精密机械设计(全套课件)

精密机械设计绪论精密机械系统是现代仪器仪表的基础和重要的组成部分精密机械系统与结构的质量直接影响仪器仪表的性能指标、工作可靠性和稳定性相关课程机械制图机械原理工程力学、材料力学金属材料及热处理互换与测量技术基础满足技术性能指标和经济性能指标主要内容第一篇传动摩擦轮传动、带传动齿轮传动螺旋传动轴第二篇运动支承支承导轨主要内容第三篇连接机械零件连接光学零件连接第四篇仪器常用组合件微动、锁紧装置可变光阑快门第五篇弹性元件一、任务工作原理、特点、计算方法、设计传动、结构、精度实验、测试、分析二、满足要求

功能要求可靠性要求精度要求经济性要求三、设计步骤运动情况----载荷（额定功率---力学）--需求--设计--开发工作能力--主要尺寸（工艺）--图纸--试制—校核—批量四、设计思考合理布局强度稳定性工艺外观摩擦轮传动、带传动

1.1摩擦轮传动传动方式：借助摩擦力传递运动和转矩传动装置：摩擦轮传动直接接触；带传动靠中间构件-皮带优点：结构简单平稳、噪音低过载-安全作用（滑动）无级变速缺点：传动精度低、无恒定速度比传动转矩小效率低1.2摩擦轮传动设计一、工作原理：利用主动轮、从动轮接触处摩擦力传递运动、转矩二、工作条件：两轮接触面间的摩擦力应大于或等于带动从动轮回转所需的工作圆周力

1.2摩擦轮传动设计三.传动比理论计算：考虑弹性滑动时，实际计算：四、摩擦轮传动特点：(1)传动中的弹性滑动：实际正常工作中，由于摩擦力的作用，摩擦轮在接触点两侧的弹性变形量不一样，即主动轮上的表层金属在接触区由压缩逐渐变为伸长，而从动轮上对应的表层金属，则由伸长逐渐变为压缩，所以两轮接触面间就产生了相对滑动，这种由于材料弹性变形而产生的滑动，称为弹性滑动。弹性滑动的影响：速度损失，传动精度和效率低，摩擦轮传动的实际传动比为

—摩擦轮传动的弹性滑动率（即速度损失率）传动轮速度低于主动轮速度

（2）传动中的打滑：摩擦力矩小于阻力矩，主动轮不能带动传动轮，两轮面接触处在传动中会出现相对滑移现象。（3）影响及消除：传动轮速度低于主动轮速度，选较大的弹性模量，不能消除。产生打滑，致使从动轮的轮面遭受局部磨损而影响传动质量，应避免。1.2.2分类

两轴平行的摩擦轮传动两轴相交的摩擦轮传动1.2.3材料要求：弹性模量大、摩擦系数大、耐磨淬火钢：40Cr(58HRC)铸铁：QT200橡胶：做主动轮，防止打滑时候损伤从动轮1.2.4摩擦轮传动设计1、圆柱摩擦轮传动：主动轮与从动轮接触处的摩擦力F为常用得出：2、圆锥摩擦轮传动：（1）传动比为：（2）作用载荷：作用在轴上的载荷为圆周力Ft和接触面间的法向力Fn

，

法向力Fn可以分解为径向力Fr和轴向力Fa方向：径向力指向轮心；圆周力主动轮上与回转方向相反，从动轮上与回转方向相同主动轮径向力等于从传动轮轴向力；从动轮径向力等于主动轮轴向力由于得出，要获得同样大小的法向力，可移动小轮1.3摩擦无级变速器无级调速：在一定传动比范围内能线性的调节传动比，摩擦式机械无级变速器是由变速机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成的一种传动装置。1.4带传动1.4.1、工作原理及传动比：利用中间挠性构件、借助传动带与带轮的摩擦力或啮合来传递运动和动力。1、分类：（1）按带截面平带--结构简单、中心距离大V带--摩擦力大圆带—低速、小功率（家电）多楔带—大功率、结构紧凑同步带--啮合运动、传动比恒定（2）按传动原理

摩擦传动型（普通带）啮合传动型（同步带、孔齿带）拖动带传动2、工作原理：

利用中间挠性构件、借助传动带与带轮的摩擦力或啮合来传递运动和动力。3、传动比：1.4.2特点：（1）优点：传动平稳、噪声小中心距大的传动缓和载荷冲击过载保护-打滑、防零件损坏制造安装简单（啮合除外）（2）缺点：传动比不恒定、传动精度低效率低-弹性滑动、打滑带寿命低1.4.3带传动张紧装置

静止时传动带应张紧在带轮上，使得带与带轮接触间产生一定的压力。带两边拉力相等，为初拉力F0

常用张紧：定期装紧、自动张紧、张紧轮张紧1.4.4V带传动1.V带结构：强力层、填充物、外包层型号：普通V带、窄V带、宽V带普通V带的型号按横截面从小到大分为7类2、带轮结构：轮缘、轮毂、轮辐带轮轮槽角：32°、34°、36°、38°问题1：带轮槽角小于带楔角？带受力弯曲，外层受拉、横向收缩变窄；内侧受压、截面变宽，保证良好接触。问题2：大小带轮轮槽角如何选择？带轮型式：实心式、腹板式、轮辐式1.4.5带传动的设计1、相关几何参数：中心距带长包角带轮直径2、带传动的几何关系小带轮上的包角带的基本长度中心距1.4.6带传动的受力分析紧边拉力F1：带在进入主动轮一边被拉紧为紧边，拉力由F0增加为F1。松边拉力F2：带在进入从动轮一边被放松称为松边。拉力由F0减少为F2。有效拉力Ft：带传动所能传递的有效圆周力。Ft=F1-F2

正常工作时最大有效拉力：

当传递的圆周力超过此极限值时，带将在轮面上打滑。避免打滑的条件：（圆周力决定因素）：材料--fv包角--值初拉力--F0值材料不变，

值、F0值增大---圆周力增大

值、F0值不变，fv增大---圆周力增大1.4.7弹性滑动和打滑弹性滑动：带是弹性体，受拉力作用后产生拉伸弹性变形，工作时由于存在紧边拉力，松边拉力，带在通过带轮时拉伸变形发生变化，使带与带轮之间产生相对滑动，这种滑动与带的弹性变形有关。

弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，弹性滑动就不可避免。打滑：当外载荷大到一定值时，带与带轮间产生全面滑动；打滑是由过载引起的全面滑动，只要限制载荷，就可以避免，而且应当避免。滑动率－从动轮速度的降低率

带传动的实际传动比1.4.8带传动的应力分析带传动工作时的应力：由紧边和松边拉力所产生的应力；由离心力产生的应力以及由于带在带轮上弯曲产生的应力。由紧边和松边拉力产生的应力由离心力产生的应力－作用于带的全长带在带轮上弯曲产生的弯曲应力最大应力发生在带紧边进入小带轮处。五、带传动设计

带轮的结构设计，主要是根据带轮的节圆直径、轴间距及安装形式确定结构形式及尺寸。1）确定型号:根据计算功率和主动轮转速

KA查表1-8，选型号图1.192）带轮直径：D1、D23）验算带速：最适宜范围（10~15）m/s五、带传动设计4）中心距和带长中心距a0无限制时：公式（1-30）、（1-31）公式（1-13）计算带长并取标准值中心距有限制时：公式（1-12）、（1-13）、（1-14）五、带传动设计5）计算小包角公式（1-12）通常α1≥120°6）V带的根数公式（1-32）7）其他参数计算1.5同步带传动1.5.1同步带的特点及应用同步带综合了带传动和齿轮传动的优点1.5.2同步带1.种类图1.21

