第五章機(jī)械結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)5.1機(jī)械結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)概述5.2傳動件5.3軸系5.2.1帶傳動5.2.2鏈傳動5.2.4齒輪傳動5.2.5輪系5.2.6齒輪傳動失效形式5.3.1軸系的組成5.3.2軸系的詳細(xì)設(shè)計(jì)5.2.3帶傳動和鏈傳動的傳動比計(jì)算5.4聯(lián)接件5.3.3軸的類型5.3.4軸承5.3.5軸的密封形式5.3.6軸系設(shè)計(jì)的其他問題武直-10昌河飛機(jī)公司中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所研發(fā)，哈爾濱飛機(jī)公司負(fù)責(zé)旋翼系統(tǒng)。據(jù)說初步設(shè)計(jì)由卡莫設(shè)計(jì)局完成，隨后轉(zhuǎn)移給昌河飛機(jī)公司602所主導(dǎo)整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)工作。2003年4月29日首飛。我國第一款專業(yè)武裝直升機(jī)和亞洲第一種自研專業(yè)武裝直升機(jī)。替代法國海豚直升機(jī)兼當(dāng)武裝直升機(jī)的歷史。兩側(cè)武器短翼掛載反坦克導(dǎo)彈、空對空導(dǎo)彈，配備一座旋轉(zhuǎn)機(jī)炮塔。串列雙座設(shè)計(jì)。2016年8月6日完成全部列裝。世界武裝直升機(jī)TOP6NO.1美波音AH-64“阿帕奇”，美陸軍主力武裝直升機(jī)，上個(gè)世紀(jì)七十年代初開發(fā)NO.2俄“短吻鱷”卡-52,雙座。1996年11月烏赫托馬直升機(jī)制造廠首次公開展出NO.3俄米-28“浩劫”，單旋翼帶尾槳全天候武裝直升機(jī)，綽號為“浩劫”。NO.4中國武直10中型攻擊直升機(jī)，是自行研制第一款。攜帶空對空及空對地導(dǎo)彈NO5.歐洲HAD型“虎”式四旋翼、雙發(fā)武裝直升機(jī)，法德聯(lián)合研制，機(jī)動性能、續(xù)航力、機(jī)炮射擊精確度等方面強(qiáng)NO.6美波音RAH-66“科曼奇”隱身直升機(jī)攻擊偵察直升機(jī)直-五（Z-5）直升機(jī)國產(chǎn)第一款種直升機(jī)，代號“旋風(fēng)25”多用途（物資、人員輸送、救生、邊境巡邏）。1958年2月哈飛照蘇聯(lián)米-4直升機(jī)仿制，同年12月首飛，59年初驗(yàn)收和批生產(chǎn)。63年定型投產(chǎn)，共生產(chǎn)了545架。1980年停產(chǎn)。1臺活塞-7氣冷星形14缸發(fā)動機(jī)，功率1770馬力，主螺旋槳直徑21米，長16.8米，高4.4米。起落架固定四點(diǎn)式。機(jī)艙體積16立米。搭載11名士兵或8個(gè)傷員擔(dān)架和1名醫(yī)務(wù)人員。發(fā)動機(jī)位于機(jī)頭，通過傳動軸驅(qū)動機(jī)艙頂部的主旋翼和尾部的尾槳。兩人機(jī)組，可獨(dú)立飛行操縱。載1.2噸貨物。尾槳為3片推進(jìn)式玻璃鋼槳葉。直升機(jī)動力傳遞路線示意圖1#發(fā)動機(jī)輸入軸2#發(fā)動機(jī)輸入軸主旋翼軸中間減速器尾槳減速器液壓傳動輸出軸大齒輪圈發(fā)電機(jī)輸出軸太陽輪和行星輪系液壓模塊輸出齒輪超越離合器套筒軸尾部傳動離合器直五-直升機(jī)傳動機(jī)構(gòu)簡圖主減速器總體裝配圖5.1機(jī)械結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)概述零件外形、尺寸公差受力-應(yīng)力分析、變形與剛度、振動與沖擊滿足特殊性能表面和內(nèi)部特性加工裝配維修的方便性靜動態(tài)特性仿真、熱力學(xué)特性、潤滑、控制方法、文檔專用零、部件繪制強(qiáng)度設(shè)計(jì)材料選擇熱處理工藝設(shè)計(jì)其他通用零、部件選用機(jī)械結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容結(jié)構(gòu)件傳動件聯(lián)接件軸系其他件機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟選擇零件類型、結(jié)構(gòu)零件的受力分析選擇零件的材料確定計(jì)算準(zhǔn)則確定零件的基本尺寸結(jié)構(gòu)計(jì)算校核計(jì)算合格畫出零件工作圖撰寫計(jì)算說明書修改參數(shù)否是若干零件裝配成機(jī)器匯總

