機(jī)械基本知識(shí)備課

1、機(jī) 械 基 本 知 識(shí),機(jī)械的基本概念機(jī)械傳動(dòng)軸系零部件螺栓連接和銷連接起重用鋼絲繩,,一、機(jī)械的基本概念,,,在日常生活中經(jīng)?？吹交蚴褂酶鞣N機(jī)器，“機(jī)器”一詞的概念，已經(jīng)有了一些感性認(rèn)識(shí)。例如縫紉機(jī)、汽車、各種機(jī)床等，都是機(jī)器。如下圖所示。要使用和維護(hù)機(jī)器，首先應(yīng)當(dāng)了解機(jī)器的組成。,,一、機(jī)械的基本概念,原（動(dòng)）力部分:是驅(qū)動(dòng)機(jī)器完成預(yù)定功能的動(dòng)力源，其作用是將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。動(dòng)力源有電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等。,工作部分：

2、也成為執(zhí)行部分，是直接完成具體工作的部分，處于整個(gè)傳動(dòng)的終端。如汽車的車輪、自動(dòng)生產(chǎn)線中的輸送帶等。,傳動(dòng)部分：是把原動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作部分的中間環(huán)節(jié)。,機(jī)器,,作為一部完整的機(jī)器，僅具有上述的機(jī)械部分是不夠的.從功能和系統(tǒng)的角度來(lái)看，機(jī)器一般主要由以下五部分組成：,一、機(jī)械的基本概念,輔助系統(tǒng),控制系統(tǒng),機(jī)器組成,,一、機(jī)械的基本概念,以轎車的組成為例：,,,機(jī)器的共同特征：,一、機(jī)械的基本概念,1、機(jī)器是由許多構(gòu)件結(jié)合而成

3、的。2、機(jī)器中的構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3、機(jī)器可以用來(lái)代替人的運(yùn)動(dòng)，完成有用的機(jī)械功或者實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。,舉例,,,1.顎式破碎機(jī),功用：壓碎物料,組成：見右圖,一、機(jī)械的基本概念,兩個(gè)機(jī)器組成實(shí)例：,,電動(dòng)機(jī),工作過(guò)程：,一、機(jī)械的基本概念,,一、機(jī)械的基本概念,2.內(nèi)燃機(jī),功能：內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵龝r(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器,組成：見右圖,,,構(gòu)件：組成機(jī)械的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)物。,零件：機(jī)械中不可拆的制造單元體。,多個(gè)零

4、件的剛性組合—連桿,構(gòu)件是機(jī)械中運(yùn)動(dòng)的單元體，零件是機(jī)械中制造的單元體。,一、機(jī)械的基本概念,,,一、機(jī)械的基本概念,齒輪機(jī)構(gòu)——傳遞運(yùn)動(dòng),凸輪機(jī)構(gòu)——轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng),機(jī)構(gòu)：具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的組合稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)僅能傳遞或轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)。如：,機(jī)構(gòu)與機(jī)器相比：（1）機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件組合而成的，各部分具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但不能做機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。（2）機(jī)器包含一個(gè)以上的機(jī)構(gòu)，主要的作用是利用機(jī)械能做功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。,,一、機(jī)械的基本概念,運(yùn)動(dòng)

5、副：使兩個(gè)物體直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。,,運(yùn)動(dòng)副,低副,高副,,轉(zhuǎn)動(dòng)副,移動(dòng)副,螺旋副,滾輪副,,凸輪副,齒輪副,,一、機(jī)械的基本概念,轉(zhuǎn)動(dòng)副,移動(dòng)副,螺旋副,滾輪副,凸輪副,齒輪副,,低副是面接觸的運(yùn)動(dòng)副，其接觸表面一般為平面或圓柱面，單位面積承受壓力較低，承載能力大；容易制造和維修，摩擦損失大，效率較低，不能傳遞較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。 高副是點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副，承受單位面積壓力較高，兩構(gòu)件接觸處易磨損，制造和維修也較困難，

