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1、機械基礎,第9章 齒輪系,學習目的與要求主要內容：本章主要介紹輪系的分類、傳動比的計算與輪系的應用；減速器的類型和應用場合。學習目的與要求：了解輪系的分類與應用，能正確分析輪系的類型，掌握定軸輪系傳動比的計算，理解行星輪系傳動比的計算方法。了解減速器的類型和應用場合。學習重點與難點：重點是掌握定軸輪系傳動比的計算，難點是理解行星輪系傳動比的計算方法。為實現(xiàn)變速和獲得大傳動比等目的，常采用一對以上的齒輪組成齒輪傳動裝置，例如機床、汽車上使用的變速器、差速器。這些由多對齒輪組成的傳動裝置簡稱為齒輪系。,9.1定軸輪系 9.1.1定軸輪系 實例圖9-1所示為兩級圓柱齒輪減速器中的齒輪，圖9-2所示為
2、汽車變速器中的齒輪。它們在運轉時，各齒輪的幾何軸線相對機架都是固定的，因此這類齒輪傳動裝置稱為定軸齒輪傳動裝置，或簡稱為定軸輪系。,9.1.2定軸輪系傳動比的計算定軸輪系的傳動比是指始端主動齒輪1與末端從動齒輪k的角速度之比(1k)，工程上則常用其轉速比(n1/nk)來表示，即,1.一對圓柱齒輪的傳動比如圖9-3所示，一對齒輪傳動的傳動比為,式中，外嚙合時，主、從動齒輪轉動方向相反，取“-”號；內嚙合時，主、從動齒輪轉動方向相同，取“+”號。其轉動方向也可用箭頭表示(圖9-3)。,2.平行軸定軸輪系的傳動比圖9-4所示為所有齒輪軸線均互相平行的定軸輪系，設齒輪1為首輪，齒輪5為末輪，z1、z2
3、、z3、z3、z4、z4、z5為各輪齒數(shù)，n1、n2、n3、n3、n4、n4、n5為各輪的轉速，則各對齒輪的傳動比為,容易看出，將各對齒輪的傳動比相乘恰為首末兩輪的傳動比，即,由上式可知：1)平行軸定軸輪系的傳動比等于輪系中各對齒輪傳動比的連乘積，也等于輪系中所有從動輪齒數(shù)連乘積與所有主動輪齒數(shù)連乘積之比。若輪系中有k個齒輪，則平面平行軸定軸輪系傳動比的一般表達式為,2)傳動比的符號決定于外嚙合齒輪的對數(shù)m，當m為奇數(shù)時，i1k為負號，說明首、末兩輪轉向相反；m為偶數(shù)時，i1k為正號，說明首末兩輪轉向相同。定軸輪系的轉向關系也可用箭頭在圖上逐對標出(圖9-4)。,,圖9-4平行軸定軸輪系的傳動
4、比,3)圖9-4中的齒輪2既是主動輪，又是從動輪，它對傳動比的大小不起作用，但改變了傳動裝置的轉向，這種齒輪稱為惰輪。惰輪用于改變傳動裝置的轉向和調節(jié)輪軸間距，又稱為過橋齒輪。,3.非平行軸定軸輪系的傳動比定軸輪系中含有錐齒輪、蝸桿等傳動時，其傳動比的大小仍可用式(9-2)計算。圖9-5非平行軸的定軸輪系但其轉動方向只能用箭頭在圖上標出，而不能用(-1)m來確定(圖9-5)。箭頭標定轉向的一般方法為：對圓柱齒輪傳動，外嚙合箭頭方向相反，內嚙合箭頭方向相同；對錐齒輪傳動，箭頭相對或相離； 對蝸桿傳動，用主動輪左、右手定則，四指彎曲方向代表蝸桿轉向，大拇指的反方向代表蝸輪在嚙合處的速度方向。,9.
