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文档简介

1、 第一章 机械基础知识 1、 强度:是指材料在外力作用下抵抗破坏或变形的能力.二塑性:指材料受力时变形而不破坏,当外力除去后,变形仍然保持的能力其指标为伸长率和断截面收缩率。指标值越大,材料的塑性越好. 三硬度:指材料抵抗其他更硬的物体压入其表面的能力测定方法:布氏硬度和洛氏硬度试验(1)布氏硬度(HB)试验(HB=F/A)适用于硬度小于450HB的金属材料。在规定的载荷下,把一定直径的淬火钢球(或硬质合金钢球)压入金属材料试样的表面,保留一定时间后卸荷,经测量与计算得到所测材料的布氏硬度值。硬度值越大,表示材料硬度越高。(2)洛氏硬度(HR)试验:在规定的载荷下,把120金刚石锥体(或淬火钢

2、球)压人金属材料试样的表面,保留一定时间后卸荷,在硬度计的刻度盘中直接读出硬度值。 四韧性:是指材料抵抗冲击破坏的能力常用材料受冲击破坏时所吸收的功来表示五疲劳强度:在规律性变化、应力长期作用下,材料抵抗破坏的能力一钢:是指含碳量少于.并含有少量其他元素的铁碳合金一般钢中含碳量增多,钢的硬度,强度会增大,但塑性,韧性会降低工业上应用的碳钢的含碳量一般不超过.因为含碳量超过此值,钢表现很大的硬脆性二、合金钢的表示方法:12CrNi3A:表示此钢的平均干碳量为0.12%,含r量不少于1.5%,含Ni量为%的高级优质合金结构钢合金结构钢按照用途分为普通低合金结构钢和机械结构钢。三.普通碳素结构钢:2

3、35_A.F:表示方法是此钢屈服极限为a,质量等级为的沸腾钢。碳素结构钢按屈服极限值的大小分为五个牌号,Q195,Q215,Q235,Q255,Q275随着牌号的增大,钢的含碳量由小到大,抗拉强度逐渐提高塑性和韧性则随着牌号的增大而降低碳素结构钢的牌号组成中,镇静钢符号“Z”和特殊镇静钢符号“TZ”可以省略。1)硫 :它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中,FeS和 Fe形成低熔点(985)化合物。而钢材的热加工温度一般在11501200以上,所以当钢材热加工时,由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂,这种现象称为“热脆”。含硫量愈高,热脆现象愈严重,故必须对钢中含硫

4、量进行控制。高级优质钢:S0.02%0.03%;优质钢:S0.03%0.045%;普通钢:S0.055%0.7%以下。 2)磷 : 磷是由矿石带入钢中的,一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高,但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时,它使钢材显著变脆,这种现象称"冷脆"。 冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏,含磷愈高,冷脆性愈大,故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢: P0.025%;优质钢: P0.04%;普通钢: P0.085%。 三铸铁:指含碳量大于.的铁碳合金称为铁。.灰口铸铁:具有良好的铸造性能和切削加工性能,在工业中广泛应用代号为,后面的数字表示其最

5、低抗拉强度极限如:表示,最低强度极限为a。.球墨铸铁:代号为,后面的数字表示其最低抗拉强度极限和最低延伸率如:表示最低强度极限为a,最低延伸率为常用于制造曲轴,齿轮连杆,缸体等较重要的零件三有色金属:.纯铜:良好的导电性,导热性和塑性,但强度低黄铜:一般制造耐腐蚀和耐磨零件.青铜:是一种重要的减磨材料主要制造减磨零件和耐蚀零件.4.铝及铝合金:纯铝强度和硬度低铝合金强度和硬度有较大的提高,广泛应用航空工业上。1.3钢的热处理:是在固态范围内对钢进行加热,保温和冷却,以改变刚的内部组织,从而获得所需机械性能和工艺性能的一种方法 普通热处理和表面处理。 普通热处理:退火正火-淬火-回火 

6、。.退火 :将钢加热(700900 ),保温一定时间,然后缓慢冷却(一般是随炉冷却)的热处理过程目的:)降低钢的硬度,提高塑性,以利於切削加工及冷变形加工。 )細化晶粒,均勻钢的组成及成分,改善钢的性能或为以或的热处理作准备。)消除钢中内应力,防止零件变形或开裂,并稳定其尺寸 .正火 :将钢加热(700900 ),保温一定时间,然后在空气中冷却的热处理工艺是退火的一种特殊形式冷却速度快,钢的组织更细,强度和硬度都有所提高正火比退火生产周期短,成本低,操作方便,故在可能的条件下,应优先采用正火。 .淬火:将钢加热(700900 ), 保温一定时间,然后在水中或油中急速冷却的热处理工艺目

7、的:提高硬度和耐磨性。 .回火:把淬火后的工件重新加热,保温一定时间,然后在空气中或油中冷却的热处理工艺目的: 1)降低脆性,消除或减少内应力,钢件淬火后存在很大内应力和脆性,如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。 2)获得工件所要求的机械性能,工件经淬火后硬度高而脆性大,为了满足各种工件的不同性能的要求,可以通过适当回火的配合来调整硬度,减小脆性,得到所需要的韧性,塑性。 3)稳定工件尺寸 4)对于退火难以软化的某些合金钢,在淬火(或正火)后常采用高温回火,使钢中碳化物适当聚集,将硬度降低,以利切削加工。 1)低温回火(150250)ºC

8、 ;目的:保持淬火钢的高硬度和高耐磨性,降低淬火应力,减少钢的脆性。硬度为58-64HRC。主要用于:刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火件和表面淬火件。(2)中温回火(350500)ºC 目的:获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。又称弹性处理。硬度为35-45HRC.主要用于:弹性零件及热锻模具等。(3)高温回火(500650)ºC 目的:获得良好的综合力学性能。又称调质处理。硬度为25-35HRC.主要用于:各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。二表面热处理:.表面淬火:是将钢件表面迅速加热至淬火温度,而心部温度仍然较低的情况下用水喷射在钢件表面,使之急冷的过程作用:使

