工程機械機械基礎資料

1、工程機械機械基礎資料工程機械機械基礎資料第1頁1、工程機械定義及在國民經(jīng)濟中地位 就普通意義上來說，凡是用于工程施工機械、設備統(tǒng)稱為工程機械。廣泛應用于： 公路鐵道工程施工；建筑工程施工；水利工程施工；港口碼頭建設；礦山開采；國防工程建設等。 所以、當代經(jīng)濟建設離不開工程機械。工程機械機械基礎資料第2頁2、課程教學內(nèi)容： 施工機械基礎知識、各種施工機械類型、結構特點、使用性能、施工方法、生產(chǎn)率核實等。工程 機械鑿巖與風動機械挖掘機械工程起重機械壓實機械路面機械鏟土運輸機械鋼筋混凝土機械樁工機械工程機械基礎工程機械機械基礎資料第3頁目標：了解工程建設中可采取機械化施工伎倆，構筑從事工程機械專業(yè)技

2、術工作所必要專業(yè)基礎知識。目標: 經(jīng)過學習，掌握各類工程機械基礎用途、機型種類、作用、各種工作裝置基礎工作原理及其性能特點。方法：課堂教學輔以電化教學。作業(yè)少，但要廣泛閱讀專業(yè)雜志上相關文章以擴充知識面。3、課程教學目標及方法：工程機械機械基礎資料第4頁教材李戰(zhàn)慧、鄭淑麗.工程機械.人民交通出版社.64、課程教材：工程機械機械基礎資料第5頁第一章 機械基礎工程機械機械基礎資料第6頁18世紀后期：蒸氣機19世紀中葉：發(fā)電機20世紀初：內(nèi)燃機二戰(zhàn)后：機械與電腦結合20世紀80年代：機械信息化第一章 機械基礎工程機械機械基礎資料第7頁一、 概述 工程一詞源于拉丁語ingeniere，意為設計或創(chuàng)造。

3、它是科學某種應用，使自然界物質和能源特征能夠經(jīng)過各種結構、機器、產(chǎn)品、系統(tǒng)以最短時間和精而少人力做出高效、可靠且對人類有用東西。 科學定義： 是研究機械產(chǎn)品（或系統(tǒng)）性能、設計和制造基礎理論和技術科學。1.1 機械工程定義及地位工程機械機械基礎資料第8頁機械 人造用來減輕或替換人類勞動多件實物組合體。以下哪些屬于機械？火車、 飛機、 槍炮、 動物、 車站、 石頭、 立交橋、 流星、 太陽系、 收音機、 電視機 工程機械機械基礎資料第9頁工程機械機械基礎資料第10頁任何機械都經(jīng)歷了：簡單復雜發(fā)展過程。起重機發(fā)展歷程：斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆當代起重機（包含：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、

4、卷揚機、叉車、電梯電腦控制）。工程機械機械基礎資料第11頁機械類型 動力機器：實現(xiàn)機械能與其它形式之間轉換。 如內(nèi)燃機、渦輪機、發(fā)電機、電動機工程機械機械基礎資料第12頁機械類型 器械或裝備：做機械功或搬運物品，即變換物料。 如機床、收割機、汽車、起重機、機械手等工程機械機械基礎資料第13頁信息機器（儀器）：傳遞、獲取或傳遞信息。 如攝影機、打印機、復印機、放映機、繪圖機等機械類型 工程機械機械基礎資料第14頁機械工業(yè)在當代化建設中作用 解放人（體力、個別腦力勞動、提升生產(chǎn)率、改進勞動條件）； 便于實現(xiàn)產(chǎn)品標準化、系列化和通用化、便于實現(xiàn)高度機械化、 電氣化和自動化； 表達國家當代化建設水平，

5、為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和促進 技術改造； 大量地設計制造和廣泛采取各種先進機器，可大大加強國民經(jīng) 濟發(fā)展力度，加速我國當代化建設。工程機械機械基礎資料第15頁機械：由一些標準或者非標準零部件組成用來傳遞能量、力或者運動裝置。是機構和機器總稱。1.2 機械定義機械是物體組合。物體必須實現(xiàn)相互、單一、確定運動。把施加能量轉變?yōu)樽钣杏眯问剑蜣D變?yōu)橛行C械功。 工程機械機械基礎資料第16頁經(jīng)典機器實例全自動洗衣機：機械控制式電氣控制式含糊控制式 除了控制方式以外，上述三種洗衣機主要傳動系統(tǒng)沒有很大差異。潘存云教授研制1、機器與機械零件工程機械機械基礎資料第17頁經(jīng)典機械實例減速器 潘存云教授研制