6、能傳遞較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。,低副和高副由于兩構(gòu)件直接接觸部分的幾何特征不同，使用上具有不同的特點(diǎn)：,一、機(jī)械的基本概念,,二、機(jī)械傳動(dòng),1、齒輪傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)是由齒輪副組成的傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一套裝置。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，其應(yīng)用范圍十分廣泛，型式多樣，傳遞功率從很小到很大（可高達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦）。,齒輪傳動(dòng)工作原理 見左圖,齒輪傳動(dòng)由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和機(jī)架組成,,二、機(jī)械傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)比,如圖所示的一對(duì)齒輪中，設(shè)主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為n1，

7、齒數(shù)為z1，從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為n2，齒數(shù)為z2，由于是嚙合傳動(dòng),在單位時(shí)間里兩輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)應(yīng)相等，即 ，由此可得一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為,,若兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，規(guī)定傳動(dòng)比為正；若兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，規(guī)定傳動(dòng)比為負(fù)，則一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比可寫為 ：,二、機(jī)械傳動(dòng),,齒輪各部分名稱和符號(hào) 見書圖1-23所示,,,,齒頂圓,ra，da,齒根圓,rf，df,齒 厚,任意圓齒厚 si,分度圓齒厚 s

8、,齒槽寬,任意圓齒槽寬ei,分度圓齒槽寬 e,齒 距,任意圓齒距 pi= si+ ei,分度圓齒距 p = s + e,分度圓,r，d,齒頂，,齒頂高,ha,齒根，,齒根高,hf,齒全高,h = ha +hf,標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱外齒輪,,,,齒 寬,B,,主要參數(shù)齒數(shù)：在齒輪整個(gè)圓周上輪齒的總數(shù)為齒數(shù)，用Z表示。模數(shù)：齒距除以圓周率所得的商。用m來(lái)表示。,二、機(jī)械傳動(dòng),由于 齒距p=πd/z來(lái)表示，所以模數(shù)也可用以下公式表示,

9、m=p/π,m=d/z,,齒數(shù)、模數(shù)、壓力角是決定齒輪齒廓形狀的主要參數(shù)。,壓力角α，即分度圓壓力角，并規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為α = 20。。,二、機(jī)械傳動(dòng),模數(shù)直接影響齒輪的大小，輪齒齒形和強(qiáng)度的大小。對(duì)于相同齒數(shù)的齒輪，模數(shù)越大，齒輪的幾何尺寸越大，輪齒也大，因此承載的能力也越大。,,二、機(jī)械傳動(dòng),直齒圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),嚙合條件：兩齒輪的模數(shù)和壓力角相同,中心距：,a=r1+r2=m(z1+z2)/2,齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的失效形式 失效的原因及避免措

10、施見書表1-6所示。,,,常見的齒輪失效形式有：,輪齒折斷,齒面磨損,齒面點(diǎn)蝕,齒面膠合,塑性變形,,,,,,二、機(jī)械傳動(dòng),,斜齒圓柱齒輪,二、機(jī)械傳動(dòng),1、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成和嚙合特點(diǎn),,形成: 發(fā)生面上的斜線繞基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)就形成了斜齒輪的齒廓曲面。,二、機(jī)械傳動(dòng),,二、機(jī)械傳動(dòng),當(dāng)β=0時(shí)，則為直尺圓柱漸開螺旋面齒輪（簡(jiǎn)稱直齒圓柱齒輪）；當(dāng)β≠0時(shí)，則為斜齒圓柱漸開螺旋面齒輪，簡(jiǎn)稱斜齒圓柱齒輪。,特點(diǎn):斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱

