机械设计基础 课件 第16章
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《机械设计基础》 第五篇 通用机械零部件 第16章
轴头和轴身３部分组成。轴上与轴承配合的部分称轴颈，安装轮毂的 部分称轴头，连接轴颈和轴头的部分称轴身。
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１６.１轴
• 轴颈和轴头的直径应取标准值，直径的大小由与之相配合部件的内孔 决定。轴上螺纹、花键部分必须符合相应的标准。
• ２.轴上零件的轴向定位及固定 • 轴向定位及固定是使零件在轴上有确定的轴向位置。轴上零件的轴向
外形不同又可分为光轴（如图１６－３所示）和阶梯轴（如图１６－ １所示）。由于阶梯轴上的零件便于拆装与固定，又能节省材料和减 轻重量，所以在机械中应用最为广泛。
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１６.１轴
• ② 曲轴。轴线不为直线的轴称为曲轴，如图１６－４所示，是机械 中的专用零件。
• ③ 挠性轴。还有一种可以把回转运动灵活地传到任何位置的钢丝软 轴，也称为挠性轴，如图１６－５所示。它是由多组钢丝分层卷绕而 成的，其主要特点是具有良好的挠性，常用于医疗器械、汽车里程表 和电动的手持小型机具（如铰孔机等）的传动等。
定位及固定是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证 的。与轮毂相配装的轴段长度，一般应略小于轮毂宽２～３ｍｍ。常 用的轴向定位及固定的方法如表１６－２所示。 • ３.轴上零件的周向定位及固定 • 为了满足机器传递运动和扭矩的要求，轴上零件除了需要轴向定位外 ，还必须有可靠的周向定位。
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示。
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１６.１轴
• （３）为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴端及轴肩一般均应制 出４５°的倒角。
• （４）为便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽和越程 槽等尺寸一致。
• （５）为便于轴上零件的装拆和固定，常将轴设计成阶梯形。如图１ ６－１０所示为阶梯轴上零件的装拆图。图中表明，可依次把齿轮、 套筒、左端滚动轴承、轴承盖、带轮和轴端挡圈从轴的左端装入。由 于轴的各段直径不同，当零件往轴上装配时，既不擦伤配合表面，又 装配方便。右端滚动轴承从轴的右端装入，为使左、右端滚动轴承易 于拆卸，套筒厚度和轴肩高度均应小于滚动轴承内圈的厚度。
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１６.１轴
• 轴颈和轴头的直径应取标准值，直径的大小由与之相配合部件的内孔 决定。轴上螺纹、花键部分必须符合相应的标准。
• ２.轴上零件的轴向定位及固定 • 轴向定位及固定是使零件在轴上有确定的轴向位置。轴上零件的轴向
外形不同又可分为光轴（如图１６－３所示）和阶梯轴（如图１６－ １所示）。由于阶梯轴上的零件便于拆装与固定，又能节省材料和减 轻重量，所以在机械中应用最为广泛。
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１６.１轴
• ② 曲轴。轴线不为直线的轴称为曲轴，如图１６－４所示，是机械 中的专用零件。
• ③ 挠性轴。还有一种可以把回转运动灵活地传到任何位置的钢丝软 轴，也称为挠性轴，如图１６－５所示。它是由多组钢丝分层卷绕而 成的，其主要特点是具有良好的挠性，常用于医疗器械、汽车里程表 和电动的手持小型机具（如铰孔机等）的传动等。
定位及固定是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证 的。与轮毂相配装的轴段长度，一般应略小于轮毂宽２～３ｍｍ。常 用的轴向定位及固定的方法如表１６－２所示。 • ３.轴上零件的周向定位及固定 • 为了满足机器传递运动和扭矩的要求，轴上零件除了需要轴向定位外 ，还必须有可靠的周向定位。
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示。
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１６.１轴
• （３）为了便于轴上零件的装配和去除毛刺，轴端及轴肩一般均应制 出４５°的倒角。
• （４）为便于加工，应使轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽和越程 槽等尺寸一致。
• （５）为便于轴上零件的装拆和固定，常将轴设计成阶梯形。如图１ ６－１０所示为阶梯轴上零件的装拆图。图中表明，可依次把齿轮、 套筒、左端滚动轴承、轴承盖、带轮和轴端挡圈从轴的左端装入。由 于轴的各段直径不同，当零件往轴上装配时，既不擦伤配合表面，又 装配方便。右端滚动轴承从轴的右端装入，为使左、右端滚动轴承易 于拆卸，套筒厚度和轴肩高度均应小于滚动轴承内圈的厚度。
机械设计基础--滚动轴承
?
