電子教案-機(jī)械基礎(chǔ)(第4版-劉躍南)電子教案-6.常用機(jī)械零件

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第六章常用機(jī)械零件機(jī)械基礎(chǔ)高等教育出版社目錄CONTENTS軸§6－１軸承§6－2聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器§6－3常用連接件*§6－4復(fù)習(xí)題彈簧*§6－5§6－1軸6-16-1軸一、軸的功用與分類(lèi)

軸是組成機(jī)器的重要零件，它的功用是支承傳動(dòng)零件（如齒輪、帶輪等）并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。圖6-1所示為軸在一減速裝置中的應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)減速器中的軸2旋轉(zhuǎn)，軸2又通過(guò)一對(duì)齒輪帶動(dòng)軸3旋轉(zhuǎn)，軸3端部裝有聯(lián)軸器，通過(guò)它帶動(dòng)工作機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。由圖6-1可知，除減速器內(nèi)裝有兩根軸外，電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)械還分別裝有軸1和軸4。圖6-1減速裝置6-1軸

按照軸的不同用途和受力情況，常用的軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動(dòng)軸三類(lèi)：

（一）轉(zhuǎn)軸

工作時(shí)既承受彎曲載荷又傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱(chēng)為轉(zhuǎn)軸，如圖6-1所示減速器中的軸。

（二）心軸

工作時(shí)只承受彎曲載荷而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱(chēng)為心軸，如圖6-2所示的滑輪心軸。圖6-1減速裝置圖6-2滑輪心軸6-1軸

（三）傳動(dòng)軸

工作時(shí)只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎曲載荷的軸稱(chēng)為傳動(dòng)軸，如圖6-3所示的汽車(chē)變速箱與后橋間的傳動(dòng)軸。按照軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸又可分為直軸（圖6-4）和曲軸（圖6-5）、光軸（圖6-4a）與階梯軸（圖6-4b）、實(shí)心軸和空心軸（圖6-6）、剛性軸和撓性軸（圖6-7）等，其中階梯軸在機(jī)械中應(yīng)用最廣。圖6-3傳動(dòng)軸圖6-4直軸圖6-5曲軸圖6-6空心軸圖6-7撓性軸（軟軸）6-1軸二、軸的結(jié)構(gòu)

圖6-8是一種常見(jiàn)的轉(zhuǎn)軸部件結(jié)構(gòu)圖。軸的合理結(jié)構(gòu)，除了根據(jù)受力情況設(shè)計(jì)合理的尺寸以滿足強(qiáng)度和剛度（抵抗彈性變形的能力）要求外，還必須滿足兩點(diǎn)要求：一是軸上零件與軸能實(shí)現(xiàn)可靠的定位和緊固，二是便于加工制造、裝拆和調(diào)整。（一）零件在軸上的定位和緊固

零件在軸上的軸向定位和緊固可采用軸肩（圖6-8中b、e處）、彈性擋圈（圖6-8中d處）、套筒（圖6-8中g(shù)處）、螺母（圖6-8中h、j處）、圓錐表面（圖6-8中i處）等方法。零件在軸上的周向定位和緊固可采用鍵連接（圖6-8中f處）、花鍵軸連接（圖6-9）、銷(xiāo)釘連接、過(guò)盈配合等方法。圖6-8軸的典型連接結(jié)構(gòu)圖6-9花鍵軸連接6-1軸（二）軸的加工制造、裝拆和調(diào)整

一根形狀簡(jiǎn)單的光軸，最易于加工制造。但為了使零件在軸上裝拆方便以及零件能在軸向定位，往往把軸做成階梯形（圖6-8），并在軸肩及軸端倒角（圖6-8中a處）?？紤]加工方便，例如為了加工螺紋和磨削軸頸，軸上應(yīng)留有退刀槽和砂輪越程槽（圖6-10）。當(dāng)軸上有多個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)盡可能安排在同一直線上，使加工鍵槽時(shí)無(wú)須多次裝夾換位。為了減少應(yīng)力集中，軸肩過(guò)渡要緩和，并做成圓角。但這種圓角還須小于裝配零件的圓角或倒角，零件方能靠緊軸肩（圖6-8中e處）。圖6-10螺紋退刀槽和砂輪越程槽§6－2軸承6-26-2軸承軸承是支承軸的零件，有時(shí)也可以支承繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的零件。按照軸承工作表面的摩擦性質(zhì)，軸承可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類(lèi)。一、滑動(dòng)軸承

滑動(dòng)軸承根據(jù)工作表面的摩擦狀態(tài)分為兩種：非液體摩擦和液體摩擦（圖6-11）。（一）非液體摩擦滑動(dòng)軸承

摩擦表面不能被潤(rùn)滑油完全隔開(kāi)的軸承稱(chēng)為非液體摩擦滑動(dòng)軸承（圖6-11a）。這種軸承的摩擦表面接觸較大，摩擦表面容易磨損，但軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造精度要求較低，一般用于轉(zhuǎn)速、載荷不大和精度要求不高的場(chǎng)合。圖6-11滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)6-2軸承