（MBD）ModelBasedDefinition（三維標(biāo)注技術(shù)）——起源于波音公司的一種零件三維標(biāo)注技術(shù)，是用三維模型來取代二維工程圖，成為設(shè)計(jì)、加工、制造的唯一數(shù)據(jù)源技術(shù)。是一個(gè)用集成的三維實(shí)體模型來完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息的方法，內(nèi)容包括三維實(shí)體模型中產(chǎn)品尺寸、公差標(biāo)注規(guī)則、工藝信息。MBD正在讓三維實(shí)體模型成為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造過程的唯一依據(jù)，唯一的標(biāo)準(zhǔn)載體。5.2

傳動件齒輪傳動鏈條傳動帶傳動錐齒輪齒形帶局部放大局部放大定義：傳動件指組成傳動系統(tǒng)的各類零部件。傳動系統(tǒng)是將動力機(jī)的動力和運(yùn)動傳遞給執(zhí)行裝置的中間裝置，扮演橋梁作用。機(jī)械種類繁多，傳動件也就形形色。帶傳動適用長距離傳動系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是傳動平穩(wěn)、吸收振動，無需潤滑；缺點(diǎn)是傳動比不準(zhǔn)確，效率和壽命低、易打滑。帶傳動定義：利用張緊在帶輪上的柔性帶傳遞運(yùn)動或動力的一種機(jī)械傳動主動輪從動輪皮帶齒形帶長距離傳動舉例：2DOF直角坐標(biāo)機(jī)器人X軸電機(jī)Y軸電機(jī)減速器減速器主動帶輪X軸齒形帶中間帶輪Y軸齒形帶XY5.2.1帶傳動簡圖人字形摩擦型帶傳動嚙合型帶傳動帶傳動的分類平皮帶三角帶圓形帶多芯夾層齒形帶包布層伸張膠層強(qiáng)力層壓縮膠層傳遞運(yùn)動？傳遞動力？精度？帶傳動的零件和零件圖大帶輪小帶輪V型帶輪V型帶輪零件圖齒形帶張緊機(jī)構(gòu)的舉例張緊輪調(diào)節(jié)柄；張緊輪；主動皮帶輪；皮帶；從動皮帶輪；、張緊輪座；固定螺栓；座發(fā)動機(jī)的多楔帶（V型帶）和張緊輪張緊輪水泵發(fā)電機(jī)機(jī)油泵凸輪軸摩擦側(cè)邊曲軸起動電機(jī)皮帶表面彈力層楔99式坦克九九式坦克是中國最先進(jìn)的第三代主戰(zhàn)坦克。數(shù)百輛。重51噸，125mm滑膛炮。正面防護(hù)裝甲700毫米。4種彈藥:尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈（2000米距離擊穿600毫米均質(zhì)裝甲）、破甲彈、殺傷爆破榴彈、炮射導(dǎo)彈（射程5.2km，最大破甲深度700mm）。彈藥基數(shù)40發(fā)，射速10發(fā)/分。1挺備彈500發(fā)的12.7毫米高射機(jī)槍和1挺備彈2500發(fā)7.62毫米并列機(jī)槍，炮塔兩側(cè)各有5個(gè)82毫米煙幕彈發(fā)射器。柴油發(fā)動機(jī)WR703/150HB，1200馬力，公路時(shí)速65-70km/h，越野時(shí)速46km/h。2008年世界坦克十大排名：1、美國M1A2SEP艾布拉姆斯；2、德國豹2A6

