第01章 机械传动概论

《第01章 机械传动概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第01章 机械传动概论（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 概 论,第一节 绪 论 第二节 机械零件材料学基础 第三节 机械设计中的摩擦学基础,第一节 绪 论,一、课程的内容、性质和任务 二、机械设计的一般过程简介 三、机械零件的设计准则,一、课程的内容、性质和任务,1.课程内容 2.课程性质 3.课程任务,具体研究内容 研究机械中常用机构和通用机械零部件（各种机械中普遍使用的零部件）的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计方法。 机器 若干个机构组合而成的具有确定运动的运动装置，能实现能量的转化或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如内燃机、电动机、起重汽车、金属切削机床、 电话机和计算机等。 机构 是机器的组成部分，是由两个或两个以上的

2、构件通过可动联接构成的运动确定的系统，用来传递运动和力 。 构件 是由若干零件刚性联接而成，是机器运动的最小单元。 零件 是机器加工制造的最小单元。 机器的组成 由原动机、工作机、传动系统等组成。,1.课程内容,常用机构设计 连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机构、不完全 齿轮机构）等。 常用通用零部件设计 传动零件：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动、螺旋传动、摩 擦传动等。 联接零件: 螺纹联接、键联接、销联接等。 轴系零件：轴、 轴承（滑动轴承、滚动轴承）、 联轴器等 。 机械系统的调速与回转件的平衡 机械系统设计（运动方案设计及结构设计） 现代设计法方法简介,具体内容,

3、传动零件,齿轮传动,蜗杆传动,带传动,传动零件,圆柱平摩擦轮传动,（a）滑动螺旋 ;(b）滚动螺旋;（c）静压螺旋,链传动,螺旋传动,(a),(b),(c),联接零件,螺纹联接,键联接,销联接,轴,滑动轴承,滚动轴承,联轴器,轴系零件,机器图,数 控立式升降台铣床,电机,起重机,连杆,曲柄,内燃机实物图,1-气缸体；2-活塞；3-连杆；4-曲轴；5、6-齿轮；7-凸轮；8-进气阀顶杆,1234曲柄滑块机构,156 齿轮机构,178 凸轮机构,机器的组成,原动机： 驱动机器完成预定功能的动力源 工作机： 完成机器预定功能的组成部分 传动系统：传递运动和动力 。有机械传动、电力传动和液力传动等。,

4、原动机,传动系统,工作机,控制系统,辅助系统（润滑、显示 、照明等,（实例）,本课程只研究机械传动。,原 动 机： 汽油机和柴油机。 传动系统：离合器、变速箱、 传动轴和差速器。 工 作 机： 车轮、悬挂系统 和底盘。 控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板、离合器及其油门。 辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电 压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系 统；前后灯、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为 信号系统。,机器组成实例,2. 课程性质,综合性、应用性很强的培养学生设计能力的专业技术基础课。 课前应具有必要的基础理论和金属加工工

5、艺知识。,必要的先修课程有 高等数学 几何精度规范学 机械制图 金属材料学 工程力学 金工实习,3.课程任务,（1）获得认识、使用和维护机械设备的一些基本知识。 （2）运用有关设计手册、图册、标准、规范等有关设计 资料的能力。 （3）掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。 （4）通过课程设计的训练，了解机器设计原则和主要内容, 用所学的有关知识设计机械传动装置和简单机械的能力。 （5）掌握典型零件的实验方法和培养实验技能 。 （6）了解常用的现代设计方法及机械发展动向 。,二、机械设计的一般过程简介,1. 产品规划 根据社会的需要和市场的需求，确定所设计机械（机器）的功能范围和性能指标，

6、拟订设计任务书。 2. 方案设计 按设计任务书的要求，尽量构思出多种可行的设计方案，通过对比、筛选，优选出一种功能满足要求、工作原理可靠、结构设计合理、制造成本低廉的最优方案。 3. 技术和施工图设计 对已选定的设计方案进行分析计算，确定机构和零件的工作参数以及机械（机器）的主要结构尺寸，完成每一个零件的结构设计，按照国家标准，绘制出整台机器的设计总图和全部零、部件的施工图，编写有关技术文件 。 4. 试制、调试、鉴定 进行样机试制，对样机进行试验、测定，从技术上、经济上作出评定，提出改进意见。,1、机械零件的主要失效形式 2、机械零件的设计准则,三、机械零件的设计准则,失效：在规定的工作条件

