机械基础(模块四).ppt

课题一螺纹连接 课题二轴毂连接 课题三联轴器与离合器 课题四轴 课题五轴承 课题一螺纹连接 任务掌握螺纹连接的基本类型 1 掌握螺纹连接的种类 2 掌握螺纹连接的预紧与防松 3 了解螺纹连接的装配要点 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务引入 如图4 1 1所示为一个一级齿轮减速器 其箱体与箱盖之间 轴承端盖与箱体和箱盖之间均需采用螺纹连接 试分别选用螺纹连接的类型 连接方式 任务分析 螺栓 螺钉 螺母等螺纹结构的零件 是在组装成机器的各种零件中用量大 应用范围广的零件 称为常用件 螺纹连接就是利用螺纹连接件构成的可拆连接 要实现螺纹连接 必须由5个结构要素 牙型 公称直径 线数 螺距和旋向 完全相同的内 外螺纹成对使用 然而 连接的要求和应用场合不同 各连接件的组合搭配形式也不尽相同 因此 要正确合理地选择减速器箱体与箱盖之间 轴承端盖与箱体和箱盖之间的螺纹连接方式 需要重点学习螺纹连接的知识 掌握螺纹连接的基本类型及其预紧和防松方法 任务掌握螺纹连接的基本类型 一 螺纹的基本知识 1 螺纹的形成 如图4 1 2所示 如果用任一平面图形 如矩形 三角形 梯形和锯齿形 使其一边与圆柱体的母线贴合 沿着螺旋线运动 并保持该图形始终通过圆柱体的母线 就得到螺纹 任务掌握螺纹连接的基本类型 一 螺纹的基本知识 2 螺纹的类型 1 按螺纹形成表面和部位 可分为圆柱螺纹 锥螺纹以及外螺纹和内螺纹 内 外螺旋合组成螺旋副 如图4 1 3 图4 1 4所示 任务掌握螺纹连接的基本类型 一 螺纹的基本知识 2 螺纹的类型 2 按螺旋线的旋向 可分为左旋螺纹和右旋螺纹 如图4 1 5所示 螺纹的旋向可用图4 1 5的方法来判别 沿螺纹轴线方向看 螺旋线自下而上向右倾斜为右旋 见图4 1 3a 向左倾斜为左旋 见图4 1 3b 一般常用右旋螺纹 左旋螺纹的标准紧固件通常制有左旋标记 任务掌握螺纹连接的基本类型 一 螺纹的基本知识 2 螺纹的类型 3 按螺旋线的数目 可分为单线螺纹 双线螺纹和多线螺纹 最好不超过4线 连接一般多用单线螺纹 如图4 1 6所示 任务掌握螺纹连接的基本类型 一 螺纹的基本知识 2 螺纹的类型 4 按牙型不同 可分为三角螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹和管螺纹等三角螺纹主要用于连接 矩形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹主要用于传动 其中除矩形螺纹外 都已标准化 管螺纹主要用于管路连接 标准螺纹的基本尺寸可查阅有关手册 任务掌握螺纹连接的基本类型 一 螺纹的基本知识 3 螺纹的主要参数 见表4 1 1 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务掌握螺纹连接的基本类型 注 对于这些几何参数值的规定 国际上和国内都已经标准化 规定的值不同 就会形成不同的螺纹 需要时可以查阅相关的手册和国家标准 任务掌握螺纹连接的基本类型 二 螺纹的标注 常用螺纹的代号标注见表4 1 2 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务掌握螺纹连接的基本类型 三 常用螺纹连接件 1 螺栓 螺栓的头部形状很多 但最常用的是六角头螺栓 如图4 1 7所示 六角头又分为标准六角头和小六角头两种 螺纹连接件大都已经标准化 设计时应尽量按标准选用 任务掌握螺纹连接的基本类型 三 常用螺纹连接件 2 双头螺柱 双头螺柱的两端均制有螺纹 中部为光杆 其中被旋入螺孔的一端称为座端 另一端为螺母端 其公称长度为l 一般可分为a型和b型两种 如图4 1 8所示 任务掌握螺纹连接的基本类型 三 常用螺纹连接件 3 螺钉 根据用途不同 螺钉可分为紧定螺钉和连接螺钉两种 它与螺栓不同之处在于螺钉的头部形状较多 必须留有按扳手或旋具的位置 且用于连接时不必与螺母配合使用 紧定螺钉末端要顶住被连接件之一的表面或相应的凹坑 所以末端也具有各种形状 如图4 1 9所示 任务掌握螺纹连接的基本类型 三 常用螺纹连接件 4 螺母 螺栓及双头螺柱都需要和螺母配合使用 螺母的形状很多 常用的有六角螺母和圆螺母 如图4 1 10所示 六角螺母应用最广 它又有厚型和薄型之分 薄型的扁螺母用于尺寸受到限制的地方 厚螺母用于经常装拆 易于磨损的场合 圆螺母一般尺寸较大 常用于轴上零件的轴向固定 任务掌握螺纹连接的基本类型 三 常用螺纹连接件 5 垫圈 它的作用是保护被连接件表面免于刮伤 增大螺母与被连接件的接触面积 降低支撑面的挤压应力 遮盖被连接件不平的接触表面 垫圈种类很多 常用的有平垫圈 斜垫圈 弹簧垫圈 