機械設(shè)計結(jié)構(gòu)展示與分析

機械設(shè)計結(jié)構(gòu)展示與分析第1頁/共112頁

機械設(shè)計結(jié)構(gòu)展示與分析實驗室陳列的各種裝置和零部件：

(1)帶傳動(2)鏈傳動

(3)齒輪傳動(4)蝸桿傳動

(5)螺旋傳動(6)軸

(7)滑動軸承(8)滾動軸承

(9)潤滑劑(10)密封

(11)聯(lián)軸器(12)離合器

(13)工藝性介紹(14)聯(lián)接1.2實驗器材第2頁/共112頁1.3展示及分析1.3.1機械傳動1.3.2

軸系零部件1.3.3

聯(lián)接第3頁/共112頁1.3.1機械傳動第4頁/共112頁

把原動機的運動參數(shù)、運動形式和動力參數(shù)變換為工作機所需的運動參數(shù)、運動形式和動力參數(shù)。

傳動的分類按其工作原理，傳動可以分為機械傳動、流體傳動（液壓傳動和氣壓傳動）及電力傳動（交流電力及直流電力傳動）。常用的機械傳動的類型：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸輪蝸桿傳動，螺旋傳動。

傳動裝置在機械中的作用第5頁/共112頁帶傳動第6頁/共112頁1.帶傳動的工作原理

嚙合傳動：當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞動力（同步帶傳動）。

摩擦傳動：當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞動力（平帶和Ｖ帶傳動）。第7頁/共112頁平帶傳動，結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。Ｖ帶傳動，在一般機械傳動中應(yīng)用最廣的帶傳動是，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。多楔帶傳動兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優(yōu)點，柔韌性好、摩擦力大，主要用于傳遞大功率而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合。同步帶傳動是一種嚙合傳動，具有的優(yōu)點是：無滑動，能保證固定的傳動比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小。2.帶傳動的類型第8頁/共112頁優(yōu)點：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小并有吸振、緩沖作用；具有過載保護作用；結(jié)構(gòu)簡單，制造，安裝及維護均較方便。缺點：效率低（一般平帶傳動0.96；V帶傳動0.95）；外形尺寸大，帶的壽命較短；不宜用于易燃易爆場合；不能保證準(zhǔn)確的傳動比。

3.帶傳動的特點第9頁/共112頁4.V帶傳動第10頁/共112頁(2)V帶的類型按照帶的截面高度h與其節(jié)寬bp的比值不同，V帶又分為：

Ｖ帶普通Ｖ帶窄Ｖ帶半寬Ｖ帶寬Ｖ帶bp/h1.4bp/h1.03~1.1(1)V帶的結(jié)構(gòu)第11頁/共112頁

普通V帶截面尺寸（摘自GB11544-89）（單位：mm）型號YZABCDE節(jié)寬bp5.38.51114192732頂寬b6101317223238高度h4.06.08.011141925楔角40°(3)普通V帶的型號第12頁/共112頁平帶和V型帶傳動的失效形式為打滑和疲勞破壞。

5.帶傳動的主要失效形式第13頁/共112頁鏈傳動第14頁/共112頁

鏈傳動由主動鏈輪、從動鏈輪和繞在兩輪上的一條閉合鏈條所組成。2.鏈傳動的工作原理靠鏈條與鏈輪齒之間的嚙合來傳遞運動和動力。1.鏈傳動的組成第15頁/共112頁鏈傳動結(jié)構(gòu)緊湊；作用在軸上的載荷??；承載能力較大；效率較高（一般可達96％97％）；能保持準(zhǔn)確的平均傳動比等優(yōu)點；鏈傳動對安裝精度要求較高；工作時有振動和沖擊；瞬時速度不均勻等現(xiàn)象。

