常用裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、第 16章 常用裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.1 輪類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.3 滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.4 滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.5 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.6 典型零部件的潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 帶輪常用材料 16.1 輪類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.1.1帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 灰鑄鐵 （ HT150、 HT200） 用于： v30m/s 1 帶輪的結(jié)構(gòu)形式 實(shí)心式 dm md d 5.2 B L d 球墨鑄鐵 用于： v25m/s 40m/s 鑄鋼 用于： v25m/s 40m/s 鑄鋁、工程塑料 用于小功率傳動(dòng) 腹板式 mmd d 300 d a d d 孔板式 mmd d 300 且： m

2、mdD 1 0 011 mmd d 30 0 輪輻式 D 1 d 1 d a 2 輪槽及其他尺寸的確定 輪槽及帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸可查 表 3.4，和參照 圖 16.1中的經(jīng)驗(yàn) 公式計(jì)算。 3 帶輪的技術(shù)要求 V帶輪的技術(shù)要求是： 鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許 有砂眼、裂縫、縮孔及氣飽； 轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做動(dòng)平衡，反之要做靜平衡。 鑄造帶輪在不提高內(nèi)部應(yīng)力的前提下，允許對(duì)輪緣、凸臺(tái)、 腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)； 其他條件參見(jiàn) GB/T 13575.1.92中的規(guī)定。 16.1.2 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括輪緣、輪輻及輪轂等。 1 鍛造齒輪 對(duì)于齒輪齒

3、頂圓直徑小于 500mm 的齒輪，一般采用鍛造毛坯。 1） 齒輪軸 e 圓柱齒輪齒根與鍵槽頂部 距離 ,e2.5mn ,圓錐齒輪 e1.6mn 需做成齒輪軸。 1）實(shí)體式齒輪 齒輪的齒頂圓直徑 da 160mm時(shí)，可采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。 b d s d h d a 斜度 1:10 lh c 2）腹板式結(jié)構(gòu) da 500mm時(shí)，可做成 腹板式結(jié)構(gòu) 當(dāng) da 500mm時(shí)，為減輕重量，也可 做成 孔板式結(jié)構(gòu)。 3）孔板式結(jié)構(gòu) 輪輻式結(jié)構(gòu) 400 da 1000mm時(shí)，可做成 輪輻式結(jié)構(gòu) 2 鑄造齒輪 圓錐齒輪常用 腹板代替輪輻。 3 鑲套齒輪 （ a）組裝齒圈的結(jié)構(gòu) （ b）非金屬板齒輪組裝結(jié)構(gòu) 對(duì)于

4、尺寸較大而需要用較貴重金屬齒輪，要采用組裝齒輪結(jié)構(gòu)， 以節(jié)約材料。輪圈用 鋼 制成，而輪芯用 鑄鐵 或 鑄鋼 4 焊接齒輪 對(duì)于單件或小批量生產(chǎn)的大齒輪，還可以采用焊接結(jié)構(gòu)。 16.1.3齒輪與軸連接的設(shè)計(jì)方法 為使軸與輪轂的連接具有足夠的承載能力和定位精度，應(yīng)合理 地確定輪轂的寬度和直徑。 輪轂寬度 L可取為輪轂孔直徑 d的 0.8-1.0 倍。載荷較大或承受較 大軸向載荷時(shí)取大值。 L d S 非實(shí)心齒輪通常取輪轂外徑為 輪轂孔直徑的 1.6 1.8 倍。承受 較大載荷、沖擊載荷、或開(kāi)有鍵槽 、銷(xiāo)孔的輪轂應(yīng)取較大值。 D 1 軸與 輪轂 連接部分的直徑 ds（輪轂孔徑）根據(jù)裝入端相鄰軸段