7、下机械零件失去了正常工作能力。,断裂：零件在拉、弯、扭载荷作用下 ，当 或 时，就可能发生断裂，属强度不合格。 疲劳断裂 过载断裂 变形过大： 时发生,属刚度不合格。 振动过大甚至共振 ：振幅超过了许用值。 零件表面失效： 过大接触应力作用造成。 胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、 磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。 在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效 。,1、机械零件的主要失效形式,保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。 强度准则 ， 刚度准则 挠度 偏转角 扭转角 振动稳定性准则 使受激振作用的各个零件的固有频率f 与激振源的频 率 f p 错开。通常应保证 f p 0.85

8、f 或 f p 1.15f 磨擦学准则 验算压强 p p 验算pv pv pv 验算速度 v v,2、机械零件的设计准则,第二节 机械零件材料学基础,一、 金属材料 二、 非金属材料 三、 复合材料 四、钢的热处理简介,机械零件通常都是由金属材料制成的，有时也用非金属材料和复合材料制造。,一、 金属材料,1钢 2铸铁 3. 有色金属,（含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金）,1.钢,碳素钢,碳素结构钢,碳素工具钢：T7、T8,普通碳素结构钢 如Q235、Q275等,优质碳素结构钢,低碳钢C0.25% 如20,合金钢,合金结构钢,合金工具钢 、高速工具钢、硬质合金工具钢,特类钢 不锈钢，如2

9、Cr13、滚动轴承钢，如GGr9SiMn、 耐热钢，如3Gr18Ni25Si2等。,合金结构钢 如35CrMn2，40CrNiMoA(优质）,低金结构钢 如12Mn,弹簧钢 如60Si2MnA,中碳钢0.6%C0.25% 如45,高碳钢0.6%C 如60,钢,2.铸铁,（含碳量大于2%的铁、碳合金）,（1）灰铸铁 如HT100、HT300,良好的铸造性、切削加工性、 耐磨性，消振性，但抗拉强度低。 （2）球墨铸铁 如QT400-18、QT500-7,强度和塑性比灰铸铁有 很大的提高，具有良好的耐磨性，但铸造性较差。 （3）可锻铸铁 如KTH300-06 ,强度、塑性、韧性、耐磨性均 较高，能承

10、受冲击振动 , 但生产周期长，成本较高。 铸造大尺寸零件较困难。,3.有色金属,（1）铜合金 黄铜 铜与锌的合金，含少量锰、铝等元素，如 ZCuZn38等。 青铜 青铜以主加元素的不同又可分为锡青铜和铝青铜等，如 CuAl10Fe3、 ZCuSn5PbZn5。青铜比黄铜有更高的强度、硬度、 耐磨性和耐腐蚀性。 （2）铝及铝合金 铝合金具有良好的导热、导电性能，其导电性 能大约为铜的60%， 但由于重量轻，在远距离输送 的电缆中常代替铜线 。,二、 非金属材料,1工程塑料 （1） 尼龙 品种、数量及应用上居工程塑料之首，它强度高，耐磨 性好，耐化学腐蚀。但易吸收水分而影响尺寸的稳定性。 （2）聚

11、碳酸脂 在工程塑料中韧性最好，透光率达90%，连续使用温 度达135145，它正取代玻璃和有机玻璃，作为飞机上的挡风 夹层和天窗。 （3）聚甲苯 在工程塑料中弹性模量最高，并有高硬度，低摩擦系数和较好的耐疲劳性能，适用于制造小齿轮及轴套等。 （4）聚苯醚 在工程塑料中硬度最高，热膨胀系数最小，最耐热。 （5）ABS 具有良好的综合性能。广泛应用在管材、家用电器和纺织机械 中。用ABS制成的泡沫夹层板，可作小轿车的车身。 2橡胶 常用来制造轮胎、垫板、隔热板、传动带和减振零件等 3夹布胶木 常用来制造板材、电工元件，轻载无噪声齿轮和耐腐蚀元件等。 4其他 工业上，经常使用的非金属材料还有陶瓷、皮