3.鏈傳動的特點第16頁/共112頁5.鏈的類型

傳動鏈起重鏈牽引鏈滾子鏈齒形鏈鏈

鏈傳動適用于兩軸相距較遠，要求平均傳動比不變但對瞬時傳動比要求不嚴(yán)格，工作環(huán)境惡劣（多油、多塵、高溫）等場合。

4.鏈傳動的應(yīng)用第17頁/共112頁內(nèi)鏈板1外鏈板2銷軸3套筒4滾子5過盈配合過盈配合間隙配合間隙配合鏈節(jié)的組成：(1)滾子鏈的結(jié)構(gòu)6.滾子鏈第18頁/共112頁多排鏈第19頁/共112頁鏈條的接頭處的固定形式有：用開口銷固定，多用于大節(jié)距鏈彈簧卡片固定，多用于小節(jié)距鏈(2)聯(lián)接鏈節(jié)第20頁/共112頁齒形鏈又稱無聲鏈，它是一組鏈齒板鉸接而成。工作時鏈齒板與鏈輪輪齒相嚙合而傳遞運動。齒形鏈上設(shè)有導(dǎo)板，以防止鏈條工作時發(fā)生側(cè)向竄動。導(dǎo)板有內(nèi)導(dǎo)板和外導(dǎo)板之分。內(nèi)導(dǎo)板齒形鏈導(dǎo)向性好，工作可靠；外導(dǎo)板齒形鏈的鏈輪結(jié)構(gòu)簡單。7.齒形鏈第21頁/共112頁（1)鉸鏈磨損（2)疲勞破壞（3)鉸鏈膠合（4)鏈被拉斷8.鏈傳動的主要失效形式第22頁/共112頁齒輪傳動第23頁/共112頁1.齒輪傳動的工作原理利用輪齒間的相互嚙合傳遞運動和動力。2.齒輪傳動的特點齒輪傳動具有傳遞速度和功率的范圍廣；傳動比穩(wěn)定，傳動效率高；工作可靠，使用壽命長；結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。適用于平行軸、相交軸和交錯軸之間的傳動。是近代機器中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機構(gòu)。3.齒輪傳動的類型第24頁/共112頁齒輪傳動兩軸線平行兩軸線不平行外嚙合直齒圓柱齒輪傳動外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動外嚙合人字齒圓柱齒輪傳動齒輪齒條傳動內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動斜齒圓錐齒輪傳動曲齒圓錐齒輪傳動交錯軸斜齒輪傳動圓柱蝸桿傳動第25頁/共112頁（1）外嚙合直齒圓柱齒輪傳動特點與應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡單，兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線平行，工作時無軸向力，重合度較小，傳動平穩(wěn)性較差，承載能力較低，多用于速度較低的傳動，尤其適用于變速箱的換檔齒輪。第26頁/共112頁（2）外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動特點與應(yīng)用：兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線成一夾角，工作時有軸向力，所需支承較復(fù)雜，重合度較大，傳動較平穩(wěn)，承載能力較高，適用于速度較高、載荷較大或要求結(jié)構(gòu)較緊湊的場合。第27頁/共112頁（3）外嚙合人字齒圓柱齒輪傳動特點與應(yīng)用：