；3、法國AMX勒克萊爾主戰(zhàn)坦克；4、中國ZTZ-99。鏈傳動最顯著的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)長距離傳動（例如傳動距離長達(dá)6米）。鏈傳動不打滑，傳動比比較準(zhǔn)確，且能在高溫、潮濕、多塵、有污染的惡劣環(huán)境中工作。由于上述優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、輕工、礦山、石油化工和機(jī)床工業(yè)等。常見的有自行車、摩托車、鏟車等定義：鏈傳動是利用鏈與鏈輪輪齒的嚙合傳遞動力和運(yùn)動的機(jī)械傳動。5.2.2鏈傳動鏈傳動種類舉例無聲鏈滾子鏈（最多）輸送鏈輸送鏈1.抽屜板2.扶手帶3.護(hù)壁板4.梯級5.上部驅(qū)動6.牽引鏈輪7.牽引鏈條8.扶手帶壓緊裝置9.扶手架10.裙板11.梳齒板自動扶梯結(jié)構(gòu)圖自動扶梯上部驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖鏈傳動張緊機(jī)構(gòu)上課了滾子鏈鏈輪的零件圖齒形齒廓的局部放大鏈輪如何加工？輸送鏈鏈輪零件圖滾刀加工不同齒形加工齒輪鏈輪花鍵5.2.3帶傳動和鏈傳動的傳動比計(jì)算主動輪從動輪鏈條i=主動輪轉(zhuǎn)速/從動輪轉(zhuǎn)速=n主/n從=從動輪直徑d從/主動輪直徑d（對于帶傳動，傳動比不十分準(zhǔn)確！?。┲鲃虞啅膭虞喥=主動輪轉(zhuǎn)速/從動輪轉(zhuǎn)速=n主/n從

=從動輪直徑d從/主動輪直徑d主

=從動輪齒數(shù)Z從/主動輪直徑Z主

（對于鏈傳動，瞬時(shí)傳動比不十分準(zhǔn)確?。?.2.4齒輪傳動1.生活中的齒輪傳動風(fēng)扇搖頭？風(fēng)扇電機(jī)尾軸風(fēng)扇底座搖頭齒輪（與蝸輪空套）輸入搖頭古代齒輪雛形戽斗式機(jī)輪水車連磨圖2.齒輪傳動的類型直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪人字圓柱齒輪齒輪齒條直齒內(nèi)齒輪直齒園錐齒輪曲齒圓錐齒輪蝸輪蝸桿傳動3.齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)（三個(gè)主要特點(diǎn)）

齒輪1主動輪齒輪2從動輪特點(diǎn)一：定比傳動。齒輪機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，傳動比保持不變。你能算出下圖中齒輪機(jī)構(gòu)的傳動比嗎？2:1特點(diǎn)二：瞬時(shí)定傳動比（運(yùn)動傳遞）發(fā)生線漸開線生成的原理（動畫）頂圓：過所有輪齒頂端的圓ra根圓：過所有輪齒根部的圓rf基圓：生成漸開線的圓rb分度圓：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)圓rf齒頂高：分度圓與齒頂圓的徑向距離ha齒根高：分度圓與齒根圓的徑向距離hf齒全高：輪齒的總高度，h=ha+hf

齒厚：同一輪齒左右兩側(cè)齒廓弧長si共軛齒廓：滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒廓。漸開線嚙合原理（動畫）【齒廓嚙合基本定律】

相互嚙合的一對齒輪，在任一位置時(shí)的傳動比，都與其連心線O１O(jiān)2被嚙合點(diǎn)處的公法線所分成的兩段長度成反比。漸開線齒廓的優(yōu)點(diǎn)恰恰在于任何嚙合瞬間，接觸點(diǎn)公法線保持不變，于是與連心線的交點(diǎn)也不變，結(jié)果瞬時(shí)傳動比為常數(shù)。12特點(diǎn)三：運(yùn)動形式靈活多變減速、增速、大速比、方向、多級變速直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪人字圓柱齒輪齒輪齒條直齒內(nèi)齒輪直齒圓錐齒輪曲齒圓錐齒輪蝸輪蝸桿傳動鐘表內(nèi)部傳動模型（由很多齒輪組成，稱之為“輪系”）鐘表的實(shí)物照片5.2.5輪系：定義：由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)。1.以鐘表為例，介紹輪系傳動比的計(jì)算方法主動齒輪1齒數(shù)z1=30從動齒輪2齒數(shù)z2=80主動齒輪3齒數(shù)z3=12從動齒輪4齒數(shù)z4=54

鐘表傳動原理圖（Z1與分針固結(jié)，帶動分針轉(zhuǎn)12周，Z4與時(shí)針固結(jié)，帶動時(shí)針轉(zhuǎn)1周；分針1周，時(shí)針1/12周）