5、2行星輪系 9.2.1行星輪系 實例及其分類圖9-7、圖9-8所示為常見的行星齒輪傳動裝置。齒輪2既繞自身幾何軸線O2轉動，又繞齒輪1的固定幾何軸線O1轉動，如同自然界中的行星一樣，既有自轉又有公轉，所以稱為行星輪；齒輪1和齒輪3的幾何軸線固定不動，它們被稱為太陽輪，分別與行星輪相嚙合；支持行星輪作自轉和公轉的構件H稱為行星架。由行星輪、太陽輪、行星架以及機架組成的行星齒輪傳動裝置稱為行星輪系。根據(jù)太陽輪的數(shù)目可以將行星輪系分為兩大類：,(1)簡單行星輪系太陽輪的數(shù)目不超過兩個的行星輪系稱為簡單行星輪系,圖9-7中只有一個太陽輪，圖9-8、圖9-9中有兩個太陽輪，它們都是簡單行星輪系。此類行星
6、輪系中，行星架H與太陽輪的幾何軸線必須重合，否則整個輪系不能轉動。,(2)復合行星輪系太陽輪的數(shù)目超過兩個的行星輪系稱為復合行星輪系，如圖9-10所示。9.2.2行星輪系傳動比的計算因為行星輪系中行星輪2的幾何軸線不固定，所以該輪系的傳動比不能直接利用定軸輪系傳動比公式進行計算?，F(xiàn)采用“反轉法”，即給整個行星輪系(圖9-11a)加上一個繞軸線O-O并與行星架H的轉向相反的轉速(-nH)后，行星架H靜止不動，而各構件間的相對運動并不改變。這樣一來，所有齒輪的幾何軸線位置相對行星架全部固定，從而得到一個假想的定軸輪系(圖9-11b)，該假想定軸輪系稱為原行星輪系的轉化輪系。轉化輪系中各構件對行星架
7、H的相對轉速(或角速度)分別用nH1、nH2、nH3及nHH表示，轉化前后各構件的轉速見表9-1。,由于轉化輪系中行星架是固定的，即轉化輪系成了定軸輪系，因此可借用定軸輪系傳動比計算公式進行計算，即,將式(9-3)寫成一般通式為,利用上式可以求解行星輪系的傳動比及各構件的轉速的未知量，使用時，應注意以下事項：1)iH1k表示轉化機構的傳動比，iH1ki1k。2)齒輪1、k與行星架H的軸線必須重合，否則不能應用該公式。3)n1、nk、nH方向相同或相反須用“”號區(qū)別，并與數(shù)值一起代入計算。4)式中的“”號表示nH1和nHk的轉向關系。若轉化機構中所有齒輪軸線平行，可用(-1)m判定式中的“”號(
8、m為齒輪1至齒輪k之間外嚙合齒輪的對數(shù))；否則只能用畫箭頭的辦法判定。,9.3混合輪系由定軸輪系和行星輪系組合成的輪系稱為混合輪系(圖9-14)。因為混合輪系是由兩種運動性質不同的輪系組成的，所以在計算傳動比時，圖9-14混合輪系必須將混合輪系先分解為行星輪系和定軸輪系，然后分別按相應的傳動比計算公式列出算式，最后聯(lián)立求解。例9-5在圖9-14所示的混合輪系中，已知z1=20、z2=40、z2=20、z3=30、z4=80。求傳動比i1H。解1)分析輪系，該輪系中，輪3為行星輪，與其相嚙合的齒輪2、4為太陽輪，所以2、3、4、H組成行星輪系；齒輪1、2為定軸輪系。,2)按定軸輪系列式,3)按行
9、星輪系2-3(H)-4列出轉化輪系傳動比計算式,4)將已知各輪的齒數(shù)及n4=0及n2=n2等代入式(a)、(b)，得,由式(a)得n2=-0.5n1。對雙聯(lián)齒輪，n2=n2,將n2=-0.5n1代入式(b)得,,圖9-14混合輪系,9.4減速器減速器是用于原動機和工作機之間的封閉式機械傳動裝置，由封閉在箱體內的齒輪或蝸桿傳動所組成，主要用來降低轉速、增大轉矩或改變轉動方向。由于其傳遞運動準確可靠，結構緊湊，潤滑條件良好，效率高，壽命長，且使用維修方便，得到廣泛的應用。生產中使用的減速器目前已經標準化和規(guī)格化，且由專門化生產廠制造，使用者可根據(jù)具體的工作條件進行選擇。9.4.1減速器的主要形式、
