机械基本知识备课ppt课件

1、 机 械 基 本 知 识 机械的基本概念机械的基本概念机械传动机械传动轴系零部件轴系零部件螺栓连接和销连接螺栓连接和销连接起重用钢丝绳起重用钢丝绳一、机械的基本概念一、机械的基本概念 在日常生活中经常看到或使用各种机器，在日常生活中经常看到或使用各种机器，“机器机器一词的概念，已经有了一些感性认识。例如缝纫机、汽一词的概念，已经有了一些感性认识。例如缝纫机、汽车、各种机床等，都是机器。如下图所示。要使用和维车、各种机床等，都是机器。如下图所示。要使用和维护机器，首先应当了解机器的组成。护机器，首先应当了解机器的组成。一、机械的基本概念一、机械的基本概念 机器一、机械的基本概念一、机械的基本概念

2、原动机原动机传动装置传动装置执行部件执行部件辅助系统辅助系统控制系统控制系统机器组成机器组成一、机械的基本概念一、机械的基本概念以轿车的组成为例：以轿车的组成为例：机器的共同特征： 一、机械的基本概念一、机械的基本概念1、机器是由许多构件结合而成的。2、机器中的构件之间具有确定的相对运动。3、机器可以用来代替人的运动，完成有用的机械功或者实现能量的转换。举例举例1.颚式破碎机功用：功用：压碎物料压碎物料组成：组成：见右图见右图大带轮大带轮4V带带3小带轮小带轮2轴板轴板7定颚板定颚板8动颚板动颚板6偏心轴偏心轴5一、机械的基本概念一、机械的基本概念两个机器组成实例：两个机器组成实例：电动机带传

3、动偏心轴转动 动颚板摆动，与定颚板一起压碎物料工作过程：工作过程：一、机械的基本概念一、机械的基本概念一、机械的基本概念一、机械的基本概念气缸体气缸体1活塞活塞2进气阀进气阀3排气阀排气阀4连杆连杆5曲轴曲轴6凸轮凸轮7顶杆顶杆8齿轮齿轮92.内燃机功能：内燃机是将燃功能：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化气燃烧时的热能转化为机械能的机器为机械能的机器 组成：见右图组成：见右图 构件：组成机械的各个相对运动的实物。 零件：机械中不可拆的制造单元体。 多个零件的刚性组合连杆构件是机械中运动的单元体，零件是机械中制造的单元体。构件是机械中运动的单元体，零件是机械中制造的单元体。一、机械的基本概念一、机

4、械的基本概念一、机械的基本概念一、机械的基本概念齿轮机构齿轮机构传递运动传递运动 凸轮机构凸轮机构转换运动转换运动 机构：具有相对运动构件的组合称为机构。机构仅能传递或转换运动。如： 机构与机器相比：机构与机器相比：（1机构是由构件组合而成的，各部分具有确定的相对机构是由构件组合而成的，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。运动，但不能做机械功或实现能量的转换。（2机器包含一个以上的机构，主要的作用是利用机械机器包含一个以上的机构，主要的作用是利用机械能做功或实现能量的转换。能做功或实现能量的转换。一、机械的基本概念一、机械的基本概念 运动副：使两个物体直接接触而又能产生一

5、定相对运动的连接。运动副运动副低副低副高副高副转动副转动副移动副移动副螺旋副螺旋副滚轮副滚轮副凸轮副凸轮副齿轮副齿轮副一、机械的基本概念一、机械的基本概念转动副转动副移动副移动副螺旋副螺旋副滚轮副滚轮副凸轮副凸轮副齿轮副齿轮副 低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，单位面积承受压力较低，承载能力大；容易制造柱面，单位面积承受压力较低，承载能力大；容易制造和维修，摩擦损失大，效率较低，不能传递较复杂的运和维修，摩擦损失大，效率较低，不能传递较复杂的运动。动。 高副是点或线接触的运动副，承受单位面积压力较高，高副是点或线接触的运动副，承受