6、工程機械機械基礎資料第18頁經(jīng)典機械實例工業(yè)機器人潘存云教授研制工程機械機械基礎資料第19頁潘存云教授研制潘存云教授研制示教盒用于輸入控制命令或控制程序。控制系統(tǒng)用于控制操作機各關節(jié)內(nèi)伺服電機運動。工業(yè)機器人組成 操作手在控制系統(tǒng)指揮下，完成各種復雜作業(yè)。 操作手控制系統(tǒng)示教盒（編程器） 工程機械機械基礎資料第20頁經(jīng)典機器實例全自動洗衣機；減速器；工業(yè)機器人由以上實例，可歸納得出：潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)原動機傳動裝置執(zhí)行機構控制系統(tǒng) 傳動裝置在原動機與執(zhí)行機構之間傳遞運動、轉換運動方式裝置。機械傳動裝置是本章研究主要內(nèi)容之一。 機 器工程機械機械基礎資料第21頁 機器：既能實現(xiàn)確定機械運

7、動，又能做有用機械功，或者能傳遞或轉換能量、物料、信息等。如 車 床實現(xiàn)確定機械運動，又作有用機械功 內(nèi)燃機轉換能量 機械手傳遞物料攝影機傳遞信息 機構：僅能傳遞或轉換運動。如 齒輪機構傳遞運動搖頭風扇連桿機構 凸輪機構轉換運動 機械：是機器和機構總稱。 由此可見：工程機械機械基礎資料第22頁定義： GB10853-89 機器理論與機構學術語機器是執(zhí)行機械運動裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。機構是用來傳遞運動和力、有一個構件為機架、用構件間能夠相對運動連接方式組成構件系統(tǒng)。工程機械機械基礎資料第23頁構件：組成機器各個相對運動實物。 是機器中獨立運動單元體，由一個或幾個零件組成。2、構件

8、和零件單一零件曲軸多個零件剛性組合連桿構件是機械中運動單元體，零件是機械中制造單元體。零件：機械中不可拆制造單元體。 工程機械機械基礎資料第24頁零件可分為兩類：專用零件：特定機器中所使用零件，如活塞、曲軸、葉片通用零件：各類機器中普遍使用零件，如齒輪、軸、螺栓等部件：為完成同一使命在結構上組合并協(xié)同工作零件如軸承、減速器。工程機械機械基礎資料第25頁機器與機械零件關系 對于一臺機器這個總體來說，一切零件都是它局部，他們必須受全局制約。各個零件在機器中，或按確定位置相互連接，或按給定規(guī)律做相對運動，共同為完成機器功效而發(fā)揮各自作用。所以任何機器性能都是建立在它主要零件性能或一些關鍵零件綜合性能

9、基礎之上。所以，要想設計制造出好機器，必須很好地設計或選擇它零部件。工程機械機械基礎資料第26頁明確設計要求提出設計方案 總體設計 結構設計 試制判定 產(chǎn)品定型信息反饋以減速器設計制造為例從中選出最正確方案 在設計過程中，這些步驟是相互交織、重復進行。設計者要從實際出發(fā)，重視調查研究，善于學習，在實踐中不停積累設計經(jīng)驗，以期取得最正確結果。nT，限制條件：通用化、標準化等齒輪減速（直齒、斜齒、蝸桿等）帶齒輪鏈 或 帶齒輪等總體傳遞運動簡圖：（電機帶齒輪減速器鏈運輸帶）總裝圖、零部件圖及技術條件工廠試制、評價、論證工程機械機械基礎資料第27頁從一個設計實例看機械設計普通過程社會需求設計任務方案設