有梯形齿同步带、弧形齿同步带2.尺寸、标准及表示方法关键参数是节距按节距不同分7种型号有标准的标记方法1.5.3同步带轮

带轮有齿槽和挡圈，其余跟普通带轮类似常见材料：钢、铸铁、铝合金、塑料等1.5.3同步带设计与计算

紧边拉力：松边拉力：有效拉力：参看计算例题1-1

齿轮传动2.1概述主要用途：2）变换运动方式3）变速1）传递任意两轴之间的运动和转矩（平行，相交，交错）特点：传动比恒定（观摩与带，链传动比较）结构紧凑。传递较大的功率（力）(视频1、2)。传动效率高、寿命长。制造，安装成本高。吸振性差。2.1概述平面齿轮传动（轴线平行）外齿轮传动内齿轮传动齿轮齿条直齿斜齿人字齿圆柱齿轮非圆柱齿轮

空间齿轮传动（轴线不平行）按相对运动分

按齿廓曲线分直齿斜齿曲线齿圆锥齿轮两轴相交两轴交错蜗轮蜗杆传动螺旋齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮圆弧齿轮摆线齿轮抛物线齿轮

按速度高低分:按传动比分:按封闭形式分：齿轮传动的类型高速、中速、低速齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。开式齿轮传动、闭式齿轮传动。球齿轮分类2.1概述

对齿轮传动的基本要求之一是其瞬时传动比保持恒定。要保证瞬时传动比恒定不变，则齿轮的齿廓必须符合一定的条件。

2.1概述基本要求2.2.1基本参数齿顶圆（rada）齿根圆（rfdf）齿厚(sk)齿槽宽(ek)齿距（pk）分度圆（rd）s=e齿数（z）模数（m=p/

，mm）分度圆压力角（

）齿顶高(ha)齿根高(hf)齿宽（b）2.2渐开线直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸分度圆是计算齿轮各部分尺寸的基准圆，具有标准模数(表2-1)和压力角（通常为20°）。d=mz

齿轮几何参数计算参考（表2-2）2.2.2、几何尺寸计算主要特点：⒈齿廓为直线⒉齿廓上各点速度大小方向一致⒊齿廓上各点压力角相同，等于齿廓的倾斜角⒋齿廓上各点齿距相同2.2.3齿轮齿条齿条是齿数无穷多的齿轮，一种特殊形式使用场合开始啮合点－从动轮齿顶圆与啮合线交点B1终止啮合点－主动轮齿顶圆与啮合线交点B2B1B2－实际啮合线实际啮合线不能超过极限点N1和N2。N1N2－理论啮合线

’－啮合角2.3.1啮合过程2.3渐开线直齿圆柱齿轮传动2.3.2正确啮合条件1本质条件：两齿轮的法向齿距应相等。注：法向齿距－相邻两齿同侧齿廓之间的垂直距离。基节－基圆齿距。

pb1＝pb22推演条件：m1cos

1=m2cos

23结论：两齿轮分度圆上的模数和压力角必须分别相等。（渐开线齿轮互换的必要条件）

m1=m2=m

1=

2=

2.4.1斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点1、直齿轮啮合特点：沿齿宽同时进入或退出啮合。突然加载或卸载，运动平稳性差，冲击、振动和噪音大。AKKA发生面基圆柱2.4

斜齿圆柱齿轮传动接触线2、斜齿轮齿廓形成:斜直线KK的轨迹－斜齿轮的齿廓曲面,βb

－基圆柱上的螺旋角

啮合特点：接触线长度的变化：短→长→短加载、卸载过程是逐渐进行的。优点：传动平稳、冲击、振动和噪音较小，适宜高速、重载传动。发生面KKβbAA接触线优缺点⑴啮合性能好、传动平稳，噪音小。

⑵重合度大，承载能力高。⑶zmin<zvmin

,机构更紧凑。⑷缺点是产生轴向力，且随β增大而增大，一般取β＝8°～12°。采用人字齿轮，可使β＝25°～40°。常用于高速大功率传动中(如船用齿轮箱)。2.4.2斜齿圆柱齿轮基本参数及啮合条件㈠基本参数端面：垂至于轴线的平面，其参数以t为下标。法面：与螺旋线垂直的平面，其参数以n为下标。螺旋角β：分度圆柱上的螺旋角。齿距和模数3.压力角端面齿顶高系数和端面顶隙系数无论在端面和法面，轮齿的齿顶高相同，顶隙也相同。斜齿轮的标准参数在法面端面法面5、当量齿数zv与齿数为z的斜齿轮法向齿廓有着相同模数、压力角的直齿轮称为该齿轮的当量齿轮，当量齿轮的齿数称当量齿数。6、正确啮合条件和重叠系数㈠正确啮合条件㈡重叠系数为端面尺寸相同的直齿轮重叠系数。2.4.3几何尺寸计算（参见教材表2-3）说明：1、国标(GB)参数为法面参数2、一般端面参数绝对值大于法面参数，但齿顶高系数和顶隙系数相反。3、中心距除与模数、齿数有关外，还与螺旋角有关。因此可通过改变螺旋角来调整中心距。2.5.1齿轮传动的失效形式㈠轮齿的折断原因：过载，弯曲疲劳。发生环境：开式，闭式。措施：改善R，光洁度，表面强化。㈡齿面的点蚀原因：重载，软齿面，接触疲劳。发生环境：闭式。措施：提高齿面硬度、光洁度，油粘度2.5

齿轮传动的失效形式及材料轮齿折断齿面点蚀齿面磨损齿面胶合㈢齿面的磨损原因：磨粒磨损。发生环境：开式。措施：改善润滑㈣齿面的胶合原因：高速重载，润滑不良。发生环境：开式，闭式。措施：提高齿面硬度、光洁度，润滑条件。2.5.2齿轮材料常用材料是钢，其次铸铁，有时非铁金属和非金属材料。

齿轮材料要求：齿面要硬，齿心要韧。参见教材P163表8-7。几点说明：⑴选择材料要满足齿轮工作条件的要求（开式、闭式，载荷，速度）。⑵材料的特性要经热处理体现，还要考虑齿轮毛坯的成形方法和切齿加工条件。（表8-8）⑶明确用途，综合生产经济性、工艺性考虑。2.5.3齿轮材料的选取原则（1）满足工作条件要求（2）考虑尺寸大小、加工工艺（3）各种材料的性能特点齿轮强度计算准则㈠闭式传动⑴主要失效形式为疲劳点蚀、弯曲疲劳折断和胶合。⑵以接触疲劳强度计算确定分度圆直径及主要几何参数。⑶齿面间的接触应力以弯曲疲劳强度校核。㈡开式传动⑴主要失效形式为弯曲疲劳折断和磨粒磨损。⑵只进行弯曲疲劳强度计算，确定齿轮模数。2.6

