機械設計基礎 課件 金鑫 第8、9、11章 帶傳動和鏈傳動、機械傳動系統(tǒng)設計、軸及其連接

第8章帶傳動

1)

按傳動原理分8.1帶傳動的類型、結構和主要尺寸8.1.1帶傳動的類型和特點

1.帶傳動的分類摩擦型帶傳動n1n2傳動帶從動輪主動輪(1)摩擦型帶傳動8.1帶傳動的類型、結構和主要尺寸8.1.1帶傳動的類型和特點

1.帶傳動的分類(1)摩擦型帶傳動(2)嚙合型帶傳動1)

按傳動原理分8.1帶傳動的類型、結構和主要尺寸8.1.1帶傳動的類型和特點

1.帶傳動的分類平帶(1)平帶1)

按傳動原理分2)

按帶的截面形狀分V帶8.1帶傳動的類型、結構和主要尺寸8.1.1帶傳動的類型和特點

1.帶傳動的分類(1)平帶1)

按傳動原理分2)

按帶的截面形狀分(2)V帶8.1帶傳動的類型、結構和主要尺寸8.1.1帶傳動的類型和特點

1.帶傳動的分類多楔帶(1)平帶1)

按傳動原理分2)

按帶的截面形狀分(2)V帶(3)多楔帶(4)圓帶帶傳動的應用大理石切割機中的平帶傳動帶傳動的應用手扶拖拉機中的普通V帶傳動帶傳動的應用

汽車發(fā)動機中的同步帶傳動帶傳動的應用

汽車發(fā)動機中的多楔帶傳動帶傳動的應用

工業(yè)機器人關節(jié)的同步帶傳動平帶傳動的布置形式常用的平帶包括有接頭的膠帆布帶、皮革帶、編織帶等，因此轉動不平穩(wěn)，不適合用于高速。高速轉動時需采用無接頭的環(huán)形帶。FQFNFQFNFNφFf=FNf=FQf

V帶是沒有接頭的環(huán)狀帶，其橫截面為梯形，兩側面為工作面，帶輪上有相應的輪槽與之匹配。在同等條件下V帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力。缺點是磨損較快，價格較貴，傳動效率較低且只能用于開口傳動。類型傳遞功率P/kW傳動比圓周速度v/(m/s)傳動效率平帶傳動≤40≤55-30≈0.96V帶傳動≤75≤75-25≈0.95平帶傳動和V帶傳動的常用范圍

2.帶傳動的特點

優(yōu)點

傳動平穩(wěn)、噪音小、緩沖、吸振、過載保護、結構簡單、成本低，尤其適用于兩軸中心距較大的場合。

缺點

外廓尺寸大，不能保證準確的傳動比，效率低(彈性滑動)，不宜用于高溫、易燃易爆的場合。

應用在多級傳動中，帶傳動常被放在高速級。一般情況下，傳遞功率P

75kW，帶速v

5~25m/s，傳動比i

7。

嚙合型帶傳動則兼有摩擦型帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點，帶與帶輪之間無彈性滑動，可以保證準確的傳動比，傳動效率可達0.98~0.99，因此廣泛應用于家用電器、計算機、儀器及機床等機械中。8.1.2V帶和V帶輪1.V帶V帶的結構頂膠包布承載層底膠1)等腰梯形;2)底面不和帶輪接觸;3)兩側面為工作面。4)普通V帶按截面基本尺寸由小至大分為Y、Z、A、B、C、D、E等七種型。bbph

型號Z

ABCDEF頂寬b10131722323850節(jié)寬bp

8.5111419273242

高度h6810.513.51923.530

楔角φ每米質量q（kq/m）0.060.010.170.300.620.901.5240?在V帶輪上，與所配用V帶的節(jié)面寬度相對應的帶輪直徑稱為基準直徑d。dV帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準直徑上的周線長度稱為基準長度Ld

