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机械基础知识第一章 机械基础知识第一节 连接的特点及适用范围输煤系统中的各种机械都是由零部件组成的，零部件之间的连接方式是各种各样的。根据零部件的受力、运动等状况采用不同的连接方式。换句话说，不同的连接方式它有不同的特点。一、螺纹连接一台机器的轴、手柄、联轴器、壳体之间的连接都采用螺栓来连接。它的特点是靠螺纹螺牙表面的摩擦产生的紧固作用将机器的零部件组装成机器。1螺纹的分类螺丝按螺纹的形状分为三角形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。下面简要介绍它们的特点和应用。（1）三角形螺纹（图2-1-1a）牙形断面呈三角形，摩擦力较大，强度较高，一般作连接用。螺纹分为公制和英制两大类，公制螺纹的牙形角2=60，英制螺纹的牙形角2=55。（2）矩形螺纹（图2-1-1b）牙型断面正方形。其传动效率比其它螺纹丝高，但强度较低，精确制造的难度较大，使其应用受到限制。一般在台虎钳、千斤顶、螺旋压力机上。（3）梯形螺纹丝（图2-1-1c）牙形断面呈等腰梯形，牙形角2=30。梯形螺纹传动效率稍低，它是传动螺纹的主要形式，应用最广，多作丝杆用等。（4）锯齿形螺纹（图2-1-1d）牙形呈锯齿形，向一面倾斜。传动效率及强度都比梯形螺纹高。多用于各种锻压机械、螺旋压力机等。图2-1-1 螺纹的牙形 图2-1-2 螺纹的主要参数 螺纹还有其它分类方法，按旋绕方向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹；按螺纹的头数分为单头、双头、三头及多头螺纹，连接用的螺纹为了能保证可靠的自锁能力，常采用单头螺纹，传动用的螺纹为保证传动效率高，则常用双头、三头螺纹，多头螺纹，由于制造困难，故在实际工作中极少采用；另外，螺纹可分为粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹，每种螺纹又分为不同的精度，1级用于重要机件，2级使用精度较高的连接，例如风动电机、汽车、飞机等，3级用于一般的螺纹连接，细牙螺纹的螺距小，用较小的扭转力就能产生很大的螺丝紧固力。2螺纹的主要参数螺纹的主要参数有：外径d中径d2内径d1牙形角2a螺距t(以上参数见图2-1-2)，还有导程S和升角，可通过计算求得：头数t；tgt/(d2)。3螺纹连接的主要类型及常用防松装置主要类型 螺纹连接件有螺栓、双头螺栓、螺钉、螺母及垫圈等。连接用的螺栓大多是单头三角螺纹。)螺栓螺栓的应用最广，它的一端有头，另一端有螺纹。连接时螺栓穿过被连接的孔（孔中无螺纹）与螺母配合使用。根据制造方法及用途不同，螺栓分为精制螺栓和粗制螺栓。精制螺栓用光拉六角棒料车制而成，它能精确地固定两个螺栓的相对位置。粗制螺栓是用钢冲制或锻制后切削或滚压出螺纹，因精度较差，多用于土建、木结构及农业机械上。将设备的机座或机架固定到基础上的螺栓称为地脚螺栓。它的一端带弯或钩埋入基础中，另一端是螺纹。2)双头螺栓双头螺栓没钉头，两端都有螺纹。它通常用于厚度较大、需经常拆卸的连接上。3)螺钉不用螺母而直接把螺纹部分拧在零件上的螺纹孔中的螺纹零件称为螺钉。螺钉头部可以制成适合于扳手或改锥的形状；杆部全长或部分有螺纹，末端有平端、圆柱端、锥端等形状。另外环首螺钉装在机器的顶盖或外壳上，以便起吊机器用（例如电动机上的螺钉）。4)螺母与垫圈所有螺栓和双头螺栓都需要和螺母配合使用。六角螺母用的最多。垫圈的用途是保护被连接件的表面不被擦伤，增大螺母与连接件的接触面积，以及遮盖被连接件的不平表面。常用的防松装置防松装置的结构型式很多，按防松原理不同可分为两类：1)利用摩擦力的防松装置弹簧垫圈:它通常用65Mn钢制成经淬火后富有弹性。结构简单、使用方便，在普通机械广泛采用。双螺母:它是在螺栓上拧两个螺母。防松作用不够可靠，同时增加连接外廓尺寸和重量，现较少使用。2)用机械方法的防松装置它是用机械装置把螺母和螺栓连成一体，防止它们之间相对转动，因此该方法最为可靠。常用的型式有；开口销、止退垫圈及带翅垫圈。开口销拆装方便、可靠，常用在有振动的高转速机器上。