《化工設(shè)備操作與維護(hù)》第十一章機(jī)械傳動(dòng)與連接

第十一章機(jī)械傳動(dòng)與連接

目錄

1帶傳動(dòng)

2齒輪傳動(dòng)

3蝸桿傳動(dòng)

4軸與聯(lián)軸器

5軸承

6螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接

第一節(jié)帶傳動(dòng)

一、帶傳動(dòng)及分類(lèi)1.帶傳動(dòng)原理圖11-1帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)由主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪和緊套在兩帶輪上的傳動(dòng)帶所組成(圖11-1)，利用傳動(dòng)帶把主動(dòng)軸的動(dòng)力傳遞給從動(dòng)軸。帶安裝時(shí)必須張緊，這使得帶在運(yùn)轉(zhuǎn)之前就有初拉力。因此，在帶與帶輪的接觸面之間有正壓力。當(dāng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶與帶輪的接觸面之間產(chǎn)生摩擦力，于是主動(dòng)帶輪靠摩擦力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)，帶又靠摩擦力驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，帶傳動(dòng)是靠帶與帶輪之間的摩擦力來(lái)進(jìn)行工作的。圖11-1帶傳動(dòng)

第一節(jié)帶傳動(dòng)

2.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)①由于帶的彈性良好，因此能緩和沖擊，吸收振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲。②過(guò)載時(shí)帶會(huì)在輪上打滑，可防止其他零件的損壞，起到過(guò)載安全保護(hù)作用。③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低廉，維護(hù)方便。④可用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合。⑤由于傳動(dòng)帶有不可避免的彈性滑動(dòng)，因此不能保證恒定的傳動(dòng)比。⑥帶的壽命較短，傳動(dòng)效率也較低。⑦由于摩擦生電，不宜用于易燃燒和有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合。

第一節(jié)帶傳動(dòng)

3.帶傳動(dòng)的類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合帶傳動(dòng)一般分為圓帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)等，如圖11-2所示。（1）平帶傳動(dòng)平帶的橫截面為矩形，已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的平帶有帆布芯平帶、編織平帶、錦綸片復(fù)合平帶等。其中帆布芯平帶應(yīng)用最廣。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪制造方便，平帶質(zhì)輕且撓曲性好，故多用于高速和中心距較大的傳動(dòng)。（2）V帶傳動(dòng)V帶的橫截面為梯形，已標(biāo)準(zhǔn)化。理論分析表明，在同樣的張緊情況下，V帶與輪槽間的壓緊力比平帶與帶輪間的壓緊力大得多，故V帶與帶輪間的摩擦力也大得多，所以V帶的傳動(dòng)能力比平帶大得多，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。目前在機(jī)床、空氣壓縮機(jī)、帶式輸送機(jī)和水泵等機(jī)器中均采用V帶傳動(dòng)。（3）圓帶傳動(dòng)圓帶的橫截面為圓形，常用皮革制成，也有圓繩帶和圓錦綸帶等。圓帶傳動(dòng)只適用于低速、輕載的機(jī)械，如縫紉機(jī)、真空吸塵器、磁帶盤(pán)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。（4）同步帶傳動(dòng)平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)均是靠摩擦力工作的。與此不同，同步帶傳動(dòng)是靠帶內(nèi)側(cè)的齒與帶輪外緣的齒相嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，因此不打滑，傳動(dòng)比準(zhǔn)確且較大(最大可允許i=20)，但制造精度和安裝精度要求較高。

第一節(jié)帶傳動(dòng)

圖11-2帶傳動(dòng)的類(lèi)型

第一節(jié)帶傳動(dòng)

二、普通V帶和帶輪1.V帶結(jié)構(gòu)與材料V帶的橫截面構(gòu)造如圖11-3所示。包布層多由膠帆布制成，它是V帶的保護(hù)層。頂膠層和底膠層由橡膠制成，當(dāng)膠帶在帶輪上彎曲時(shí)可分別伸張和收縮?？估w用來(lái)承受基本的拉力，有兩種結(jié)構(gòu)：由幾層棉簾布構(gòu)成的簾布芯圖11-3(b)或由一層線繩制成的繩芯圖11-3(a)。簾布芯結(jié)構(gòu)的V帶抗拉強(qiáng)度較高，制造方便；繩芯結(jié)構(gòu)的V帶柔韌性好，抗彎強(qiáng)度高，適用于轉(zhuǎn)速較高、帶輪直徑較小的場(chǎng)合?，F(xiàn)在，生產(chǎn)中越來(lái)越多地采用繩芯結(jié)構(gòu)的V帶。普通V帶的尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化(GB/T11544-1997),分為Y、Z、A、B、C、D、E七種型號(hào)，截面尺寸和承載能力依次增大。標(biāo)準(zhǔn)V帶均制成無(wú)接頭的整圈，其長(zhǎng)度系列可參見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。V帶的標(biāo)記內(nèi)容和順序?yàn)樾吞?hào)、基準(zhǔn)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。例如標(biāo)記“A1600GB／T11544-1997”表示A型普通V帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1600mm。V帶標(biāo)記通常壓印在帶的頂面上。