9、零件表面具有较高硬度和耐磨性,心部保持有足够的强度和韧性应用:动荷载和摩擦条件下工作的零件如齿轮,曲轴,销轴等.钢的化学热处理:是将钢件置于某化学介质中,通过加热和保温,使介质中的一种或多种元素渗入零件的表面,以致改变表层的化学成分和组织,从而使零件获得所需的性能常用的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗等。1.4公差与配合及表面粗糙度一、互换性: 同一批零件,不经挑选和辅助加工,任取一个就可顺利地装到机器上去,并满足机器的性能要求。互换性的作用:1) 有利于组织专业化生产;2) 产品设计标准化,缩短设计周期;3) 维修时易更换配件,减少修理时间和费用,保证设备原有的性能。 保证零件具有互换性的措

10、施:由设计者确定合理的配合要求和尺寸公差大小。2、 公差:保证零件具有互换性,就必须把零件的误差控制在一定范围内,这个尺寸引起的最大误差称为公差。基本尺寸:设计时确定的尺寸。实际尺寸:经测量获得的某一孔、轴的尺寸。极限尺寸:一个孔或轴允许的尺寸的两个界限值。最大极限尺寸:孔或轴允许尺寸的最大值。零件合格的条件:最大极限尺寸实际尺寸最小极限尺寸。 尺寸偏差和尺寸公差 上偏差= 最大极限尺寸基本尺寸 :代号:孔为:ES=DMax-D;轴为:es=dmax-d,下偏差= 最小极限尺寸基本尺寸 :代号:孔为:EI=Dmin-D;轴为:ei=dmin-d. 尺寸公差(简称公差):允许实际尺寸的变动量。公

11、差 = 最大极限尺寸最小极限尺寸 = 上偏差下偏差. 孔公差:TD=|Dmax-Dmin|;轴公差:Td=|dmax-dmin|3、 零线与公差带:在公差与配合图解(简称公差带图)中,确定偏差的一条基准直线,称为零线。通常用零线来表示基本尺寸。 公差带:在公差带图中,由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域,称为尺寸公差带。公差带图:作用:直观地表示出了公差的大小及公差带相对于零线的位置。.公差带由公差带的位置(基本偏差)和公差带大小(公差等级)两个因素决定4、 .配合:是指基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。间隙或过盈,就是孔的尺寸与轴的尺寸代数差,此差值为正时是间隙;为负时是

12、过盈。配合分类:间隙配合、过盈配合、过渡配合1) 间隙配合:具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。它的特点是孔的公差带在轴的公差带之上。2)过盈配合:具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合。其特点为孔的公差带在轴的公差带之下。3)过渡配合:可能具有间隙或过盈的配合。此时,孔的公差带与轴的公差带相互交叠 。4)配合公差:间隙或过盈允许的变动量,用Tf表示。四.标准公差与基本偏差 (1) 标准公差:是指国际的标准公差数值中所列的、用以确定公差带大小的任一公差值。()基本偏差:基本偏差用于确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差,一般为靠近零线的那个偏差。公差带图上的公差带,由公差带的大小和公差带的位置

13、两个要素组成。公差带的大小由标准公差确定;公差带的位置由基本偏差确定。5 基准制:是以两个相配零件中的一个零件为基准件,并选定标准公差带,然后按使用要求的最小间隙(或最小过盈)确定非基准件的公差带位置,从而形成各种配合的一个制度。国标规定了两种基准制:基孔制和基轴制,并规定应优先选用基孔制。基孔制基准孔的公差带在零线以上,其下偏差为零,以H为基准孔的代号;基轴制基准轴的公差带在零下以下,其上偏差为零,以h为基准轴的代号。 六、形位公差及其公差带 1)形状公差 :单一实际要素的形状所允许的变动量。 2)位置公差:关联实际要素的位置对基准所允许的变动量 。 3)形状和位置的公差带:是限制实际要素变

14、动的区域.(4)取样长度:是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度,它至少包含五个以上轮廓峰和谷。取样长度L的方向与轮廓走向一致。(5)轮廓算术平均偏差:在取样长度内,划分实际轮廓为上、下两部分,且使上、下两部分面积相等的线。 第二章 常用机构1. 零件:机器中单独加工不可再分的单元体。2构件:凡彼此之间没有相对运动,而与其它零件之间可以有相对运动的零件或零件组合,称为构件。构件可以由一个零件组成。也可以由几个零件组成,但应是一个刚性整体,只构成一个运动单元。 3、机构是具有确定相对运动的构件的组合,组成机构的目的是为了使机构按照预定的要求进行有规律的运动。 所谓平面机构,是指组成机构

15、的所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的机构;否则就称为空间机构。4、机构的组成:原动件:按给定运动规律独立运动的构件。从动件:其余的活动构件。机 架:固定不动的构件。 5、两构件通过直接接触,既保持联系又能相对运动的联接,称为运动副。根据接触方式的不同,把运动副分为低副和高副两种。1.低副 :两构件间为面接触的运动副为低副。(1)转动副(2)移动副2.高副 :两构件为点、线接触的运动副为高副。例如 齿轮副、凸轮副 6、构件的独立运动的数目称为构件的自由度。 7、 机械是把能量(如热能、)转换为机械能,并利用机械能完成某些工作的装置。 8、原动机:把其他形式能转化为机械能的机器。如电动机