非液體摩擦滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)如圖6-12所示?；瑒?dòng)軸承主要由軸承座（或殼體）和軸瓦所組成。其中，圖6-12a為承受徑向載荷的徑向滑動(dòng)軸承，圖6-12b為承受軸向載荷的推力滑動(dòng)軸承，圖6-12c為同時(shí)承受徑向和軸向載荷的徑向推力滑動(dòng)軸承。為了減輕軸瓦與軸頸表面之間的摩擦，降低表面磨損，以保持機(jī)器的工作精度，除了使軸頸和軸瓦的接觸表面之間保持較高的配合精度并選用減摩材料（如青銅等）制作軸瓦外，還必須在滑動(dòng)軸承內(nèi)加入潤(rùn)滑劑，對(duì)滑動(dòng)表面進(jìn)行潤(rùn)滑。圖6-12滑動(dòng)軸承的組成6-2軸承（二）液體摩擦滑動(dòng)軸承

摩擦表面完全被潤(rùn)滑油隔開(kāi)的軸承稱(chēng)為液體摩擦滑動(dòng)軸承（圖6-11b、圖6-13）。這種軸承的摩擦阻力來(lái)自潤(rùn)滑油的內(nèi)部摩擦，所以摩擦因數(shù)很小。由圖6-11b可知，液體摩擦滑動(dòng)軸承在軸頸1和軸瓦2的表面之間形成一層極厚的油膜，將滑動(dòng)表面完全隔開(kāi)。這是一種理想的潤(rùn)滑狀態(tài)，它使滑動(dòng)表面之間的摩擦和磨損降到很小的程度。圖6-11滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)圖6-13液體動(dòng)壓軸承原理6-2軸承圖6-14液體靜壓軸承原理圖6-13液體動(dòng)壓軸承原理

為了獲得液體摩擦狀態(tài)，常用如下兩種方法：1.動(dòng)壓法

利用油的一定黏性和軸頸的高速旋轉(zhuǎn)，把潤(rùn)滑油帶進(jìn)軸承的楔形空間（圖6-13），形成一個(gè)壓力油楔將兩摩擦表面分開(kāi)，這種滑動(dòng)軸承稱(chēng)為液體動(dòng)壓軸承。2.靜壓法

由液壓泵供給的壓力油經(jīng)節(jié)流閥（一種液壓控制元件）后進(jìn)入軸承油腔，將兩摩擦表面分開(kāi)（圖6-14），這種滑動(dòng)軸承稱(chēng)為液體靜壓軸承。6-2軸承二、滾動(dòng)軸承（一）滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)

如圖6-15所示，滾動(dòng)軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架等組成，在內(nèi)、外圈上的凹槽形成滾動(dòng)體圓周運(yùn)動(dòng)的滾道。保持架的作用是把滾動(dòng)體均勻隔開(kāi)，以避免它們相互摩擦和聚集到一塊；滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的主體，它的大小、數(shù)量和形狀與軸承的承載能力密切相關(guān)。滾動(dòng)體的形狀如圖6-16所示。使用時(shí)，內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝入機(jī)架孔內(nèi)（或軸承座孔內(nèi)）。通常內(nèi)圈隨軸一起旋轉(zhuǎn)，而外圈固定不動(dòng)，也有外圈隨工作零件旋轉(zhuǎn)而內(nèi)圈固定不動(dòng)的情況。圖6-15滾動(dòng)軸承的構(gòu)造圖6-16滾動(dòng)體的形狀6-2軸承（二）滾動(dòng)軸承的優(yōu)、缺點(diǎn)

與滑動(dòng)軸承相比較，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)有：（1）摩擦阻力小，靈敏，效率高，發(fā)熱量小，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，耗油量少，維護(hù)保養(yǎng)方便。（2）軸承徑向間隙小，并且可用預(yù)緊的方法調(diào)整間（3）軸向尺寸小，某些滾動(dòng)軸承可同時(shí)承受徑向載荷與軸向載荷，故可使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化緊湊。

（4）滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，可由專(zhuān)門(mén)工廠大批生產(chǎn)供應(yīng)，使用、更換方便。滾動(dòng)軸承的主要缺點(diǎn)是抗沖擊性能差，高速時(shí)噪聲大，工作壽命較低。6-2軸承（三）滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用

滾動(dòng)軸承的類(lèi)型很多，現(xiàn)將常用的滾動(dòng)軸承類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用列于表6-1中。表6-1常用的滾動(dòng)軸承類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用6-2軸承6-2軸承（四）滾動(dòng)軸承的代號(hào)