10、特點及應用根據(jù)傳動零件的形式，減速器可分為齒輪、蝸桿減速器；根據(jù)齒輪的形狀不同，可分為圓柱、錐齒輪減速器；根據(jù)傳動的級數(shù)，可分為一級和多級減速器；根據(jù)傳動的結構形式，可分為展開式、同軸式和分流式減速器。這里只介紹常見的簡單的一級和二級減速器，其他形式的減速器可參看有關手冊。常用的減速器形式及特點見表9-2。,9.4.2減速器的構造減速器結構因其類型、用途不同而異。但無論何種類型的減速器，其結構都是由箱體、軸系部件及附件組成。圖9-15、圖9-16、圖9-17、圖9-18分別為一級圓柱齒輪減速器、二級圓柱齒輪減速器、圓錐圓柱齒輪減速器、蝸桿減速器的實物圖。,,圖9-15一級圓柱齒輪減速器實物圖,
11、,圖9-16二級圓柱齒輪減速器實物圖,,圖9-17圓錐圓柱齒輪減速器實物圖,,圖9-18蝸桿減速器實物圖,第10章 聯(lián)接,學習目的與要求主要內容：本章主要介紹螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接與成形聯(lián)接、銷聯(lián)接的類型和應用場合，簡介其他聯(lián)接形式。學習目的與要求：了解螺紋聯(lián)接的類型、預緊和防松、螺栓聯(lián)接的結構設計；了解鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接與成形聯(lián)接、銷聯(lián)接的類型和應用場合。了解其他聯(lián)接形式的類型和應用場合。學習重點：了解螺紋聯(lián)接的類型、預緊和防松、螺栓聯(lián)接的結構設計。了解鍵聯(lián)接的類型、工作原理與應用場合。通常，聯(lián)接可分為可拆聯(lián)接和不可拆聯(lián)接兩類?？刹鹇?lián)接是不損壞聯(lián)接中任一零件就可拆開的聯(lián)接，故多次裝拆不影響
12、其使用性能，常用的有螺紋、鍵、花鍵、銷以及成形等聯(lián)接。不可拆聯(lián)接是至少要損壞聯(lián)接中某一部分才能拆開的聯(lián)接，常見的有焊接、鉚接以及粘接等。,此外，過盈配合也是常用的聯(lián)接手段，它介于不可拆聯(lián)接和可拆聯(lián)接之間。很多情況下，過盈配合都是不可拆的，因為拆開這種聯(lián)接將會引起表面損壞和配合松動；但在過盈量不大的情況下，如對于滾動軸承內圈與軸的聯(lián)接，雖多次裝拆軸承，但對聯(lián)接損傷不大，又可視為可拆聯(lián)接。設計中選用何種聯(lián)接，主要取決于使用要求和經濟要求。一般來說，采用可拆聯(lián)接是由于結構、安裝、維修和運輸上的需要；而采用不可拆聯(lián)接，多數(shù)是由于工藝和經濟上的要求。,10.1螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件構成的可拆聯(lián)接
