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文档简介
1、机械工程技术,授课教师:张福周QQ:627242408 办公室:D1-201,新理念、教学方法全新改版,学分:6.5 课程类型:专业基础学习领域 学时:104 先修课程:机械制图 后续课程:机械结构设计、机械制造,一、基本信息,二课程内容,理解力学的基本概念和基本定律,熟练掌握解决工程力学问题的定理和公式。 能对静力学问题和简单的运动力学问题进行分析和计算; 能正确应用公式对受力不很复杂的构件进行强度、刚度和稳定性的计算; 熟悉常用工程材料的性能,具备根据机械零件的服役条件和失效形式、合理选用工程材料的初步能力;,三、课程设计 1课程目标设计 (1)能力目标,具有正确
2、选择一般零件热处理工艺方法,具备应用常用热处理工艺处理实际问题的初步能力; 具备对常用机构的结构、运动特性的分析能力; 具备简单机械装置设计和分析的能力; 具有查阅机械标准、规范、手册、图册等有关技术资料及编写设计说明书的能力; 具备根据零件要求正确选用常用的量具、量仪并进行测绘的能力。,1课程目标设计 (1)能力目标,(2)知识目标 对常见工程约束能进行简化、受力分析和画受力图; 掌握力的投影、对点的矩和对轴的矩的计算;掌握各力系的平衡方程及应用,对工程静定结构能进行平衡分析; 理解截面法,内力、应力、变形、应变、强度、刚度和稳定性的概念; 能计算杆件在基本变形下的内力,并作出内力图;能分析
3、计算基本变形杆件的应力和变形;能进行基本变形杆件的强度、刚度和稳定性计算; 能读懂铁碳相图,理解铁碳合金化学成分和组织对性能影响的规律; 掌握常用金属材料的牌号、性能、用途及选用原则;,掌握金属材料热处理的基本原理、常用热处理工艺与应用范围; 掌握机械系统设计的基础知识,掌握分析和设计常用机构、简单机械传动装置的方法; 掌握常用机构运动设计的基本知识及常用执行机构和传动装置的设计方法; 掌握机构常用零、部件的主要类型、性能、结构特点、应用、制造、材料和标准等,掌握通用零部件设计计算和选用的基本知识; 掌握常用零件的测绘方法。,(2)知识目标,(3)其他目标 规范操作习惯-正确使用工具、仪器;
4、知识获取能力-利用书籍或网路获取相关的信息; 良好职业行为-正确做事,培养严谨务实的作风; 团队协作精神互相帮助、共同学习、共同达到目标; 语言表达能力表达与回答问题。,3能力训练项目设计 按照基于工作过程系统化的课程理念,进行学习任务的设计,以工作过程的逻辑为主线,将相关理论知识进行整合串联,突出理论知识与职业能力的有效衔接。本课程改造了工程力学、工程材料、机械设计基础等课程的内容和顺序,从知识逻辑的的传授转变为职业活动的工作导向能力的训练。 学习任务采用工程实际应用的事例,教学过程体现“做、教、学”一体化。使得学生完成工作任务的同时,各学习种零件的工作性能和适用场合以及它们在机器中的功能、
5、相互影响、装配关系等方面的机械工程基础知识。其实质是将职业实践与专业知识结合起来,做到学科课程中实践与理论有机地贯通。,四、课程考核方案设计 本学习领域属于实践性、应用性比较强的课程,注重学习过程的重要性,加强应用能力的考核。 考核分为形成性考核和终结性考核。其中形成性考核占70%,终结性考核占30%。具体考核内容分配如下: 1.形成性考核 包括考勤(10%)、学习态度(10%)、课堂提问(10%)、项目考核(50%)、作业(20%) 2.终结性考核 期末笔试,基本理论储备,侧重于机械基础知识的理论素养。,授课方法,1、学生为主角 2、每3人一组. 3、座位图。,项目一 滑动轴承座的拆装,学习
6、目标,1. 会选择和使用装拆工具; 2. 懂得工作安全要领; 3. 读懂滑动轴承座的装配图及其零件图; 4 .会拆装双头螺柱、螺钉、螺母; 5 .掌握固定联接的相关理论知识。 (螺纹联接、 摩擦与润滑、滑动轴承),安全提示,使用手动工具时,应牢记以下安全提示: 为了更好地控制和安全起见,拉动扳手的方向要始终朝着你自己,切勿推动扳手; 需要专用工具的场合,务必使用合适的专用工具,不要试着用其他不恰当的工具代替; 切勿将工具暴露在过热环境中,高温会降低金属强度; 切勿在任何扳手或套筒把手上使用锤子敲击,特制的可与锤子一并使用的扳手除外; 确保工具处于完好且安全的状态。工具损坏(例如旋具手柄损坏、刀