由于滾動(dòng)軸承的類(lèi)型繁多，每一類(lèi)又有不同尺寸和不同結(jié)構(gòu)的許多規(guī)格，為了便于設(shè)計(jì)、制造和使用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了識(shí)別符號(hào)即軸承代號(hào)，并把它標(biāo)印在軸承的端面上。對(duì)于常用的、結(jié)構(gòu)上沒(méi)有特殊要求的軸承，軸承代號(hào)由類(lèi)型代號(hào)（表6-1）、尺寸系列代號(hào)、內(nèi)徑代號(hào)和公差等級(jí)代號(hào)組成，并按上述順序由左向右依次排列。1.類(lèi)型代號(hào)

滾動(dòng)軸承的類(lèi)型代號(hào)用數(shù)字或大寫(xiě)拉丁字母表示，見(jiàn)表6-1。2.尺寸系列代號(hào)

尺寸系列代號(hào)由軸承的寬度系列或高度系列代號(hào)（數(shù)字表示）與直徑系列代號(hào)（數(shù)字表示）組合而成。寬（高）度系列代號(hào)在前，直徑系列代號(hào)在后，尺寸系列代號(hào)用以區(qū)別具有相同內(nèi)徑、不同的外徑和寬度的軸承（圖6-17）。圖6-17不同尺寸系列的軸承比較6-2軸承3.內(nèi)徑代號(hào)

內(nèi)徑代號(hào)用以表示軸承的內(nèi)徑尺寸。軸承內(nèi)徑在20~495mm范圍內(nèi)時(shí)，代號(hào)乘以5即為內(nèi)徑尺寸（mm）。內(nèi)徑小于20mm、大于或等于500mm時(shí)另有規(guī)定，具體可查滾動(dòng)軸承手冊(cè)。4.公差等級(jí)代號(hào)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的滾動(dòng)軸承的公差等級(jí)為0、6、6x、5、4、2六級(jí)，分別用/P0、/P6、/P6x、/P5、/P4、/P2表示，分別相當(dāng)于原標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)的G、E、Ex、D、C、B。其中/P2級(jí)精度最高，依次降低，/P0級(jí)精度最低，屬于普通級(jí)，“/P0”在代號(hào)中不標(biāo)出。6-2軸承

例6-1說(shuō)明軸承代號(hào)6215、30208/P6x、7310C/P5的含義。

解6-2軸承（五）滾動(dòng)軸承的選用

滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，使用時(shí)可按具體工作條件選擇。表6-1已列出了各類(lèi)軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用，可作為選擇軸承類(lèi)型的參考。一般來(lái)說(shuō)，選用滾動(dòng)軸承應(yīng)考慮以下幾方面情況：1.軸承所承受載荷的大小、方向和性質(zhì)

載荷較小而平穩(wěn)時(shí)宜用球軸承，載荷大、有沖擊時(shí)宜用滾子軸承。當(dāng)軸上承受純徑向載荷時(shí)，可采用圓柱滾子軸承或深溝球軸承；當(dāng)同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)，可采用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承；當(dāng)承受純軸向載荷時(shí)，可采用推力軸承。2.軸承的轉(zhuǎn)速

每一型號(hào)的滾動(dòng)軸承都各有一定的極限轉(zhuǎn)速，通常球軸承比滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，所以在高速時(shí)宜優(yōu)先采用球軸承。6-2軸承3.調(diào)心性能的要求

如果軸有較大的彎曲變形或軸承座孔的同心度較低，則要求軸承的內(nèi)、外圈在運(yùn)轉(zhuǎn)中能有一定的相對(duì)偏角，此時(shí)應(yīng)采用調(diào)心球軸承。4.供應(yīng)情況、經(jīng)濟(jì)性或其他特殊要求

6-2軸承三、軸承的潤(rùn)滑與密封

潤(rùn)滑的作用是減小摩擦與磨損、冷卻散熱、防銹蝕及減振等。顯然這對(duì)保證機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、提高工作效率、延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命有重要意義。密封主要是為了防止灰塵、水分等污物進(jìn)入機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部位和防止?jié)櫥吐┦В栽谠O(shè)計(jì)和使用機(jī)械時(shí)都要對(duì)潤(rùn)滑和密封問(wèn)題予以合理解決。下面扼要介紹一些軸承的潤(rùn)滑與密封知識(shí)。（一）潤(rùn)滑劑

常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂（俗稱(chēng)黃油）兩種。潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的使用要視具體情況而定。一般來(lái)說(shuō)，軸承載荷越大，工作環(huán)境溫度越高，采用的潤(rùn)滑油黏度應(yīng)越大；速度高則應(yīng)采用黏度較小的潤(rùn)滑油。通常在低速、重載、工作環(huán)境溫度較高、有沖擊載荷以及不便于加油的軸承中使用黏度大的潤(rùn)滑脂。各種潤(rùn)滑劑的牌號(hào)及性能可查閱有關(guān)手冊(cè)。6-2軸承（二）潤(rùn)滑方法與潤(rùn)滑裝置1.油潤(rùn)滑