13、，應用十分廣泛。螺紋聯(lián)接采用自鎖性好的三角形螺紋。聯(lián)接螺紋可分為普通螺紋、英制螺紋、管螺紋和錐螺紋等。普通螺紋又有粗牙和細牙兩種。公稱尺寸相同時，細牙螺紋的螺距小、升角小、自鎖性好，其螺桿強度較高，適用于受沖擊、振動和變載荷的聯(lián)接及薄壁零件的聯(lián)接。但細牙螺紋比粗牙螺紋的耐磨性差，經常裝拆時容易滑牙，故粗牙螺紋在生產實踐中應用更為廣泛。螺紋的主要尺寸參數(shù)參見第6章中螺旋機構有關內容。10.1.1螺紋聯(lián)接的主要類型 1.螺栓聯(lián)接,圖10-1a、b 所示為螺栓聯(lián)接。其特點是使用時不受被聯(lián)接件材質的限制，結構簡單，裝拆方便，成本低，通常在被聯(lián)接件不太厚又需經常拆裝的場合使用。根據(jù)聯(lián)接要求的不同，其聯(lián)接
14、形式有兩種：一種是被聯(lián)接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙的普通螺栓聯(lián)接(圖10-1a) ；另一種是螺栓桿與孔是基孔制過渡配合的鉸制孔用螺栓聯(lián)接(圖10-1b)。其中，普通螺栓聯(lián)接中孔的加工精度低，而鉸制孔用螺栓聯(lián)接中的孔需鉸制，加工精度要求較高。2.雙頭螺柱聯(lián)接圖10-1c 所示為雙頭螺柱聯(lián)接。其特點是被聯(lián)接件之一制有與螺柱相配合的螺紋，另一被聯(lián)接件則為通孔。這種聯(lián)接適用于被聯(lián)接件之一太厚而不便于加工通孔并需經常拆裝的場合。,3.螺釘聯(lián)接圖10-1d 所示為螺釘聯(lián)接。其特點是不用螺母，螺釘直接擰入被聯(lián)接件的螺孔中。這種聯(lián)接的適用場合與雙頭螺柱聯(lián)接相似，但多用于受力不大，不需經常拆裝的場合。4.緊定
15、螺釘聯(lián)接圖10-1e 所示為緊定螺釘聯(lián)接。其特點是螺釘被旋入被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，末端頂住另一被聯(lián)接件的表面或頂入相應的坑中，以固定兩個零件的相對位置。這種聯(lián)接適用于固定兩零件的相對位置，并可傳遞不大的力和轉矩。10.1.2常用螺紋聯(lián)接件在機械制造中常見的螺紋聯(lián)接件有：螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母、墊圈等。 這些零件的結構和尺寸都已標準化，設計時可根據(jù)標準選用。螺紋聯(lián)接件的結構特點和使用情況參見表10-1。,根據(jù)國家標準規(guī)定，螺紋聯(lián)接件分為三個精度等級，其代號為 A、B 、C 級。 A 級精度最高，用于要求配合精確、防止振動等重要零件的聯(lián)接； B 級精度多用于受載較大且經常裝拆、調整
16、或承受變載的聯(lián)接；C級精度多用于一般的螺紋聯(lián)接。螺紋聯(lián)接件的常用材料為Q215A、Q235A、10鋼、35鋼和45鋼，對于重要和特殊用途的螺紋聯(lián)接件，可采用 15Cr、40Cr等力學性能較高的合金鋼。 10.1.3螺紋聯(lián)接的預緊和防松 1.螺紋聯(lián)接的預緊在生產實踐中，大多數(shù)螺紋聯(lián)接在安裝時都需要預緊。被聯(lián)接件在工作前因預緊所受到的力，稱為預緊力。預緊可以增強聯(lián)接的剛性、緊密性和可靠性，防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動。,對于普通場合使用的螺紋聯(lián)接，為了保證聯(lián)接所需的預緊力，同時又不使螺紋聯(lián)接件過載，通常由工人用普通扳手憑經驗決定。對重要場合，如氣缸蓋、管路凸緣等緊密性要求較高的螺紋聯(lián)