兩齒輪轉(zhuǎn)向相反?？煽闯墒且粋€由兩個螺旋角大小相等方向相反的斜齒輪所組成的齒輪，承載能力高，軸向力能抵消，多用于重載傳動。第28頁/共112頁（4）齒輪齒條傳動特點與應(yīng)用：齒條相當(dāng)于一個半徑為無限大的齒輪，可以變旋轉(zhuǎn)運動為直線運動或相反。第29頁/共112頁（5）內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動特點與應(yīng)用：兩齒輪轉(zhuǎn)向相同，重合度大，軸間距離小，結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高，多用于輪系。第30頁/共112頁（6）直齒圓錐齒輪傳動特點與應(yīng)用：兩軸線相交，制造和安裝簡便，傳動平穩(wěn)性較差，承載能力較低，用于速度較低（<5m/s），載荷小而穩(wěn)定的傳動。第31頁/共112頁（7）交錯軸斜齒輪傳動特點與應(yīng)用：兩軸線交錯，兩齒輪點接觸，傳動效率低，適用于載荷小、速度較低的傳動。第32頁/共112頁（8）圓柱蝸桿傳動特點與應(yīng)用：兩軸線交錯，一般成90°，傳動比i較大，一般i=1080，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，噪聲和振動小，傳動效率低，易發(fā)熱。第33頁/共112頁4.齒輪的失效形式(1)輪齒折斷靜力折斷：短期過載、過大沖擊。疲勞折斷：彎曲變應(yīng)力的作用。第34頁/共112頁（2）齒面點蝕齒輪嚙合時，齒面間會產(chǎn)生脈動循環(huán)變化的接觸應(yīng)力。在這種變應(yīng)力的反復(fù)作用下，首先產(chǎn)生疲勞裂紋，最后導(dǎo)致齒面金屬小塊剝落，形成小凹坑。這種小凹坑還會不斷增多或擴展成大凹坑，這種現(xiàn)象稱為齒面點蝕第35頁/共112頁（3）齒面膠合在高速重載的齒輪傳動中，由于齒面壓力大，相對滑動速度高，摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生局部瞬時高溫，如散熱條件不好，導(dǎo)致油膜破裂，齒面金屬直接接觸，發(fā)生瞬時點焊（粘結(jié)）。當(dāng)齒面相對運動時，強度較弱的齒面金屬會被撕落形成與滑動方向一致的溝痕，這就是齒面膠合現(xiàn)象。第36頁/共112頁（4）齒面磨損齒面磨損是指當(dāng)嚙合表面間落入摩料性物質(zhì)（如砂粒等）時，齒面即被逐漸磨損而致報廢。第37頁/共112頁（5）齒面塑性變形齒面硬度較低的齒輪在載荷及摩擦力較大時，會使輪齒表面金屬產(chǎn)生塑性流動，從而失去原來的正確齒形，這種現(xiàn)象稱為輪齒的塑性變形。第38頁/共112頁蝸桿傳動第39頁/共112頁蝸桿傳動是一種在空間交錯軸間傳遞運動的機構(gòu)。兩軸線交錯的夾角可為任意值，常用的為90。1.蝸桿傳動組成蝸桿：螺旋角很大的斜齒輪，形如螺桿。蝸輪：特殊的斜齒輪，螺母的一部分。第40頁/共112頁2.蝸桿傳動的主要特點傳動比大，一般為i=1080，大的可達1000以上；重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；可以實現(xiàn)自鎖；摩擦磨損問題突出，磨損是主要的失效形式；傳動效率低，具有自鎖性時，效率低于40%。第41頁/共112頁阿基米德蝸桿漸開線蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿法向直廓蝸桿普通圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動3.蝸桿傳動的類型環(huán)面蝸桿傳動錐蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動第42頁/共112頁4.失效形式蝸桿傳動的失效形式有齒面點蝕、磨損、膠合和輪齒折斷等。第43頁/共112頁螺旋傳動第44頁/共112頁1.螺旋傳動的組成由螺桿和螺母組成。2.螺旋傳動的功能主要用于將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動，也可以把直線運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。第45頁/共112頁3.螺旋傳動的類型

（1）傳力螺旋（2）傳導(dǎo)螺旋（3）調(diào)整螺旋第46頁/共112頁1.3.2軸系零部件第47頁/共112頁軸第48頁/共112頁1.軸的功用支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。2.軸的分類（1）按照承受載荷的不同，軸可分為：心軸─只承受彎矩的軸，如火車車輪軸。第49頁/共112頁轉(zhuǎn)軸─同時承受彎矩和扭矩的軸，如減速器的軸。傳動軸─只承受扭矩的軸，如汽車的傳動軸。第50頁/共112頁（2）按軸線形狀分——直軸、曲軸和軟軸直軸——光軸階梯軸第51頁/共112頁曲軸——軟軸——第52頁/共112頁軸承第53頁/共112頁軸承的功用(1)支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；(2)同時減小轉(zhuǎn)動的軸與支承之間的摩擦和磨損。軸承的分類按照按摩擦性質(zhì)可分為：軸承滾動軸承滑動軸承第54頁/共112頁1.滑動軸承（1）滑動軸承的分類按其承受載荷方向不同分徑向軸承止推軸承按工作表面間的摩擦狀態(tài)分

非液體摩擦軸承液體摩擦軸承干摩擦軸承第55頁/共112頁（2）徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式整體式徑向滑動軸承