5、的直徑加 5-10mm估算，若強(qiáng)度不足可加大輪轂寬度。 d 1 d 2 mmdd )105(12 輪轂孔與軸頸接觸處， 應(yīng)注意連接配合的選擇 ： 對(duì)轉(zhuǎn)速較高、承載較大，或承受 沖擊載荷的連 接應(yīng) 選擇 較緊的配合 。 對(duì)于有相對(duì)滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的連接， 應(yīng)選擇 間隙配合 形式； 對(duì)固定連接應(yīng)選擇 過(guò)盈配合 或過(guò)渡配合； 16.1.4 蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 蝸桿因?yàn)?直徑 不大，常與軸做成一體的，稱(chēng)為蝸桿軸。 1 蝸桿 結(jié)構(gòu) 銑制蝸桿 無(wú)退刀槽，螺紋部分只能用銑刀銑制。 車(chē)制蝸桿 有退刀槽，螺紋部分既 可以 銑制又可以車(chē)制。 2 蝸輪結(jié)構(gòu) 1） 整體澆鑄式 主要用于鑄鐵蝸輪或尺寸很小的青銅蝸輪。 2）

6、 齒圈式 這種結(jié)構(gòu)由青銅齒圈及鑄鐵輪心所組成。 3） 螺栓連接式 多用于尺寸較大或容易磨損的蝸輪。 4） 拼鑄式 只用于成批制造的蝸輪。 整體澆鑄式 齒圈式 螺栓連接式 拼鑄式 16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 : 定出軸的 合理外形 和 全部結(jié)構(gòu)尺寸 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮的因素 1） 軸上零件的定位要求 2） 軸上零件的拆裝、調(diào)整要求 3） 軸的制造工藝性要求 4） 軸上零件的結(jié)構(gòu)和位置安排 16.2.1擬訂軸上零件的裝配方案 裝配方案 決定軸上主要零件的 : 裝配方向 裝配順序 相互關(guān)系 （ a） （ b） 兩種裝配方案的比較 套筒過(guò)長(zhǎng) 齒輪從左側(cè)裝入 齒輪零件右側(cè)裝入 16.2.2

7、 軸上零件的定位 定位的分類(lèi) 軸向定位 周向定位 定位的目的 防止軸上零件相對(duì)軸發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 1.軸肩與軸環(huán) 軸肩的分類(lèi) 定位軸肩 非定位 軸肩 非定位軸肩 便于裝配 :h=(0.5 1)mm 定位軸肩 : h 35 mm 軸環(huán) r h 未實(shí)現(xiàn)定位 r h 定位準(zhǔn)確 為了使零件能靠軸肩準(zhǔn)確定位，軸肩 處的過(guò)渡圓角半徑 r必須小于零件榖孔 端部的圓角半徑 R或倒角高度 h。 h r r 軸肩處過(guò)渡圓角半徑 h 轂孔倒角高度 2. 套筒定位 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位可靠，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱小 適用場(chǎng)所： 軸上兩零件的軸向距離不太大 太長(zhǎng) 軸承定位軸肩 (套筒 )不能過(guò)高 (以便拆卸 ) F

8、 lB 軸的 長(zhǎng)度 應(yīng)短于與之相配合零件的 轂 寬 （定位可靠） 定位可靠 定位不可靠 定位 零件有準(zhǔn)確的工作位置 固定 零件在軸上的位置牢固可靠 l B mmBl )32( l B 3.軸端擋圈夾緊 4 圓錐面 5. 圓螺母 夾緊 雙螺母固定 單螺母加止動(dòng)墊片 雙螺母固定 單螺母加止動(dòng)墊片 6 彈性擋圈 夾緊 彈性擋圈 緊定螺釘定位 零件的周向定位 周向定位的目的 限制軸上零件相對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 周向定位的常見(jiàn)形式 鍵聯(lián)接 ， 銷(xiāo)聯(lián)接 ， 緊定螺釘聯(lián)接 和 過(guò)盈配合 等。 H7 r6 d 16.2.3 各段軸長(zhǎng)度與直徑的確定 首先，按純扭初估外伸端最小直徑 dmin m i n 9550000