7、具断裂,扳手开口宽度变大,锉刀手柄或锤子未安装到位,錾子头部边缘磨损,台虎钳口沟槽磨损等),应更换破损或磨损严重的工具; 工作结束后应仔细清洁工具,然后放回到规定的位置处,摆放应整齐有序。,拆卸的原则,拆卸时的顺序应与装配顺序相反,一般按“由外至内,自上而下,先部件(或组件)再零件”的原则进行。同时还必须注意下列规则: 用击卸法冲击零件时,必须垫好软衬垫,或者用软材料做的锤子或冲棒打击,以防止损坏零件表面。 长径比值较大的零件(如较精密的细长轴、丝杆等)拆下后,应当立即清洗、涂油,并垂直悬挂。 清洗拆下的零件后,应尽快涂上防锈油。对于精密零件,要避免碰伤表面。零件较多时,还要按部件分门别类,作
8、好标记后妥善放置。 对容易产生位移而又无定位装置或有方向性的相配件,要先作好标记,再拆卸,以便复装时容易辨认。,工作任务,拆开滑动轴承座,观察其结构; 叙述各部件的位置关系和结合方式; 按操作规范用双头螺柱替代螺栓重新装配好滑动轴承座; 叙述螺纹联接的类型及应用 。,任务1.1 滑动轴承座的装配图,任务1.2 装配工具,扳手使用视频1,拆装多级泵视频2,装拆滑动轴承座训练成绩评定,任务1.2 装配工具,拆装结果评价,小组自我评价 教师评价,任务1.2 装配工具,常见的问题,任务1.2 装配工具,任务1.3 联 接,示例:减速器的动联接和静联接,任务1.3 联 接,任务1.3 联 接,根据传递载
9、荷的工作原理可分为力附着联接和形状附着联接两类。 力附着联接是靠联接中接合面间的摩擦来传递载荷,如过盈联接、弹性环联接,任务1.3 联 接,形状附着联接是直接通过联接中零件的各种变形来传递载荷,如平键联接、销轴联接,任务1.4 螺 纹 联 接,螺纹的形成,任务1.4 螺 纹 联 接,任务1.4 螺 纹 联 接,螺纹的类型,任务1.4 螺 纹 联 接,螺纹的类型,任务1.4 螺 纹 联 接,任务1.4 螺 纹 联 接,1.4.1 螺纹的主要参数,任务1.4 螺 纹 联 接,任务1.4 螺 纹 联 接,普通螺纹的标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号组成。 例 M241.5左5g6gL 其
10、中M24代表公称直径为24mm的螺纹 15表示螺纹的螺距为1.5mm 左代表螺纹为左旋螺纹 5g螺纹中径公差代号 6g螺纹顶径公差代号 L代表螺纹旋合长度,任务1.4 螺 纹 联 接,1.4.2 螺纹代号和标记,1.4.3 常用螺纹的特性与应用 管螺纹由螺纹特征代号(G)、尺寸代号和公差等级代号(A、 B)组成。 如 G 1 A表示公称直径为1 英寸公差等级为A级外螺纹;G1 表示公称直径为1 英寸的内螺纹 注:内螺纹不标公差等级代号;左旋螺纹可附加代号LH。例G1 LH;管螺纹的公称直径指管子的内径。,任务1.4 螺 纹 联 接,任务1.4 螺 纹 联 接,管 螺 纹,结构:牙形角60 性能
11、:自锁性好,牙根强度高,工艺性 好 应用:用于联接,三角形螺纹,结构:牙形角55 特点:联接紧密,内外螺纹无间隙 应用:密封性要求较高的场合,任务1.4 螺 纹 联 接,梯形螺纹,结构:牙形角 特点:效率较高、牙根强度较大、工艺 性好 应用:用于传动,矩形螺纹,结构:牙形角0 性能:效率较高、牙根强度小、 工艺性差 应用:用于传动,任务1.4 螺 纹 联 接,矩齿形螺纹,结构:工作面的牙型斜角为3 非工作面的牙型斜角为30 性能:效率较高、牙根强度较大、 工艺性好 应用:用于单向传动 。,任务1.4 螺 纹 联 接,1.4.4 螺纹的加工方法 搓丝视频1,任务1.4 螺 纹 联 接,(1) 套