RV2 RH2 Fr
角 接 触 球 轴 承
RV1 RH1 1,角接触轴承的派生轴向力 Fs O -支反力作用点,即法线与轴线的交点. 向心角接触轴承(角接触球轴承,圆锥滚子 轴承)受纯径向载荷作用后,会产生派生轴 FS 向分力 FS . O F 派生轴向力: si ≈ 1.25 Fr tgα 注意 F 的
Fr1 ● 若 FS1 + FA > FS2
Fr2
轴向合力向右,轴有向右移动的趋势,
但外圈被固定, 右轴承被压紧,会产生反力FS2′, 即:Fa1=FS1 (放松端) 使轴向力平衡, 使得 FS 1 + FA = FS 2 + FS 2 ′ FS2 和 FS2′ 都是右轴承所受的力,故: Fa 2 = FS 2 + FS 2 ′ = FS 1 + FA 而左轴承被放松, 故:Fa1 = FS 1
(放松端)
1 FS2′
FS1
2
FA
FS2
● 若 FS2 + FA < FS1, 轴向合力向左,轴有向左移动的趋势, 右轴承被压紧,会产生反力FS 2′, 使轴向力平衡:
FS 1 = FS 2 + FA + FS 2 ′ Fa1 = FS 1
(放松端)
∴
Fa 2 = FS 1 FA(压紧端)
归纳如下: 根据排列方式判明派生轴向力 FS 1,FS2 的方向; 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向, 分析哪端轴承被"压紧",哪端轴承被"放松"; "放松"端的轴向载荷等于自身的内部轴向力, "压紧"端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力 后其它轴向力的代数和. 对于能够承受少量轴向力而α=0 的向心轴承: (如深沟球轴承) 因为:α=0 , FS1=0 ,FS2= 0 所以:Fa=FA 图中: Fa1=0 Fr1 Fa2=FA FA
机械设计基础第16章
第十六章联轴器、离合器和制动器§16-1 联轴器一、联轴器的功用与分类联轴器主要是用在轴与轴之间的联接中，使两轴可以同时转动，以传递运动和转矩。
用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。
由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，一般无法保证被联接的两轴精确同心，通常会出现两轴间的轴向位移x（图19-1a）、径向位移y（图19-1b）、角位移 （图19-1c）或这些位移组合的综合位移（图19-1d）。
如果联轴器不具有补偿这些相对位移的能力，就会产生附加动载荷，甚至引起强烈振动。
图19-1两轴间的各种相对位移根据联轴器补偿位移的能力，联轴器可分为刚性和弹性两大类。
刚性联轴器由刚性传力件组成，它又可分为固定式和可移式两种类型。
固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移，可移式刚性联轴器能补偿两轴间的相对位移。
弹性联轴器包含有弹性元件，除了能补偿两轴间的相对位移外，还具有吸收振动和缓和冲击的能力。
联轴器已标准化。
一般可先依据机器的工作条件选定合适的类型，然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所需的型号和尺寸。
必要时还应对其中的某些零件进行验算。
计算转矩T c应考虑机器起动时的惯性力、机器在工作中承受过载和受到可能的冲击等因素，按下式确定T c＝K A T（19-1）式中，T为名义转矩；K A为工作情况系数。
二、常用的联轴器及其特点联轴器的种类很多，这里仅介绍有代表性的几种结构。
1．固定式刚性联轴器（1）凸缘联轴器凸缘联轴器是应用最广的固定式刚性联轴器。
如图19-2所示，它用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接起来，以实现两轴联接。
联轴器中的螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔螺栓。
这种联轴器有两种主要的结构型式：图19-2a是有对中榫的I型凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽（即对中榫）来实现两轴同心。
图19-2b是II型凸缘联轴器，靠铰制孔用螺栓来实现两轴同心。
为安全起见，凸缘联轴器的外圈还应加上防护罩或将凸缘制成轮缘型式。
机械设计基础第16章
依次增大。
• 4)配置代号 代表一对轴承的配置方式。
• 例16-1：试说明滚动轴承代号62203、7312 AC/P62和30222 B/P4的含
义。
•
解：(1)代号62203：6—深沟球轴承；22-轻宽系列；03-内径d=17
mm。
•
(2)代号7312AC/P62：7-角接触球轴承；(0)3-中窄系列；12-内径
•
轴承2（压紧端）承受的轴向载荷：a2 =1 -
• 16.4.3 滚动轴承的静强度较核
