模塊五機(jī)械零件

1、模塊五 機(jī)械零件 課題一 軸與軸承5.1課題二 鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接和螺紋聯(lián)接5.2課題三 聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器5.31 任務(wù)一 軸 1.軸的分類和應(yīng)用特點(diǎn)（1）根據(jù)軸的承受的載荷不同，可分為： 1)心軸 承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸。如自行車前輪軸(圖1)。心軸有固定心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。 2)傳動(dòng)軸 以傳遞轉(zhuǎn)矩為主，不承受彎矩或承受很小的彎矩的軸。如汽車變速箱與后橋之間的傳動(dòng)軸(圖2)。 3)轉(zhuǎn)軸 既傳遞轉(zhuǎn)矩，又承受彎矩的軸。如齒輪減速器的輸出軸（圖3）。 圖1 自行車前輪軸 圖2 汽車變速箱與后橋之間的傳動(dòng)軸 圖3 齒輪減速器的輸出軸 課題一 軸與軸承5.1軸是機(jī)械中的重要零件，其功用是支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件及

2、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；而將軸和軸上零件進(jìn)行周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩的零件是鍵；軸承是支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少軸與支承間的摩擦和磨損；聯(lián)軸器和離合器是聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸，使它們一起回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩。 22. 軸的常用材料軸的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低；還要滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性及必要的韌性和良好的工藝性。一般用碳素鋼和合金鋼，其次采用球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵。合金鋼比碳素鋼強(qiáng)度高，但應(yīng)力集中較敏感，價(jià)格較高。故多采用碳素鋼。 （2）根據(jù)軸線形狀不同,可分為: 直軸 用于一般機(jī)械中。按外形又可分為光軸和階梯軸(圖5)。 曲軸 往復(fù)式機(jī)械中的專用零件。可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)

3、動(dòng)或作相反的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換(圖6)。 撓性軸 也叫軟軸?？蓪⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力靈活地傳送到不同的位置 (如圖4)。 圖4 撓性軸圖6 曲軸圖5 光軸和階梯軸3常用軸的結(jié)構(gòu) 3. 軸的結(jié)構(gòu)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的一般原則:(1) 軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置;(2) 安裝在軸上的零件，便于裝拆和調(diào)整，(3) 軸應(yīng)具有良好的加工工藝性;(4) 盡量減少應(yīng)力集中;(5) 受力合理,有利于節(jié)約材料,減輕軸的重量。4. 軸上零件的定位和固定 軸上零件的軸向定位和固定目的是保證零件在軸上有確定的軸向位置，防止零件作軸向移動(dòng)，并能承受軸向力。常見的軸向固定形式有：軸肩、軸環(huán)、彈性擋圈、螺母、套筒、軸端擋圈、圓錐面

4、和緊定螺釘?shù)瓤善鸬捷S向固定，見表9.5。 軸上零件的周向定位和固定作用和目的是為了保證零件傳遞轉(zhuǎn)矩和防止零件與軸產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際使用時(shí)，常采用鍵、花鍵、銷、緊定螺釘、過盈配合、非圓軸等結(jié)構(gòu)均可起到周向定位和固定的作用，見表9.6。45改善軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,有良好的加工和裝配工藝性,以利于減少勞動(dòng)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及減少應(yīng)用集中,提高軸的疲勞強(qiáng)度。 裝配工藝性 切削加工工藝性6. 避免或減少應(yīng)力集中 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu) 降低表面粗糙度 利用表面熱處理和冷加工5任務(wù)二 軸承1滑動(dòng)軸承(1)軸承簡(jiǎn)介軸承是用來支撐軸并承受軸上載荷的零件,軸承的分類方法通常有以下三種根據(jù)承受載荷分為:向心

5、軸承、推力軸承、向心推力軸承根據(jù)工作時(shí)軸承內(nèi)部的摩擦性質(zhì)分：滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承按工作表面的潤(rùn)滑狀態(tài)分：液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承；不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承；無潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)和應(yīng)用工作轉(zhuǎn)速特高的軸承；要求軸的支承位置特別精確、旋轉(zhuǎn)精度高；特重型軸承；承受巨大的沖擊和振動(dòng)的軸承根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承；要求軸承的尺寸小時(shí)；某些特殊的工作條件：水中，泥漿中，腐蝕性介質(zhì)中等6（3）向心滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)整體式滑動(dòng)軸承 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、裝拆不便，軸徑與軸承間的間隙無法調(diào)節(jié)。用于輕載、低速及間歇性工作場(chǎng)合。剖分式滑動(dòng)軸承調(diào)心式滑動(dòng)軸承調(diào)隙式滑動(dòng)軸承（4）軸瓦的結(jié)構(gòu) 軸瓦的形式和構(gòu)造 軸瓦與軸承座的配

