机械设计结构展示与分析讲解

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1、1) 了解常用机械传动的类型、工作原理、组成结 构及失效形式； 2) 了解轴系零部件的类型、组成结构及失效形式 ； 3) 了解常用的润滑剂及密封装置； 4) 了解常用紧固联接件的类型。 实验1 机械设计结构展示与分析 1.1 实验目的 机械设计结构展示与分析实验室陈列的各 种装置和零部件： (1)带传动 (2)链传动 (3)齿轮传动 (4)蜗杆传动 (5)螺旋传动 (6)轴 (7)滑动轴承 (8)滚动轴承 (9)润滑剂 (10)密封 (11)联轴器 (12)离合器 (13)工艺性介绍 (14)联接 1.2 实验器材 1.3 展示及分析 1.3.1 机械传动 1.3.2 轴系零部件 1.3.3

2、联 接 1.3.1 机械传动 把原动机的运动参数、运动形式和动力参 数变换为工作机所需的运动参数、运动形式和 动力参数。 传动的分类 按其工作原理，传动可以分为机械传动、 流体传动（液压传动和气压传动）及电力传动 （交流电力及直流电力传动）。 常用的机械传动的类型：带传动，链传动 ，齿轮传动，蜗轮蜗杆传动，螺旋传动 。 传动装置在机械中的作用 带 传 动 1.带传动的工作原理 啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便 拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。 摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力， 便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和带传动）。 平带传动，结构简

3、单，带轮也容易制造，在传动中 心距较大的场合应用较多。 带传动，在一般机械传动中应用最广的带传动是 ，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大 的摩擦力。 多楔带传动兼有平带传动和带传动的优点，柔韧 性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑 的场合。 同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑 动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直 径可较小。 2.带传动的类型 优点： 运转平稳、噪声小并有吸振、缓冲作用； 具有过载保护作用； 结构简单，制造，安装及维护均较方便。 缺点： 效率低（一般平带传动0.96；V带传动0.95）； 外形尺寸大，带的寿命较短； 不宜用于易燃易爆场

4、合； 不能保证准确的传动比。 3. 带传动的特点 4.V带传动 (2) V带的类型 按照带的截面高度h与其节宽bp的比值不同，V带又分为： 带 普通带 窄带 半宽带 宽带 bp/h1.4 bp/h1.031.1 (1) V带的结构 普通V带截面尺寸（摘自GB11544-89） （单位：mm） 型号YZABCDE 节宽bp5.38.51114192732 顶宽b6101317223238 高度h4.06.08.011141925 楔角40 (3) 普通V带的型号 平带和V型带传动的失效形式为打滑和疲劳破坏。 5.带传动的主要失效形式 链 传 动 链传动由主动链轮、从动链轮和绕在两轮 上的一条闭合

5、链条所组成。 2.链传动的工作原理 靠链条与链轮齿之间的啮合来传递运动和动力 。 1.链传动的组成 链传动结构紧凑； 作用在轴上的载荷小； 承载能力较大； 效率较高（一般可达9697）； 能保持准确的平均传动比等优点； 链传动对安装精度要求较高； 工作时有振动和冲击； 瞬时速度不均匀等现象。 3.链传动的特点 5.链的类型 传动链 起重链 牵引链 滚子链 齿形链 链 链传动适用于两轴相距较远，要求平均传动 比不变但对瞬时传动比要求不严格，工作环境恶 劣（多油、多尘、高温）等场合。 4.链传动的应用 内链板1 外链板2 销轴3 套筒4 滚子5 过盈配合 过盈配合 间隙配合 间隙配合 链节的组成：

6、 (1)滚子链的结构 6.滚子链 多排链 链条的接头处的固定形式有： 用开口销固定， 多用于大节距链 弹簧卡片固定， 多用于小节距链 (2)联接链节 齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而 成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动 。 齿形链上设有导板，以防止链条工作时发生 侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板 齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链 轮结构简单。 7.齿形链 （1) 铰链磨损 （2) 疲劳破坏 （3) 铰链胶合 （4) 链被拉断 8.链传动的主要失效形式 齿 轮 传 动 1.齿轮传动的工作原理 利用轮齿间的相互啮合传递运动和动力。 2.齿轮传动的特点 齿轮传动具有

