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机械基础知识 目录 第一章机械基础概述 人类为了满足生产和生活的需要 设计和制造了类型繁多 功能各异的机器 机器是执行机械运动的装置 用来变换或能量传递 物料 如内燃机 电动机 洗衣机 机床 汽车 起重机 各种食品机械 机械的种类很多 它们的用途 性能 构造 工作原理各不相同 一 机械的概述 1 机器机器是执行机械运动的装置 用于变换或传递能量 物料与信息 机器的三个特征 1 任何机器都是由许多构件组合而成的 2 各运动实体之间具有确定的相对运动 3 能实现能量的转换 代替或减轻人类的劳动 完成有用的机械功 二 机器和结构 2 机构机构是用来传递运动和力的构件系统 构件系统是用运动副连接起来的 机构与机器的比较 机构 由构件组合而成 各部分具有确定的相对运动 但不能做机械功或实现能量的转换 机器 包含一个以上的机构 主要功用是利用机械能做功或实现能量的转换 机器和机构总称为机械 3 机器的组成机器是由动力部分 工作部分和传动装置三部分组成 动机部分 其功能是将其他形式的能量变换为机械能 如内燃机和电动机分别将热能和电能变换为机械能 原动部分是驱动整部机器以完成预定功能的动力源 传动部分 其功能是把原动机的运动形式 运动和动力参数转变为工作部分所需的运动形式 运动和动力参数 工作部分 或执行部分 其功能是利用机械能去变换或传递能量 物料 信号 如发电机把机械能变换成为电能 轧钢机变换物料的外形 等等 以上三部分都必须安装在支承部件上 为了使三个基本部分协调工作 并准确 可靠地完成整体功能 必须增加控制部分和辅助部分 三 构件和零件 1 构件构件是机构中的运动单元体 构件可以是一个也可以拆卸成几个物体 构件按运动状况可分为固定构件和运动构件两种 运动构件又可分为主动件和从动件两种 主动件是有驱动力或力距的构件 从动件随主动件的运动而运动 2 零件零件是构件的组成部分 是加工制造的单元 四 机械传动的分类 现代工业的传动方式 机械传动 液压传动 气动传动 电气传动 第二章机械制图 一 立体图形的画法 1 投影法如图1 所示 在平的墙壁放置物体 从物体后与墙壁垂直地投射平行光线 则该墙面上出现影子 其大小和形状都可以知道 投影法应用的正是这个原理 把物体的形状 位置正确地画在平面上表示的方法 根据投影的角度 物体的摆放方法的不同 分为正投影法 等角投影法 不等角投影法 斜投影法 透视投影法等 要正确地表示物体尺寸 角度等 正投影法最好 因此最常用 只表示物体的形状的话 斜投影法 一般称为示意图 适合 另外 要表现室内装修的预想情况或家具的摆放样子等时 透视法最好 最近 前述的投影法之中 主要采用等角投影法等 还有很多易于立体地理解物体的图示方法被使用 这样的图称为技术图解 图1 投影法 第三角法和第一角法 如图1 所示 把水平和垂直的 个平面垂直相交 以相交的轴为中心 把空间切分成 个 这些空间从右上向左转 依次称为第一角 第二角 第三角 第四角 制图中 在第一角内和第三角内放置物体 表示其形状 在第一角内放置物体投影时称为第一角法 在第三角内放置物体投影时称为第三角法 普通机械图纸用第三角法制图 制图采用的投影法规定 图1 投影面的取法 第三角法如图1 所示 在第三角法内的空间放置物体投影 将该投影图在一个平面上展开的话 在正面图上是平面图 在正面图的右侧是右侧面图 第三角法中 从正面看物体的形状 投影在面前的直立面上 从上看的形状 仍然在上方投影出平面图来 侧面图也是 右侧面图在正面图的右侧 左侧面图在左侧 各自配置在看过去的方向上 这是在物体和观察的眼的位置之间放置投影面 平面图 二 机械图纸的概要 1 图纸的大小 2 比例尺的表示方式 3 线的种类与用途 外形线隐藏线中心线引出线 4 主要使用的线例 课题 三 立体图纸的画法 