6、合 油孔與油溝 72. 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承是廣泛運(yùn)用的機(jī)械支承(1)滾動(dòng)軸承的結(jié)造 如圖9.31所示滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成。內(nèi)外圈上通常制有溝槽，其作用是限制滾動(dòng)體軸向位移和降低滾動(dòng)體與內(nèi)外圈間的接觸應(yīng)力。內(nèi)外圈分別與軸頸和軸承座配合，通常是內(nèi)圈隨軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)而外圈固定不動(dòng)，但也有外圈轉(zhuǎn)動(dòng) 而內(nèi)圈固定不動(dòng)，當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體就在滾道內(nèi)滾動(dòng)。保持架的作用是使?jié)L動(dòng)體等距分布，并減少滾動(dòng)體間的摩擦和磨損。 內(nèi)外圈和滾動(dòng)體有高強(qiáng)度、耐磨性好的含鉻軸承鋼制造，表面磨削、拋光。保持架用低碳鋼沖壓而成，或用酚醛膠木、鋼、銅合金制造。 常用的滾動(dòng)體有球、圓柱滾子、圓錐滾子、球

7、面滾子和滾針等，如圖9.32所示。* (2)滾動(dòng)軸承的特點(diǎn) 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)為：摩擦力矩和發(fā)熱較小。 滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)是：徑向外廓尺寸比滑動(dòng)軸承大；接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷能力較差；高速重負(fù)負(fù)荷下壽命較低，小批生產(chǎn)特殊的滾動(dòng)軸承時(shí)成本較高；減振能力比滑動(dòng)軸承低，噪聲大。 8(3)滾動(dòng)軸承的分類 按滾動(dòng)體形狀分為：球軸承、滾子軸承、滾針軸承等。 按滾動(dòng)軸承所能承受載荷的方向分為：向心軸承、推力軸承、角接觸軸承。(4) 滾動(dòng)軸承的工作特性和類型選擇 承載性能 轉(zhuǎn)速性能 調(diào)心性能 軸承的安裝和拆卸 經(jīng)濟(jì)性要求9(5)滾動(dòng)軸承代號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)是用字母加數(shù)字來表示軸承結(jié)構(gòu)、尺寸公差等級(jí)、

8、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號(hào)。滾動(dòng)軸承的代號(hào)由基本代號(hào)+前置代號(hào)+后置代號(hào)三部分組成?；敬?hào) 基本代號(hào)表示軸承類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，由類型代號(hào)、尺寸系列代號(hào)、內(nèi)徑代號(hào)依次排列構(gòu)成。 類型代號(hào) 尺寸系列代號(hào) 內(nèi)徑代號(hào) 前置代號(hào) 用于表示軸承的分部件。后置代號(hào) 是用字母和數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求。10(6) 各類軸承介紹 (7) 滾動(dòng)軸承的固定滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的固定方法滾動(dòng)軸承外圈的固定方法(8)滾動(dòng)軸承的拆裝要求 壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上；不允許通過滾動(dòng)體傳遞裝拆力；要均勻施加裝拆力，嚴(yán)禁重錘直接敲擊方法裝配時(shí)：用軟錘均勻敲擊套圈裝入壓力機(jī)壓入安裝(較大的軸承)溫差裝配法拆卸時(shí):壓

9、力機(jī)壓出軸承軸承拆卸器將內(nèi)圈拉下。11任務(wù)一 鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接聯(lián)接是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件聯(lián)成一體的結(jié)構(gòu)。聯(lián)接按是否可拆分為兩大類型。(1)不可拆聯(lián)如焊接、鉚接、粘結(jié)和過盈配合聯(lián)接(2)可拆聯(lián)接如鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接和螺紋聯(lián)接等 鍵聯(lián)接鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，主要用于軸和軸上零件的周向固定，有的還能實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)。(1)鍵聯(lián)接的類型和應(yīng)用根據(jù)鍵的結(jié)構(gòu)形式，鍵聯(lián)接可分為平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接 平鍵分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。普通平鍵 如圖所示，這種鍵應(yīng)用最廣。根據(jù)端部結(jié)構(gòu)不同，分為圓頭(A型)、方頭(B型)和單圓頭(C型)三種。A型平鍵用于端銑刀加工的軸槽，常用于軸

