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1、,机械：由一些标准或者非标准零部件构成的用来传递能量、力或者运动的装置。是机构和机器的总称。,3.1 概述,机械是物体的组合。 物体必须实现相互的、单一的、确定的运动。 把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的机械功。,正如电气工程师在完成电路时，就要对电阻、电容以及晶体管等元件进行选型一样，机械工程师要熟练掌握不同类型的零部件（齿轮、带、轴、轴承）各自的功能作用。,机械零件：组成机械的基本制造单元。 机械部件：为完成同一功能而组合在一起 协同工作的零件族。,常见的机械零部件,轴,齿轮齿条,轴承,轴承：用于支撑轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度，减轻轴与轴承间的摩擦和磨损。,滚动轴承,滑动
2、轴承,二者相比，滚动轴承具有传动灵活、摩擦阻力小、效率高、润滑简便、易于互换等优点。应用广泛。缺点是抗冲击能力差，高速运转时有噪音，工作寿命不及液体摩擦滑动轴承。,3.2 滚动轴承,3.2.1 滚动轴承的结构,滚动体,3.2.2 滚动轴承受力,轴(shaft),滚动轴承主要类型有：球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、滚针轴承等。,3.2.3 滚动轴承分类,球形、柱形与锥形滚动体轴承的区别：,线接触，承载力大,点接触，承载力小,轴承中滚子的轴线平行则为柱型，轴线相交则为锥形。圆柱形轴承单向承载，要么承受轴向载荷要么承受径向载荷，而锥形轴承适用于同时承受径向和轴向载荷的情况。汽车前轮轴
3、承一般都是锥形滚子轴承。,推力球轴承：主要承受轴向载荷。,密封的目的,3.2.4 滚动轴承密封,当能量从一台机器上输出到另一台机器时，我们应该怎样联接输出轴和输入轴呢？,3.3 柔性联轴器,联轴器是各种机械传动中常用的部件，通常有两个半联轴器及联接件组成。其作用是用来联接两根轴，使两轴一同回转并传递转矩。,常 用 联 轴 器,齿轮的用途很广，是各种机械设备中的重要零件，如机床、飞机、轮船及日常生活中用的手表、电扇等都要使用各种齿轮。 齿轮的种类很多，有圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、螺旋齿轮、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、蜗轮等。 直齿圆柱齿轮是最基本，最简单、且使用最多的齿轮。,3.4 齿轮,按照轮齿的位
4、置,3.4.1 直齿圆柱齿轮,外齿轮,内齿轮,齿轮的内外啮合形式,齿轮加工刀具,齿轮齿形的加工方法： 1）成形法(也叫仿形法)：利用与被切齿轮齿槽形状完全相符的成形铣刀切出齿形的方法，如铣齿。 2）展成法：利用齿轮刀具与被动齿轮的相互啮合运动而切出齿形的加工方法，如滚齿和插齿（用滚刀和插刀加工）。,直齿圆柱齿轮相关术语：,发生线,机械工程导论,3.4.2 渐开线齿廓的啮合特点,AK渐开线 基圆：rb 发生线：n-n K ：渐开线AK段的展角,1）形成,当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时，直线上任一点K的轨迹。,渐开线方程,渐开线的形成及其特性,）特性,弧长等于线段的长度； 渐开线上任一点的
5、法线必与基圆相切； 在同样半径的基圆上所得渐开线完全相同,基圆半径不同，所得渐开线曲率半径也不同； 同一基圆形成的任意两条反向渐开线间的公法线长度处处相等； 基圆内无渐开线。,3.4.3 直齿圆柱齿轮的主要参数,齿轮的主要参数,）模数m dkk dk(k/)z m/ pm d = mz,）压力角分度圆上的压力角用表示。 压力角：一对齿轮啮合时，在分度圆上啮合点的法线方向，与该点的瞬时速度方向所夹的锐角，称为压力角。标准齿轮的压力角为20 GB1356-88规定标准值=20 某些场合：=14.5、15、22.5、25。,3.4.4 直齿圆柱齿轮其它参数,齿顶圆da ：齿顶圆柱面与端平面的交线 齿
6、根圆df ：齿根圆柱面与端平面的交线 齿厚s：分度圆上轮齿两侧齿廓间的弧度称为齿厚 齿槽宽e：分度圆上齿槽两侧齿廓间的弧长 齿距p：相邻两齿同侧齿廓间的弧长ps+e。,1-齿顶圆 2-分度圆 3-齿根圆,3.4.5 标准齿条,z,2、齿廓在不同高度上的齿距均相等，但齿厚和槽宽各 不相同。p=m，分度线（齿条中线）：s=e,3、尺寸计算：同标准齿轮一样,1、齿廓不同高度上的压力角均相等，且等于齿廓的倾斜角，此角称为齿形角，标准值为 =20,齿条：,3.4.6 圆锥齿轮传动概述,直齿圆锥齿轮传动中有五对圆锥：分度圆锥，齿顶圆锥，齿根圆锥，基圆锥，节圆锥,直齿圆锥齿轮传动用于传递相交轴间的 回转运动
7、，其轮齿分布在圆锥体上。,用轴交角来表示两回转轴线间的位置关系，多取90 。,直齿圆锥齿轮的齿廓、背锥和当量齿数,(1)齿廓曲线一个圆平面S与一个基圆锥切于直线OC，圆平面半径与基圆锥锥距 R 相等，且圆心与锥顶重合。当圆平面绕圆锥作纯滚动时，该平面上任一点B将在空间展出一条渐开线AB。渐开线必在以O 为中心、锥距 R 为半径的球面上，成为球面渐开线。,球面渐开线不能展开成平面渐开线，需用近似曲线替代,背锥展开当量齿轮,（2）背锥和当量齿数,当量齿轮直径,当量齿轮齿数,齿宽系数 FR=b / R,齿数Z， 大端模数m， 大端压力角a， 大端分度圆直径d， 分度圆锥角d, 大端齿顶圆直径da，
8、顶锥角da， 齿顶高ha， 大端齿根圆直径df， 根锥角df， 齿根高hf， 锥距R， 齿宽b， 齿顶角qa， 齿根角qf，,直齿圆锥齿轮的传动比，,当90时：i12= n1/n2=z2/z1=tgd2=ctgd1,标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸,基圆柱， 发生面S， KK与NN有夹角b 渐开线螺旋面 b基圆柱上的螺旋角,渐开线螺旋面齿廓的特点： 与基圆柱相切的平面与齿廓曲面的交线为斜直线（与NN交角b ）； 端面（垂直于齿轮轴线的面）与齿廓曲面的交线为渐开线； 与基圆柱同轴的圆柱面与渐开线螺旋面的交线为一螺旋线。,优点：,重合度大，传动平稳，承载能力高 比直齿轮小，机构更紧凑 制造成本与直齿轮相
