機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)展示與分析

1)了解常用機(jī)械傳動(dòng)的類型、工作原理、組成結(jié)構(gòu)及失效形式；2)了解軸系零部件的類型、組成結(jié)構(gòu)及失效形式；3)了解常用的潤(rùn)滑劑及密封裝置；

4)了解常用緊固聯(lián)接件的類型。實(shí)驗(yàn)1機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)展示與分析1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康臋C(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)展示與分析實(shí)驗(yàn)室陳列的各種裝置和零部件：(1)帶傳動(dòng)(2)鏈傳動(dòng)(3)齒輪傳動(dòng)(4)蝸桿傳動(dòng)(5)螺旋傳動(dòng)(6)軸(7)滑動(dòng)軸承(8)滾動(dòng)軸承(9)潤(rùn)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(shí)驗(yàn)器材1.3展示及分析1.3.1機(jī)械傳動(dòng)1.3.2軸系零部件1.3.3聯(lián)接1.3.1機(jī)械傳動(dòng)把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)形式和動(dòng)力參數(shù)變換為工作機(jī)所需的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)形式和動(dòng)力參數(shù)。

傳動(dòng)的分類按其工作原理，傳動(dòng)可以分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)）及電力傳動(dòng)（交流電力及直流電力傳動(dòng)）。常用的機(jī)械傳動(dòng)的類型：帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，螺旋傳動(dòng)。傳動(dòng)裝置在機(jī)械中的作用帶傳動(dòng)1.帶傳動(dòng)的工作原理嚙合傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的嚙合，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（同步帶傳動(dòng)）。摩擦傳動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦力，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力（平帶和Ｖ帶傳動(dòng)）。平帶傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的場(chǎng)合應(yīng)用較多。Ｖ帶傳動(dòng)，在一般機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣的帶傳動(dòng)是，在同樣的張緊力下，Ｖ帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力。多楔帶傳動(dòng)兼有平帶傳動(dòng)和Ｖ帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，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(chǎng)合。同步帶傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，具有的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)滑動(dòng)，能保證固定的傳動(dòng)比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小。2.帶傳動(dòng)的類型優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小并有吸振、緩沖作用；具有過(guò)載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，安裝及維護(hù)均較方便。缺點(diǎn)：效率低（一般平帶傳動(dòng)0.96；V帶傳動(dòng)0.95）；外形尺寸大，帶的壽命較短；不宜用于易燃易爆場(chǎng)合；不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。

3.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)4.V帶傳動(dòng)(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/h

1.4bp/h

1.03~1.1(1)V帶的結(jié)構(gòu)普通V帶截面尺寸（摘自GB11544-89）（單位：mm）型號(hào)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(hào)平帶和V型帶傳動(dòng)的失效形式為打滑和疲勞破壞。

5.帶傳動(dòng)的主要失效形式鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)由主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和繞在兩輪上的一條閉合鏈條所組成。2.鏈傳動(dòng)的工作原理靠鏈條與鏈輪齒之間的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。1.鏈傳動(dòng)的組成鏈傳動(dòng)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(dá)96％

97％）；能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比等優(yōu)點(diǎn)；鏈傳動(dòng)對(duì)安裝精度要求較高；工作時(shí)有振動(dòng)和沖擊；瞬時(shí)速度不均勻等現(xiàn)象。

3.鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)5.鏈的類型

傳動(dòng)鏈起重鏈牽引鏈滾子鏈齒形鏈鏈鏈傳動(dòng)適用于兩軸相距較遠(yuǎn)，要求平均傳動(dòng)比不變但對(duì)瞬時(shí)傳動(dòng)比要求不嚴(yán)格，工作環(huán)境惡劣（多油、多塵、高溫）等場(chǎng)合。