16、、内燃机。9、传动装置:起传递动力和运动的作用。如带传动、齿轮传动10、工作装置:直接完成工作的部件如卷扬机卷筒、起重钩、砼搅拌机的滚筒。11、为了便于研究机构的运动,可以撇开构件、运动副的外形和具体构造,而只用简单的线条和符号代表构件和运动副,并按比例定出各运动副位置,表示机构的组成和传动情况。这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。12、只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系,也可以不按比例来绘制运动简图,通常把这样的简图称为机构示意图。13、机器 :人们用来生产劳动的工具,具有如下三个基本特征:1、机器是由许多构件所组成 。2、各构件之间有相对确定的运动3、

17、机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化。14、平面四连杆机构:在同一平面上的四个杆件彼此用转动副链接组成的构件。静件或机架:机构四个杆件中有一个上面画有斜剖线的杆件是相对地面不动的。曲柄:与静件相连的杆件若能绕静件作整周转动的杆件。摇杆:不能绕静件作整周转动的杆件。也称摆杆。连杆:与静件相对的杆件。15、 铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式,特点是全部运动副都为转动副。铰链四杆机构根据两连架杆的运动形式不同,可分为三种形式:1)曲柄摇杆机构:(两连架杆中,一为曲柄,一为摇杆)、2)双曲柄机构:(两连架杆中,全为曲柄)特点是:原动曲柄连续转动,从动曲柄连续转动。特例:平行四

18、边形机构:两曲柄可以相同的角速度同向转动,而连杆平动。反平行四边形机构:两曲柄角速度转动方向相反,且角速度不等。3)双摇杆机构:(两连架杆中,全为摇杆)。16、 铰链四杆机构有整转副的条件是:(1)必须满足杆长和定理 (2)最短杆带的转动副就是整转副 。铰链四杆机构有曲柄的条件是:(1)必须满足杆长和定理 (2)连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 a、当四杆机构不符合杆长和定理时,四个转动副全部为摆动副,为双摇杆机构。b、 当符合杆杆长和定理,最短杆带的是整转副:(1)以最短杆为机架:双曲柄机构(2)以最短杆为连架杆:曲柄摇杆机构(3)以最短杆为连杆:双摇杆机构。c、四杆中两杆等长,且最短:(1

19、)若其它两杆不等长,则不满足杆长和定理,为双摇杆机构(2)其它两杆相等,且最短杆是相对的:为平行四边形机构(3)其它两杆相等,且最短杆相邻,则有三个整转副17、 极限位置:在曲柄AB转动一周过程中,有两次与连杆共线,这时摇杆CD处于极限位置。极位夹角:当摇杆处于极限位置,曲柄与连杆两次共线时之间的夹角为 极位夹角,值与机构尺寸有关。18、平面机构具有急回特性的条件是:1)原动件等角速度整周转动;2)输出件具有正、反行程的往复运动;3)极位夹角 q > 0。19、 死点位置:当不计构件的重力、惯性力和运动副中摩擦阻力的条件下,当机构处于a=90。的位置时,由于F1=Fcos90。,因此无论

20、给机构主动件上的驱动力或驱动力矩有多大,均不能使机构运动,这个位置称为机构的死点位置。死点的克服:1、输出曲柄上安装飞轮,借助飞轮的惯性,使机构闯过死点。2、多个相同机构驱动同一曲柄,但这多个相同机构相位相互错开,从而使各机构的死点位置不同以渡过死点。20、 曲柄滑块机构:由曲柄摇杆机构演化而成即转动副变成移动副。 偏心轮机构:可视为用偏心轮代替曲柄滑块机构中的曲柄演化得到。21、 凸轮机构的构成与其功能:组成:凸轮、从动件和机架。功能:从动件按预定的运动规律运动。凸轮优点:只须设计适当的凸轮轮廓,便可使从动件得到预期的运动规律,而且结构简单、紧凑,设计方便。缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触

21、,易于磨损,因此多用于传力不大的控制机构中。22、 棘轮:摇杆、棘爪、棘轮、止动抓组成。常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类。 第三章 带传动及链传动1、 带传动:由主动带轮、从动带轮和紧套在两轮上的传动带组成。带传动是一种摩擦运动。工作原理:摩擦传动:当主动轮转动时,靠带和带轮间的摩擦力,拖动从动轮一起转动,并传递动力。啮合传动:当主动轮转动时,靠带和带轮间的啮合,拖动从动轮一起转动,并传递动力。 1、带传动特点:1)传动带具有挠性和弹性,吸振、缓冲、噪音小。2)当过载时,传动带与带轮间可发生相对滑动, 起过载保护作用。3)制造、安装和维护方便,价格低廉。4)适合于主、从动轴间中心距较大的

22、传动。5)固有的弹性滑动,导致瞬时传动比随负载变化。6)结构尺寸较大,效率较低,寿命较短,特别是 高速传动时,能力降低较大。7)张紧力导致较大的压轴力,使轴和轴承受力大。2、 弹性滑动:带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动,称为弹性滑动。弹性滑动导致:从动轮的圆周速度v2主动轮的圆周速度v1,速度降低的程度可用滑动率来表示。 3、 打滑:若传递的外载荷F超过最大有效圆周力Ftmax, 带在带轮上发生显著的相对滑动即打滑,是失效。打滑造成带的严重磨损并使带的运动处于不 稳定状态。带在大轮上的包角大于小轮上的包角,所以打滑总是在小轮上先开始的。打滑是由于过载引起的,减小载荷F,

23、提高最大有效圆周力Ftmax ,避免过载就可以避免打滑。打滑起过载保护作用。4、 影响最大有效应力(圆周力)的因素:1、预拉力F0过大,带与带之间的压力越大,产生的摩擦力就越大,最大有效应力就越大,带不易打滑。2、包角越大,带与带轮间的接触弧就越长,产生的摩擦力也就越大,传动能力越高。3、摩擦系数增大,有效拉力随之增大。5、 为了不使带所受到的弯曲应力过大,应限制带轮的最小直径。6、 三角带由:包布层、顶胶、抗拉体和底胶等部分组成7、 三角带的截面:节线:带纵向弯曲时,带中保持长度不变的任一条周线。节面:由全部节线构成的面(中性层)。节宽:节面的宽度8、 带传动的失效形式是:打滑和疲劳破坏。9