。φbp

2.V帶輪（1）帶輪的材料帶輪的常用材料是灰鑄鐵，如HT150、HT200。轉速較高時，可用鑄鋼或鋼板焊接；小功率時可用鑄造鋁合金或工程塑料。V帶輪的組成（2）帶輪的結構輪緣輪輻輪轂帶輪的材料：常用鑄鐵，有時也采用鋼或塑料和木材。帶輪的結構實心式----直徑??；d0dHL實心式腹板式----中等直徑；dh=(1.8-2)dsd0=(dh+dr)/2dr=de-2(H+σ)Hσ見圖13-8s=(0.2-0.3)Bs1≥1.5ss2≥0.5s腹板式一帶輪的結構實心式----直徑??；S1斜度1：25SS2drdkdhddaLBS2輪輻式----d>350mm；腹板式----中等直徑；帶輪的結構

實心式----直徑??；h2=0.8h1a1=0.4h1

a2=0.8a1

f1≥0.2h1

f2≥0.2h2PnA3h1=290P功率n轉速A輪幅數(shù)h2drdkdha1L斜度1：25ddaBh18.1.3V帶傳動的主要幾何尺寸

主要幾何參數(shù)

中心距a、帶長Ld、包角

和帶輪直徑d等。O1O2

1

2

ad2d18.1.3V帶傳動的主要幾何尺寸

近似關系

O1O2

1

2

ad2d18.1.3V帶傳動的主要幾何尺寸

近似關系

O1O2

1

2

ad2d1F0F0F0F08.2帶傳動的受力分析和運動特性8.2.1帶傳動的受力分析

未工作時，帶的拉力處處相等，等于初拉力F0。O2O1F18.2帶傳動的受力分析和運動特性O2O1n1n2

工作時，由于帶與帶輪接觸面間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等。F2F2F1主動輪從動輪O2O1n1n2

工作時，由于帶與帶輪接觸面間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等。8.2帶傳動的受力分析和運動特性松邊緊邊

有效拉力F為：

F

F1

F2F等于摩擦力的總和，是帶傳動的有效圓周力。F1O2O1n1n2F2F2F1主動輪從動輪

帶傳動工作時，從動輪上工作阻力矩所產生的圓周阻力F2T2/d2

正常工作時，有效拉力圓周阻力F

相等。在一定條件下，帶和帶輪接觸面間所能產生F和的最大摩擦力(最大有效圓周力)Fmax

。當Fmax

F

時，帶傳動才能正常運轉。如所需傳遞的圓周阻力超過這一極限值時，傳動帶將在帶輪上打滑。即將開始打滑時，緊邊拉力F1和松邊拉力F2之間滿足撓性體摩擦的歐拉公式，即為假設：工作前后帶的總長度不變，

即緊邊的伸長量等于松邊的縮短量，則其緊邊拉力的增加量應等于松邊拉力的減少量：F1

F0

F0

F2

或

F1

F22F0得到帶傳動所能傳遞的最大有效圓周力Fmax與F0、

及

f有關。F0、

、f等愈大，則最大有效圓周力也愈大。其中F0的影響最大，但如F0過大，將使帶的使用壽命縮短。8.2.2傳動帶的應力分析

傳動帶在工作過程中產生的三種應力

1.緊邊拉應力

1和松邊拉應力

22.彎曲應力

b3.離心拉應力

cO1O2n2n1

c

1

2

2

c

1

c

b1

b2

1

2

max帶傳動的應力分布

結論

帶運行時，作用在帶上某點的應力是隨它所處位置不同而變化的，所以帶是在變應力下工作的，當應力循環(huán)次數(shù)達到一定數(shù)值后，帶將產生疲勞破壞。在緊邊進入主動輪處帶的應力最大，其值為

max

1

b1

c

8.2.3帶傳動的彈性滑動及傳動比

由于帶的彈性變形及緊邊與松邊的拉力差而引起的帶與帶輪之間的滑動，稱為彈性滑動。

彈性滑動是帶傳動中無法避免的一種正常的物理現(xiàn)象。由于彈性滑動的存在，使得帶與帶輪間產生摩擦和磨損；從動輪的圓周速度v2低于主動輪的圓周速度v1，即產生了速度損失。這種速度損失還隨外載荷的變化而變化，這就使得帶傳動不能保證準確的傳動比。通常以滑動率