（1）壓力循環(huán)潤(rùn)滑利用油泵把潤(rùn)滑油通過(guò)油管注入軸承中或噴向潤(rùn)滑點(diǎn)。這種方法供油充足，比較可靠，但設(shè)備費(fèi)用較高，適用于重要部位軸承零件的潤(rùn)滑和冷卻。（2）自潤(rùn)滑自潤(rùn)滑是利用轉(zhuǎn)動(dòng)件將油帶入自身或其他潤(rùn)滑部位。最常用的自潤(rùn)滑是飛濺潤(rùn)滑，即使轉(zhuǎn)動(dòng)零件（如齒輪、甩油盤(pán)等）浸入油面以下適當(dāng)深度，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把油濺到軸承中。圖6-18所示為油環(huán)潤(rùn)滑，在軸頸上懸掛一油環(huán)，其下部垂浸在油中。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，油環(huán)被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將油帶到軸頸上實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。圖6-18油環(huán)潤(rùn)滑6-2軸承

（3）油杯加油潤(rùn)滑即用油壺定期加油到油杯，通過(guò)油杯中的油孔流入潤(rùn)滑部位，圖6-19a所示為壓注油杯，壓下封口的鋼球即可加油。常用的油杯還有針閥油杯，即通過(guò)針閥控制滴油量。這種方法簡(jiǎn)單，但要經(jīng)常照料，只適用于低速、輕載或不重要的軸承。圖6-19油杯6-2軸承2.脂潤(rùn)滑

采用脂潤(rùn)滑時(shí)，加一次油脂可使用較長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)于滾動(dòng)軸承照管起來(lái)比油潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，如果容易接近和打開(kāi)軸承端蓋，采用脂潤(rùn)滑可不另加潤(rùn)滑裝置。常用的脂潤(rùn)滑裝置是擠油杯（圖6-19b），利用旋蓋將油杯內(nèi)的潤(rùn)滑脂定期擠入軸承內(nèi)。圖6-19a所示的壓注油杯亦可壓注油脂，使用這種油杯時(shí)必須用油槍將油脂向油孔內(nèi)壓注。圖6-19油杯6-2軸承（三）密封裝置常見(jiàn)的密封裝置如圖6-20所示。其中，圖6-20a為毛氈圈式密封裝置，它是在軸承蓋（或軸承座）孔內(nèi)的環(huán)槽里裝入毛氈圈，將軸與軸承蓋間的縫隙密封住。圖6-20b為橡膠圈式密封裝置，它是靠橡膠圈本身的彈力保持與軸頸接觸而起密封作用。為使接觸可靠，常用環(huán)狀自緊彈簧將橡膠圈卡緊在軸上。圖6-20c為油溝式密封裝置，它是利用軸承蓋與軸間的細(xì)小環(huán)形間隙來(lái)密封的，適用于脂潤(rùn)滑的密封。圖6-20d為曲路式（又稱(chēng)迷宮式）密封裝置，它是利用曲折通路所產(chǎn)生的泄油阻力來(lái)密封的，其密封效果比油溝式好得多。圖6-20常見(jiàn)的軸承密封裝置§6－3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器6-36-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器一、聯(lián)軸器

按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類(lèi)。（一）剛性聯(lián)軸器

剛性聯(lián)軸器是通過(guò)若干剛性零件將兩軸連接在一起的，它有多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。圖6-21所示是一種最常用的剛性聯(lián)軸器，稱(chēng)為凸緣聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器主要由兩個(gè)分別裝在兩軸端部的凸緣盤(pán)和連接它們的螺栓所組成。為使被連接兩軸的中心線對(duì)準(zhǔn)，可在聯(lián)軸器的一個(gè)凸緣盤(pán)上車(chē)出凸肩，并在另一個(gè)凸緣盤(pán)上制成相配合的凹槽。圖6-21凸緣聯(lián)軸器聯(lián)軸器和離合器主要用來(lái)連接不同機(jī)器（或部件）的兩根軸，使它們一起回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩。用聯(lián)軸器連接的兩根軸只有在機(jī)器停車(chē)時(shí)用拆卸的方法才能使它們分離，而用離合器連接的兩根軸在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中能方便地分離或接合。制動(dòng)器主要是用來(lái)使機(jī)器上的某一根軸在機(jī)器停車(chē)（動(dòng)力源切斷）后能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)（制動(dòng)）。6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器圖6-22所示的套筒聯(lián)軸器也是一種常用的剛性聯(lián)軸器。圖6-23是萬(wàn)向聯(lián)軸器的構(gòu)造示意圖。萬(wàn)向聯(lián)軸器主要由兩個(gè)叉形接頭及一個(gè)十字體通過(guò)剛性鉸接而構(gòu)成，故又稱(chēng)鉸鏈聯(lián)軸器。它廣泛用于兩軸中心線相交成較大角度（α可達(dá)45°）的連接。圖6-22套筒聯(lián)軸器圖6-23萬(wàn)向聯(lián)軸器構(gòu)造示意6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器（二）彈性聯(lián)軸器