12、丝扣 加工 精度低、中等批量的 尖牙螺纹。四块板牙 可根据螺距更换板牙 根据直径要求进行调 整。仅用于螺栓螺纹。,任务1.4 螺 纹 联 接,(2) 车螺纹 单件加工精度高 的各种形状和大 小的螺纹。,任务1.4 螺 纹 联 接,() 用螺纹梳刀切螺纹 用半自动和自动车床大批 量加工小的尖牙螺纹。用于 加工螺栓螺纹和螺母螺纹。,任务1.4 螺 纹 联 接,()螺纹磨削 用多螺纹的成型砂轮 可以完整地磨出精密 的尖牙螺纹。 用于淬火后的零件 螺纹的加工。,任务1.4 螺 纹 联 接,()螺纹滚压螺纹的的无屑加工,压出螺纹断面形状。材料纤维不断裂、加工时间短。但螺纹的螺距误差较大,精度不高。 ()
13、螺纹搓制与螺纹滚压相同。,任务1.4 螺 纹 联 接,1.4.5 螺纹检验和测量 螺纹的极限尺寸通过界限量规来检测。主要测量工具有:螺纹塞规、界限环规和界限卡规。,任务1.4 螺 纹 联 接,螺母或内螺纹用 螺纹塞规检验,长螺 纹端是塞规的通过端, 应能旋入。,任务1.4 螺 纹 联 接,外螺纹用螺纹环规 或螺纹界限卡规检验, 用量规检验必须用过 端环规和止端环规。,任务1.4 螺 纹 联 接,1.4.6 螺纹联接件的类型及应用场合 螺纹联接是由联接件和被联接件组成,联接件的主要类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。,任务1.4 螺 纹 联 接,螺纹联接件的类型,任务1.4 螺
14、 纹 联 接,螺栓联接,被联接件都不切制螺纹,使用不受被联接件材料的限制,构造简单,装拆便,成本低,应用最广。用于通孔,能从被联接件两边进行装配的场合,任务1.4 螺 纹 联 接,双头螺柱联接,双头螺柱的两端都有螺纹,其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内,另一端与螺母旋合而将两被联接件联接用于不能用螺栓联接且又需经常拆卸的场合,任务1.4 螺 纹 联 接,螺钉联接,螺钉联接不用螺母,而且能有光整的外露表面,应用与双头螺柱相似,但不宜用于经常拆卸的联接,以免损坏被联接件的螺纹孔,任务1.4 螺 纹 联 接,紧定螺钉联接,紧定螺钉联接旋入被联接件之一的螺纹孔中,其末端顶住另一被联接件的表面或顶入
15、相应的坑中,以固定两个零件的相互位置,并可传递不大的转矩,任务1.4 螺 纹 联 接,1.4.7 螺纹联接件的强度级别表示方法 螺栓用两个数字来表示,小数点前的数字表示抗拉强度极限Bmin的1/100,小数点后数字表示屈服极限与抗拉强度极限比值(SminBmin)的10倍。例如,螺栓(螺钉、双头螺柱)的强度级别标记为46,表示抗拉强度极限Bmin=400MPa,屈服极限Smin =240MPa。 螺母用一位数字表示,数字为Bmin/100。螺母的强度级别标记为6,表示抗拉强度极限Bmin =600MPa。,任务1.4 螺 纹 联 接,国家标准规定,螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10 级,螺母的
16、性能等级分为7 级。 在一般用途的设计中,通常选用4.8 级左右的螺栓,在重要的或有特殊要求设计中的螺纹联接件,要选用高的性能等级,如在压力容器中常采用8.8 级的螺栓。选用时需注意所用螺母的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级。,任务1.4 螺 纹 联 接,任务1.4 螺 纹 联 接,螺纹联接一般都需要将螺母拧紧,使螺栓受到一定的预紧力F。预紧的目的是增加联接刚度、紧密性并提高防松能力。 1.螺纹联接的预紧 按螺纹联接装配时是否拧紧,分为松联接和紧联接。 对于预紧力大小的控制,一般螺栓联接可凭经验控制,重要螺栓联接通常要采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制。 对于常用的钢制M10M68的粗牙普
