机械基础培训讲义

广东喜之郎集团有限公司机械基础课程目标完成课程后，学员将能够：-了解螺纹连接及基本类型（标题44号字）内容28号字一、螺纹联接1、螺纹的种类

按照平面图形的形状（即轴剖面的牙型形状）螺纹分为:矩形螺纹、普通螺纹（或称三角形螺纹）、梯形螺纹锯齿形螺纹等

普通螺纹主要用于联接，其余三种主要用于传动

一、螺纹联接根据螺旋线绕行的方向，螺纹分为：右旋和左旋。

机械中常用右旋螺纹,左旋螺纹的标准紧固件通常制有左旋标记。根据螺旋线的线数，螺纹又可分为：单线螺纹和多线螺纹。单线螺纹自锁性好，多用于联接，也可用于传动，多线螺纹多用于传动

此外，螺纹还有内螺纹和外螺纹之分，两者组成螺纹副。2、螺纹的主要参数

①大径d，D（处螺纹用小写，内螺纹用大写，下同）与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径，通常为螺纹的最大直径，即螺纹的公称直径。②小径d1，D1与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，为螺纹的最小直径。③中径d2，D2螺纹牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱的直径。④螺距P螺纹相邻两牙型上对应点间的轴向距离。同一种公称直径d的普通螺纹，按螺距P的大小分为粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹。用于联接的螺纹通常为粗牙普通螺纹。表1为粗牙普通螺纹的一些常用尺寸。2、螺纹的主要参数⑤导程Ph同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。⑥线数n螺旋线的数目，有Ph=nP。因线数愈多，加工愈困难，故通常n≤4。⑦螺纹升角φ螺纹中径圆柱上螺旋线切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角，其值为：tgφ=Ph/πd2=np/πd2

⑧牙型角α轴向剖面内螺纹牙型两侧边间的夹角,如矩形螺纹的牙型角α=0,三角形螺纹的牙型角α=60°,梯形螺纹的牙型角为α=30°。粗牙普通螺纹的常用尺寸公称直径d螺距P中径d2小径d1公称直径d螺距P中径d2小径d1615.354.92202.518.3817.2981.257.196.65[22]2.520.3819.29101.59.038.3824322.0520.75121.7510.8610.11[27]325.0523.75[14]212.7011.84303.527.7326.2116214.7013.84[33]3.530.7329.21[18]2.516.3815.2936433.4031.673、螺纹联接的基本类型

螺栓联接：联接时螺栓穿过被联接件的光孔，并用螺母拧紧（图3）。由于被联接件上无需加工螺纹，所以不受被联接件材料的限制，通常用于被联接件不太厚和便于加工通孔的场合。双头螺柱联接：装配时将双头螺柱的一端拧入被联接件的螺纹孔中，另一端穿过另一被联接件的通孔，再拧上螺母（图4）。拆卸时，只需旋下螺母，而不需拧下双头螺柱便可将被联接件拆开。这种联接通常用于被联接件之一很厚，不便加工成通孔，而又需经常拆卸的场合。螺钉联接：联接时将螺钉穿过一个被联接件的通孔，直接拧入另一被联接件的螺纹孔中（图5）。适用于被利用拧入被联接件之一太厚，且不经常装拆的场合。紧定螺钉联接：联接时，利用拧入被联接件上螺纹孔中的螺钉末端直接顶住另一被联接件的表面或顶入相应的孔穴，以固定两被联接件的相对位置，这各联接用于传递不大的力或力矩。

螺纹联接件包括螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈以及防松零件等这些零件大多已有国家标准，可查阅有关标准或手册，设计时一般都按标准选用

4、螺纹联接件

4、螺纹联接件

螺栓、螺柱和螺钉：普通螺栓的头部形状很多，但主要应用的是六角头螺栓和小六角头螺栓两种。六角头螺栓应用较广，小六角头螺栓因头部小，故不宜用于经常装拆、被联接件强度低和易锈蚀的场合。双头螺柱上螺纹较短的一端应旋入有螺纹孔的被联接件中。螺钉的形状与螺栓相似，但头部式样较多，有内六角头、十字槽头等。紧定螺钉的头部形状多为内六角形或槽形，其末端因要枯住被联接件之一的表面或相应的凹坑，也具有多种形状。

螺母：螺母的形状有六角形、圆形等，最常用的为六角形，它又分为厚型和薄型。垫圈：垫圈的作用是为了加大螺钉头或螺母与被联接件的接触面积，保护被联接件支承表面不受损伤。垫圈的类型主要有光垫圈、粗垫圈、弹簧垫圈、止动垫圈等。

5、螺纹联接的防松

螺纹联接一般具有自锁性，此外螺母及螺栓头部的支承面上的摩擦力也有防松作用，故拧紧后一般不会自行松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，以及在高温或温度变化较大时，螺纹副之间的摩擦力会瞬时减小或消失，联接就可能松动。因此设计时必须采取有效措施防止螺纹松脱。防松的关键就是防止螺旋副的相对转动