圆柱齿轮传动的强度计算1、直齿圆柱齿轮传动的受力分析主动轮切向力方向与旋转方向相反；径向力外齿轮指向轮心主动轮与从动论受力大小相等，方向相反。2.6.1

圆柱齿轮传递的载荷计算2.斜齿圆柱齿轮传动的受力分析注意各力方向2.6.2计算载荷名义载荷

（2-12）

接触线总长度

接触线的最小长度

式中“+”用于外啮合，“-”用于内啮合。

（2-14）

（2-13）

端面重合度

2.6.2计算载荷单位计算载荷（2-15）

1、载荷分布系数引入原因：（1）轴，轴承和箱体的变形；（2）齿轮本身的制造误差；（3）齿轮在轴上上分布不均。

大小根据齿轮在轴上的布置位置及齿宽系数的大小，由图2.16中选取。

8级齿轮由图选：高精度齿轮载荷集中小，低精度齿轮载荷集中大，高于8级，选取后降低5%~10%；低于8级选取后增大5%~10%2、动载荷系数

齿轮存在着制造和安装误差,使齿轮在传动过程中产生惯性冲击和振动，引起啮合齿面间的附加动载荷,按图2.17选取。

减小载荷集中影响的方法：1）提高出齿轮的制造、安装精度；2）提高轴、支座及支承的刚度；3）选用合理的齿轮布置位置，如对称布置（齿轮悬臂布置时，应尽可能减小悬臂长度）；5级和5级以上精度齿轮，在安装，、润滑条件良好情况下，可在1.0~1.1范围内选取。2.6.3齿面接触疲劳强度计算

1、设计及验算公式（2-16）

圆柱面接触应力公式：

齿轮齿面应力计算：

齿廓上各点的曲率半径是变化的，所以首先应规定出一计算点，然后就可以把轮齿的接触看做是与该点的曲率半径相等的圆柱体相接触。以节点作为计算点计算综合曲率半径直齿轮可以看成是斜齿轮的一个特例，以斜齿轮为对象计算计算公式：验算公式：表2-4齿宽系数齿轮在支撑间布置情况齿面硬度软齿面（≤350HBW值）硬齿面（>350HBW值）对称布置0.8~1.40.4~0.9非对称布置0.6~1.20.3~0.6外伸端布置0.3~0.40.2~0.25同样可以导出小轮分度圆直径设计公式2、许用接触应力表2-5

齿面接触极限应力材料热处理方法齿面硬度

碳钢和合金钢退火、正火、调质≤350HBW2HBW+69整体淬火38~50HRC18HRC+15表面淬火40~56HRC17HRC+20合金钢渗碳淬火54~64HRC23HRC氮化550~750HV1.5HV2、许用接触应力——安全系数。

——寿命系数。

载荷稳定

载荷不稳定

——循环基数；由图2.19或图2.20查

——齿轮的应力循环次数

=60nt

计算中，当

＞时，取=1。选用原则1.和不相同，进行齿面接触强度计算时，应使小轮的小于较小值进行计算。2.进行强度校核时，强度不满足时，修改参数d或a2.6.4齿根弯曲疲劳强度计算1、设计及验算公式假设：一对齿承受全部载荷，作用于齿顶；把齿看做宽度为b的悬臂梁齿根的最大弯曲应力

直齿轮齿根弯曲强度计算公式斜齿轮齿根弯曲应力的验算公式

齿形系数由图查取齿宽系数2、许用弯曲应力强度计算例题：2-1两轮许用弯曲应力不同

按弯曲强度计算模数时，应按两轮中较大者计算。

2.7.1圆锥齿轮传动的特点及正确啮合条件1)功用：传递两相交轴之间的运动和动力。2)结构特点：轮齿分布在圆锥外表面上，轮齿大小逐渐由大变小。为计算和测量的方便，取大端参数为标准值。3)名称变化：圆柱→圆锥如分度圆锥、齿顶圆锥等。4)轴交角∑：根据需要确定，常用∑=90°

正确啮合条件:m1=m2=m,

1=

2=

锥距相等，锥顶重合∑=90°2.7

圆锥齿轮传动直齿斜齿曲齿圆锥齿轮类型按齿形分有：直齿、斜齿、曲齿按啮合方式分有：外啮合、内啮合、平面啮合按轮齿高度分有：渐缩齿、等高齿、等顶隙齿渐缩齿等高齿等顶隙齿平面啮合内啮合外啮合2.7.2几何尺寸的计算㈠传动比㈡几何尺寸计算大端模数取标准值：

=20°几何尺寸以大端为准：表2-92.7.3受力分析

齿轮传动一、蜗杆的类型与特点特点：⑴传动平稳，振动、冲击、噪声均小。⑵能获得很大的单级传动比，结构紧凑：

传递动力时

i≈8~100分度机构时i

可达几百至一千⑶自锁性机构。⑷啮合轮齿间相对滑动速度高，导致磨损大，发热大，效率低。(5)

蜗杆所受轴向力大。2.8

蜗杆传动一、蜗杆的类型与特点1、形成：螺旋齿轮传动的特例。2、螺旋线多采用右旋。3、单头蜗杆多头蜗杆4、

=2蜗轮蜗杆一、蜗杆的类型与特点圆柱形蜗杆

环面蜗杆锥面蜗杆阿基米德蜗杆

－端面齿形为阿基米德螺线渐开线蜗杆－端面齿形为渐开线圆弧齿蜗杆－轴剖面内的齿廓为凹圆弧蜗杆类型普通圆柱型涡轮、蜗杆2、正确啮合条件正确啮合条件：限定条件：⑴阿基米德蜗杆⑵主平面内2.8.2、基本参数（表2-12）1.模数m：标准值2.压力角

：标准值。3.蜗杆分度圆直径d1：标准值，表2-124.蜗杆直径系数q=d1/m

引入原因：5.螺杆导程角：一般认为≤3°40′的蜗杆具有自锁性

6.蜗杆头数z1（表2-13）蜗轮齿数z2反行程可自锁时，2.8.3圆柱蜗杆传动的几何尺寸有关尺寸的计算公式见表2-14。2.8.4蜗杆传动的失效形式和材料的选择1.失效形式

蜗轮的胶合和磨损

2.材料选择蜗杆副的材料首先应具有良好的减摩、耐磨、易于跑合和抗胶合的能力；同时还要有足够的强度。蜗轮常采用贵重的减摩、耐磨材料如铜合金制造，还需要良好的润滑和散热条件；蜗杆大多采用碳素钢或合金钢制造，经淬火处理后以提高表面硬度。2.8.5蜗杆传动受力分析注意受力方向2.9谐波齿轮传动2.9.1概述1.工作原理及齿形组成：波发生器1、柔轮2和钢轮3原理：柔轮与刚轮啮合。波发生器在柔轮内（外）旋转时，迫使柔轮发生弹性变形，使其啮合区和脱离区位置变化，迫使柔轮和刚轮之间产生相对运动。波发生器的接头数n等于完全啮合（或脱离）区域的数量，即柔轮的变形波数。与刚齿轮齿数和柔轮齿数之间的关系2.9.2谐波齿轮传动主要参数及其材料参数包括：系统传动比i、轮齿理论齿高轮齿齿形角等

系统传动比：(1)钢轮固定，波发生器输入，柔轮输出时

（2）柔轮固定时

（3）波发生器固定时

2、轮齿理论齿高1.系统传动比：波发生器的转角仅在24°到72°范围才有线性关系，此范围内，轮齿的径向位移为柔轮变形量的0.77倍。若把此线性范围扩大到0°到90°，则三角形齿形的理论齿高应为