17、通螺纹,拧紧力矩T的经验公式为 T0.2Fd T拧紧力矩,Nmm; F预紧力,N; d螺纹的公称直径,mm。,任务1.4 螺 纹 联 接,1.4.8 螺纹联接的拧紧和防松,2.螺纹联接的防松,联接用螺纹标准件都能满足自锁条件。拧紧螺母后,螺母与被联接件支承面间的摩擦力也有助于防止螺母松脱。螺纹防松装置是为防止螺纹副产生相对运动,按其原理可分为三类:,(1)力锁紧防松 采用各种结构措施使螺纹副中的摩擦力不随联接的外载荷波动而变化,保持较大的防松摩擦阻力矩。,弹簧垫圈防松,任务1.4 螺 纹 联 接,(2)形锁紧防松,自锁螺母防松,任务1.4 螺 纹 联 接,(3) 破坏螺纹副的不可拆防松,在螺母
18、拧紧后,采用冲点、焊接、粘接等方法,使螺纹联接不可拆卸。冲点,拧紧螺母后,用冲头冲23点;焊接,拧紧螺母后,将螺母与螺栓点焊;粘接,用粘合剂涂于螺纹旋合表面,拧紧螺母后粘合剂能自行 固化,防松效果良好。这些方法一般用于永久性联接,方法简单可靠防松。,任务1.4 螺 纹 联 接,1、摩擦的定义:两个物体表面在外力作用下发生相互接触并有相对运动(或运动趋势)时,在接触面之间产生的切向运动阻力称为摩擦力,这种现象就是摩擦。 2、摩擦润滑的作用(视频),任务1.5 摩擦与润滑,图 轴间摩擦,1.5.1 摩擦,3、摩擦的分类:,按摩擦副的运动形式分: 滑动摩擦 两接触物体接触点具有不同速度、方向(即具有
19、相对滑动或有相对滑动的趋势)时的摩擦; 2) 滚动摩擦 两接触物体接触点的速度之大小和方向相同(即具有相对滚动或有相对滚动趋势)时的摩擦。 3) 自旋摩擦:两接触物体环绕其接触点处的公法线相对旋转时的摩擦; 上述摩擦方式(即运动方式)的叠加,就构成了复合方式的摩擦,如滑动滚动摩擦。,任务1.5 摩擦与润滑,3、摩擦的分类:,按摩擦副的运动状态分 1)静摩擦 两接触表面存在微观弹性位移(相对运动趋势),但尚未发生相对运动时的摩擦; 2)动摩擦 两接触表面间存在相对运动时的摩擦。 按摩擦是否发生在同一物体分 1)内摩擦同一物体内各部分之间发生的摩擦 ; 2)外摩擦两个物体的接触表面间发生的摩擦 。
20、,任务1.5 摩擦与润滑,按摩擦副的润滑状态分,. 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。,. 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开,其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。,流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开,摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小,且不会有磨损产生,是理想的摩擦状态。,任务1.5 摩擦与润滑,1.5.2 磨损,1、磨损的定义:是零部件失效的一种基本类型。磨损表现为松脱的细小颗粒(磨屑)的出现,以及表现为受摩擦学负荷表面上材料性质(化学的、物理的、金相组织的、机械工艺的)和形状的(形貌和尺寸、粗糙度、表面层厚度)
21、变化。 2、磨损的分类:,任务1.5 摩擦与润滑,1) 粘着磨损 也称咬合磨损。它是指摩擦副相对运动时,由于接触面局部发生金属粘着,在随后相对滑动中粘着处被破坏,使得金属屑粒从零件表面被拉拽下来或零件表面被擦伤的一种磨损形式。 2) 磨料磨损 物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物(包括硬金属)相互摩擦引起表面材料损失。在形貌图上判断磨料磨损的主要依据是划痕,在这些划痕中往往还有微切削痕迹存在;一些脆性材料上还会出现崩碎、颗粒。,任务1.5 摩擦与润滑,影响磨料磨损的主要因素有: 一般情况下,材料的硬度越高,耐磨性越好; 金属的磨损量随磨粒平均尺寸的增大而增大; 磨损量随磨料硬度的增大而增大。 3)