止动垫圈和球面垫圈等 如图4 1 11所示 任务掌握螺纹连接的基本类型 四 连接的概念 机械连接是将两个或两个以上的零件连成一体的结构 常见的机械连接有两大类 一类是机械动连接 另一类是机械静连接 但在机器制造中 连接 这一术语常常指的是机械静连接 故在本书中 除特殊说明外 连接 均指机械静连接 机械静连接又可分为不可拆连接和可拆连接两种 任务掌握螺纹连接的基本类型 五 螺纹连接的基本类型 螺纹连接是利用螺纹连接件构成的可拆连接 其结构简单 装拆方便 广泛应用于各种机械设备中 1 螺栓连接 2 双头螺柱连接 3 螺钉连接 4 紧定螺钉连接 任务掌握螺纹连接的基本类型 六 螺纹连接的预紧与防松 1 螺纹连接的预紧 在实用中 大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧 使连接在承受工作载荷之前 预先受到力的作用 这个力称为预紧力 预紧的目的是保证连接的刚度 紧密性和可靠性 防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移 任务掌握螺纹连接的基本类型 六 螺纹连接的预紧与防松 1 螺纹连接的预紧 预紧力控制方法主要有 1 使用普通扳手拧紧螺栓 预紧力主要靠经验来控制 如图4 1 16所示 2 使用测力矩扳手 见图4 1 17a 或定力矩扳手 见图4 1 17b 测力矩扳手在拧紧螺栓时可以指示出数值 定力矩扳手在达到需要的力矩值后 即可自行打滑 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务掌握螺纹连接的基本类型 六 螺纹连接的预紧与防松 2 螺纹连接的防松 螺纹连接后 可以根据具体情况 选用合理的防松装置和防松方法 见表4 1 3 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务掌握螺纹连接的基本类型 七 螺纹连接装配要点 1 双头螺柱装配要点 1 螺柱紧固端与机体螺纹配合应有足够的紧固性 2 螺柱轴心线必须与机体表面垂直 3 装配时紧固端必须加注润滑油 4 拧紧方法 常用拧紧双头螺柱的方法有 用双螺母拧紧 用长螺母拧紧和用专用工具拧紧等 任务掌握螺纹连接的基本类型 七 螺纹连接装配要点 2 螺钉和螺母装配要点 1 螺钉和螺母应与机体接触良好 2 被连接件应受力均匀 互相贴合 连接牢固 3 成组螺纹连接装配需按一定顺序逐次拧紧 1 长方形布置的成组螺钉或螺栓 拧紧的顺序是先从中央开始 逐步向两边对称地扩展进行 2 圆形布置的成组螺钉或螺栓 应按一字交叉方向拧紧 3 方形布置的成组螺钉或螺栓必须对称地拧紧 任务掌握螺纹连接的基本类型 任务实施 1 选择减速器箱体与箱盖之间的连接方式减速器箱体与箱盖的连接部位不太厚 便于加工通孔 且有足够的扳手活动空间 故可将其均加工成孔径大于螺栓杆直径的通孔 使孔与螺栓杆之间留有间隙 采用普通螺栓连接 这样可以补偿各孔之间的位置误差 且加工简单 装拆方便 2 选择轴承端盖与箱体和箱盖之间的连接方式齿轮减速器为闭式传动装置 由于结构和空间位置的限制 此处不宜采用螺栓连接 因此 采用螺钉连接 在箱体和箱盖的连接处加工螺纹孔 在轴承端盖上加工通孔 连接螺钉穿过端盖上通孔直接拧入螺纹孔中 实现连接 任务掌握螺纹连接的基本类型 课题一螺纹连接 课题二轴毂连接 课题三联轴器与离合器 课题四轴 课题五轴承 课题二轴毂连接 任务认识轴毂连接 1 理解轴毂连接的概念 2 熟悉键连接的功用 种类 3 掌握普通平键的主要参数及选择方法 4 了解销连接的种类 作用 任务认识轴毂连接 任务引入 如图4 2 1所示的一级齿轮减速器中的轴与轴上零件 齿轮 滚动轴承 带轮 联轴器 能共同回转 并传递运动和动力 试分析其各自的连接方式及特点 任务分析 在连接中 除了螺纹连接外 还有一些无法利用螺纹紧固件来实现连接的场合 例如图4 2 1中轴与安装在轴上的零件 齿轮 滚动轴承 联轴器 带轮等 之间的连接 这种轴上零件以其轮毂与轴连接在一起 从而使轴与轴上零件实现周向固定的连接方式 统称为轴毂连接 其主要方式有键连接 销连接 成形连接和过盈连接等 其中以键连接应用最广 任务认识轴毂连接 一 键连接的类型和应用 1 键连接的类型 特点及应用 键连接是应用最广泛的一种轴毂连接 这种连接具有结构简单 装拆方便 工作可靠等特点 其主要类型有 平键连接 半圆键连接 楔键连接 切向键连接和花键连接 其特点及应用见表4 2 1 相关知识 任务认识轴毂连接 任务认识轴毂连接 任务认识轴毂连接 任务认识轴毂连接 任务认识轴毂连接 一 键连接的类型和应用 2 键槽的加工 见图4 2 2 a c型平键的轴槽用端铣刀加工 键在槽中固定良好 但当轴工作时 轴上键槽端部的应力集中较大 b型平键的轴槽用盘铣刀加工 