17、接，預緊時應控制預緊力?？刂祁A緊力的方法很多，通常是借助測力矩扳手(圖10-2a)或定力矩扳手(圖10-2b)，利用控制擰緊力矩的方法來控制預緊力的大小。測力矩扳手的工作原理是根據(jù)扳手上的彈性元件1，在擰緊力的作用下所產生的彈性變形來指示擰緊力矩的大小。為方便計量，可將指示刻度2直接以力矩值標出。定力矩扳手的工作原理是當擰緊力矩超過規(guī)定值時，彈簧3被壓縮，扳手卡盤1與圓柱銷2之間打滑，如果繼續(xù)轉動手柄，卡盤即不再回轉。擰緊力矩的大小可利用螺釘4調整彈簧壓力來加以控制。,考慮到由于摩擦因數(shù)不穩(wěn)定和加在扳手上的力有時難于準確控制，可能使螺栓擰得過緊，甚至擰斷，因此，對于重要聯(lián)接不宜采用直徑小于M1
18、2M16mm的螺栓，并應在裝配圖上注明擰緊的要求。,2.螺紋聯(lián)接的防松聯(lián)接用螺紋聯(lián)接件，一般采用粗牙普通螺紋。由于其導程角小于摩擦副的當量摩擦角v(一般1.53.5)，從而保證了螺紋聯(lián)接的自鎖性。此外，螺母和螺栓頭部等支承面處的摩擦也有防松作用，因此在靜載荷作用下，聯(lián)接一般不會自動松脫。但在沖擊、振動、變載荷作用下，或當溫度變化很大時，螺紋中的摩擦阻力可能瞬間消失或減小，這種現(xiàn)象多次重復出現(xiàn)就會使聯(lián)接逐漸松脫，甚至會引起嚴重事故。因此，在設計螺紋聯(lián)接時必須考慮防松措施。常用的防松方法見表10-2。,10.1.4螺栓聯(lián)接的結構設計一般情況下，大多數(shù)螺栓都是成組使用的，因此設計時應注意合理地布置各
19、個螺栓的位置，全面考慮受力、裝拆、加工、強度等方面因素。 1.螺栓位置在布置螺栓位置時，各螺栓間及螺栓中心線與機體壁之間應留有足夠的扳手空間，以便于裝拆，如圖10-3所示，其中尺寸A、B、C、D、E見有關手冊。,圖10-3扳手空間,2.螺栓組的布置螺栓組的布置應遵循下列原則：1)螺栓組的布置應力求對稱、均勻。通常將結合面設計成軸對稱的簡單幾何形狀(圖10-4)，以便于加工，并應使螺栓組的對稱中心與接合面的形心重合，以保證接合面受力比較均勻。,2)對承受彎矩或轉矩的螺栓組聯(lián)接，應盡量將螺栓布置在靠近接合面的邊緣，以便充分和均衡地利用各個螺栓的承載能力(圖10-4c、d)。如果聯(lián)接在受軸向載荷的同
20、時還受到較大的橫向載荷，則可采用套筒、銷、鍵等零件來分擔橫向載荷(圖10-5)，以減小螺栓的預緊力和結構尺寸。 3)螺栓數(shù)目應取為2、3、4、6等易于分度的數(shù)目，以便加工(圖10-4)。4)同一組螺栓應采用同一種材料和相同的公稱尺寸。,3.力求避免螺栓受彎曲應力為避免螺栓受彎曲應力，螺栓與螺母的支承面通常應加工平整。為減少加工面，其結構?？勺龀赏古_、魚眼坑(圖10-6a、b)。加工或安裝時，還應保證支承面與螺栓軸線相垂直，以免產生偏心載荷使螺栓受到彎曲應力，從而削弱強度。對傾斜的支承面，可采用斜墊圈(圖10-6c);質量要求高的場合，還可采用球面墊圈(圖10-6d)。,10.1.5螺栓聯(lián)接的尺