11、齒輪傳動(dòng)一樣，僅限于傳遞兩平行軸之間的運(yùn)動(dòng)，齒輪承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)。,斜齒輪展開圖,,一、機(jī)械傳動(dòng),齒條傳動(dòng),齒條傳動(dòng)的形式,兩標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪傳動(dòng)中 ，當(dāng)其中一個(gè)齒輪的齒數(shù)無(wú)限增加時(shí)，分度圓變?yōu)橹本€，稱為基準(zhǔn)線。此時(shí)齒頂圓、齒根圓和基圓也同時(shí)變?yōu)榕c基準(zhǔn)線平行的直線，并分別叫齒頂線、齒根線。這時(shí)齒數(shù)趨于無(wú)窮多的齒輪的一部分就是齒條。因此，齒條是具有一系列等距離分布齒的平板或直桿。,,齒條傳動(dòng)的特點(diǎn),二、機(jī)械傳動(dòng),齒條的齒廓是直線，所以齒

12、廓上各點(diǎn)的法線是平行的。在傳動(dòng)時(shí)齒條做直線運(yùn)動(dòng)。齒條上各點(diǎn)的速度大小和方向都一致，齒廓上各點(diǎn)的齒形角都相等，其大小等于齒廓的傾斜角，即齒形角α=20,由于齒條上各齒同側(cè)的齒廓是平行的，所以不論在基準(zhǔn)線上（中線上）、齒頂線上，還是與基準(zhǔn)線平行的其他直線上，齒距都相等。,,二、機(jī)械傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng)由主動(dòng)件蝸桿和從動(dòng)件蝸輪組成。傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。,蝸桿的形狀象個(gè)圓柱形螺紋的螺桿蝸桿的旋向：右旋蝸桿和左旋蝸桿 （一般為右旋

13、）蝸輪形狀象斜齒輪，只是它的輪齒沿齒長(zhǎng)方向又彎曲成圓弧形，以便與蝸桿更好地嚙合。,,二、機(jī)械傳動(dòng),蝸桿的頭數(shù)：?jiǎn)晤^蝸桿(蝸桿上只有一條螺旋線，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)一齒)雙頭蝸桿(蝸桿上有兩條螺旋線，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)兩個(gè)齒)依此類推，設(shè)蝸桿頭數(shù)為 （一般z1 ），蝸輪齒數(shù)為z2 、則傳動(dòng)比i為：,,二、機(jī)械傳動(dòng),,1.傳動(dòng)比大：結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)力傳動(dòng)i=7～ 80；2.傳動(dòng)平穩(wěn)：連續(xù)的螺旋齒；逐漸進(jìn)入嚙合和退出，故沖擊小、噪聲低；

14、 3.可自鎖：升角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)；4.傳動(dòng)效率低：滑動(dòng)速度大，摩擦與磨損嚴(yán)重。但新型蝸桿的傳動(dòng)效率已可達(dá)90%以上。5. 制造成本較高 為了減摩耐磨，通常蝸輪齒圈需要用貴重的青銅等材料制造，蝸桿則采取淬硬后磨削工藝，因此制造成本較高。6. 不能實(shí)現(xiàn)互換 由于蝸輪是用與其匹配的蝸桿滾刀加工的，因此，僅模數(shù)和壓力角相同的蝸桿與蝸輪是不能任意互換的。,蝸桿傳動(dòng)與齒輪

15、傳動(dòng)相比，具有以下特點(diǎn)：,蝸桿傳動(dòng)適用于傳動(dòng)比大、傳遞功率不大且不作長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。,二、機(jī)械傳動(dòng),,二、機(jī)械傳動(dòng),帶傳動(dòng),1. 帶傳動(dòng)的組成,主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2、環(huán)形帶3。,潘存云教授研制,,二、機(jī)械傳動(dòng),,工作原理：安裝時(shí)帶被張緊在帶輪上，產(chǎn)生的初拉力使得帶與帶輪之間產(chǎn)生壓力。主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠摩擦力托動(dòng)從動(dòng)輪一起同向回轉(zhuǎn)。,二、機(jī)械傳動(dòng),2、帶傳動(dòng)的特點(diǎn),1. 適用于中心距較大的傳動(dòng)；,2. 帶具有良好的撓性，可緩和沖擊、吸收