22、疲劳磨损 摩擦副两对偶表面作滚动或滚滑复合运动时,由于交变接触应力的作用,使表面材料疲劳断裂而形成点蚀或剥落的现象,称为疲劳磨损(或接触疲劳点蚀)。影响疲劳磨损的因素有:,任务1.5 摩擦与润滑,钢的心部硬度越高,产生疲劳裂纹的危险性越小; 零件表面粗糙度值越大,越容易产生疲劳裂纹,但当零件表面粗糙度值小到超过一定极限后,对疲劳寿命的影响就很不明显; 润滑油能够对接触区起到均化接触应力的作用,所以润滑油的粘度越高,越有利于提高零件的疲劳寿命。 4) 冲蚀磨损 当一束含有硬质微粒的液体冲击到固体表面时,就会造成冲蚀磨损。影响因素:磨粒与固体表面的摩擦系数、磨粒的冲击速度以及磨粒的冲击速度方向同固
23、体表面所夹的冲击角。 5)腐蚀磨损 摩擦副受到空气中的酸或润滑油燃油中的少量无机酸(如硫酸)及水分的化学作用(或电化学作用),在相对运动中造成表面材料的损失称为腐蚀磨损。影响腐蚀磨损的主要因素除了零件所接触的特殊介质(如酸、碱、盐)外,还有零件表面的氧化膜性质和环境的湿度。,任务1.5 摩擦与润滑,3、表征材料磨损性能的参量 为了反映零件的磨损,常常需要用一些参量来表征材料的磨损性能。常用的参量有以下几种: 1)磨损量 由于磨损引起的材料损失量称为磨损量,它可通过测量长度、体积或质量的变化而得到,并相应称它们为线磨损量、体积磨损量和质量磨损量。 2)磨损率 以单位时间内材料的磨损量表示,即磨损
24、率I=dV /dt (V为磨损量,t为时间)。 3)磨损度 以单位滑移距离内材料的磨损量来表示,即磨损度E=dV/dL (L为滑移距离)。 4)耐磨性 指材料抵抗磨损的性能,它以规定摩擦条件下的磨损率或磨损度的倒数来表示,即耐磨性=dt/dV或dL/dV。 5)相对耐磨性 指在同样条件下,两种材料(通常其中一种是Pb-Sn合金标准试样)的耐磨性之比值,即相对耐磨性w=试样标样。,任务1.5 摩擦与润滑,4、磨损过程,任务1.5 摩擦与润滑,5、影响磨损的因素,1)材料性能,2)硬度,3) 表面粗糙度,4) 摩擦力,5)润滑,此外,接触应力的大小、循环速度、表面处理工艺、润滑油量等因素,对抗疲劳
25、磨损也有较大影响。,任务1.5 摩擦与润滑,1.5.3 润滑 1.润滑的目的:是为了减轻机械传动零件、轴承等的磨损,降低摩擦阻力和能源消耗,提高传动效率,延长零件使用寿命,保证设备正常运转。同时还可起到冷却、散热、吸振、防锈、降低噪声等作用。,润滑的原理是给滑动的负荷提供一个减摩的油膜,任务1.5 摩擦与润滑,2.常用润滑剂,润滑油:动植物油、矿物油、合成油。 粘度是润滑油的主要质量指标,粘度值越高,油越稠,反之越稀; 粘度的种类有很多,如:动力粘度、运动粘度、条件粘度等。工程中常用运动粘度,单位是:St(斯)或 cSt(厘斯),量纲为(m2/s); 润滑油的牌号与运动粘度有一定的对应关系,如
26、:牌号为L-AN10的油在40时的运动粘度大约为10 cSt。 润滑脂:润滑油+稠化剂 润滑脂的主要质量指标是:锥入度,反映其稠度大小。滴点,决定工作温度。 固体润滑剂:石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。,任务1.5 摩擦与润滑,3. 润滑剂的选用原则 在润滑性能上润滑油一般比润滑脂好,应用最广。但润滑脂具有不易流失等优点,也常用。固体润滑剂除在特殊场合下使用外,目前正在逐步扩大使用范围。下面简单介绍选用润滑剂时要考虑的几个主要因素: 1)运动速度 2)载荷大小 3)工作环境温度 4)摩擦副表面 5)周围环境 6)润滑装置,任务1.5 摩擦与润滑,润滑油润滑在工程中的应用最普遍,常用的供油方式有:
27、,滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等,油脂润滑常用于运转速度较低的场合,将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。,润滑方法,任务1.5 摩擦与润滑, 滑动轴承是指在滑动摩擦下工作的轴承。,根据轴承中的摩擦性质,可分为滑动轴承和滚动轴承。,轴承的分类,根据能承受载荷的方向,可分为径向轴承和推力轴承。,根据润滑状态,滑动轴承可分为非液体摩擦滑动轴承和液体摩擦滑动轴承。,1)能承担一定的载荷,具有一定的强度和刚度。,2)具有小的摩擦力矩,使回转件转动灵活。,3)具有一定的支承精度,保证被支承零件的回转精度。,轴承应满足如下基本要求:,任务1.6 滑动轴承,滑动轴承的