表示速度損失的程度，即

一般

0.01~0.02，帶傳動的傳動比為8.3普通V帶傳動的設計8.3.1帶傳動的失效形式和設計準則

失效形式

帶傳動靠摩擦力工作。當傳遞的圓周阻力超過帶和帶輪接觸面間所能產生的最大摩擦力時，傳動帶將在帶輪上產生打滑而使傳動失效。另外，帶在運行過程中由于受循環(huán)變應力的作用會產生疲勞破壞。

帶傳動的設計準則

在保證帶傳動不打滑的前提下，使傳動帶具有足夠的疲勞強度和一定的使用壽命。傳遞的功率為：單根帶所能傳遞的有效拉力為：為保證帶具有一定的疲勞壽命，應使：σmax=σ1+σb+σc

≤[σ]σ1=[σ]

-σb-σc代入得：

在α=π，Ld為特定長度、抗拉體為化學纖維繩芯結構條件下計算所得P0稱為單根帶的基本額定功率。8.3.2單根普通V帶所能傳遞的功率

單根普通V帶所能傳遞的功率是指在一定的初拉力作用下，帶傳動不發(fā)生打滑且有足夠疲勞壽命時所能傳遞的最大功率。

●

i1(

180)，特定帶長，載荷平穩(wěn)時，單根Ｖ帶所能傳遞的基本功率為P1(表8

5)?！癞攊

1時，V帶繞過從動輪時的彎曲應力比i

1時小，帶的工作能力有所提高，則對同樣使用壽命的V帶，傳遞的功率增大?P1(表8

5)?！駃不等于1(即

180)，還要引入包角修正系數(shù)K

(表8

6)?！駧чL不等于特定帶長，需引入帶長修正系數(shù)KL(表8

3)。在實際工況下，單根V帶所能傳遞的額定功率為[P1]

(P1+

P1)K

KLKα

—包角系數(shù)。實際工作條件與特定條件不同時，應對P0值加以修正。修正結果稱為許用功率[P0]KL—長度系數(shù)；?[P0]--功率增量；

包角修正系數(shù)

包角α1180?170?160?150?140?130?120?110?100?90?

Kα1.00.980.950.920.890.860.820.780.740.698.3.3設計計算步驟

已知條件傳動的用途、工作情況和原動機類型；傳遞的功率P；大小帶輪的轉速n1和n2；對傳動的尺寸要求。

設計的主要內容確定V帶的型號、長度和根數(shù)；確定帶輪間的中心距；確定帶輪基準直徑及結構尺寸；計算作用在軸上的壓力等。

設計計算步驟

1.確定計算功率Pc

Pc

KAP

2.選擇V帶型號(圖815)普通V帶選型圖

設計計算步驟

1.確定計算功率Pc

Pc

KAP

2.選擇V帶型號(圖815)

3.確定帶輪基準直徑d1和d2(表8

8)4.驗算帶速

帶速v一般在5~25m/s內為宜。

5.確定中心距和V帶基準長度0.7(d1

d2)

a0

2(d1+d2)

V帶基準長度

實際中心距

6.驗算小帶輪包角

1

7.確定V帶根數(shù)z

8.確定初拉力F0

9.確定作用在軸上的壓力FQ

1

zF0zF08.3.4V帶傳動的張緊裝置

由于傳動帶不是完全的彈性體，帶工作一段時間后，會因伸長變形而產生松馳現(xiàn)象，使初拉力降低，帶的工作能力也隨之下降。因此，為保證必需的初拉力，應經常檢查并及時重新張緊。常用的張緊方法是改變帶傳動的中心距?；朗綇埦o裝置擺架式張緊裝置自動張緊裝置張緊輪裝置第9章鏈傳動9.1概述9.1.1鏈傳動的特點和應用