6、单位面积压力较高，两构件接触处易磨损，制造和维修也较困难，能传递较两构件接触处易磨损，制造和维修也较困难，能传递较复杂的运动。复杂的运动。 低副和高副由于两构件直接接触部分的几何低副和高副由于两构件直接接触部分的几何特征不同，使用上具有不同的特点：特征不同，使用上具有不同的特点：一、机械的基本概念一、机械的基本概念二、机械传动二、机械传动1 1、齿轮传动、齿轮传动 齿轮传动是由齿轮副组成的传递运动和动力的一套装置。齿轮齿轮传动是由齿轮副组成的传递运动和动力的一套装置。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，其应用范围十分广泛，型式传动是机械传动中最重要的传动之一，其应用范围十分广泛，型式多样，传

7、递功率从很小到很大可高达数万千瓦）。多样，传递功率从很小到很大可高达数万千瓦）。l 齿轮传动工作原理齿轮传动工作原理 见左图见左图齿轮传动由主动轮、从动轮齿轮传动由主动轮、从动轮和机架组成和机架组成二、机械传动二、机械传动l 齿轮传动比齿轮传动比 如图所示的一对齿轮中，设主动齿轮的转速为如图所示的一对齿轮中，设主动齿轮的转速为n1，齿数为，齿数为z1，从动齿轮的转速为，从动齿轮的转速为n2，齿数为，齿数为z2，由于是啮合传动，由于是啮合传动,在单在单位时间里两轮转过的齿数应相等，即位时间里两轮转过的齿数应相等，即 ，由此可，由此可得一对齿轮的传动比为得一对齿轮的传动比为2211nznz1221

8、zznni 若两齿轮的旋转方向相同，规定传动比为正；若两若两齿轮的旋转方向相同，规定传动比为正；若两齿轮的旋转方向相反，规定传动比为负，则一对齿轮齿轮的旋转方向相反，规定传动比为负，则一对齿轮的传动比可写为的传动比可写为 ：1221zznni二、机械传动二、机械传动l 齿轮各部分名称和符号齿轮各部分名称和符号 见书图见书图1-231-23所示所示o齿顶圆ra，da齿根圆rf，df齿 厚任意圆齿厚 si分度圆齿厚 s齿槽宽任意圆齿槽宽ei分度圆齿槽宽 e齿 距任意圆齿距 pi= si+ ei分度圆齿距 p = s + e分度圆r，d齿顶，齿顶高ha齿根，齿根高hf齿全高h = ha +hfrha

9、hfhBpsesieirfpira标准直齿圆柱外齿轮齿 宽Bl 主要参数主要参数l齿数：在齿轮整个圆周上轮齿的总数为齿数，齿数：在齿轮整个圆周上轮齿的总数为齿数，用用Z Z表示。表示。l模数：齿距除以圆周率所得的商。用模数：齿距除以圆周率所得的商。用m m来表来表示。示。二、机械传动二、机械传动 由于由于 齿距齿距p=d/z来表示，所以模数也可用以下公式表来表示，所以模数也可用以下公式表示示 m=p/ m=p/ m=d/z m=d/z齿数、模数、压力角是决定齿轮齿廓形状的主要参数。齿数、模数、压力角是决定齿轮齿廓形状的主要参数。压力角压力角，即分度圆压力角，并规定其标准值为，即分度圆压力角，并

10、规定其标准值为 = 20 = 20。二、机械传动二、机械传动 模数直接影响齿轮的大小，轮齿齿形和强度的大小。对模数直接影响齿轮的大小，轮齿齿形和强度的大小。对于相同齿数的齿轮，模数越大，齿轮的几何尺寸越大，轮于相同齿数的齿轮，模数越大，齿轮的几何尺寸越大，轮齿也大，因此承载的能力也越大。齿也大，因此承载的能力也越大。二、机械传动二、机械传动l 直齿圆柱齿轮转动直齿圆柱齿轮转动啮合条件：两齿轮的模数和压力角相同啮合条件：两齿轮的模数和压力角相同中心距：中心距：a=r1+r2=m(z1+z2)/2l齿轮转动的失效形式齿轮转动的失效形式 l失效的原因及避免措施见书表失效的原因及避免措施见书表1-6所