四 辅助图法 根据图纸的不同 有时只采用基本的图示法无法图示其详细情况 此时 并用以下所述的图示法就能将其形状表示清楚 1 局部投影图 要把图 所示的物体的上部的座特别清楚地表示出来 可以象图 那样画 但是 还有更简单的表示方法 不用象图 那样画得仔细 这就是图 的画法 这样 一部分特殊形状的物体 该部分的形状光用正面图 主投影图 表示仍然看不清楚 由不需要象图 那样画全体的平面时 除了其正面图 主投影图 之外 为了方便起见 只把椭圆的部分画成投影图 这称为局部投影图 图2 图 d 就是一例 2 辅助投影图 根据物体不同 有的带有图 所示的倾斜 如果用基本的方法投影 就是图 如果把倾斜面直接投影 无论怎样使用正面图 主投影图 平面图 侧面图这3个图 也无法表示倾斜部分的实际形状 这种情况下 象图 那样 在倾斜面上设平行的投影面 这就是辅助的投影面 在其上投影倾斜部分的话 就能表示出实际形态 这种辅助作用的投影图称为辅助投影图 3 旋转投影图 图 所示的物体 从凸台上伸出成某个角度的臂 与有倾斜面时一样 直接投影的话 臂的部分的实际长度表示不出来 这样的物体 如图 所示 把图纸向箭头方向旋转 直到该部分在一条直线上 放到能表示实际长度的位置上之后再投影 4 想像图 这种作图法是把能移动的部分表达成移动过后的位置的想象图 千斤顶 5 断面图示法 物体的形状复杂时 其内部只使用虚线的话 有时难以清楚地图示其形状 这种情况下 如图 所示切断 把切剖面的面前部分去掉来画图形的话 就能清楚地图示内部的形状 这样画的图称为剖面图 图 不是剖面图 图 是剖面图 剖面图只是假想物体被切断了 并不是实际去做 个切断的东西 因此 这样对应的投影图如图 所示 应该画出整体 如果象图 那样只画出一半 或者象图 c 那样在中间放置间隙来画 就错了 正确的剖面图 错误的剖面图画法 6 剖面的表示 要表示剖面 在剖面部上画等间隔的斜线 或者用有色铅笔轻轻地涂其周围 前者称为剖面线 后者称为划线 画剖面钱时 通常成45 角度按照 的间隔 同一零件从同一方向 个以上的零件相接时 或者改变剖面线的方向 或者改变其间隔以示区别 图1 但是 根据图纸不同 有时画45 的话就看不清楚了 这时也可以纵向或横向画 但是画剖面线非常费事 因此 机械制图中 规定任何人看了都知道是剖面时 也可以不画剖面线 图2表示剖面的表示方法的好坏 6 剖面的表示 剖面线的角度通常是45 染色表示法 二个以上零件相接时 不良 1 剖面的表示 2 剖面的表示方法的好坏 7 断面表示方法的好坏 全断面法 半断面法 部分断面法 8 回转图示断面法 方向盘 车等的臂及边缘 唇部 挂钩 轴等的剖面 可以在图 所示的切断处或者图 所示的切断线的延长线上表示 此时 如图 所示 把物体断裂后画在其中间时使用实线画 如图 所示 画在直线图形内时 使用细实线画 另外 如图二 的右下所示 因纸面的留白的关系 无法在切断线的延长线上画剖面图时 如图所示 添加表示视线方向的箭头和英文的大写字母 在适当的留白上画剖面图 并标明 即可 此时 表示切断的位置的文字 与该部分的方向无关 全部向上画 c b b 图一 图二 9 组合断面法 剖面不一定用 个平面切 也可以切成台阶状来表示 如图 所示 必须用切断线表示好切断的位置 此时 为了清楚表示剖面的位置 除了切断线的两端之外 把弯曲的重要部分加粗 添加表示观察方向的箭头 此时 如果添加与投影面垂直的剖面的线 图 的 有可能引起误解 因此不图示 10 锐角剖面图 直角剖面图 图2 17是用带某个角度的切面切断后的剖面图 此时 线相对于垂直的中心线 分别是锐角及直角 因此称为锐角剖面图 直角剖面图 此时的画法 必须把 线旋转到垂直的中心线的位置 锐角剖面图示例 直角剖面图示例 11 不切断大面积方向 象图 这样的有加强筋的物体的剖面图 如果从基本中心线沿着一直线切断来画 