9、0 . 2 T Pd n 3 m i n 41 PdA n 3 P 傳遞的功率 (kw); d 軸的直徑 (mm)； d0 空心軸的內(nèi)徑； A 計(jì)算系數(shù) ,查 表 7.2； 3 PA n 0 /dd 實(shí)心軸： 空心軸： 詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn) “ 第 7章軸的設(shè)計(jì) ” 。 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定 軸 確定軸各段長(zhǎng)度及直徑 應(yīng)與軸所在的箱體整體結(jié) 構(gòu)相結(jié)合，綜合考慮。 軸上與標(biāo)準(zhǔn)件配合軸段，應(yīng) 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。 軸上與零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度，應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度略短 2 3mm。 16.2.4 提高軸的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施 1. 合理安排軸上載荷的傳遞路線(xiàn) 輸入輪 輸入輪 不合理的布置 合理的布置 1 2 3 4

10、2 1 3 4 T 1 T 2 T 3 T 4 T 2 T 1 T 3 T 4 2 改善軸上零件結(jié)構(gòu) （ b） 結(jié)構(gòu)比 （ a） 結(jié)構(gòu)的最大彎矩值小，受力合理。 M max M max 軸未受扭矩作用 軸受扭矩作用 F F 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷 3 減小應(yīng)力集中 采用內(nèi)凹圓角 靠軸肩定位的零件的圓角半徑很小時(shí)，可采用 此方法 加裝隔離環(huán) 在輪榖或軸上開(kāi)卸載槽 當(dāng)軸與輪轂為過(guò)盈配合時(shí)，配合邊緣處會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集 中，為減小應(yīng)力集中，采用卸載槽結(jié)構(gòu) 過(guò)盈配合時(shí) 的應(yīng)力分布 輪轂采用卸載槽 后的應(yīng)力分布 軸上開(kāi)卸載槽 4 提高軸頸的表面品質(zhì) 采用表面碾壓、噴丸、高頻表面淬火、滲碳及滲氮

11、等表面強(qiáng)化 工藝都可以顯著提高軸疲勞強(qiáng)度。 應(yīng)考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)便于加工和裝配 原則： 在滿(mǎn)足使用的前提下，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好 為便于裝配，常將軸做成階梯形軸端應(yīng)制出 2 45 倒角。 需要磨削的軸段應(yīng)留有砂輪越程槽 需要車(chē)制螺紋的軸段應(yīng)留有退刀槽 為了減少裝夾工件的時(shí)間， 同一軸 上 不同軸段 的鍵槽應(yīng) 布置在 軸的同一母線(xiàn)上 軸上直徑相近處的 圓角 、 倒角 、 鍵槽寬度 等應(yīng)取相同尺寸 16.3 滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承組合的內(nèi)容為： 1） 軸承的配置； 2） 軸系調(diào)節(jié)； 3） 軸承的緊固和裝配； 4） 軸承的配合； 5 ) 軸承的潤(rùn)滑密封； 6 )

12、 軸承系統(tǒng)的剛度等。 16.3.1 滾動(dòng)軸承的配置 1.兩支點(diǎn)單向固定 （ 全固式 ） 1 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 每一個(gè)支承只限制單方向移動(dòng)， 兩個(gè)支承共同防止軸的雙向移動(dòng)。 在軸向力的作用下，軸系 左、右方向均不能軸向游動(dòng) 外伸端剛度差，且軸受 熱變形后軸承易卡死 軸的游動(dòng)趨勢(shì) （ 全固式 ） 外伸端剛度大，且軸受熱變形后軸承不易卡死 在軸向力的作用下，軸系 左、右方向均不能軸向游動(dòng) 適用場(chǎng)所： 兩軸承跨度較小， 工作溫度不高。 2 b 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 角接觸球軸承用于全固式 右側(cè)軸承與端蓋間 留有 很小的軸向間隙 ，以適當(dāng) 補(bǔ)償軸受熱后的伸長(zhǎng)變形。由于軸向間隙的存在 ，這種全固式支承不