11、示。所示。常见的齿轮失效形式有：常见的齿轮失效形式有：轮齿折断轮齿折断齿面磨损齿面磨损 齿面点蚀齿面点蚀齿面胶合齿面胶合塑性变形塑性变形二、机械传动二、机械传动l 斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮二、机械传动二、机械传动构成: 发生面上的斜线绕基圆柱作纯滚动时就形成了斜齿轮的齿廓曲面。二、机械传动二、机械传动二、机械传动二、机械传动 当当=0=0时，则为直尺圆柱渐开螺旋面齿轮简称直齿圆柱齿轮）；时，则为直尺圆柱渐开螺旋面齿轮简称直齿圆柱齿轮）；当当00时，则为斜齿圆柱渐开螺旋面齿轮，简称斜齿圆柱齿轮。时，则为斜齿圆柱渐开螺旋面齿轮，简称斜齿圆柱齿轮。斜齿轮展开图斜齿轮展开图一、机械传动一、机械传动l

12、齿条传动齿条传动齿条传动的形式齿条传动的形式 两标准渐开线齿轮传动中两标准渐开线齿轮传动中 ，当其中一个齿轮的齿数无限增当其中一个齿轮的齿数无限增加时，分度圆变为直线，称为加时，分度圆变为直线，称为基准线。此时齿顶圆、齿根圆基准线。此时齿顶圆、齿根圆和基圆也同时变为与基准线平和基圆也同时变为与基准线平行的直线，并分别叫齿顶线、行的直线，并分别叫齿顶线、齿根线。这时齿数趋于无穷多齿根线。这时齿数趋于无穷多的齿轮的一部分就是齿条。因的齿轮的一部分就是齿条。因此，齿条是具有一系列等距离此，齿条是具有一系列等距离分布齿的平板或直杆。分布齿的平板或直杆。 齿条传动的特点齿条传动的特点二、机械传动二、机械

13、传动l 齿条的齿廓是直线，所以齿廓上各点的法线是平行的。在传动时齿条做直线运动。齿条上各点的速度大小和方向都一致，齿廓上各点的齿形角都相等，其大小等于齿廓的倾斜角，即齿形角=20l 由于齿条上各齿同侧的齿廓是平行的，所以不论在基准线上中线上）、齿顶线上，还是与基准线平行的其他直线上，齿距都相等。二、机械传动二、机械传动l 蜗杆传动蜗杆传动 蜗杆传动由主动件蜗杆和从动件蜗轮组成。传递两交错轴之间的运动和动力。蜗杆的形状象个圆柱形螺纹的螺杆蜗杆的旋向：右旋蜗杆和左旋蜗杆 （一般为右旋）蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向又弯曲成圆弧形，以便与蜗杆更好地啮合。 二、机械传动二、机械传动 蜗杆的头

14、数：单头蜗杆(蜗杆上只有一条螺旋线，即蜗杆转一周，蜗轮转过一齿)双头蜗杆(蜗杆上有两条螺旋线，即蜗杆转一周，蜗轮转过两个齿)依此类推，设蜗杆头数为 （一般z1 ），蜗轮齿数为z2 、则传动比i为： 二、机械传动二、机械传动1.1.传动比大：结构紧凑，动力传动传动比大：结构紧凑，动力传动i=7i=7 80 80；2.2.传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低； 3.3.可自锁：升角小于当量摩擦角时；可自锁：升角小于当量摩擦角时；4.4.传动效率低：滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率传动效率低：滑动速

15、度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率已可达已可达90%90%以上。以上。5. 5. 制造成本较高制造成本较高 为了减摩耐磨，通常蜗轮齿圈需要用贵重的青铜等为了减摩耐磨，通常蜗轮齿圈需要用贵重的青铜等材料制造，蜗杆则采取淬硬后磨削工艺，因此制造成本较高。材料制造，蜗杆则采取淬硬后磨削工艺，因此制造成本较高。6. 6. 不能实现互换不能实现互换 由于蜗轮是用与其匹配的蜗杆滚刀加工的，因此，仅由于蜗轮是用与其匹配的蜗杆滚刀加工的，因此，仅模数和压力角相同的蜗杆与蜗轮是不能任意互换的。模数和压力角相同的蜗杆与蜗轮是不能任意互换的。蜗杆传动与齿轮传动相比，具有以下特点：蜗杆传动与齿轮传动相比，具有