常用的防松方法

摩擦防松弹簧垫圈对顶螺母尼龙锁紧螺母弹簧垫圈材料为弹簧钢，装配后垫圈被压平，其反弹力能使使螺纹间保持压紧和摩擦力利用两螺母的对顶作用使螺栓始终受到附加的拉力和附加的摩擦力。结构简单，可用于低速重载场合螺母中嵌有尼龙圈，拧上后尼龙圈内孔被胀大，箍紧螺栓机械防松开口销与六角开槽螺母圆螺母与其止动垫圈止动垫片槽型螺母拧紧后，用开口销穿过螺栓尾部小孔和螺母的槽，也可以用普通螺母拧紧后不规则配钻开口销孔使垫片内翅嵌入螺栓（轴）的槽内，拧紧螺母后将垫片外翅之一折嵌于螺母的一个槽内将垫片折边以固定螺母和被联接件的相对位置永久止动冲点防松法。用冲头冲2-3点粘合法防松用粘合剂涂于螺纹旋合表面，拧螺母后粘合剂能自行固化，防松效果良好6、螺纹联接的检查和维护

螺纹联接的检查：在机械设备使用前或使用过程中，应仔细检查各部位联接件的可靠性，特别要注意检查开口销等机械元件的防松情况。

螺纹联接件的更换：当螺栓联接件需要更换时，应选和被更换的螺栓、螺母的类型和力学性能相同的螺栓、螺母，最好是原厂家的，切忌用力学性能低的代替。当机器拆卸后重新装配时，为保证密封可靠，必须更换全部垫片二、键联结

1、平键联结：平键的剖面形状为矩形，其两侧面为工作面，而上表面与轮毂槽底之间留有间隙。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递载荷。这种键联结结构简单，装拆方便，对中性好，应用广泛。常用的平键有普通平键、导向平键等。①

普通平键：普通平键联结为静联结，即轴与轮毂间无相对的轴向移动。按键的端部形状可分为圆头（A型）、平头（B型）、半圆头（C型）三种。圆头和平头键用在轴的中部，以圆头键用得最广，半圆头键仅用于轴端。圆头和半圆头键在轴睥键槽用面铣刀铣出，轴上键槽端部截面突变，应力集中较大；平头键在轴上的键槽用盘铣刀铣出（见图6），因轴上键槽端部截面渐变，应力集中较小，但轴向固定不如圆头键联结。轮毂的键槽一般用插刀或拉刀加工。

②

导向平键：导向平键联结为动联结，用于轮毂需在轴上作轴向移动时，如变速箱中的滑移齿轮。导向平键也分A、B型两种，因键较长，为防止键在轴槽中松动，需用螺钉将键固定在轴槽中，为便于键的拆卸，在键上制有起键螺纹孔。导向键适宜于轴上零件的轴向移动不大时，如需滑移距离较大时，可采用滑键联结。普通平键的尺寸（单位：mm）

轴的公称直径d键键槽键长的标准系列公称尺寸b*h长度L键槽深t毂槽深t1自6-8＞8-10＞10-12＞12-17＞17-22＞22-30＞30-38＞38-44＞44-50＞50-58＞58-65＞65-75＞75-85＞85-95＞95-110＞110-13022*23*34*45*56*68*710*812*814*916*1018*1120*1222*1428*1632*186-206-368-4510-5614-7018-9022-11028-14036-16045-18050-20056-22063-25070-28080-32090-3601.21.82.53.03.54.05.05.05.56.07.07.59.09.010.011.011.41.82.32.83.33.33.33.84.34.44.95.45.46.47.4

6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,3236,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,160,180,200,220,360,400,450,5002、半圆键联结如图7,与平键联结类似，其两侧面为工作面，与平键联结不同甘共苦提其轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大。这种键能在轴槽中摆动，以适应轮毂槽底面的倾斜。由于半圆键与键槽配合较松，可倾转，易拆装，常用于锥形轴端，传递不大的转矩。3、楔键联结：楔键的上下表面为工作面，其上表面与轮毂键槽的底面各有1：100的斜度，装配时楔键需打紧在轴与轮毂的键槽中，靠楔紧后上下面产生的摩擦力传递转矩，也能传递单向的轴向力。由于楔紧后使轴与轴上零件产生偏心，故常用于对中性要求不高、载荷平稳的低速场合，如带轮、链轮轮毂与轴的联接。楔键可分为普通楔键和钩头楔键，钩头楔键的钩头供拆卸用，若安装在轴端，应加防护罩。

4、切向键联结：

切向键由一对斜度1：100的楔键组成，其上下两面（窄面）为工作面。

5、花键联结：在轴上加工出多个键齿称花键轴，而在轮毂孔上加工出多个键齿则称花键孔，二者组成的联结称为花键联结。花键齿的两侧面为工作面，工作时靠轴与轮毂齿侧面的挤压传递转矩。由于花键联结为多齿承载，且齿槽较浅，应力集中较小，对轴的削弱较轻，故承载能力较大，对中性、导向性较好，但缺点是需要专用设备加工，成本较高。所以花键联贯适于传递荷较大和定心精度要求较高的动、静联结，特别是对常滑移的动联结更具有独特的优越性。花键联结按其键齿的形状可分为矩形花键和渐开线花键两种。1）矩形花键：

