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1、机械基础知识第一章 机械基础知识第一节 连接的特点及适用范围输煤系统中的各种机械都是由零部件组成的，零部件之间的连接方式是各种各样的。根据零部件的受力、运动等状况采用不同的连接方式。换句话说，不同的连接方式它有不同的特点。一、螺纹连接一台机器的轴、手柄、联轴器、壳体之间的连接都采用螺栓来连接。它的特点是靠螺纹螺牙表面的摩擦产生的紧固作用将机器的零部件组装成机器。1螺纹的分类螺丝按螺纹的形状分为三角形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。下面简要介绍它们的特点和应用。（1）三角形螺纹（图2-1-1a）牙形断面呈三角形，摩擦力较大，强度较高，一般作连接用。螺纹分为公制和英制两大类，公制螺纹的牙形角2=60，
2、英制螺纹的牙形角2=55。（2）矩形螺纹（图2-1-1b）牙型断面正方形。其传动效率比其它螺纹丝高，但强度较低，精确制造的难度较大，使其应用受到限制。一般在台虎钳、千斤顶、螺旋压力机上。（3）梯形螺纹丝（图2-1-1c）牙形断面呈等腰梯形，牙形角2=30。梯形螺纹传动效率稍低，它是传动螺纹的主要形式，应用最广，多作丝杆用等。（4）锯齿形螺纹（图2-1-1d）牙形呈锯齿形，向一面倾斜。传动效率及强度都比梯形螺纹高。多用于各种锻压机械、螺旋压力机等。图2-1-1 螺纹的牙形 图2-1-2 螺纹的主要参数 螺纹还有其它分类方法，按旋绕方向，可分为左旋螺纹和右旋螺纹；按螺纹的头数分为单头、双头、三头及
3、多头螺纹，连接用的螺纹为了能保证可靠的自锁能力，常采用单头螺纹，传动用的螺纹为保证传动效率高，则常用双头、三头螺纹，多头螺纹，由于制造困难，故在实际工作中极少采用；另外，螺纹可分为粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹，每种螺纹又分为不同的精度，1级用于重要机件，2级使用精度较高的连接，例如风动电机、汽车、飞机等，3级用于一般的螺纹连接，细牙螺纹的螺距小，用较小的扭转力就能产生很大的螺丝紧固力。2螺纹的主要参数螺纹的主要参数有：外径d中径d2内径d1牙形角2a螺距t(以上参数见图2-1-2)，还有导程S和升角，可通过计算求得：头数t；tgt/(d2)。3螺纹连接的主要类型及常用防松装置主要类型 螺纹连接件
4、有螺栓、双头螺栓、螺钉、螺母及垫圈等。连接用的螺栓大多是单头三角螺纹。)螺栓螺栓的应用最广，它的一端有头，另一端有螺纹。连接时螺栓穿过被连接的孔（孔中无螺纹）与螺母配合使用。根据制造方法及用途不同，螺栓分为精制螺栓和粗制螺栓。精制螺栓用光拉六角棒料车制而成，它能精确地固定两个螺栓的相对位置。粗制螺栓是用钢冲制或锻制后切削或滚压出螺纹，因精度较差，多用于土建、木结构及农业机械上。将设备的机座或机架固定到基础上的螺栓称为地脚螺栓。它的一端带弯或钩埋入基础中，另一端是螺纹。2)双头螺栓双头螺栓没钉头，两端都有螺纹。它通常用于厚度较大、需经常拆卸的连接上。3)螺钉不用螺母而直接把螺纹部分拧在零件上的螺
5、纹孔中的螺纹零件称为螺钉。螺钉头部可以制成适合于扳手或改锥的形状；杆部全长或部分有螺纹，末端有平端、圆柱端、锥端等形状。另外环首螺钉装在机器的顶盖或外壳上，以便起吊机器用（例如电动机上的螺钉）。4)螺母与垫圈所有螺栓和双头螺栓都需要和螺母配合使用。六角螺母用的最多。垫圈的用途是保护被连接件的表面不被擦伤，增大螺母与连接件的接触面积，以及遮盖被连接件的不平表面。常用的防松装置防松装置的结构型式很多，按防松原理不同可分为两类：1)利用摩擦力的防松装置弹簧垫圈:它通常用65Mn钢制成经淬火后富有弹性。结构简单、使用方便，在普通机械广泛采用。双螺母:它是在螺栓上拧两个螺母。防松作用不够可靠，同时增加连
