科技创新训练(机械部分)1课件

1、1机械结构设计与制作机械结构设计与制作训练（选修课）2第一章 机械零件3一、联接与联接的分类1、联接的概念：在机器和仪器中，许多零部件需要采用一定的联接方式合成一体，以保证机械或仪器的组成部分具有确定的相对位置。 42、联接的分类：可拆联接不可拆联接53、联接应满足的要求 v保证足够的强度强度；v保证被联接零件具有一定的位置精度位置精度；v在震动和冲击的条件下，保证联接可靠可靠；v保证联接结构有良好的工艺性工艺性。 6二、螺纹连接71、螺纹的基本知识v螺纹联接是利用螺纹零件构成的可拆联接，在机械行业中应用非常广泛。v螺纹的种类（按牙型）有三角形、矩形、梯形、锯齿形及管螺纹和锥螺纹几种。v用于联

2、接的主要是三角螺纹、锥螺纹和管螺纹；矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹用于传动。82、螺纹联接的主要类型v螺栓联接v双头螺柱联接v螺钉联接v紧定螺钉联接92.1 2.1 螺螺 栓栓 联联 接接 螺栓联接常用的联接件有：螺栓联接常用的联接件有：螺栓螺栓、螺母螺母、垫圈垫圈。它用于被联接件都不太厚，它用于被联接件都不太厚，能加工成通孔，且要求联接力能加工成通孔，且要求联接力较大的情况。较大的情况。102.2 双头螺柱联接v双头螺柱双头螺柱联接联接主要用于被主要用于被连接零件之一连接零件之一太厚太厚或由于或由于结构结构上的原因不能用螺栓上的原因不能用螺栓联接联接的场合。它由的场合。它由双头螺双头螺柱柱、

3、螺母螺母和和垫圈垫圈组成。组成。112.3 螺钉联接v螺钉螺钉联接联接一般用于一般用于受力受力不不大而又不需经常大而又不需经常拆装拆装的地的地方。这种方。这种联接联接不用螺母，不用螺母，而是将螺钉直接拧入一个而是将螺钉直接拧入一个带螺孔的被带螺孔的被联接联接零件中来零件中来实现联接的。实现联接的。123、螺纹联接件种类v六角头螺栓六角头螺栓 vA型双头螺栓 vI型六角螺母型六角螺母 v六角开槽螺母 13v内六角圆柱头螺钉内六角圆柱头螺钉 v开槽圆柱头螺钉 v开槽沉头螺钉开槽沉头螺钉 v开槽锥端紧定螺钉 14v平垫圈 v弹簧垫圈 v圆螺母用止退垫圈 v圆螺母 154、螺纹联接的防松方法v摩擦防松

4、方法：对顶螺母，弹簧垫圈及自锁螺母等；v机械防松方法：开口销与六角开槽螺母、止动垫圈及串联钢丝等；v铆冲防松：螺母拧紧后把螺栓未端伸出部分铆死，或在螺栓未端与螺母的旋合处利用冲点防松。 16三、键连接17键联接轴轴键键皮带轮皮带轮181、键的主要类型 1.1 普通平键 1.2 半圆键1.3 （钩头）楔键 键键联联接接192、 键联接特点键联接特点2.1 普通平键联接特点普通平键联接特点定心性好、装拆方便 键键联联接接202.2 半圆键联接特点半圆键联接特点 定心性好、装拆方便；键槽对轴的消弱较大，只适用于轻载联接。键键联联接接212.3 钩头楔键联接特点钩头楔键联接特点 适用于定心精度不高，载

5、荷平稳和低速联接。 键键联联接接22四、销连接231、销联接的主要类型 v1.1 圆柱销v1.2 圆锥销v1.3 开口销 242、圆柱销的特点v2.1 圆柱销利用微小过盈固定在铰制孔中，可以承受不大的载荷；v 2.2 圆柱销多次拆装会降低定位精度和可靠性；v 2.3 圆柱销主要用于定位，也用于联接销和安全销。 253、圆锥销的特点v3.1 圆锥销具有：的锥度，小端直径为标准值；v3.2 圆锥销在受横向力时可以自锁，安装方便，定位精度高，多次拆装不影响定位精度等；v3.3 圆锥销主要用于定位，也可用作联接销。264、开口销的特点v4.1结构简单、工作可靠、装拆方便；v4.2主要用于联接时的防松，