止退垫圈和带翅垫圈多用于滚动轴承组合上。这两种型式在使用时都要将螺母螺栓开槽或打孔。二、销连接销连接（亦称销钉连接）有两种作用：一是连接机件，例如手轮、手柄、小齿轮、曲柄与轴之间的连接；二是机件间的定位，目的是保证不发生错移，以及拆下来之后能够再装到原位。根据销的作用将销分为销钉和销轴。1钉的种类钉分圆锥销、圆柱销、开口圆锥销、螺尾锥销、开口销。它们的区别在于它们的钉头型式和销体有无锥度。为了防止销钉在机件活动中掉出，常常在其尾部开口或带螺母加以锁制。锥形销钉的锥度为1：50。销钉小头直径等于连接部件上的孔的公称尺寸，这种连接可以随意拆卸，不影响连接的可靠性。2轴连接销轴主要用于铰链连接或滑轮、绳轮的固定等。销轴有的有销孔，有的没有销孔。销轴连接的机件几乎都是活动连接。如果销轴上装旋转的机械部分（如绳轮、滑轮等），则销轴和滑轮之间的配合应按滑动轴承来处理。这时，为了给销轴加油润滑，常常采用轴向润滑孔和油脂枪喷嘴的销轴。三、键连接键是用来连接轴与轮毂的。它是通过摩擦将轴的扭矩传递到轮毂上。带有1：100的斜度的键俗称楔。键连接主要用于轴和带毂零件（如齿轮、带轮、联轴节等）之间周向固定，以传递动力。键连接属于可拆连接，具有结构简单、工艺可靠和拆装方便等特点，所以它的应用范围很广泛。1普通平键平键是矩形截面的连接件，置于轴和零件毂孔的键槽内，实现周向固定或连接。普通平键工作时，轴和轴上的部件沿轴向没有相对移动。键的侧面是工作面，靠侧面做周向固定并传递动力。移动式皮带机行走轮对轮毂与轴的连接，采用的就是平键。2导向平键导向平键也是以其侧面作周向固定，但导向平键与键槽的配合较松，可使轴上零件沿轴作轴向移动。通常用螺钉把导向平键固定在键槽内。在机床变速机构中，有的滑移齿轮与轴的连接就是采用导向键。3花键连接花键连接是指键与轴制成一体，利用轴上几个凸出的纵向齿置于轮毂孔相应的凹槽里，用于传递力的可拆连接。花键连接在机械制造部门的应用日益广泛。花键连接与平键连接相比较，花键连接具有以下优点：轴上零件对中性好；轴的强度不会有较大大削弱；接触面积大，能传递较大的载荷；能更好地引导沿轴向移动的零件。但花键及花键孔的制造较复杂。四、铆连接铆连接是指将两块或三块金属板用铆钉连成一体的连接方式。铆连接可分为冷铆和热铆。冷铆是把铆钉充满孔，压紧铁板的力比较小。铆钉杆传递铁板的拉力。而热铆是将铆钉加热，使铆钉头变成红热，然后用锤子将铆钉打如预先在铁板上钻制的孔中镦打模压成形。装卸桥桁架的铆接均采用热铆，是吃力锁紧。而落煤管内受冲击面的护板的铆接则是附着连接。铆接一般很费时、费料，故常常被焊接所代替。五、焊和电焊连接焊接是应用热量把材料加热至熔态或糊态，采用焊剂或不用焊剂把材料结合起来的连接方法。1乙炔氧焊连接（火焊）乙炔和氧混合的火焰温度达3200，高温将焊件局部加热，金属融化成为一体。焊接的设备简单，并可以移动；可以节约材料，成本也比价低；焊接可以达到任意的厚度，而且与基体金属结合良好；焊接的厚度和强度也可以控制，因此火焊连接是应用范围较广的一种连接方法。但它是不可拆的连接，而且常常造成零件因局部过热而产生变形，甚至破裂；有些零件因受高温加热其金属结构变化而改变原来的性能。2电焊连接电焊连接是利用焊条和被焊工件之间产生的电弧或在电焊条和工件接触点上因接触电阻很大而产生很大的热量，融化了工件和焊条，将工件连接起来。电焊条是填充焊逢的填料，同时起沟通电流的作用。火焊与电焊既可焊接零件和板件，也可用来切割金属。若精度和表面光洁度要求不高时，气割法和电割法比较经济。第二节 传 动一、齿轮传动齿轮传动是一种啮合传动。两个或两个以上共同工作的齿轮通过互相啮合将主动轴的动力传给从动轴。1两轴相平行的齿轮传动（1）合直齿圆柱齿轮传动：轮齿与齿轮轴线平行，传动时两轴回转方向相反。制造工艺简单，但当速度较高时容易引起振动与噪音。（2）外啮合斜齿圆柱齿轮传动：轮齿与齿轮倾斜成某一角度，相啮合的两齿轮的轮齿倾斜方向相反，传动平稳且噪音小，在运动时会产生轴向力。（3）人字齿轮传动：轮齿左右倾斜成“人”形，可消除运行中的轴向力，但制造成本比较高。（4）内啮合圆柱齿轮传动：它是外啮合圆柱齿轮传动的变种，大轮的齿分布在圆柱体内表面而成内齿轮，大小齿轮的回转方向相同。