第一節(jié)帶傳動(dòng)

圖11-3V帶的構(gòu)造圖11-4鑄鐵帶輪的典型結(jié)構(gòu)圖11-5輪槽剖面圖

第一節(jié)帶傳動(dòng)

2．V帶輪的結(jié)構(gòu)(1)帶輪材料帶輪常用鑄鐵制造，因其鑄造性能好，摩擦系數(shù)較鋼為大。用HTl50、HT200牌號(hào)鑄鐵鑄成的帶輪，允許最大圓周速度為25m/s，速度更高時(shí)可采用鑄鋼，速度小時(shí)也可使用鑄鋁或塑料。(2)結(jié)構(gòu)尺寸鑄鐵帶輪的典型結(jié)構(gòu)(圖11-4)由下列三部分組成：①輪緣是帶輪外圈的環(huán)形部分，制有楔形環(huán)槽，槽數(shù)等于V帶的根數(shù)z。輪槽剖面如圖11-5所示，其尺寸應(yīng)與膠帶相適應(yīng)。②輪轂是帶輪與軸配合的部分。③輪輻是把輪緣與輪轂連成一體的部分。根據(jù)帶輪直徑的大小，可以是輻板、輻條(橢圓截面)和實(shí)心三種形式

第一節(jié)帶傳動(dòng)

圖11-6實(shí)心式和輻板式帶

第一節(jié)帶傳動(dòng)

圖11-7輪輻式帶輪

第一節(jié)帶傳動(dòng)

三、帶傳動(dòng)的失效、張緊、安裝與維護(hù)1.帶傳動(dòng)的失效帶傳動(dòng)的失效形式主要是：帶在帶輪上打滑和帶疲勞損壞。打滑是因?yàn)閹c帶輪間的摩擦力不足，所以增大摩擦力可以防止打滑。增大摩擦力的措施主要有：適當(dāng)增大初拉力，也就增大了帶與帶輪之間的壓力，摩擦力也就越大；增大帶與小帶輪接觸的弧段所對(duì)應(yīng)的圓心角(稱(chēng)為小帶輪包角)也能增大摩擦力；適當(dāng)提高帶速。帶的疲勞是因?yàn)閹芙蛔儜?yīng)力的作用。在帶傳動(dòng)過(guò)程中，帶的橫截面上有兩種應(yīng)力：因帶的張緊和傳遞載荷以及帶繞上帶輪時(shí)的離心力而產(chǎn)生的拉應(yīng)力；因帶繞上帶輪時(shí)彎曲變形而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。拉應(yīng)力作用在整個(gè)帶的各個(gè)截面上，而彎曲應(yīng)力只在帶繞上帶輪時(shí)才產(chǎn)生。帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中時(shí)彎時(shí)直，因而彎曲應(yīng)力時(shí)有時(shí)無(wú)，帶是在交變應(yīng)力的作用下工作的，這是帶產(chǎn)生疲勞斷裂的主要原因。一般情況下，兩種應(yīng)力中彎曲應(yīng)力較大，為了保證帶的壽命，就要限制帶的彎曲應(yīng)力。帶的彎曲應(yīng)力與帶輪直徑大小有關(guān)，帶輪直徑越小，帶繞上帶輪時(shí)彎曲變形就越大，帶內(nèi)彎曲應(yīng)力就越大。為此，對(duì)每種型號(hào)的V帶，都規(guī)定了許用的最小帶輪直徑。

第一節(jié)帶傳動(dòng)

2.帶傳動(dòng)的張緊帶傳動(dòng)工作一段時(shí)間后，傳動(dòng)帶會(huì)發(fā)生松弛現(xiàn)象，使張緊力降低，影響帶傳動(dòng)的正常工作。因此，應(yīng)采用張緊裝置來(lái)調(diào)整帶的張緊力。常用的張緊方法有調(diào)節(jié)軸的位置張緊和用張緊輪張緊。圖11-8所示為調(diào)節(jié)軸的位置張緊裝置。張緊的過(guò)程是：放松固定螺栓，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘，可使帶輪沿導(dǎo)軌移動(dòng)，即可調(diào)節(jié)帶的張緊力。當(dāng)帶輪調(diào)到合適位置時(shí)，即可擰緊固定螺栓。這種裝置用于水平或接近水平的傳動(dòng)。圖11-9所示為用張緊輪張緊。張緊輪安裝在帶的松邊內(nèi)側(cè)，向下移動(dòng)張緊輪即可實(shí)現(xiàn)張緊。為了不使小帶輪的包角減小過(guò)多，應(yīng)將張緊輪盡量靠近大帶輪。這種裝置用于固定中心距傳動(dòng)。圖11-8調(diào)節(jié)軸的位置張緊圖11-9用張緊輪張緊