13、能做 精確的軸向定位。 熱補(bǔ)償間隙 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 2. 一支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng) （ 固游式 ） 固游式 適用的場(chǎng)所：受熱較大的長(zhǎng)軸。 游動(dòng)端 固定端 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 2. 一支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng) （ 固游式 ） 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 固游式 適用的場(chǎng)所：受熱較大的長(zhǎng)軸。 3 兩端游動(dòng)支承（全游式） 適用場(chǎng)所： 一對(duì)人字齒輪嚙合 全固式 全游式 當(dāng)一根軸上的軸承采用 全固式 時(shí)，另一根軸上的軸承須 采用 全游式 ，以防止齒輪卡死或人字齒的兩側(cè)受力不均。 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 3 兩端游動(dòng)支承（全游式） 軸的游動(dòng)趨勢(shì) 軸

14、的游動(dòng)趨勢(shì) 左右兩端均能沿軸向移動(dòng)。 16.3.2 軸系軸向位置調(diào)整和軸承游隙調(diào)整 調(diào)整盤(pán) 游隙對(duì)功能的影響 軸承游隙的調(diào)整 調(diào)整游隙的方法： 靠端蓋下的墊片調(diào)整 調(diào)整盤(pán)調(diào)整 游隙過(guò)小 ，運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活。 游隙過(guò)大 ，承載能力降低，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲。 調(diào)整軸系位置墊片 調(diào)整軸承游隙墊片 16.3.3 滾動(dòng)軸承的預(yù)緊 預(yù)緊 是指在安裝軸承時(shí) 預(yù)先 對(duì)軸承施加 一軸向載荷 ，以消 除軸承中的 軸向游隙 ，并使?jié)L動(dòng)體和內(nèi)、外圈滾道之間 產(chǎn)生一定的 預(yù)變形 。（因軸承受力后還要發(fā)生變形，產(chǎn) 生間隙，如不預(yù)緊，過(guò)大的變形量會(huì)影響工作質(zhì)量） 預(yù)緊量 應(yīng)根據(jù)軸承的受載情況和使用要求合理確定，預(yù)緊量

15、過(guò)大，軸承的磨損量和發(fā)熱量加大，會(huì)導(dǎo)致軸承壽命降低。 軸承預(yù)緊的目的： 提高軸承的 旋轉(zhuǎn)精度 ，增加軸承裝置的 剛度 ， 減小機(jī)器工作時(shí)的 軸向振動(dòng)， 延長(zhǎng)軸承壽命。 。 常見(jiàn)的預(yù)緊方式 圖（ a） 正裝的圓錐滾子 軸承通過(guò)夾緊外圈而預(yù)緊 圖（ b） 用彈簧預(yù)緊 可得到穩(wěn)定的預(yù)緊力 圖（ a） 圖（ b） 圖（ C） 在一對(duì)軸承中間 裝入長(zhǎng)度不等的套筒， 預(yù)緊量由套筒的長(zhǎng)度差 來(lái)控制 圖（ d） 為角接觸軸承反 裝，將軸承外圈磨窄，通 過(guò)圓螺母夾緊使軸承預(yù)緊 圖（ C） 圖（ d） 16.3.4 滾動(dòng)軸承的配合 1滾動(dòng)軸承配合的特點(diǎn) 2） 通?；字婆浜现谢鶞?zhǔn)孔的尺寸公差帶采用下偏差為零， 上

16、偏差為正值的分布。 3） 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)組件，在裝配圖中尺寸標(biāo)注時(shí)，不需要標(biāo)注 軸承的公差符號(hào)，只需標(biāo)注與之配合的軸和孔的公差符號(hào)。 4） 設(shè)計(jì)中不但要規(guī)定與滾動(dòng)軸承配合的表面尺寸公差，同時(shí) 也要規(guī)定相應(yīng)的形位公差。 1） 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，滾動(dòng)軸承外圈與孔 的配合采用基軸制 滾動(dòng)軸承的公差帶 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與外圈的 尺寸公差帶均采用 上偏差 為零 ， 下偏差為負(fù)值 的分布， 所以與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈配合的 軸在采用同樣的配合符號(hào)時(shí)， 與滾動(dòng)軸承所形成的配合比 一般基孔制的基準(zhǔn)孔所形成 的 配合更緊 。 2 滾動(dòng)軸承配合的 選用的原則 1） 載荷的大小和方向 2） 軸承的工作溫度 3）

