机械通用知识

1、车辆中心机械通用知识培训景小锋景小锋主要内容第一部分 传动 第二部分 连接第三部分 公差与配合第一部分 传动 传动是机械之间的动力传递，也可以说是将机械动力通过中传动是机械之间的动力传递，也可以说是将机械动力通过中间设备传递给终端设备。间设备传递给终端设备。传动分为齿轮传动、链传动、带传动（摩擦传动）、液压传动等。传动分为齿轮传动、链传动、带传动（摩擦传动）、液压传动等。本部分以齿轮传动为主，链传动、带传动了解一下。本部分以齿轮传动为主，链传动、带传动了解一下。1、齿轮传动1.1齿轮传动的特点o 齿轮传动用来传递任意两轴之间的运动和动力，其圆周速度可达300m/s,传递功率可达105 kW,齿

2、轮直径可从1mm到150m以上，是现代机械中应用最广泛的一种机械传动。齿轮传动的主要优点是： 瞬时传动比恒定不变；机械效率高；寿命长，工作可靠性高；结构紧凑，适用的圆周速度和功率范围较广等。o 齿轮传动的主要缺点是： 要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜于远距离两轴之间的传动。低精度齿轮在传动时会产生噪声和振动；1.2齿轮的分类o 齿轮传动按照两轮轴线的相对位置和齿向分类如下：按照轮齿齿廓曲线的不同按照轮齿齿廓曲线的不同又可为渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮等。按照工作条件的不同按照工作条件的不同，齿轮传动又可分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动。前者轮齿外露，灰尘易于落在齿面，后者轮齿封闭在箱

3、体内。 根据啮合方式齿轮传动：根据啮合方式齿轮传动：外啮合、内啮合、齿轮齿条1.3直齿圆柱齿轮 优点：适用于两轴线平行的齿轮传动。外啮合时两齿轮转向相反。齿轮圆周速度较低。传递的功率范围较大，传动效率较高，互换性好，装配和维修方便,可进行变位切削及各种整形、修缘，应用广泛。缺点：接触线过度不平稳，冲击和噪音较。1.4齿轮传动的计算1.4.1渐开线圆柱直齿齿轮参数 假定齿轮的齿数为假定齿轮的齿数为Z Z，模数为，模数为m m规定为一系列标准数值并将理数，规定：为了计算方便，避免无mpmpzd模数与齿轮强度的关系？模数与齿轮强度的关系？1.4.1渐开线圆柱直齿轮计算1、齿轮机构及其设计、齿轮机构及

4、其设计 渐开线圆柱齿轮参数渐开线圆柱齿轮参数分度圆压力角 ：规定标准压力角值为 =20齿顶高系数 h*：ha= h* m；规定正常齿制 h* =1顶隙系数 c*： hf=(h* + c*) m 标准规定：m1mm时： h* =1 ; c*=0.25 m 11什么是重合度什么是重合度? ?重合度对齿轮传动平稳性的关系？重合度对齿轮传动平稳性的关系？)()(212211tgtgztgtgzaa式中：式中：a1 a1 、a2a2分别为两齿轮的顶圆压力角，分别为两齿轮的顶圆压力角， 为啮合角。为啮合角。1.5渐开线圆柱斜齿轮O接触线接触线 一对斜齿轮啮合时，齿面上的接触线由短变长，再由长一对斜齿轮啮合

5、时，齿面上的接触线由短变长，再由长变短，减少了传动时的冲击和噪音，提高了传动平稳性，故变短，减少了传动时的冲击和噪音，提高了传动平稳性，故斜齿轮适用于重载高速传动。斜齿轮适用于重载高速传动。1.5.1斜齿轮圆柱齿轮传动计算斜齿轮圆柱齿轮传动计算标准参数及基本尺寸标准参数及基本尺寸斜齿圆柱齿轮有法面和端面之分斜齿圆柱齿轮有法面和端面之分法面参数：法面参数：mn、n、h*an、c*n端面参数：端面参数：mt 、t、h*at 、c*t法面参数为标准参数法面参数为标准参数法面和断面的齿厚关系？法面和断面的齿厚关系？分度圆螺旋角分度圆螺旋角螺旋角螺旋角是斜齿轮的重要的基本参数之一，由于轮齿倾斜了是斜齿轮