21、寸選擇螺栓聯(lián)接的尺寸選擇主要是指聯(lián)接中螺栓直徑、螺母、墊圈等的確定。螺栓直徑是根據(jù)強度原則確定的，與之相配的螺母、墊圈等的結構尺寸可直接按螺栓的公稱尺寸依據(jù)標準選取。10.2鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接在機器中應用極為廣泛，常用于軸與輪轂之間的周向固定，以傳遞運動和轉矩；其中有些還能實現(xiàn)軸向移動，用作動聯(lián)接。由于鍵已標準化，因此通常先根據(jù)工作特點選擇鍵的類型，再根據(jù)軸徑和輪轂長度確定鍵的尺寸，必要時還應對鍵聯(lián)接進行強度校核。鍵聯(lián)接分為松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接兩大類。,10.2.1松鍵聯(lián)接的類型、標準及應用松鍵聯(lián)接可分為平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接兩種。松鍵聯(lián)接的特點是：鍵的兩側面是工作面，靠鍵與鍵槽側面的擠壓傳遞運動和轉矩
22、；鍵的頂面為非工作面，與輪轂鍵槽底部表面間留有間隙。因此，這種聯(lián)接只能用作軸上零件的周向固定。1.平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接具有結構簡單、裝拆方便、對中性好等優(yōu)點，故應用最廣。平鍵又分為普通平鍵、導向平鍵和滑鍵。(1)普通平鍵圖10-7所示為普通平鍵聯(lián)接的結構形式。普通平鍵用于靜聯(lián)接，按其端部形狀不同分為圓頭(A型)、平頭(B型)、及單圓頭(C型)三種(圖10-8)。,用A型和C型鍵時，軸上的鍵槽是用端銑刀加工的(圖10-9a)，鍵在槽中的軸向固定較好，但鍵槽兩端會引起較大的應力集中；用B型鍵時，鍵槽是用盤銑刀加工的(圖10-9b)，應力集中較小，但鍵在槽中軸向固定不好。A型鍵應用最廣，C型鍵則多用于軸
23、端。平鍵聯(lián)接的常用尺寸標準參見表10-3。,注：1.在圖樣中，軸槽深用t或(d-t)標注，輪轂槽深用(d+t1)標注。2.(d-t)和(d+t1)兩組組合尺寸的極限偏差按相應的t和t1極限偏差選取，但(d-t)極限偏差值應取負號。(2)導向平鍵和滑鍵導向平鍵和滑鍵用于動聯(lián)接。當輪轂在軸上需沿軸向移動時，可采用導向平鍵或滑鍵，導向平鍵(圖10-10)用螺釘固定在軸上的鍵槽中，而輪轂可沿著鍵作軸向滑動，如汽車齒輪變速器中齒輪軸上的鍵。當被聯(lián)接零件滑移的距離較大時，宜采用滑鍵(圖10-11)。滑鍵固定在輪轂上，與輪轂同時在軸上的鍵槽中作軸向滑移。,2.半圓鍵聯(lián)接圖10-12所示為半圓鍵聯(lián)接。軸槽呈半
24、圓形，鍵能在軸槽內自由擺動以適應軸線偏轉引起的位置變化。其缺點是鍵槽較深，對軸的強度削弱大，故一般多用于輕載或錐形結構的聯(lián)接中。,,圖10-12半圓鍵聯(lián)接,10.2.2緊鍵聯(lián)接的類型、標準及應用緊鍵聯(lián)接有楔鍵和切向鍵聯(lián)接兩種。緊鍵聯(lián)接的特點是：鍵的上下兩表面是工作面；裝配時，將鍵楔緊在軸轂之間；工作時，靠鍵楔緊產生的摩擦力來傳遞轉矩。1.楔鍵聯(lián)接圖10-13所示為楔鍵聯(lián)接的結構形式。鍵的上表面和與之相配合的輪轂鍵槽底部表面，均具有1100的斜度，靠鍵楔緊產生的摩擦力來傳遞轉矩和承受單向的軸向力。楔鍵聯(lián)接的對中性差，僅適用于要求不高、載荷平穩(wěn)、速度較低的場合(如某些農業(yè)機械及建筑機械中)。楔鍵分