17、 軸承的固定形式 4） 軸承的拆裝條件 5） 軸承精度等級(jí) 軸承受載較大時(shí)，配合容易松動(dòng)，應(yīng)選用較緊配合 ; 當(dāng)載荷方向 不變時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)圈比固定圈有更緊的配合。 當(dāng)發(fā)熱量較大，散熱條件較差時(shí)，外圈配合選的稍松，內(nèi)圈 配合選的稍緊。 固定支點(diǎn)的軸承外圈與孔的相對(duì)位置固定，可選擇較緊的配合。 外圈相對(duì)于孔有軸向移動(dòng)時(shí)，應(yīng)采用間隙配合。 經(jīng)常拆卸、更換、拆裝的軸承應(yīng)選用較松的配合。不經(jīng)常拆卸 的軸承可選用較緊的配合。 高精度軸承也應(yīng)提高與之相配合的軸和孔的加工精度要求。 16.3.5 滾動(dòng)軸承的安裝與拆卸 軸承安裝有 熱套法 和 冷壓法 。所謂熱套法就是將軸承放入油池中， 加熱至 80 100 ，然后

18、套裝在軸上。冷壓法需有專(zhuān)用壓套， 用壓力機(jī)壓入。 滾動(dòng)軸承與軸和孔配合較緊，設(shè)計(jì)中要為拆卸留有必要的空間， F F F F l 壓頭 軸 手柄 螺桿 螺母 鉤爪 軸承內(nèi)圈壓裝 軸承外圈壓裝 壓力機(jī)拆卸 鉤爪拆卸器 壓套 組裝壓套 16.3.6 滾動(dòng)軸承的密封裝置 滾動(dòng)軸承密封的目的是防止灰塵、 水分和其他雜物侵入軸承，并可 阻止?jié)櫥瑒┑牧魇А?按照原理可分為： 接觸式密封 非接觸式密封 1 接觸式密封 1） 氈圈密封 2 ） 密封圈式密封 2 非接觸式密封 1 ）隙縫密封 2 ）甩油密封 注意： 圖軸的轉(zhuǎn)向必須有利于油流回箱體內(nèi) ）軸上開(kāi)油槽 ）甩油環(huán) ）螺旋式送油槽 3. 迷宮式密封（曲路密

19、封） 使用場(chǎng)所： 潮濕或較臟的工作環(huán)境。 對(duì)軸向曲路密封端蓋的結(jié)構(gòu)要求： 剖分式端蓋。 密封效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。 ）軸向曲路密封 ）徑向曲路密封 16.4 滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.4.1 滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)型式 1 徑向滑動(dòng)軸承 1） 整體式徑向滑動(dòng)軸承 油杯螺紋孔 軸承座 軸套 這種軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低， 但磨損后無(wú)法修整，對(duì)曲軸無(wú)法 安裝。所以，多用于低速、輕載 和間歇工作的場(chǎng)合。 軸承座 油孔 油杯螺紋孔 油溝 軸套 2） 剖分式滑動(dòng)軸承 軸承座 剖分軸瓦 軸承蓋 雙頭螺柱 軸承座 軸承蓋 雙頭螺柱 軸瓦 對(duì)開(kāi)式滑動(dòng)軸承在 裝拆軸 時(shí)，軸頸 不需要軸向移動(dòng) ，裝拆方便。 另