6、的重要的基本参数之一，由于轮齿倾斜了角，使角，使斜齿轮传动时产生了轴向力，斜齿轮传动时产生了轴向力，越大，轴向力越大越大，轴向力越大。斜齿轮的基本尺寸也是以其分度圆柱为基准圆来进行计算的。斜斜齿轮的基本尺寸也是以其分度圆柱为基准圆来进行计算的。斜齿轮分度圆柱上的螺旋线的切线与其轴线所夹锐角称为分度圆螺旋角齿轮分度圆柱上的螺旋线的切线与其轴线所夹锐角称为分度圆螺旋角（简称螺旋角）。（简称螺旋角）。1.4.1平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动法面参数和端面参数法面参数和端面参数模数：模数：mn =mtcos齿顶高系数、顶隙系数：齿顶高系数、顶隙系数：h*at = h*ancos ；c

7、 c*t = c*ncos正确啮合条件正确啮合条件mn1=mn2=mnn1=n21=-21.4.1平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动斜齿轮传动的重合度斜齿轮传动的重合度端面重合度：端面重合度：其值与尺寸参数完全相同的直齿圆柱齿轮传动的重合度相等。其值与尺寸参数完全相同的直齿圆柱齿轮传动的重合度相等。)()(212211tattattgtgztgtgz轴面重合度：轴面重合度：nmbsin总重合度：总重合度：可见，斜齿轮传动的重合度大于直齿可见，斜齿轮传动的重合度大于直齿轮传动的重合度，斜齿轮传动时，同时啮轮传动的重合度，斜齿轮传动时，同时啮合的轮齿对数多，因此传动平稳，承载能合的轮

8、齿对数多，因此传动平稳，承载能力也高。力也高。越大越大也越大，传动越平稳，但也越大，传动越平稳，但当当太大时，轴向力也增大，对传动不利。太大时，轴向力也增大，对传动不利。因此，因此，设计时一般取设计时一般取=8=81515。两啮合斜齿轮的悬向？两啮合斜齿轮的悬向？1.5 锥齿轮 直齿圆锥齿轮传动多用于相交轴传动，传动效率比较高，一般可达98，两齿轮轴线组成直角的锥齿轮副应用最为广泛。直齿圆锥齿轮沿轮齿齿长方向为直线，而且其延长线相交于轴线。1.6人字齿轮 适用于两轴线平行的齿轮传动。啮合时两齿轮转向相反。克服了平行轴斜齿圆柱齿轮传动轴向分力的问题。但对轴系结构有了新的特别的要求 。1.7内齿轮

9、（行星轮） 适用于两轴线平行的齿轮传动。两齿轮转向相同。将齿轮的回转运动变为齿条的往复移动或将齿条的往复移动变为齿轮的回转运动。传递功率比相应直齿圆柱齿轮大。齿轮圆周速度比直齿圆柱齿轮高，适宜于高速重载传动。传递的功率范围较大，传动效率较高，互换性好，装配和维修方便,可进行变位切削及各种整形、修缘，应用广泛。内啮合齿轮与外啮合齿轮内啮合齿轮与外啮合齿轮在转动中两啮合齿轮转动方在转动中两啮合齿轮转动方向分别是怎样的？向分别是怎样的？1.8直线齿轮传动 将齿轮的回转运动变为齿条的往复移动或将齿条的往复移动变为齿轮的回转运动。齿轮圆周速度较低。传递的功率范围较大，传动效率较高，互换性好，装配和维修方

10、便,可进行变位切削及各种整形、修缘，应用广泛。 1.9涡轮蜗杆传动 蜗轮蜗杆传动传递相错轴的运动和动力。传动比大，工作平稳，噪声较小，结构紧凑，在一定的条件下有自锁性能，但效率低，发热较大。1.9齿轮传动的失效形式 齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合。 1）轮齿折断 因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，因此，轮齿折断一般发生在齿根部分。 若轮齿单侧工作时，根部弯曲应力一侧为拉伸，另一侧为压缩，轮齿脱离啮合后，弯曲应力为零。因此，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲持久极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹。裂纹的逐渐扩展，最终将引起