16、以下特点： 蜗杆传动适用于传动比大、传递功率不大且不作长期蜗杆传动适用于传动比大、传递功率不大且不作长期连续运转的场合。连续运转的场合。二、机械传动二、机械传动二、机械传动二、机械传动l 带传动带传动1. 1. 带传动的组成带传动的组成 主动轮主动轮1 1、从动轮、从动轮2 2、环形带、环形带3 3。潘存云教授研制二、机械传动二、机械传动工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力托动从动轮一起同轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力托动从动轮一起同向回转。向回转。二、机械传动二、机械

17、传动2、带传动的特点、带传动的特点 1. 适用于中心距较大的传动；适用于中心距较大的传动；2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏；件的损坏；4. 结构简单、成本低廉。结构简单、成本低廉。优点：优点：缺陷：缺陷：1. 传动的外廓尺寸较大；传动的外廓尺寸较大；2. 需要张紧装置；需要张紧装置；3. 由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4. 带的寿命较短；带的寿命较短；5. 传动效率较低。传动效率较低。二、机械

18、传动二、机械传动运用：两轴平行、且同向转动的场合称为开口传动），中小功率电机与运用：两轴平行、且同向转动的场合称为开口传动），中小功率电机与工作机之间的动力传递。工作机之间的动力传递。V带传动应用最广，带速：带传动应用最广，带速： v=525 m/s 传动比：传动比：i=7 效率：效率： 0.90.953. 带传动的应用带传动的应用 一、机械传动一、机械传动二、机械传动二、机械传动4. 带传动的类型带传动的类型类类型型平型带平型带V 型带型带多楔带多楔带摩擦型摩擦型啮合型啮合型圆形带圆形带普通平带普通平带片基平带片基平带普通带普通带窄带窄带齿形带齿形带宽带宽带联组带联组带大楔角带大楔角带二、机

19、械传动二、机械传动l 链传动链传动1 1、组成、组成 ：链传动由主动链轮：链传动由主动链轮1 1、从动链轮、从动链轮2 2和绕在链轮上并与和绕在链轮上并与链轮啮合的链条链轮啮合的链条3 3组成组成 传动链 用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度v15m/s。传动链有齿形链和滚子链两种。二、机械传动二、机械传动二、机械传动二、机械传动2 2、链传动的特点、链传动的特点 链传动结构角带传动紧凑，过载能力大； 链传动有准确的平均传动比，无滑动现象，但传动平稳性差，工作时有噪声； 作用在轴和轴承上的载荷较小。 可在温度较高、灰尘较多、湿度较大的不良环境下工作； 低速时能传递较大的载荷； 制造成本高

20、。三、轴系零部件三、轴系零部件 轴是组成机器中最基本的和主要的零件，一切做旋转运动的传动零轴是组成机器中最基本的和主要的零件，一切做旋转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传动动力。件，都必须安装在轴上才能实现旋转和传动动力。1 1、轴的种类、轴的种类按照轴的轴线形状不同，可以把轴分为曲轴和直轴 图 轴 （a曲轴 （b光轴 （c阶梯轴2 2、轴的结构、轴的结构轴主要有轴颈、轴头、轴身和轴肩、轴环构成。三、轴系零部件三、轴系零部件按照轴的所受载荷不同，可将轴分为心轴、转轴和传动轴三类。心轴：只承受弯矩而不承受转矩的轴。（自行车的前轴）转轴：既承受弯矩又承受转矩的轴。传动轴：只受转矩不受

21、弯矩或受很小弯矩的轴。（车床上的光轴、连接汽车发动机输出轴和后桥的轴）三、轴系零部件三、轴系零部件三、轴系零部件三、轴系零部件3 3、轴的固定、轴的固定轴的固定轴的固定周向固定周向固定楔键连接楔键连接平键连接平键连接花键连接花键连接过盈配合键过盈配合键轴向固定轴向固定轴肩轴肩螺母螺母定位套筒定位套筒弹性挡圈弹性挡圈周向固定：不允许轴与零件发生相对转动的固定。周向固定：不允许轴与零件发生相对转动的固定。轴向固定：不允许轴与零件发生相对的轴向移动的固定。轴向固定：不允许轴与零件发生相对的轴向移动的固定。三、轴系零部件三、轴系零部件（1楔键连接楔键连接 楔键如下图所示，沿键长一面制成1：100斜度，