为了避免卡住现象，将齿顶、齿根制成圆角。实际齿高应小于或等于柔轮的变形量

3.轮齿齿形角（2-37）

柔轮齿形角：

4.谐波齿轮传动效率（2-38）

谐波齿轮传动参数计算详见表2-12

常用材料2.9.2谐波齿轮传动主要参数及其材料钢轮材料，一般不应与柔轮相同，机械性能略低

2.9.3强度验算4.9.4谐波齿轮传动设计过程轮系分类周转轮系（轴有公转）定轴轮系（轴线固定）

复合轮系（两者混合）

差动轮系（F=2）行星轮系（F=1）平面定轴轮系空间定轴轮系1

2

32.10.1概述

由一系列齿轮组成的齿轮传动链简称轮系。1.轮系的类型

传动时，每个齿轮的几何轴线都是固定的，称为定轴轮系

传动时，至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线传动的轮系，称周转轮系F：原动件数2.10轮系轮系类型平面定轴轮系空间定轴轮系行星、差动轮系（1）中心轮1、3和系杆H绕同一轴线转动。（2）行星轮2既绕系杆H的轴线O2转动（称为自转），又随系杆H绕轴线O转动（又称为公转）。因此行星轮的绝对运动是上述两个转动的合成。差动轮系需要两个原动件的输入运动，机构才能有确定的输出运动。若将差动轮系的中心轮3固定，只有1个自由度。这表明行星轮系只需要一个原动件的输入运动，机构就有确定的输出运动复合轮系

图示轮系显然不是基本型周转轮系，因为该轮系具有3个中心轮1、3、4。该轮系可看成是两个基本型周转轮系的复合。如以下三种复合情况之一：

①.行星轮系1-2-3-H同差动轮系1-2-2´-4-H的复合。

②.行星轮系3-2-2´-4-H同差动轮系1-2-2´-4-H的复合。

③.行星轮系1-2-3-H同行星轮系3-2´-2-4-H的复合。

2.10.1概述2、轮系的功用⑴可获得较大的传动比，并且结构紧凑；⑵可做相距较远两轴之间传动；⑶可实现多种传动比传动；⑷可改变从动轴转向⑸实现运动的合成和分解：可将两个独立的转动合成为一个转动；或将一个转动分解为两个独立的转动。2.10.2轮系传动比的计算1、定轴轮系传动比的计算连乘后:例题：时钟上的轮系如右图所示。已知:求：秒针与分针、分针与时针的传动比。解：⑴秒针与分针的传动比(2)分针与时针的传动比2.11.1齿轮空回、空回产生原因及计算

空回：当主动轮反向转动时从动轮滞后的一种现象。滞后的转角即空回误差角。

原因：齿轮传动时存在侧隙。2.11齿轮传动的空回产生空回的主要因素：齿轮－中心距变大、齿厚偏差、基圆偏心和齿形误差等。其它－齿轮装在轴上时的偏心、滚动轴承转动座圈的径向偏摆和固定座圈与壳体的配合间隙等。(1)侧隙的存在：零件的加工误差，贮存润滑油，温度变化引起零件尺寸变化。(2)侧隙在反向传动中引起的空回误差，将直接影响传动精度。必要时予以控制或设法消除影响。空回误差计算

一对啮合齿轮总的侧隙

（2-44）一对啮合齿轮，由侧隙引起的从动轮滞后的转角（空回误差角）（2-45）2级齿轮传动，输出轴的空回误差角（2-46）

结论：最后一级齿轮空回误差对整个齿轮传动的空回误差影响最大，所以提高最后一级齿轮的制造精度，可以减小空回误差，同时各级齿轮传动比按照先小后大原则分配更合理。

1、利用弹簧力减小或消除传动空回

2.11.2消除和减小齿轮传动空回方法使用拉伸弹簧使用扭转弹簧2、固定双片齿轮减小或消除传动空回3、利用接触游丝减小或消除传动空回1)接触游丝应安装于传动链最后一环。2)传动链的转数受到限制。3)结构简单、工作可靠。4、采用调整中心距法减小或消除传动空回2.12.1齿轮传动链的设计步骤⒈根据传动要求和工作特点、正确选择传动形式；⒉决定传动级数，分配各级传动比；⒊确定齿数、模数，计算齿轮几何尺寸；⒋对于精密传动链，进行误差分析和估算；⒌结构设计。包括齿轮、齿轮与轴的连接、轴承形式\小消空会结构等；必要时交叉进行。2.12齿轮传动链设计2.12.2齿轮传动链的设计内容⒈选择合理的齿轮传动型式

1）考虑结构条件对齿轮传动的要求。

传动链的设计也可反过来对机械结构提出要求。

2）齿轮传动精度要求；

a)传递运动的准确性。要求齿轮在一转范围内最大转角误差不超过一定范围。

b)传动的平稳性。要求齿轮每转过一齿的最大转角误差不超过一定范围。

c)载荷分布的均匀性。控制齿轮啮合时齿面接触状态。

d)齿侧间隙。控制齿轮啮合时，非工作表面一侧的间隙大小。

3)齿轮传动的工作速度与平稳性、无噪声要求；

4)齿轮传动的工艺性因素；需考虑具体的生产设备条件及生产批量。

5)传动效率与润滑条件。2、合理分配齿轮传动链传动比一般说来，齿轮传动链的传动级数少些较好，不但可以使结构简化，还有利于提高传动效率，减小传动误差和提高工作精度。

应根据齿轮传动链的具体工作要求，合理地确定其传动级数，再进行各级传动比的分配。（1）“先小后大”原则，可获得较高的传动精度；分配传动比时，应该使靠近主动轴的前几级齿轮的传动比取小些，后面的靠近输出端的齿轮传动比取大些。

2、合理分配齿轮传动链传动比及如图,完全相同的两对齿轮、、。其中，。a方案：

b方案:

>多用于示数传动2、合理分配齿轮传动链传动比（2)“最小体积”原则；假设：1）各齿轮宽度均相同：2）各齿轮主动轮的分度圆直径均相等；3）齿轮的材料相同；4）不考虑轴与轴承体积。

结论：各级速比相同可使齿轮机构的体积最小。

（3）“最小转动惯量”原则可实现运转灵活，启动、制动及时。2级齿轮传动3级齿轮传动3、确定齿轮齿数、模数（1）齿数的确定

1)标准齿轮，zmin=17。斜齿时，zmin可以更小。要求较低时，zmin≥12。

2)

示数传动即自锁时，则应采用单头蜗杆

3)中心距不受限，精度较高时，z≥25。4)采用大模数时，小齿轮齿数减少，采用变位齿轮。5)蜗杆螺旋线的头数，一般可采取1～4，示数传动的精密蜗杆，一般采用单头蜗杆。（2）模数的确定一般由中心距和传动比按下式求出，按标准圆整。4、齿轮传动链的结构设计把传动链作为一个整体来考虑