（5）齿条传动：这种传动相当于大齿轮直径变得非常大的外啮合圆柱齿轮传动。它将旋转运动转换成往复运动，或将往复运动转换成旋转运动。两轴相交的齿轮传动（1）直齿圆锥齿轮传动：轮齿排列在圆锥体表面上，一般用在两轴相交成90，圆周速度较低的场合，例如叶轮给煤机的立轴与减速器轴之间的齿轮传动即为此种形式。（2）螺旋（曲齿）圆锥齿轮传动：轮齿是弯曲的，传动平稳，承载能力较高，在高速和大功率的传动中广泛应用，但加工工艺复杂。3两轴相错的齿轮传动这种齿轮传动中两个螺旋齿轮倾斜相交并角度可以改变，使组成轴间夹角在090之间的螺旋齿轮传动。它的传动承载能力较小，且磨损较严重。二、皮带传动带传动是用皮带做中间体靠皮带与皮带轮的摩擦作用传递轴间的扭矩，也可利用皮带传动变换转速。由于运转中的皮带在皮带轮上有滑动现象，所以皮带传动不能强制传递动力，它不能用在圆周速度不允许变化的场合（控制传动）。1皮带传动的种类(1)平皮带传动1)开式皮带传动:由于皮带在小皮带轮上的围包角较大,所以皮带的松弛段位于上部。主动轮和被动轮转向相同(图2-1-3a)。2)交叉皮带传动:围包角比较大。但皮带受扭,磨损较严重。两个皮带轮转向相反(图2-1-3b)。(2)张紧轮皮带传动当两转动轮的传动比i=6:1以上时,在皮带轮直径和轴距不变的情况下,必须用一个张紧轮来增加大小皮带轮上的围包角(图2-1-3c)。张紧轮一般布置在皮带松弛段靠近主动轮处。张紧轮靠弹簧或配重对皮带加力。2带传动的特点和应用范围皮带传动可以用在两轴距离较远的场合，两轴最大中心距可达十几米，带本身具有弹性，因而可以缓和冲击和振动，使传动平稳且无噪音；当机器过载时，带就在轮上打滑，能对机器起到保护作用；皮带传动的结构简单，成本低，安装维护方便，带磨损后容易更换。皮带传动大缺点是结构不紧凑，不能保证准确的速比，效率低，寿命短，且对轴承压力大。3带和带轮(1)带1)平型带:带的截面扁平。应用时要从整卷皮带中截取所需要的长度，用胶粘、线缝或钉联等方法接成整圈，套在带轮上。传动胶带规格已经标淮化。（a）开式皮带传动（b）交叉皮带传动（c）张紧轮皮带传动图2-1-3 皮带传动2)三角胶带:目前机器中用得最多的是三角胶带,它是具有梯形截面的无接头胶带。按截面尺寸大小,三角胶带分成七种型号,用时可查机械手册。三角胶带的结构一般由包布层、伸张层、强力层和压缩层所构成,三角胶带的工作拉力主要由强力层承受。(2)带轮带轮结构由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。带轮的轮幅部分有实心、幅板(或孔扳)和椭圆轮幅三种形式。三、链传动链传动是由两个具有特殊齿形的链轮和一条闭合的传动链所组成。它借助链子与链轮轮齿的啮合而传递力。链传动的速比和链轮齿数成反比。正像自行车的脚蹬轮盘齿数多而飞轮齿少,所以脚蹬一圈,后飞轮带动后轮转好几圈。1链传动的优缺点(l)与皮带传动比较,它能保证准确的平均速比；(2)与齿轮传动比较,它可以在两轴中心距较远的情况下传递运动和传递动力；(3)链传动的瞬间速比是变化的,不适用于传动要求精确的机械；(4)铰链销轴易磨损,使链条的节距变大,会出现脱链现象。2链传动的应用范围及链条的种类当两轴平行、中心距较远、传动功率较大时,可采用链传动。链传动多用于农业机械、起重运输机械、摩托车和自行车上。链条的种类很多,常用的有套筒滚子链和齿形链两种。齿形链比滚子链传动平稳,传动速度高,而且声音极小,因而齿形链也叫做无声链。但齿形链的价格较昂贵。四、蜗杆传动1蜗杆传动的组成及性质蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成。两轴轴线相错,既不平行又不相交,两轴之间夹角为90。普通蜗杆是一个具有梯形螺纹的螺杆，其螺纹有左旋、右旋和单头、双头之分。蜗轮是一个在齿宽方向具有弧形轮缘的斜齿轮。一对相啮合的蜗杆传动,其蜗杆蜗轮齿的旋转方向相同。2蜗杆传动的特点和应用范围(1)速比大:单级蜗杆传动的速比要比齿轮传动大得多,但它的结构却比齿轮传动紧凑。(2)传动平稳:由于蜗杆的齿形是连续的螺旋形齿,故与蜗轮啮合时传动极为平稳,可得到精确的微小的传动位移。