24、、 三角带轮轮槽的基准宽度:在三角带轮的轮槽上,与所配用三角带节面处于同一位置,与带的节宽相同的槽宽。三角带轮的基准直径:带轮在基准宽度处的直径。带的基准长度Lp: 在规定的张紧力下,三角带中性层的长度称为带的基准长度Lp公称长度。11三角带传动设计计算的内容和已知条件:设计内容确定带的型号、长度、根数、传动中心距、带轮直径、结构尺寸及作用在轴上的载荷等。设计已知条件有传动用途和工作条件;传动的功率P;主、从动轮的转速 n1和 n2 或传动比i,对传动位置和外部尺寸要求等12、三角带的设计步骤:1) 确定计算功率:Pc=KA*P(P传递的定额功率,KA工况系数) 2)根据n1和计算功率Pc 选

25、择带型。3)确定带轮的基准直径 d1和 d2:选定d1,d1>=dmin,d2=id1。4)验算带的速度v:V=3.14d1*n/60*1000(m/s);5<V<25m/s。5)确定中心距 a 和带标准节线长度 Lp:(1)结构尺寸有要求时:按要求初定0;结构尺寸无要求时:推荐0.7(d1+d2)02(d1+d2)。(5)初算带的节线长度 L0:L0=2a0+3.14(d1+d2)/2+(d1+d2)2/4a0。(3)查表,选定 标准节线长度Lp(6)计算实际中心距 a :可近似计算:a=a0+(Lp-Lo)/2,中心距变化范围: min=-0.015Lp mm ,max=

26、+0.03Lp mm。7)计算小带轮包角 :a1约=180度-(d1-d2)*180度/3.14/a ;8)单根三角带传递的允许功率P0的确定9)确定三角带带的根数 z:z>=Pc/Po;10)确定单根三角带的预拉力F0;11)计算作用在轴上的力Q13、 带传动的张紧装置:张紧的目的: 根据带的摩擦传动原理,带必须在预张紧后才能正常工作;运转一定时间后,带会松弛,为了保证带传动的能力,必须重新张紧,才能正常工作。常用的张紧方式:1、加大带轮中心距 2、装张紧轮。常见的张紧装置有:定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。14、滚子链传动:工作原理:两轮(至少)间以链条为中间挠性元件的啮

27、合来传递动力和运动。组成:主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。特点:兼有齿轮传动和带传动的特点。 优点:与带传动相比,平均传动比准确,无滑动,轴上压力小,传动效率高=98%,承载能力高P=100KW,可在高温低速、有油污的场合工作与齿轮传动相比,安装精度要求较低,成本低廉, 可远距离传动。缺点:瞬时链速和瞬时传动比不恒定传动不平稳 传动时有噪音、冲击与带传动相比,安装精度要求较高。15、滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。16、滚子链的主要参数 :1)链轮齿数9<=数<=120;2)传动比<6,建议=2到3.5 。3)链节距p 链条上相邻两滚子中心之

28、间的距离。4)链轮极限转速V12 15m/s. 5)链节数Lp 链条节头数目称为链节数;一般采用偶数链节。链轮的中心距过小,链在一定时间内绕过链轮次数就增多,从而会降低链的使用寿命,而链轮的中心距过大会使链的松边颤动,结构不紧凑。取40p 。 第四章 齿轮传动1、 齿轮传动设计需满足的基本要求 :保证传动的平稳性 即要求瞬时传动比为常数,以减少噪声、冲击和振动。保证传动的承载能力 在有足够强度前提下使齿轮齿尺寸小、重量轻、耐磨损、不易折断,寿命长等。2、 齿轮传动:组成:齿轮、轴等。功能:传递空间任意两轴之间的运动和动力。3、 分类:一)按两轮轴线相对位置及齿向分:圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、

29、螺旋齿轮传动。二)按齿轮传动情况工作分:闭式齿轮传动、开式齿轮传动、半开式齿轮传动。三)按齿轮齿面硬度分:软齿面齿轮、硬齿面齿轮 4、齿轮传动的特点:1)保证恒定的传动比,因此传动平稳。2)传动功率和圆周速度范围广。3)传动效率高98%到99.5%;4)工作可靠,使用寿命长,结构紧凑。(缺点)5)制造和安装要求比较高,而且需要专门的加工、测量设备,成本较高。6)不一用于轴间距离较大的传动。5、 渐开线:当一直径KB在一半径为R的圆柱体上作纯滚动时,此直线上任意一点K的轨迹。该圆称为渐开线的基圆,该直线称为渐开线的发生线。6、 渐开线的性质:1)发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被滚过的一段弧长

30、。2)发生线是渐开线在K点的法线,即过渐开线上任何一点的法线始终与基圆相切。3)发生线与基圆的切点N为渐开线上K点的曲率中心, 而NK为曲率半径;离基圆愈远,则曲率半径愈大。4)渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆大,渐开线愈平直,当基圆半径趋于无穷大大时,渐开线为一直线。5)同一基圆产生的任意两条渐开线之间的法向距离等于这两条渐开线之间的基圆圆弧长。6)基圆内无渐开线。7、 渐开线的齿廓压力角:齿廓在接触点K所受的正压力方向(即齿廓在接触点的公法线方向)与该齿轮绕轴心O转动的线速度方向所夹的锐角称为渐开线在该点处的压力角,用aK表示。 8、 渐开线在K点的展角qK是随着K的大小而变化的,它是压