键槽两端的应力集中较小 半圆键的轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键铣刀铣出 轮毂上的键槽一般用插刀或拉刀加工 任务认识轴毂连接 一 键连接的类型和应用 3 键的工作面 平键的工作面为键的两侧面 如图4 2 3所示 靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩 键的顶面与轮毂上的键槽底面留有间隙 装配时不影响轴与轮毂的同轴度 故平键连接对中性好 任务认识轴毂连接 一 键连接的类型和应用 3 键的工作面 与平键连接类似 半圆键也是键的两侧面为工作面 花键连接由内花键和外花键组合而成 其工作面为各键齿的两侧面 工作时主要靠齿的侧面传递运动和动力 任务认识轴毂连接 一 键连接的类型和应用 3 键的工作面 楔键的上 下表面是工作面 键与键槽的两侧面不相接触 即两侧面为非工作面 如图4 2 4所示 键的上表面和轮毂键槽底面均有1 100的斜度 装配时把楔键打入轴毂之间 键的上 下表面分别与毂 轴的槽底紧压 工作时靠压紧面上的摩擦力来传递转矩 同时还能承受单向的轴向载荷 任务认识轴毂连接 一 键连接的类型和应用 3 键的工作面 切向键的工作面是两键贴合后相互平行的上 下两窄面 并且其中一个工作面通过轴心线的平面 见表4 2 1中图示 工作时 靠工作面上的挤压应力及轴与毂间的摩擦力来传递转矩 任务认识轴毂连接 二 键的选择 键的类型应根据键连接的结构 使用特性及工作条件来选择 键的类型选定后 再根据轴径从标准中选取剖面尺寸b h 键宽 键高 键的长度l可按轮毂长度从标准中选取 使键长略短于轮毂长度 必要时进行强度校核 对于动连接的导向平键和滑键 其剖面尺寸b h的选取方法与普通平键相同 键长l则按轮毂的长度及其滑动距离选定 任务认识轴毂连接 任务实施 键连接属于可拆连接 它具有结构简单 工作可靠 装拆方便及已经标准化等特点 在机械中应用很广泛 为了使轴上回转零件随轴一起转动 通常在齿轮 带轮 联轴器的轮毂上和其轴上安装位置处分别加工出键槽 用键进行连接 起到传递运动和动力的作用 如图4 2 5所示 任务认识轴毂连接 图4 2 1所示一级齿轮减速器中的轴与齿轮 带轮和联轴器等轴上零件均为静连接 输出轴与工作机输入轴一般选用弹性套柱销联轴器连接 故采用普通平键连接即可满足要求而滚动轴承由于其本身结构性能工作原理等方面的原因 不宜与轴实行键连 接 一般采用过盈配合方式使其内孔与轴实现连接 一 其他常用连接 1 销连接 能够实现轴与轴上零件连接的除键连接外 销连接也具有同样的功用 同时 销还可用来固定零件之间的相对位置 起定位作用 也可作为安全装置中的过载剪断元件 如图4 2 6所示 知识链接 任务认识轴毂连接 一 其他常用连接 1 销连接 销按使用功能分 可分为安全销 连接销 用于轴与毂的连接或其他零件的连接 及定位销 按形状分 销又可分为圆柱销 圆锥销 槽销 开口销及特殊形状销等 其中圆柱销 圆锥销及开口销均有国家标准 如图4 2 8所示 知识链接 任务认识轴毂连接 一 其他常用连接 1 销连接 圆柱销靠过盈固定在孔中 销孔需铰制 多次装拆后会降低定位的精度和连接的紧固性 只能传递不大的载荷 圆锥销有1 50的锥度 以使其有可靠的定位性能 定位精度比圆柱销高 装拆比圆柱销方便 多次装拆对连接的紧固性及定位精度影响较小 因此 应用广泛 圆锥销根据实际使用的需要 还有开尾圆锥销 螺纹圆锥销等类型 知识链接 任务认识轴毂连接 一 其他常用连接 1 销连接 知识链接 销轴用来形成铰链连接 开口销是一种防松零件 常用q215 q235及10钢 15钢等低碳钢丝来制造 槽销上有三条压制的纵向沟槽 这使销与孔壁压紧 不易松脱 能承受振动和变载荷 安装槽销的孔不需精确加工 且在同一孔中可装拆多次 任务认识轴毂连接 一 其他常用连接 1 销连接 知识链接 销的类型可根据工作要求的用途来确定 用于连接的销 工作时通常受挤压和剪切作用 设计时 其尺寸可根据连接的结构和特点 按经验确定 必要时再作强度校核 常用销的材料有35钢 45钢 表面处理采用氧化 磨削表面除外 和镀锌钝化 任务认识轴毂连接 一 其他常用连接 2 过盈连接 知识链接 过盈连接是利用零件间的过盈配合来达到连接的目的 它常用于轴与轮毂的连接 过盈量越大 连接越牢固 能传递的载荷也越大 任务认识轴毂连接 一 其他常用连接 2 过盈连接 知识链接 一般同轴度要求较高 受载较大或者有冲击的轴毂连接 往往同时用键 或销 连接和过盈连接来保证其连接可靠性和同轴度要求 过盈配合连接结构简单 同轴性好 对轴的削弱少 耐冲击性能好 但由于其承载能力主要取决于过盈量的大小 故对配合表面加工精度要求较高 任务认识轴毂连接 一 其他常用连接 3 成形连接 知识链接 成形连接是由光滑非圆剖面的轴与相应的毂孔构成的连接 