(3)有自锁作用:蜗杆升角较小时,只有蜗杆能驱动蜗轮,蜗轮却不能驱动蜗杆,这种现象叫做自锁。正因为蜗杆传动有以上特点,所以被广泛用在起重机械中。3蜗杆传动的基本参数(1)蜗杆头数(亦称线数)Z1:单头蜗杆效率低,但容易实现自锁；多头蜗杆效率高,但当Z1超过4时制造十分困难。(2)蜗轮齿数Z2:一般与单头蜗杆啮合的蜗轮齿Z2都大于17；而与双头蜗杆啮合的蜗轮齿数则大于27。(3)模数m5:主平面内蜗轮分度圆的模数称为蜗轮的端面模数。(4)特性系数q:蜗杆分度圆直径d1与模数m5之比称为蜗杆特性系效。(5)螺旋升角:将蜗杆分度圆柱面展开,其螺旋线形成一个直角三角形,=tg(Z1/q)。(6)蜗轮端面压力角s:主平面内蜗轮分度圆压力角称为蜗轮端面压力角。s一般取20。蜗杆传动机构内会出现大的轴向力,因此蜗轮两端轴承都采用推力轴承。第三节 轴 承一、轴承的分类轴承是支承轴的零件,有时也用以支承绕轴转动的零件。按照轴承所受载荷的性质,轴承可分为三种型式:承受径向载荷的向心轴承(也称径向轴承)；只能承受轴向载荷的推力轴承(又叫止推轴承)；可以同时承受径向载荷和轴向载荷的向心推力轴承。按照轴承工作表面的摩擦性质，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。这两类轴承在所有机器上都有广泛的应用。二、滑动轴承1滑动轴承概述滑动轴承主要由轴承座(或壳体)、轴瓦和轴承盖所组成(图2-1-4) 。为了减轻轴瓦与轴颈表面之间的摩擦,降低表面磨损,保持机器的工作精度，必须在滑动轴承内加入润滑剂,对滑动表面进行润滑。在轴颈和轴瓦的表面之间形成一层较厚的油膜,将滑动表面完全隔开。使其之间的摩擦和磨损降到很小的程度。为了获得这种状态,通常采用以下两种方法:1一轴承座,2一轴瓦,3一轴承盖图2-1-4滑动轴承简图(1)动压法:利用油的一定粘性和轴颈的高速旋转,把润滑油带进轴承的空间,形成一个压力油楔而把轴颈表面与轴瓦表面分开,这种轴承称为液体动压轴承。(2)静压法:来自油泵的压力油,经节流器(一种液压控制元件)后进入轴承油腔,将两摩擦表面分开,这种轴承称为液体静压轴承。2向心滑动轴承(1)整体式向心滑动轴承:这种轴承是在机架(或壳体)上直接制孔并在孔内镶以轴瓦做成的。它的优点是结构简单,缺点是轴颈只能从端部装卸,造成安装检修困难；同时,轴承工作表面磨损后无法调整轴承间隙,必须更换新轴瓦。这种轴承通常只用于轻载、低速或间歇性工作的机器上。(2)剖分式向心滑动轴承:它是由轴承座、轴承盖和轴瓦组成。轴承座与轴承面的剖分面呈阶梯形,以便定位。剖分面可以放置调整垫片,以便安装时或磨损后调整轴承间隙。这种轴承克服了整体式轴承的缺点,拆装方便,故广泛采用。(3)调心式向心滑动轴承:这种轴承利用轴瓦和轴承座间的球面支承,来适应轴的偏斜。它多用在轴颈很长或挠度较大的条件下,避免因轴的偏斜使轴瓦端部磨损严重的场合。3轴瓦轴瓦是滑动轴承中直接与轴颈相接触的部分,轴承工作的好坏多取决于轴瓦。常见的剖分式轴瓦结构是:两端有凸缘,以防止轴瓦在轴承座中轴向移动；油孔和油槽是用来输送和分布润滑油的。油槽不开通,以减少润滑油从端部漏出。三、滚动轴承1滚动轴承的构造滚动轴承是由外圈、内圈、滚动体和堡持架等组成。内外圈上的凹糟是滚动体做圆周运动的滚道。保持架是把滚动体均匀隔开,以防止它们相互摩擦和聚集到一起。滚动体是滚动轴承的主体,它的大小、数量和形状与轴承的承载能力密切相关的。使用时,内圈装在轴颈上,外圈装入机架孔内(或轴承座孔内)。通常内圈随轴一起旋转,而外圈固定不动。2滚动轴承的优缺点滚动轴承与滑动轴承相比较,优点是:（1)摩擦阻力小,因而灵敏、效率高和不易发热,并且润滑简单,耗油量少,维护保养方便；（2)轴承径向间隙小,可用预紧的方法调整间隙,以提高旋转精度；（3)轴向尺寸小,可使机器的结构简化、紧凑；（4)滚动轴承是标准件,使用、更换方便。缺点是抗冲击性能差;速度高时噪声大；工作寿命比滑动轴承低。3滚动轴承的选择滚动轴承绝大部分都已制成标准尺寸。通常用四位数字来代表。自右至左第一、二位数字乘以5即为轴承内径(但内径在20mm以下的轴承例外),第三位数字表示轴承的系列,第四位数表示轴承的类型、结构。