彈性聯(lián)軸器包含彈性零件，因而在工作中具有較好的緩沖與吸振能力。彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器是機(jī)器中常用的一種彈性聯(lián)軸器，如圖6-24所示。它的主要零件是柱銷(xiāo)、彈性橡膠圈和兩個(gè)法蘭盤(pán)。每個(gè)柱銷(xiāo)上裝有好幾個(gè)橡膠圈，插到法蘭盤(pán)的銷(xiāo)孔中，從而傳遞轉(zhuǎn)矩。彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器適用于正反轉(zhuǎn)變化多、起動(dòng)頻繁的高速軸連接，如電動(dòng)機(jī)、水泵等軸的連接，可獲得較好的緩沖和吸振效果。圖6-24彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器

尼龍柱銷(xiāo)聯(lián)軸器和上述彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器相似（圖6-25），只是用具有一定彈性的尼龍柱銷(xiāo)代替了橡膠圈和鋼制柱銷(xiāo)，其性能及用途與彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器相同。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，維護(hù)方便，所以常用它來(lái)代替彈性圈柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。圖6-25尼龍柱銷(xiāo)聯(lián)軸器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器二、離合器

離合器的形式很多，常用的有嵌入式離合器和摩擦式離合器。嵌入式離合器依靠齒的嵌合來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，摩擦式離合器則依靠工作表面間的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。離合器的操縱方式可以是機(jī)械的、電磁的、液壓的等，此外還可以制成自動(dòng)離合的結(jié)構(gòu)。自動(dòng)離合器不需要外力操縱即能根據(jù)一定的條件自動(dòng)分離或接合。（一）嵌入式離合器

常用的嵌入式離合器有牙嵌離合器和齒輪離合器。6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器圖6-26牙嵌離合器圖1.牙嵌離合器

如圖6-26所示，牙嵌離合器主要由兩個(gè)端面帶有牙齒的套筒所組成。其中，套筒1（固定套）固定在主動(dòng)軸上，而套筒2（滑動(dòng)套）則用導(dǎo)向鍵（或花鍵）與從動(dòng)軸相連，利用操縱機(jī)構(gòu)使其沿軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)離合器的接合和分離。牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兩軸連接后無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但在接合時(shí)有沖擊，只能在低速或停車(chē)狀態(tài)下接合，否則容易將齒打壞。2.齒輪離合器

齒輪離合器（圖6-27）由一個(gè)內(nèi)齒套和一個(gè)外齒套所組成。齒輪離合器除具有牙嵌離合器的特點(diǎn)外，其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力更強(qiáng)。圖6-27齒輪離合器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器（二）摩擦式離合器

根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，摩擦式離合器分為圓盤(pán)式、圓錐式和多片式等類(lèi)型。圓盤(pán)式和圓錐式摩擦離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較差，應(yīng)用受到一定的限制。在機(jī)器中，特別是在金屬切削機(jī)床中，廣泛使用多片式摩擦離合器。圖6-28所示為一種常用的撥叉操縱多片式摩擦離合器的典型結(jié)構(gòu)。外套1和內(nèi)套7分別用鍵連接于兩個(gè)軸端，而內(nèi)摩擦片3和外摩擦片2則以多槽分別與內(nèi)套和外套相連。當(dāng)操縱撥叉使滑環(huán)6向左移動(dòng)時(shí)，角形杠桿5擺動(dòng)，使內(nèi)、外摩擦片相互壓緊，兩軸接合在一起，借助摩擦片之間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)滑環(huán)6向右移動(dòng)復(fù)位后，兩組摩擦片松開(kāi)，兩軸即可分離。圖6-28多片式摩擦離合器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器當(dāng)摩擦離合器的操縱力為電磁力時(shí)，即成電磁摩擦離合器。圖6-29所示為一種多片式電磁摩擦離合器的結(jié)構(gòu)原理圖，當(dāng)電流由電氣接頭5進(jìn)入線圈6時(shí)可產(chǎn)生磁通，吸引銜鐵2將摩擦片3、4壓緊，使外套1和內(nèi)套8之間得以傳遞轉(zhuǎn)矩。與嵌入式離合器相比，摩擦式離合器的優(yōu)點(diǎn)是在運(yùn)轉(zhuǎn)軸發(fā)生過(guò)載時(shí)，離合器摩擦表面之間發(fā)生打滑，因而能保護(hù)其他零件免于損壞。摩擦離合器的主要缺點(diǎn)是摩擦表面之間存在相對(duì)滑動(dòng)，以致發(fā)熱較多，磨損較大。圖6-29多片式電磁摩擦離合器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器（三）自動(dòng)離合器