6、不能用于定位；v4.3常与槽形螺母合用，锁定螺纹联接件。 27五、垫圈v1、垫圈分类：平垫圈和弹簧垫圈。v2、垫圈功用：平垫圈起着增大被连接零件接触表面面积，降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用；弹簧垫圈还能起着阻止螺母回松、防震的作用。28六、卡簧v1、卡簧的功用：是一种断开的环形钢丝，它能略为撑大或缩小并恢复原状，用于固定轴向力很小的轴上零件或孔内零件如轴承等，简单方便。v2、卡簧类型：它分为轴用和孔用两种。形状有C型、E型和U型。29卡簧30卡簧31七、弹簧v1、弹簧分类：v1.1 按所承受的载荷性质分：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。v1.2 按弹簧形状分：

7、螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、盘簧等。32332、弹簧功用v控制机械的运动；v吸收振动和冲击能量； v存储和释放能量； v测量力的大小。34八、轴351、轴的功用v轴是组成机器的主要零件之一；v轴是支承旋转零件(如齿轮、蜗轮、带轮等)，使其具有确定的工作位置；v轴的主要功用是传递运动和动力。 362、轴的分类按轴线形状不同分为：v直轴v曲轴v挠性轴373、直轴的分类 1. 按承受载荷不同分为：v转轴：工作时既承受弯矩又传递转矩的轴；v心轴：工作时只承受弯矩而不传递转矩的轴；v传动轴 ：工作时只受或主要传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴 。 2、按外形不同分为：光轴和阶梯轴。384、轴的

8、应用394.1 转轴的应用 减速器 减速器轴404.2 心轴的应用414.3 传动轴的应用 联接变速箱与后桥之间的轴42五、阶梯轴的组成43六、轴上零件固定方法v轴上零件的轴向定位；v轴上零件的周向定位。446.1 轴上零件的轴向定位方法v轴肩或轴环定位；v套筒定位：v锥面定位；v圆螺母与止动垫圈定位；v双圆螺母定位；v弹性挡圈定位；v轴段挡圈定位；v紧定螺钉定位。456.2 轴上零件的周向定位方法v键联接定位；v销联接定位；v紧定螺钉定位；v过盈配合定位；v紧定套定位。46七、轴的设计要求47轴的设计要求v轴的结构和形状应便于装配和维修；v阶梯轴的直径应该是中间大，两端小，便于轴上的零件拆装

9、；v轴端、轴颈与轴肩的过渡部分应该有倒角或者过渡圆角；v轴上需要切制螺纹或者进行磨削时，应该有螺纹退刀槽或者砂轮越程槽；v当轴上有两个以上的键槽时，键槽宽度尽可能相同，并且在同一母线上，以利于加工；v从强度、刚度和振动稳定性等方面来保证轴具有足够的工作能力和可靠性。48八、轴承49轴承1、轴承的功用：轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度；减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。 2、轴承的分类：滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承。3、滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承特点与应用：504、滚动轴承的类型4.1 按所承受载荷和方向，分为以承受径向载荷为主的向心轴承向心轴承和以承受轴向载荷的推力推力轴承轴承两类。

10、4.2 按滚动体形状不同分为球轴承球轴承和滚子轴承滚子轴承。515、滚动轴承组成v一般由内圈内圈、外圈外圈、滚动体滚动体和保持架保持架组成。内圈装在轴颈上，外圈装在机座或零件的轴承孔内。多数情况下，外圈不转动，内圈与轴一起转动。当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。保持架使滚动体均匀分布在滚道上，并减少滚动体之间的碰撞和磨损。52外外 圈圈滚动体滚动体内内 圈圈保持架保持架5354555657结构演示图58滚动轴承（向心轴承）59推力球轴承606、滚动轴承的基本代号轴承型号为5110606 表示内径： d 06 5 30mm11 表示直径系列和宽度系列5 表示类型：“ 6”深沟球轴承；“

11、 3”圆锥滚子轴承； “5”推力球轴承617、轴承的选择（设计要求）v寿命v载荷v旋转速度v旋转精度v噪声摩擦v工作温度v润滑v维护628、常用滚动轴承的类型v调心球轴承v圆锥滚子轴承v双列深沟球轴承v推力球轴承v深沟球轴承v角接触球轴承v推力圆柱滚子轴承63第二章 机 械 传 动64一、齿 轮 传 动651、齿轮传动的分类v平面齿轮传动；v空间齿轮传动。662、齿轮传动的类型v外啮合齿轮传动；v内啮合齿轮传动；v齿轮-齿条传动。673、齿轮的结构轮齿轮毂幅板轮缘键槽轴孔684、齿轮传动的特点v传递功率的范围和圆周速度的范围大；v传动效率高，传动平稳；v传动比准确，使用寿命长，工作可靠；v制造