第一節(jié)帶傳動(dòng)

3.帶傳動(dòng)的安裝與維護(hù)正確的安裝、使用和維護(hù)，能夠延長(zhǎng)帶的壽命，保證帶傳動(dòng)的正常工作。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。①一般情況下，帶傳動(dòng)的中心距應(yīng)當(dāng)可以調(diào)整，安裝傳動(dòng)帶時(shí)，應(yīng)縮小中心距后把帶套上去。不應(yīng)硬撬，以免損傷帶，降低帶的壽命。②傳動(dòng)帶損壞后即需更換。為了便于傳動(dòng)帶的裝拆，帶輪應(yīng)布置在軸的外伸端。③安裝時(shí)，主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪的輪槽應(yīng)對(duì)正，如圖11-10(a)所示，不要出現(xiàn)圖11-10(b)和(c)的情況，使帶的側(cè)面受損。④帶的張緊程度應(yīng)適當(dāng)，使初拉力不過(guò)大或過(guò)小。過(guò)大會(huì)降低帶的壽命，過(guò)小則將導(dǎo)致摩擦力不足而出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。⑤帶傳動(dòng)通常同時(shí)使用同一型號(hào)的V帶3-5根，應(yīng)注意新舊不同的V帶不得混用，以避免載荷分配不均，加速帶的損壞。⑥帶傳動(dòng)裝置應(yīng)設(shè)置防護(hù)罩，以保證操作人員的安全。⑦嚴(yán)防膠帶與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，圖11-10主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪的位置關(guān)系

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合齒輪傳動(dòng)由主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪組成，依靠輪齒的直接嚙合而工作。齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)，在各種機(jī)器中大量使用著齒輪傳動(dòng)。圖11-11齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

1.齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)①傳遞的功率和圓周速度范圍較大。功率從很小到數(shù)萬(wàn)千瓦，齒輪圓周速度從很低到300m／s以上。②瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，因而傳動(dòng)平穩(wěn)。傳動(dòng)用的齒輪，其齒廓形狀大多為漸開(kāi)線，還有圓弧和擺線等，這種齒廓能夠保持齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定。③能實(shí)現(xiàn)兩軸任意角度(平行、相交或交錯(cuò))的傳動(dòng)。④效率高，壽命長(zhǎng)。加工精密和潤(rùn)滑良好的一對(duì)傳動(dòng)齒輪，效率可達(dá)0.99以上，能可靠地工作數(shù)年以至數(shù)十年。⑤結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小。⑥齒輪的加工復(fù)雜，制造、安裝、維護(hù)的要求較高，因而成本較高。⑦工作時(shí)有不同程度的噪聲，精度較低的傳動(dòng)會(huì)引起一定的振動(dòng)。2.齒面?zhèn)鲃?dòng)的類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型很多，各有其傳動(dòng)特點(diǎn)，適用于不同場(chǎng)合。常用的齒輪傳動(dòng)如圖11-11所示。

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

二、齒輪傳動(dòng)比計(jì)算設(shè)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速為、齒數(shù)為z1

，從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速為n2、齒數(shù)為z2，則齒輪傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比為:

由上式可見(jiàn)，當(dāng)較大而較小時(shí)可獲得較大的傳動(dòng)比，即實(shí)現(xiàn)較大幅度的降速。但若過(guò)大，則將因小齒輪的嚙合頻率高而導(dǎo)致兩輪的壽命相差很大，而且齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸也要增大。因此，限制一對(duì)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i≤8。

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

1.齒輪常用材料齒輪最常用的材料是鋼，其次是鑄鐵，有時(shí)也采用非金屬材料和其他材料。

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

2.齒輪軸的結(jié)構(gòu)圖11-12齒輪軸直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，若根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪和軸制成一體稱(chēng)為齒輪軸(圖11-12)。若根圓直徑與軸徑相差較大，則應(yīng)把齒輪與軸分開(kāi)制造。按齒輪的尺寸大小，齒輪可制成實(shí)體、有輪輻或有腹板的結(jié)構(gòu)型式。頂圓直徑da≤500mm的齒輪通常采用圖11-13(a)所示的腹板式的結(jié)構(gòu)。直徑較小的齒輪也可以做成實(shí)心的，如圖11-13(b)。頂圓直徑da≥400mm的齒輪常用圖11-14所示的輪輻式結(jié)構(gòu)。圖11-12齒輪軸圖11-13腹板式齒輪和實(shí)心式齒輪

