机械工程常用零部件与设备.

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1、贾光政 教授 机械工程导论 第三章 机械工程常用零部件与设备 东北石油大学 机械科学与工程学院 2011年3月 内 容 提 要 掌握掌握螺纹联接、平面连杆机构、带传螺纹联接、平面连杆机构、带传 动、齿轮传动等的基本类型和用途。动、齿轮传动等的基本类型和用途。 熟悉熟悉键联接、凸轮机构、链传动、轴键联接、凸轮机构、链传动、轴 承等的类型和作用。承等的类型和作用。 了解了解销联接、间歇运动机构、螺旋传销联接、间歇运动机构、螺旋传 动、常用机床等的种类和功用。动、常用机床等的种类和功用。 国际标准：ISO ( International organization for standardizatio

2、n) 公制（the metric system） 国家标准：GB 行业标准：JB，SY， 企业标准： 3.1 机械工程的相关标准 3.2 常用机械零件 螺纹联接 （screw joint） 螺旋线(helix)：一动点在一圆柱体的表面上 ，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速 移动的轨迹。 螺纹（screw thread） ：一平面图形沿螺旋 线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴 线，就得到螺纹。 螺纹 3.2 常用机械零件-螺纹连接件 螺纹的分类 按螺纹的牙型(form of thread)分：矩形螺 纹、三角形螺、梯形螺纹、锯齿形螺纹。 矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹 按螺纹的旋向

3、分：右旋螺纹(right-hand thread)、左旋螺纹(left-hand thread) 。 3.2 常用机械零件-螺纹连接件 按螺旋线的根数分：单线螺纹、多线螺纹。 P S P P S 3.2 常用机械零件-螺纹连接件 按回转体的内外表面分： 内螺纹(internal tread)、外螺纹(external tread) 。 内螺纹 外螺纹 3.2 常用机械零件-螺纹连接件 按螺纹体形状分：圆柱螺纹(parallel screw thread)、圆锥螺纹(taper screw thread) 。 3.2 常用机械零件-螺纹连接件 按螺旋的作用分：联接螺纹、传动螺纹。 3.2 常用机

4、械零件-螺纹连接件 3.2 常用机械零件 键联接（key joint） 键(key)联接作用：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。 键联接类型：平键(flat key)、半圆键 (woodruff key, half round key)、楔键、切 向键等。 轴 平键联接 特点：定心好、装拆方便。 分:普通平键、导向平键。 普通平键：A型、B型、C型。 3.2 常用机械零件-键联接 导向平键特点：长度较长，需用螺钉固定。 零件可以在轴上移动，构成动联接。为便于 装拆，制有起键螺孔。 3.2 常用机械零件-键联接 优点：定心好，装配方便。半圆键能在轴槽中 摆

5、动以适应轮毂槽底面。 缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。 特别适用于锥形轴端的联接。 半圆键联接 3.2 常用机械零件-键联接 结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮 毂槽的底面也有1:100的斜度。 缺点：定心精度不高。 应用：只能应用于定心精度不高，载荷平稳 和低速的联接。 楔键联接和切向键联接 3.2 常用机械零件-键联接 结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作 面。 优点：承载能力高、对轴的削弱程度小、定心 好、导向性好。 类型：矩形花键、键开线花键、三角形花键。 花键(spline, multiple keys)联接 3.2 常用机械零件-键联接 矩形花键制造容易,最常用

6、；键开线花键用于 高强度联接；三角形花键用于薄壁零件联接。 作用：固定零件之间的相对位置，并可传递 不大的载荷。 类型：圆柱销，经多次拆装后，定位精度会 降低；圆锥销，有1:50的锥度，可反复多次 拆装。 销(pin)联接 3.2 常用机械零件 轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是 旋转的，也可以是静止的。 轴承( bearing ) 3.2 常用机械零件 （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。 轴承的基本要求 根据轴承中摩擦的性质：可分为滑动轴承 (sliding bearing)

7、和滚动轴承(rolling bearing) 。 根据能承受载荷的方向: 可分为向心轴承 (radial bearing)、推力轴承(trust bearing)、 向心推力轴承。 （或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴 承）。 轴承分类 3.2 常用机械零件-轴承 滚动轴承的组成 滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3 和保持架4组成。 滚动轴承 3.2 常用机械零件-轴承 2 1 3 4 1 2 3 4 3.2 常用机械零件-轴承 内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机 座的轴承孔内，一般不转动。 内外圈上设置有滚道，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

8、在滚道上，减少滚动 体之间的碰撞和磨损。 常见的滚动体有六种形状， 一种是球形，五种是滚子。 滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和 接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用 特殊轴承钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、 GCr6、GCr9等 滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其 接触疲劳强度。 保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也 可采用有色金属或塑料等材料。 3.2 常用机械零件-轴承 为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其 他特殊元件或采用特殊结构，如轴承无内圈或外圈 、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。 （1）按所能承受载荷的方向或公称接触角的

