機械基本知識備課

1、機 械 基 本 知 識,機械的基本概念機械傳動軸系零部件螺栓連接和銷連接起重用鋼絲繩,,一、機械的基本概念,,,在日常生活中經?？吹交蚴褂酶鞣N機器，“機器”一詞的概念，已經有了一些感性認識。例如縫紉機、汽車、各種機床等，都是機器。如下圖所示。要使用和維護機器，首先應當了解機器的組成。,,一、機械的基本概念,原（動）力部分:是驅動機器完成預定功能的動力源，其作用是將其他形式的能量轉變成機械能。動力源有電動機和內燃機等。,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，處于整個傳動的終端。如汽車的車輪、自動生產線中的輸送帶等。,傳動部分：是把原動部分的運動和動力傳遞給工作部分的中間環(huán)節(jié)。,機器,,作為一部完整的機器，僅具有上述的機械部分是不夠的.從功能和系統(tǒng)的角度來看，機器一般主要由以下五部分組成：,一、機械的基本概念,輔助系統(tǒng),控制系統(tǒng),機器組成,,一、機械的基本概念,以轎車的組成為例：,,,機器的共同特征：,一、機械的基本概念,1、機器是由許多構件結合而成

3、的。2、機器中的構件之間具有確定的相對運動。3、機器可以用來代替人的運動，完成有用的機械功或者實現能量的轉換。,舉例,,,1.顎式破碎機,功用：壓碎物料,組成：見右圖,一、機械的基本概念,兩個機器組成實例：,,電動機,工作過程：,一、機械的基本概念,,一、機械的基本概念,2.內燃機,功能：內燃機是將燃氣燃燒時的熱能轉化為機械能的機器,組成：見右圖,,,構件：組成機械的各個相對運動的實物。,零件：機械中不可拆的制造單元體。,多個零

4、件的剛性組合—連桿,構件是機械中運動的單元體，零件是機械中制造的單元體。,一、機械的基本概念,,,一、機械的基本概念,齒輪機構——傳遞運動,凸輪機構——轉換運動,機構：具有相對運動構件的組合稱為機構。機構僅能傳遞或轉換運動。如：,機構與機器相比：（1）機構是由構件組合而成的，各部分具有確定的相對運動，但不能做機械功或實現能量的轉換。（2）機器包含一個以上的機構，主要的作用是利用機械能做功或實現能量的轉換。,,一、機械的基本概念,運動

5、副：使兩個物體直接接觸而又能產生一定相對運動的連接。,,運動副,低副,高副,,轉動副,移動副,螺旋副,滾輪副,,凸輪副,齒輪副,,一、機械的基本概念,轉動副,移動副,螺旋副,滾輪副,凸輪副,齒輪副,,低副是面接觸的運動副，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，不能傳遞較復雜的運動。 高副是點或線接觸的運動副，承受單位面積壓力較高，兩構件接觸處易磨損，制造和維修也較困難，

6、能傳遞較復雜的運動。,低副和高副由于兩構件直接接觸部分的幾何特征不同，使用上具有不同的特點：,一、機械的基本概念,,二、機械傳動,1、齒輪傳動,齒輪傳動是由齒輪副組成的傳遞運動和動力的一套裝置。齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，其應用范圍十分廣泛，型式多樣，傳遞功率從很小到很大（可高達數萬千瓦）。,齒輪傳動工作原理 見左圖,齒輪傳動由主動輪、從動輪和機架組成,,二、機械傳動,齒輪傳動比,如圖所示的一對齒輪中，設主動齒輪的轉速為n1，

7、齒數為z1，從動齒輪的轉速為n2，齒數為z2，由于是嚙合傳動,在單位時間里兩輪轉過的齒數應相等，即 ，由此可得一對齒輪的傳動比為,,若兩齒輪的旋轉方向相同，規(guī)定傳動比為正；若兩齒輪的旋轉方向相反，規(guī)定傳動比為負，則一對齒輪的傳動比可寫為 ：,二、機械傳動,,齒輪各部分名稱和符號 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,標準直齒圓柱外齒輪,,,,齒 寬,B,,主要參數齒數：在齒輪整個圓周上輪齒的總數為齒數，用Z表示。模數：齒距除以圓周率所得的商。用m來表示。,二、機械傳動,由于 齒距p=πd/z來表示，所以模數也可用以下公式表示,