28、特点,滚动轴承绝大多数都已标准化,故得到广泛的应用。但是在以下场合,则主要使用滑动轴承:,1)工作转速很高,如汽轮发电机、内燃机。,2)要求对轴的支承位置特别精确,如精密磨床。,3)承受巨大的冲击与振动载荷,如轧钢机、机车。,4)特重型的载荷,如水轮发电机。,5)根据装配要求必须制成剖分式的轴承,如曲轴轴承。,6)在特殊条件下工作的轴承,如军舰推进器的轴承。,7)径向尺寸受限制时,如多辊轧钢机。,任务1.6 滑动轴承,1.6.1滑动轴承的结构形式,(一)整体式径向滑动轴承,1轴承座 2轴瓦,特点:结构简单,成本低廉。,应用:低速、轻载、间歇工作而不需要经常装拆的场合。,因磨损而造成的间隙无法调
29、整。,只能从轴向装拆,不方便。,任务1.6 滑动轴承,(二)剖分式径向滑动轴承,特点:结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、装拆方便。,应用:需调整间隙、重型轴及经常装拆的场合。,任务1.6 滑动轴承,斜剖分式径向滑动轴承,(三)自动调心式径向滑动轴承,当轴承受到的径向力有较大偏斜时,可采用斜剖分式径向滑动轴承,其剖分角一般为45。,特点:轴瓦与轴承座为球面接触,可自动适应轴的变形。,适用:轴的刚度小、制造精度较低的场合。,任务1.6 滑动轴承,(四)推力滑动轴承,推力滑动轴承用来承受轴向载荷,典型结构如图所示。,轴颈,油孔,球面推力轴瓦,轴承座,轴承衬,径向轴瓦,油孔,任务1.6 滑动轴承,
30、空心式:压力分布较均匀,润滑条件较实心式改善。, 单环式:环形端面受力,结构简单,润滑方便,常用于低速、轻载的场合。, 多环式:可承受较大的单向或双向载荷,但环数较多时,各环间载荷分布不均。, 实心式:端面受力,压力分布不均匀,润滑效果差,边缘磨损快。,轴颈的结构形式,任务1.6 滑动轴承,1.6.2 轴瓦的结构,整体式轴瓦:也称轴套,用于整体式轴承。需从轴端安装和拆卸,可修复性差。,剖分式轴瓦:用于剖分式轴承。可以直接从轴的中部安装和拆卸,可修复。,任务1.6 滑动轴承,轴瓦和轴承座不允许有相对移动,为了防止轴瓦的移动,可将轴瓦两端做出凸缘(图135),用轴向定位或用销钉(或螺钉)将其固定在
31、轴承座上(图1-36)。,任务1.6 滑动轴承,轴瓦上润滑油油孔和油沟 为了使滑动轴承获得良好的润滑,轴瓦或轴颈上需开设油孔及油沟,油孔用于供应润滑油,油沟用于输送和分布润滑油。油孔和油沟的布置原则通常是:油孔应设置在油膜压力最小的地方;油沟应开在轴承不受力或油膜压力较小的区域,要求既便于供油又不降低轴承的承载能力。图137为几种常见的油沟,油孔和油沟均位于轴承的非承载区,油沟的长度均较轴承宽度短。,任务1.6 滑动轴承,1.6.3 滑动轴承材料,滑动轴承的失效形式:轴承表面的磨损、胶合或疲劳剥落。,磨损,胶合,扩展点蚀,疲劳剥落,任务1.6 滑动轴承, 减摩性好:摩擦副具有较低的摩擦系数。,
32、 耐磨性好:单位时间的磨损量(磨损率)小。, 抗胶合性好:材料的耐热性与抗粘附性好。, 嵌入性好:材料容纳硬质颗粒嵌入,从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。,此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。, 磨合性好:轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后,形成相互吻合的表面形状和粗糙度的能力(或性质)。,对轴承材料的基本要求,任务1.6 滑动轴承,1金属材料,(1)轴承合金。又称为巴氏合金或白合金。,以较软的锡或铅为基体,其中悬浮锑锡及铜锡硬晶粒。具有良好的嵌入性、摩擦顺应性、磨合性和抗胶合能力。但因强度很低,不能单独作轴瓦,只能作为轴承衬附在青铜或铸铁轴瓦上,其价格较贵