如图8，矩形花键的齿侧面互相平行，易于加工。根据GB1144-87规定，其规格用N*d*D*B表示键数、小径、大径和键宽，按传递载荷的大小，其尺寸分为轻系列和中系列，矩形花键齿均为偶数，并采用小径d定心的方式。小径定心方式的定心精度较高，轴与孔的花键齿均可进行磨削，加工方便。2）渐开线花键：

如图9,花键齿形为渐开线，故其齿形加工方法与齿轮完全相同，但其压力角与齿轮不同，分别为30°和45°。根据GB3478.1-83规定，渐开线花键按其基准齿形分为30°平齿根、30°圆齿根和45°圆齿根三种，其模数共有16种分成两个系列。由于渐开线花键具有自动定心的特点，故未规定定心方式。渐开线花键由其压力角大，齿根宽，齿根部应力集中小，强度高，且可获得较高精度，故宜于载荷较大、对中要求较高及轴径较大的场合。三、带传动

1、带传动的类型。根据带的横截面形状不同，带传动可分为矩形截面的平带传动和梯形截面的V带传动，其中V带又有普通V带（以下简称V带）和窄V带之分，近几年来，为了适应工业上的需要，又出现了一些新型的带传动，如同步带传动，多楔带传动等，见图10。

2、带传动的优缺点和应用范围。

带传动是具有中间挠性的一传动，所以：1）能缓冲减振，传动平稳，无噪声；2）制造和安装精度不象啮合传动那样严格；3）过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其它零件的损坏；4）可增加带长以适应中心距较大的工作条件（可达15m）；5）维护方便，不需润滑，价格低廉。和齿轮传动相比，它有以下缺点：1）摩擦型带传动不能保持准确的传动比，传动效率较低；2）传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上的压力都较大；3）带的寿命较短。带传动的应用范围很广，常用于中、小功率，带速v=5-25m/s，传动比I≤7的情况下。

3、V带

普通V带是楔角为40°，带高与节宽之比（h/bp）近似为0.7的梯形截面环形带，它的构造如图11所示，抗拉层2承受基本拉力，它由几层帘布或一层粗线组成，分别称为帘布芯结构和线绳芯结构。线绳芯结构带体柔软，抗挠曲疲劳性好，适用于带轮直径较小，载荷不大和转速较高的场合。为提高带的拉曳能力，抗拉层可采用尼龙丝绳或钢丝绳。顶胶层1、底胶层3为胶料，V带在带轮上弯曲时，顶胶层受拉，底胶层受压。包布层4由几层橡胶布组成，是带的保护层。普通V带已经标准化（见GB11544-97），按截面尺寸分为：Y、Z、A、B、C、D、E、七种型号。表4给出了各种型号普通V带截面的尺寸。V带型号YZABCDEV带截面顶宽b6.010.113.017.022.032.038.0画图节宽bp5.38.511.014.019.027.032.0高度h4.06.08.011.014.019.025.0楔角a40°单位长度质量q/（kg.m-1）0.020.060.100.170.300.620.90表4普通V带剖面基本尺寸及参数单位：mm4、带传动的张紧装置虽然在安装带传动装置时，带就以一定的初拉力套在带轮上，但由于带不是完全弹性体，经过一定时间的运转后，会因塑性变形而伸长、松弛，其结果是使传动能力下降，甚至丧失。因此带传动必须采取张紧装置，以产生和保持必需的张紧力。常见的张紧方法有：

虽然在安装带传动装置时，带就以一定的初拉力套在带轮上，但由于带不是完全弹性体，经过一定时间的运转后，会因塑性变形而伸长、松弛，其结果是使传动能力下降，甚至丧失。因此带传动必须采取张紧装置，以产生和保持必需的张紧力。常见的张紧方法有：

1）调节中心距定期张紧：图12a所示的装置多用于水平放置多用于平水放置的带传动。电动机装在滑轨2上，旋动调整杆1，将推移电动机，通过调整中心距控制张紧力。图12b所示的装置为摆架式，多用于垂直传动。电动机固定在摇摆架3上，用调整螺杆1来调节中心距，控制张紧力。自动张紧：图13a所示的装置中装有带轮的电动机装在摆架上，靠电动机的自重，使带轮随电动机绕摆动轴摆动，以自动保持一定的初拉力。图13b所示的装置是靠弹簧的拉力达到自动张紧的目的。

2）张紧轮装置：这种方法可任意调节张紧力的大小，增大包角，容易装拆，但影响带的寿命，并且不能逆转。张紧轮安装在带的松边，直径通常取dz≥（0.8-1）d1,式中d1为小带轮直径。图14。