10、的中部。B型平鍵用于盤銑刀加工的軸槽，常用于軸端或軸的中部。C型平鍵一般用于軸端的聯(lián)接。普通平鍵聯(lián)接課題二 鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接和螺紋聯(lián)接5.212導(dǎo)向平鍵和滑鍵 當(dāng)軸上零件在工作過程中需作軸向移動(dòng)時(shí)，則需采用由導(dǎo)向平鍵或滑鍵組成的動(dòng)聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵（圖1a）用螺釘固定在軸上的鍵槽中，工作時(shí)鍵對(duì)軸上滑動(dòng)零件起導(dǎo)向作用，其端部有圓頭（A型）和平頭（B型）兩種。當(dāng)零件滑移距離較大時(shí)，宜采用滑鍵（圖1b），滑鍵是將鍵固定在輪轂上，并與輪轂一起在軸上的鍵槽中滑動(dòng)。 半圓鍵聯(lián)接 如圖2所示，半圓鍵呈半圓形，軸槽也是相應(yīng)的半圓形，輪轂槽開通。半圓鍵能繞槽底圓弧擺動(dòng)，這樣能自動(dòng)適應(yīng)輪轂的裝配。半圓鍵工作時(shí)靠其側(cè)面來

11、傳遞轉(zhuǎn)矩。這種鍵聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，裝配方便；缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，主要用于輕載或輔助性聯(lián)接中，尤其適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接。半圓鍵的標(biāo)準(zhǔn)為GB109879、GB109979。圖2 半圓鍵聯(lián)接13 楔鍵聯(lián)接 能在軸上作軸向固定零件，可承受不大的單向軸向力，鍵的上下面為工作面，上表面制成1：100的斜度。楔鍵分為普通楔鍵及鉤頭楔鍵，如圖1所示。普通楔鍵又有圓頭（A型）及方頭（B型）兩種形式。楔鍵聯(lián)接多用于承受單向軸向力，對(duì)精度要求不高的低速機(jī)械上。圖1 楔鍵聯(lián)接14 花鍵聯(lián)接 如圖1，花鍵聯(lián)接是由帶鍵齒的花鍵軸和帶鍵齒的輪轂所組成。應(yīng)用特點(diǎn)是：工作時(shí)依靠鍵齒的側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩

12、，由于聯(lián)接的鍵齒較多，因此能傳遞較大的載荷，且軸上零件與軸的對(duì)中性和沿軸向移動(dòng)的導(dǎo)向性都較好。同時(shí)由于鍵槽較淺，故對(duì)軸的削弱較小。但其加工復(fù)雜、成本較高、多用于載荷較大和定心精度要求較高的場(chǎng)合或輪轂經(jīng)常作軸向滑移的場(chǎng)合。 花鍵聯(lián)接已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。按其齒形不同，分為矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵三種(圖2)，其中以矩形花鍵應(yīng)用最廣。 矩形花鍵 它的齒側(cè)面為兩平行平面，如圖2a所示。 漸開線花鍵 它的齒形為壓力角a=30（或45）的漸開線，如圖2b所示。 三角形花鍵聯(lián)接 內(nèi)花鍵齒形為直線齒形，外花鍵齒形為壓力角45的漸開線，如圖2c所示。圖2 花鍵聯(lián)接圖1 外花鍵(花鍵軸)與內(nèi)花鍵(花鍵孔)152銷

13、聯(lián)接銷聯(lián)接一般用來傳遞不大的載荷或作安全裝置，另一作用是起定位作用。(1)銷聯(lián)接的類型161. 聯(lián)軸器聯(lián)軸器可分為固定式、可移式、安全式三大類。(1)固定式聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器如圖所示，凸緣聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛的固定式聯(lián)軸器。它由兩個(gè)帶凸緣的半聯(lián)軸器用鍵分別和兩軸聯(lián)在一起，再用螺栓把兩半聯(lián)軸器聯(lián)成一體。 套筒聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器由套筒和聯(lián)接零件（鍵或銷）所組成，當(dāng)鍵作聯(lián)接時(shí)，還要用緊定螺定作軸向固定，以防止套筒軸向竄動(dòng)。當(dāng)用銷釘作聯(lián)接件時(shí)，若按過載時(shí)銷釘被剪斷的條件設(shè)計(jì)，這種聯(lián)軸器可作安全聯(lián)軸器，以避免薄弱環(huán)節(jié)零件受到損壞。課題三 聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器5.317（2）可移式聯(lián)軸器 由于安裝、制造等造