如图4 2 12所示 轴和毂孔可做成柱形或锥形的 主要用于静连接 其优点是 装拆方便 能保证良好的对中性 成形连接面上没有应力集中源造成的影响 能比平键连接传递更大的转矩 其缺点是 加工复杂 所以实际中应用较少 任务认识轴毂连接 课题一螺纹连接 课题二轴毂连接 课题三联轴器与离合器 课题四轴 课题五轴承 课题三联轴器与离合器 任务选择联轴器 1 掌握联轴器的功用 类型 特点及应用 2 了解联轴器的设计计算步骤及方法 3 了解离合器的功用 类型 特点及应用 任务选择联轴器 任务引入 减速器的输出端与皮带输送机输入端需要连接起来 使其一起转动并传递转矩 若减速器输出轴的转速为202r min 传递的功率p 10kw 轴径d 45mm 试选择其连接装置类型及型号 任务分析 本次任务是要选择轴与轴之间的连接装置 保证连接后两轴能一起回转并传递转矩 能满足这种要求的连接装置主要有联轴器和离合器 如图4 3 1所示的机械传动就有联轴器和离合器的使用 任务选择联轴器 一 联轴器的性能要求 联轴器所连接的两根轴 由于制造及安装误差或工作时零件的变形 回转零件的不平衡等原因 不能保证被连接两轴的严格对中 从而会产生各种偏移 相关知识 任务选择联轴器 一 联轴器的性能要求 偏移的形式通常有下列四种情况 轴向偏移 径向偏移 角向偏移和综合偏移 如图4 3 2所示 因此 要求联轴器在结构上具有补偿一定范围位移量的性能 同时 对于频繁负载启动和有冲击 振动的场合 要求联轴器具有缓冲吸振作用 此外 联轴器在工作时应安全 可靠 并具有足够的强度和使用寿命 任务选择联轴器 二 联轴器的分类 1 刚性联轴器 无弹性元件 工作时不能缓冲吸振 根据其是否具有补偿两轴间偏移的能力 可分为固定式和可移式两类 前者不能补偿两轴间偏移 用于两轴严格对中并在工作中不发生相对偏移的地方 后者具有补偿两轴间偏移的能力 用于工作时可能发生偏移的场合 任务选择联轴器 二 联轴器的分类 2 弹性联轴器 有弹性元件 工作时能缓冲吸振 视其所具有弹性元件材料的不同 又可分为金属弹簧式和非金属弹性元件式两种 弹性联轴器不仅能在一定范围内补偿两轴线间的偏移 还具有缓冲减振的性能 可移式联轴器补偿两轴间位移的方法有两种 利用联轴器中工作零件在某一个或某几个方向的相对滑动来补偿 利用联轴器中弹性元件的变形来补偿 前者称为刚性可移式联轴器 后者称为弹性可移式联轴器 任务选择联轴器 三 常用联轴器 1 常用联轴器的类型 结构特点及应用 见表4 3 1 任务选择联轴器 任务选择联轴器 任务选择联轴器 任务选择联轴器 任务选择联轴器 任务选择联轴器 任务选择联轴器 三 常用联轴器 2 常用联轴器的材料 通常 凸缘联轴器的材料采用ht200等灰铸铁 对于重载或圆周速度大于30m s时 可以采用35钢 45钢或锻钢 十字滑块联轴器的材料可用45钢 工作表面须经热处理以提高其硬度 要求较低时也可以用q275钢 不进行热处理 为了减少摩擦及磨损 使用时应向中间浮动盘的油孔注油进行润滑 弹性套柱销联轴器半联轴器的材料可用ht200 有时也用35钢或zg270 500 柱销材料多用35钢 弹性柱销联轴器的弹性柱销一般用尼龙6制造 任务选择联轴器 三 常用联轴器 3 双十字轴万向联轴器的安装 将单十字轴万向联轴器成对使用 做成双十字轴万向联轴器时 必须满足三个条件 1 主动轴 从动轴 中间轴的三根轴线应位于同一平面内 2 主动轴 从动轴与中间轴的轴间夹角应相等 3 中间轴两端的叉面应位于同一平面内 如图4 3 3所示 任务选择联轴器 四 联轴器的使用与维护 1 联轴器的安装误差应严格控制 通常要求安装误差不得大于许用补偿量的1 2 2 注意检查所连接两轴运转后的对中情况 其相对位移不应大于许用补偿量 尽可能地减少相对位移量 有效地延长被连接机械或联轴器的使用寿命 3 对有润滑要求的联轴器 要定期检查润滑油的油量 质量以及状况 必要时应予以补充或更换 4 对于高速旋转机械上的联轴器 一般要经动平衡实验 并按标记组装 对其连接螺栓之间的质量差有严格的限制 不得任意更换 任务选择联轴器 五 联轴器的选择 1 类型选择 联轴器的类型可根据工作要求选择 当轴的转速低 刚度大 能保证严格对中或轴的长度不大时 可选用刚性固定式联轴器 减速器输入轴和电动机相连时 其转速高 转矩小 多选用弹性套柱销联轴器 中小型减速器输出轴可采用弹性柱销联轴器 对于安装对中困难 频繁启动和正反转的低速重载轴的连接 选用齿式联轴器 任务选择联轴器 五 联轴器的选择 2 型号 尺寸的选择 选择联轴器类型后 再根据转矩 轴径和转速 从手册或标准中选择联轴器的型号及尺寸 任务选择联轴器 五 联轴器的选择 2 型号 尺寸的选择 考虑机器启动变速时的惯性力和冲击载荷等因素 应按计算转矩tc选择联轴器 计算转矩和工作转矩之间的关系为 任务选择联轴器 