常用的自動(dòng)離合器有三種，即安全離合器、離心離合器和超越離合器，現(xiàn)分別舉例說(shuō)明。1.安全離合器

這種離合器當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到某一定值時(shí)就能自動(dòng)分離，具有防止過(guò)載的安全保護(hù)作用。圖6-30所示為牙嵌式安全離合器的一種典型結(jié)構(gòu)。與一般的牙嵌離合器相比較，它的齒形傾角較大，并由彈簧壓緊使牙嵌合。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩超過(guò)某一定值（過(guò)載）時(shí)，牙間的軸向分力將克服彈簧壓力使離合器分開(kāi)，產(chǎn)生跳躍式的滑動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)正常時(shí)，離合器又自動(dòng)地重新接合。其左端的調(diào)節(jié)螺母可獲得不同的彈簧壓緊力，從而使離合器可在不同的轉(zhuǎn)矩下滑跳。圖6-30牙嵌式安全離合器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器2.離心離合器

這種離合器是依靠離心力工作的，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一定值時(shí)，離合器便自動(dòng)地接合起來(lái)。圖6-31所示為一種離心摩擦離合器的工作原理圖。芯體1固定在主動(dòng)軸上，外殼2固定在從動(dòng)軸上。三個(gè)離心塊通過(guò)彈簧圈5壓緊在芯體上，離心塊外弧面鑲有橡膠摩擦襯墊4。當(dāng)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較低時(shí)，襯墊外緣與外殼內(nèi)表面之間不接觸，外殼不動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到或超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，離心塊就壓緊外殼而將兩軸自動(dòng)地接合起來(lái)一齊轉(zhuǎn)動(dòng)。離心離合器常用于電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，可使電動(dòng)機(jī)在空載或較小的負(fù)載下啟動(dòng)，從而可改善電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況，保護(hù)電動(dòng)機(jī)，減少功率損耗，并且還可以減小傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，延長(zhǎng)傳動(dòng)件的使用壽命。圖6-31離心摩擦離合器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器3.超越離合器

圖6-32所示為一單向超越離合器。星輪1通過(guò)鍵與軸6連接，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)（齒輪）2以慢速逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱3在摩擦力的作用下被楔緊在外環(huán)與星輪之間，因此外環(huán)便帶動(dòng)星輪使軸6也以慢速逆時(shí)針回轉(zhuǎn)。在外環(huán)以慢速作逆時(shí)針回轉(zhuǎn)的同時(shí)，若軸6由另外一個(gè)快速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)亦作逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，則星輪1將由軸6帶動(dòng)沿逆時(shí)針?lè)较蚋咚倩剞D(zhuǎn)。由于星輪的轉(zhuǎn)速高于外環(huán)的轉(zhuǎn)速，滾柱從楔縫中松開(kāi)，外環(huán)與星輪便自動(dòng)失去聯(lián)系，按各自的速度回轉(zhuǎn)，互不干擾。在這種情況下，星輪的轉(zhuǎn)速超越外環(huán)的轉(zhuǎn)速而自由運(yùn)轉(zhuǎn)，所以這種離合器稱(chēng)為超越離合器。當(dāng)快速電動(dòng)機(jī)不帶動(dòng)軸6回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱又在摩擦力的作用下，被楔緊在外環(huán)與星輪之間，外環(huán)與星輪又自動(dòng)聯(lián)系在一起，使軸6隨同外環(huán)作慢速回轉(zhuǎn)。由于超越離合器有上述作用，所以它大量地應(yīng)用于機(jī)床、汽車(chē)和飛機(jī)等傳動(dòng)裝置中。圖6-32單向超越離合器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器三、制動(dòng)器

常用的制動(dòng)器有片式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器和塊式制動(dòng)器等結(jié)構(gòu)形式，它們都是利用零件接觸表面所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。從原理上說(shuō)，如果把摩擦離合器的從動(dòng)部分固定起來(lái)，就構(gòu)成了制動(dòng)器。

圖6-33所示為帶式制動(dòng)器。在與軸連接的制動(dòng)輪1的外緣繞一根制動(dòng)帶2（一般為鋼帶），當(dāng)制動(dòng)力F施加于杠桿3的一端時(shí)，制動(dòng)帶便將制動(dòng)輪抱緊，從而使軸制動(dòng)。為了增大制動(dòng)所需的摩擦力，制動(dòng)帶常襯有石棉、橡膠、帆布等。帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果好，常用于起重設(shè)備中。圖6-33帶式制動(dòng)器6-3聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器

圖6-34所示為塊式制動(dòng)器。當(dāng)壓力油進(jìn)入液壓缸4后，兩個(gè)弧形閘塊2在左右兩活塞的推力作用下繞各自的銷(xiāo)軸1向外擺動(dòng)，從內(nèi)部脹緊制動(dòng)輪6，實(shí)現(xiàn)軸的制動(dòng)。當(dāng)油路卸壓時(shí)，制動(dòng)器即松閘。這種塊式內(nèi)脹制動(dòng)器的制動(dòng)力矩大，結(jié)構(gòu)尺寸小，廣泛用于車(chē)輛制動(dòng)。圖6-34塊式制動(dòng)器*§6－4常用連接件6-46-4常用連接件一、螺紋連接