（1）设计齿轮的结构

考虑结构的工艺性，齿轮工作的可靠性，经济性，热处理。

圆柱齿轮典型结构

圆锥齿轮典型结构

蜗轮蜗杆典型结构（2）设计齿轮与轴的连接方式基本要求：

1）联结牢固，满足传递转矩要求。

2）保证轴与齿轮的同轴度和垂直度。常用的：不常用的：⒈销钉连接

压合连接⒉螺钉连接

弹簧压紧连接⒊键连接

夹紧连接花键连接4、齿轮传动链的结构设计常采用的齿轮结构

组合的齿轮结构

圆锥齿轮的典型结构

蜗轮、蜗杆的典型结构

销钉连接

螺钉连接

键连接

夹紧连接

弹簧连接

压合连接

螺旋传动螺旋传动：利用螺杆和螺母组成的螺旋副将旋转运动变为直线运动的传动方式。运动关系为：式中l

——螺杆（或螺母）的位移。

——螺杆和螺母间的相对转角。3.1概述螺旋传动分类

按螺旋传动在精密机械中的作用分为1）示数螺旋，进给传动。精度高，空回小。2）传力螺旋。强度高3）一般螺旋传动。仅传递运动，无特殊要求。按其接触面间摩擦的性质分为1）滑动螺旋传动2）滚动螺旋传动。3）静压螺旋传动。进给传动传力螺旋3.2.1滑动螺旋传动的特点

：优点：1.降速比大,传动精度高，工作平稳。2.具有增力作用。3.能自锁。缺点：1.效率低、磨损快2.低速时有爬行现象3.2滑动螺旋传动3.2.2滑动螺旋传动的应用形式

1）螺母固定，螺杆旋转并移动(图a)。2）螺杆固定并转动，螺母移动（图b）。螺杆移动，轴向空间＝2倍工作行程＋螺母厚度。轴向尺寸较大，刚性较差。因此仅适用于行程短的情况。螺母移动，轴向空间＝工作行程＋螺母厚度结构紧凑，刚度较大，应用较广3.2.2滑动螺旋传动的应用形式3）其它

差动螺旋，螺杆上两螺纹旋向相同，用“-”

增动螺旋，螺杆上两螺纹旋向相反，用“+”螺母固定，螺杆转动并移动螺杆固定并转动，螺母移动1-螺杆2-活动螺母3-机架3.2.3滑动螺旋传动的计算滑动螺旋传动的主要失效形式：螺纹磨损，螺杆变形，螺杆或螺纹牙的断裂。滑动螺旋传动的计算内容1.耐磨性计算(3-3)(3-4)(3-5)3.2.3滑动螺旋传动的计算2.刚度计算转矩对一个螺距产生的变化量

1m长的螺纹上螺距积累变化量

(3-8)(3-7)转矩和Fa对一个螺距产生的变化量

(3-6)3.2.3滑动螺旋传动的计算3.稳定性计算4.强度计算螺杆的稳定性条件

(3-9)临界轴向载荷

(3-10)为了计算方便，用

(3-11)m——螺杆支承系数，见表3-3

(1)螺杆的强度计算

(3-12)(2)螺纹强度

剪切强度条件为：

(3-13)弯曲强度条件为：

(3-14)许用应力，见表3-4

5.驱动力矩、效率和自锁计算受轴向载荷Fa作用时，所需驱动力矩

(3-15)螺母旋转一周，螺旋副的效率

螺旋不自锁时，传动效率和转矩分别为

(3-20)(3-21)当，则螺旋自锁

(3-22)(3-18)参考例3-13.2.4滑动螺旋传动的设计原则1.传动形式的选择

根据螺旋传动型式和特点，结合具体情况进行选择(基本形式或差动）2.螺纹类型的确定示数螺旋传动多选，代号M传力螺旋传动多选,代号Tr用于承受单向力,代号S用于力传递,无代号3.螺旋副材料的确定根据用途，精度等级及热处理要求等条件选定，要求具有良好的耐磨性和易于加工。

螺杆成本高，对精度影响大，故螺杆硬，螺母软。螺杆：强度高、耐磨性好、工艺性好。

如：Q235、Y40Mn、45、50、65Mn、40Cr、9Mn2V、38CrMoAlA、GCr15等。螺母：耐磨性、减摩性好。如：铸铁、青铜螺杆长度4.主要参数的确定

包括：螺杆直径和长度、螺距、螺旋线头数和螺母高度等。；螺距应取为标准值；最好用单头螺纹；直径应选大些，并使（长度）/（螺纹小径）≤25

5.螺纹公差螺纹的公差制结构

螺距的累积误差随螺纹扣数的增多而增大，旋合长度见表（3-7）

为了有利于生产，尽量减少刀具、量具的规格和数量，一般应采用国标规定的公差带，见表3-9

为了确保有足够的接触高度，内、外螺纹最好组成H/g、H/h或G/h的配合。H/h配合的最小间隙为零，一般多采用此种配合；G/h、H/g配合具有保证间隙，适用于要求快速装卸的螺纹基本牙型有相应的标准(GB5796.3-86)规定。

例：M20X2左－6H/5g6g－S旋合长度外螺纹顶径公差带外螺纹中径公差带内螺纹中径和顶径公差带左旋螺距公称直径牙型代号

直径10mm，螺距1.5mm，中径顶径公差带为6H的内螺纹：M10－6H直径10mm，螺距1mm，中径顶径公差带为6g的外螺纹：M10×1－6g螺纹副螺纹表示方法：6.螺旋副零件与滑板联结结构的确定（1）刚性联接结构

结构简单，联结刚度大，多用于受力较大的传动中。螺旋副位移方向与滑板运动方向间易发生干涉。⑶活动联接结构

彻底排除螺旋副与滑板运动方向间的干涉，需要封闭力F。（2）弹性联接结构

适用于受力较小的精密螺旋传动。7.影响螺旋传动精度的因素及提高传动精度措施

(1)螺纹参数误差(2)螺距误差

单个螺距误差:螺纹全长上，任意单个实际螺距对基本螺距的偏差的最大代数差。螺距累积误差:规定的螺纹长度内，任意两同侧螺纹面间实际距离对公称尺寸的偏差的最大代数差。与螺纹的长度有关。

注意：螺杆的螺距误差直接影响传动精度;螺母的螺距累积误差对传动精度没有影响,单个螺距误差也只有当螺杆也有单个螺距误差时才会引起传动误差。(3)中径误差

螺旋副中，大径、小径并无相对接触，中径是配合尺寸，因此要控制中径变动量。(4)牙型半角误差

螺纹牙型半角可能偏离标准值。但是，如果采用一把刀，一次装卡，牙型半角误差在螺纹全长上一般变化不大。(5)螺杆轴向窜动误差(6)偏斜误差(7)温度误差提高精度的方法规定合理的制造精度;采取某些结构措施

如螺距误差校正装置(动画）也可用来校正温度误差

消除螺杆轴向窜动误差，可采用图3.3结构

减小偏斜误差，可采用活动联接或弹性联接的方法，并尽量缩短行程；对导轨导向面与螺杆轴线的平行度应提出较高的要求。3.2.5消除螺旋传动空回的方法

空回——当螺旋机构中存在间隙，若螺杆的转动方向改变时，螺母不能立即产生反向运动，只有当螺杆转动某一角度后才能使螺母开始反向运动，这种现象称为空回。消除空回的方法：1.利用单向作用力2.利用调整螺母3.利用塑料螺母消除空回1.利用单向作用力利用弹簧1产生单向恢复力，使螺杆和螺母螺纹的工作表面保持单面接触，从而消除了另一侧间隙对空回的影响。