軸承座軸套緊定螺釘優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低廉。

缺點：滑動表面摩損后軸承間隙過大無法調(diào)整。

應(yīng)用：多用于低速、輕載或間隙工作的機器中。第56頁/共112頁對開式徑向滑動軸承上軸瓦軸承座軸承蓋下軸瓦螺柱優(yōu)點：裝拆方便，可以用減少剖分面處的墊片厚度來調(diào)整軸承間隙。

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費用較高。

應(yīng)用：應(yīng)用廣泛。

第57頁/共112頁調(diào)心式徑向滑動軸承軸瓦軸承蓋軸承座B第58頁/共112頁調(diào)隙式徑向滑動軸承應(yīng)用：常用于一般用途的機床主軸上。第59頁/共112頁（3）軸瓦結(jié)構(gòu)整體式

整體軸套

卷制軸套結(jié)構(gòu)

第60頁/共112頁剖分式軸瓦軸瓦油溝形狀第61頁/共112頁2.滾動軸承（1）滾動軸承的特點：摩擦阻力小、起動快；效率高（＝0.980.99）；潤滑和維護方便、易于互換；運轉(zhuǎn)精度高；軸承組合結(jié)構(gòu)較簡單；是標(biāo)準(zhǔn)件，選用方便；第62頁/共112頁（2）滾動軸承的典型結(jié)構(gòu)有些結(jié)構(gòu)可以沒有內(nèi)圈、外圈或保持架，但決不能沒有滾動體。第63頁/共112頁帶密封蓋的滾動軸承帶軸承座的滾動軸承特殊結(jié)構(gòu)的軸承第64頁/共112頁滾動體的形狀第65頁/共112頁聯(lián)軸器第66頁/共112頁1.聯(lián)軸器的功用與分類功用：聯(lián)接兩軸，并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。使用特點：被聯(lián)接的兩軸，只有在運動停止后經(jīng)過拆卸才能彼此分開。分類：剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器第67頁/共112頁2.常用聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器屬固定式剛性聯(lián)軸器。由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器用螺栓聯(lián)接而成，半聯(lián)軸器用鍵與兩軸相聯(lián)接。用凸肩和凹槽對中

用鉸制孔螺栓對中

第68頁/共112頁優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，但不具有位移補償功能。

應(yīng)用要求：

由于不能補償兩軸線的相對位移，也不能緩沖減振，故只適用于兩軸能嚴(yán)格對中、載荷平穩(wěn)的場合。即對被連接的兩軸對中性要求高。第69頁/共112頁滑塊聯(lián)軸器屬可移式剛性聯(lián)軸器。由兩個具有徑向通槽的半聯(lián)軸器和一個具有相互垂直凸榫的十字滑塊組成。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸小。適用于兩軸徑向偏移較大、低速無沖擊的場合。第70頁/共112頁十字軸萬向聯(lián)軸器屬可移式剛性聯(lián)軸器。由兩個叉形接頭和一個十字軸組成。利用叉形接頭與十字軸之間構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副，使被聯(lián)接的兩軸線能成任意角度，一般可達35°～45°。第71頁/共112頁齒式聯(lián)軸器屬可移式剛性聯(lián)軸器。由兩個帶有內(nèi)齒及凸緣的外套筒和兩個帶有外齒的內(nèi)套筒所組成。特點:具有良好的補償兩軸作任何方向位移的能力。有利于增大聯(lián)軸器的補償綜合位移的能力。第72頁/共112頁鏈條聯(lián)軸器屬可移式剛性聯(lián)軸器。利用一條公用的雙排鏈條同時與兩個齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙和來實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。鏈條聯(lián)軸器第73頁/共112頁彈性套柱銷聯(lián)軸器其構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，不同之處是用帶有彈性套的柱銷代替了螺栓聯(lián)接，可利用彈性套的變形補償兩軸間的位移，緩沖和吸振。第74頁/共112頁彈性柱銷聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器比較，其特點：彈性柱銷聯(lián)軸器利用彈性柱銷，如尼龍柱銷，將兩半聯(lián)軸器聯(lián)接在一起，柱銷形狀一端為柱形，另一端制成腰鼓形，以增大角度位移的補償能力。第75頁/共112頁梅花形彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單費用較低，具有良好的補償位移和減震能力。第76頁/共112頁離合器第77頁/共112頁1.離合器的功用與分類功用：