例如206系指轻系列单列向心球轴承,内径d为30mm。表2-1-1列出了内径从20495mm的轴承各数字代号所代表的意义。表2-1-1 轴承代号中数字所代表的意义位数数字代表的意义代号0（常略去）123456789第一、二位乘以5即为轴承的公称内径第三位表示轴承系列特轻系列轻系列中系列重系列轻宽系列中宽系列不宽系列不定系列内径尺寸非标准第四位表示轴承的类型、结构向心球轴承向心球面球轴承向心短圆柱滚子轴承向心球面滚子轴承长圆柱滚子或滚针轴承螺旋滚子轴承向心推力球轴承圆锥滚子轴承推力球轴承推力滚子轴承各类型的轴承各适合一定的工作条件,选择轴承的原则是:(1)载荷轻而平稳时,应选用球轴承；载荷大又有冲击时,宜选用滚子轴承。(2)承受纯径向载荷或同时有不大的轴向载荷时,一股可选用向心球轴承或接触角不大的向心推力球轴承。当同时承受径向与轴向载荷,而轴向载荷又较大时,可选用大接触角的向心推力球轴承,或选用向心轴承与推力轴承的组合,以便分别承受径向和轴向载荷。(3)当受纯轴向载荷且转速不高时，宜选用推力轴承。(4)球轴承比滚子轴承的极限转速高，故在高速时宜优先选用球轴承。(5)轴或支座的刚性较差时,要考虑选用调心轴承。(6)向心推力轴承应成对使用,对称安装。选择滚动轴承时应考虑下列主要因素:(1)载荷的大小、方向和性质,这是选择轴承类型的主要依据。(2)轴承的承受转速通常要求轴承在低于极限转速的条件下工作。否则，轴承的使用寿命将会有不同程度的降低。(3)调心性能对刚性较差或多支点的轴使用的轴承,或一对轴承的座孔的同心度较低时,都要考虑是否需要具有调心性能的轴承。此外，还应考虑安装空间尺寸，拆装方便以及经济性等因数。4滚动轴承常用类型、特点及范围单列向心球轴承：结构简单、摩擦系数小，极限转速高，但承受冲击能力差。常用于功率电动机、齿轮变速箱上。双列向心球面球轴承：主要承受径向力，能自动调心。适用于支撑传动轴、刚性较差的轴，例如用在托辊轴上。单列向心短圆柱滚子轴承：只能承受径向力，承载力大，耐冲击，但不允许偏斜。适用在大功率电机、人字齿轮减速箱上。单列向心推力球轴承：能承受径向负荷及单向的轴向负荷，极限转速高。通常使用在机床主轴、蜗杆减速器上。单列向心滚子轴承：其特点与向心推力轴承相似，但承载能力比较大，间隙可调，极限转速低。多用在斜齿轮轴、蜗杆减速器轴、机床主轴上。推力球轴承：只能承受单向的轴向负荷，极限转速很低。用在起重电机、千斤顶上。5滚动轴承主要失效形式在滚动轴承运行过程中,如出现异常发热、噪声和振动过大,应及时检查并分析其原因。常见的轴承失效形式有:(1)疲劳剥落在滚动轴承中,滚动体或套圈滚动表面由于接触载荷的反复作用,形成裂纹并连续扩展,在金属表层产生片状或点坑状剥落,这种现象称疲劳剥落。通常所提及的滚动轴承寿命,就是指疲劳寿命。疲劳裂纹的起源有的是从表面下开始,有的是在表面上产生。由于安装不当、润滑不良、外界杂质侵入、锈蚀、电蚀等都可使轴承损坏。即使在安装、润滑、维护正常的情况下,轴承最终疲劳剥落也是不可避免的。(2)磨损在滚动轴承中,滚动体和套圈滚道之间,保持架与滚动体或套圈之间,均存在滑动,这些滑动会引起轴承零件的磨损，尤其当轴承中进入污物时会使磨损加剧，形成具有磨粒磨损特点的磨损。磨损量较大时，使轴承游隙、噪音、振动加大，工作表面形貌变坏，而丧失轴承精度。(3)塑性压痕由于不正确的安装，外来硬性物质的侵入，外界的冲击、振动等造成套圈或滚动体表面产生压痕，由此引起轴承振动和噪音增大，温度升高，磨损加剧而不能正常工作。(4)断裂轴承零件的断裂通常由过载断裂、疲劳断裂等形式。过载断裂为外加载荷超过轴承零件材料的强度极限，造成滚动体碎裂或套圈与保持架瞬时断裂。疲劳断裂则为轴承零件的局部区域由于某种原因造成了损伤，在轴承零件继续运行中，损伤部位不断扩大，使剩余截面承受的交变应力大于材料的疲劳极限而造成的断裂。(5)电蚀当轴承内部有电流通过时，在套圈和滚动体接触处，电流通过很薄的润滑油膜而引起火化，造成局部表面熔融的现象，称之为电蚀。电蚀的主要形貌呈凸凹不平状，此时通过的电流较强；另外还有一种呈黑色点状小圆穴形貌，此时通过轴承的电流较弱。