11、断齿，这种折断称为疲劳折断。 轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断，称为过载折断。用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮，容易发生这种断齿。 2）齿面磨损 齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状，使运转中产生冲击和噪声。磨粒性磨损在开式传动中是难以避免的。采用闭式传动，提高齿面光洁度和保持良好的润滑可以防止或减轻这种磨损。 3）齿面点蚀 轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使

12、齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。 。 4）齿面胶合 在高速重载传动中，常因啮合温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹这种现象称为胶合。在低速重载传动中，由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏。 提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。低速传动采用粘度较大的润滑油；高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油，对于抗胶合也很有效。 1.20 齿轮应用二级减速器2、丝杠

13、传动 丝杠的应用是将旋转运动通过丝母转变为直线运动丝杠的应用是将旋转运动通过丝母转变为直线运动, ,由由普通丝杠普通丝杠或或滚珠丝杠滚珠丝杠传动，可获得很高的精度和平稳的运动。传动，可获得很高的精度和平稳的运动。3、链传动 当主动链轮回转时，依靠链条与两链轮之间的啮合力，使从动链轮回转，实现运动和动力的传递3.1链传动的工作原理1主动链轮 2链条 3从动链轮3.2链传动的计算3.2.1链传动的传动比计算121221nzinz n1、n2 主、从动轮的转速，r/min z1、z2 主、从动轮齿数 3.3常见的传动链类型l 内链板l 外链板l 销轴l 套筒l 滚子 齿形链板导板销轴套筒 滚子链滚子

14、链齿形链齿形链4、带传动4.1带传动的分类o 按工作原理：o 1、摩擦型带传动：靠带与带轮之间的摩擦来传递运动和动力；o 2、啮合型带传动：靠带与带轮之间的啮合来传递运动和动力；4.2 带传动的工作原理和工作能力4.2.1 带传动的力分析预紧力：F0 紧边拉力：F1 松边拉力：F24.2.1 带传动的力分析)(212102001FFFFFFF有效拉力是带沿接触弧上摩擦力的总和：F=F1-F2 ， （2）在初拉力一定的情况下,带与带轮之间的摩擦力有一极限值，当带和带轮之间的有效拉力超过接触弧上极限摩擦力的总和时，带和带轮间将发生显著的滑动，这种现象称为打滑。有效拉力F(N)、带速（m/s）和传递

15、功率P(kW)之间的关系为：(1)(1)1000FP4.2.2带传动的计算1 11(/ )60 1000dd nm s)1(1221ddddnni（1 1）传动比的计算）传动比的计算（2 2）带轮圆周速度的计算）带轮圆周速度的计算2 22( / )60 1000dd nm s4.2.3弹性滑动和打滑 打滑是由于带过载所引起的，是传动失效时发生的现象，是可以避免的； 弹性滑动是由于材料的弹性和紧边拉力与松边拉力的差所引起的，只要带传动具有承载能力，有紧边拉力和松边拉力，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。 影响：（1）从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度。（2）损失一部分能量

16、，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。第二部分 联接1.1.螺纹连接螺纹连接 螺纹联接是利用螺纹零件工作的，它可以将若干个零件联接在一起，装拆方便、结构简单、工作可靠，在机械设备中应用广泛。 1.1螺纹的主要参数螺纹的主要参数大径d 小径d1中径d2螺距P 导程S牙型角升角l1.2螺纹的牙型1.3螺栓连接 被联接件都不切制螺纹，使用不受被联接件材料的限制，构造简单，装拆便，成本低，应用最广。用于通孔，能从被联接件两边进行装配的场合1.4螺钉联接 螺钉联接不用螺母，而且能有光整的外露表面，应用与双头螺柱相似，但不宜用于经常拆卸的联接，以免损坏被联接件的螺纹孔.1.5双头螺柱联接双

17、头螺柱联接 双头螺柱的两端都有螺纹，其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内，另一端与螺母旋合而将两被联接件联接用于不能用螺栓联接且又需经常拆卸的场合 1.6紧定螺钉联接 紧定螺钉联接旋入被联接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的转矩90(a)(b)(c)1.7 铰制孔用螺栓1.8 螺栓强度 国家标准规定了螺纹规格为M3M64,A和B级的六角头螺栓.A级用于D=24和L=10D或L24或L10D或L150(按较小值)的螺栓。o钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等1