9、不 同可分为向心轴承和推力轴承 滚动轴承的类型及特点 3.2 常用机械零件-轴承 向心轴承(radial bearing) ： 径向接触轴承：公称接触角=0，主要承受 径向载荷，可承受较小的轴向载荷。 向心角接触轴承：公称接触角=045， 同时承受径向载荷和轴向载荷。 推力轴承 (trust bearing) ： 推力角接触轴承：公称接触角=4590， 主要承受轴向载荷，可承受较小的轴向载荷。 轴向接触轴承：公称接触角=90，只能承受 轴向载荷。 3.2 常用机械零件-轴承 （2）按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承 3.2 常用机械零件-轴承 在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承 的承载

10、能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦 小、高速性能好。 （3）按工作时能否调心可分为调心轴承和非调 心轴承。 3.2 常用机械零件-轴承 （4）按安装轴承时其内、外圈可否分别安装， 分为可分离轴承和不可分离轴承。 （5）按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动 轴承，其中2级精度最高，0级为普通级。另外 还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。 （6）按照运动方式可分为回转运动轴承和直 线运动轴承。 3.2 常用机械零件-轴承 滚动轴承的代号用于表征滚动轴承的结 构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规 定。 滚动轴承的代号 3.2 常用机械零件-轴承 除了合理选择轴承的类型和尺寸外，还必须 正

11、确、合理地进行轴承的组合设计。即正确解 决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配 合、轴承的调整与装拆等问题。 轴承组的轴向固定 两端固定式 3.2 常用机械零件-轴承 一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端 支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承 可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴 承盖之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量 ，这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距 较大的场合。 一端固定、一端游动式 3.2 常用机械零件-轴承 两端游动式 3.2 常用机械零件-轴承 工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接 或间接活动摩擦的轴承，称为滑动轴承 。 滑动轴承 (sliding bearin

12、g) 3.2 常用机械零件-轴承 滑动轴承的应用场合 （1）工作转速很高，如汽轮发电机。 （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。 （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。 3.2 常用机械零件-轴承 滑动轴承的分类 （1）根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为 径向轴承、推力轴承两大类。 （2）根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为 整体式和剖分式两类。 （3）根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可 分为

13、液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。 根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同 ，液体摩擦滑动轴承又分为液体动压润滑轴承和 液体静压润滑轴承，简称动压轴承和静压轴承。 3.2 常用机械零件-轴承 滑动轴承的结构 （1）整体式滑动轴承 特点：结构简单，成本低廉。因磨损而造成的 间隙无法调整。只能从沿轴向装入或拆出。 应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中 。 （2）部分式滑动轴承 特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙 、安装方便。 应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中 。 3.2 常用机械零件-轴承 推力滑动轴承 推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用 的轴颈结构形式有： 空心式

14、：轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑 条件较实心式的改善。 单环式：利用轴颈的环形端面止推，结构简单 ，润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。 多环式：不仅能承受较大的轴向载荷，有时还 可承受双向轴向载荷。由于各环间载荷分布不均 ，其单位面积的承载能力比单环式低50%。 3.2 常用机械零件-轴承 推力滑动轴承 F F F F 3.2 常用机械零件-轴承 常用滑动轴承材料 金属材料： 轴承合金（巴氏合金、白合金）是由锡、铅 、锑、铜等组成的合金； 铜合金，分为青铜和黄铜两类； 铸铁，有普通灰铸铁、球墨铸铁等。 粉末冶金材料： 由铜、铁、石墨等粉末经压制、烧结而成的 多孔隙轴瓦材料。 非金属材料：

15、有塑料、硬木、橡胶和石磨等，其中塑料用 的最多。 3.3 常用机构 平面连杆机构 构件的自由度：一个在平面内自由运动 的构件，有沿X轴移动，沿y轴移动或绕A点 转动三种运动可能性。我们把构件作独立 运动的可能性称为构件的“自由度”。所 以，一个在平面自由运动的构件有三个自 由度。 3.3 常用机构-平面连杆机构 运动副：平面机构中每个构件都不是自 由构件，而是以一定的方式与其他构件组 成动联接。这种使两构件直接接触并能产 生一定运动的联接，称为运动副。 约束：两构件组成运动副后，就限制了 两构件间的部分相对运动，运动副对于构 件间相对运动的这种限制称为约束。 高副：两构件以点或线接触形成的运动

16、 副称为高副。这类运动副因为接触部位是 点或线接触，接触部位压强高，故称为高 副。 3.3 常用机构-平面连杆机构 低副：两构件以面接触形成的运动副称 为低副。按它们之间的相对运动是转动还 是移动，低副又可分为转动副和移动副。 转动副：组成运动副的两构件之间只 能绕某一轴线作相对转动的运动副。 移动副：组成运动副的两构件只能作 相对直线移动的运动副。 3.3 常用机构-平面连杆机构 机构中的构件可分为三类。 机架：它是机构中视作固定不动的构件 ，起支撑其他活动构件的作用。 原动件：它是机构中接受外部给定运动 规律的活动构件。 从动件：它是机构中的随原动件运动的 活动构件。 3.3 常用机构-平面连杆机构 平面连杆机构运动简图 为方便对机构进行分析，可以撇开机构 与运动无关的因素（如构件的形状、组成 构件的零件数目、运动副的具体结构等） ，用简单线条和符号表示构件和运动副， 并按一定比例定出各运动副的位置，以简 图表示出机构各构件间相对运动关系，这 种简图为机构运动简图。 3.3 常用机构-平面连杆机构 平面机构的自由度 平面机构自由度就是该机构