7、传递速度和功率的范围广；传 动比稳定，传动效率高；工作可靠，使用寿命长 ；结构紧凑等优点。适用于平行轴、相交轴和交 错轴之间的传动。是近代机器中应用最广泛的一 种传动机构。 3.齿轮传动的类型 齿 轮 传 动 两轴线平行 两轴线不平行 外啮合直齿圆柱齿轮传动 外啮合斜齿圆柱齿轮传动 外啮合人字齿圆柱齿轮传动 齿轮齿条传动 内啮合圆柱齿轮传动 直齿圆锥齿轮传动 斜齿圆锥齿轮传动 曲齿圆锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 圆柱蜗杆传动 （1）外啮合直齿圆柱齿轮传动 特点与应用： 结构简单，两齿轮转向相反。轮齿与轴线平 行，工作时无轴向力，重合度较小，传动平稳性 较差，承载能力较低，多用于速度较低的传动，

8、 尤其适用于变速箱的换档齿轮 。 （2）外啮合斜齿圆柱齿轮传动 特点与应用： 两齿轮转向相反。轮齿与轴线成一夹角， 工作时有轴向力，所需支承较复杂，重合度较 大，传动较平稳，承载能力较高，适用于速度 较高、载荷较大或要求结构较紧凑的场合 。 （3）外啮合人字齿圆柱齿轮传动 特点与应用： 两齿轮转向相反。可看成是一个由两个螺旋 角大小相等方向相反的斜齿轮所组成的齿轮，承 载能力高，轴向力能抵消，多用于重载传动 。 （4）齿轮齿条传动 特点与应用： 齿条相当于一个半径为无限大的齿轮，可以 变旋转运动为直线运动或相反 。 （5）内啮合圆柱齿轮传动 特点与应用： 两齿轮转向相同，重合度大，轴间距离小

9、，结构紧凑，效率较高，多用于轮系 。 （6）直齿圆锥齿轮传动 特点与应用： 两轴线相交，制造和安装简便，传动平稳性 较差，承载能力较低，用于速度较低（5m/s） ，载荷小而稳定的传动 。 （7）交错轴斜齿轮传动 特点与应用： 两轴线交错，两齿轮点接触，传动效率低， 适用于载荷小、速度较低的传动 。 （8）圆柱蜗杆传动 特点与应用： 两轴线交错，一般成90，传动比i较大，一 般i=1080，结构紧凑，传动平稳，噪声和振动小 ，传动效率低，易发热 。 4.齿轮的失效形式 (1)轮齿折断 静力折断：短期过载、过大冲击 。 疲劳折断：弯曲变应力的作用。 （2）齿面点蚀 齿轮啮合时，齿面间会产生脉动循环

10、变化的接触应力 。在这种变应力的反复作用下，首先产生疲劳裂纹，最后 导致齿面金属小块剥落，形成小凹坑。这种小凹坑还会不 断增多或扩展成大凹坑，这种现象称为齿面点蚀 （3）齿面胶合 在高速重载的齿轮传动中，由于齿面压力大，相对滑 动速度高，摩擦发热而产生局部瞬时高温，如散热条件不 好，导致油膜破裂，齿面金属直接接触，发生瞬时点焊（ 粘结）。当齿面相对运动时，强度较弱的齿面金属会被撕 落形成与滑动方向一致的沟痕，这就是齿面胶合现象。 （4）齿面磨损 齿面磨损是指当啮合表面间落入摩料性物质（ 如砂粒等）时，齿面即被逐渐磨损而致报废。 （5）齿面塑性变形 齿面硬度较低 的齿轮在载荷及摩 擦力较大时，会