鏈傳動由主動鏈輪、從動鏈輪和繞在兩輪上的封閉鏈條所組成，依靠鏈條與鏈輪齒之間的嚙合來傳遞運動和動力。n1n2從動鏈輪鏈條主動鏈輪

優(yōu)點結構緊湊，工作可靠，作用在軸上的載荷小，承載能力高，效率較高(

98%)，能保持準確的平均傳動比。

缺點

瞬時傳動比不恒定，傳動不平穩(wěn)，工作時有沖擊和噪聲，對安裝精度要求較高

應用

兩軸相距較遠，要求平均傳動比不變但對瞬時傳動比要求不嚴格，工作環(huán)境惡劣(多油、多塵、高溫)等場合。一般情況下，鏈傳動傳遞功率P

100kW，帶速v

15m/s，傳動比i

8。9.1.2鏈傳動的類型

鏈有多種類型，按用途可分為傳動鏈、起重鏈和牽引鏈三種。在一般機械中，最常用的是傳動鏈。傳動鏈有滾子鏈和齒形鏈等類型。滾子鏈齒形鏈9.1.3滾子鏈與鏈輪

1.滾子鏈

內鏈板滾子銷軸外鏈板套筒

內鏈板與套筒間、外鏈板與銷軸間均為過盈配合，套筒與銷軸間則為間隙配合，工作時內、外鏈節(jié)間可以相對撓曲，套筒則繞銷軸自由轉動。滾子活套在套筒外面，嚙合時滾子沿鏈輪齒廓滾動，以減小鏈條與鏈輪輪齒間的磨損。內、外鏈板均制成8字形，以使鏈板各橫截面的抗拉強度大致相同，并減輕鏈條的重量及慣性力。

相鄰兩銷軸軸心線間的距離為節(jié)距p，是鏈的主要參數(shù)。p

傳遞功率較大時，為減小鏈傳動的外廓尺寸，減小沖擊、振動，可采用小節(jié)距的多排鏈。

鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)表示。鏈節(jié)數(shù)最好取偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是外鏈板與內鏈板相接，這時可采用開口銷或彈簧夾將接頭上的活動銷軸固定。

當鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，可采用過渡鏈節(jié)連接。鏈條受力后，過渡鏈節(jié)的鏈板除受拉力外，還受附加彎矩，其強度較一般鏈節(jié)低。所以在一般情況下最好不用奇數(shù)鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)

滾子鏈已標準化，分A、B兩個系列，我國以A系列為主。滾子鏈標記示例12A-2100GB/T60692002

表示滾子鏈鏈號為12A，雙排，鏈節(jié)數(shù)100，標準編號為GB/T60692002的滾子鏈。

2.滾子鏈鏈輪

鏈輪端面齒形

滾子鏈與鏈輪屬非共軛嚙合，故鏈輪的齒槽形狀設計具有較大的靈活性。鏈輪輪齒的齒形應保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進入和退出嚙合，盡量減小嚙合時鏈節(jié)的沖擊和接觸應力，且便于加工。

國家標準GB/T60692002規(guī)定了滾子鏈鏈輪的齒形，實際使用時允許齒形在一定范圍內變化。

標準參數(shù)

齒面圓弧半徑re

齒溝圓弧半徑r1

齒溝角

鏈輪節(jié)距pdrer1

d1p

主要尺寸計算

分度圓直徑d

360

z

齒頂圓直徑dada

p(0.54cot(180/z))

齒根圓直徑dfdf

d

d1dadfbfra

鏈輪軸向齒形

單排鏈輪軸面齒形rxbababf1bf2bf3ptrapt多排鏈輪軸面齒形

鏈輪常用結構

實心式鏈輪

鏈輪常用結構

孔板式鏈輪9.1.4鏈傳動的布置和張緊

1.鏈傳動的布置

布置原則●兩鏈輪的回轉平面必須布置在同一垂直平面內?！?/p>

兩鏈輪中心連線最好水平，或與水平面成小于45°的傾斜角，盡量避免垂直傳動，以免鏈條與下鏈輪嚙合不良或脫離嚙合。●一般應使鏈的緊邊在上、松邊在下，以防松邊下垂量過大影響鏈輪輪齒發(fā)生干涉，或松邊與緊邊發(fā)生碰撞。布置原則：鏈傳動的兩軸應平行，兩鏈輪應位于同一平面內；一般宜水平或接近水平布置，并使松邊在下方。i>2a<30p兩輪軸不在同一水平面，松邊應在下面。否則松邊下垂量增大后鏈條與鏈輪容易卡死。