•
当轴承既受径向力又受轴向力时，可将它们折合成当量静载
荷0 ，应满足
• 0 = X0 r + Y0 a ≤
0
S0
• 例16-3
试求NF207圆柱滚子轴承允许的最大径向载荷，其基本额定动载荷r =28 500 N。
第16章
滚动轴承
16.1 滚动轴承概述
• 16.1.1
滚动轴承的基本结构
• 向心滚动轴承的基本结构由内圈、外圈、滚动体和保持架
组成。内圈与轴颈装配，外圈与轴承座装配。通常是内圈随
轴回转，外圈不动，但也有外圈回转而内圈不动或内、外圈
分别按不同转速回转的使用情况。当内、外圈相对转动时，
滚动体在内、外圈的滚道间滚动。内、外圈上的凹槽滚道可
• 推力轴承（α = 90° ）只能承
受轴向载荷，其轴向当量动载
荷为
• = a
• （4）基本额定寿命L、基本额定动载荷C以及当量动载荷P之间关系
• 大量试验表明，滚动轴承的基本额定寿命L(106 r)与基本额定动载荷
C(N)、当量动载荷P(N)间的关系为
•L=
•
ε
106 r
《机械设计基础》第十六章 机械传动系统设计
P T 9550 n
机械设计基础
3．传动比
传动比反映了机械传动增速或减速的能力。一般情况下，传动装 置均为减速运动。在摩擦传动中，V带传动可达到的传动比最大，平 带传动次之，然后是摩擦轮传动。在啮合传动中，就一对啮合传动而 言，蜗杆传动可达到的传动比最大，其次是齿轮传动和链传动。
4．功率损耗和传动效率
《机械设计基础》
机械设计基础
第十六章 机械传动系统设计
16.1 传动系统的功能与分类 16.1.1 传动机构的功能 1．变速：通过实现变速传动，以满足工作机的变速要求； 2．传递动力：把原动机输入的转矩变换为工作机所需要的转 矩或力； 3．改变运动形式：把原动机输入的等速旋转运动，转变为工 作机所需要的各种运动规律变化，实现运动运动形式的转换； 4．实现运动的合成与分解：实现由一个或多个原动机驱动若 干个相同或不同速度的工作机； 5．作为工作机与原动机的桥梁：由于受机体外形、尺寸的限 制，或为了安全和操作方便，工作机不易与原动机直接连接时， 也需要用传动装置来连接。 6．实现某些操纵控制功能：如起停、离合、制动或换向等。 机械设计基础
nd i nr
2．选择机械传动类型和拟定总体布置方案
根据机器的功能要求、结构要求、空间位置、工艺性能、总传 动比及其他限制性条件，选择传动系统所需的传动类型，并拟定 从原动机到工作机的传动系统的总体布置方案。
3．分配总传动比
根据传动方案的设计要求，将总传动比分配分配到各级传动。
4．计算机械传动系统的性能参数
（3）传动比范围
不用类型的传动装置，最大单级传动比差别较大。当采用多级传动时，应合理安排传 动的次序。
（4）布局与结构尺寸
对于平行轴之间的传动，宜采用圆柱齿轮传动、带传动、链传动；对于相交轴之间 的传动，可采用锥齿轮或圆锥摩擦轮传动；对于交轴之间的传动，可采用蜗杆传动或 交错轴齿轮传动。两轴相距较远时可采用带传动、链传动；反之采用齿轮传动。
精品课件-机械设计基础-第16章
第16章 现代设计方法简介
16.4
1. (1)将求解域离散化。所使用的单元类型与问题的类型和 计算精度有关。单元按维次划分有点单元、线单元、平面单 元和空间单元，按位移函数的阶次可分为一次单元、二次单
(2)选择位移模式。位移函数一般用单元内点的坐标的多 项式来表示，它只是近似地表示了单元内真实位移分布。位 移函数的阶次超高，计算精度越高。
第16章 现代设计方法简介
图16-2 二维问题的可行域
第16章 现代设计方法简介
可行域内的设计点称为可行点，如X (1) 点，它是设计 所允许采用的方案；反之，就是非可行点(或外点)，如X (2) 点。处于不等式约束边界上的点称为边界点，如X (3) 点，它
若一个优化问题同时含有式(16-3)中的不等式设计约束
第16章 现代设计方法简介
2. 目标函数是设计变量的函数，也称评价函数，用来作为 评价设计方案好坏的标准。一项设计的优劣，一般总可以用 一些设计指标来衡量，例如:零(部)件的承载能力最大、效率 最高、成本最低、质量最轻、误差最小等结构、性能和经济 指标。这些设计指标可以表示为设计变量的函数，即
F ( X ) F (x1, x2, • • •, xn )
第16章 现代设计方法简介
二维CAD系统使图纸的修改和重复利用十分方便，提高了 设计效率，缩短了设计周期。由于电子文档的管理成为了现 实，可以支持零件库的建立，有利于产品设计的标准化、系 列化和通用化。二维CAD系统中占市场主流的有Autodesk公司 的AutoCAD软件及国产的CAXA电子图板系统等。
X [x1x2 • • • xn ]T [x(i 1, 2, • • •, n)]T
(16-1)
第16章 现代设计方法简介
机械设计基础--滚动轴承 ppt课件
2. 基本代号：表示轴承的基ppt课本件 类型、结构和尺寸。 16
调心球轴承 调心滚子轴承 圆锥滚子轴承
10000
20000
30000
