機(jī)械基礎(chǔ)常見零部件

1、第九章 常見零、部件1 聯(lián)軸器和離合器概述2 聯(lián)軸器的種類和特性3 聯(lián)軸器的選擇4 離合器5 制動(dòng)器6 彈簧7 機(jī)架零件19-1 聯(lián)軸器和離合器概述 聯(lián)軸器和離合器是機(jī)械裝置中常用的部件，它們主要用于聯(lián)接軸與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩，也可用作安全裝置。大致有以下類型： 聯(lián)軸器：用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車時(shí)才可將兩軸分離 離合器：在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時(shí)接合或分離的一種裝置。它可用來操縱機(jī)器傳動(dòng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向2 安全聯(lián)軸器與離合器：機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即可自行斷開或打滑，以保證機(jī)器中的主要零件不因過載而損壞 特殊功用的聯(lián)軸器與離合器：用于

2、某些特殊要求處，如：在一定的回轉(zhuǎn)方向或達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)軸器或離合器即可自動(dòng)接合或分離等聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標(biāo)準(zhǔn)件或自行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：傳遞轉(zhuǎn)矩大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度變化、體積大小、緩沖吸振能力等因素。39-2 聯(lián)軸器的種類和特性普通聯(lián)軸器的分類 一.剛性聯(lián)軸器：不能補(bǔ)償兩軸間的相對位移。無減振緩沖能力，要求兩軸對中性好。凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器4套筒聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器5鉸制孔用螺栓聯(lián)接依靠螺栓的抗剪切能力傳遞扭矩。 6普通螺栓聯(lián)接依靠兩半聯(lián)軸器結(jié)合面上摩擦力傳遞扭矩。 7夾殼聯(lián)軸器8二.撓性聯(lián)軸器：依靠元件能夠補(bǔ)償兩軸間的相對位移。有減振緩沖能力。1.無彈性元件的撓性

3、聯(lián)軸器十字軸萬向聯(lián)軸器（十字滑塊聯(lián)軸器)滑塊聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器9十字滑塊聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器屬于撓性聯(lián)軸器。由兩個(gè)端面上開有凹型槽的半聯(lián)軸器和兩面帶有凸牙的中間盤組成。凸牙可在凹槽中滑動(dòng)，可以補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸間的相對位移。一般運(yùn)用于轉(zhuǎn)速n小于250r/min,軸的剛度較大，無劇烈沖擊處。 10滑塊聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器是由兩個(gè)帶凹槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)方形滑塊組成，滑塊材料通常為夾布膠木制成。由于中間滑塊的質(zhì)量較小，具有彈性，可應(yīng)用于較高的轉(zhuǎn)速。結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊處。 11齒式聯(lián)軸器 齒式聯(lián)軸器由兩個(gè)帶有內(nèi)齒及凸緣的外套筒和兩個(gè)帶有外齒的內(nèi)套筒組成。依靠內(nèi)

4、外齒相嚙合傳遞扭矩。齒輪的齒廓曲線為漸開線，嚙合角為20。這類聯(lián)軸器能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高，常用于重型機(jī)械中。 12萬向聯(lián)軸器 十字軸式萬向聯(lián)軸器，由兩個(gè)叉形接頭、一個(gè)中間聯(lián)接件和軸組成。屬于一個(gè)可動(dòng)的聯(lián)接，且允許兩軸間有較大的夾角（夾角可達(dá)35-45)。結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便，廣泛應(yīng)用于汽車、多頭鉆床等機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)。 13滾子鏈聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是利用一條公用的雙排鏈同時(shí)與兩個(gè)齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙合來實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。 142.有彈性元件的撓性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器15彈性套柱銷聯(lián)軸器 用套有彈性套的柱銷代替了聯(lián)接螺栓。