3）改变带长：对有接头的带，常采用定期截去带长的方法使带张紧，截去长度△L=0.01L，式中L为带长。6、带传动的使用与维护

正确安装、使用和维护，是保证V带传动正常工作和延长寿命的有效措施。因此必须注意以下几点：1）、安装时，应先将中心距减小、松开张紧轮，V带装好后再调整到合适的张紧程度。不能将V带强行撬入。2）、选用V带时，要注意型号和基准长度，不要搞错。否则会出现V带高出轮槽或带底面与带轮槽底面接触，造成传动能力降低或失去V带传动靠侧面工作的优点。3）、安装V带轮时，两带轮轴的中心线必须保持平行，V带轮端面与轴中心线垂直，主、从动轮的轮槽必须在同一平面内。轴或轴端部不应有过大的变形，否则会引起V带扭曲及带侧面过早磨损。4）、对V带传动应进行定期检查，发现不能继续使用时应及时更换，但必须使一组V带中各根带的实际长度尽量相近。不同带型、不同厂家生产、不同新旧程度的V带不宜同组使用。5）、V带应保持清洁，不宜在有酸、碱或油污等对橡胶有腐蚀或促使其老化的场合工作。

四、链传动11、链传动的特点。链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动，它通过链和链轮齿的啮合来传递运动和动力，兼有齿轮传动和带传动的一些特点。与带传动相比：1）链传动没有弹性滑动和打滑，所以平均传动比准确，效率较高；2）对轴的作用力较小；3）尺寸较紧凑，装拆方便；4）能在恶劣的环境下工作，诸如高温、油污、粉尘和泥沙等场合。

链传动与齿轮传动相比：1）制造和安装精度要求低；2）链轮轮齿受力较小，强度较高，磨损也较轻；3）传动中心距大。链传动的主要缺点是：瞬时链速和瞬时传动比是变化的，故传动不平稳，振动冲击和噪声较大，不适于载荷变化很大和急速反转的传动。2、滚子链滚子链的结构如图15所示。它由内链板1）外链板2）销轴3）套筒4和滚子5所组成，其中内链板与套筒之间、外链板与销轴之间均为过盈配合；套筒与销轴之间、滚子与套筒之间为间隙配合。当链啮合或脱出链轮轮齿时，内、外链相对挠曲，套筒可绕销。轴自由转动。滚子是活套在套筒上的，工作时，滚子沿链轮的齿廓滚动，这样可以减少链轮轮齿与套筒之间的磨损。链板一般制成“8”字形，以使它的各个横截面具有接近相等的抗拉强度，并可减轻重量和运动时的惯性力。

滚子链上相邻两滚子中心距离称为链节距，用P表示，它是链的主要参数。链节距愈大，链各部分尺寸也越大，承载能力也越高。当传递的功率较大，而又要求结构紧凑时，可采用双排链或多排链，但排数越多，各排受力越不均匀，故一般不超过3-4排。

滚子链已标准化，表5列出了常用A系列滚子链的主要参数。表中号乘以25.4/16(mm),即为链节距值。

滚子链已标准化，表5列出了常用A系列滚子链的主要参数。表中号乘以25.4/16(mm),即为链节距值。

表5A系列滚子链主要参数链号链节距P/mm滚子外径d1/mm销轴直径d2/mm内链节内宽b1/mm内链节外宽b2/mm排距P1/mm单排链单位长度质量q/kg.m-1极限拉伸载荷(单排)Flim/kN08A12.707.953.967.8511.1814.380.613.810A15.87510.165.089.4013.8418.111.021.812A19.0511.915.9412.5717.7522.781.531.116A25.4015.887.9215.7522.6129.292.655.620A31.7519.059.5318.9027.4635.763.886.724A38.1022.2311.1025.2235.4645.445.6124.628A44.4525.4012.7025.2237.1948.877.516932A50.8028.5814.2731.5545.2158.5510.10222.440A63.5039.6819.8437.8554.8971.5516.10347表5A系列滚子链主要参数

链的长度用链节数来表示，链节数最好取偶数，以便联接时正好使内、外链板相接，接头处可用开口销或弹簧夹锁紧，前者通常用于大节距，后者一般用于小节距。当链节数为奇数时，需要采用过渡链节。由于过渡链节的链板要受附加弯矩的作用，所以在一般情况下最好不用。

滚子链的标记例如A系列：节距12.7mm、单排、87节的滚子链，可标记为08A-1X87GB/T1243-19973、链传动的张紧链传动应适当张紧，以免由于松边张力不足引起链条在链轮上的跳齿和脱链。张紧可以采用方法：1）、加大中心距的方法张紧。2）、用缩短链长的方法张紧。当传动没有张紧装置而中心距又不可调时常采用这种方法对因磨损而伸长的链条张紧。3）、用张紧装置张紧。如图16，张紧轮应放在靠近小链轮的松边，张紧轮直径可略小于小链轮直径，从外侧张紧，以保证小链轮处的包角。张紧轮可以是带齿的，也可以是不带齿的。

4、链传动的润滑

链传动的润滑至关重要。合理的润滑能大大降低链条铰链的磨损，延长使用寿命。如果给油充分，还有冷却效果，降低传动噪声，减缓啮合冲击，避免铰链胶合。表9-11给了了常用的润滑方式。润滑油推荐采用L-AN46和L-AN68全损耗系统用油。温度低时取前者，对于开式及重载低速传动，可在润滑油中加入MoS2、WS2或MoSe2、Wse2等添加剂。对用润滑油不便的场合，可以涂抹润滑脂，但应定期清洗与加脂。表6滚子链的润滑方式