任务选择联轴器 五 联轴器的选择 2 型号 尺寸的选择 所选型号联轴器应保证 联轴器的轴孔直径应和轴端直径相匹配 计算转矩tc不超过联轴器的许用转矩tp 即tc tp 转速n不超过联轴器的许用转速np 即n np 任务选择联轴器 任务实施 减速器的输出端与皮带输送机输入端连接后在工作中不需要随时进行分离或结合 故其两轴间可采用联轴器连接 1 选择联轴器类型为缓和冲击和减轻振动 选择可移式的弹性柱销联轴器 2 选择联轴器型号 1 计算工作转矩 2 确定计算转矩 由表4 3 5选取工作情况系数k 1 3 则 任务选择联轴器 3 选择联轴器的型号 根据计算转矩tc 转速n和轴径d 由附表4 3 4选取lx3型弹性柱销联轴器 标记为 lx3联轴器45 84gb t5014 2003 其许用转矩tp 1250n m 许用转速np 4750r min 半联轴器长度l 84mm 允许的轴孔直径在40 48mm之间 满足tc tp n np 故适用 主 从动端半联轴器的轴孔 键槽类型可根据其相应轴端的结构形式确定 任务实施 任务选择联轴器 一 离合器 与联轴器相同 离合器也是机械传动中常用的部件 主要用来连接两轴 使其一同旋转并传递转矩 有时也可作为安全装置 知识链接 使用离合器是为了按需要随时分离和接合机器的两轴 任务选择联轴器 一 离合器 1 离合器的性能要求 知识链接 对离合器的基本要求是 接合或分离迅速 平稳 操纵省力方便 质量和外廓尺寸小 维护和调节方便 接合元件具有足够的耐磨性和良好的散热能力等 任务选择联轴器 一 离合器 2 离合器的分类 知识链接 离合器按其实现离 合动作的过程可分为操纵式离合器和自动式离合器 见表4 3 6 任务选择联轴器 一 离合器 3 常用离合器 知识链接 离合器的类型很多 常用的有牙嵌式和摩擦式两大类 另外还有用于过载保护的安全离合器 任务选择联轴器 一 离合器 3 常用离合器 知识链接 牙嵌离合器是啮合式离合器中的常用类型 采用嵌合副作为接合元件 其材料常用低碳钢表面渗碳 硬度为56 62hrc 或采用中碳钢表面淬火 硬度为48 54hrc 不重要的和静止状态接合的离合器 也允许用ht200制造 任务选择联轴器 一 离合器 3 常用离合器 知识链接 摩擦离合器利用主 从动半离合器接触表面之间的摩擦力来传递转矩 它是一种能在高速下离合的机械式离合器 与牙嵌离合器相比 其优点是两轴能在不同速度下接合 接合和分离过程比较平稳 冲击振动小 从动轴的加速时间和所传递的最大转矩可以调节 过载时将发生打滑 避免使其他零件受到损坏 故摩擦离合器的应用较广 缺点是结构复杂 成本高 当产生滑动时不能保证被连接两轴间的精确同步转动 摩擦会产生发热 当温度过高时会引起摩擦因数的改变 严重的可能导致摩擦盘胶合和塑性变形 任务选择联轴器 一 离合器 3 常用离合器 知识链接 定向离合器是一种随速度的变化或回转方向的变换而能自动接合或分离的离合器 它只能单向传递转矩 如锯齿形牙嵌离合器 只能单向传递转矩 反向时自动分离 棘轮机构也可以作为定向离合器 任务选择联轴器 一 离合器 3 常用离合器 见表4 3 7 知识链接 任务选择联轴器 知识链接 任务选择联轴器 知识链接 任务选择联轴器 一 离合器 4 离合器的使用与维护 知识链接 1 应定期检查离合器操纵杆的行程 主 从动片之间的间隙 摩擦片的磨损程度 必要时予以更换 2 片式摩擦离合器在工作时 不得有打滑或分离不彻底的现象 否则 不仅将加速摩擦片磨损 降低使用寿命 引起离合器零件变形退火等 还可能导致其他事故 因此 需经常检查 3 定向离合器应密封严实 不得有漏油现象 否则会磨损过大 温度太高 损坏滚柱 星轮或外壳等 在运行中 若有异常声 应及时停机检查 任务选择联轴器 二 无齿隙弹性联轴器简介 知识链接 无齿隙弹性联轴器是一种较新型的弹性联轴器 如图4 3 4所示 该联轴器由三个部件组成 可方便地进行轴向安装 中间弹性元件与两半联轴器之间在预应力作用下保证了无齿隙的传动 同时其良好的刚度和优化的减振性的完美组合 极大地改善了传动系统的动态特性 该结构形式使得安装极为方便 可节省安装时间 适用于测量和控制系统 伺服和定位系统等场合 如数控机床中的滚珠丝杠 在机床工作中需经常正反转 当传动系统出现异常振动时 过高的扭转刚度就成了缺点 可导致传动系统出现故障 在伺服电动机轴与滚珠丝杠之间便可采用此类新型的无齿隙弹性联轴器进行连接 如图4 3 5所示 它具有正反转无齿隙 吸收振动好和具有足够的刚度等优点 可以保证系统的传动精度 任务选择联轴器 二 无齿隙弹性联轴器简介 知识链接 任务选择联轴器 二 无齿隙弹性联轴器简介 知识链接 任务选择联轴器 课题一螺纹连接 课题二轴毂连接 课题三联轴器与离合器 课题四轴 课题五轴承 课题四轴 任务认识轴的结构 1 掌握轴的功用 分类 2 