5、因?yàn)橥ㄟ^蛹狀常用耐油橡膠，以提高其彈性。半聯(lián)軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。 16彈性柱銷聯(lián)軸器 工作時(shí)轉(zhuǎn)矩通過兩半聯(lián)軸器及中間的尼龍柱銷而傳給從動(dòng)軸。為了防止柱銷脫落，在半聯(lián)軸器的外側(cè)，用螺釘固定了擋板。 17梅花形彈性聯(lián)軸器 其結(jié)構(gòu)形式及工作原理與星形彈性聯(lián)軸器相似，但半聯(lián)軸器與軸配合的孔可作成圓柱形或圓錐形，并以梅花形彈性件取代星形彈性件。彈性件可根據(jù)使用要求選用不同硬度的聚氨酯橡膠、鑄型尼龍等材料制造。工作溫度范圍為-35+80C，短時(shí)工作溫度可達(dá)100C，傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩為1625000N.m。 18輪胎聯(lián)軸器 輪胎聯(lián)軸器用橡膠或橡膠織物制成輪胎狀的彈性元件，兩端用壓板及螺釘分別

6、壓在兩個(gè)半聯(lián)軸器上。這種聯(lián)軸器富有彈性，具有良好的消振能力，能有效地降低動(dòng)載荷和補(bǔ)償較大的軸向位移，而且絕緣性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無噪聲。缺點(diǎn)是徑向尺寸較大；當(dāng)轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，會因過大扭轉(zhuǎn)變形而產(chǎn)生附加軸向載荷。為了便于裝配，有時(shí)將輪胎開出徑向切口，但這時(shí)承載能力要顯著降低。 19膜片聯(lián)軸器 其彈性元件為一定數(shù)量的很薄的多邊環(huán)形（或圓環(huán)形）金屬膜片疊合而成的膜片組。在膜片的圓周上有若干個(gè)螺栓孔，用鉸制孔用螺栓交錯(cuò)間隔與半聯(lián)軸器相聯(lián)接。這樣將彈性元件上的弧段分為交錯(cuò)受壓縮和受拉伸的兩部分，拉伸部分傳遞轉(zhuǎn)矩，壓縮部分趨向皺折。當(dāng)機(jī)組存在軸向、徑向和角位移時(shí)，金屬膜片便產(chǎn)生波狀變形。 20星形彈性聯(lián)軸器 兩半聯(lián)

7、軸器上均制有凸牙，用橡膠等類材料制成的星形彈性件，放置在兩半聯(lián)軸器的凸牙之間。工作時(shí)，星形彈性件受壓縮并傳遞轉(zhuǎn)矩。這種聯(lián)軸器允許軸的徑向位移為0.2mm，偏角位移為130。因彈性件只受壓不受拉，工作情況有所改善，故壽命較長。 21剪切銷安全聯(lián)軸器雙剪的 單剪的 這種聯(lián)軸器有單剪的和雙剪的兩種。這類聯(lián)軸器由于銷釘材料機(jī)械性能的不穩(wěn)定，以及制造尺寸的誤差等原因，致使工作精度不高；而且銷釘剪斷后，不能自動(dòng)恢復(fù)工作能力，因而必須停車更換銷釘。但由于構(gòu)造簡單，所以對很少過載的機(jī)器還常采用。 229-3 聯(lián)軸器的選擇一. 根據(jù)工作情況和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，選擇類型 1.載荷：T大小、性質(zhì)（平穩(wěn)、沖擊）； 2.

8、工作轉(zhuǎn)速：n； 3.精度：位移的大小和方向二. 確定聯(lián)軸器的型號（尺寸大小） 1.扭矩 T 大?。?2.工作轉(zhuǎn)速 n； 3.調(diào)整軸孔直徑尺寸和形狀。23選擇聯(lián)軸器的類型計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)行必要的承載能力校核規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度協(xié)調(diào)軸孔直徑校核最大轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)軸器的型號選用的基本步驟為249-4 離合器作用：離合器用來聯(lián)接兩根軸，使之一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作中主、從動(dòng)部分可分離可接合。一、離合器的分類 按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式兩類； 按離合控制方法不同，可分為操縱式和自動(dòng)式兩類； 按操縱方式分有機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等； 可自動(dòng)離合的離合器有超越離合器、離心