12、革、木材、纸板等 。,三、 复合材料,通常由两种材料结合而成，可发挥材料各自的长处，克服各自固有的缺点。常见的复合材料有： （1）玻璃钢 玻璃和塑料结合而成。 玻璃具有较高的弹性模量和强度，但太 脆，而塑料具有良好的塑性、易于加工，但弹性模量和强 度较 低，把两者结合起来，就产生了 玻璃钢。 （2）硬质合金 陶瓷与金属粉末烧结在一起 而成 。 陶瓷材料硬度好，但不易于加工成型，将它与金属粉末烧结在一起，就 形成了硬度高，耐磨性好且易于加工成形的硬 质合金。 （3）硼铝复合材料 硼与铝合金结合而成。它的常温和高温强度比高强度的铝合金大得多。美国现在使用的航天飞机的整个桁架支柱，均用硼铝复合材料的

13、管材制造，比原先采用铝合金时，减轻重量44%。,四、钢的热处理简介,热处理 将钢在固体状态下进行不同温度的加热、保温和冷却的工艺方法叫热处理，目的是提高零件的力学性能和改善其工艺性能。,1. 退火 2. 正火 3. 淬火 4. 回火 5. 调质 6. 时效 7. 表面处理,123,把钢加热到临界温度（在钢的固态范围内，引起钢内部组织结构发生变化的温度）以上3050，经过适当的保温后，随炉温一起缓慢冷却下来的热处理工艺称为退火。退火的目的是降低材料的硬度，提高塑性，细化结晶组织结构，改善力学性能和切削加工性能，能消除或减小铸件、锻件及焊接件的内应力。 2.正火 将零件加热到临界温度以上，保温一段

14、时间后，然后再空冷，风冷或喷雾冷却。它的冷却速度比退火快，作用与退火相似，但比退火经济，成本低，可作为零件的最终热处理。 3.淬火 将零件加热到临界温度以上，保温一段时间后，然后在水中或油中迅速冷却。由于淬火温度变化过快，材料内部形成较大的淬火应力，会导致零件的变形或开裂。淬火不能作为零件的最终热处理。,1.退火,4. 回火 将淬火后的零件重新加热到临界温度以下的某一温度，保温一段时间后，然后在空气中冷却。根据对零件要求的不同，可采用不同的回火温度。回火温度越高，材料的硬度和强度下降越多，而塑性和韧性则显著提高。 （1） 低温回火 回火温度在150250，主要用来降低材料的脆性和淬火应力，并能

15、保持较高的硬度和耐磨性，常用于刀具、模具等。 （2） 中温回火 回火温度在350500，其特点是即能保持材料一定的韧性，又能保持一定的弹性和屈服点，常用于弹簧和承受冲击的零件。 （3） 高温回火 回火温度在500650，使零件获得强度、硬度、塑性和韧性都良好的综合力学性能。,4,56,5.调质 淬火加高温回火称为调质。一些重要的零件，特别是一些在变应力下工作的零件，如连杆、齿轮和轴等常采用调质处理。可以减小或消除零件的内应力，使零件在工作之前得以充分的变形，零件尺寸可以稳定下来。时效分低温时效和高温时效。 6.时效 （1）低温时效 将零件加热到100150，保温520小时后，再空冷。 （2）高

16、温时效 将零件加热到略低于高温回火的温度，保温后，缓冷到300以下，出炉空冷。,7,7. 表面处理 对于一些要求表面有较高的硬度以增加其耐磨性，而心部要求有较高的韧性以提高其抗冲击能力的零件，可以采用表面处理工艺。表面处理包括表面淬火和化学处理。 （1） 表面淬火 采用快速加热的方法，只将零件表面加热并淬火。它只改变表层组织，心部并不发生变化，心部保持了一定的韧性和强度，而表层得到强化和硬化。 表面淬火有高频感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。 （2）化学处理 化学处理是把零件放入化学介质（碳或氮等）中加热，保温，使介质元素渗入零件表层中，使零件表层的化学组成和组织结构发生变化，来获得对其心部和表层不同性能要求的热处理方法