6、接外廓尺寸和重量，现较少使用。2)用机械方法的防松装置它是用机械装置把螺母和螺栓连成一体，防止它们之间相对转动，因此该方法最为可靠。常用的型式有；开口销、止退垫圈及带翅垫圈。开口销拆装方便、可靠，常用在有振动的高转速机器上。止退垫圈和带翅垫圈多用于滚动轴承组合上。这两种型式在使用时都要将螺母螺栓开槽或打孔。二、销连接销连接（亦称销钉连接）有两种作用：一是连接机件，例如手轮、手柄、小齿轮、曲柄与轴之间的连接；二是机件间的定位，目的是保证不发生错移，以及拆下来之后能够再装到原位。根据销的作用将销分为销钉和销轴。1钉的种类钉分圆锥销、圆柱销、开口圆锥销、螺尾锥销、开口销。它们的区别在于它们的钉头型式
7、和销体有无锥度。为了防止销钉在机件活动中掉出，常常在其尾部开口或带螺母加以锁制。锥形销钉的锥度为1：50。销钉小头直径等于连接部件上的孔的公称尺寸，这种连接可以随意拆卸，不影响连接的可靠性。2轴连接销轴主要用于铰链连接或滑轮、绳轮的固定等。销轴有的有销孔，有的没有销孔。销轴连接的机件几乎都是活动连接。如果销轴上装旋转的机械部分（如绳轮、滑轮等），则销轴和滑轮之间的配合应按滑动轴承来处理。这时，为了给销轴加油润滑，常常采用轴向润滑孔和油脂枪喷嘴的销轴。三、键连接键是用来连接轴与轮毂的。它是通过摩擦将轴的扭矩传递到轮毂上。带有1：100的斜度的键俗称楔。键连接主要用于轴和带毂零件（如齿轮、带轮、联
8、轴节等）之间周向固定，以传递动力。键连接属于可拆连接，具有结构简单、工艺可靠和拆装方便等特点，所以它的应用范围很广泛。1普通平键平键是矩形截面的连接件，置于轴和零件毂孔的键槽内，实现周向固定或连接。普通平键工作时，轴和轴上的部件沿轴向没有相对移动。键的侧面是工作面，靠侧面做周向固定并传递动力。移动式皮带机行走轮对轮毂与轴的连接，采用的就是平键。2导向平键导向平键也是以其侧面作周向固定，但导向平键与键槽的配合较松，可使轴上零件沿轴作轴向移动。通常用螺钉把导向平键固定在键槽内。在机床变速机构中，有的滑移齿轮与轴的连接就是采用导向键。3花键连接花键连接是指键与轴制成一体，利用轴上几个凸出的纵向齿置于
9、轮毂孔相应的凹槽里，用于传递力的可拆连接。花键连接在机械制造部门的应用日益广泛。花键连接与平键连接相比较，花键连接具有以下优点：轴上零件对中性好；轴的强度不会有较大大削弱；接触面积大，能传递较大的载荷；能更好地引导沿轴向移动的零件。但花键及花键孔的制造较复杂。四、铆连接铆连接是指将两块或三块金属板用铆钉连成一体的连接方式。铆连接可分为冷铆和热铆。冷铆是把铆钉充满孔，压紧铁板的力比较小。铆钉杆传递铁板的拉力。而热铆是将铆钉加热，使铆钉头变成红热，然后用锤子将铆钉打如预先在铁板上钻制的孔中镦打模压成形。装卸桥桁架的铆接均采用热铆，是吃力锁紧。而落煤管内受冲击面的护板的铆接则是附着连接。铆接一般很费
10、时、费料，故常常被焊接所代替。五、焊和电焊连接焊接是应用热量把材料加热至熔态或糊态，采用焊剂或不用焊剂把材料结合起来的连接方法。1乙炔氧焊连接（火焊）乙炔和氧混合的火焰温度达3200，高温将焊件局部加热，金属融化成为一体。焊接的设备简单，并可以移动；可以节约材料，成本也比价低；焊接可以达到任意的厚度，而且与基体金属结合良好；焊接的厚度和强度也可以控制，因此火焊连接是应用范围较广的一种连接方法。但它是不可拆的连接，而且常常造成零件因局部过热而产生变形，甚至破裂；有些零件因受高温加热其金属结构变化而改变原来的性能。2电焊连接电焊连接是利用焊条和被焊工件之间产生的电弧或在电焊条和工件接触点上因接触电