方式润滑方法供油量人工润滑用刷子或油壶定期在链条松边内、外链板间隙中注油每班注油次滴油润滑装有简单外壳，用油杯滴油单排链，每分钟供油5-20滴，速度高时取大值油浴润滑采用不漏油外壳，使链条从油槽中通过链条浸入油面过深，搅油损失大，油易发热变质。一般浸油深度为6-12mm飞溅润滑采用不漏油外壳，在链轮侧边安装甩油盘，飞溅润滑。甩油盘圆周速度ν＞m/s。当链条宽度大于125mm时，链轮两侧各装一个甩油盘甩油盘浸油深度为12-35mm压力润滑采用不漏油外壳，油泵强制供油，喷油管口设在链条啮入处，循环油可起冷却作用每个喷油口供油量可根据链节距及链速大小查阅有关手册五、齿轮传动

1、齿轮的基本参数（如图17）1）齿数：在齿轮整个圆周上轮齿的总数称为齿数，用z表示。2）模数：齿距与分度圆直径有如下计算关系：zP=πd，因而：d=（P/π）z上式含有无理数π致使计算和测量多有不便，故取比值P/π为一系列较完整的数，称为模数，用m表示，单位为mm。于是分度圆上的齿距P和分度圆直径d分别表示为：P=πm；d=mz

模数m是决定齿轮尺寸的一个基本参数。模数越大则轮齿越大。图10-9表示了不同模数的齿轮形。分度圆上的模数是标准值。模数标准系列见表10-2。

3）压力角：由前述渐开线特性知，在不同圆周上渐开线的压力角不同的。国家标准规定在分度圆上的压力角为20°，用α表示，称为标准压力角。于是依式有：α=arccos（rb/r）或rb=rcosα4）顶高系数ha和顶隙系数c为了以模数m作为基本参数进行计算，齿顶高和齿根高可取为：ha=hamhf=（ha+c）m式中ha——齿顶高系数；c—顶隙系数。标准规定，正常齿制：ha=1，c=0.25；短齿制：0.8,c=0.3

凡模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数均为标准值，且分度圆上的齿厚和槽宽相等，即s=e=P/2=πm/2，称为标准齿轮。

5）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸

依据上述五个基本参数（z、m、α、ha、c）利用下面表中列出的计算公式，就要以计算出标准直齿圆柱齿轮各部分的几何尺寸，表7列出了正常制外啮合标准直齿圆柱齿轮的尺寸计算公式，对于内齿轮和齿条的尺寸计算公式请读者自行分析得出。表7渐开线标准直齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算公式

选取标准值

h1=h2=（2ha+c）m名称代号计算公式小齿轮大齿轮模数压力角分度圆直径齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距基圆齿距齿厚槽宽顶隙标准中心距节圆直径传动比mαdhahfhdadfdbpPbsead＇i（根据齿轮受力情况和结构需要确定，选取标准值）

d1=mz1d2=mz2ha1=ha2=hamhf1=hf2=（ha+c）mda1=（z1+2ha）mda2=（z2+2ha）mdf1=（z1-2ha-2c）mdf2=（z2-2ha-2c）mdb1=d1cosadb2=d2cosaP=πmPb=pcosa

S=πm/2e=πm/2c=cma=m（z1+z2）/2（当中心距为标准中心距α时）d1=di12=w1/w2=z2/z1=d2/d1=d2/d1=db2/db12、齿轮传动的特点：

齿轮传动用于传递空间任意两轴间的运动和动力，是应用最广泛的一种机械传动。齿轮传动与其它机械传动相比具有传动比准确、效率高、寿命长、工作可靠、结构紧凑、适用的速度和功率范围广等优点。齿轮传动的主要缺点是：制造和安装精度要求较高，不宜在两轴中心距很大的场合使用等。3、齿轮传动的类型、特点和应用齿轮传动类型很多，有不同的分类方法。按照齿轮副中两齿轮轴线的相对位置，齿轮传动动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动三大类。齿轮传动的主要类型、特点和应用。按齿轮的工作条件可分为：1）、开式齿轮传动：齿轮传动无箱无盖的暴露在外，故不能防尘且润滑不良，因而轮齿易磨损，寿命短，用于低速或低精度的场合，如水泥搅拌机齿轮、卷扬机齿轮等。2）、闭式齿轮传动：齿轮传动安装在密闭的箱体内，故密封条件好，且易于保证良好的润滑，使用寿命长，用于较重要的场合，如机床主轴箱齿轮、汽车变速箱齿轮，减速器齿轮等。3）、半开式齿轮传动：介于开式齿轮和闭式齿轮传动之间，通常在齿轮的外面安装有简易的罩子，如车床交换齿轮架齿轮等。4、齿轮的常用材料和热处理根据齿轮失效形式的分析可知，齿轮材料应具备如下性能：1）齿面有足够的硬度，以获得较高的抗点蚀、抗磨损、抗胶合的能力；2）齿芯部有足够的韧性，以获得较高的抗弯曲和抗冲击载荷的能力；3）具有良好的加工工艺性和热处理工艺性能；4）经济。为了满足上述要求，齿轮多使用锻钢、铸钢、铸铁等金属材料，并经热处理。也可使用工程塑料等非金属。齿轮常用材料列于表8。表8齿轮常用材料