(6)锈蚀当轴承在潮湿或酸性环境以及在能引起金属腐蚀的介质中工作时，轴承零件表面易产生锈蚀斑点，从而使轴承因锈蚀而失效。此外轴承零件还有由于供油不足、温升高而造成零件膨胀，改变其原有配合使轴承咬死、烧坏和保持架断裂等失效形式。四、轴承的润滑与密封润滑的作用是减少摩擦与磨损、冷却散热、防锈蚀、密封防尘及减震等。1滑动轴承的润滑在滑动轴承中,摩擦有非液体摩擦及液体摩擦之分。当两相对滑动表面间有润滑层存在,但不能完全避免表面不平处的直接接触,在相对运动时出现的摩擦,称为非液体摩擦。当两相对滑动表面间有较厚的润滑层,使接触面表面完全隔开,在相对运动时,两表面间的摩擦为润滑层之间的摩擦,称为液体摩擦。液体摩擦可以避免摩擦表面的磨损,应该尽可能使润滑剂充满摩擦面间。常用的润滑剂是液体的,称为润滑油。其次是半固体的,在常温下呈油膏状,称为润滑脂。润滑油是最主要的润滑剂,它可以避免轴承与轴颈直接接触,并可以使摩擦系数减小,同时能带出热量。在液体摩擦轴承中,润滑油把滑动表面完全分隔开,轴承的工作阻力主要是润滑油内部摩擦阻力。常用的润滑油是矿物油。润滑油的重要物理性能是粘度。选择润滑油品种时,以粘度为主要指标,原则上是当转速高、载荷小时,选粘度较低的油；反之,当转速低、载荷大时,则选粘度较高的油。润滑脂是用矿物油、金属皂和水调制成的。通常用针入度(稠度)、滴点及耐水性来衡量润滑脂的特性。润滑脂多用在低速及重载或摆动的轴承中。钙基润滑脂耐水性好,宜用于6080处。钠基润滑脂对水较敏感,不能用于和水直接接触或潮湿处,宜用于100150时。高温时宜选用钙钠基润滑脂或锂基脂。固体润滑剂常用石墨及二硫化钼。气体润滑剂则用空气和氢气。这两种润滑剂多用于高速及不能用润滑油或润滑脂的地方。润滑剂的供应点在轴承工作时间隙最大的一边,润滑剂通过加油装置注入轴瓦上的油槽,均匀分布在工作面上。轴瓦上的油槽有周向油槽、轴向油槽和斜向油槽等不同形式。润滑方法有分散润滑和集中润滑两种。分散润滑的润滑装置主要有: (1)油孔:每隔适当时间,用油壶将油自轴承孔浇人,这是最简单的供油方法。它只能得到间歇润滑,不能调节也不可靠。适用于低速、轻载及不重要的轴承。(2)芯捻或线纱油杯:它是装在轴承润滑孔上的油杯,其中有一管子内装有用毛线或棉纱做成的芯捻(油绳),芯捻的一端浸在油内,另一端在管子内和轴颈不接触。这样,利用毛细管作用,把油吸到摩擦面上。这种装置能使润滑油连续而均匀地供应,但是不易调节供油量,在机器停车、仍供应润滑油,不适用于高速轴承。(3)针阀滴油杯:它的结构特点是有一针阀,油经过针阀流到摩擦表面上,靠手柄的倒或立来控制针阀的启闭,从而调节供油量或停止供油。它使用可靠、可以观察油的进给情况,但须经常观察和人工调节。(4)油环:在轴颈上自由悬挂的油环,它的下半部分浸在贮油槽内。当轴旋转时,油环也随着运转,因而将油带到轴颈上去。这种润滑装置只能用于水平位置、并且轴的圆周速度不小于0.5m/s。它制造简单,不须经常观察使用情况,同时油是循环的,故耗油少。(5)飞溅润滑:利用密封壳体中转速较快的零件浸人油池适当的深度.使油飞溅,直接落到摩擦表面上,或在轴承座上备有油槽.以便聚集飞溅的油流入摩擦面,这种润滑适用于中转速的机器中。(6)压力润滑:用出油量小的油泵将润滑油通过油管在压力下输人摩擦表面。也可以利用特殊喷嘴射成油流、或利用喷雾器将油流喷成油雾以润滑摩擦表面。能保证连续充分供油。润滑脂主要采用压力润滑,润滑时将润滑脂压注给摩擦表面,其供油装置主要用旋盖油杯和压注油嘴。旋盖油杯内充满润滑脂,旋转杯盖可将润滑脂挤压到摩擦表面上。压注油嘴必须定期地用油枪压入润滑脂。这些装置不能控制供脂量。2滚动轴承的润滑滚动轴承润滑的主要作用为减少摩擦、冷却、防止工件表面锈蚀,此外,还能减少工作时的噪音。滚动轴承常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两类。也有选用固体润滑剂的。脂润滑时因不易流失,便于密封和维护,而且充填一次润滑脂后,可以运转较长的时间,但润滑脂内摩擦较大,所以常用于转速和温度都不很高的场合。一般选择时,主要考虑轴颈圆周速度的大小。具体选择时可按速度因数dn值的大小来定。