9、離合器和安全離合器等，它們能在特定條件下，自動(dòng)地接合或分離。2526二、對離合器的基本要求 分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn) 確可靠； 結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安 全，效率高； 接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好； 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。27 牙嵌離合器由兩個(gè)端面上有牙的半離合器組成。其中一個(gè)半離合器固定在主動(dòng)軸上；另一個(gè)半離合器用導(dǎo)鍵（或花鍵）與從動(dòng)軸聯(lián)接，并可由操縱機(jī)構(gòu)使其作軸向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)離合器的分離與接合。牙嵌離合器是借牙的相互嵌合來傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的。為使兩半離合器能夠?qū)χ校谥鲃?dòng)軸端的半離合器上固定一個(gè)對中環(huán)，從動(dòng)軸可在對中環(huán)內(nèi)自由

10、轉(zhuǎn)動(dòng)。 牙嵌離合器28 在主從動(dòng)軸上分別安裝摩擦盤，操縱環(huán)可以使摩擦盤跟從動(dòng)軸移動(dòng)。接合時(shí)兩盤壓緊，主動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩由兩盤接觸面間產(chǎn)生的摩擦力矩傳到從動(dòng)軸上 單盤摩擦離合器29 多盤摩擦離合器有兩組摩擦盤：一組外摩擦盤以其外齒插入主動(dòng)軸上的外鼓輪內(nèi)緣的縱向槽中，盤的孔壁則不與任何零件接觸，故外盤可與主動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并可在軸向力推動(dòng)下沿軸向移動(dòng)；另一組內(nèi)摩擦盤以其孔壁凹槽與從動(dòng)軸上的套筒的凸齒相配合，而盤的外緣不與任何零件接觸，故內(nèi)盤可與從動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，也可在軸向力推動(dòng)下作軸向移動(dòng)。 多盤摩擦離合器30電磁摩擦離合器31 該離合器由主動(dòng)齒輪、從動(dòng)盤、外套筒、彈簧、調(diào)節(jié)螺母組成。 滾珠安全離合器 3

11、2這種離合器由爪輪、套筒、滾柱、彈簧頂桿等組成。 滾柱式定向離合器 33一、制動(dòng)器的類型、特點(diǎn) 制動(dòng)器與聯(lián)軸器、離合器不同，它是利用摩擦力矩來消耗機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。其動(dòng)作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散熱。 按照制動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)特征分：有帶式、塊式、盤式等型式的制動(dòng)器。 按機(jī)構(gòu)不工作時(shí)制動(dòng)零件所處狀態(tài)分：有常閉式和常開式兩種制動(dòng)器；前者經(jīng)常處于緊閘狀態(tài)，要加外力才能解除制動(dòng)作用，例如提升機(jī)構(gòu)中的制動(dòng)器；后者經(jīng)常處于松閘狀態(tài)，必須施加外力才能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，例如多數(shù)車輛中的制動(dòng)器。 按照控制方式分：自動(dòng)式和操縱式兩類；前者如各類常閉式制動(dòng)器；后者包括用人力、液壓、氣動(dòng)及電磁來操縱的制動(dòng)器

12、。 制動(dòng)器通常裝在機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)速較高的軸上，這樣所需制動(dòng)力矩和制動(dòng)器尺寸可以小一些。9-5 制動(dòng)器34二、帶式制動(dòng)器 35電 磁 制 動(dòng) 器三、塊式制動(dòng)器 36四、內(nèi)張?zhí)闶街苿?dòng)器 1.制動(dòng)踏板 2.推桿 3.主缸活塞 4.制動(dòng)主缸 5.油管 6.制動(dòng)輪缸 7.輪缸活塞 8.制動(dòng)鼓 9.摩擦片 10.制動(dòng)蹄 11.制動(dòng)底板 12.支承銷 13.制動(dòng)蹄回位彈簧 3738五、盤式制動(dòng)器39409-6 彈 簧9-6-1 概 述41板彈簧 圓柱螺旋彈簧圓錐螺旋彈簧碟形彈簧環(huán)形彈簧盤彈簧42一、彈簧的功用（1）控制機(jī)構(gòu)的位置和運(yùn)動(dòng)（2）緩沖及吸振（3）儲存能量（4）測量力和力矩 按照性質(zhì)不同可分為：壓縮彈簧、