31、力角的函数,称为渐开线函数。9、 渐开线齿廓的啮合特性:1)渐开线齿廓能满足定传动比要求。2)中心距可分性。3)齿廓的正压力方向不变。10、 渐开线齿廓的特点:1)渐开线齿廓啮合的啮合线是直线。一对齿廓的啮合线、公法线及两基圆的公切线等三线重合;2)渐开线齿廓啮合的啮合角a不变。啮合角:啮合线与两轮节圆内公切线t-t所夹的锐角为啮合角;啮合线和啮合角始终不变,所以传力性能良好。3)渐开线齿廓啮合具有可分性; 中心距变动不影响传动比。11、 齿轮各部分名称:齿顶圆(da):齿轮各齿顶所确定的圆。齿根圆(df):齿轮各齿槽底部尺寸所确定的圆。分度圆:设计齿轮的基准圆(分度圆上齿厚s=齿槽宽e)。模

32、数:p/=m。分度圆直径:d=mz,z是齿数。 压力角():标准压力角为20度。齿顶:介于齿顶圆和分度圆间部分,其径向高度为齿顶高(ha)。齿根:介于分度圆与齿根圆之间,其高齿根高(hf)。齿全高(h)=ha+hf12、 基圆齿距(pb):相邻两个同侧齿廓的渐开线起点间的基圆弧长。Pb=dcos=pcos 13、齿数 Z:齿轮圆周表面上的轮齿总数。13、 渐开线直齿轮传动的的正确啮合条件:两齿轮模数和压力角分别相等。14、 重合度:实际啮合线与法向齿距(或法节)的比值。 =1自始自终只有一对齿啮合=2有两对齿啮合;1<<2有时两对齿啮合,有时一对齿啮合15、 渐开线的加工方法:仿形

33、法:是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法。特点:1)刀刃的形状与被切齿槽的形状相同;2)刀具为盘形铣刀和指状铣刀;3)加工精度低;4)生产效率低,不宜于大批量生产。范成法:利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的原理加工齿轮的。1)亦称为包络法或展成法2)利用一对齿轮啮合传动时,两轮的齿廓曲线互为包络线的原理来加工齿廓的。3)常用的刀具为齿条型和齿轮型刀具。16、根切:用展成法加工齿轮时,若刀具的齿顶线或齿顶圆超过被切齿轮的极限点,则刀具的齿顶会将被切齿轮的渐开线齿廓切去一部分,这种现象称为根切现象。根切将使轮齿的弯曲强度大大减弱,而且当根切侵入渐开

34、线齿廓时,将引起重合度的下降。 严重的根切(a<1)将会破坏定传动比传动,影响传动的平稳性,所以要避免根切。、根切的原因:刀具齿顶线(齿条型刀具)或齿顶圆(齿轮插刀)超过了极限啮合点(啮合线与被切齿轮基圆的切点)N1而产生的。不发生根切的最小齿数:117;0.814 。采取变位齿轮。17、 轮齿失效:齿轮在传递运动时,载荷作用在齿轮上,使齿轮产生折断和齿面损坏现象。五种形式:齿轮的折断(齿体失效)、齿面的疲劳点蚀、齿面的胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。18、 轮齿折断:过载折断(短时突然过载引起)、疲劳折断(循环弯应力作用引起)。措施:增大齿根圆角半径,采用较大的模数,提高精度等级,对齿根

35、进行强化处理,选用韧性较好的材料等。19、 齿面点蚀:齿面金属脱落而形成麻点状小坑。原因: 循环变化的接触应力H过大。防止措施:适当的提高齿面硬度、降低齿面粗糙度和增大润滑油的粘度;合理的选择齿轮的参数,使齿面接触应力不超过齿面接触疲劳强度。20、 齿面磨损:轮齿接触表面上材料因摩擦而发生损耗的现象。其后果,使轮齿磨薄导致轮齿断裂。措施:采用闭式齿轮传动,提高齿面硬度,减少齿面粗糙度和保持良好的润滑条件等。21、 齿面塑性变形 :轮齿材料因屈服产生塑性流动而形成齿面的塑性变形。其后果,使齿面失去正确的齿形,在齿面节线处产生凸棱。措施:适当提高齿面硬度和润滑油粘度,尽量避免频繁启动和过载等。22

36、、 齿面胶合:在高速重载的齿轮传动中,由于啮合区温度很高,使润滑油的粘度降低,致使两齿面金属直接接触并在瞬时相互粘结。在传动过程中当两齿面相互滑动时,其中较软齿面上的金属沿滑动方向被撕下而形成沟纹痕迹现象。措施:选用粘性大或有添加剂的抗胶合润滑油;选用抗胶合性能好的材料;提高齿面硬度减小表面粗糙度等。23、 对齿轮材料的基本要求:轮齿齿面有足够的硬度和耐磨性,有利于提高齿面抗点蚀、胶合、磨损及塑性变形的能力。轮齿芯部 有足够的抗弯曲强度及冲击韧性;齿轮加工及热处理性能好。常用材料:锻钢:中碳钢、中碳合金钢、低碳合金钢;铸钢;铸铁:灰铸铁、球墨铸铁;非金属材料:夹布胶木、塑料。24、 齿根弯曲强

37、度计算目的:为了使齿轮根部受拉一侧的弯曲应力小于或等于材料的弯曲许用应力,防止齿轮工作时折断。25、 提高弯曲强度措施:一定(材料不变)减小b:增大模数m;适当增加齿宽b;选用正变位(x>0)。b一定(参数不变)增大 :改用高强度的材料,如合金钢。改变热处理方法,如改软齿面齿轮为硬齿面。26、 齿轮传动是线接触的高副机构,受载时接触线变成狭小的接触面,其上产生局部压应力,称为表面接触应力,用H表示。齿轮在交变接触应力作用下,轮齿表面产生疲劳点蚀,要避免点蚀,则应使HHP(许用接触应力)27、 齿形系数:只与齿的形状有关,表征齿在几何形状上的抗弯曲能力的系数。28、 齿轮轴:对于小直径钢制