可根據(jù)需要方便的使兩軸接合或分離，以滿足機器變速、換向、空載起動、過載保護等方面的要求。分類：

操縱離合器

、自動離合器

第78頁/共112頁2.常用聯(lián)軸器操縱式牙嵌離合器由兩個端面上有牙的半離合器組成，一個半離合器固定在主動軸上，另一個半離合器用導(dǎo)鍵或花鍵與從動軸聯(lián)接，并通過操縱機構(gòu)使其作軸向移動，從而起到離合作用。第79頁/共112頁單盤式摩擦離合器

結(jié)構(gòu)簡單，分離徹底，但傳遞轉(zhuǎn)矩能力受到結(jié)構(gòu)尺寸的限制。

第80頁/共112頁多盤式摩擦離合器

摩擦片數(shù)目多，傳遞轉(zhuǎn)矩增大，但片數(shù)過多，將使各層間壓力分布不均勻，易于出現(xiàn)離合不分明的現(xiàn)象。

第81頁/共112頁超越離合器

滾柱超越離合器能用于高速，但對制造精度和表面粗糙度都要求很高。

第82頁/共112頁1.3.4聯(lián)接第83頁/共112頁按被聯(lián)接零（部）件間是否有相對運動分：按能否拆開分：聯(lián)接靜聯(lián)接動聯(lián)接螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接

導(dǎo)向平鍵聯(lián)接、導(dǎo)向花鍵聯(lián)接聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、形面聯(lián)接焊接、粘接和鉚接等聯(lián)接分類：第84頁/共112頁螺紋聯(lián)接第85頁/共112頁1.螺紋聯(lián)接的主要類型螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接——被聯(lián)接件不太厚，螺桿帶釘頭，通孔不帶螺紋，螺桿穿過通孔與螺母配合使用。裝配后孔與桿間有間隙，并在工作中不許消失，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，可多次裝拆，應(yīng)用較廣。第86頁/共112頁螺栓聯(lián)接鉸制孔螺栓聯(lián)接——鉸制孔用螺栓能精確固定聯(lián)接件的相對位置并能承受橫向載荷，但對孔的加工精度要求高。第87頁/共112頁雙頭螺栓聯(lián)接雙頭螺柱旋緊在被聯(lián)接件之一的螺孔中，用于因結(jié)構(gòu)限制不能用螺栓聯(lián)接的地方（如被聯(lián)接之一太厚）或希望結(jié)構(gòu)較緊湊且經(jīng)常裝拆的場合。第88頁/共112頁螺釘聯(lián)接適于被聯(lián)接件之一較厚（上帶螺紋孔），不需經(jīng)常裝拆，一端有螺釘頭，不需螺母，適于受載較小情況。第89頁/共112頁緊定螺釘聯(lián)接擰入后，利用桿末端頂住另一零件表面或旋入零件相應(yīng)的缺口中以固定零件的相對位置。可傳遞不大的軸向力或扭矩。第90頁/共112頁2.標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺栓普通螺栓——六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，大六角頭,內(nèi)六角鉸制孔螺栓——螺紋部分直徑較小第91頁/共112頁雙頭螺柱——兩端帶螺紋

A型——有退刀槽B型——無退刀槽第92頁/共112頁螺釘要求螺紋部分直徑較粗，要求全螺紋。第93頁/共112頁緊定螺釘錐端——適于零件表面硬度較低不常拆卸常合。平端——接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸。圓柱端——壓入軸上凹坑中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板。第94頁/共112頁螺母六角螺母：標(biāo)準(zhǔn)，扁，厚第95頁/共112頁墊圈第96頁/共112頁鍵聯(lián)接第97頁/共112頁1.鍵的功用鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上零件，起周向固定零件的作用，在軸與軸上零件間傳遞運動或扭矩；2.鍵的分類平鍵、半圓鍵、斜鍵第98頁/共112頁3.平鍵聯(lián)接平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。工作時靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩，故定心性較好。第99頁/共112頁普通平鍵用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動。普通