9、当 广泛应用于高速、重载传动中,缺点： 有轴向力,平行轴斜齿轴传动的主要优缺点,交错轴斜齿轮传动简介,交错轴斜齿轮传动又称螺旋齿轮传动，由两个配对斜齿轮组成的交错轴间的齿轮传动。,蜗轮蜗杆传动,1、蜗杆传动及其特点,优点：,传动比大，机构紧凑。 传动平稳、无噪音。 反行程时可自锁。,缺点：,轮齿间相对滑动速度较大，易磨损。 效率低（最高70%） 成本较高 蜗杆：钢，蜗轮：青铜。,按蜗杆形状分：,普通圆柱蜗杆 机构,环面蜗杆机构,锥蜗杆机构,渐开线圆柱蜗杆,延伸渐开线蜗杆 （法向直廓圆柱蜗杆）,2、蜗杆传动的类型简介,普通圆柱蜗杆机构,圆弧圆柱蜗杆机构,阿基米德圆柱蜗杆,3.5 带传动和链传动,
10、3.5.1 带传动,1）按传动原理分： （1）摩擦带传动：靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动，如V带传动、平带传动等； （2）啮合带传动：靠带内侧凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合实现传动，如同步带传动。,2）按传动带的截面形状分 （1）平带：平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。结构简单、带轮易制造、传递功率小。,（2）V 带： 截面形状为梯形，两侧面为工作表面。传递功率大(普通V带、窄V带）,FN = FQ,V带传力大,F= FN= FQ,v,平带：,V带：, FQvFQ,结论：,平带和V带的承载能力分析,兼有平带弯曲应力小和V带摩擦力大等优点。 多用于传递 动力较大、结构紧凑的场合。,工作面：,
11、侧面,（4）圆形带：横截面为圆形。只用于小功率传动。,牵引能力小。常用于仪器、家用器械、人力机械中,能够保证准确的传动比，传动比i12， 适应带速范围广，同步齿形带的带速为40-50m/s，传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。,（5）齿形带（同步带）：,齿形带,（6）齿孔带：,输送带,传动带,3）按用途分： （1）传动带传递动力用 （2）输送带输送物品用。,四、带传动的应用,摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不准确、中小功率的远距离传动。,链传动由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成，以链作中间挠性件，靠链与链轮轮齿的啮合来传递动力。,3.5.2 链传动,链
12、传动的形式,链传动广泛应用于工况较为恶劣、传动比精度要求不是很高的农业、矿业、冶金、起重、运输、石油、化工、森工和环卫机械及摩托车中。,1）传动链的结构,链条,类型,齿形链,滚子链,销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。 内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等。,滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。,套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合,内链板紧压在套筒两端，称为内链节,特点：与带传动相比 1.没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；,2.需要的张紧力
13、小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失 ；,3.结构紧凑；,4.能在高温，有油污等恶劣环境下工作；与传齿轮动相比,5.制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；,缺点： 瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。,应用： 广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。,2）链传动的特点和应用,机床（machine tool）：是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。 一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。,3.6 机床加工,机床按加工方式或加工对象可分为：车床、钻床、镗床、磨
14、床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。每类中又按其结构或加工对象分为若干组，每组中又分为若干型。,按机床工作精度分类：,1. 普通机床：包括普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等。 2. 精密机床：包括磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床。 3. 高精度机床：包括坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床等。,现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。 在一般
15、的机器制造中，机床加工的工作量占机器总制造工作量的40-60，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。,机床未来的发展趋势,进一步应用电子计算机技术、新型伺服驱动元件、光栅和光导纤维等新技术，简化机械结构，提高和扩大自动化工作的功能，使机床适应于纳入柔性制造系统工作；提高功率主运动和进给运动的速度，相应提高结构的动、静刚度以适应采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并发展超精密加工机床，以适应电子机械、航天等新兴工业的需要；发展特种加工机床，以适应难加工金属材料和其他新型工业材料的加工。,本章小结,本章通过对机械零部件和机床进行了简要的概述，使同学们对轴类零件、齿轮类零件的一些基本性能、相关参数以及专业术语作了介绍。为后续的课程学习奠定了一定基础。,