22、在轴上平行于轴线开平底键槽，轮毂上制成1：100斜度的键槽，装配时沿轴向将楔键打入键槽，依靠键的上下两面与键槽挤紧产生的摩擦力，将轴与轮毂连接在一起。三、轴系零部件三、轴系零部件（2平键连接平键连接 平键是一个截面为矩形的长六面体，键的两个侧面与键槽紧密配合，顶面与轮毂键槽间留有间隙，主要是靠两侧面来传递扭矩，其连接方法如下图a)所示；当零件需沿轴向移动时，可用导向键滑键衔接，如图b)所示。三、轴系零部件三、轴系零部件（3花键连接花键连接 花键连接由花键轴与花键槽组成。 使用范围：用与传递大扭矩、要求有良好的导向性和对中性的场合， 花键的齿形：矩形、三角形及渐开线齿形三种。（4过盈配合过盈配合

23、特点：轴的实际尺寸比孔的实际尺寸大，安装时利用打入、压入、热套等方法将轮毂安装在轴上。应用范围：用于有振动、冲击和不需经常拆卸的场合。三、轴系零部件三、轴系零部件（1轴肩：用于单方向的轴向固定。轴肩：用于单方向的轴向固定。（2螺母：轴端或轴向力较大时可用螺母固定。为螺母：轴端或轴向力较大时可用螺母固定。为防止螺母松动，可采用双螺母或带翅垫圈。防止螺母松动，可采用双螺母或带翅垫圈。（3定位套圈：一般用于两个零件间距离较小的场定位套圈：一般用于两个零件间距离较小的场合。合。（4弹性档圈卡环）：当轴向力较小时，可采用弹性档圈卡环）：当轴向力较小时，可采用弹性挡圈进行轴向定位，具有结构简单、紧凑等特弹

24、性挡圈进行轴向定位，具有结构简单、紧凑等特点。点。4 4、轴、轴 承承三、轴系零部件三、轴系零部件轴轴承承滑动轴承滑动轴承轴承座轴承座 轴承盖轴承盖 轴轴 瓦瓦润滑装置润滑装置滚动轴承滚动轴承内内 圈圈外外 圈圈滚动体滚动体保持架保持架三、轴系零部件三、轴系零部件滑动轴承的组成：轴承座、轴承盖、轴瓦和润滑装置等滑动轴承的组成：轴承座、轴承盖、轴瓦和润滑装置等组成。组成。三、轴系零部件三、轴系零部件滚动轴承滚动轴承组成：内圈、外圈、滚动体和保持架。组成：内圈、外圈、滚动体和保持架。三、轴系零部件三、轴系零部件滚动轴承的特点：滚动轴承的特点：由于滚动摩擦代替滑动摩擦，摩擦阻力小，效率高。由于滚动摩

25、擦代替滑动摩擦，摩擦阻力小，效率高。 对于同一尺寸的轴颈，滚动轴承的宽度小，可使机器轴向尺对于同一尺寸的轴颈，滚动轴承的宽度小，可使机器轴向尺寸小，结构紧凑。寸小，结构紧凑。运转精度高，径向游隙比较小并可用预紧完全消除。运转精度高，径向游隙比较小并可用预紧完全消除。冷却、润滑装置结构简单，维护保养方便。冷却、润滑装置结构简单，维护保养方便。 不需要用有色金属，对轴的材料和热处理要求不高。不需要用有色金属，对轴的材料和热处理要求不高。滚动轴承为标准化产品，统一设计、制造，大批量生产，成滚动轴承为标准化产品，统一设计、制造，大批量生产，成本低。本低。必须确保安装表面和安装环境的清洁，不得有铁屑、毛刺、灰尘等异必须确保安装表面和安装环境的清洁，不得有铁屑、毛刺、灰尘等异物进入物进入用清洁的汽油或煤油仔细清洗轴承表面，除去防锈油，在涂上