傳動參數(shù)正確布置

不正確布置

說明i>2a=(30~50)p兩輪軸在同一水平面，緊邊在上、在下均能正常工作。i、a為任意值兩輪軸在同一鉛垂面內，下垂量增大會減少下鏈輪的有效嚙合齒數(shù)，降低傳動能力，為此應采用：1)中心距可調；2)設張緊裝置；3)上下兩輪錯開。

傳動參數(shù)

正確布置

不正確布置

說明

i<1.5a>60p兩輪軸在同一水平面，松邊應在下面。否則松邊下垂量增大后松邊與緊邊相碰，須經常調整中心距。

平均鏈速

平均鏈速9.2鏈傳動的運動特性9.2.1平均鏈速和平均傳動比

從動鏈輪的角速度

鏈傳動瞬時傳動比

當主動鏈輪勻速轉動時，從動鏈輪的角速度以及鏈傳動的瞬時傳動比都是周期性變化的，因此鏈傳動不宜用于對運動精度有較高要求的場合。鏈傳動的不均勻性，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點所造成的，故稱為鏈傳動的多邊形效應。9.3滾子鏈從動的設計9.3.1滾子鏈從動的失效形式及額定功率曲線圖

1.鏈傳動的失效形式

⑴鏈條的疲勞破壞

⑵鏈條鉸鏈的磨損

⑶鏈條鉸鏈的膠合

⑷鏈條的多次沖擊破斷

⑸鏈條的靜力拉斷

2.鏈傳動的額定功率曲線圖

在不同的工作情況下，鏈傳動的主要失效形式也不同。第9章機械傳動系統(tǒng)設計9.1機械傳動系統(tǒng)設計概述9.1.1機械傳動系統(tǒng)設計的內容

機械傳動系統(tǒng)是連接原動機和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置，其作用是將原動機的運動和動力進行轉換并傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)，其設計任務是根據(jù)工作要求設計合理的傳動系統(tǒng)，使原動機的輸出與執(zhí)行系統(tǒng)的輸入相匹配，并能在預定的適用壽命內安全可靠的工作。

機械傳動系統(tǒng)設計的主要內容（1）機械傳動系統(tǒng)的方案設計機械傳動系統(tǒng)的方案設計是合理地選擇、組配機械傳動的類型，以滿足機械的工作機構在預期工作條件下的運動及動力要求。傳動方案的好壞，對機械產品有非常重要的意義。（2）機械傳動系統(tǒng)的運動及動力設計當機械傳動系統(tǒng)的傳動方案確定后，即可根據(jù)機械執(zhí)行部分所需的運動及動力參數(shù)，再結合選用的原動機類型及性能參數(shù)進行機械的運動和動力設計。①根據(jù)執(zhí)行部分的工作阻力、工作速度和傳動系統(tǒng)的總效率等，求出機械所需的驅動功率、確定電動機的額定功率、轉速；②計算傳動系統(tǒng)的總傳動比并進行傳動比的分配；求出各軸的轉速、輸入功率及轉矩。

機械傳動系統(tǒng)設計的主要內容（3）機械零、部件的工作能力計算及結構設計確定了機械傳動方案并經過機械傳動系統(tǒng)的運動及動力設計后，即可根據(jù)電動機的額定功率，運轉特性和各個零、部件的具體工作情況，計算出作用于任一零、部件上的載荷。然后從機械的全局出發(fā)，考慮各個零、部件所需的工作能力(強度、剛度、壽命等)、體積、重量及經濟性等一系列問題，設計或選擇出各個零、部件。再進行各零件的結構設計，完成整機裝配圖、部裝圖和機械零件的工作圖的繪制和技術文件的撰寫。10.1.2機械傳動系統(tǒng)的主要類型及選擇機械傳動系統(tǒng)由各種傳動元件或裝置(如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、螺旋傳動、連桿機構、凸輪機構等),軸及軸系零、部件(如軸承、聯(lián)軸器等)，離合器、制動器等部件組成。

機械傳動類型選擇的依據(jù)