33、。适用于重载、中高速场合。,(2)铜合金。有锡青铜、铅青铜、铝青铜和黄铜。,铜合金具有较好的强度、减摩性和耐磨性。其中,锡青铜的减摩性和耐磨性最好,但嵌入性和磨合性比轴承合金差,适用于中速及重载场合;铅青铜的抗胶合能力强,适用于高速重载;铝青铜强度和硬度高,抗胶合能力差,适用于低速重载;黄铜是铜锌合金,减摩性和耐磨性比青铜差,但工艺性好,适用于低速中载。,任务1.6 滑动轴承,(3)铝合金。为铝锡合金,具有强度高、耐腐蚀、导热性好等优点,可用铸造、冲压、轧制等方法制造,适合批量生产。但磨合性差,要求轴颈有较高的硬度和加工精度。可部分代替价格较贵的轴承合金或青铜材料。,(4)铸铁。灰铸铁、耐磨铸
34、铁和球磨铸铁。铸铁中的石墨具有润滑作用,价格低廉,但磨合性差。适用于低速、轻载和不重要的场合。,2粉末冶金材料,由铜、铁、石墨等粉末经压制、烧结而成多孔隙(10%35%)材料,又称陶瓷金属。工作前在热油中浸泡几个小时,使孔隙中充满润滑油,工作时轴瓦温度升高,油膨胀后进入摩擦表面进行润滑,停车后由于毛细作用,油又吸回轴瓦内,故又称为含油轴承,可在长时间不加油的情况下工作。但其性脆,适用于中、低速、无冲击、润滑不便或要求清洁的场合。,任务1.6 滑动轴承,3非金属材料,塑料:酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯等,具有摩擦因数小、抗压强度高、耐腐蚀性和耐磨性好等优点。但导热能力差,应注意冷却。,橡胶:具有良
35、好的弹性和减摩性,故常用于以水做润滑剂且环境较脏污之处。其内壁上带有轴向沟槽,以利润滑剂流通,而且还可以增强冷却效果和冲走污物。,碳石墨:由不同量和石墨构成的人造材料,石墨量越多材料越软,摩擦因数越小。还可以在其中加入金属、聚四氟乙烯和二硫化钼等。是电动机电刷的常用材料。,任务1.6 滑动轴承,1.6.4 轴瓦的制造,1、浇注轴瓦 承重轴瓦内表面最好镀一层焊锡,以便组合成轴承合金。浇铸设备上不镀轴承合金的各表面应涂煤烟。箍紧轴瓦时在轴瓦中间用垫薄片隔开。铸型安装好后用喷灯加热或在加热炉中加热至420450,否则浇注的金属会因突然遇冷而凝聚(如图138)。 2、离心铸造 此法用于浇铸青铜。轴瓦也
36、要镀锡和预热。由流槽均匀送料保证金属层厚度。小量生产时可在车床上浇铸(如图139)。,任务1.6 滑动轴承,1.6.5 滑动轴承的润滑方式,任务1.6 滑动轴承,图141为油环润滑,在轴颈上套一油环,油环下部浸入油池中,当轴颈旋转时,靠摩擦力带动油环旋转,把油引入轴承。油环浸在油池内的深度约为其直径的四分之一时,给油量已足以维持液体润滑状态的需要。,任务1.6 滑动轴承,轴承安装前先检验轴颈与轴承孔的尺寸关系,轴承按照要求的转动精确性而采用各种间隙配合、轴承宽度很重要,因为在太宽的轴承内,很小的轴偏移就会产生非常有害的边角侧压,一般轴承的宽度是轴径的0.51倍。 滑动轴承的配合,1.6.6 滑
37、动轴承的安装和维护,任务1.6 滑动轴承,图142 轴瓦的安装,压入轴瓦 瓦钻孔并挖槽,轴承的支承力 轴瓦刮研,任务1.6 滑动轴承,学习拓展,任务1.7 螺纹副的受力分析、效率和自锁,螺纹副在力矩和轴向载荷作用下的相对运动,拧紧螺母时,可看做推动滑块(重物)沿螺纹表面运动。将螺纹沿中径处展开,滑块代表螺母,螺母和螺杆间的运动可视为滑块在斜面上运动,如图 143所示。将螺纹副简化成沿倾角为的斜面等速度上升(见图143(a)或等速度下降的滑块(见图1-43(b)。,图143 螺纹副受力分析,任务1.7 螺纹副的受力分析、效率和自锁,自锁条件为: 三角形螺纹升角小、当量摩擦系数大、自锁性好,主要用