螺紋連接是利用螺紋零件，將兩個(gè)以上零件剛性連接起來(lái)。螺紋連接由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠、裝拆方便和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用極為廣泛。（一）螺紋連接的基本類(lèi)型及用途

螺紋連接有四種基本類(lèi)型，即螺栓連接（受拉螺栓連接、受剪螺栓連接）、螺柱連接、螺釘連接以及緊定螺釘連接，其結(jié)構(gòu)形式、特點(diǎn)及應(yīng)用見(jiàn)表6-2。表6-2螺紋連接的基本類(lèi)型6-4常用連接件6-4常用連接件（二）螺紋連接件的主要類(lèi)型

螺紋連接件的品種及類(lèi)型很多，而且多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)連接件。1.螺栓

螺栓頭部的形式很多，其中最常用的是六角頭螺栓。螺栓也用于螺釘連接中。2.雙頭螺柱

雙頭螺柱兩端均制有螺紋，旋入被連接件螺紋孔的一端稱(chēng)為座端，另一端為螺母端。3.螺釘

螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形狀與螺栓類(lèi)似，但螺釘頭部形式較多，其中內(nèi)、外六角頭螺釘可施加較大的擰緊力矩，而圓頭及十字頭螺釘都不便于施加較大的擰緊力矩。6-4常用連接件4.緊定螺釘

緊定螺釘?shù)念^部和尾部形式很多（圖6-35），可以適應(yīng)不同擰緊程度的需要，其中方頭能承受的擰緊力矩最大。常用的尾部形狀有錐端、平端和圓柱端，一般均要求尾部有足夠的硬度。圖6-35緊定螺釘?shù)尼旑^和末端形狀6-4常用連接件5.螺母

螺紋連接配套使用的有螺母和墊圈。螺母的形狀有六角形、圓形、方形等，其中以六角螺母應(yīng)用最為普遍。六角螺母的厚度又有所不同，扁螺母用于尺寸受限制的地方，厚螺母用于經(jīng)常裝拆、易于磨損的場(chǎng)合。6.墊圈

墊圈是絕大多數(shù)螺紋連接中不可缺少的附件，常用的有平墊圈（圖6-36a、b）和彈簧墊圈（圖6-36c）。平墊圈的作用有兩個(gè)：一是增加被連接件的支承面積，減小接觸處壓強(qiáng)，使螺母的壓力均勻分布到零件表面上；二是防止旋緊螺母時(shí)損傷被連接件表面。彈簧墊圈還兼有防松的作用。圖6-35緊定螺釘?shù)尼旑^和末端形狀6-4常用連接件二、鍵連接

鍵連接主要用來(lái)連接軸和軸上的傳動(dòng)零件，實(shí)現(xiàn)周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩，有的鍵也可以實(shí)現(xiàn)零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)。根據(jù)裝配時(shí)的松緊狀態(tài)不同，鍵連接可分為松鍵連接和緊鍵連接兩類(lèi)。其中，松鍵連接的特點(diǎn)是工作時(shí)靠鍵的兩側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，裝配時(shí)不需打緊，鍵的上表面與輪轂鍵槽底面之間留有間隙，因而定心良好、裝拆方便。常用的松鍵連接有平鍵和半圓鍵連接兩種。緊鍵連接的特點(diǎn)是在鍵的上表面具有一定的斜度，裝配時(shí)需將鍵打入軸與軸上零件的鍵槽內(nèi)連接成一個(gè)整體，從而傳遞轉(zhuǎn)矩。緊鍵連接能夠軸向固定零件，并能承受單方向軸向力，但定心較差。常用的緊鍵連接有楔鍵連接和切向鍵連接兩種。鍵是標(biāo)準(zhǔn)連接件，分為平鍵、半圓鍵、楔鍵等。6-4常用連接件（一）平鍵