2.利用调整螺母（1）径向调整法利用不同结构，使螺母产生径向收缩，以减小传动副间隙。2.利用调整螺母（2）轴向调整法

利用双螺母轴向预紧消除传动副间隙。3.利用塑料螺母消除空回利用塑料的弹性很好地消除螺旋副的间隙。滚珠螺旋传动在螺杆和螺母间放入适量的滚珠，使滑动摩擦变为滚动摩擦的螺旋传动。滚珠螺旋传动是由螺杆、螺母、滚珠和滚珠循环返回装置四部分组成。一、滚珠螺旋传动的特点：

1.特点

除螺旋传动的一般特点外，尚有如下特点：1）传动效率高，启动力矩小。2）传动精度高。3）具有传动的可逆性，不能自锁。4）制造工艺复杂，成本高。5）寿命长，维护简单。3.3滚珠螺旋传动2.滚珠螺旋传动的结构与类型

1）螺纹滚道法向截型单圆弧型

工艺简单，运行特性不够稳定。

双圆弧型

工艺难度大，有利润滑，运行特性稳定。单圆弧型双圆弧型接触角内循环式2）滚珠循环方式

内循环式流畅性好，径向尺寸小，反向器加工复杂。外循环式

外循环式工艺性好，径向尺寸大。螺旋槽式插管式端盖式垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式3）消除轴向间隙的调整预紧方法

基本方式为采用双螺母，调整双螺母轴向距离实现预紧，消除空回间隙。双螺母预紧垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式3.滚珠螺旋副的精度、代号和标记1）滚珠螺旋副的精度

包括螺母的行程误差和空回误差。可参照相关标准。2）滚珠螺旋副的代号和标记方法类型（P或T）公称导程结构特征循环方式旋向，右旋省略例：

C

D

M

50

10

□－3－P

3精度等级负荷钢珠圈数公称直径预紧方式

轴和常见精密轴系4.1概述

轴是轴系的核心零件做回转运动的零件，必须装在轴上后才能实现回转运动。轴的分类

（1）按载荷和应力的不同，分为三种：

心轴——随同回转零件一起或不一起转动。只承受弯矩而不传递转矩。转动心轴受变应力，不转动心轴受静应力。

转轴——既承受弯矩又承受转矩。

传动轴——主要承受转矩。（2）按轴的中心线的不同，分为三种：

直轴——轴的各截面中心在同一直线上。光轴、阶梯轴；实心轴、空心轴

曲轴——轴的各截面中心不在同一直线上。曲轴通常是专用零件

软轴——轴线可变，把回转运动灵活地传到任何位置。4.1概述非旋转心轴型

4.1概述4.1概述传动轴支承4.1概述4.1概述4.1概述精密轴系是很多精密机械和精密仪器的关键部件，其质量直接影响仪器的使用和精度。多数精密轴系由轴和轴套组成

通常仪器对轴系的要求：a.较高的回转精度；b.运动应灵活、轻便平滑，无卡滞和跳动现象；c.具有足够的刚度；d.良好的结构工艺性；e.较长的使用寿命。常见的精密轴系有标准圆柱形轴系、圆锥形轴系、半运动式柱形轴系和平面轴系。

4.1概述设计轴时的考虑因素：

回转精度、强度、刚度、热变形、振动稳定性和结构工艺性。设计内容：

选材、确定轴的结构、计算轴的强度和刚度，计算轴的振动稳定性（高速运转的轴），绘制出轴的零件工作图。

轴的设计要与轴承、轴系零件统一考虑。4.2.1轴的材料及其选择（表4-1）1、选材原则：根据轴的工作能力（强度、刚度、振动稳定性、耐磨性等）、热处理方式、制造工艺性——经济合理。2、常用材料

碳素钢——对应力集中敏感性小，价格低廉，常用。

45、35、50（调质or正火），Q235、Q275

合金钢——较高的力学性能和热处理性能，用于受力较大且尺寸较小、重量轻和耐磨性高的轴。

20Cr、40Cr、含Mo合金钢。4.2轴4.2.2轴的结构设计满足：①轴和装在轴上的零件要有准确的轴向工作位置，并便于装拆和调整；②轴应有良好的加工工艺性。轴颈——轴上被支承的部位；

轴头——安装轮毂的部位；轴身——联结轴颈与轴头的部分。

1.轴的外形结构（图4.3）在满足工作要求的前提下，轴的外形结构应尽可能简单

轴的结构设计内容

1）确定并绘出轴的全部结构和尺寸；2）制定出满足使用要求的技术条件。4.2轴2.零件在轴上的固定方法

轴肩、轴环－简单可靠，不需附加零件，承受较大轴向力；但使直径增大，阶梯处产生应力集中。4.2轴（1）零件在轴上的轴向固定

a=(0.07～0.1)ｄ；b=1.4a

定位面—内圆角半径r应小于零件上倒角C或外圆角半径R。

套筒－简单可靠，简化轴的结构且不消弱轴的强度；常用于轴上两个近距零件间的相对固定；不宜用于高速转轴；套筒内径与轴的配合较松。螺母－固定可靠，承受较大轴向力，能实现轴上零件的间隙调整；常用于两零件的间距较大除，亦可用于轴端；为减小对轴的强度的消弱，常用细牙螺纹；为防松，须加止动垫圈或使用双螺母。4.2轴轴端挡圈－工作可靠，承受较大轴向力；只用于轴端，且采用止动垫片等防松措施。锥面－装拆方便，且可兼作周向定位；宜用于高速、冲击及对中性要求高的场合。弹性挡圈－结构紧凑、简单，装拆方便，但受力较小，且轴上切槽引起应力集中；常用于轴承的固定。紧定螺钉、锁紧挡圈－结构简单，但受力较小，不适于高速场合。（2）零件在轴上的周向固定

键联接、销联接、紧定螺钉、过盈联接等。见“键联接”、“齿轮结构设计”部分

4.2轴良好的加工工艺性（1）轴的直径变化尽可能少，并尽量限制轴的最大直径与各轴段的直径差（节省材料，减少切削量）。（2）轴上有磨削与切螺纹处，要留砂轮越程槽和螺纹退刀槽，以保证完整加工。（3）轴上有多个键槽时，应开在同—直线上，以免加工键槽时多次装夹。（4）尽可能使轴上各过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽及中心孔等尺寸分别相同，并符合标准和规定，以利于加工和检验。（5）轴上配合轴段直径应取标准值；与滚动轴承配合的轴径应按滚动轴承内径尺寸选取：轴上的螺纹部分直径应符合螺纹标准等。装配工艺性（1）为便于轴上零件的装配，使其能顺利通过相邻轴段而到达轴上的确定位置，常采用直径从两端向中间逐渐增大的阶梯轴。轴上的各阶梯，除用作轴上零件轴向固定的可按规定确定轴肩高度外，其余仅为便于安装而设置的轴肩，其轴肩高度常可取0.5～3mm。（2）轴端应倒角，以去掉毛刺并便于装配。（3）固定滚动轴承的轴肩高度应小于轴承内圈厚度，以便拆卸。4.2轴轴系结构实例4.2轴4.2.3轴的强度计算1.按许用切应力计算轴颈

已知：轴传递的功率P、转速n，则（4－1）（4－2）4.2轴2.按弯曲和扭转复合强度计算轴颈（4－3）（4－4）设计公式

4.2.4轴的刚度计算1.扭转刚度计算2.弯曲刚度计算

计算法工程－查表法4.3常见精密轴系以支承主体所形成的部件称为精密轴系对精密轴系的要求：（1）旋转精度（2）刚度：（3）转动的灵活性1.标准圆柱形轴系（1）结构、特点和应用