16、振動(dòng)；,3. 過(guò)載時(shí)帶與帶輪之間會(huì)出現(xiàn)打滑，避免了其它零 件的損壞；,4. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。,優(yōu)點(diǎn)：,,缺點(diǎn)：,1. 傳動(dòng)的外廓尺寸較大；,2. 需要張緊裝置；,3. 由于帶的滑動(dòng)，不能保證固定不變的傳動(dòng)比；,4. 帶的壽命較短；,5. 傳動(dòng)效率較低。,二、機(jī)械傳動(dòng),,應(yīng)用：兩軸平行、且同向轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合（稱為開口傳動(dòng)），中小功率電機(jī)與工作機(jī)之間的動(dòng)力傳遞。,V帶傳動(dòng)應(yīng)用最廣，帶速： v=5~25 m/s

17、 傳動(dòng)比：i=7 效率： η≈ 0.9~0.95,3. 帶傳動(dòng)的應(yīng)用,一、機(jī)械傳動(dòng),,二、機(jī)械傳動(dòng),4. 帶傳動(dòng)的類型,,類型,平型帶,V 型帶,多楔帶,,,摩擦型,嚙合型,圓形帶,普通平帶,片基平帶,,普通Ｖ帶,,窄Ｖ帶,齒形Ｖ帶,寬Ｖ帶,聯(lián)組Ｖ帶,大楔角Ｖ帶,,二、機(jī)械傳動(dòng),鏈傳動(dòng),1、組成 ：鏈傳動(dòng)由主動(dòng)鏈

18、輪1、從動(dòng)鏈輪2和繞在鏈輪上并與鏈輪嚙合的鏈條3組成,,傳動(dòng)鏈 用于一般機(jī)械中傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常工作速度v≤15m/s。傳動(dòng)鏈有齒形鏈和滾子鏈兩種。,二、機(jī)械傳動(dòng),,二、機(jī)械傳動(dòng),2、鏈傳動(dòng)的特點(diǎn),鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)角帶傳動(dòng)緊湊，過(guò)載能力大； 鏈傳動(dòng)有準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，無(wú)滑動(dòng)現(xiàn)象，但傳動(dòng)平穩(wěn)性差，工作時(shí)有噪聲； 作用在軸和軸承上的載荷較小。 可在溫度較高、灰塵較多、濕度較大的不良環(huán)境下工作； 低速時(shí)能傳遞較大的載荷； 制造

19、成本高。,,三、軸系零部件,軸是組成機(jī)器中最基本的和主要的零件，一切做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和傳動(dòng)動(dòng)力。,1、軸的種類,按照軸的軸線形狀不同，可以把軸分為曲軸和直軸,圖 軸 （a）曲軸 （b）光軸 （c）階梯軸,,2、軸的結(jié)構(gòu),軸主要有軸頸、軸頭、軸身和軸肩、軸環(huán)構(gòu)成。,三、軸系零部件,按照軸的所受載荷不同，可將軸分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸三類。,心軸：只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸

20、。（自行車的前軸）轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸。傳動(dòng)軸：只受轉(zhuǎn)矩不受彎矩或受很小彎矩的軸。（車床上的光軸、連接汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和后橋的軸）,,三、軸系零部件,,三、軸系零部件,3、軸的固定,軸的固定,,周向固定,,楔鍵連接,平鍵連接,花鍵連接,過(guò)盈配合鍵,軸向固定,,軸肩,螺母,定位套筒,彈性擋圈,周向固定：不允許軸與零件發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的固定。軸向固定：不允許軸與零件發(fā)生相對(duì)的軸向移動(dòng)的固定。,,三、軸系零部件,（1）楔鍵連接,楔

21、鍵如下圖所示，沿鍵長(zhǎng)一面制成1：100斜度，在軸上平行于軸線開平底鍵槽，輪轂上制成1：100斜度的鍵槽，裝配時(shí)沿軸向?qū)⑿ㄦI打入鍵槽，依靠鍵的上下兩面與鍵槽擠緊產(chǎn)生的摩擦力，將軸與輪轂連接在一起。,,三、軸系零部件,（2）平鍵連接,平鍵是一個(gè)截面為矩形的長(zhǎng)六面體，鍵的兩個(gè)側(cè)面與鍵槽緊密配合，頂面與輪轂鍵槽間留有間隙，主要是靠?jī)蓚?cè)面來(lái)傳遞扭矩，其連接方法如下圖（a)所示；當(dāng)零件需沿軸向移動(dòng)時(shí)，可用導(dǎo)向鍵（滑鍵）連接，如圖（b)所示。,,三、