掌握轴的结构组成 3 了解轴的结构设计方法 4 熟悉轴的常用材料及热处理 任务认识轴的结构 指出图4 4 1所示数控车床主轴各段的结构名称 并说明带轮是如何实现轴向和周向固定的 任务引入 轴是组成机器的重要零件之一 轴的功用主要是支撑回转零件及传递运动和动力 其结构应满足轴上零件的定位和工作要求 确保运动和动力的准确传递 即轴的结构取决于轴上零件的定位和固定 还要考虑其加工工艺和轴上零件的装配工艺 本任务主要学习轴的结构组成和轴上零件的固定方法 任务分析 任务认识轴的结构 轴是组成机器的重要零件之一 轴的功用主要是支撑回转零件及传递运动和动力 一 轴的分类 1 按轴的轴线形状分类 根据轴线几何形状不同 轴可分为直轴 曲轴和挠性轴 直轴按其外形不同 又可分为光轴和阶梯轴 按心部结构不同 还可分为实心轴和空心轴 曲轴可用来传递往复运动 在内燃机 空压机中应用比较广泛 挠性轴 见图4 4 4 可将旋转运动灵活地传到所需要的任何位置 直轴是最基本的一种轴 我们主要讨论直轴 相关知识 任务认识轴的结构 一 轴的分类 1 按轴的轴线形状分类 任务认识轴的结构 一 轴的分类 1 按轴的轴线形状分类 任务认识轴的结构 一 轴的分类 1 按轴的轴线形状分 任务认识轴的结构 一 轴的分类 2 按轴所承受的载荷情况分 按轴所承受的载荷性质不同可分为心轴 传动轴和转轴 工作中只承受弯矩 不传递转矩的轴称为心轴 见图4 4 5 按其是否与轴上零件一起转动 又可分为转动心轴和固定心轴 传动轴 见图4 4 6 主要承受转矩 不承受弯矩或能承受较小的弯矩 工作中既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴 见图4 4 7 转轴是机器中最常见的轴 通常简称为轴 任务认识轴的结构 一 轴的分类 2 按轴所承受的载荷情况分 任务认识轴的结构 一 轴的分类 2 按轴所承受的载荷情况分 任务认识轴的结构 一 轴的分类 2 按轴所承受的载荷情况分 任务认识轴的结构 二 轴的结构组成 轴主要由轴颈 轴头和轴身三部分组成 见图4 4 8 任务认识轴的结构 三 轴的结构设计 对轴的结构进行设计 主要是确定轴的结构形状和尺寸 影响轴的结构与尺寸的因素很多 设计轴时要全面综合地考虑各种因素 但无论有何种具体因素 轴的结构都应满足以下条件 轴和装在轴上的零件要有确定的工作位置 轴上的零件应便于装拆和调整 轴应具有良好的制造工艺性等 任务认识轴的结构 三 轴的结构设计 1 轴上零件的固定和定位 1 轴上零件的轴向固定和定位 为防止轴上零件沿轴向移动 应对它们进行轴向固定和定位 常用的固定方法有 轴肩和轴环 套筒 圆螺母和止动垫圈 弹性挡圈 圆锥面和轴端挡圈 紧定螺钉 销连接等 此外 轴承端盖常用来做整个轴的轴向定位 任务认识轴的结构 三 轴的结构设计 1 轴上零件的固定和定位 2 轴上零件的周向固定 周向固定的目的主要是为了传递转矩和防止零件与轴产生相对转动 一般采用键 销连接 紧定螺钉及过盈配合等连接方式 任务认识轴的结构 三 轴的结构设计 2 各轴段直径和长度的确定 轴上零件的装配方案和定位方法确定之后 轴的基本形状就确定下来了 轴的直径大小应该根据轴所承受的载荷来确定 在实际设计中 通常是先根据传递转矩和转速的大小 按扭矩强度条件初步估算轴的直径 计算公式可查阅相关设计手册 并将这一估算值作为轴受扭段的最小直径 然后可按轴上零件的装配方案和定位要求 逐步确定各轴段的直径 并根据轴上零件的轴向尺寸 各零件的相互位置关系以及零件装配所需的安装和调整空间 确定轴的各段长度 任务认识轴的结构 三 轴的结构设计 2 各轴段直径和长度的确定 具体工作时需注意以下几个问题 1 有配合要求的轴段直径应取标准值 见表4 4 3 非配合轴段的直径允许为非标准值 但最好取为整数 2 安装标准零 部件 如轴承 联轴器等 处的轴段直径 必须符合相应的标准尺寸系列 3 轴上的螺纹直径应符合标准 任务认识轴的结构 任务认识轴的结构 4 用做定位和固定的轴肩或轴环 其高度应满足表4 4 1中的要求 非定位轴肩的高度一般取a 1 2mm 5 轴上与传动零件相配合部分的轴段长度 应比轮毂长度略短2 3mm 以保证零件轴向定位可靠 6 若在轴上装有滑移的零件 应该考虑零件的滑移距离 7 轴上各零件之间应该留有适当的间隙 以防止运转时相碰 三 轴的结构设计 2 各轴段直径和长度的确定 三 轴的结构设计 3 轴的结构工艺性 1 装配工艺性 阶梯轴的直径应该是中间大 两端小 以便于轴上零件的装拆 2 加工工艺性 1 轴端应加工倒角 轴颈 或轴头 与轴肩 或轴环 的过渡部位应有过渡圆角 并尽可能使倒角大小一致和圆角半径尺寸相同 以便于加工 2 若轴上需要切制螺纹或进行磨削时 应有螺纹退刀槽或砂轮越程 3 为了减少装夹工件的次数 