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

四、齒輪傳動(dòng)失效形式及原因齒輪傳動(dòng)是靠齒與齒的嚙合進(jìn)行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。常見(jiàn)的輪齒失效形式有：輪齒折斷、疲勞點(diǎn)蝕、磨損、膠合和塑性變形。1.輪齒折斷輪齒折斷是指齒輪的一個(gè)或多個(gè)齒的整體或局部的斷裂，如圖11-15所示。它有疲勞折斷和過(guò)載折斷兩種。圖11-15輪齒折斷圖11-16輪齒受力情況

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

2.齒面點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕是一種因齒面金屬局部脫落而呈麻點(diǎn)狀的疲勞破壞，如圖11-17所示。圖11-17齒面點(diǎn)蝕圖11-18齒面膠合圖11-19齒面塑性變形

第二節(jié)齒輪傳動(dòng)

3.齒面磨損輪齒在嚙合過(guò)程中，齒面之間存在相對(duì)滑動(dòng)．因而使齒面發(fā)生磨損。齒面磨損后，漸開(kāi)線齒形遭到破壞，引起振動(dòng)和噪聲。在開(kāi)式傳動(dòng)中，由于灰塵、雜質(zhì)等容易進(jìn)入輪齒工作表面，故磨損將會(huì)更加迅速和嚴(yán)重。所以齒面磨損是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。4.齒面膠合膠合是相嚙合齒面的金屬在一定的壓力下直接接觸而發(fā)生粘著，并隨著齒面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使金屬?gòu)凝X面上撕落而引起的一種破壞。在高速重載的閉式傳動(dòng)中，由于齒面間的壓力很大，齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度又大，因此大量發(fā)熱使鹵面局部溫度升高，破壞潤(rùn)滑油膜，互相嚙合的兩個(gè)齒面就會(huì)發(fā)生粘焊現(xiàn)象，當(dāng)輪齒可脫離嚙合時(shí)，軟齒面將被撕破，并在齒面形成溝紋(圖11-18)，這種失效形式稱(chēng)為齒面膠合。膠合產(chǎn)生以后，漸開(kāi)線齒形遭到破壞，引起振動(dòng)和噪聲，會(huì)很快導(dǎo)致齒輪的破壞。5.塑性變形硬度較低的軟齒面齒輪，在低速重載時(shí)，由于齒面壓力過(guò)大，在摩擦力作用下，使齒面金屬產(chǎn)生塑性流動(dòng)而失去原來(lái)的齒形，如圖11-19所示，這就是齒面塑性變形。齒面塑性變形以后，漸開(kāi)線齒形遭到破壞，引起振動(dòng)和噪聲。

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)、類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合蝸桿傳動(dòng)由蝸桿1和蝸輪2(圖11-20)組成，用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，兩軸線投影的夾角為90°。蝸桿與螺桿相似，常用頭數(shù)為1、2、4、6；蝸輪則與斜齒輪相似。在蝸桿傳動(dòng)中，通常是蝸桿主動(dòng)，蝸輪從動(dòng)。設(shè)主動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)速為n1、頭數(shù)為z1，從動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)速為n2、齒數(shù)為z2，則蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：1.蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)①可以用較緊湊的一級(jí)傳動(dòng)得到很大的傳動(dòng)比。②傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲。③具有自鎖性。④效率低。⑤有軸向分力。⑥制造蝸輪需用貴重的青銅，成本較高。

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

2.蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合根據(jù)蝸桿的形狀，蝸桿傳動(dòng)分為圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)等。圓柱蝸桿傳動(dòng)又分為普通圓柱蝸桿傳動(dòng)和圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)。常用的普通圓柱蝸桿是用車(chē)刀加工的(圖11-21)，軸向齒廓(在通過(guò)軸線的軸向A-A剖面內(nèi)的齒廓)為齒條形的直線齒廓，法向齒廓(在法向N-N截面內(nèi)的齒廓)為曲線齒廓，而垂直于軸線的平面與齒廓的交線為阿基米德螺旋線，故稱(chēng)為阿基米德蝸桿。其蝸輪是一具有凹弧齒槽的斜齒輪。由于這種蝸桿加工簡(jiǎn)單，所以應(yīng)用廣泛。圓弧圓柱蝸桿(圖11-22)的軸向齒廓為凹圓弧形，相配蝸輪的齒廓為凸圓弧形。環(huán)面蝸桿(圖11-23)的軸向齒廓為以凹圓弧為母線的內(nèi)凹旋轉(zhuǎn)曲面。