就变成图 这样画 物体有没有加强筋 非常容易混淆 在这种情况下 剖面线只避开加强筋的部分 象图 那样画即可 8 断面 记入例 圆棒 軸 管 中空軸 长方形 角形 不须要表示断面形状的东西 木材 锥形的场合 倾斜的场合 三角的场合 中空轴断面图的场合 轨道的场合 9 中间部的省略 图只表示主要地方其他由中心线表示 通过 通过 10 同种同型的省略 课题 尺寸线 尺寸辅助线 引出线 五 尺寸记入 1 尺寸表示 2 狭窄地方的尺寸表示 表示圆的直径 表示正方形 读 R 表示半径 是表示球面 以 表示球的直径或半径 读 T 表示板的厚度 读 C 表示45 倒角 3 与尺寸数字一起使用的记号 4 平面部的图示 略号 5 孔的表示方法 60 40 15 10钻头 12 25 35 15 20 10 10 5 6 尺寸记入上的留意事项 7 对有公差的尺寸要注意 与沟的中心线对齐 课题 解答 完全螺丝部 不完全螺丝部 有效螺丝部 六 机械要素的制图 1 公螺丝图示表 2 螺母的图示表 课题 课题 螺母 貫穿孔 螺母 堵头孔 M P 深度 通过 练习问题 问题 问题 请补充图上不充分的线 练习问题 解答 解答 解答 平面图 右側面图 正面图 平面图 右側面图 正面图 练习问题 练习问题 解答 解答 解答 绘制立体图 问题 请用三角法绘制立体图 绘制立体图 手顺 决定正面图 最能表示那形状的方向 作为补充绘制其他的投影图 左右側面图 平面图等 绘制立体图 手顺 课后问题 以三视图画成立体示意图 立体图 第三章联接 机械是由许多零部件按确定的方式联接而成的 联接的类型很多 主要有 轴毂联接 键联接紧固联接 螺纹联接轴间联接 联轴器与离合器永久联接 焊接铆接胶接 一 联接的分类 1 键联接的类型和应用平键联接 电机主轴链接 因为加工容易 所以这链接使用广泛 用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩 或实现零件的轴向固定或移动 承载能力较小 2 花键联接 花键联接已标准化 按齿形不同 分为矩形花键和渐开线花键 常用于汽车车轮传动轴链接 优点 1 均匀受力优点 2 对轴的削弱程度小 3 载能力高 4 轴上零件与轴的对中性好 5 导向性好 6 可用磨削方法提高加工精度及联接质量 缺点 齿根仍有应力集中 需专用设备制造 成本高 4 销联接 销联接通常用于固定零件之间的相对位置 也用于轴毂或其他零件间的联接 还可充当过载剪断元件 用来固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载荷 定位销 用来固定零件之间的相对位置 它是组合加工和装配时的重要辅助零件 通常不受载荷或只受很小的载荷 故不作强度校核计算 其直径按结构确定 数目一般不少于2个 联接销 同来实现两零件之间的联接 可用来传递不大的载荷 其类型可根据工作要求选定 其尺寸可根据联接的结构特点按经验或规范确定 必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算 安全销 作为安全装置中的过载剪切元件 安全销在过载时被剪断 因此 销的直径应按剪切条件确定 为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏 通常可在安全销上加一个销套 二 螺纹联接 螺纹联接和螺旋传动是利用螺纹零件工作的 螺纹联接结构简单 装拆方便 类型多样 是机械和结构中应用最广泛的紧固件联接 1 螺纹及其主要参数 2 螺纹联接的主要类型及应用 普通螺栓联接 特点和应用 无需在被联接件上切制螺纹 使用不受被联接件材料的限制 构造简单 装拆方便 应用最广 用于可制通孔的场合 2 螺纹联接的主要类型及应用 双头螺柱联接 特点和应用 双头螺柱联接座端旋入并紧定在被联接件之一的螺纹孔中 