形状简单，加工方便，易于获得较高的制造精度，轴与轴套接触面积大，摩擦力矩大，配合面间的间隙无法调整。为减少接触面积和精加工面，通常将轴套2的中部车去一段。（如图a）（2）误差分析1）轴与轴套的尺寸误差2）圆柱度误差3）温度变化的影响

2.圆锥形轴系4.3常见精密轴系（1）结构、特点和应用

(2)精度分析

为了减少锥形轴与轴套间的摩擦，可采取以下措施：

a.将轴和轴套中部车去一部分，以减少摩擦面积和精加工面，而又不降低仪器回转部分旋转的稳定性。

b.利用轴下端中心的钢球或止推螺钉承受大部分轴向负荷，见图（b）、（c）。以减少对轴套的压力

影响因素有：锥形轴和轴套之间的配合间隙，轴系零件的几何形状误差(主要是圆度误差)以及温度变化等。3.半运动式柱形轴系（1）结构、特点和应用

a.自动定心，置中精度高。b.摩擦力矩小，主轴起动灵活，磨损小，寿命长。不发生卡滞现象。c.装配时研磨工作量小，利于批量生产。d.对零件加工精度高。

4.3常见精密轴系经纬仪中应用

（2）精度分析a.配合间隙的影响

b.钢球直径差的影响

c.同轴度误差影响

d.垂直度误差的影响

经纬仪轴系4.平面轴系（1）结构和特点

4.3常见精密轴系

利用平面接触起定向作用，高度低，体积小。精度不稳定：转动过于灵活，需使用粘度较大的油脂，以使其转动较平稳，噪音小。（2）精度分析

a.钢球的圆度误差和直径差b.平面度误差

c.垂直度误差

支承支承5.1概述5.2滑动摩擦支承5.3滚动摩擦支承5.4弹性摩擦支承5.5流体摩擦及其他支承5.1概述支承组成：运动件、承导件运动件：转动或在一定角度范围内摆动的部分。承导件：固定部分，用以约束运动件，使其只能转动或摆动。

运动件承导件5.1概述分类（按运动件和承导件之间的摩擦性质）

滑动摩擦支承滚动摩擦支承弹性摩擦支承流体摩擦支承5.2滑动摩擦支承5.2.1圆柱面支承圆柱面轴承的组成：轴瓦（轴套）；轴，轴颈，轴承座。

轴瓦轴轴颈轴承座圆柱面支承的优先使用场合要求很高的旋转精度；承受重载、振动和冲击；尽可能小的尺寸和可拆卸；低速、轻载和不重要的轴承。1.圆柱面支承的结构轴套和轴瓦的材料（减摩材料）铸铁

铜合金

轴承合金

陶瓷合金

非金属材料1）轴颈的结构

2）整体式圆柱面支承的结构

3）剖分式圆柱面支承的结构

4）轴套和轴瓦的结构和材料5.2滑动摩擦支承2.圆柱面支承的润滑

1）润滑剂的作用减小摩擦和磨损，提高抗腐蚀能力，缓冲振动和冲击，散热，密封。

2）润滑剂的种类

润滑油（使用最多）：润滑、冷却。润滑脂：承载能力高，流动性小，不易流失，但摩擦功耗大。应用于滑动速度低、压强较高、不便常加油的场合。5.2滑动摩擦支承3.圆柱面支承的设计和计算1）摩擦力矩的计算支承承受径向载荷计算

支承承受轴向载荷计算

同时承受轴向和径向载荷－总摩擦力矩等于两种载荷所产生的摩擦力矩之和

2）圆柱面支承尺寸的确定强度计算方法由于抗弯截面系数

W≈0.1因此

令，则根据摩擦力矩计算方法3.圆柱面支承的设计和计算3）圆柱面支承的技术条件

加工精度等级、配合种类、表面粗糙度、表面几何形状等。根据支承的旋转精度要求、受力情况和转速高低等因素，参考有关手册和类似产品选定。5.2.2、其它型式滑动摩擦支承1)顶尖支承2)轴尖支承3)球支承5.3滚动摩擦支承5.3.1标准滚动轴承组成：外圈1

内圈2

滚动体3

保持架4

内圈常装在轴颈上，随轴一起旋转，外圈装在机架或机械的零部件上

滚动体分为钢球、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针等型式。通常不同的滚动体构成不同类型的轴承，以适应各种载荷和工作情况。

内、外圈和滚动体的表面硬度为60～66HRC，材料主要是高碳铬轴承钢等。保持架的材料通常为低碳钢，也可用黄铜、青铜或塑料等其他材料。保持架材料

F—钢，球墨铸铁或粉墨冶金实体保持架，用附加数字表示不同的材料。

F1—碳钢

F2—石墨钢

F3—球墨铸铁

F4—粉末冶金

Q—青铜实体保持架，用附加数字表示不同的材料。

Q1—铝铁锰青铜

Q2—硅铁锌青铜

Q3—硅镍青铜

Q4—铝青铜

M—黄铜实体保持架

L—轻合金实体保持架，用附加数字表示不同的材料。

L1-LY11CZ

L2-LY12CZ

T—酚醛层压布管实体保持架

TH—玻璃纤维增强酚醛树脂保持架（筐型）。

TN—工程塑料模注保持架，用附加数字表示不同的材料。

TN1—尼龙

TN2—聚砜

TN3—聚酰亚胺

TN4—聚酰酸酯

TN5—聚甲醛

J—钢板冲压保持架，材料有变化时附加数字区别。

Y—铜板冲压保持架，材料有变化时附加数字区别；

SZ—保持架由弹簧丝或弹簧制造。常用滚动轴承

深沟球轴承（6）

调心球轴承（1）

圆柱滚子轴承（N）

滚针轴承（NA）

角接触轴承（7）

圆锥滚子轴承（3）

推力球轴承（5）1、滚动轴承的类型和选择1)滚动轴承的类型(表5-2）2)滚动轴承类型的选择

(1)载荷的方向和大小－首要考虑因素

(2)轴承的转速－低于极限转速

(3)轴承的刚性

(4)轴承的安装和拆卸

(5)轴承的调心性能调心

(6)轴承的摩擦力矩1、滚动轴承的类型和选择

2、滚动轴承的代号

滚动轴承的代号（GB/T272-93）前置代号基本代号后置代号前置代号基本代号后置代号轴承分部件轴承类型尺寸系列轴承内径内部结构密封、防尘与外部形状保持架及其材料轴承材料公差等级游隙配置其它

2、滚动轴承的代号

用字母表示。如有L，R，WS，GS，KOW，KIW，LR，K等

前置代号种类很多，详细内容可参考轴承手册。1)基本代号

直径系列宽度系列（向心轴承）高度系列（推力轴承）表5-4表5-5表5-6××2）前置代号

3)后置代号

2、滚动轴承的代号

后置代号共有8组。用字母(或加数字)表示其内部结构、密封和防尘、外部形状变化、保持架结构、轴承零件材料、公差等级、游隙及配置等。详见轴承手册。其中：

公差等级代号：由小到大依次为/P2、/P4(/UP)、/P5(/SP)、/P6X、/P6、／P0等6个等级。2级精度最高，其中/P0级在标注时可忽略。代号示例如6203、6203/P6。游隙代号：有/C1，/C2，/CO，/C3，/C4，/C5等6个代号，分别符合标准规定的游隙1、2、0、3、4、5组（游隙量自小而大)，O组不标注。代号示例如6210、6210/C4。公差等级代号和游隙代号同时表示时可以简化，如6210/P63表示轴承公差等级P6级、径向游隙3组。3)后置代号