12、精度要求高，制造费用大，v精度低时震动和噪声大，v不适宜两轴间距离较大的传动。695、直齿圆柱齿轮传动705.1 直齿圆柱齿轮传动特点v平稳性差，容易产生噪音和冲击；v重合度小，不适合用于高速和重载的传动；v 制造简单。716、斜齿圆柱齿轮传动726.1 斜齿圆柱齿轮传动特点v平稳性好，产生的冲击和振动小；v重合度大，载荷大，适用于中、高速传动；v齿轮会产生轴向推力，是有害分力，将增大传动装置中的摩擦损失 。737、人字齿圆柱齿轮传动748、内啮合传动759、直齿条传动7610、斜齿条传动7711、直齿圆锥齿轮传动7812、曲齿圆锥齿轮传动7913、螺旋斜齿轮传动8014、弧面蜗杆传动8115

13、、圆柱蜗杆传动8216、锥蜗杆传动83二、齿 轮 系84轮系的类型v1、定轴轮系：所有齿轮几何轴线的位置都是固定的轮系，称为定轴轮系。v2、周转轮系：若轮系中至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为周转轮系。v3、复合轮系：周转轮系与定轴轮系相组合或若干个基本周转轮系相组合而成的复杂轮系。85*轮系的功能（特点）v1.能获得较大的传动比。v2.实现相距较远两轴之间的传动。v3.能实现分路传动。v4.能实现变速与换向传动。v5.能用作运动的合成与分解。v6.承载能力高，传动效率高、运动平稳，结构紧凑。v7.体积小、重量轻、运动精度高。86定轴轮系87周转轮系（行星轮

14、系）88复合轮系89差 速 器90第三章平 面 连 杆 机 构91一、平面连杆机构的组成92二、平面连杆机构的特点v能满足不同类型、不同规律运动要求和动力要求；v是低副联接，故压强小、耐磨、寿命长；v接触面为平面或圆柱面，容易制造，并能获得较高的制造精度；v在联接处存在一定间隙，因而会降低运动精度；v构件数增多时，设计较困难。 933.1 3.1 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构3.2 双曲柄机构双曲柄机构3.3双摇杆机构双摇杆机构平行四边形机构平行四边形机构反平行四边形机构反平行四边形机构三、平面连杆机构的类型94在铰链四杆机构中，若两连架在铰链四杆机构中，若两连架杆分别为曲柄和摇杆时，则称杆分别为

15、曲柄和摇杆时，则称为曲柄摇杆机构。为曲柄摇杆机构。 曲柄（红色）作360周转运动，摇杆(兰色)作往复摆动，主动件可以为曲柄，也可以为摇杆。应用实例3.1 3.1 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构95雷达天线俯仰机构 96缝纫机踏板机构 97在铰链四杆机构中，若两在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，则称连架杆均为曲柄时，则称为双曲柄机构。为双曲柄机构。 构件构件1和和3都能作都能作360 周周转运动，主动曲柄作等速转运动，主动曲柄作等速转动，从动曲柄作变速转转动，从动曲柄作变速转动。动。3.2双曲柄机构应用实例98惯 性 筛 99平行四边形机构平行四边形机平行四边形机构是双曲柄机构是双曲柄机构的一个

16、特例。构的一个特例。组成四边形对组成四边形对边的构件长度边的构件长度分别相等。曲分别相等。曲柄柄1和和3的回转的回转方向相同，角方向相同，角速度时时相等速度时时相等。应用实例100摄影平台升降机构 101反平行四边形机构组成四边形的组成四边形的对边构件长度对边构件长度分别相等。曲分别相等。曲柄柄1和和3回转方回转方向相反，主动向相反，主动曲柄等速转动，曲柄等速转动，从动曲柄变速从动曲柄变速转动。转动。应用实例102车门开闭机构 1033.3 双摇杆机构在铰链四杆机构中，若在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，两连架杆均为摇杆时，则称为双摇杆机构。则称为双摇杆机构。 构件构件1和和3都作往复摆动，都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动，从动摇杆作变速摆动动应用实例104造型