●

執(zhí)行系統(tǒng)的性能參數(shù)和工況要求

●原動機的機械特性和調速性能

●機械傳動系統(tǒng)的工作條件(如溫度、粉塵、腐蝕、噪聲等)

●性能、尺寸、重量和布置安裝等設計要求

●制造工藝性和經濟性要求

機械傳動系統(tǒng)的選擇原則

●

執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動機的機械特性相匹配

●

考慮工作要求傳遞的功率和運轉速度

●

有利于提高傳遞效率

●

盡可能結構簡單的單級傳動裝置

●

考慮結構布置

●

考慮經濟性

●

考慮機械安全運轉條件9.1.3機械傳動系統(tǒng)的主要參數(shù)及計算轉速

速度

轉矩作用力功率

傳動比

傳動效率10.2機械傳動系統(tǒng)設計實例例

設計一帶式運輸機的機械傳動系統(tǒng)。已知：卷筒結構，運輸帶拉力F=5000N，運輸帶速度v=1.2m/s，卷筒直徑D=400mm，單向運轉，雙班制連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔，設計壽命為10年(每年工作300天)。DFv卷筒軸承運輸帶

解：1.機械傳動方案的設計

通常情況下，原動機均采用電動機驅動，并通過傳動系統(tǒng)使帶式運輸機的卷筒按預定的工作要求運轉，安全、可靠工作。

初步擬定的傳動方案I軸II軸電動機V帶傳動電動機軸齒輪傳動聯(lián)軸器卷筒軸

方案1

電動機→V帶傳動→單級圓柱齒輪減速器→卷筒。

特點結構簡單，帶傳動易加工，可吸振緩沖，效率較高，成本低，應用比較廣泛。輪廓尺寸較大，帶傳動壽命低，需常更換。

方案2

電動機→單級圓柱齒輪減速器→鏈傳動→卷筒。

特點結構簡單，布置合理，容易實現(xiàn)，效率較高，傳動平穩(wěn)，適用于變載荷場合。輪廓尺寸較大，鏈傳動易磨損，壽命較低。

方案3

電動機→雙級圓柱齒輪減速器→卷筒。特點結構簡單、緊湊，應用比較廣泛，傳動效率較高。齒輪相對于軸承為非對稱布置，沿齒向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。

方案4

電動機→蝸桿傳動→卷筒。特點結構緊湊，傳動比較大，傳動平穩(wěn)。效率較低，蝸輪要用青銅制造。適用于每天工作時間較短的場合。2.帶式運輸機的運動和動力設計(以方案I為例)

⑴選擇電動機類型根據(jù)工作要求和工作條件，選用Y系列一般用途的三相異步電動機。⑵計算和選擇電動機的容量

1)求工作機所需功率Pw

F—運輸帶的拉力；

v—帶的速度；

w—工作機構的效率(含卷筒及軸承的效率)。

w

軸承

卷筒

由機械設計手冊查得：

軸承

0.98(滾子軸承)，

卷筒

0.96，

軸承

卷筒

0.98

0.96

0.94

2)求電動機所需功率Pd

a—電動機至驅動卷筒軸的傳動總效率。

a

帶

2軸承

齒

聯(lián)

帶—V帶傳動的效率，取

帶

0.95；

軸承—滾動軸承的效率，取

軸承

0.99(球軸承)；

齒—齒輪嚙合效率，8級精度的一般齒輪傳動(稀油潤滑)，取

齒

0.97；

聯(lián)—聯(lián)軸器效率，取

聯(lián)

0.99。

a

帶

2軸承

齒

聯(lián)

0.950.9920.970.99

0.894

查機械設計手冊，選電動機額定功率Ped7.5kWPd

。

⑶

確定電動機的轉速

根據(jù)電動機的有關知識可知，通常設計時應優(yōu)先考慮選擇同步轉速為1500r/min和1000r/min的電動機。初步選同步轉速為1000r/min。查機械設計手冊選定電動機型號為：Y160M-6，其滿載轉速nm