同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上 4 装配段不宜太长 任务认识轴的结构 任务实施 1 认识主轴各段的结构名称由图4 4 1可知 mj 50数控车床主轴为空心直轴 轴上安装轴承的两段称为轴颈 安装带轮段称为轴头 其余各段为轴颈与轴头的连接部分 称为轴身 2 分析带轮的轴向与周向固定方法 1 轴向固定 带轮右端与轴承之间采用轴承挡圈定位 兼有密封作用 左端采用锁紧螺母固定 旋入螺钉后起到防松作用 2 周向固定 采用平键连接达到周向固定 任务认识轴的结构 一 轴的常用材料及热处理 轴的材料品种很多 主要根据轴的强度 刚度 耐磨性以及加工 热处理等要求来选择 通常多用碳素钢 合金钢或球墨铸铁 钢轴的毛坯一般用轧制的圆钢 重要的轴采用锻制毛坯 知识链接 任务认识轴的结构 一 轴的常用材料及热处理 碳素钢价格低廉 对应力集中敏感性低 可通过热处理改善其综合性能 提高其耐磨性和抗疲劳强度 加工工艺性好 故应用最广 一般用途的轴 多用含碳量为0 25 0 5 的优质碳素钢 尤其是45钢 对于不重要或受力较小的轴也可用q235 q275等普通碳素结构钢 知识链接 减速器输出轴的材料应具有较好的强度 韧性及耐磨性 通常选用45钢并经适当热处理即能满足使用要求 任务认识轴的结构 一 轴的常用材料及热处理 合金钢具有比碳素钢更好的力学性能和热处理性能 但对应力集中敏感性高 且价格较高 多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴 因此 对于传递功率大而又受到空间限制 要求截面尺寸较小或耐磨性较高的轴 可采用合金钢并进行相应的热处理 如20cr 20crmnti等低碳合金钢 经渗碳淬火处理后可提高耐磨性 20crmov 38crmoal等合金钢 有良好的高温力学性能 常用于在高温 高速和重载条件下工作的轴 由于在一般工作温度下 各种碳素钢和合金钢的弹性模量相差不大 故不能试图通过选用合金钢来提高轴的刚度 知识链接 任务认识轴的结构 一 轴的常用材料及热处理 球墨铸铁成本低 易铸造成形 吸振性 耐磨性好 对应力集中的敏感性也较低 但可靠性低 品质难控制 常用于形状复杂的凸轮轴 曲轴等 知识链接 任务认识轴的结构 课题一螺纹连接 课题二轴毂连接 课题三联轴器与离合器 课题四轴 课题五轴承 课题五轴承 任务掌握滚动轴承代号 1 掌握轴承的功用 类型和特点 2 了解滑动轴承和滚动轴承的结构组成及应用 3 熟悉滚动轴承的类型及特性 4 掌握滚动轴承代号的含义 任务掌握滚动轴承代号 任务引入 1 图4 2 1所示为一级直齿圆柱齿轮减速器 已知其主动轴与从动轴均采用滚动轴承为支撑 试为其选用合适的轴承类型 2 如图4 5 1所示 试说明轴承代号6206 30205 p6x 7312c及51405 p6的含义 任务分析 滚动轴承的种类很多 各类滚动轴承有不同的特性 选择滚动轴承类型时 必须根据轴承实际工作情况合理选择 不同的轴承又有不同结构 尺寸和公差等级等 为表征各类轴承 便于组织生产 管理 选择和使用 国家标准中规定了滚动轴承代号的表示方法 本任务主要学习滚动轴承的类型 特性 国家标准及选择 任务掌握滚动轴承代号 轴承的功用是支撑轴及轴上零件 保证轴的旋转精度 减少转轴与支撑之间的摩擦和磨损 根据支撑处相对运动表面的摩擦性质 轴承可分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承 分别简称为滑动轴承和滚动轴承 如图4 5 2所示 一 轴承的功用 类型和特点 相关知识 任务掌握滚动轴承代号 1 滚动轴承的结构 二 滚动轴承的结构 类型及代号 滚动轴承由内圈 外圈 滚动体和保持架四部分组成 如图4 5 3所示 任务掌握滚动轴承代号 1 滚动轴承的结构 二 滚动轴承的结构 类型及代号 常用的滚动体形状有球 短圆柱滚子 圆锥滚子 长圆柱滚子 鼓形滚子 螺旋滚子和滚针滚子 如图4 5 4所示 它们可呈单列或双列排列 任务掌握滚动轴承代号 2 滚动轴承的主要类型及性能 二 滚动轴承的结构 类型及代号 滚动轴承的分类主要依据其所能承受的载荷方向 或公称接触角 和滚动体的种类 滚动体和套圈接触处的法线与轴承径向平面 垂直于轴承轴心线的平面 之间的夹角 称为公称接触角 如图4 5 5所示 接触角 越大 则轴承承受轴向载荷的能力就越大 它是滚动轴承的一个重要参数 任务掌握滚动轴承代号 2 滚动轴承的主要类型及性能 二 滚动轴承的结构 类型及代号 按轴承的内部结构和所能承受的外载荷或公称接触角的不同 滚动轴承分为 1 按承受载荷的方向 分为向心轴承 主要或只能承受径向载荷 0 45 和推力轴承 主要或只能承受轴向载荷 45 90 2 按公称接触角 分为径向接触轴承 0 向心角接触轴承 0 45 轴向接触轴承 90 