20、外，適當(dāng)增減軸瓦剖分面間的調(diào)整墊片，可以調(diào)節(jié)軸頸與軸承 之間的間隙。 對(duì)開(kāi)式 正 滑動(dòng)軸承 對(duì)開(kāi)式 斜 滑動(dòng)軸承 調(diào)心滑動(dòng)軸承 適用于軸頸較長(zhǎng)（寬徑比 B/L大于 1.5 1.75），軸的剛度較小，或 兩軸承，座孔同心度較難保證時(shí)。 2 推力滑動(dòng)軸承 （ a） （ b） （ d） （ c） （ a）結(jié)構(gòu)由于靠近邊緣處相對(duì)滑動(dòng)速度大，磨損嚴(yán)重，工作 面上壓強(qiáng)分布不均勻； （ b）結(jié)構(gòu)由于采用環(huán)狀端面，改善了壓強(qiáng)分布不均勻狀態(tài)； （ d）結(jié)構(gòu)適用于載荷較大，承受雙向軸向載荷的場(chǎng)所。 單環(huán)結(jié)構(gòu) 多環(huán)結(jié)構(gòu) F F F F 16.4.2 軸瓦的結(jié)構(gòu) 整體式軸承中與軸頸配合的零件稱(chēng)為 軸套 ，分為 不帶油

21、溝 和 帶油溝 兩種結(jié)構(gòu)。 帶油溝 整體軸瓦 對(duì)開(kāi)式軸瓦 油溝 油孔 油孔 油溝 無(wú)油溝整體 軸瓦 為使 剖分式軸承 軸瓦既有一定的 強(qiáng)度 和良好的 減磨性 ，常在軸瓦 內(nèi)表面澆鑄一層減磨性好的材料（如 軸承合金 ），稱(chēng)為軸承襯。 軸瓦與軸承襯結(jié)合型式 要求 軸承襯 能可靠地貼合在軸瓦表面上。 供油孔和油溝應(yīng)開(kāi)在軸瓦的 非承載區(qū) ，否則會(huì) 降低 油膜的 承載能力 圖 （ b） 中虛線(xiàn)為未開(kāi)油溝前的壓力分布。 圖 （ a） 中 a曲線(xiàn)為未開(kāi)油溝前的壓力分布。 （ a） （ b） a 油室 對(duì)于一些重型機(jī)器的軸承軸瓦，其上常開(kāi)設(shè) 油室 。它既可以使 潤(rùn)滑空間增大，并有貯油和保證潤(rùn)滑油穩(wěn)定性的作用，

22、 16.5 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16.5.1 連接結(jié)合面的形狀 結(jié)合面的形狀應(yīng)為軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀以便于加工制造， 保證受力合理。 16.5.2 螺栓的空間布置 1 為了便于在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線(xiàn)，通常分布在同一 圓周上的螺栓數(shù)目取成 3、 4、 6、 8等數(shù)； 在布置螺栓時(shí)，螺栓中心線(xiàn)與機(jī)體壁、螺栓之間的距離，要依據(jù) 扳手 所需的 活動(dòng)空間 大小和連接的 密封性要求 來(lái)決定。 2 螺栓之間的距離 t一般按照經(jīng)驗(yàn)公式選擇： （用于密封性要求高及壓力 P （ 1.0 10） MPa 的場(chǎng)合。 dt )5.45.2( dt )85( （用于一般連接及壓力 P1.6MPa的壓力容器） dt 10

23、（用于無(wú)密封要求的場(chǎng)合） t = 3 螺栓布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。 對(duì) 鉸制孔螺栓 不能在受力方向成排 布置 8個(gè) 以上螺栓，以免受力不均。 F F d r2 (b) r1 (a) 螺栓連接承受 彎、扭矩 作用時(shí)，應(yīng)使螺栓靠近結(jié)合面的 邊緣，以減小螺栓的受力。 T T F1 F 2 扭矩 T相同 ， 結(jié)構(gòu) （ a） 比結(jié)構(gòu) （ b） 螺栓受力小 Zr TF 21 rr 因?yàn)椋?21 FF 所以： （ a） 方案比 （ b） 方案合理 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、制造，對(duì) 同一螺栓組內(nèi) 的螺栓應(yīng)選擇 同樣材料 、 同樣規(guī)格 、 同一標(biāo)準(zhǔn) 的螺栓，以便于采購(gòu)、管理和裝配。 16.5. 3 基于受力合理性的螺栓結(jié)