970r/min。

⑷

確定傳動系統(tǒng)的總傳動比ia并分配各級傳動比

1)確定傳動系統(tǒng)的總傳動比ia

由選定的電動機滿載轉速nm和驅動卷筒轉速nw，求出總傳動比ianm970r/min，，

v

1.2m/s，D

400mm

2)分配傳動系統(tǒng)的傳動比ia

i帶i齒取i帶

3.5，則i齒

4.84⑸傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算

1)計算各軸的轉速

電動機軸

n0

nm

970r/minI軸

nI

nm/i帶

970/3.5

277.14r/minII軸

nII

nI/i齒

277.14/4.84

57.26r/min

卷筒軸轉速nW

nII

57.26r/min

除分度機構等嚴格要求速比之外的設計，允許轉速(或傳動比)有

(3~5)%的誤差。2)各軸輸入功率

電動機軸P0

Ped

7.5kW(通用機械按電動機額定功率設計)

I軸

PI

Ped

帶

7.50.95

7.125kWII軸

PII

PI

軸承

齒

7.1250.99

0.97

6.84kW

卷筒軸Pw

PII

軸承

聯(lián)

6.840.990.99

6.7

kW3)各軸轉矩

電動機軸

T0

9550Ped/nm

95507.5/97073.84Nm

I軸

TI

T0i帶

帶

73.843.50.95

245.52NmII軸

TII

TIi齒

軸承

齒

245.524.840.99

0.97

1141.14Nm

卷筒軸Tw

TII

軸承

聯(lián)

1141.140.990.99

1118.43Nm

3．傳動系統(tǒng)中機械零部件的設計機械零、部件的設計是機械設計的重要階段，該階段的具體任務是對傳動裝置中零部件的強度、剛度、壽命等諸方面工作能力進行設計計算；然后確定各零、部件的尺寸，并對各零、部件進行結構設計。繪出裝配圖及部裝圖和零件工作圖。⑴帶傳動的設計計算⑵齒輪傳動的設計計算⑶聯(lián)軸器的選擇⑷軸的設計⑸鍵的強度校核計算⑹軸承的壽命校核計算第11章軸及其連接

第11章軸及其連接

軸的主要功用是支承旋轉零件，并傳遞運動和動力。11.1軸的分類和材料11.1.1軸的分類

根據(jù)承載情況不同，軸可分為心軸、轉軸和傳動軸三類。功用：用來支撐旋轉的機械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。轉軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：功用：用來支撐旋轉的機械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩發(fā)動機后橋傳動軸功用：用來支撐旋轉的機械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩前輪輪轂固定心軸火車輪軸車廂重力前叉自行車前輪軸支撐反力轉動心軸功用：用來支撐旋轉的機械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。轉軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸功用：用來支撐旋轉的機械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。轉軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸曲軸功用：用來支撐旋轉的機械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。轉軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸曲軸撓性鋼絲軸設計任務：選材、結構設計、強度和剛度設計、確定尺寸等11.1.2軸的材料軸的材料應具有足夠高的強度和韌性，對應力集中敏感性小和良好的工藝性。

碳素鋼35、40、45、50鋼等，其中45鋼最常用，一般要經正火、調質或表面淬火熱處理。

合金鋼20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、38SiMnMo等。采用合金鋼必須進行相應的熱處理。