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

二、蝸桿傳動(dòng)的失效形式及原因蝸桿傳動(dòng)的工作情況與齒輪傳動(dòng)相似，其失效形式也有磨損、膠合、疲勞點(diǎn)蝕和輪齒折斷等。在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿與蝸輪工作齒面間存在著相對(duì)滑動(dòng)，相對(duì)滑動(dòng)速度Vs按下式計(jì)算由上式可見(jiàn)，值較大，而且這種滑動(dòng)是沿著齒長(zhǎng)方向產(chǎn)生的，所以容易使齒面發(fā)生磨損及發(fā)熱，致使齒面產(chǎn)生膠合而失效。因此，蝸桿傳動(dòng)最易出現(xiàn)的失效形式是磨損和膠合。當(dāng)蝸輪齒圈的材料為青銅時(shí)，齒面也可能出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。在開(kāi)式蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸輪齒面遭受?chē)?yán)重磨損而使輪齒變薄，從而導(dǎo)致輪齒的折斷。

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

三、蝸桿蝸輪的常用材料與結(jié)構(gòu)1.蝸桿蝸輪的材料根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的失效特點(diǎn)，蝸桿蝸輪的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，而且還要有良好的減磨性(即摩擦系數(shù)小)、耐磨性和抗膠合的能力。實(shí)踐表明，比較理想的材料組合是淬硬并經(jīng)過(guò)磨制的鋼制蝸桿配以青銅蝸輪齒圈。（1）蝸桿材料對(duì)高速重載的傳動(dòng)，蝸桿材料常用合金滲碳鋼(如20Cr、20CrMnTi等)滲碳淬火，表面硬度達(dá)HRC56-HRC62，并經(jīng)磨削；對(duì)中速中載的傳動(dòng)，蝸桿材料可用調(diào)質(zhì)鋼(如R45、35CrNlo、40Cr,40CrNi等)表面淬火，表面硬度為HRC45～HRC55，也需磨削；低速不重要的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)處理，其硬度為HBS220-HBS300。（2）蝸輪材料蝸桿傳動(dòng)的失效主要是由較大的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度引起的。越大，相應(yīng)需要選擇更好的材料。因而，是選擇材料的依據(jù)。

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

2.蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)(1)蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿一般都與軸制成一體，稱(chēng)為蝸桿軸。只有當(dāng)蝸桿直徑較大(蝸桿齒根圓直徑與軸徑d之比大于1.7)時(shí)，才采用蝸桿齒圈和軸分開(kāi)制造的形式，以利于節(jié)省材料和便于加工。蝸桿軸有車(chē)制蝸桿和銑制蝸桿兩種形式(圖11-24)，其結(jié)構(gòu)因加工藝要求而有所不同，其中銑制蝸桿的，故剛度較好。(2)蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸輪可以制成整體的，如圖11-25(a)所示。

圖11-24蝸桿的結(jié)構(gòu)

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

圖11-25蝸輪的結(jié)構(gòu)

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

四、蝸桿傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑與維護(hù)1.蝸桿傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑蝸桿傳動(dòng)一般用油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑方式有油浴潤(rùn)滑和噴油潤(rùn)滑兩種。一般vs﹤10m/s的中、低速蝸桿傳動(dòng)，vs﹥10m/s大多采用油浴潤(rùn)滑；的蝸桿傳動(dòng)，采用噴油潤(rùn)滑，這時(shí)仍應(yīng)使蝸桿或蝸輪少量浸油。對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)，常用潤(rùn)滑油粘度牌號(hào)及潤(rùn)滑方式如表11-2所示。表中值適用于蝸桿浸油潤(rùn)滑。若蝸輪下置，則需將表中值提高30％～50％，但最高不超過(guò)680mm2/s。閉式蝸桿傳動(dòng)每運(yùn)轉(zhuǎn)2000～4000h應(yīng)及時(shí)換新油。換油時(shí)，應(yīng)用原牌號(hào)油。不同廠家、不同牌號(hào)的油不要混用。換新油時(shí)，應(yīng)使用原來(lái)牌號(hào)的油對(duì)箱體內(nèi)部進(jìn)行沖刷、清洗、抹凈。