24、構(gòu)設(shè)計(jì) 螺栓連接的強(qiáng)度主要取決于螺栓的強(qiáng)度 影響螺栓強(qiáng)度的因素 1. 危險(xiǎn)截面的應(yīng)力幅 2. 螺紋牙上的載荷不均 3. 螺栓上的應(yīng)力集中 4. 螺栓上的附加應(yīng)力 5. 螺栓的制造工藝 1 降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅 在最小應(yīng)力不變的情況下， 應(yīng)力 幅值 越小，螺栓越不容易發(fā)生 疲勞失效。 F F F F 前提： 預(yù)緊力 F不變 ; 工作拉力 F不變。 結(jié)果： 總拉力 F0 減小，殘余預(yù)緊力 F減小 , F 減小。 2 1 2 d F a 降低螺栓剛度 應(yīng)力幅減小 結(jié)論： 降低螺栓的剛度 降低螺栓應(yīng)力幅的措施 m b F F0 0F F F 2 1 2 a F d aa b F F F 增加被

25、連接件的剛度 m 0F F 前提： 預(yù)緊力 F不變，工作拉力 F 不變 增加被連接件剛度 應(yīng)力幅減小 結(jié) 論 b m F0 F F F 2 1 2 d F a 2 1 2 a F d aa 結(jié)果： 總拉力 F0減小至 ，殘余預(yù)緊力減小， F 減小為 0F F 同時(shí)降低螺栓剛度、增加被連接件剛度 F 前提：總拉力 F0不變 ，工作拉力 F、殘余預(yù)緊力 F均不變 結(jié)果：預(yù)緊力 F 增大， F 減小 同時(shí)降低螺栓剛度、增加被連接件剛度 是最有效的降低應(yīng)力幅的方法 結(jié) 論： F F F b F F m F 2 1 2 d F a 2 1 2 a F d aa 降低應(yīng)力幅的具體措施 采用腰狀螺栓與空心螺

26、栓 在螺母下采用彈性元件 采用剛度較大的密封環(huán) 效果不好 效果好 剛度小 2. 改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象 螺紋牙上載荷分布不均的原因 螺栓和螺母的剛度 及變形性質(zhì)不同 1/3載荷 第八圈以上螺紋 幾乎不受力 采用加高螺母不能 提高連接的強(qiáng)度 F0 改善螺紋牙上載荷分布不均的措施 旋置螺母 內(nèi)斜螺母 環(huán)槽螺母 內(nèi)斜、環(huán)槽結(jié)合新型螺母 F0 F0 內(nèi)斜、環(huán)槽結(jié)合螺母 3.減小應(yīng)力集中的影響 加大圓角 r 卸載槽 r 0. 5 1.0 卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu) 支承面不平， 被連接件 變形太大 (a) 采用球面墊圈 (b) 采用斜面墊圈 e 避免采用勾頭螺栓 （ c）凸臺(tái) （ d）沉頭座 F0 M F0

27、F0 M F0 F0 (a) 采用球面墊圈 (b) 采用斜面墊圈 支承面不平， 被連接件 變形太大 M F0 e 避免采用勾頭螺栓 F0 M F0 F0 （ c）凸臺(tái) （ d）沉頭座 4. 避免附加應(yīng)力 16.6 典型零部件的潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 16.6.1 滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 對(duì)于相對(duì)滑動(dòng)速度 V較低，在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)的滑動(dòng)軸承： 如果密封防塵較好，可采用油潤(rùn)滑，否則應(yīng)采用脂潤(rùn)滑。 對(duì)于在混合潤(rùn)滑狀態(tài)下的滑動(dòng)軸承可采用 : 飛濺潤(rùn)滑、油環(huán)或油鏈等潤(rùn)滑方法，并保證適當(dāng)?shù)墓┯土浚?對(duì)于在流體動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)下的滑動(dòng)軸承應(yīng)采用 : 壓力供油潤(rùn)滑力式，并保證充分供油； 對(duì)于采用連續(xù)供油方式潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承： 應(yīng)使軸承