平鍵的工作面是兩側(cè)面（圖6-37a）。這種鍵連接定心性好，裝拆方便，能承受沖擊或變載荷，工作時(shí)靠鍵與鍵槽互相擠壓與鍵的剪切傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵按用途分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。（1）普通平鍵應(yīng)用最廣，通常為靜連接。普通平鍵按端部形狀不同分為A型（圓頭）、B型（方頭）、C型（單圓頭）三種（圖6-37b）。A型平鍵在軸上的鍵槽用端銑刀加工（圖6-38a），B型平鍵在軸上的鍵槽用盤(pán)形銑刀加工（圖6-38b）。與B型平鍵相比，A型平鍵在鍵槽中易于固定。C型平鍵常用于軸端處。圖6-37普通平鍵連接圖6-38鍵槽加工6-4常用連接件（2）當(dāng)軸上安裝的零件需要沿軸向移動(dòng)時(shí)，可采用導(dǎo)向平鍵或滑鍵。導(dǎo)向平鍵就是加長(zhǎng)了的普通平鍵，也靠?jī)蓚?cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，但配合較松，便于軸上零件滑動(dòng)。通常用螺釘將鍵固定在軸上（圖6-39a），為了拆卸方便，在鍵的中部設(shè)有起鍵用的螺孔。導(dǎo)向平鍵根據(jù)其端部形狀分為A型和B型兩種（圖6-39b）。導(dǎo)向平鍵連接適用于軸上零件軸向移動(dòng)量不大的場(chǎng)合，如變速箱中的滑移齒輪等。圖6-39導(dǎo)向平鍵連接6-4常用連接件滑鍵連接如圖6-40所示，這種連接是將滑鍵固定在軸上零件的輪轂內(nèi)，工作時(shí)輪轂帶著鍵一起沿軸上的鍵槽滑動(dòng)，這樣可以避免采用過(guò)長(zhǎng)的導(dǎo)向平鍵?；I連接適用于軸上零件軸向移動(dòng)量較大的場(chǎng)合，如車(chē)床中光杠與滑板箱中零件的連接等。圖6-40滑鍵連接6-4常用連接件（二）半圓鍵

半圓鍵連接如圖6-41所示。半圓鍵的兩個(gè)側(cè)面為兩個(gè)相互平行的半圓形，工作時(shí)靠?jī)蓚?cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。半圓鍵的特點(diǎn)是鍵在軸槽中能繞槽底圓弧曲率中心擺動(dòng)，自動(dòng)適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，裝拆方便。但軸上的鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般用于輕載，尤其適用于錐形軸端部的連接。圖6-41半圓鍵連接6-4常用連接件（三）楔鍵

根據(jù)楔鍵的結(jié)構(gòu)不同，楔鍵連接分為普通楔鍵連接（圖6-42a）和鉤頭楔鍵連接（圖6-42b）兩種。楔鍵的上表面有1:100的斜度，兩側(cè)面互相平行，上、下兩面是工作面。裝配時(shí)將鍵打入軸與軸上零件之間的鍵槽內(nèi)，使工作面上產(chǎn)生很大的擠壓力。工作時(shí)靠接觸面間的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，而鍵的兩側(cè)面為非工作面，與鍵槽留有間隙。圖6-41半圓鍵連接*§6－5彈簧6-56-5彈簧一、彈簧的功用

彈簧的主要功用有：①緩沖和吸振，例如車(chē)輛中的緩沖彈簧（圖6-43）、各種緩沖器及彈性聯(lián)軸器中的彈簧等在機(jī)器設(shè)備中就起到緩沖、吸振的作用；②控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，例如離合器彈簧、凸輪機(jī)構(gòu)彈簧等能使離合器、凸輪副保持接觸，控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；③儲(chǔ)存能量作為動(dòng)力源，例如機(jī)械鐘表、儀器、玩具等使用的發(fā)條、槍栓彈簧等就是利用釋放儲(chǔ)存在彈簧中的能量來(lái)提供動(dòng)力；④測(cè)量力和力矩，例如彈簧秤（圖6-44）、測(cè)力器等就是利用彈簧變形大小來(lái)測(cè)量力或力矩。圖6-43車(chē)輛中的緩沖彈簧圖6-44彈簧秤6-5彈簧二、彈簧的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用

多數(shù)彈簧都是用金屬材料制成的。按照所承受的載荷不同，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧，按照形狀的不同又可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、渦卷彈簧、板彈簧和片彈簧等多種形式。彈簧也有用非金屬材料制成的，例如彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器中的彈性套是用橡膠制成的，圖6-45所示為單曲囊式空氣彈簧。圖6-45單曲囊式空氣彈簧6-5彈簧

在一般機(jī)械中，常用彈簧的類(lèi)型、特點(diǎn)和應(yīng)用見(jiàn)表6-3。表6-3常用彈簧的類(lèi)型、特點(diǎn)和應(yīng)用6-5彈簧6本章實(shí)例

CA6140型車(chē)床傳動(dòng)系統(tǒng)中的部分機(jī)械零件選用分析。圖13-12所示為CA6140型車(chē)床傳動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)合附表A，試說(shuō)明該傳動(dòng)系統(tǒng)中使用了哪些常用機(jī)械零件，并簡(jiǎn)述其應(yīng)用特點(diǎn)。以滑板箱部分為例分析如下。

一、滑板箱中所用到的機(jī)械零件類(lèi)型傳動(dòng)系統(tǒng)圖可表示部分機(jī)械零件或機(jī)構(gòu)的類(lèi)型，但不能表示其具體結(jié)構(gòu)形式和連接結(jié)構(gòu)。由滑板箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖可知