4.鏈傳動(dòng)的應(yīng)用內(nèi)鏈板1外鏈板2銷軸3套筒4滾子5過(guò)盈配合過(guò)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.滾子鏈多排鏈鏈條的接頭處的固定形式有：用開(kāi)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)齒形鏈又稱無(wú)聲鏈，它是一組鏈齒板鉸接而成。工作時(shí)鏈齒板與鏈輪輪齒相嚙合而傳遞運(yùn)動(dòng)。齒形鏈上設(shè)有導(dǎo)板，以防止鏈條工作時(shí)發(fā)生側(cè)向竄動(dòng)。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(jiǎn)單。7.齒形鏈（1)鉸鏈磨損（2)疲勞破壞（3)鉸鏈膠合（4)鏈被拉斷8.鏈傳動(dòng)的主要失效形式齒輪傳動(dòng)1.齒輪傳動(dòng)的工作原理利用輪齒間的相互嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。2.齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)具有傳遞速度和功率的范圍廣；傳動(dòng)比穩(wěn)定，傳動(dòng)效率高；工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。適用于平行軸、相交軸和交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)。是近代機(jī)器中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.齒輪傳動(dòng)的類型齒輪傳動(dòng)兩軸線平行兩軸線不平行外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)斜齒圓錐齒輪傳動(dòng)曲齒圓錐齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)（1）外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)與應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線平行，工作時(shí)無(wú)軸向力，重合度較小，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，承載能力較低，多用于速度較低的傳動(dòng)，尤其適用于變速箱的換檔齒輪。（2）外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)與應(yīng)用：兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線成一夾角，工作時(shí)有軸向力，所需支承較復(fù)雜，重合度較大，傳動(dòng)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(chǎng)合。（3）外嚙合人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)與應(yīng)用：

兩齒輪轉(zhuǎn)向相反?？煽闯墒且粋€(gè)由兩個(gè)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(dòng)。（4）齒輪齒條傳動(dòng)特點(diǎn)與應(yīng)用：齒條相當(dāng)于一個(gè)半徑為無(wú)限大的齒輪，可以變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)或相反。（5）內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)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。（6）直齒圓錐齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)與應(yīng)用：兩軸線相交，制造和安裝簡(jiǎn)便，傳動(dòng)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(dòng)。（7）交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)與應(yīng)用：兩軸線交錯(cuò)，兩齒輪點(diǎn)接觸，傳動(dòng)效率低，適用于載荷小、速度較低的傳動(dòng)。（8）圓柱蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)與應(yīng)用：兩軸線交錯(cuò)，一般成90°，傳動(dòng)比i較大，一般i=10

80，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲和振動(dòng)小，傳動(dòng)效率低，易發(fā)熱。4.齒輪的失效形式(1)輪齒折斷靜力折斷：短期過(guò)載、過(guò)大沖擊。疲勞折斷：彎曲變應(yīng)力的作用。（2）齒面點(diǎn)蝕齒輪嚙合時(shí)，齒面間會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)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(huì)不斷增多或擴(kuò)展成大凹坑，這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕（3）齒面膠合在高速重載的齒輪傳動(dòng)中，由于齒面壓力大，相對(duì)滑動(dòng)速度高，摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生局部瞬時(shí)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(shí)點(diǎn)焊（粘結(jié)）。當(dāng)齒面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，強(qiáng)度較弱的齒面金屬會(huì)被撕落形成與滑動(dòng)方向一致的溝痕，這就是齒面膠合現(xiàn)象。（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(shí)，齒面即被逐漸磨損而致報(bào)廢。（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(shí)，會(huì)使輪齒表面金屬產(chǎn)生塑性流動(dòng)，從而失去原來(lái)的正確齒形，這種現(xiàn)象稱為輪齒的塑性變形。蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)是一種在空間交錯(cuò)軸間傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。兩軸線交錯(cuò)的夾角可為任意值，常用的為90。1.蝸桿傳動(dòng)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。2.蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)傳動(dòng)比大，一般為i=10

80，大的可達(dá)1000以上；重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；可以實(shí)現(xiàn)自鎖；摩擦磨損問(wèn)題突出，磨損是主要的失效形式；傳動(dòng)效率低，具有自鎖性時(shí)，效率低于40%。阿基米德蝸桿漸開(kāi)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(dòng)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)3.蝸桿傳動(dòng)的類型環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)4.失效形式蝸桿傳動(dòng)的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、磨損、膠合和輪齒折斷等。螺旋傳動(dòng)1.螺旋傳動(dòng)的組成由螺桿和螺母組成。2.螺旋傳動(dòng)的功能主要用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以把直線運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3.螺旋傳動(dòng)的類型