13、拉伸彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧按外形不同又可分為：螺旋彈簧、碟形簧、環(huán)形簧、盤彈簧和板簧 二、彈簧的類型三、彈簧的工作原理1、彈簧特性線和剛度43彈簧特性曲線表示彈簧載荷與變形量之間的關(guān)系曲線彈簧的剛度彈簧的載荷變化量與變形變化量之比，以k表示 拉壓彈簧 扭轉(zhuǎn)彈簧 彈簧特性線呈直線時(shí)，其剛度為常數(shù)，稱為定剛度彈簧；當(dāng)特性線呈折線或曲線時(shí)，其剛度是變化的，稱為變剛度彈簧。 常見彈簧的種類及特性曲線442、變形能加載過程中彈簧所吸收的能量稱為變形能對于拉、壓彈簧 對于扭轉(zhuǎn)彈簧 加載與卸載特性線所包圍的面積即代表消耗的能量U0，U0越大，說明彈簧的吸振能力越強(qiáng)。U0與U之比值稱為阻尼系數(shù)。 451、壓

14、縮彈簧 彈簧兩端的端面圈與鄰圈并緊，不參與彈簧變形，只起支承的作用，俗稱死圈。一、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)9-6-2 圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)、制造及材料462、拉伸彈簧如圖，圓柱螺旋拉伸彈簧不受外力的自由狀態(tài)，此時(shí)彈簧各圈應(yīng)互相并攏。拉伸彈簧分無初拉力和有初拉力兩種。拉伸彈簧的端部結(jié)構(gòu)形式47彈簧的卷制方法有冷卷法和熱卷法 二、圓柱螺旋彈簧的制造要求彈簧材料應(yīng)具有高的彈性極限和疲勞極限，足夠的韌性和塑性，良好的熱處理性能。常用的彈簧材料有：碳素彈簧鋼（如60、75、65Mn等）、硅錳彈簧鋼（如60Si2MnA）、鉻釩彈簧鋼（如50Cr-VA）、不銹鋼（如1Cr18Ni9）及青銅（如QBe2）等。三、圓柱

15、螺旋彈簧的材料及許用應(yīng)力彈簧材料的許用應(yīng)力與彈簧的受載循環(huán)次數(shù)有關(guān)1、彈簧的材料2、彈簧的許用應(yīng)力48一、彈簧特性線 預(yù)緊力F1稱為彈簧的最小載荷。Fmax為彈簧所承受的最大工作載荷，此時(shí)，彈簧高度壓縮到H2，相應(yīng)變形為max，該時(shí)刻彈簧各圈之間仍應(yīng)保留1的間隙，欲稱余隙。 F3為彈簧的極限載荷。max與1之差或H2與H1之差，稱為彈簧的工作行程0 9-6-3 圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算49二、基本參數(shù)及其選擇圓柱螺旋彈簧的主要參數(shù)有： 彈簧絲直徑d、彈簧圈外徑D、內(nèi)徑D1、中徑D2、彈簧節(jié)距p和螺旋升角、彈簧指數(shù)C（旋繞比）三、圓柱螺旋拉壓彈簧的強(qiáng)度計(jì)算1、彈簧受力當(dāng)壓縮彈簧承受軸向