10、計結構設計編制技術文件機械設計中常見材料 1、金屬材料力學性能好，能滿足機械各種性能和用途要求，應用廣泛2、高分子材料原料豐富，耐腐蝕性好，主要用于化工設備和冷凍設備中3、陶瓷材料硬度高、耐磨、耐腐蝕、熔點高。主要用于切削刀具等結構中。4、復合材料含有較高強度和彈性模量，主要用于航空、航天領域中。工程機械機械基礎資料第28頁機械設計中常見材料 1、金屬材料力學性能好，能滿足機械各種性能和用途要求，應用廣泛2、高分子材料原料豐富，耐腐蝕性好，主要用于化工設備和冷凍設備中3、陶瓷材料硬度高、耐磨、耐腐蝕、熔點高。主要用于切削刀具等結構中。4、復合材料含有較高強度和彈性模量，主要用于航空、航天領域中

11、。工程機械機械基礎資料第29頁二、常見機構1.連桿機構工程機械機械基礎資料第30頁二、常見機構2.凸輪機構工程機械機械基礎資料第31頁二、常見機構3.齒輪機構工程機械機械基礎資料第32頁二、常見機構4.帶傳動機構工程機械機械基礎資料第33頁二、 常見機構5.鏈傳動機構工程機械機械基礎資料第34頁二、 常見機構6.棘輪步進機構工程機械機械基礎資料第35頁二、 常見機構7.螺旋機構工程機械機械基礎資料第36頁2.1 機構運動簡圖及運動幅運動副：機構中兩構件互作一定相對運動活動聯(lián)接。 按接觸情況分：有面接觸低副和點或線接觸高副。 工程機械機械基礎資料第37頁 按平面或空間機構分，屬于平面機構有轉動副

12、、移動副和平面高副，屬于空間機構中有球面副、 球銷副、 螺旋副和圓柱副等。 2.1 機構運動簡圖及運動幅工程機械機械基礎資料第38頁2.2 連桿機構 機器主體個別由許多運動構件組成，用于傳遞運動和力。平面連桿機構是許多構件用低副連接組成平面機構。 鉸鏈四桿機構是平面連桿機構基礎形式。由此可演變成：曲柄滑塊機構導桿機構工程機械機械基礎資料第39頁2.2 連桿機構定塊機構搖塊機構工程機械機械基礎資料第40頁齒輪用途很廣，是各種機械設備中主要零件，如機床、飛機、輪船及日常生活中用手表、風扇等都要使用各種齒輪。齒輪種類很多，有圓柱直齒輪、圓柱斜齒輪、螺旋齒輪、直齒傘齒輪、螺旋傘齒輪、蝸輪等。直齒圓柱齒

13、輪是最基礎，最簡單、且 使用最多齒輪。2.3 齒輪機構工程機械機械基礎資料第41頁齒輪傳動特點： 傳動效率高可達99；在常見機械傳動中，齒輪傳動效率為最高 結構緊湊;與帶傳動、鏈傳動相比，在一樣使用條件下，齒輪傳動所需空間普通較??； 工作可靠，壽命長；與各類傳動相比 傳動比穩(wěn)定;不論是平均值還是瞬時值。這也是齒輪傳動取得廣泛應用原因之一； 功率和速度范圍應用廣。 制造及安裝精度要求高，價格較貴。與帶傳動、鏈傳動相比 精度低時，振動和噪音較大。 不宜于軸間距離大場所。工程機械機械基礎資料第42頁作用： 不但用來傳遞運動、而且還要傳遞動力。分類開式傳動 有簡單防護罩，大齒輪浸入油池，潤滑得到改進、

14、適于非主要應用；裸露、灰塵、易磨損，適于低速傳動。半開式傳動閉式傳動全封閉、潤滑良好、適于主要應用。按類型分按裝置形式分按使用情況分硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動錐齒輪傳動人字齒輪傳動動力齒輪 傳動齒輪 按齒面硬度分軟齒面齒輪（齒面硬度350HBS） 以動力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動。以運動準確為主，普通為輕載高精度傳動。工程機械機械基礎資料第43頁按照輪齒位置外齒輪內(nèi)齒輪齒輪內(nèi)外嚙合形式齒輪齒條工程機械機械基礎資料第44頁直齒圓錐齒輪傳動 蝸輪蝸桿傳動傳動比工程機械機械基礎資料第45頁潘存云教授研制直徑較小鋼質齒輪，當齒根圓直徑與軸徑靠近時，能