材料热处理方法硬度应用HBSHRC

45正火156-217

低速轻载中、低速中载（如通用机械中的齿轮）高速中载、无剧烈冲击（如机床变速箱中的齿轮）调质197-286表面淬火40-50

40Cr

调质217-286

低速中载高速中载，无剧烈冲击表面淬火

45-5535SiMn42Simn调质196-286

可代替40Cr表面淬火

45-5520Cr20CrMnTi渗碳淬火回火

56-62（齿心28-33）高速中、重载，承受冲击载荷的齿轮（如汽车、拖拉机中的重要齿轮）38CrMoALA渗氮齿心229＞850HV载荷机械中的低速齿轮ZG310-570正火163-179

重型机械中的低速齿轮ZG340-640179-207

ZG35SiMN163-217调质197-248

标准系列减速器的大齿轮HT250

171-241

不受冲击的不重要齿轮；开式传动中的齿轮HT300187-255QT500-5

147-241

可代替铸钢QT600-2229-3025、齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑可减少磨损和发热，还可以防锈和降低噪声，对防止和延缓轮齿失效，改善齿轮传动的工作状况起着重要作用。1）、齿轮传动的润滑方式开式和半开式齿轮传动及低速轻载的闭式传动，通常采用周期性的人工加油或脂润滑。闭式齿轮传动可采用以下方式润滑：①

浸油润滑：当齿轮的圆周速度V＜m/s时，通常将大齿轮浸入油池中进行润滑，如图18a所示，浸油深度约为1-2个齿高，速度高时取小值，但不应小于10mm。对锥齿轮传动应浸入全齿宽，至少浸入半个齿宽。浸油深度过大会增大齿轮的搅油阻力，并使油温升高。在多级齿轮传动中，可采用带油轮将油带到未浸入油池内的轮齿面上，如图18b所示，同时并可将油甩到候车箱壁面上散热，使温油下降。②

喷油润滑：当齿轮圆周速度ν＞12m/s时，由于圆周速度大，齿轮搅油剧烈，且因离心力较大，会使沾附在齿廓面上的油被甩掉，因此不宜采用浸油润滑，可采用喷油润滑。即用油泵将具有一定压力的油经喷油嘴喷到啮合的齿面上。如图18c。？2）、润滑剂的选择。

齿轮传动常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。选用润滑油时主要考虑的是油粘度，一般来讲，转速越高，所用油的粘度越低，反之越高。对于变速、变载、重载或者频繁开车、停车等的齿轮传动，宜用粘度高的润滑油。润滑油的粘度通常根据齿轮的承载情况和圆周速度选取。闭式齿轮传动常用的润滑油粘度值可参考表9选用。

表9齿轮传动存用的润滑油运动粘度V40℃单位：mm2/s齿轮材料强度极限δB/N.mm-2圆周速度ν/m.s-1＜0.50.5-11-2.52.5-55-12.512.5-25＞25铸铁、青铜—3202201501006846-钢450-100046032022015010068461000-1250460460320220150100681250-16001000460460320220150100渗碳或表面淬火钢1、轴的分类：轴的分类方法有多种，常见的分类有：

A、

按照轴的轴线形状分为1）直轴，用于一般机械中。直轴按外形又可分为光轴和阶梯轴，按轴的结构可分为实心轴和空心轴；2）曲轴，常用于往复式机械中，如内燃机、空气压缩机等；3）挠性轴，可将将扭矩和旋转运动灵活地传到所需要的任何位置，常用于医疗设备中。

B、按照轴所受载荷情况分为：1）转轴，既传递扭矩又承受弯矩的轴，在机器中最为常见；2）心轴，只承受弯矩而不承受扭矩；3）传动轴，只承受扭矩而不承受弯矩。

六、轴2、轴的材料轴的材料常采用碳素钢或合金钢，钢轴的坯料大多是轧制圆钢或锻钢。对于机器中承载的轴，最广泛应用的是优质中碳钢（例如45钢等）。这类钢价格便宜，强度较高，材料供应足，切削性能和热处理性能较好。较重要的轴一般要进行调质热处理，以改善材料的力学性能。不重要或受力较小的轴可采用低碳钢或中碳钢。合金钢比碳素钢的机械强度高，淬透性好，还可变更合金的种类和含量以及热处理方法以得到各种特殊的性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。在传递功率大，要求提高疲劳强度和耐磨性，处于高温或低温以及在腐蚀性工况下工作的轴，常采用合金钢。合金钢对应力集中的敏感性高，所以对合金钢轴应特别注意减小应力集中。合金钢的弹性模量与一般碳素钢相差不多，要想用合金钢来提高轴的刚度是没有效果的。形状复杂的轴（如内燃机车的曲轴）可以用球墨铸铁或高强度铸铁成毛坯，再经机械加工成成品。它具有成本低、吸振性好、耐磨等优点。3、轴上零件的定位和固定轴上零件的定位和固定是两个不同的概念。定位是针对装配而言的，为了保证准确的安装位置；固定是针对工作而言的，为了使运转中保持原位不变。但两者又有联系，通常作为结构均可起来轴向定位和固定的作用。1）、轴向定位和固定：轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈、弹性挡圈、紧定螺钉和圆锥面等结构均可起到轴向定位和固定的作用。2）、周向定位和固定：键、花键、销、紧定螺钉、过盈配合、非圆轴等结构均可起到周向定位和固定的作用。七、滚动轴承