a)单向 b)双向
推力球轴承 50000
推力圆柱
深沟球轴承 角接触球轴承 滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承
60000
70000
80000
N0000 a) NA0000
12
512 低 不允许 受单向轴向负荷，两
13
513
个圈的内孔不一样大，
14
514
内孔较小的与轴配合， 内孔较大的与机座固
定。双向推力球轴承
可以承受双向轴向负
荷，中间圈与轴配合，
22
522
另两个圈为松圈
23
523
低 不允许
高速时，由于离心
力大，寿命较低。常
24
524
用于轴向负荷大、转
ppt课件
速不高的场合 7
40
22、28、32及500以上 /内径
230/500 62/22
500 22
ppt课件
21
表16-3 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号
基本代号
后置代号 或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
代表数字
3. 后置代号 ---- 用字母（或加数字）表示。
代表数字
内径代号 ---- 基本代号左起第四、五位。
表16-5 轴承的内径代号
内径代号
00 01
02
03
轴承内径尺寸 mm 10
《机械设计基础》第16章滚动轴承PPT课件
加强型
示例
7210B 7210C 7210AC 32310B N207E
表16-8 公差等级代号
代号
省略 /P6 /P6x /P5 /P4 /P2
公差等级符合标准的 0级 6级 6x级 5级 4级 2级
示例
6203 6203/P6 30201/P6x 6203/P5 6203/P4 6203/P2
注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。
§16-2
滚动轴承的代号 滚动轴承的类型很多，而各类轴承 又有不同的结构、尺寸、公差等级、
技术要求等，为便于组织生产和选
表16-2 滚动轴承代号的排列顺用序，规定了滚动轴承的代号，
前置代号
基本代号共5位
后置代号
（ 成套轴承分 部件代号
0
）
类
尺寸系列代号
型宽(高)度 直径系列 Nhomakorabea代 系列代号 代号
号
或加
推力圆柱
深沟球轴承 角接触球轴承 滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承
60000
70000
80000
N0000 a) NA0000
b) RNA0000
表16-2 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号
基本代号
后置代号
或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
§16-1 §16-2 §16-3 §16-4 §16-5
第16章 滚动轴承
滚动轴承的基本类型和特点
滚动轴承的代号 滚动轴承的选择计算
带传动和链传动都是通过中间挠性件 传递运动和动力的，适用于两轴中心 距较大的场合。与齿轮传动相比，它 们具有结构简单，成本低廉等优点。
示例
7210B 7210C 7210AC 32310B N207E
表16-8 公差等级代号
代号
省略 /P6 /P6x /P5 /P4 /P2
公差等级符合标准的 0级 6级 6x级 5级 4级 2级
示例
6203 6203/P6 30201/P6x 6203/P5 6203/P4 6203/P2
注：公差等级中0级最低，向右依次增高，2级最高。
§16-2
滚动轴承的代号 滚动轴承的类型很多，而各类轴承 又有不同的结构、尺寸、公差等级、
技术要求等，为便于组织生产和选
表16-2 滚动轴承代号的排列顺用序，规定了滚动轴承的代号，
前置代号
基本代号共5位
后置代号
（ 成套轴承分 部件代号
0
）
类
尺寸系列代号
型宽(高)度 直径系列 Nhomakorabea代 系列代号 代号
号
或加
推力圆柱
深沟球轴承 角接触球轴承 滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承
60000
70000
80000
N0000 a) NA0000
b) RNA0000
表16-2 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号
基本代号
后置代号
或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
§16-1 §16-2 §16-3 §16-4 §16-5
第16章 滚动轴承
滚动轴承的基本类型和特点
滚动轴承的代号 滚动轴承的选择计算
带传动和链传动都是通过中间挠性件 传递运动和动力的，适用于两轴中心 距较大的场合。与齿轮传动相比，它 们具有结构简单，成本低廉等优点。