38、圆柱齿轮,如果齿根圆到轴孔键槽的径向距离小于22.5倍模数时,应将齿轮与轴做成一体,称。 29、齿轮的齿顶圆直径200毫米时,可把齿轮做成实心式结构齿轮。当齿轮的齿顶圆直径500毫米时,尺寸较大的齿轮毛坯可采用锻造或铸造方法制造成腹板式结构齿轮。29、 当发生面沿基圆柱作纯滚动时,其上与母线成一倾斜角b的斜直线KK在空间所走过的轨迹为渐开线螺旋面,该螺旋面即为斜齿圆柱齿轮齿廓曲面。30、 斜齿圆柱齿传动特点:1)传动平稳;2)承载力高。 斜齿圆柱齿轮啮合时,斜齿轮的齿廓是逐渐进入、脱离啮合的。斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加,又逐渐缩短直至脱离,载荷不是突然加上或卸下的,因此斜齿轮工作较平稳

39、,适用于高速和重载的传动中。3)缺点:因存在螺旋角,传动时产生轴向力,对传动不利。 30、螺旋角:在斜齿轮分度圆柱面上螺旋线展开所成的直线与轴线的夹角即为斜齿轮在分度圆柱上的螺旋角,简称斜齿轮的螺旋角。820度。 31、 螺旋线的导程Ps:螺旋线绕一周时沿轴线方向前进的距离。32、 当量齿轮:过斜齿轮分度圆柱齿廓上的任一点C作齿的法面,该法面与分度圆柱面的交线为一椭圆,以椭圆在C点的曲率半径为分度圆半径,以斜齿轮的法面模数为模数,压力角为标准压力角作一直齿圆柱齿轮,其齿形与斜齿轮的法面齿形最接近。这个齿轮称斜齿轮的当量齿轮,齿数ZV称当量齿数。33、 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件:1)两齿轮的螺

40、旋角应大小相等,旋向相反。2)相互啮合的两斜齿轮的端面模数以及压力角应分别相等。34、 渐开线直齿圆锥齿轮传动:用于传递两轴相交的转动和转矩。齿分布在锥面上,向锥顶收敛,有 分度圆锥面、顶圆锥面、根圆锥面、前锥面、后锥面五锥面。标准安装时,分度圆锥面与节圆锥面重合。35、 蜗杆传动:用来传递空间两交错轴间的运动和动力的,它由蜗杆和蜗轮组成。一般其轴交错角等于90°。蜗杆传动的优缺点:优点:1)可实现空间交错轴间的很大传动比,其结构比交错轴斜齿轮机构紧凑。一般传动比可达: i12=1080,在一些手动或分度机构中,i12可大于300。2)蜗杆传动为线接触,传动平稳,噪音小。3)当蜗杆导

41、程角g很小时,传动具有自锁性,即只能由蜗杆带动蜗轮,而蜗轮不能带动蜗杆,故它常用于起重或其它需要自锁的场合。缺点:1)、机械效率较低,一般效率=0.70.8,具有自锁性的蜗杆传动的效率0.5。2)齿面的螺旋线方向有很大的滑动速度,易引起发热和磨损,常用贵重的耐磨材料(如青铜合金)作蜗轮,而且还要有良好的润滑和散热条件。3)蜗杆的导程角小,故其螺旋角大,因此所受轴向力大,故其轴承结构较复杂。36、 阿基米德蜗杆在主剖面内相当于齿轮与齿条的啮合传动。主要参数有:模数m、压力角、蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2、蜗杆直径系数q、蜗杆分度圆柱导程角等。37蜗杆齿廓特点:蜗杆齿面为渐开螺旋面,端面齿廓为渐开线

42、。蜗杆可以磨削,易保证加工精度,用于头数较多、转速较高和较精密的传动。38、 蜗杆轴面模数ma1=蜗轮端面模数mt2= 标准模数m;蜗杆轴面压力角aa1=蜗轮端面压力角at2=标准压力角a =20º 。39、 蜗杆的主平面:通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。40、 右螺旋蜗杆:伸出右手,四指顺蜗杆转向,则蜗轮的切向速度vp2的方向与拇指指向相反。左同。41、 轮系:由一系列齿轮组成的传动系统,称为齿轮轮系。分类:定轴轮系:当轮系运动时,其各轮轴线的位置固定不动。周转轮系:当轮系运动时,凡至少有一个齿轮的轴线是绕另一个齿轮的轴线转动的称为周转轮系。42、 轮系的传动比:输入轴与输出轴

43、的角速度(或转速)之比。43、 平面定轴轮系特点:轮系由圆柱齿轮组成,轴线互相平行;传动比有正负之分。转向相同为正,相反为负。定轴轮系的传动比:等于各对齿轮传动比的连乘积,其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积。44、 空间定轴轮系:轮系中,不仅有圆柱齿轮,而且还包含圆锥齿轮和蜗轮杆件,各齿轮的轴线并非彼此平行,而轴线都在固定的位置转动。45、 差动轮系:在周转轮系中,若两个中心轮都能转动,这种周转轮系称。46、 行星轮系:若周转轮系中的两个中心轮,一个可以转动,另一个固定不动。 第五章 轴系零部件1、 轴系零部件:由轴、轴承、联轴器和离合器及轴上的传动零件组合的系统。2、 轴的

44、分类:(受载情况分)心轴: 只承受弯矩;传动轴:只承受转矩;转轴:同时承受弯矩和扭矩。(轴线形状分)直轴和曲轴。直轴又有光轴和加、阶梯轴之分:光轴:全轴各处直径均相同的轴。反之为阶梯轴。3、 轴的结构设计:结构要求: 轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置轴上零件装拆、调整方便 轴应具有良好的制造工艺性等 尽量避免应力集中 .设计要点: 拟定轴上零件的装配方案 。原则: 轴的结构越简单越合理 装配越简单、方便越合理轴上零件的定位,固定及位置调整。4、 一般阶梯轴的结构:轴头:与传动零件或联轴器、离合器相配部分;轴颈:与轴承相配部分。轴身:联接轴头和轴颈之间部分。5、 轴的结构工艺性:1)轴肩圆角