d代表轴承内径(mm),n代表轴承转速(r/ min)。当dn(1.52)lO5时,一般可采用润滑脂；超过这一范围时,宜采用润滑油润滑。润滑油的主要优点是内摩擦小,并能散热,在高速和高温条件下,仍具有良好的性能。其缺点是易于渗漏,需良好的密封装置和供油设备,通常用于高速或高温下工作的轴承润滑。滚动轴承常用的润滑方法有:(1)油浴润滑:把轴承局部浸人油中。油面不应超过最低滚动体的中心。这种方法只适用于低、中速的滚动轴承。(2)滴油润滑:可以适当控制润滑油量,一般也只用于低速轻载的轴承上。(3)溅油润滑:这是一般闭式齿轮传动机构中对轴承常用的润滑方法。即依靠齿轮的转动,把油溅到壳内壁和轴承中去。或溅到某个地方再通过油沟流到轴承中去。(4)压力润滑:用油量较小的油泵,通过油管将润滑油压送到轴承中去。对于转速高、载荷大、要求润滑特别可靠的轴承,采用压力润滑。(5)油雾润滑:这是高速滚动轴承常用的优良润滑方法,通过高压油嘴将润滑油喷成雾状落到轴承中去。这种方法的优点是可以严格控制润滑油量,避免因油量过多,而增加轴承的摩擦损失致使轴承发热。缺点是这种方法需要一套装置,设备费用高。适用于重要的轴承的润滑与冷却。第四节 联轴器一、联轴器的种类和用途联轴器是机械中常用的部件。它是由两个圆盘状的零件及一些连接零件组成的。当需要从主动机向从动机传递运动和扭矩时,就可使用联轴器。联轴器通常分为两大类:1联轴节用来牢固地将两个轴连接在-起,只有在机器停车时用拆卸的方法才能把两轴分开；2离合器用以在机器运转过程中随时使两轴连接或脱开。联轴器不但能传递扭矩,还能补偿机件的制造、安装误差,缓和冲击和吸收震动。此外,有的联轴器还能用作过载保护的安全装置。二、联轴节联轴节的结构形式很多,按照两轴的相对位置和位置的变化情况以及机器过载的保护,联轴节可分为固定式联轴节、可移式联轴节和安全联轴节等。随着长距离胶带运输机及大型碎煤机的不断出现和使用,粉末联轴节和液压联轴节也被不断地采用。1固定式联轴节固定式联轴节可以把两轴牢固地连接起来,构成刚性连接,所以又称固定式刚性联轴节。刚性凸缘联轴节是固定刚性连接中应用最广泛的一种,它是由两个分别装在两轴端的凸缘盘和连接它们的螺钉所组成。套筒联轴节也是一种固定式刚性联轴节。固定式刚性联轴节的优点是结构简单,成本低。缺点是要求两轴要严格对中,否则无法补偿两轴间的偏斜或错位；同时,联轴节都由刚性零件所组成,所以缺乏缓冲和减震的能力。2可移式联轴节为了克服固定式联轴节的上述缺点,可采用可移式联轴节。可移式联轴节的特点是允许被连接的两轴有一定的相对位移。可移式联轴节,根据其本身有无弹性零件可分为可移式刚性联轴节和可移式弹性联轴节两种。（1）可移式刚性联轴节常见的可移式刚性联轴节有下列三种：1）齿轮联轴器：它是由两个带有外齿的套筒（分别装在两轴端部）和两个带内齿的套筒用螺栓相互连接起来。内齿和外齿的齿数相同,外齿的齿顶呈球面,内外齿之间有较大的侧隙。因此这种联轴节允许两轴间有较大的位移。齿轮联轴节多应用在重型机械上。但制造困难,成本较高。2）铰链联轴节:它主要由两个叉形零件和一个十字形零件(又称十字头)等组成。它多用于两轴中心线交角较大时的连接。在实际应用中铰链联轴节常成对使用。3）十字滑块联轴节:它是由两个端面开有凹槽的法兰盘(半联轴节)和一个两面具有凸肩的滑块圆盘(中间盘)所组成。这种联轴节不但允许两轴间有不大的轴向和径向位移,而且允许有一定的角度偏差。缺点是高速转动时震动大,凹槽和凸肩的磨损严重。（2）可移式弹性联轴节可移式弹性联轴节包含有各种弹性零件的组成部分，具有较好的缓冲和减震的能力。1）弹性圈柱销联轴节:它是机器上常用的一种弹性减震联轴节。其主要的零件是弹性橡胶圈、柱销和两个法兰盘。每个柱销上装有好几个橡胶圈,插到从动盘的销孔里,主动盘的扭矩通过柱销传动到从动盘上。弹性圈柱销联轴节适用于正反转变化多、起动频繁的高速轴的连接,如电动机、水泵等轴的连接,可获得较好的缓冲减震效果。这种联轴节要求两轴对中好,法兰盘制造精度高,否则会因受力不匀而使橡胶圈损坏。2）尼龙柱销联轴节:它的结构与弹性圈柱销联轴节相近,只是用尼龙柱销代替了橡胶圈与钢制柱销,其性能和用途与弹性圈柱销联轴节相同。