28、內(nèi)的潤(rùn)滑油保持流動(dòng)，以加強(qiáng)散熱和清洗潤(rùn)滑 表面，防止熱量和污物滯留。 16.6.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 常用滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑為潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油兩種 。 具體選擇可按速度因數(shù) dn值 來(lái)決定。 d 滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑， mm； n 為軸承的轉(zhuǎn)速， r/min。 當(dāng) dn 2 3 105 mm r/min時(shí)，一般采用脂潤(rùn)滑； 超過(guò)這一范圍宜采用油潤(rùn)滑。 具體選擇請(qǐng)參看表 16.1 16.6.3 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 齒輪的潤(rùn)滑方式一般可由齒輪的節(jié)圓速度來(lái)確定（見(jiàn) 表 16.2）。 表 16.2 齒輪節(jié)圓速度與潤(rùn)滑方式選擇 齒輪節(jié)圓圓周速度（ m/s） 潤(rùn)滑方式 0.8 12 15 脂潤(rùn)滑（涂抹或填充） 浸

29、油潤(rùn)滑 飛濺潤(rùn)滑 壓力潤(rùn)滑、噴霧潤(rùn)滑 浸油潤(rùn)滑時(shí)，為了減少齒輪運(yùn)動(dòng)的阻力和油的溫升，浸入油中 的齒輪深度以 1 2個(gè)齒高為宜 ; 當(dāng)速度低時(shí)（ 0.5 0.8m/s），允許浸入深些，可達(dá)到齒輪半徑 的 1/6； 在錐齒輪傳動(dòng)中浸入油中的齒輪深度應(yīng)達(dá)到輪齒的整個(gè)齒寬。 在多級(jí)齒輪減速器中，盡量使各級(jí)傳動(dòng)浸油深度近于相等。 （圖 16.57a）。從而使高速級(jí)和低速級(jí)浸油深度大致相等。 如果低速級(jí)齒輪浸油太深，為了降低其深度，可對(duì)高速級(jí)齒輪 采用惰輪浸油潤(rùn)滑 ; 也可將減速器箱蓋或箱體的剖分面做成傾斜的，以使各級(jí) 浸油深度接近相等。 （ a） （ b） （ c） 減速器油池的體積平均可按 1kW約

30、需 0.35 0.7L油量計(jì)算 ,齒 頂 圓至油池底距離不少于 30 50mm， 以免太淺激起沉降在底部 的磨屑或雜質(zhì)。 開(kāi)式齒輪 可以采用涂抹潤(rùn)滑脂、滴油、油槽浸油等方式供油。 當(dāng)齒輪的圓周速度大于 12m/s常用噴油或噴霧潤(rùn)滑。噴嘴一般 放在嚙入側(cè)。當(dāng)速度大于 25m/s時(shí)，噴嘴放在嚙出側(cè)。 齒輪箱中的溫度一般控制在 80C以下，否則應(yīng)采取冷卻措施。 噴油潤(rùn)滑 16.6.4 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 箱體外壁加散熱片 風(fēng)扇冷卻 冷 卻 水 循環(huán)冷卻管路 油泵 冷 卻 器 外冷卻器冷卻 濺油輪 蝸桿圓周速度小于 10m/s 時(shí)可用浸油潤(rùn)滑。 當(dāng)蝸桿下置時(shí)，蝸桿浸入油面高度應(yīng)低于一個(gè)齒高，且不超過(guò) 蝸桿上滾動(dòng)軸承的最低滾動(dòng)體的中心，以免增加攪油損失。 當(dāng)蝸桿未能浸入油中時(shí)，可在蝸桿上設(shè)置濺油輪來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑。 蝸桿上置時(shí)，蝸輪浸入油中深度也為一個(gè)齒高至蝸輪直徑的 1/3。 當(dāng)蝸桿圓周速度大于 10m/s時(shí)，噴油方向應(yīng)順著蝸桿嚙入側(cè) 。