9、m=p/π,m=d/z,,齒數、模數、壓力角是決定齒輪齒廓形狀的主要參數。,壓力角α，即分度圓壓力角，并規(guī)定其標準值為α = 20。。,二、機械傳動,模數直接影響齒輪的大小，輪齒齒形和強度的大小。對于相同齒數的齒輪，模數越大，齒輪的幾何尺寸越大，輪齒也大，因此承載的能力也越大。,,二、機械傳動,直齒圓柱齒輪轉動,嚙合條件：兩齒輪的模數和壓力角相同,中心距：,a=r1+r2=m(z1+z2)/2,齒輪轉動的失效形式 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,齒面點蝕,齒面膠合,塑性變形,,,,,,二、機械傳動,,斜齒圓柱齒輪,二、機械傳動,1、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成和嚙合特點,,形成: 發(fā)生面上的斜線繞基圓柱作純滾動時就形成了斜齒輪的齒廓曲面。,二、機械傳動,,二、機械傳動,當β=0時，則為直尺圓柱漸開螺旋面齒輪（簡稱直齒圓柱齒輪）；當β≠0時，則為斜齒圓柱漸開螺旋面齒輪，簡稱斜齒圓柱齒輪。,特點:斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱

11、齒輪傳動一樣，僅限于傳遞兩平行軸之間的運動，齒輪承載能力強，傳動平穩(wěn)。,斜齒輪展開圖,,一、機械傳動,齒條傳動,齒條傳動的形式,兩標準漸開線齒輪傳動中 ，當其中一個齒輪的齒數無限增加時，分度圓變?yōu)橹本€，稱為基準線。此時齒頂圓、齒根圓和基圓也同時變?yōu)榕c基準線平行的直線，并分別叫齒頂線、齒根線。這時齒數趨于無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。,,齒條傳動的特點,二、機械傳動,齒條的齒廓是直線，所以齒

12、廓上各點的法線是平行的。在傳動時齒條做直線運動。齒條上各點的速度大小和方向都一致，齒廓上各點的齒形角都相等，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的齒廓是平行的，所以不論在基準線上（中線上）、齒頂線上，還是與基準線平行的其他直線上，齒距都相等。,,二、機械傳動,蝸桿傳動,蝸桿傳動由主動件蝸桿和從動件蝸輪組成。傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。,蝸桿的形狀象個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方向又彎曲成圓弧形，以便與蝸桿更好地嚙合。,,二、機械傳動,蝸桿的頭數：單頭蝸桿(蝸桿上只有一條螺旋線，即蝸桿轉一周，蝸輪轉過一齒)雙頭蝸桿(蝸桿上有兩條螺旋線，即蝸桿轉一周，蝸輪轉過兩個齒)依此類推，設蝸桿頭數為 （一般z1 ），蝸輪齒數為z2 、則傳動比i為：,,二、機械傳動,,1.傳動比大：結構緊湊，動力傳動i=7～ 80；2.傳動平穩(wěn)：連續(xù)的螺旋齒；逐漸進入嚙合和退出，故沖擊小、噪聲低；

14、 3.可自鎖：升角小于當量摩擦角時；4.傳動效率低：滑動速度大，摩擦與磨損嚴重。但新型蝸桿的傳動效率已可達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. 不能實現互換 由于蝸輪是用與其匹配的蝸桿滾刀加工的，因此，僅模數和壓力角相同的蝸桿與蝸輪是不能任意互換的。,蝸桿傳動與齒輪

15、傳動相比，具有以下特點：,蝸桿傳動適用于傳動比大、傳遞功率不大且不作長期連續(xù)運轉的場合。,二、機械傳動,,二、機械傳動,帶傳動,1. 帶傳動的組成,主動輪1、從動輪2、環(huán)形帶3。,潘存云教授研制,,二、機械傳動,,工作原理：安裝時帶被張緊在帶輪上，產生的初拉力使得帶與帶輪之間產生壓力。主動輪轉動時，依靠摩擦力托動從動輪一起同向回轉。,二、機械傳動,2、帶傳動的特點,1. 適用于中心距較大的傳動；,2. 帶具有良好的撓性，可緩和沖擊、吸收

16、振動；,3. 過載時帶與帶輪之間會出現打滑，避免了其它零 件的損壞；,4. 結構簡單、成本低廉。,優(yōu)點：,,缺點：,1. 傳動的外廓尺寸較大；,2. 需要張緊裝置；,3. 由于帶的滑動，不能保證固定不變的傳動比；,4. 帶的壽命較短；,5. 傳動效率較低。,二、機械傳動,,應用：兩軸平行、且同向轉動的場合（稱為開口傳動），中小功率電機與工作機之間的動力傳遞。,V帶傳動應用最廣，帶速： v=5~25 m/s

