。制造容易最常用用于高强度联接用于薄壁零件联接9.1.5螺纹联接dL0L1LL1-----座端长度L0-----螺母端长度(1)螺柱和螺栓联接eaal1l1铰制孔螺栓dd9.1.5螺纹联接aeel1l1HHH1H1H2H2d(2)螺钉连接(3)差动螺纹连接由两个螺旋副组成的使活动的螺母与螺杆产生差动(即不一致)的螺旋传动称为差动螺旋传动，其中两个螺旋副的旋向可以相同，也可以不同。六种螺纹五种螺纹连接六种螺纹连接防松方式249.1.5螺纹联接9.2活动连接及其应用9.2.1杆与固定支点的连接（1）杆与固定支点的活动连接，必须依赖于有一固定的活动销——轴。缺点：只能在一个平面内转动（2）活球连接优点：转动中心是一个“球”，可以在一定空间范围内转动。活球连接可以辅以其他零件，使杆在某一角度定位，是一种实用性很强的连接方式。注意：可以是活动的杆的凹面包络固定球面，也可以是固定的凹面包络杆端头的球面9.2活动连接及其应用9.2.1杆与固定支点的连接活球连接实例9.2.2滑动连接s=lsinφ→∞φl滑动连接是两个零件之间可以相互滑动的连接方式。9.2.3滑动轴承当把两个相互滑动的零件都变成一个环的时候，这种滑动关系就成了轴承与轴的关系。动压过程演示静压轴承多楔滑动轴承止推滑动轴承9.2.4滚动轴承为了减小摩擦，提高效率，滑动轴承会演变成滚动轴承。优点：与滑动轴承相比，减小摩擦，提高效率。分类：向心球轴承、滚子轴承、平底推力轴承（1）向心球轴承主要承受径向载荷，结构相对简单，摩擦力小，适于高速，有一定承受轴向载荷能力的场合。不适合重载。（2）滚子轴承

此类轴承承载耐力大，耐冲击，刚度大不易产生畸形。要求安装精度高。（3）平底推力轴承平底推力轴承也可分为球轴承和滚子轴承，主要受单向轴向载荷，适用于转速较低的场合。表9-1滚动轴承的主要类型和特性轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用调心球轴承10000中2˚~3˚主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。9.2.4滚动轴承调心滚子轴承20000C低0.5˚~2˚

比10000小能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。圆锥滚子轴承30000中2’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。a)单向表9-1滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力球轴承50000低不允许只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。b)双向深沟球轴承60000高8’~16’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。角接触球轴承70000C(α=15˚)70000AC(α=25˚)70000B(α=40˚)较高2’~10’能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。α大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。表9-1滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用表9-1滚动轴承的主要类型和特性（续）轴承名称、类型及代号结构简图承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用推力圆柱滚子轴承80000低不允许能承受很大的单向轴向载荷。圆柱滚子轴承N0000较高2’~4’能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡边(NU)、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边(NJ)等型式滚针轴承a)NA0000b)RNA0000低只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。不允许a)b)9.2.5齿轮连接作者：潘存云教授既传递运动又传递力，可靠，功率大，效率高，寿命长。1、平面传动直齿传动连接非圆齿轮传动2、空间齿轮传动9.3柔性连接及其应用9.3.1

弹簧连接定义：柔性连接是指在传递运动过程中两零件相互的位置、角度等可以在一定范围变化而不影响传递效果的一类连接形式。分类：1.弹簧连接2.其他弹簧柔性连接最常见的是弹簧连接1.弹簧连接

利用零件的弹性变形在机构中发挥作用的都可以称为弹簧或弹簧零件。利用弹簧的弹性可以控制机件的运动，缓和冲击和振动，存储能量、测量力的大小等。按弹簧受力的情况拉簧压簧扭簧按弹簧形状螺旋弹簧涡卷弹簧板簧扭簧（1）螺旋弹簧