11、使 轮齿表面金属产生 塑性流动，从而失 去原来的正确齿形 ，这种现象称为轮 齿的塑性变形。 蜗 杆 传 动 蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的 机构。两轴线交错的夹角可为任意值，常用的为 90。 1.蜗杆传动组成 蜗杆：螺旋角很大的斜齿轮， 形如螺杆。 蜗轮：特殊的斜齿轮，螺母的 一部分 。 2.蜗杆传动的主要特点 传动比大，一般为i=1080，大的可达1000以上； 重合度大，传动平稳，噪声低； 可以实现自锁； 摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式； 传动效率低，具有自锁性时，效率低于40%。 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 法向直廓蜗杆 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动

12、 3.蜗杆传动的类型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 圆柱蜗杆 传动 4.失效形式 蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、磨损、胶合 和轮齿折断等。 螺 旋 传 动 1.螺旋传动的组成 由螺杆和螺母组成 。 2.螺旋传动的功能 主要用于将旋转运动变换为直线运动，也可 以把直线运动变换为旋转运动。 3.螺旋传动的类型 （1）传力螺旋 （2）传导螺旋 （3）调整螺旋 1.3.2 轴系零部件 轴 1.轴的功用 支承回转零件及传递运动和动力。 2.轴的分类 （1）按照承受载荷的不同，轴可分为： 心轴只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。 转轴同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。 传动轴只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 （

13、2）按轴线形状分直轴、曲轴和软轴 直轴 光轴 阶梯轴 曲轴 软轴 轴 承 轴承的功用 (1)支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； (2)同时减小转动的轴与支承之间的摩擦和磨损 。 轴承的分类 按照按摩擦性质可分为： 轴承 滚动轴承 滑动轴承 1.滑动轴承 （1）滑动轴承的分类 按其承受载荷方向不同分 径向轴承 止推轴承 按工作表面间的摩擦状态分 非液体摩擦轴承 液体摩擦轴承 干摩擦轴承 （2）径向滑动轴承的结构形式 整体式径向滑动轴承 轴承座轴套 紧定螺钉 优点：结构简单，制造方便，成本低廉。 缺点：滑动表面摩损后轴承间隙过大无法调整。 应用：多用于低速、轻载或间隙工作的机器中 。 对开式径

14、向滑动轴承 上轴瓦 轴承座 轴承盖 下轴瓦 螺柱 优点：装拆方便，可以用减少剖分面处的垫片厚 度来调整轴承间隙。 缺点：结构复杂，制造费用较高。 应用：应用广泛。 调心式径向滑动轴承 轴瓦 轴承盖 轴承座 B 调隙式径向滑动轴承 应用：常用于一般用途的机床主轴上。 （3）轴瓦结构 整体式 整体轴套 卷制轴套结构 剖分式轴瓦 轴瓦油沟形状 2.滚动轴承 （1）滚动轴承的特点： 摩擦阻力小、起动快； 效率高（0.980.99）； 润滑和维护方便、易于互换； 运转精度高； 轴承组合结构较简单； 是标准件，选用方便； （2）滚动轴承的典型结构 有些结构可以没有内圈、外圈或保持架，但决不 能没有滚动体。

15、 带密封盖的滚动轴承 带轴承座的滚动轴承 特殊结构的轴承 滚动体的形状 联 轴 器 1.联轴器的功用与分类 功用： 联接两轴，并传递运动和转矩。 使用特点： 被联接的两轴，只有在运动停止后经过拆卸 才能彼此分开。 分类： 刚性联轴器、弹性联轴器 2.常用联轴器 凸缘联轴器 属固定式刚性联轴器。由两个带凸缘的半 联轴器用螺栓联接而成，半联轴器用键与两轴 相联接。 用凸肩和凹槽对中 用铰制孔螺栓对中 优点： 结构简单，价格低廉，能传递较大的转矩， 但不具有位移补偿功能。 应用要求： 由于不能补偿两轴线的相对位移，也不能缓 冲减振，故只适用于两轴能严格对中、载荷平稳 的场合。即对被连接的两轴对中性要求高。 滑块联轴器 属可移式刚性联轴器。由两个具有径向通槽的 半联轴器和一个具有相互垂直凸榫的十字滑块组成 。 优点：结构简单，径向尺寸小。适用