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

2.蝸桿傳動(dòng)裝置的散熱圖11-26蝸桿傳動(dòng)裝置的散熱措施在蝸桿傳動(dòng)中，由于摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量。對(duì)開(kāi)式和短時(shí)間斷工作的蝸桿傳動(dòng)，因其熱量容易散失，故不必考慮散熱問(wèn)題。但對(duì)于閉式傳動(dòng)，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸出去，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥驼扯认陆?，減弱潤(rùn)滑效果，增大摩擦磨損，甚至發(fā)生膠合。所以，對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)，必須采取合適的散熱措施，使油溫穩(wěn)定在一規(guī)定的范同內(nèi)。通常要求不超過(guò)75～85℃。常用的散熱措施有：①在箱體外表面鑄出或焊上散熱片以增加散熱面積；②在蝸桿軸端裝設(shè)風(fēng)扇[圖11-26(a)]，加速空氣流通以增大散熱系數(shù)；③在箱體內(nèi)裝設(shè)蛇形水管[圖11-26(b)]，利用循環(huán)水進(jìn)行冷卻；④采用壓力噴油循環(huán)潤(rùn)滑，利用冷卻器將潤(rùn)滑油冷卻。

第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)

圖11-26蝸桿傳動(dòng)裝置的散熱措施

第四節(jié)軸與聯(lián)軸器

一、軸

1.軸所有的回轉(zhuǎn)零件，如帶輪、齒輪和蝸輪等都必須用軸來(lái)支承才能進(jìn)行工作。因此軸是機(jī)械中不可缺少的重要零件。根據(jù)承受載荷的不同，軸可分為三類(lèi)：心軸、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)軸。心軸是只承受彎曲作用的軸，圖11-27所示火車(chē)輪軸就是心軸；傳動(dòng)軸主要承受扭轉(zhuǎn)作用、不承受或只承受很小的彎曲作用，如圖11-28所示的汽車(chē)變速箱與后橋間的軸就是傳動(dòng)軸；轉(zhuǎn)軸是同時(shí)承受彎曲和扭轉(zhuǎn)作用的軸，如圖11-29所示的減速器輸入軸即為轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸是機(jī)械中最常見(jiàn)的軸。

根據(jù)軸線的幾何形狀，軸還可分為直軸、曲軸和軟軸三類(lèi)。

圖11-27火車(chē)輪軸

第四節(jié)軸與聯(lián)軸器

第四節(jié)軸與聯(lián)軸器

2.軸的材料軸的常用材料是碳鋼和合金鋼，球墨鑄鐵也有應(yīng)用。碳鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，并能通過(guò)熱處理改善其綜合力學(xué)性能，故應(yīng)用很廣。一般機(jī)械的軸，常用35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼并經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理，其中45鋼應(yīng)用最普遍。受力較小或不重要的軸，也可用Q235，Q255等碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)越的淬火性能，但其價(jià)格較貴，對(duì)應(yīng)力集中比較敏感。常用于要求減輕質(zhì)量、提高軸頸耐磨性及在非常溫條件下工作的軸。常用的有40Cr、35SiMn、40MnB等調(diào)質(zhì)鋼,1Crl8Ni9Ti淬火,20Cr滲碳淬火鋼等，其中1Crl8Ni9Ti主要用于在高低溫及強(qiáng)腐蝕性條件下工作的軸。形狀復(fù)雜的曲軸和凸輪軸，也可采用球墨鑄鐵制造。球墨鑄鐵具有價(jià)廉、應(yīng)力集中不敏感、吸振性好和容易鑄成復(fù)雜的形狀等優(yōu)點(diǎn)，但鑄件的品質(zhì)不易控制。圖11-32軸的結(jié)構(gòu)

第四節(jié)軸與聯(lián)軸器

3.軸的結(jié)構(gòu)軸由軸頭、軸頸和軸身三部分組成(圖11-32)。軸上安裝零件的部分稱(chēng)為軸頭；軸上被軸承支承的部分稱(chēng)為軸頸；連接軸頭和軸頸的過(guò)渡部分稱(chēng)為軸身。軸上直徑變化所形成的階梯稱(chēng)為軸肩(單向變化)或軸環(huán)(雙向變化)，用來(lái)防止零件軸向移動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。軸向固定方法還有靠軸端擋圈固定，靠圓螺母固定，靠緊定螺釘固定等。一般軸上要開(kāi)設(shè)鍵槽，通過(guò)鍵聯(lián)接使零件與軸一起旋轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)軸上零件的周向固定。周向固定的方法還有過(guò)盈配合、銷(xiāo)聯(lián)接等。采用銷(xiāo)聯(lián)接時(shí)需在軸上開(kāi)孔，對(duì)軸的強(qiáng)度有較大削弱。