16、載荷F的作用時(shí)，鋼絲剖面A-A上作用著橫向力F和扭矩T，A-A剖面呈橢圓形，現(xiàn)取垂直于鋼絲軸線的剖面B-B。50K曲度系數(shù)2、彈簧應(yīng)力壓縮彈簧最大切應(yīng)力四、彈簧的剛度計(jì)算1、彈簧的變形2、彈簧剛度和圈數(shù) 3、彈簧的穩(wěn)定性驗(yàn)算 壓縮彈簧的自由高度H0與中徑D2之比稱為長細(xì)比，以b表示51當(dāng)彈簧兩端固定時(shí)，b5.3；當(dāng)彈簧一端固定，一端可轉(zhuǎn)時(shí)，b3.7；當(dāng)彈簧兩端都可轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，b2.6。 Fc=CBkH0 Fc臨界穩(wěn)定載荷 CB不穩(wěn)定系數(shù) k 彈簧剛度為保證彈簧的穩(wěn)定性必須滿足Fc(22.5)Fmax 若長細(xì)比不滿足要求，結(jié)構(gòu)上又不允許加裝導(dǎo)桿或?qū)?，則必須進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算其臨界穩(wěn)定載荷52一、圓柱螺

17、旋扭轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)及特性曲線 扭轉(zhuǎn)彈簧的特性如左圖，呈螺旋形，兩端帶有桿臂或掛鉤，自由狀態(tài)下，各彈簧圈間留有少量間隙。扭轉(zhuǎn)彈簧的特性線見右圖。 9-6-4 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算53二、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 扭轉(zhuǎn)彈簧曲度系數(shù) K 圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧鋼絲剖面中的應(yīng)力，可近似地看作彎曲梁進(jìn)行計(jì)算最大扭轉(zhuǎn)角 扭轉(zhuǎn)剛度 工作圈數(shù)54平面蝸卷形盤簧又稱蝸卷簧，它的結(jié)構(gòu)是按阿基米德螺線形成的，如左圖。平面蝸卷形盤簧特性曲線如右圖 一、平面蝸卷形盤簧9-6-5 其它類型彈簧簡介55環(huán)形彈簧是由若干具有配合錐面的內(nèi)、外圓環(huán)相互疊合而組成的一種壓縮彈簧，如左圖。二、環(huán)形彈簧環(huán)形彈簧的特性曲線圖56碟形彈簧

18、又稱別氏彈簧，彈簧呈截錐形碟形，只能承受軸向載荷，如上圖。碟形彈簧的特性曲線如下圖三、碟形彈簧57碟形彈簧一般成組使用。碟形彈簧的組合方式有兩種，如左圖對合式碟形彈簧，右圖疊合式碟形彈簧58汽車懸掛系統(tǒng)59機(jī)架的底座、機(jī)架、箱體、基板等零件都屬于機(jī)架零件。可劃分為四大類：即機(jī)座類、機(jī)架類、基板類和箱殼類對機(jī)架零件一般可提出下列要求： 足夠的強(qiáng)度和剛度 形狀簡單，便于制造 便于在機(jī)架上安裝附件等。 9-7 機(jī)架零件 9-7-1 概述60 截面形狀的合理選擇是機(jī)架設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。如果截面面積不變，通過合理改變截面形狀、增大它的慣性矩和截面系數(shù)的方法，可以提高零件的強(qiáng)度和剛度。合理選擇截面形狀可

19、以充分發(fā)揮材料的作用。 主要受彎曲的零件以選用工字形截面為最好，主要受扭轉(zhuǎn)的零件，以圓管形截面為最好，空心矩的次之，從剛度方面考慮，則以選用空心矩形截面的為合理。 受動(dòng)載荷的機(jī)架零件，為了提高它的吸振能力，需要合理設(shè)計(jì)截面形狀，即使截面面積并不增加，也可提高機(jī)架承受動(dòng)載的能力。一、截面形狀的合理選擇9-7-2 截面形狀和肋板布置61 對于鑄件，由于不需增加壁厚，就可減少鑄造的缺陷；對于焊件，則壁薄時(shí)更易保證焊接的品質(zhì)。 二、肋板布置62 當(dāng)機(jī)架零件的外廓尺寸一定時(shí)，因而在滿足強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性等條件下，應(yīng)盡量選用最小的壁厚。但面大而壁薄的箱體，容易因齒輪、滾動(dòng)軸承的噪聲引起共鳴，故壁厚宜適