和推力角接触轴承 45 90 任务掌握滚动轴承代号 3 按滚动体形状 分为球轴承 滚动体形状为球 和滚子轴承 除球轴承以外的滚动轴承 4 按能否自动调心 分为刚性轴承和调心轴承 5 按滚动体的列数 分为单列轴承 双列轴承及多列轴承 2 滚动轴承的主要类型及性能 二 滚动轴承的结构 类型及代号 任务掌握滚动轴承代号 2 滚动轴承的主要类型及性能 二 滚动轴承的结构 类型及代号 在工程上常用的滚动轴承有五类 深沟球轴承 圆柱滚子轴承 单向推力球轴承 角接触球轴承和圆锥滚子轴承 任务掌握滚动轴承代号 2 滚动轴承的主要类型及性能 二 滚动轴承的结构 类型及代号 常用滚动轴承的类型和主要特点及应用 见表4 5 2 任务掌握滚动轴承代号 任务掌握滚动轴承代号 任务掌握滚动轴承代号 任务掌握滚动轴承代号 任务掌握滚动轴承代号 任务掌握滚动轴承代号 3 滚动轴承的代号 二 滚动轴承的结构 类型及代号 滚动轴承的代号由三个部分代号所组成 前置代号 基本代号和后置代号 见表4 5 3 任务掌握滚动轴承代号 3 滚动轴承的代号 二 滚动轴承的结构 类型及代号 1 基本代号 基本代号是表示轴承主要特征的基础部分 也是应着重掌握的内容 包括轴承类型 尺寸系列和内径 1 类型代号 用数字或字母表示 见表4 5 4 任务掌握滚动轴承代号 二 滚动轴承的结构 类型及代号 2 尺寸系列 由轴承的宽 高 度系列代号和直径系列代号组合而成 用两位数字表示 宽度系列是指径向轴承或向心推力轴承的结构 内径和直径都相同 而宽度为一系列不同尺寸 依8 0 1 6次序递增 推力轴承的高度依7 9 1 2顺序递增 如图4 5 6所示 当宽度系列为0系列时 对多数轴承在代号中可以不予标出 但调心滚子轴承和圆锥滚子轴承除外 用基本代号右起第四位数字表示 任务掌握滚动轴承代号 二 滚动轴承的结构 类型及代号 直径系列表示同一类型 相同内径的轴承在外径和宽度上的变化系列 用基本代号右起第三位数字表示 滚动体尺寸随之增大 即按7 8 9 0 1 5顺序外径尺寸增大 如图4 5 7所示 滚动轴承尺寸系列代号见表4 5 5 任务掌握滚动轴承代号 任务掌握滚动轴承代号 二 滚动轴承的结构 类型及代号 3 内径代号 用两位数字表示轴承的内径 见表4 5 6 用基本代号右起第一 二两位数字表示 任务掌握滚动轴承代号 二 滚动轴承的结构 类型及代号 2 前置代号和后置代号 前置 后置代号是轴承在结构形状 尺寸 公差 技术要求等有改变时 在基本代号左 右添加的补充代号 前置代号用字母表示 用以说明成套轴承部件的特点 一般轴承无需作此说明 则前置代号可以省略 后置代号用字母和字母加数字的组合来表示 按不同的情况可以紧接在基本代号之后或者用 符号隔开 任务掌握滚动轴承代号 二 滚动轴承的结构 类型及代号 常见的轴承内部结构代号及公差等级代号分别见表4 5 7和表4 5 8 其他各符号的含义可以查阅gb t272 93 滚动轴承代号方法 此处不作过多介绍 任务掌握滚动轴承代号 任务掌握滚动轴承代号 三 滚动轴承的类型选择 2 轴承转速 球轴承的极限转速高于滚子轴承 因此 通常转速较高 载荷较小或要求旋转精度较高时 宜选用球轴承 转速较低 载荷较大或有冲击载荷时 宜选用滚子轴承 推力轴承的极限转速很低 工作转速较高时 若轴向载荷不很大 可采用角接触球轴承承受轴向载荷 任务掌握滚动轴承代号 三 滚动轴承的类型选择 3 调心性能 对于因支点跨距大而使轴刚度较差 或因轴承座孔的同轴度低等原因而使轴挠曲时 为了适应轴的变形 应选用允许内 外圈有较大相对偏斜的调心轴承 但必须在轴的两端同时使用调心轴承 以免失去调心作用 滚子轴承对轴线的偏斜最敏感 调心性能差 在轴的刚度和轴承座的支撑刚度较低的情况下 应尽可能避免使用 任务掌握滚动轴承代号 三 滚动轴承的类型选择 一般考虑下列因素 1 负荷情况 负荷的大小 方向和性质是影响轴承选择的最主要因素 轻 中负荷选用球轴承 重负荷和冲击负荷选用滚子轴承 承受纯径向负荷采用深沟球轴承 圆柱滚子轴承和滚针轴承 承受纯轴向负荷采用推力轴承 既承受径向负荷又承受轴向负荷可采用角接触球轴承和圆锥滚子轴承 任务掌握滚动轴承代号 三 滚动轴承的类型选择 4 拆装方便等其他因素 选择轴承类型时 还应考虑到轴承拆装的方便性 安装空间尺寸的限制以及经济性问题 例如 在轴承的径向尺寸受到限制的时候 就应选择同一类型 相同内径轴承中外径较小的轴承 或考虑选用滚针轴承 当轴向尺寸受到限制时 应选用宽度尺寸较小的轴承 在轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸时 应优先选择内 外圈可分离的轴承 任务掌握滚动轴承代号 三 滚动轴承的类型选择 球轴承比滚子轴承价格低 在能满足需要的情况下应优先选用球轴承 同型号不同公差等级的轴承价格相差很