第四節(jié)軸與聯(lián)軸器

二、聯(lián)軸器軸和軸之間常用聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接，使之一起回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩。聯(lián)軸器可分為固定式和可移式兩種。前者要求被聯(lián)接兩軸嚴(yán)格對(duì)中和工作時(shí)不發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，而后者允許兩軸有一定的安裝誤差，并能補(bǔ)償工作時(shí)可能產(chǎn)生的相對(duì)位移。1.聯(lián)軸器的類(lèi)型及其應(yīng)用（1）凸緣聯(lián)軸器(2)夾殼式聯(lián)軸器(3)彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器圖11-33凸緣聯(lián)軸器圖11-34立軸用凸緣聯(lián)軸器

第四節(jié)軸與聯(lián)軸器

圖11-35夾殼式聯(lián)軸器圖11-36彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器

第四節(jié)軸與聯(lián)軸器

2.聯(lián)軸器的選擇化工設(shè)備上常用的聯(lián)軸器，已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，如無(wú)特殊需要，不必專(zhuān)行設(shè)計(jì)，可直接選用。

第五節(jié)軸承

軸承是用來(lái)支承軸或軸上回轉(zhuǎn)零件的部件。根據(jù)軸承接觸面間的摩擦性質(zhì)，分為滑動(dòng)摩擦軸承(簡(jiǎn)稱(chēng)滑動(dòng)軸承)和滾動(dòng)摩擦軸承(簡(jiǎn)稱(chēng)滾動(dòng)軸承)?；瑒?dòng)軸承--------液體摩擦滑動(dòng)軸承和非液體摩擦滑動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承的摩擦阻力較滑動(dòng)軸承的摩擦阻力小，其功率損耗也少，容易啟動(dòng)，潤(rùn)滑與維護(hù)簡(jiǎn)單，而且滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，可由專(zhuān)門(mén)工廠大批生產(chǎn)，選用方便，所以在各種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用廣泛。但由于滾動(dòng)軸承工作元件間的接觸面積很小，所以，在高速重載情況下使用受到限制。圖11-37摩擦狀態(tài)

第五節(jié)軸承

二、滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承根據(jù)所能承受載荷的方向，可分為向心滑動(dòng)軸承——承受與軸心線垂直的載荷；推力滑動(dòng)軸承——承受與軸心方向相一致的載荷。下面主要介紹其主要型式。1.向心滑動(dòng)軸承（1）整體式軸承如圖11-38所示（2）剖分式軸承圖11-38整體式徑向滑動(dòng)軸承圖11-39剖分式徑向滑動(dòng)軸承1-軸承座；2-軸承蓋；3-剖分軸瓦；4-雙頭螺柱

第五節(jié)軸承

圖11-40固定式推力軸承

第五節(jié)軸承

3.滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑的目的在于降低摩擦功耗，減少磨損，并起冷卻、吸振、防銹作用。（1）間歇供油潤(rùn)滑圖11-41間歇供油潤(rùn)滑如圖11-41(a)所示的壓注油杯，可壓低鋼球用油壺間歇供油潤(rùn)滑，也可以注入潤(rùn)滑脂；圖11-41(b)所示為轉(zhuǎn)動(dòng)旋套開(kāi)閉油孔間歇供油；圖11-41(c)所示的針閥式注油油杯，可將受柄豎立或臥下，使針閥開(kāi)、閉油孔以間歇供油。間歇供油一般用于低速、輕載的軸承處。圖11-41間歇供油潤(rùn)滑

第五節(jié)軸承

（2）連續(xù)供油潤(rùn)滑圖11-42(a)所示靠芯捻或線繩的毛細(xì)管作用，將油吸起以進(jìn)行連續(xù)潤(rùn)滑；圖11-42(b)所示的油環(huán)靠軸頸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，將油帶入軸頸進(jìn)行潤(rùn)滑，考慮離心力不宜過(guò)大，軸徑的轉(zhuǎn)速應(yīng)小些；圖11-42(c)所示為將軸承直接侵入油池中，以進(jìn)行油浴潤(rùn)滑，但軸的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高；圖11-42(d)所示為壓力循環(huán)潤(rùn)滑，可供給軸承充足的油量以進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻。此種方式最好，但須有一套輸油設(shè)備。圖11-42連續(xù)供油潤(rùn)滑

第五節(jié)軸承

（3）脂潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂只能間歇供應(yīng)。圖11-43所示的潤(rùn)滑杯是應(yīng)用最廣的供應(yīng)潤(rùn)滑脂的裝置。圖11-43潤(rùn)滑杯