15、夠將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。不然可能引發(fā)輪緣斷裂。1. 齒輪軸 常見結構形式潘存云教授研制工程機械機械基礎資料第46頁1. 齒輪軸 二、常見結構形式e圓柱齒輪 e 2 mt e圓錐齒輪e 300mm鑄造錐齒輪。C1工程機械機械基礎資料第51頁潘存云教授研制dh= 1.6 ds (鑄鋼) ; dh=1.6 ds (鑄鐵) lh= (1.21.5) ds ,并使lh b c= 0.2b ; 但大于10 mm = (2.54) mn ,但大于8 mm h1 = 0.8 ds ; h2 = 0.8 h1 ; s = 1.5 h1 ; 但大于10 mm e = 0.8 ds ; h2 = 0.8

16、h1 bdsdhda斜度1:20clhh1eeh2s4. 輪輻式齒輪這種結構適合用于大型尺寸齒輪。工程機械機械基礎資料第52頁2.4帶傳動和鏈傳動工程機械機械基礎資料第53頁帶傳動組成 主動輪1、從動輪2、環(huán)形帶3。工作原理：安裝時帶被張緊在帶輪上，產(chǎn)生初拉力使得帶與帶輪之間產(chǎn)生壓力。主動輪轉動時，依靠摩擦力拖動從動輪一起同向回轉。31n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制潘存云教授研制 工程機械機械基礎資料第54頁類型平帶V 型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶帶傳動類型潘存云教授研制普通平帶（帆布芯平帶、編織平帶）片基平帶片基層潘存云教授研制布層覆蓋層工作面覆蓋層傳遞效率較高，帶輪制造輕易，適于

17、傳遞中心距較大情況下應用。應用最廣工程機械機械基礎資料第55頁類型平帶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帶窄帶齒形帶寬帶普通帶是應用最廣泛一個傳動帶，其傳動功率大，結構簡單，價格廉價。因為帶與帶輪槽之間是V型槽面摩擦，故能夠產(chǎn)生比平型帶更大有效拉力（約3倍）。聯(lián)組帶大楔角帶工程機械機械基礎資料第56頁平型帶普通平帶片基平帶普通帶窄帶齒形帶寬帶類型V 型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組帶大楔角帶潘存云教授研制工程機械機械基礎資料第57頁潘存云教授研制抗拉體平型帶普通平帶片基平帶普通帶窄帶齒形帶寬帶類型V 型帶多楔帶摩擦型嚙合型圓形帶聯(lián)組帶大楔角帶工程機械機械基礎資料第58頁 帶傳

18、動形式：工程機械機械基礎資料第59頁帶傳動特點 (1)適合用于中心距較大傳動；(2)間接柔性傳動，撓性好，可緩解沖擊、吸收振動；(3)過載時帶與帶輪之間會出現(xiàn)打滑，防止了其它零件損壞；(4)結構簡單、成本低廉。優(yōu)點：缺點： 傳動外廓尺寸較大，需要張緊裝置，傳動比不穩(wěn)定、效率較低，壽命較短，傳動功率普通P50kW、線速度v=525(40)m/s、傳動比35(10)工程機械機械基礎資料第60頁帶傳動應用 摩擦帶傳動適合用于要求傳動平穩(wěn)、傳動比要求不準確、中小功率遠距離傳動。工程機械機械基礎資料第61頁工程機械機械基礎資料第62頁潘存云教授研制印刷機械潘存云教授研制礦山機械 潘存云教授研制動平衡機潘

19、存云教授研制建筑機械潘存云教授研制試驗臺工程機械機械基礎資料第63頁潘存云教授研制潘存云教授研制a調整螺釘調整螺釘滑道式張緊裝置擺架式張緊裝置a2、帶傳動張緊方法 (1)定時張緊 帶傳動張緊裝置(1) 依據(jù)摩擦傳動原理，帶必須在預張緊后才能正常工作；1、張緊目標 (2) 運轉一定時間后，帶會松弛，為了確保帶傳動能力，必須重新張緊，才能正常工作。工程機械機械基礎資料第64頁潘存云教授研制潘存云教授研制張緊輪(3)張緊輪張緊(2)自動張緊自動張緊裝置 銷軸工程機械機械基礎資料第65頁鏈傳動由裝在平行軸上主、從動鏈輪和繞在鏈輪上環(huán)形鏈條所組成，以鏈作中間撓性件，靠鏈與鏈輪輪齒嚙合來傳遞動力。4）鏈傳