用于受结构限制而不能用螺栓或希望联接结构较紧凑的场合 螺钉联接不用螺母 而且能有光整的外露表面 应用与双头螺柱联接相似 但不宜用于时常装拆的联接 以免损坏被联接的螺纹孔 第四章传动 一 柔性传动装置 传递动力时 如果轴间的中心距离大 则难以用摩擦滑轮或齿轮直接传动 此时 采用在轴上固定的滑轮 皮带轮 上卷绕皮带 链条等传动的方法 这类装置称为柔性传动装置 柔性传动装置的种类表 链条传动相对于皮带传动是利用摩擦力传递旋转或动力 链条传动是把链条咬合在链轮上而传递旋转或动力的方法 通常用于相距 以下的 轴间传递旋转或动力 没有皮带传动那样的打滑 能正确传动 广泛用于办公机械 精密机械 搬运机械 土木建筑机械等多方面 用于这种传动的链条有滚子链条和无声链条 种 主要特点 没有打滑 能得到正确的速度比 轴间距离不受限制 中心距离自由 耐热 耐油 耐湿性好 能传递大的动力 不需要初期张力 因此轴承的摩擦损失少 易于发生振动或噪音 不适合高速旋转 通常是周速 秒 左右 滚子链条的基本构造和称呼是链条传动中常用的链条 把椭圆形的被称为内链节和外链节的零件交互组合连接而成 下图表示基本构造和名称 组合状态 内链节和外链节的名称 2 连接链节链条做成皮带那样的环状 要做成环状 需要连接链条的两端 此时使用的零件称为连接链节 因形状不同 名称也不同 连接链节的种类和名称 3 滚子链条的张紧方法链条传动与皮带传动不一样 不需要张力来利用摩擦 一般用适当的松紧度就可使用 原因是如果链条过度张紧 销和销套之间的油膜断了 金属之间直接接触 会产生磨损或损伤 使寿命缩短 另外 如果太松的话 链条在旋转中摆动 或卷入链轮 使链条和链轮双方都受损伤 还产生噪音 使用后伸长了时 需要调整张力 以维持适度的松紧 张紧方法与皮带一样 请看着张紧的装置来调整 松开量如图所示 适当的松开量 是用手垂直按链条的松开侧的中央部时 的长度约为中心距长度的 左右 以下情况下 左右即可 垂直传动或接近垂直的配置时 轴间距离 以上时 重荷重且经常起动时 急逆转时 链条伸长界限的判定如果长时期使用 销的外径或销套内径磨损 发生抖动 使链条整体上延长 超过其限度使用 就会发生异常噪音 链条跳到链轮上 不能旋转等不良 伸长多少就应该更换链条 这个判断基准需要知道 链条的测定 滚子 伸长的允许值 表一伸长的允许值 4 链条的拆卸方法链条的伸长超过界限 必须更换时 按以下要领拆卸 5 带附件的滚子链滚子链上安装了各种附件的链条有好多种类 下图是其一部分 滚子 二 平皮带传动 皮带传动是是在两轴上固定皮带轮 在之上缠绕皮带 利用皮带轮的面和皮带的面的摩擦阻力传递动力及运动 该装置多少会产生打滑 所以不能象齿轮那样总是保持正确的速度比 但効率高 95 98 机构简单而廉价 因此多用于一般机械的传动 皮带富于柔软性 负荷变化大也能耐受 缺乏耐热性 木棉皮带富于耐热性 但缺乏柔软性 与皮带相比抗拉强度大 但动力传动能力差 小皮带轮用 易于打滑 因此不适合高速的传动 橡胶带散热性差 不耐热及油 适合湿度大的地方 钢带厚度0 2 1 1mm 宽15 250mm左右的钢板的带 抗拉强度大 伸长少 但受到急剧的冲击会破断 三 形皮带传动 形皮带传动是把剖面成梯形的环状橡胶带挂在槽轮上传动 张力虽小 但能传递大的动力 因此 在 轴的中心距离小 速度比比较大时 也能安静地不打滑地运转 V形皮带的形状 形皮带是图示的梯形剖面的橡胶带 在规定的长度上无缝制成 用锦线 人絹 橡胶等做外皮 橡胶 布 芯 外面用涂了橡胶V的棉布包裹 大小 型号 有M A B C D E的6种 各部的尺寸及抗拉强度在 中有规定 2 V形皮带的标准尺寸 V形皮带的尺寸 3 V形皮带轮及槽的形状 V形皮带轮V形皮带轮一般为铸铁制 高速旋转的使用铸钢制 V形皮带嵌入槽内时 要使V形皮带的外侧与V形皮带轮的外周面一致 使V形皮带不接触槽的底面 另外 V形皮带被弯