25、為普通楔鍵(圖10-13a)及鉤頭楔鍵(圖10-13b)兩種。為便于拆卸，楔鍵最好用于軸端。使用帶鉤頭的楔鍵時，拆卸較為方便，但應加裝安全罩。,2.切向鍵聯(lián)接切向鍵聯(lián)接如圖10-14所示，由兩個斜度為1100的楔鍵組成。裝配時，把一對楔鍵分別從輪轂的兩端打入，其斜面相互貼合，共同楔緊在軸轂之間。用一對切向鍵時，只能傳遞單向轉矩；如要傳遞雙向轉矩，則要用兩對切向鍵按120135分布。切向鍵對軸削弱較大，故只適用于速度較小、對中性要求不高、軸徑大于100mm的重型機械中。,,圖10-14切向鍵聯(lián)接,10.3花鍵聯(lián)接和成形聯(lián)接10.3.1花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接是由周向均布多個鍵齒的花鍵軸與帶有相應鍵槽的輪
26、轂相配合的可拆聯(lián)接(圖10-15a)。與平鍵聯(lián)接相比，由于鍵齒與軸一體，故花鍵聯(lián)接的承載能力高，定心性和導向性好，對軸的削弱較小，因此適用于載荷較大和對定心精度要求較高的靜聯(lián)接和動聯(lián)接，特別是在飛機、汽車、拖拉機、機床及農業(yè)機械中應用較廣。其缺點是齒根有應力集中，加工需專用設備和量刃具，制造成本高?；ㄦI根據(jù)其齒形的不同，可分為矩形花鍵(GBT11442001)和漸開線花鍵(GBT3478.11995)兩種。,2.漸開線花鍵如圖10-15c所示，漸開線花鍵的兩側齒形為漸開線，標準規(guī)定，漸開線花鍵的標準壓力角有30和45兩種。受載時，齒上有徑向分力，能起自動定心作用，有利于各齒受力均勻，因此多采用
27、齒形定心。漸開線花鍵可用加工齒輪的方法制造，工藝性好，易獲得較高的精度和互換性，齒根強度高，應力集中小，壽命長，因此常用于載荷較大、定心精度要求較高以及尺寸較大的聯(lián)接。,10.3.2成形聯(lián)接成形聯(lián)接是利用非圓截面的軸與相應的轂孔構成的聯(lián)接(圖10-16)。當軸和轂孔做成柱形時，只能傳遞轉矩；當軸和轂孔做成錐形時，在傳遞轉矩的同時，還可傳遞軸向力。非圓截面軸要先經過車削，然后磨削；轂孔先經鏜、鉆或拉，然后磨削。截面形狀要能適應磨削加工。,這種聯(lián)接的應力集中小、承載能力強、工作可靠，但加工困難，因此應用不廣。形成曲線為擺線和等距曲線的成形聯(lián)接對中性較好，但加工工藝復雜；對于方形、六方形等形面，雖然
28、其加工工藝相對簡單些，但定心性較差。,10.4銷聯(lián)接銷聯(lián)接主要用于固定零件之間的相對位置(圖10-17a)，也可用于軸與轂的聯(lián)接或其他零件的聯(lián)接，以傳遞不大的載荷(圖10-17b)。在安全裝置中，銷還常用作過載剪斷元件(圖10-17c)，稱為安全銷。,銷按其外形可分為圓柱銷、圓錐銷及異形銷等，這些銷都有國家標準。與圓柱銷、圓錐銷相配的被聯(lián)接件孔均需鉸光和開通。對于圓柱銷聯(lián)接，因有微量過盈，故多次裝拆后定位精度會降低。圓錐銷聯(lián)接的銷和孔均制有150的錐度，裝拆方便，多次裝拆對定位精度影響較小，故可用于需經常裝拆的場合。特殊結構形式的銷統(tǒng)稱為異形銷。其結構、特點見機械零件設計手冊。,10.5其他連
29、接簡介除了上述介紹的幾種連接形式外，工程機械和生活實踐中還經常用到其他一些連接，如鉚接、焊接、膠接、過盈配合以及自攻螺釘和膨脹螺釘聯(lián)接等。,10.5.1鉚接如圖10-18所示，鉚接是一種使用時間較長的簡單的機械聯(lián)接，是將鉚釘穿入被連接件的鉚釘孔中，用錘擊或壓力機壓縮鉚合而成的一種不可拆連接。,鉚接具有工藝設備簡單、抗振、耐沖擊和牢固可靠等優(yōu)點，但結構笨重，被連接件(或被鉚件)由于制有 釘孔，使強度受到較大的削弱，且鉚接時有劇烈的噪聲。目前除橋梁、飛機制造等工業(yè)部門采用外，應用已逐漸減少，并為焊接、膠接所代替。10.5.2焊接焊接是利用局部加熱的方法將被連接件連接成一體的不可拆連接。在焊接時，被