17、 傳動比：i=7 效率： η≈ 0.9~0.95,3. 帶傳動的應用,一、機械傳動,,二、機械傳動,4. 帶傳動的類型,,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,聯組Ｖ帶,大楔角Ｖ帶,,二、機械傳動,鏈傳動,1、組成 ：鏈傳動由主動鏈

18、輪1、從動鏈輪2和繞在鏈輪上并與鏈輪嚙合的鏈條3組成,,傳動鏈 用于一般機械中傳遞運動和動力，通常工作速度v≤15m/s。傳動鏈有齒形鏈和滾子鏈兩種。,二、機械傳動,,二、機械傳動,2、鏈傳動的特點,鏈傳動結構角帶傳動緊湊，過載能力大； 鏈傳動有準確的平均傳動比，無滑動現象，但傳動平穩(wěn)性差，工作時有噪聲； 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,軸是組成機器中最基本的和主要的零件，一切做旋轉運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能實現旋轉和傳動動力。,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、軸的結構,軸主要有軸頸、軸頭、軸身和軸肩、軸環(huán)構成。,三、軸系零部件,按照軸的所受載荷不同，可將軸分為心軸、轉軸和傳動軸三類。,心軸：只承受彎矩而不承受轉矩的軸

20、。（自行車的前軸）轉軸：既承受彎矩又承受轉矩的軸。傳動軸：只受轉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)動機輸出軸和后橋的軸）,,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)生相對轉動的固定。軸向固定：不允許軸與零件發(fā)生相對的軸向移動的固定。,,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，裝配時沿軸向將楔鍵打入鍵槽，依靠鍵的上下兩面與鍵槽擠緊產生的摩擦力，將軸與輪轂連接在一起。,,三、軸系零部件,（2）平鍵連接,平鍵是一個截面為矩形的長六面體，鍵的兩個側面與鍵槽緊密配合，頂面與輪轂鍵槽間留有間隙，主要是靠兩側面來傳遞扭矩，其連接方法如下圖（a)所示；當零件需沿軸向移動時，可用導向鍵（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、要求有良好的導向性和對中性的場合， 花鍵的齒形：矩形、三角形及漸開線齒形三種。,（4）過盈配合,特點：軸的實際尺寸比孔的實際尺寸大，安裝時利用打入、壓入、熱套等方法將輪轂安裝在軸上。應用范圍：用于有振動、沖擊和不需經常拆卸的場合。,,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可用螺母固定。為防

23、止螺母松動，可采用雙螺母或帶翅墊圈。（3）定位套圈：一般用于兩個零件間距離較小的場合。（4）彈性檔圈（卡環(huán)）：當軸向力較小時，可采用彈性擋圈進行軸向定位，具有結構簡單、緊湊等特點。,,4、軸 承,三、軸系零部件,,三、軸系零部件,滑動軸承的組成：軸承座、軸承蓋、軸瓦和潤滑裝置等組成。,,三、軸系零部件,滾動軸承組成：內圈、外圈、滾動體和保持架。,,三、軸系零部件,滾動軸承的特點：,①由于滾動摩擦代替滑動摩擦，摩擦阻力小，效率高。

24、 ②對于同一尺寸的軸頸，滾動軸承的寬度小，可使機器軸向尺寸小，結構緊湊。③運轉精度高，徑向游隙比較小并可用預緊完全消除。④冷卻、潤滑裝置結構簡單，維護保養(yǎng)方便。 ⑤不需要用有色金屬，對軸的材料和熱處理要求不高。⑥滾動軸承為標準化產品，統(tǒng)一設計、制造，大批量生產，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、灰塵等異物進入②用清潔的汽油或煤油仔細清洗軸承表面，除去防銹油，在涂上干凈優(yōu)質潤滑油脂方可安裝，

25、全封閉軸承不需清洗加油。③選擇合適的潤滑劑，潤滑劑不得混用。 ④軸承充填潤滑劑的數量以充滿軸承內部空間1／3，1／2為宜，高速運轉時應減少到1／3。 ⑤安裝時，切勿直接敲擊軸承端面和非受力面，應以壓塊、套筒或其他安裝工具使軸承均勻受力，切勿通過滾動體傳動力安裝。,三、軸系零部件,在安裝滾動軸承時，應注意以下事項：,,4、聯軸器,聯軸器是用來連接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。常用的聯軸

26、器可分為剛性聯軸器、彈性聯軸器和安全聯軸器三類。,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,銷主要用來固定零件之間的相對位置，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載剪斷元件。,銷可分為圓柱銷和圓錐銷兩種。,銷的選擇根據連接的結構特點按經驗確定直徑，必要時做強