20、動鏈傳動形式鏈傳動廣泛應用于工況較為惡劣、傳動比精度要求不是很高農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、冶金、起重、運輸、石油、化工、森工和環(huán)衛(wèi)機械及摩托車中。 工程機械機械基礎資料第66頁組成鏈傳動是以鏈條為中間撓性件嚙合傳動。工程機械機械基礎資料第67頁優(yōu)、缺點1、優(yōu)點 與帶傳動相比：1）2）高3）結構緊湊（帶傳動要求1120a）4）壓軸力?。▏Ш蟼鲃訌埦o力?。?。5）可在高溫、潮濕等惡劣環(huán)境下工作。無彈性滑動與齒輪傳動相比：1）適于遠距離傳動。2）成本低（制造、安裝精度）。工程機械機械基礎資料第68頁2、缺點1）只能用于平行軸間傳動，且同向轉動。2），振動、平穩(wěn)性差、噪音大。3）成本比帶傳動高。三、應用Pmax500

21、0kW，vmax40m/s，imax15，amax8m普通： P100kW， v 15m/s，i 8不宜用于載荷改變大和急促反向傳動。用于a較大，要求i平均不變，而不宜采取齒輪或帶傳動場所。工程機械機械基礎資料第69頁 廣泛應用在自行車、摩托車挖掘機（惡劣工作條件）其它低速重載場所工程機械機械基礎資料第70頁鏈種類傳動鏈 普通機械傳動，v20m/s傳動鏈起重鏈 提升重物，v0.25m/s起重鏈輸送鏈 移動重物，v=24m/s輸送鏈工程機械機械基礎資料第71頁鏈傳動零件一、傳動鏈按結構不一樣，分為：滾子鏈（套筒滾子鏈）、齒形鏈承受沖擊能力比滾子鏈好，噪音低，平穩(wěn)“無聲鏈”帶外導板帶內(nèi)導板工程機械

22、機械基礎資料第72頁套筒滾子鏈結構 結構：自由滾動，減小摩擦，磨損內(nèi)、外鏈板呈“8”字形：? 等強度，慣性力內(nèi)鏈節(jié)外鏈節(jié)形成鉸鏈工程機械機械基礎資料第73頁 主要參數(shù)：1）鏈節(jié)距p基礎參數(shù)p尺寸p = 鏈號25.4/16（mm）2）鏈節(jié)數(shù)Lp整數(shù)，普通為偶數(shù)。3）排數(shù)zp單排鏈排數(shù)承載但：排數(shù)承載不均， zp3-4多排鏈工程機械機械基礎資料第74頁鏈輪結構：輪輻式（輪轂處采取了脹緊聯(lián)結 ）整體式孔板式組合式工程機械機械基礎資料第75頁三、軸和軸轂連接軸軸承工程機械機械基礎資料第76頁軸1.支承做回轉運動零件（如凸輪、齒輪、帶輪及聯(lián)軸器等），并確保其含有確定工作位置。2.傳遞運動和動力。 用途工

23、程機械機械基礎資料第77頁1.依據(jù)軸線形狀分 （1）直軸分類光軸階梯軸特殊用途軸 齒輪軸空心軸 工程機械機械基礎資料第78頁（2）曲軸（3） 撓 性 軸工程機械機械基礎資料第79頁2.依據(jù)軸所受載荷性質分類（1）心軸轉動心軸固定心軸轉動心軸固定心軸只承受彎矩軸工程機械機械基礎資料第80頁火車輪軸屬于什么類型？自行車軸屬于什么類型？工程機械機械基礎資料第81頁（2）傳動軸 只承受轉矩軸（3）轉軸既承受彎矩也承受轉矩軸工程機械機械基礎資料第82頁問：依據(jù)承載情況以下各軸分別為哪種類型？0 軸：軸：軸：軸：軸：軸：傳動軸轉軸轉動心軸轉軸轉軸轉動心軸怎樣判斷軸是否傳遞轉矩：從原動機向工作機畫傳動路線，若傳動路線沿該軸軸線走過一段距離，則該軸傳遞轉矩。怎樣判斷軸是否承受彎矩：該軸上除聯(lián)軸器外是否還有其它傳動零件，若有則該軸承受彎矩，不然不承受彎矩。工程機械機械基礎資料第83頁軸承：用于支撐軸及軸上零件，并保持軸旋轉精度，減輕軸與軸承間摩擦和磨損。滾動軸承軸承滑動軸承二者相比，滾動軸承