38、于连接;其余三种螺纹用于传动。为提高传动效率,线数要尽可能多一些,但线数过多,加工困难,所以常用的线数为23,最多为4。,学习拓展,任务1.8 螺纹联接件中的作用力,学习拓展,MAN = FH MAN- 拧紧力矩,N.m; FH- 拧紧作用力,N; - 力臂长度,m,扳手受力分析,任务1.8 螺纹联接件中的作用力,学习拓展,螺纹联接预紧,F= Fv 式中: F - 作用力,N; Fv- 预紧力,N; - 摩擦因数。,任务1.9 螺纹联接的强度计算,学习拓展,螺栓的主要失效形式有:螺栓杆拉断、螺纹的压溃和剪断、经常装拆是会因磨损而发生滑扣现象。螺栓和螺母的螺纹牙及其他各部尺寸是根据等强度原则及使
39、用经验规定的。采用标准件是,这些部分都不需要进行强度计算。所以,螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1,然后按照标准选定螺纹公称直径(大径)d,以及螺母和垫圈等连接零件的尺寸。以松螺栓联接为例,进行普通螺栓的强度计算。 如图146所示,已知螺杆所受最大拉力为F,则螺纹部分的强度条件为,图1-46起重吊钩,F为螺栓承受的轴向工作载荷(N); d1为螺纹小径 (mm); 松螺栓材料的拉应力(N/mm2); 松螺栓材料的许用拉应力(N/mm2);,螺栓材料的屈服极限,MPa,见表1 9。 S安全系数,见表110,任务1.9 螺纹联接的强度计算,学习拓展,任务1.10 提高螺纹联接强度的方法,学习拓展,
40、螺栓联接承受轴向变载荷时,其损坏形式多为螺栓杆部分的疲劳断裂,通常都发生在应力集中较严重之处,即螺栓头部、螺纹收尾部和螺母支承平面所在处的螺纹(图1-47)。以下简要说明影响螺栓强度的因素和提高强度的措施。,任务1.10 提高螺纹联接强度的方法,学习拓展,1 降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围,如图1-48 49 50,2 改善螺纹牙间的载荷分布 ,如图1-51,任务1.10 提高螺纹联接强度的方法,学习拓展,3 减小应力集中,如图52,4 避免或减小附加应力 ,如图1-53 54,5 在制造工艺上采取冷镦头部和辗压螺纹的螺栓,其疲劳强度比车制螺栓约高30,氰化、氮化等表面硬化处理也能提高疲劳强
41、度,学习拓展,螺纹联接的结构设计,在设计螺栓组联接时,关键是联接的结构设计。它是根据被联接件的结构和联接的用途,确定螺栓数目和分布形式。,(1) 螺栓组的布置应尽可能对称,以使接合面受力比较均匀,一般都将接合面设计成对称的简单几何形状,并应使螺栓组的对称中心与接合面的形心重合,如图1一55所示。,各螺栓之间的距离大小既要保证联接的可靠性又要考虑装拆方便,还应留有足够的扳手空间。,任务1.11 螺纹联接的结构设计,(2) 当螺栓联接承受弯矩和转矩时,还须将螺尽可能地布置在靠近接合面边缘,以减少螺栓中的载荷。如果普通螺栓联接受较大的横向载荷,则可用套筒、键、销等零件来分担横向载荷,以减小螺栓的预紧
42、力和结构尺寸,如图156所示。 (3) 分布在同一圆周上的螺栓数,应取为4、6、8等易于等分的数目,以便于加工。,学习拓展,任务1.11 螺纹联接的结构设计,(4) 在一般情况下,为了安装方便,同一组螺栓中不论其受力大小,均采用同样的材料和规格尺寸,如螺栓直径和长度尺寸等。 (5) 螺栓布置要有合理的距离。在布置螺栓时,螺栓中心线与机体壁之间、螺栓相互之间的距离,要根据扳手活动所需的空间大小来决定,如图1一57所示。扳手空间的尺寸可查有关手册。,学习拓展,任务1.11 螺纹联接的结构设计,(6) 避免承受附加弯曲应力。引起附加弯曲应力的因素很多,除因制造、安装上的误差及被联接件的变形等因素外,螺栓、螺母支承面不平或倾斜,都可能引起附加弯曲应力。支承面一般应为加工面。为了减少加工面,常将支承面做成凸台、凹坑。为了适应特殊的支承面(倾斜的支承面、球面),可采用斜垫圈、球面垫圈,如图158所示。,学习拓展,任务1.11 螺纹联接的结构设计,螺旋传动主要用来把回
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