14、成的誤差，以及零件在工作中的變形等原因，不可能保證被聯(lián)接的兩軸嚴(yán)格對(duì)中，總會(huì)存在著某種程度的相對(duì)位移和偏斜。所以采用可移式聯(lián)軸器，減小兩軸相對(duì)位移和偏斜產(chǎn)生的影響。根據(jù)兩軸間位移的補(bǔ)償方法可分為可移式剛性聯(lián)軸器和可移式彈性聯(lián)軸器?？梢剖絼傂月?lián)軸器1)齒式聯(lián)軸器2)十字滑塊聯(lián)軸器3)萬向聯(lián)軸器18可移式彈性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器安全式聯(lián)軸器常用離合器離合器的形式很多，常用的有牙嵌式離合器、摩擦式離合器和 (1)牙嵌式離合器(2)摩擦式離合器(3)超越式離合器19(1)牙嵌式離合器如圖9.37所示，牙嵌式離合器主要由兩個(gè)端面帶有牙齒的套筒所組成。其中，一個(gè)半離合器用鍵和螺釘固定在主動(dòng)

15、軸上，另一個(gè)半離合器則用導(dǎo)向平鍵（或花鍵）與從動(dòng)軸構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接，利用操縱機(jī)構(gòu)可使其沿軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)離合器的結(jié)合和分離。 牙嵌式離合器的牙型有矩形、梯形和鋸齒形三種（圖9.38），前兩種齒形能傳遞雙向轉(zhuǎn)矩，鋸齒形只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩。牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兩軸聯(lián)接后無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但在接合時(shí)有沖擊，只能在低速或停車狀態(tài)下接合，否則容易將齒打壞。20(2)摩擦式離合器摩擦式離合器是依靠接觸面上的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的。根據(jù)摩擦表面形狀不同可分為單圓盤式、多圓盤式、圓錐式等類型。單圓盤式摩擦式離合器多圓盤式摩擦式離合器圓錐式摩擦式離合器(3) 安全離合器安全離合器與安全聯(lián)軸器的功用類似，用于當(dāng)機(jī)器過載時(shí)，自動(dòng)脫開

16、，以保護(hù)機(jī)器重要零件不因過載而損壞。21(4)超越離合器其特點(diǎn)是能根據(jù)兩軸角速度的相對(duì)關(guān)系自動(dòng)接合和分離。如圖所示為一單向超越離合器，主要由星輪1、外環(huán)2、滾柱3、頂桿4及彈簧5等組成。星輪1通過鍵與軸6聯(lián)接，外環(huán)2通常做成一個(gè)齒輪，空套在星輪上，在星輪的三個(gè)缺口內(nèi)，各裝有一個(gè)滾柱3，每個(gè)滾柱又被彈簧5、頂桿4推向外環(huán)和星輪的缺口所形成的楔縫中。 當(dāng)外環(huán)以慢速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若軸6由另外一個(gè)快速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，也作逆時(shí)針方向快速旋轉(zhuǎn)，則此時(shí)星輪1將由軸6帶動(dòng)沿逆時(shí)針方向高速回轉(zhuǎn)。由于星輪的轉(zhuǎn)速高于外環(huán)，使?jié)L柱3從楔縫中回松，此時(shí)，外環(huán)2與星輪1便帶動(dòng)軸6旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱3又被楔緊在外環(huán)與星輪之間，外環(huán)仍作慢速旋轉(zhuǎn)。這種星輪（從動(dòng)件）的轉(zhuǎn)速可以超越外環(huán)（主動(dòng)件）的轉(zhuǎn)速的特性常應(yīng)用在機(jī)床、汽車和飛機(jī)等傳動(dòng)裝置中。223. 常用制動(dòng)器制動(dòng)器是利用摩擦副中所產(chǎn)生的摩擦力矩來實(shí)現(xiàn)制