球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。11.2軸的結構設計軸的結構設計要求

●軸和軸上零件要有確定的軸向位置及恰當?shù)闹芟蚬潭ā！褫S上零件要易于裝拆和調整?！褫S應具有良好的制造工藝性。●軸受力合理，有利于提高軸的強度和剛度。●軸的形狀及尺寸有利于減小應力集中等。11.2.1軸上零件的固定1.軸向定位與固定為了保證軸上零件有確定的軸向位置，防止零件沿軸向竄動并傳遞軸向力，軸上零件必須軸向定位與固定。常用的定位方法有軸肩、套筒、螺母、軸端擋圈、鎖緊擋圈、圓錐面、彈性擋圈和緊定螺釘?shù)?。階梯軸上截面變化處叫軸肩或軸環(huán)。軸的組成：軸主要由軸頸、軸頭、軸身三部分組成。軸頸軸頭軸身軸肩及套筒結構簡單可靠，可傳遞較大的軸向力。套筒可避免因軸肩引起的軸頸增大，又可減少軸的結構，減少應力集中源。因一般套筒與軸的配合較松，故不宜用于高速軸。套筒軸肩與軸環(huán)圓螺母止動墊圈圓螺母固定可承受大的軸向力。當軸上兩零件間距離較大不宜采用套筒時，可采用圓螺母固定。為避免應力集中、過多削弱軸的強度，一般采用細牙螺紋。圓螺母常用于軸端零件固定。軸端部安裝零件時，還常采用軸端擋圈或圓錐形軸頭。圓錐形軸頭與輪轂錐面連接能使軸上零件與軸保持較高的同心度，拆裝方便，常用于有振動或沖擊載荷情況。圓錐形軸頭軸端擋圈彈性擋圈、緊定螺釘和鎖緊擋圈，適用于受軸向力不大的情況。彈性擋圈大多與軸肩聯(lián)合使用，也可在零件兩側各用一個。常用于滾動軸承軸向固定，但會削弱軸強度，引起應力集中。緊定螺釘彈性擋圈rhDdbRhDdC1軸肩r軸環(huán)軸肩定位原則：軸上的圓角半徑應小于零件孔的倒角C1或圓角R，軸肩高度必須大于C1或R，一般取為(2~3)C1。固定滾動軸承的軸肩高度h及圓角半徑應按照軸承安裝尺寸查取。軸環(huán)寬度b≈1.4h。對于非定位軸肩，h無嚴格要求。2.周向固定常用:鍵連接、花鍵連接、型面連接、銷連接、過盈連接等。軸上零件的裝配齒輪套筒左端軸承左端軸承端蓋左端軸承端蓋右端軸承鏈輪軸端擋圈制造安裝要求：為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。裝零件的軸端應有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應有退刀槽。鍵槽大小應一致，且布置在同一直線上。④②③⑥⑦①⑤倒角Q方案b改善軸的剛度、強度TQ方案aFtFt改變零件結構：圖示為起重機卷筒兩種布置方案。A圖中大齒輪和卷筒聯(lián)成一體，轉矩經大齒輪直接傳遞給卷筒，故卷筒軸只受彎矩而不傳遞扭矩。圖b中軸同時受彎矩和扭矩作用。故載荷相同時，圖a結構軸的直徑要小。TTTTT輸出輸出輸入Tmax=T1+T2Tmax=T1合理布置軸上零件：當軸上有兩處動力輸出時，為了減小軸上的載荷，應將輸入輪布置在中間。T2T1T1+T2T1T2合理不合理T輸出輸出輸入改善軸的剛度、強度Rdd/430?減少應力集中：合金鋼對應力集中比較敏感，應加以注意。措施：1.用圓角過渡；2.盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽;3.重要結構可增加卸載槽B、過渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑。也可以減小過盈配合處的局部應力。過渡肩環(huán)r凹切圓角B卸載槽也可以在輪轂上增加卸載槽B改善軸的剛度、強度一般要求已知軸上主要零件的參數(shù)、結構尺寸和它們之間的相互位置（見圖）。一般：a=10~15mms=5~10mml=15~20mm軸的設計思想[例11-1]軸結構改錯（一）[例11-1]軸結構改錯（一）[教師例11-1]軸結構改錯（二）[教師例11-1]軸結構改錯（二）11.3軸的強度計算對于不重要的軸，按扭轉強度條件計算,得到最小直徑后進行軸的結構設計。對于重要的軸，按扭轉強度條件計算,得到最小直徑后進行軸的結構設計。再根據(jù)彎扭合成強度校核。

11.3.1按扭轉強度條件計算

由軸受扭矩時的強度條件:

得到有1個鍵槽時，軸徑增加4%~5%；有2個鍵槽時，增加7%~10%。圓整為標準直徑。11.3.2按彎扭合成強度條件計算

按第三強度理論校核軸的強度。

主要步驟

1)繪出軸的計算簡圖(受力圖)。

2)繪出軸的水平面彎矩MH圖。

3)繪出軸的垂直面彎