1、滚动轴承的结构滚动轴承严格说来是一个组合（标准）件，其基本结如图19所示。即一般由外圈、内圈、若干个滚动体和保持构成。通常内圈以孔与轴颈配合而随轴一起转动；外圈的外径与轴承座或机架座孔相配合而固定；滚动体在内、外圈的滚道上滚动；有时滚动轴承也用于内圈与轴固定不动、外圈转动的情况。为适应不同的工作需要，滚动轴承的滚动体形状有球形（俗称滚珠）和滚子形，滚子形中又包括圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子和滚针。滚动轴承的内、外圈和滚动体一般用轴承钢（如GCr9、GCr15、GCr15SiMn等）经淬火制成；保持架则常采用低碳钢板冲压件或青铜、塑料等。

2、流动轴承的主要类型滚动轴承分类的主要依据是其所能承受载荷的方向（或公称接触角）和滚动体的种类。滚动体和套圈接触处的法线与轴承的径和平面（垂直于轴承轴心的平面）之间的夹角α称为公称接触角。α越大，则轴承承受轴向栽荷的能力就越大。轴承所受的载荷方向不外乎径向和轴向。据此可将滚动轴承分为以下几个大类，见表10。

表10滚动轴承的主要类型和特点轴承类型类型代号尺寸系列代号特性调心球轴承1（0）2主要承受径向载荷，也可承受大的轴向载荷。但承受轴向载荷会形成单列滚动体受载而显著影响轴承寿命，所以应尽量避免受轴向载荷。能自动调心，允许内、外圈轴线相对偏斜2°-3°该轴承有圆柱孔（1000型）和圆锥孔（10000K型，锥度1：12）两种型式

（1）221（0）3（1）23调心滚子轴承21322233031324041承受径向载荷能力较大，同时也可承受一定的轴向载荷。能自动调心，允许内、外圈轴线相对偏斜2°-3°表10滚动轴承的主要类型和特点推力球轴承单向5121314只能承受轴向载荷，且作用线必须与轴线相重合，不允许有角偏差。有单列一承受单向推力（51000型）；双列一承受双向推力（52000型）等类型

高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较短。可用于轴向载荷大，转速不高之处

双向222324表10滚动轴承的主要类型和特点深沟球轴承617371819结构简单，应用最广。主要用于承受径向载荷，也可承受不大的轴向载荷，承受冲击载荷能力差。高速时可代替时可代替推力承受纯轴向载荷。允许内、外圈轴线相对偏2＇-10＇16（0）06（1）0（0）2（0）3（0）4角接触球轴承719（1）0（0）2（0）3（0）4能同时承受径向、轴向载荷，公称接触角有15°（70000C型）、25°（70000B型）三种，通常成对使用，可以分装于两个支点或同装于一个支点上

表10滚动轴承的主要类型和特点圆柱滚子轴承外圈无挡边N10（0）222（0）323（0）4用于承受径向载荷，内、外圈沿轴向可以分离。对轴的偏斜敏感，允许的内处圈轴线相对偏斜仅为2＇-4＇内圈无挡边NU10（0）222（0）323（0）4滚针轴承NA484969只能承受径向载荷，承载能力大，径向尺寸小，一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。对内、外圈轴线偏斜敏感

3、滚动轴承的代号滚动轴承类型很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级等，为了便于组织生产、管理、选择和使用，国家标准规定了滚动轴承的代号。滚动轴承代号的组成。1）基本代号：基本代号是表示轴承主要特征的基础部分，也是初学者应着重掌握的内容，包括轴承的类型、尺寸系列和内径。尺寸系列是轴承宽度系列（对推力轴承来说是高度系列）与直径系列的组合，用两位（或一位）数字表示。宽度系列是指：径向轴承或向心推力轴承的内径相同，而宽度为一系列不同尺寸，依8、0、1、…6次序递增（推力轴承的高度系列是轴承的高度依7、9、1、2顺序递增）。直径系列表示同一类型、相同内径的轴承，其外径有一个递增的系列尺寸（滚动体尺寸随之递增，见图15-3），即按7、8、9、0、1、…5顺序外径尺寸增大；相应的轴承承载能力也依次增大。

内径代号是用两位数字来表示轴承的内径：内径d=10-480mm的轴承的内径表示方法，见表15-3（内径为其它尺寸的轴承表示见有关标准和手册。表15-3滚动轴承的内径代号