2、滚动轴承的代号

配置代号指成对安装的轴承有三种配置形式。/DB、/DF、/DT三种代号,分别表示背对背安装、面对面安装和串联安装。代号示例如32208/DF、7210C/DT例1：试说明滚动轴承代号61100和7205/P4的含义。受载最大的滚动体的载荷3、滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则

1).滚动轴承的载荷分布

滚动轴承受通过轴承中心的纯轴向载荷时，在理想精度下，可认为各滚动体均匀承受。滚动轴承受径向载荷时，只有下半圈滚动体受载，在作用线上的滚动体所受的载荷最大

球轴承（点接触）滚子轴承（线接触）疲劳点蚀－脉动循环应力塑性变形磨损2)滚动轴承的失效形式

3、滚动轴承的载荷分布、失效形式和计算准则

3)滚动轴承的计算准则

正常工作条件下的回转滚动轴承，主要是疲劳点蚀破坏，应进行接触疲劳寿命计算，当载荷变化较大或有较大冲击载荷时，还应作静强度计算；对于摆动或转速较低的轴承，主要防止塑性变形，只需作静强度计算；高速轴承为防止发生粘着磨损、烧伤，除进行寿命计算外，还需核验极限转速。1)基本额定寿命和基本额定动载荷轴承的寿命：轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀之前所运转的总转数或在一定转速下的工作小时数，称为轴承寿命。

基本额定寿命——轴承的寿命指标L10(r)、L10h(h)

。指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命。基本额定动载荷C——指基本额定寿命恰好为一个单位(106r)时，轴承所能承受的最大载荷

2）当量动载荷计算

附加轴向载荷3）轴承寿命计算计算公式4、滚动轴承的寿命计算基本额定静载荷C0（C0r

、C0a）5.滚动轴承的静强度计算额定静载荷

当量静载荷

取两式中大值6.滚动轴承的极限转速正常条件－设计手册查取条件改变－修正（相关系数查图5.21、5.22）采取改进措施提高极限转速相关系数查表5-14、5-15

例2试选择某传动装置中用深沟球轴承。已知轴颈d=35mm，轴的转速n=2860r/min，轴承径向载荷Fr=1600N，轴向载荷Fa=800N，载荷有轻微冲击，预期使用寿命L′h=5000h。7、滚动轴承部件的结构设计

1)轴承的固定

(1)两端固定

(2)一端固定，一端游动

2）轴承的配合3）轴承游隙调整4）轴承预紧

润滑目的－降低摩擦阻力，减轻磨损，降低接触应力，吸振降噪，防锈散热。（1）脂润滑－相应结构简单，易维护保养，不易渗漏，具密封作用；内摩擦力大。（2）油润滑－摩擦阻力小，散热好，具清洗作用；易渗漏，密封装置复杂，需供油设备。（3）固体润滑剂－（常用二硫化钼）润滑脂的添加剂、粘贴形成固体润滑膜、自润滑轴承等。6）滚动轴承的密封目的：防尘、防水、防止润滑剂的流失常用密封结构型式：接触式密封常见型式密封件与轴接触，二者间有摩擦和磨损，低速使用。非接触式密封常见型式利用间隙进行密封，转动件与固定件不接触，允许轴高速。5）滚动轴承的润滑5.3.2、其他类型的滚动摩擦支承1.填入式滚珠支承

结构形式2.密珠支承5.3.2、其他类型的滚动摩擦支承3、直线运动球轴承

1)直线运动球轴承的结构及用途2)使用直线运动球轴承的优点

受载荷的钢球与轴作滚动接触。用非常低的摩擦系数相对移动。运用于电子、机械、仪器、机器人、工具机械、食品机械、包装、机械、医疗机械、印刷机械、纺织机械等一般或特殊机械行业之中（１）磨擦阻力及动磨擦阻力极小，可以节省能源，容易得到较高运动速度。（２）长期保持精度不变，使用寿命长。（３）互换性好，安装换用方便省时，机械结构新颖，小型，量轻（４）润滑保养简单。（５）两侧附加油封的轴承适于灰尘较多或异物容易侵入的场所。

3)使用注意事项安装、使用场合5.4弹性摩擦支承特点：只有弹性摩擦，摩擦力矩极小。最常用的弹性支承形式

：悬簧式十字形片簧式张丝式吊丝式弹性支承优点：1)弹性摩擦极小，运动件与承导件之间几乎可认为没有摩擦。2)弹性支承中没有磨损，使用寿命长。3)支承中无间隙，不会给传动带来空回。4)支承中无相对滑动或滚动，因此不需施加润滑剂，维护简单。5)可在各种使用条件下工作，如真空、高温、高压和具有射线等。6)结构简单，成本低。缺点：1)运动件转角有限制(一般不超过2πrad)。2)转动中心是变化的(指悬簧式和十字形片簧式弹性支承)。3)不能承受大的力。5.5流体摩擦支承及其他形式的支承流体摩擦支承－运动件和承导件间有流体膜

流体摩擦分类一（按流体膜形成方法）

动压支承

静压支承分类一（按支承中流体的不同）液体摩擦支承气体摩擦支承END轴颈的结构整体式圆柱面支承的结构特点

制造简单，但磨损后无法调整间隙，影响轴的旋转精度和正常工作。应用间歇工作、低速和轻载场合。

整体式圆柱面支承的结构剖分式圆柱面支承的结构特点：结构复杂，刚度下降（同整体式相比）；可以调整轴承的径向间隙。轴承盖轴承座螺栓轴瓦滑动轴承、轴瓦轴瓦结构油孔和油沟轴瓦与轴承衬的结合型式铸铁普通灰铸铁、球墨铸铁（塑性差、跑合性差）低速、轻载、不重要的场合铜合金青铜（常用）锡青铜和铅青铜－减摩性和耐磨性佳，有足够强度，跑合性差（重载、中速）铝青铜－强度和硬度较高，抗胶合能力差（重载、低速）黄铜价格低，低速使用。轴承合金（巴氏合金）锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)和铜(Cu)的合金。特点耐磨性和减摩性良好，但强度低、成本高。减摩层－－轴承衬应用中、高速，重载。锡基合金配件陶瓷合金（粉末合金）组成铁基、铜基粉末冶金减摩材料（国标）。优点有自润滑性。应用低或中速，轻或中载，润滑不便、要求清洁。青铜自润滑轴承非金属材料（常用工程塑料）优点耐磨、耐腐蚀、自润滑性能。缺点

承载能力低，高温变形，导热性和稳定性差。应用温度不高、载荷不大场合。宝石轴承（刚玉﹑玛瑙﹑微晶玻璃等）优点摩擦系数小，硬度高，耐腐蚀、热膨胀系数小，抗压强度高。缺点

脆性材料，加工困难。

应用仪器仪表。（轴承承受载荷很小﹐但要求旋转精度高﹑灵敏度好﹑使用寿命长）摩擦力矩的计算支承承受径向载荷支承承受轴向载荷（轴转动时，轴肩处产生摩擦）顶尖支承特点：支承轴线相对于轴颈有倾斜时，运动件仍能正常工作；摩擦力矩小；磨损较快。应用