11、阻很大而产生很大的热量，融化了工件和焊条，将工件连接起来。电焊条是填充焊逢的填料，同时起沟通电流的作用。火焊与电焊既可焊接零件和板件，也可用来切割金属。若精度和表面光洁度要求不高时，气割法和电割法比较经济。第二节 传 动一、齿轮传动齿轮传动是一种啮合传动。两个或两个以上共同工作的齿轮通过互相啮合将主动轴的动力传给从动轴。1两轴相平行的齿轮传动（1）合直齿圆柱齿轮传动：轮齿与齿轮轴线平行，传动时两轴回转方向相反。制造工艺简单，但当速度较高时容易引起振动与噪音。（2）外啮合斜齿圆柱齿轮传动：轮齿与齿轮倾斜成某一角度，相啮合的两齿轮的轮齿倾斜方向相反，传动平稳且噪音小，在运动时会产生轴向力。（3）人
12、字齿轮传动：轮齿左右倾斜成“人”形，可消除运行中的轴向力，但制造成本比较高。（4）内啮合圆柱齿轮传动：它是外啮合圆柱齿轮传动的变种，大轮的齿分布在圆柱体内表面而成内齿轮，大小齿轮的回转方向相同。（5）齿条传动：这种传动相当于大齿轮直径变得非常大的外啮合圆柱齿轮传动。它将旋转运动转换成往复运动，或将往复运动转换成旋转运动。两轴相交的齿轮传动（1）直齿圆锥齿轮传动：轮齿排列在圆锥体表面上，一般用在两轴相交成90，圆周速度较低的场合，例如叶轮给煤机的立轴与减速器轴之间的齿轮传动即为此种形式。（2）螺旋（曲齿）圆锥齿轮传动：轮齿是弯曲的，传动平稳，承载能力较高，在高速和大功率的传动中广泛应用，但加工工
13、艺复杂。3两轴相错的齿轮传动这种齿轮传动中两个螺旋齿轮倾斜相交并角度可以改变，使组成轴间夹角在090之间的螺旋齿轮传动。它的传动承载能力较小，且磨损较严重。二、皮带传动带传动是用皮带做中间体靠皮带与皮带轮的摩擦作用传递轴间的扭矩，也可利用皮带传动变换转速。由于运转中的皮带在皮带轮上有滑动现象，所以皮带传动不能强制传递动力，它不能用在圆周速度不允许变化的场合（控制传动）。1皮带传动的种类(1)平皮带传动1)开式皮带传动:由于皮带在小皮带轮上的围包角较大,所以皮带的松弛段位于上部。主动轮和被动轮转向相同(图2-1-3a)。2)交叉皮带传动:围包角比较大。但皮带受扭,磨损较严重。两个皮带轮转向相反(
14、图2-1-3b)。(2)张紧轮皮带传动当两转动轮的传动比i=6:1以上时,在皮带轮直径和轴距不变的情况下,必须用一个张紧轮来增加大小皮带轮上的围包角(图2-1-3c)。张紧轮一般布置在皮带松弛段靠近主动轮处。张紧轮靠弹簧或配重对皮带加力。2带传动的特点和应用范围皮带传动可以用在两轴距离较远的场合，两轴最大中心距可达十几米，带本身具有弹性，因而可以缓和冲击和振动，使传动平稳且无噪音；当机器过载时，带就在轮上打滑，能对机器起到保护作用；皮带传动的结构简单，成本低，安装维护方便，带磨损后容易更换。皮带传动大缺点是结构不紧凑，不能保证准确的速比，效率低，寿命短，且对轴承压力大。3带和带轮(1)带1)平
15、型带:带的截面扁平。应用时要从整卷皮带中截取所需要的长度，用胶粘、线缝或钉联等方法接成整圈，套在带轮上。传动胶带规格已经标淮化。（a）开式皮带传动（b）交叉皮带传动（c）张紧轮皮带传动图2-1-3 皮带传动2)三角胶带:目前机器中用得最多的是三角胶带,它是具有梯形截面的无接头胶带。按截面尺寸大小,三角胶带分成七种型号,用时可查机械手册。三角胶带的结构一般由包布层、伸张层、强力层和压缩层所构成,三角胶带的工作拉力主要由强力层承受。(2)带轮带轮结构由轮缘、轮幅和轮毂三部分组成。带轮的轮幅部分有实心、幅板(或孔扳)和椭圆轮幅三种形式。三、链传动链传动是由两个具有特殊齿形的链轮和一条闭合的传动链所组成。它借助链子与链轮轮齿的啮合而传递力。链传动的速比和链轮齿数成反比。正像自行车的脚蹬轮盘齿数多而飞轮齿少,所以脚蹬一圈,后飞轮带动后轮转好几圈。1链传动的优缺点(l)与皮带传动比较,它能保证准确的平均速比；(2)与齿轮传动比较,它可以在两轴中心距较远的情况下传递运动和传递动力；(3)链传动的瞬间速比是变化的,不适用于传动要求精确的机械；(4)铰链销轴易磨损,使链条的节距变大,会出现脱