45、r;2)轴端倒角 3)砂轮越程槽 4)螺纹退刀槽 ;5)同一轴上键槽位于圆柱同一母线上,且取相同尺寸。6、 静强度校核校核轴对塑性变形的抵抗能力 。7、 轴上零件的轴向固定方法主要有:轴肩固定、套筒固定、轴端挡圈、轴用弹性挡圈。轴的作用是:支承轴和轴上的回转零件。按承载性质不同,轴分为:直轴、曲轴、挠性轴。 轴的失效形式:疲劳断裂;过载的弯曲和扭转变形。 8、 轴毂联接:1)键联接:平键、半圆键、楔键;2)花键联接:由具有多个键齿的轴和有相应凹槽的毂孔组成。3)过盈联接:利用轴与孔间的过盈配合而构成的联接。14、轴承的失效:主要是轴瓦的磨损。9、 轴的强度校核步骤:1)根据

46、结构设计尺寸、位置,画出轴的空间受力简图。2)绘出轴的水平受力图和垂直平面受力图,并求出水平面内和垂直面内的支反力。3)绘出轴的水平面内的弯矩图和垂直面内的弯矩图。4)计算合成弯矩,并绘制合成弯矩图。5)计算扭矩并绘图。6)计算当量弯矩。7)计算轴的直径。10、 轴承:是机器中用来支承轴的一种重要部件,用以保持轴线的回转精度,减少轴和支承之间由于相对转动而引起的摩擦和磨损。滚动轴承:摩擦阻力小、效率高、起动灵敏。滑动轴承:承载能力大、工作平稳、 抗冲击、高速性能好。11、 滑动轴承的结构形式:(1)整体式:装拆不便、磨损后轴承间隙无法调整。 (2)剖分式:装拆方便,能调整磨损后轴承的间隙(利用

47、调整垫片)3)调心式 。15、 油孔、油槽开设原则 : 油沟开在非承载区,否则会降低油膜的承载能力; 油槽轴向不能开通,以免油从油槽端部大量流失; 水平安装轴承油槽开半周,不要延伸到承载区。 滚动轴承:滚动体、内圈、外圈、保持架等组成。类型:按滚动体分:球轴承:允许的极限转速较高。滚子轴承:承载能力较强。按所能承受载荷方向分:1)向心轴承:径向接触轴承:只能承受径向载荷(有的能承受小的 轴向载荷。向心角接触轴承:承受径向载荷的同时还能承受较大的轴向载荷。2)推力轴承:轴向接触轴承:只能承受轴向载荷。推力角接触轴承:承受轴向载荷的同时还能承受较小的径向载荷。16、 滚动轴承类型的选用:选型原则:

48、1)、载荷条件载荷较大或承受冲击载荷时宜选用的滚子轴承;受纯轴向载荷时选用推力轴承;主要承受径向载荷时应选用径向接触轴承;同时承受径向和轴向载荷时应选择角接触轴承。轴向载荷比径向载荷大很多时,常用推力轴承和深沟球轴承的组合结构。2).转速条件:选择轴承时应注意极限转速nlim。转速较高时,宜用球轴承。注意:推力球轴承极限转速很低。3).调心性能4).经济性一般球轴承的价格低于滚子轴承。精度越高价格越高。同精度的轴承,深沟球轴承价格最低。17、 常用的轴承的支承结构方式:固游式(一个轴承固定,另一个轴承游动)、全固(两个轴承都固定)。19、轴瓦的作用是磨损和胶合。18、 轴承代号208,7206

49、的意义分别是只有代号后三位,表示该轴承的内径为mm;轻窄系列的单列向心球轴承,正常结构,精度等级为;表示该轴承的内径 5*6=30mm,轻窄系列的圆锥滚子轴承,正常结构,精度等级为G级。 19、滑动轴承的摩擦状态有 摩擦状态、混合摩擦状态。19、 剖分式滑动轴承由轴承座 轴承盖、剖分轴瓦、垫片、螺栓组成。 20、 联轴器:联接两轴并传递运动和转矩;有时也可用作安全装置,调速装置和定向装置。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:固定式、可移式(刚性和弹性)。21、 离合器:是根据需要接合或分离两轴,接通或断开传动,以实现机械的启动,停止,换向,变速以及起过载保护作用。分

50、类:摩擦式(靠摩擦盘接触面间产生的摩擦力来传递扭矩。)、牙嵌式(牙型:矩形、梯形、锯齿、三角形等)。 第六章 液压传动1、 液压传动:以油液为中介质,借助于液体的压力能来传动动力的一种形式。工作特征:1)液压传动是在密闭容器内进行的;2)力的传递时通过液体压力来实现的;3)运动的传递时按液体溶剂变化相等原理进行的;4)工作压力取决于外部载荷的大小。液压传动原理基于流体力学的帕斯卡原理,即在一个装满液体的密封容积内,如果不计液体的自重,那么容积内各点的压强大小相等。2、 千斤顶顶起的重量:W=F1*A2/A1;A2、A1分别是大、小活塞的面积;F1小活塞上的压力。即液压传递系统中力传递的基本方程