内径代号0001020304-96轴承内径/mm10121504-96代号数X54、滚动轴承的选择轴承类型的选择，是设计滚动轴承时首先解决的问题。一般在选择轴承类型时应考虑如下几个因素。1）载荷的方向、大小与性质：受纯径向载荷时应选用向心轴承（如60000、N0000、NU0000型等）。受纯轴向载荷时应选用推力轴承（如50000型）。对于同时承受径向载荷R和轴向载荷A的轴承，应根据二者（A与R）的比值来确定：若A相对于R较小时，可选用深沟球轴承（60000型）、或接触角不大的角接触球轴承（70000C型）及圆锥滚子轴承（30000型）；当与R相比其A值较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承（70000AC型或70000B型）及圆锥滚子轴承（30000B型）；当A比R大很多时，则应考虑采用向心轴承与推力轴承相组合的结构型式，以分别承受径向和轴向载荷。在相同外廓尺寸条件下，一般滚子轴承比球轴承的的承载能力和抗冲击能力大；故在载荷大、有振动和冲击时应选用滚子轴承，反之则选用球轴承。

2）轴承的调心性能：对于因支点跨距大而使轴钢性较差、或因两轴承座孔的同轴度低等原因而使轴挠曲时，为适应轴的变形，应选用允许内外圈有较大相对偏斜的调心轴承（例如10000型等）。在使用调心轴承的轴上，一般不宜使用其它类型的轴承，以免受其影响而失去了调心作用。圆柱滚子轴承和滚针轴承因对内外圈的偏斜极为敏感，故不能用于上述轴的钢性差或轴承座同轴度低的场合。3）轴承的转速：在轴的转速较高时，还需要考虑轴承的极限转速性能。1）球轴承的极其重要限转速要高于滚子轴承；2）推力轴承的极限转速要低于其它类型的轴承，因此在高转速下可考虑采用接触角大的角接触球轴承（如70000B型）来代替推力球轴承；3）内径相同的同一类型轴承中，外径越大的轴承其极限转速越低。4）其它因素：在选择滚动轴承类型时，还需要考虑轴承的安装空间尺寸的限制、是否便于装拆以及经济性等问题。例如，在轴承的径向尺寸受到限制时，就应选用同一类型、相同内径轴承中外径较小的型号，或考虑采用滚针轴承；球轴承比滚了轴承价廉，故在能满足基本要求时应优先选用球轴承；同型号不同公差等级的轴承价格相差很大，故对高精度轴承应慎重选用；等等。5、滚动轴承的配合滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与轴承座孔的配合；这关系到轴承的传力及其游隙的调整，进而也就影响到轴承的定位精度，需要在设计时合理确定。例如若轴承风圈与轴颈的配合太松，工作时就可能出现相对运动，这是不能允许的。一般说来，转动圈（通常是内圈与轴一起转动）的转速越高，载荷越大，工作温度越高，则内圈与轴颈应采用越紧的配合；而外圈与座孔间（特别是需要作轴向游动或经常装拆的场合）常采用较松的配合。由于滚动轴承是标准件，选择配合时就应以它为基准件；即轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制，轴承外圈与座孔的配合采用基轴制。轴颈公差带常取n6、m6、k6、js6等；座孔的公差带代号常用K7、J7、H7和G7等。6、滚动轴的润滑润滑和密封以滚动轴承的寿命有很大影响，设计时和使用中应予以注意。滚动轴承的润滑：润滑的主要目的是减少摩擦与磨损，同时也有着吸收振动、散热降温、减缓腐蚀的作用。常用的滚动轴承润滑剂有润滑油和润滑脂两种，选用时根据轴径的dn值来确定。这里d为轴承内径（mm），n是轴承的转数（r/min），dn值间接表示了轴径的圆周速度。一般在dn＜（1.5～2）*105(mm.r/min)时可采用脂润滑,超过这一范围时宜采用润滑油.润滑油的主要优点是摩擦阻力小,散热效果好;缺点是易于流失,因此要保证在工作时有充分的供油.它主要用于速度较高或工作温度较高的轴承.润滑油的种类较多,最常用的润滑油是全损耗系统用油(矿物油之一种);具体选用时可根据轴承的工作温度、dn值以及当量动载荷来确定。常用的润滑方式是浸油润滑、滴油润滑和喷油润滑等。润滑脂的优点是不易流失，便于密封和维护，充填一次可运转较长时间（可达数个月）；缺点是摩擦阻力较大，不利于散热。润滑脂常常采用人工方式定期更换，润滑脂的加入量一般应是轴承空隙体积的1/2～1/3。

7、动轴承的密封。滚动轴承的密封作用是防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止轴承内润滑剂的流失。密封方法可分为两大类：接触式密封（包括毡圈密封、橡胶密封）和非接触式密封（包括间隙式密封、迷宫式密封）。密封方法的选择与润滑剂的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。毡圈密封是将工业毛毡制成的环片，嵌入轴承端盖上的梯形槽内，与转轴间摩擦接触，以起到使箱体内处隔断的作用；其结构简单、价格低廉，但毡圈易于磨损，常用于工作温度不高的脂润滑场合。橡胶密封用的橡胶密封元件为专业厂家供货的