22、軸系零部件,（3）花鍵連接,花鍵連接由花鍵軸與花鍵槽組成。 使用范圍：用與傳遞大扭矩、要求有良好的導(dǎo)向性和對(duì)中性的場(chǎng)合， 花鍵的齒形：矩形、三角形及漸開線齒形三種。,（4）過(guò)盈配合,特點(diǎn)：軸的實(shí)際尺寸比孔的實(shí)際尺寸大，安裝時(shí)利用打入、壓入、熱套等方法將輪轂安裝在軸上。應(yīng)用范圍：用于有振動(dòng)、沖擊和不需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。,,三、軸系零部件,（1）軸肩：用于單方向的軸向固定。（2）螺母：軸端或軸向力較大時(shí)可用螺母固定。為防

23、止螺母松動(dòng)，可采用雙螺母或帶翅墊圈。（3）定位套圈：一般用于兩個(gè)零件間距離較小的場(chǎng)合。（4）彈性檔圈（卡環(huán)）：當(dāng)軸向力較小時(shí)，可采用彈性擋圈進(jìn)行軸向定位，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊等特點(diǎn)。,,4、軸 承,三、軸系零部件,,三、軸系零部件,滑動(dòng)軸承的組成：軸承座、軸承蓋、軸瓦和潤(rùn)滑裝置等組成。,,三、軸系零部件,滾動(dòng)軸承組成：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架。,,三、軸系零部件,滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)：,①由于滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，效率高。

24、 ②對(duì)于同一尺寸的軸頸，滾動(dòng)軸承的寬度小，可使機(jī)器軸向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。③運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，徑向游隙比較小并可用預(yù)緊完全消除。④冷卻、潤(rùn)滑裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)方便。 ⑤不需要用有色金屬，對(duì)軸的材料和熱處理要求不高。⑥滾動(dòng)軸承為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，統(tǒng)一設(shè)計(jì)、制造，大批量生產(chǎn)，成本低。,,①必須確保安裝表面和安裝環(huán)境的清潔，不得有鐵屑、毛刺、灰塵等異物進(jìn)入②用清潔的汽油或煤油仔細(xì)清洗軸承表面，除去防銹油，在涂上干凈優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油脂方可安裝，

25、全封閉軸承不需清洗加油。③選擇合適的潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑不得混用。 ④軸承充填潤(rùn)滑劑的數(shù)量以充滿軸承內(nèi)部空間1／3，1／2為宜，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)減少到1／3。 ⑤安裝時(shí)，切勿直接敲擊軸承端面和非受力面，應(yīng)以壓塊、套筒或其他安裝工具使軸承均勻受力，切勿通過(guò)滾動(dòng)體傳動(dòng)力安裝。,三、軸系零部件,在安裝滾動(dòng)軸承時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：,,4、聯(lián)軸器,聯(lián)軸器是用來(lái)連接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。常用的聯(lián)軸

26、器可分為剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器三類。,三、軸系零部件,,四、螺栓連接和銷連接,1、螺栓連接,螺栓連接是由頭部和螺桿兩部分組成的一類緊固件，需與螺母配合，用于緊固連接兩個(gè)帶有通孔的零件。這種連接方式螺栓連接。,2、銷軸連接,銷主要用來(lái)固定零件之間的相對(duì)位置，起定位作用，也可用于軸與輪轂的連接，傳遞不大的載荷，還可以做為安全裝置中的過(guò)載剪斷元件。,銷可分為圓柱銷和圓錐銷兩種。,銷的選擇根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)確定直徑，必要時(shí)做強(qiáng)