轉(zhuǎn)向識別——傳動比的符號首末兩輪軸線彼此平行條件下，兩輪的轉(zhuǎn)向非相同即相反；相同時(shí)，規(guī)定傳動比為“+”，反之為“

”。2.輪系的主要分類和功能由周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系，或由兩個(gè)以上的周轉(zhuǎn)輪系組合而成的復(fù)雜輪系。運(yùn)轉(zhuǎn)中，至少有一個(gè)齒輪軸線的幾何位置不固定，繞其它定軸齒輪軸線回轉(zhuǎn)。輪系分三大類定軸輪系混合輪系周轉(zhuǎn)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)中，各齒輪軸的集合軸線相互位置不變，亦稱普通輪系。大速比變速換向分路傳動運(yùn)動合成運(yùn)動分解輪系的功能3.輪系應(yīng)用舉例機(jī)床主軸變速箱直五中間減速器直五主減速器直五尾減速器4.減速箱零件圖

5.2.6齒輪傳動失效形式麻坑（1）點(diǎn)蝕（2）磨損全齒折斷局部折斷（4）齒折斷（3）膠合（5）塑性變形齒面受力和應(yīng)力分布5.3軸系

軸系是軸、軸承、（安裝于軸上的）傳動體、密封件、定位組件五大部分組成的回轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)。其功能是支撐旋轉(zhuǎn)零件，傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動。5.3.1軸系的組成（五大部分）傳動體軸軸承密封件定位組件簡支梁軸承視頻懸臂梁軸承視頻

5.3.2軸系的詳細(xì)設(shè)計(jì)1234514136789101112軸頸&臺階軸承軸頸&臺階軸端擋圈輸入平鍵錐齒輪擋環(huán)&油封滾柱軸承調(diào)整套杯軸承蓋密封端蓋輸出平鍵（缺輸出件）外殼與套杯間隙調(diào)整墊片端蓋與套杯間隙調(diào)整墊片15倒角

5.3.3軸的類型軸直軸曲軸軟軸按軸心線分按載荷類型分心軸傳動軸轉(zhuǎn)軸花鍵傳動軟軸式水泵軟軸驅(qū)動的電動工具（1）光軸

（２）空心軸（３）半軸

（４）階梯軸

（５）花鍵軸（６）十字軸

（７）偏心軸

（８）曲軸（９）凸輪軸按結(jié)構(gòu)形式分軸的零件圖5.3.4軸承：是用來作為旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動支撐的主要零件（1）發(fā)展史南方獨(dú)輪車的復(fù)原模型滑動軸承獨(dú)輪車問題：自行車有無軸承？屬于哪類型的軸承？滾珠輪軸軸芯內(nèi)螺母（軸檔）外螺母現(xiàn)代滾動軸承出現(xiàn)在1850-1925期間，不斷被完善。1862年注冊了自行車滾動軸承的專利?；疖嚒⑵嚞F(xiàn)代交通工具和大量機(jī)械設(shè)備的普及促進(jìn)了軸承技術(shù)突飛猛進(jìn)。陶瓷軸承、工程塑料軸承和粉末冶金軸承是新發(fā)展趨勢。滑動軸承滑動軸承座直線滑動軸承易格斯的“RJMP”工程塑料軸承，低成本，性能好，壓配合設(shè)計(jì)，重量輕，無腐蝕，耐臟和化學(xué)試劑，干運(yùn)行。軸承僅產(chǎn)生極小晃動（0.01-0.03mm）。摩擦系數(shù)低，壽命長。滑動銅軸承襯套（2）軸承的類型滾動軸承直線滾動軸承套內(nèi)圈保持架滾動體外圈滾子軸承滾柱軸承滾動軸承直線滾動導(dǎo)軌圓弧導(dǎo)軌

5.3.5軸的密封形式密封圈U型密封圈V型密封圈Y型密封圈唇型密封圈簡單的旋轉(zhuǎn)軸密封形式功率輸入密封毛氈

5.3.6軸系設(shè)計(jì)的其他問題（1）強(qiáng)度：外力（靜力分析彎矩、扭矩、彎扭組合）機(jī)床主軸載荷分析磨床主軸載荷分析扭矩y垂直彎矩Z水平彎矩

內(nèi)部應(yīng)力（有限元分析）曲軸有限元分析網(wǎng)格齒輪軸有限元分析網(wǎng)格有限元分析結(jié)果圖示（2）剛度（在動載荷作用下的變形）分析——例子：模型飛機(jī)機(jī)翼的模態(tài)分析（1）建立幾何模型、坐標(biāo)系，以Z=0處為固定支點(diǎn)，劃分有限單元網(wǎng)格（2）定義材料的屬性：彈性模量=38000psi；

密度=1.033

10

3

slugs/in3