此类弹簧主要受轴向力，拉簧和压簧主要用于零件的不同部位，一般是使其复位或得到一个张力。常见的弹簧秤就是点想的拉簧测力机构，火车轮上的减震装置是压簧机构。应用：弹簧称、火车上的减震装置（2）涡卷弹簧涡卷弹簧是一卷盘成蚊香状的弹簧钢片和钢丝，它主要承受切向力或转动力。可以存储能量或通过弹簧受力变形转动的角度测量受力的大小。涡卷弹簧原理：承受切向力或转动力，可存储能量或弹簧受力变形转动的角度测量受力大小（3）板簧板簧也称叶片弹簧，是由多块弯曲的弹簧钢板叠在一起构成的，比如汽车车厢与车轮之间的减震装置，利用弯曲钢板的弹性还可以起到防止载荷过载的作用。（4）扭簧在日常生活中应用较多。晾衣服用的夹子，利用扭簧的弹性作用。2.其他弹簧柔性连接弹簧的特性是可以弯曲具有伸缩性。利用这些特性可以传递较小的弯矩，例如清洗下水道的电动或手动清洁工具，完成清理下水道的功能。9.3.2万向轴连接α9.3.3其它柔性连接9.4其它连接方式联轴器和离合器是机械装置中常用的部件，它们主要用于联接轴与轴，以传递运动与转矩，也可用作安全装置。大致有以下类型：

联轴器用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可将两轴分离；

离合器在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；

安全联轴器与离合器机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；

特殊功用的联轴器与离合器用于某些特殊要求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分离等；联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行设计时应考虑：传递转矩大小、转速高低、扭转刚度变化、体积大小、缓冲吸振能力等因素。9.4其它连接方式9.4.1联轴器被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。

刚性联轴器

挠性联轴器

无弹性元件挠性联轴器：联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。

有弹性元件挠性联轴器：因联轴器中装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的减振能力越强。这类联轴器的品种多，应用广泛。对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：9.4其它连接方式9.4.1联轴器刚性联轴器凸缘联轴器套筒联轴器夹壳联轴器9.4其它连接方式9.4.1联轴器无弹性元件挠性联轴器十字滑块联轴器滑块联轴器万向联轴器齿式联轴器滚子链联轴器9.4其它连接方式9.4.1联轴器有弹性元件挠性联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器9.4其它连接方式一、离合器的分类作用：离合器用来联接两根轴，使之一起转动并传递转矩，在工作中主、从动部分可分离可接合。

按其工作原理可分为嵌入式、摩擦式（多摩擦片）两类；

按离合控制方法不同，可分为操纵式和自动式两类；

按操纵方式分有机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器等；

可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等，它们能在特定条件下，自动地接合或分离。二、对离合器的基本要求

分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠；

结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；

接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；

操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。9.4.2离合器9.4其它连接方式9.4.1其他连接与夹紧方式带正反螺纹杆的虎钳带杠杆式钳口的虎钳螺旋式钳（精工钳）管钳板材握紧器表面上有口或槽的零件抓取器砖瓦提爪第九章连接与传动一、连接：9.1固定连接及其应用9.2活动连接及其应用9.3柔性连接及其应用9.4其他连接与夹紧方式二、传动：9.5齿轮传动9.6带传动9.7链传动

第二节传动589.5齿轮传动一、齿轮传动的主要特点：

传动效率高可达99％。在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；

结构紧凑与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小；

与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长；

传动比稳定无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；

与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要求高，价格较贵。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，其应用范围十分广泛，型式多样，传递功率从很小到很大（可高达数万千瓦）。一、齿轮传动概述599.5齿轮传动二、齿轮的主要失效形式轮齿折断齿面磨损齿面点蚀齿面胶合塑性变形齿轮传动的失效主要是指轮齿的失效，其失效形式是多种多样的。常见的失效形式有：由于齿轮其它部分（齿圈、轮辐、轮毂等）通常是经验设计的，其尺寸对于强度和刚度而言均较富裕，实践中也极少失效。第二节传动609.6带传动3带传动的组成：主动轮1、从动轮2、环形带3。工作原理：

安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转。1n2n12F0F0F0F061设计：潘存云设计：潘存云类型平皮带V型带多楔