由于结构简单,制造容易,维护方便,所以常用它来代替弹性圈柱销联轴节和齿轮联轴节。三、离合器离合器的型式很多,常用的有爪式离合器和摩擦离合器。爪式离合器是依靠齿的相互嵌入来传递扭矩的,摩擦离合器是靠工作表面的摩擦力来传递扭矩的。1爪式离合器爪式离合器主要由两个端面带有齿爪的套筒所组成。其中一个套筒固定在主动轴上,而另一个套筒用导向键(或花键)与从动轴相连接,利用操纵机构使其沿轴向左右移动来实现离合器接合和脱离的动作。爪式离合器的齿形有矩形、梯形、锯齿形三种。其中梯形齿易于接合,强度较高,应用较广。爪式离合器结构简单,两轴连接后无相对运动。但接合时有冲击,只能在低速或停车状态下接合,否则容易打坏齿牙。它适合于低速运转或不需要在运转中接合的传动。2摩擦离合器摩擦离合器可根据其摩擦表面的形状分为圆盘式、多片式和圆锥式等类型。圆盘式摩擦离合器是由两个分别装在主动轴和从动轴上的圆盘组成。从动轴上的圆盘靠一个拨叉操纵可沿从动轴作轴向移动,当从动轴上的圆盘被拨叉拨动压紧在主动轴的圆盘上时,由两圆盘接触表面所产生的摩擦力,可使主动轴带动从动轴回转。这种离合器的特点是:在运转过程中能平稳地离合；当从动轴发生过载时,摩擦盘接触面打滑,因此能保护其它部件免于损坏。但其外形尺寸较爪式离合器大,另外摩擦盘需用特殊材料制作。多片式和圆锥式离合器,主要是为了不增加离合器外形尺寸,又能提高传递能力而制造的。这里不再详细介绍。摩擦离合器的操纵方式有机械式、电磁式和气动液压式等,它们的结构尽管不同,但其主体部分的工作原理还是一样的。第五节 减速器减速器(也叫减速机)和变速箱是主动机(如电动机、内燃机)与从动机械部件之间变换速度的机构。减速器常用在带式输送机、起重运输机械的走行机构上,而变速箱多用在交通运输的机械上。例如装在汽车上可适应汽车行驶阻力的变化,来改变汽车行驶的力量和速度。一、常用减速器按齿轮的形式减速器可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器、圆锥圆柱齿轮减速器及蜗杆-圆柱齿轮减速器等。按齿轮的对数来分,可分为单级的、两级的和三级的减速器。图2-1-5 两级圆柱齿轮减速器单级圆柱齿轮减速器一般传动比i=18。如果传动比大于10,则大小齿轮直径相差很大,致使减速器的结构尺寸和重量相应增大。图2-1-5为展开式的两级减速器,它的缺点是齿轮对两轴承位置不对称。当轴弯曲变形时,会引起载荷沿齿宽分布不均匀现象；当齿面硬度高且载荷变化时,由于下易跑合,载荷集中现象更为严重。适用于载荷较平稳的场合。高速分流式减速器的受载荷最大的低速级齿轮位置与两轴承对称,适用于变载荷的场合。同轴线式两级减速机的输入轴与输出轴在同一轴线上，减速器的长度较小。其主要缺点是中间轴很长,由于中间轴的变形,会使载荷沿齿宽分布不均匀。1单级圆柱齿轮减速器单级圆柱齿轮减速器可分为直齿、斜齿和人字齿不同型式。由齿轮、轴、轴承及箱体四大部分组成。(1)箱体箱体是传动的基座。箱体上安装轴承的孔需镗制的十分精确,以保证齿轮轴线相互位置的正确性。箱体本身有足够的刚性。为了增加减速器壳体的刚性及其散热面积,箱体上常加有外筋。箱体做成剖分式以利安装；箱盖与底座的剖分面与齿轮轴线平面重合。箱盖与底座用螺栓联成一体,箱盖与底座的相互位置用两个圆锥销来精确定位。箱盖上开有窥视孔,用来检查齿轮啮合及向箱内注油情况。底座下部设有放油孔,平时用油塞封闭。底座上设置的油面指示器用于随时检查箱内油位。吊环螺拴是用来起吊箱盖的,整个减速器的起吊则是用底座旁的吊钩。(2)轴承采用滚动轴承。其优点是:润滑比较简单；效率高,发热量少；径向间隙小,能维持齿轮的正常啮合。(3)结构特点1)传动比小, i=57 ；2)尺寸比相同速比的双级圆柱齿轮减速器大。因此,单级圆柱齿轮减速器多用在轻工、纺织机械中。2双级、三级圆柱齿轮减速器这两种圆柱齿轮减速器的组成部分与单级圆柱齿轮减速器类似。其结构特点是高速级分流式减速器的受载荷最大的低速级齿轮的位置与两轴承对称。适用于变载荷及正、反两方向运转的场合,主要用于冶金、旷山、水泥工业中的机械上。3圆弧圆柱齿轮减速器采用圆弧圆柱齿轮轮系,因此在结构上有如下特点:(1)轮齿有较高的接触强度,圆弧齿轮传动的承载能力比渐开线斜齿圆柱齿轮传动