30、連接件接縫處的金屬和焊條熔化、混合并填充接縫處空隙而形成焊縫。最常見的焊縫形式有：角焊縫、搭接焊縫和對接焊縫等多種，如圖10-19所示。,與鉚接相比，焊接具有強度高、工藝簡單、重量輕、工人勞動條件好等優(yōu)點，特別是單件小批量生產或形式變化較多的零部件，采用焊接結構常?？梢钥s短生產準備周期、減輕重量、降低成本。所以應用日益廣泛，新的焊接方法發(fā)展也很迅速。在機械工業(yè)中，常用的焊接方法有屬于熔焊的氣焊和電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊、等離子弧焊等，屬于壓焊的電阻焊、摩擦焊、擴散焊等。其中電弧焊操作簡單，連接質量好，應用最廣。焊接結構件可以全部用軋制的板、型材、管材焊成，也可以用軋材、鑄件、鍛件拼焊而成，同
31、一組件又可以用不同材質或按工作需要在不同部位選用不同強度和不同性能的材料拼組而成。因此，采用焊接方法，為結構件的設計提供了很大的靈活性。,10.5.3膠接膠接是利用膠粘劑在一定條件下把預制的元件連接在一起，并具有一定的連接強度，它也是使用時間較長的一種不可拆連接，其應用實例如圖10-20所示。,圖10-20膠接應用實例,常用的膠粘劑有酚醛乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等。膠接的特點：1)不受被連接件材料的限制，可連接金屬和非金屬，包括某些脆性材料。2)接頭的應力分布較均勻，對于薄板(特別是非鐵金屬)結構，避免了鉚、焊螺紋連接引起的應力集中和局部翹曲。3)一般不需要機械緊固件，不需加工連接孔，因此大大減
32、少了機械加工量和降低了整個結構的重量。4)膠接的密封性能好。此外還具有絕緣、耐腐蝕等特點。5)工藝過程易實現(xiàn)機械化和自動化。膠接的缺點是：工作溫度過高時，膠接強度將隨溫度的增高而顯著下降；此外，耐老化、耐介質(酸、堿)性能較差，不穩(wěn)定；而且對膠接接頭載荷的方向有限制，不宜承受嚴重的沖擊載荷。,10.5.4過盈配合連接過盈配合連接是利用兩個被連接件間的過盈配合來實現(xiàn)的連接，圖10-21所示為兩光滑圓柱面的過盈配合連接，這種連接可做成可拆連接(過盈量較小)，也可做成不可拆連接(過盈量較大)。裝配后，由于結合處的彈性變形和過盈量，在配合表面產生很大的正壓力；工作時，靠配合表面產生的摩擦力來傳遞載荷。
33、這種連接結構簡單，對中性好，對軸的削弱小，耐沖擊性能強，但配合表面的加工精度要求較高，裝配不方便。,10.5.5自攻螺釘聯(lián)接和膨脹螺栓聯(lián)接自攻螺釘聯(lián)接是利用螺釘在被聯(lián)接件的光孔內直接攻出螺紋。螺釘頭部形狀有盤頭、沉頭和半沉頭，分別如圖10-22a、b、c所示，頭部槽有一字槽、十字槽和開槽等形狀，末端有錐端和平端兩種，常用于金屬薄板、輕合金或塑料零件的聯(lián)接。圖10-23所示為膨脹螺栓聯(lián)接，該螺栓頭部為一圓錐體，桿部裝一軟套筒，套筒上開有軸向槽。安裝時先將螺栓桿連同套筒裝在被聯(lián)接件孔中，擰緊末端螺母時，錐體壓入套筒，靠套筒變形將螺栓固定在被聯(lián)接件中，其末端有平端形和鉤形等，這種聯(lián)接結構簡單，安裝方便，應用廣泛。,
《機械基礎》教程全集10章.ppt