（1）傳力螺旋（2）傳導(dǎo)螺旋（3）調(diào)整螺旋1.3.2軸系零部件軸1.軸的功用支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(chē)車(chē)輪軸。轉(zhuǎn)軸─同時(shí)承受彎矩和扭矩的軸，如減速器的軸。傳動(dòng)軸─只承受扭矩的軸，如汽車(chē)的傳動(dòng)軸。（2）按軸線形狀分——直軸、曲軸和軟軸直軸——光軸階梯軸曲軸——軟軸——軸承軸承的功用(1)支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；(2)同時(shí)減小轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)軸承滑動(dòng)軸承1.滑動(dòng)軸承（1）滑動(dòng)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（2）徑向滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式整體式徑向滑動(dòng)軸承

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

缺點(diǎn)：滑動(dòng)表面摩損后軸承間隙過(guò)大無(wú)法調(diào)整。

應(yīng)用：多用于低速、輕載或間隙工作的機(jī)器中。對(duì)開(kāi)式徑向滑動(dòng)軸承上軸瓦軸承座軸承蓋下軸瓦螺柱優(yōu)點(diǎn)：裝拆方便，可以用減少剖分面處的墊片厚度來(lái)調(diào)整軸承間隙。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)用較高。

應(yīng)用：應(yīng)用廣泛。

調(diào)心式徑向滑動(dòng)軸承軸瓦軸承蓋軸承座B調(diào)隙式徑向滑動(dòng)軸承應(yīng)用：常用于一般用途的機(jī)床主軸上。（3）軸瓦結(jié)構(gòu)整體式

整體軸套

卷制軸套結(jié)構(gòu)

剖分式軸瓦軸瓦油溝形狀2.滾動(dòng)軸承（1）滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)：摩擦阻力小、起動(dòng)快；效率高（

＝0.98

0.99）；潤(rùn)滑和維護(hù)方便、易于互換；運(yùn)轉(zhuǎn)精度高；軸承組合結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；是標(biāo)準(zhǔn)件，選用方便；（2）滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)有些結(jié)構(gòu)可以沒(méi)有內(nèi)圈、外圈或保持架，但決不能沒(méi)有滾動(dòng)體。帶密封蓋的滾動(dòng)軸承帶軸承座的滾動(dòng)軸承特殊結(jié)構(gòu)的軸承滾動(dòng)體的形狀聯(lián)軸器1.聯(lián)軸器的功用與分類功用：聯(lián)接兩軸，并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。使用特點(diǎn)：被聯(lián)接的兩軸，只有在運(yùn)動(dòng)停止后經(jīng)過(guò)拆卸才能彼此分開(kāi)。分類：剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器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(gè)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(duì)中

用鉸制孔螺栓對(duì)中

優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，但不具有位移補(bǔ)償功能。

應(yīng)用要求：

由于不能補(bǔ)償兩軸線的相對(duì)位移，也不能緩沖減振，故只適用于兩軸能?chē)?yán)格對(duì)中、載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合。即對(duì)被連接的兩軸對(duì)中性要求高?；瑝K聯(lián)軸器屬可移式剛性聯(lián)軸器。由兩個(gè)具有徑向通槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)具有相互垂直凸榫的十字滑塊組成。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小。適用于兩軸徑向偏移較大、低速無(wú)沖擊的場(chǎng)合。十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器屬可移式剛性聯(lián)軸器。由兩個(gè)叉形接頭和一個(gè)十字軸組成。利用叉形接頭與十字軸之間構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副，使被聯(lián)接的兩軸線能成任意角度，一般可達(dá)35°～45°。齒式聯(lián)軸器屬可移式剛性聯(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)套筒所組成。特點(diǎn):具有良好的補(bǔ)償兩軸作任何方向位移的能力。有利于增大聯(lián)軸器的補(bǔ)償綜合位移的能力。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(shí)與兩個(gè)齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙和來(lái)實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。鏈條聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(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(bǔ)償兩軸間的位移，緩沖和吸振。彈性柱銷聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器比較，其特點(diǎn)：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(bǔ)償能力。梅花形彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單費(fèi)用較低，具有良好的補(bǔ)償位移和減震能力。離合器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(jī)器變速、換向、空載起動(dòng)、過(guò)載保護(hù)等方面的要求。分類：

操縱離合器

、自動(dòng)離合器

2.常用聯(lián)軸器操縱式牙嵌離合器由兩個(gè)端面上有牙的半離合器組成，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，并通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使其作軸向移動(dòng)，從而起到離合作用。單盤(pán)式摩擦離合器

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

多盤(pán)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(guò)多，將使