第五節(jié)軸承

三、滾動(dòng)軸承1.滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承屬于標(biāo)準(zhǔn)件，由專(zhuān)門(mén)的軸承工廠成批生產(chǎn)。典型的滾動(dòng)軸承的構(gòu)造如圖11-44所示，它通常由四種元件組成，即內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4。內(nèi)圈裝配在軸頸上，外圈裝配在軸承座孔或回轉(zhuǎn)零件的孔內(nèi)。通常，內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈靜止。滾動(dòng)體在內(nèi)外圈間滾動(dòng)，受內(nèi)外圈的滾道的約束，不能作軸向移動(dòng)。保持架將滾動(dòng)體均勻分隔，以防其相互磨損。滾動(dòng)體的形狀有球形、圓錐形、鼓形等(圖11-45)。圖11-44滾動(dòng)軸承的構(gòu)造圖11-45滾動(dòng)體的種類(lèi)

第五節(jié)軸承

2.滾動(dòng)軸承的類(lèi)型及代號(hào)（1）滾動(dòng)軸承的類(lèi)型

第五節(jié)軸承

第五節(jié)軸承

（2）滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承的類(lèi)型很多，為了便于生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T273—93規(guī)定，滾動(dòng)軸承代號(hào)由基本代號(hào)、前置代號(hào)和后置代號(hào)構(gòu)成。其代號(hào)的排列順序及含義見(jiàn)表11-6。

第五節(jié)軸承

1.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑主要是潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩類(lèi)。潤(rùn)滑脂一般在裝配時(shí)加入，并每隔三個(gè)月加一次新的潤(rùn)滑脂，每隔一年對(duì)軸承部件徹底清洗一次，并重新充填潤(rùn)滑脂。當(dāng)采用潤(rùn)滑油時(shí)，供油方式有油浴潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、噴霧潤(rùn)滑等。油浴潤(rùn)滑是將軸承局部浸入潤(rùn)滑油中，油面不應(yīng)高于最低滾動(dòng)體的中心。滴油潤(rùn)滑是在油浴潤(rùn)滑基礎(chǔ)上，滴油補(bǔ)充潤(rùn)滑油的消耗，設(shè)置擋板控制油面不超過(guò)最低滾動(dòng)體的中心。為使滴油暢通，常選用粘度較小的潤(rùn)滑油。噴油潤(rùn)滑是用油泵將潤(rùn)滑油增壓后，經(jīng)油管和特別噴嘴向滾動(dòng)體供油，流經(jīng)軸承的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)濾冷卻后循環(huán)使用。噴霧潤(rùn)滑是用壓縮空氣，將潤(rùn)滑油變成油霧送進(jìn)軸承，這種方式的裝置復(fù)雜，潤(rùn)滑軸承后的油霧可能散逸到空氣中，污染環(huán)境?？紤]到滾動(dòng)軸承的溫升等與軸承內(nèi)徑d和轉(zhuǎn)速n的乘積dn成比例，所以常根據(jù)dn值來(lái)選擇潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式，詳見(jiàn)有關(guān)資料。

第五節(jié)軸承

2.滾動(dòng)軸承的密封與維護(hù)密封的目的是將滾動(dòng)軸承與外部環(huán)境隔離，避免外部灰塵、水分等的侵入而加速軸承的磨損與銹蝕，防止內(nèi)部潤(rùn)滑劑的漏出而污染設(shè)備和增加潤(rùn)滑劑的消耗。常用的密封方式有氈圈密封、唇形密封圈密封、溝槽密封、曲路密封、擋圈密封及毛氈圈加迷宮的組合密封等，如圖11-46所示。各種密封方式的原理、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合如下：氈圈密封是利用安裝在梯形槽內(nèi)的氈圈與軸之間的壓力米實(shí)現(xiàn)密封，用于脂潤(rùn)滑。唇形密封圈密封原理與氈圈密封相似，當(dāng)密封唇朝里時(shí)，目的是防止漏油；密封唇朝外主要目的是防止灰塵、雜質(zhì)進(jìn)入。這種密封方式既可用于脂潤(rùn)滑，也可用于油潤(rùn)滑?？p隙溝槽密封靠軸與蓋間的細(xì)小環(huán)形隙密封，環(huán)形隙內(nèi)充滿了潤(rùn)滑脂。間隙愈小愈長(zhǎng)，效果愈好。用于脂潤(rùn)滑。

第五節(jié)軸承

曲路密封是將旋轉(zhuǎn)件與靜止件之間的間隙做成曲路(迷宮)形式，在間隙中充填潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂以加強(qiáng)密封效果。擋圈密封主要用于內(nèi)密封、脂潤(rùn)滑。擋圈隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可利用離心力甩去油和雜物，避免潤(rùn)滑脂被油稀釋而流