51、。3、 液压系统的组成:动力装置(液压泵)、执行装置(压力能转换为机械能)、控制装置(液压阀)、辅助装置(油管等)。4、 液压传动的主要优点:(1)能实现较大范围的无级调速,使传动机构简化;(2)传动装置的体积小、重量轻,从而惯性小、启动及换向也迅速;(3)采用油液作为工作介质,所以零件运动平稳、润滑好、寿命长;(4) 操作简便省力,易于实现自动化;(5)自锁性好,易于实现过载保护(6)液压元件大多数是标准化、系列化、通用化产品,便于设计和推广应用。 缺点:(1)液压系统的性能易受温度变化的影响;(2)因为液压系统不能避免泄漏,所以液压传动不能得到定比传动;(3)由于存在机械摩擦、液体压力和油

52、液泄露损失,因此传动效率较低,不易远距离传动;(4) 液压传动出故障时不易找出原因,并且空气渗入液压系统会引起系统工作不良,如产生噪声、振动、爬行等;(5) 液压元件的制造精度要求较高,因而价格较贵。5、 压力:单位面积上所受的法向作用力。p=F/A(帕)6、 流量:单位时间内流过某通流截面的流体体积。Q=V/t(升/分)7、 平均流速:通流截面上各点均匀分布的假想流速。V=Q/A8、 功:力F与其作用点在力F作用方向上位移距离L的乘积.W=FL9、 功率:单位时间内所做的功.P=W/t=FL/t=Fv=pAv=pQ10、 粘性:液体分子之间存在内聚力,液体11、 粘性:在外力作用下流动时,液

53、体分子间的相对运动导致内摩擦力的产生,液体流动时具有内摩擦力的性质被称。粘度:表示液体粘性大小的物理量。12、常用的粘度单位有动力粘度、运动粘度和相对粘度。12、 动力粘度(绝对粘度):相邻液层间的相对滑动速度为1m/s,间隔距离为1m时,在1 的液层面积上所产生的摩擦力。运动粘度:液体的动力粘度和其密度的比值;=/(/s)。相对粘度(相对粘度):液体的粘度与水的粘度相比较的相对值。我国采用恩氏粘度。ºEt(t指温度)13、 液压油的选择:对液压油的要求:适当的粘度和良好的粘温特性、质地纯净,不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等、良好的润滑性能,以减小元件之间 的磨损、良好的化

54、学稳定性、凝固点和流动温度较低,以保证油液能在较低温度下使用、自燃点和闪点要高、有较快地排除油中游离空气和较好地与油中水份分离的能力、没有腐蚀性,防锈性能好,有良好的相容性。14、 粘度选择的总原则:1)高压、高温、低速情况下,应选用粘度较大的液压油,主要考虑泄漏的影响.2)低压、低温、高速情况下,应选用较低粘度的液压油,主要考虑内摩擦阻力的影响。15、 液压冲击:在液压系统中,当油路突然关闭或换向时,会产生急剧的压力升高,这种现象称为液压冲击。原因:液压速度的急剧变化、高速运动工作部件的惯性力和某些液压元件反应动作不够灵敏. 危害: 产生液压冲击时,系统中的压力瞬间就要比正常压力大好几倍,特

55、别是在压力高、流量大的情况下,极易引起系统的振动、噪音甚至导管或某些液压元件的损坏,既影响系统的工作质量又会缩短其使用寿命。还要注意的是由于压力冲击产生的高压力可能使某些液压元件(如压力继电器)产生误动作,而损坏设备。 避免措施:避免液流速度的急剧变化。延缓速度变化的时间能有效地防止液压冲击,如将液动换向阀和电磁换向阀联用可减少液压冲击,因为液动换向阀能把换向时间控制得慢一些。16、 气穴现象:在液压系统中,由于流速突然增快,或供油不足,会产生低压,当压力低于液体的空气分离压时,液体中溶解的空气就会分离出来,以气泡的形式存在于液体中,使原来充满管道的液体出现了气体的空穴,这种现象称为气穴现象;

56、另外,当绝对压力低于液体的饱和蒸气压时,液体中会出现大量的蒸气泡,这也气穴现象。危害:如果液压系统中发生了气穴现象,液体中的气泡随着液流运动到压力较高的区域时,气泡在较高压力作用下将迅速破裂,从而引起局部液压冲击,造成噪音和振动,另一方面,由于气泡破坏了液流的连续性,降低了油管的通油能力,造成流量和压力的波动,使液压元件承受冲击载荷,影响其使用寿命。同时气泡中的氧也会腐蚀金属元件的表面,我们把这种因发生气穴现象而造成的腐蚀叫气蚀。 防止气穴的方法:1)、合理确定油泵管径,控制油流速度;2)、减小节流出的压力降;3)、前后压力比一般为p1/p2<3.5;4)、尽量避免系统管路急弯、多弯及局

57、部窄缝。17、 压力损失和流量损失:压力损失原因:油液内部各质点以及液体与固体壁面之间存在摩擦、碰撞。压力损失分类:沿程损失液体流过等截面长直管造成的损失。局部损失液体流经管道某些障碍处时,各质点流动方向突然改变造成的损失。流量损失原因:液压油的泄露。泄露:正常情况下,从液压元件密封间隙露出少量油液的现象。泄漏分类:内泄漏液压系统内部油液由高压油腔漏入低压油腔。外泄漏液压系统内部向外部(大气)的泄露。泄露危害:造成液压系统容积损失和压力损失。18、液压泵:将电动机或其他原动机提供的机械能转化为液压能,向液压系统输入有一定压力和流量的液压油。18、 容积式泵工作条件:1)必须有周期变化的密封工作容积2)必须有一个与密封工作容积变化相协调的配有机构。容积式泵分: 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵19、 齿轮泵:工作原理 :两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分,轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小,经压油口排油,退出啮合的一侧密闭容积增大,经吸油口吸油。特点:1)有自吸能力,摩擦面多,不许干转2)理论流量由尺寸和转速决定,与排压无关3)额定排压由密封性和轴承承载能力决定,与尺寸、转速无关4)流量连续,但有脉动5)结构简单6)摩擦面多,用来排送油类7)泄漏较多

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