18、0余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。o一般的螺栓是用X.Y表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） o例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是：1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.6；3、螺栓材质的公称屈服强度达4000.6=240MPa级1.8 螺栓强度 一、目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材

19、料。（一）碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。1、低碳钢C%0.25%国内通常称为A3钢。主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。2、中碳钢0.25%0.45%。目前市场上基本没使用4、合金钢：在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一些特殊性能。（二）不锈钢。 性能等级：45，50，60，70，80主要成分奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好，可焊性好。A1，A2，A4马氏体、13%Cr耐腐蚀性较差，强度高，耐磨性好。C1，C2，C4铁素体不锈钢。18%Cr镦锻性较好，耐腐蚀性强于马氏体。（三）铜。常用材料为黄铜锌铜合金。市场上主要用H

20、62、H65、H68铜做标准件。1.8 螺栓强度1.9螺纹联接的预紧和防松1)螺纹联接的预紧 按螺纹联接装配时是否拧紧，分为松联接和紧联接。 对于预紧力大小的控制，一般螺栓联接可凭经验控制，重要螺栓联接通常要采用测力矩扳手或定力矩扳手来控制。2)螺栓联接的防松 联接中常用的单线普通螺纹和管螺纹在冲击、震动或变载荷的作用下容易产生松脱现象。 螺纹联接防松的根本问题在于要防止螺旋副的相对运动。摩擦防松弹簧垫圈对顶螺母自锁螺母机械防松:开口销带翅垫片止动垫片其他防松（1）利用摩擦力防松 采用各种结构措施使螺纹副中的摩擦力不随联接的外载荷波动而变化，保持较大的防松摩擦阻力矩。弹簧垫圈防松右松左紧右松左

21、紧双螺母防松自锁螺母防松（2）机械防松利用防松零件控制螺纹副的相对运动。 槽形螺母与开口销防松 止动垫圈防松串联钢丝防松顺紧逆松顺紧逆松（3）破坏螺纹副的不可拆防松避免附加弯曲应力 键联接主要是用来实现轴和轮毂（如齿轮、带轮等）之间的周向固定，并用来传递运动和转矩，有些还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动（导向） 2 键联接与销联接2.1 键联接键联接分为平键联接、半圆键联接和楔键联接等2.1.1平键联接 （1）普通平键联接 普通平键的主要尺寸是键宽b、键高h和键长L。端部有圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）三种形式 A型C型B型平键的三种形式平键的三种形式 2.1.2 半圆键联接

22、用半圆键联接时，轴上键槽用半径与键相同的盘状铣刀铣出，因而键在槽中能摆动以适应轮毂键槽的斜度。 这种联接的优点是工艺性较好，缺点是轴上键槽较深，对轴的削弱较大，故主要用于轻载荷和锥形轴端的联接。2.1.3楔键联接 楔键的上表面和轮毂槽底均有1100的斜度，键楔紧在轴毂之间。楔键的上下表面为工作面，依靠压紧面的挤压力和摩擦力传递转矩及单向轴向力。楔键分普通楔键和钩头楔键。2.2 花键联接 花键联接由轴上加工出的外花键和轮毂孔内加工出的内花键组成，工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩零件零件1圆锥销圆锥销零件零件22.3 销联接 销联接通常用于固定零、部件之间的相对位置，即定位销。定位销定位销（1

23、1）万向联轴器）万向联轴器 万向联轴器是由分别装在两轴端的叉形接头1、3以及与叉头相联的十字轴2组成。机器工作时即使夹角发生改变仍可正常传动，但过大会使传动效率显著降低。2.4 轴间连接（2）齿式联轴节利用内外齿啮合来实现两个半联轴器的联接。第三部分 公差与配合公差与配合 公差反映的是零件的精度要求，配合反映的是零件之间相互结合的松紧关系。配合的概念 基本尺寸相同的互相结合的孔和轴公差带之间的关系，称为配合配合。 1.间隙配合：只能具有间隙（包括最小间隙为）的配合。2.过盈配合：只能具有过盈（包括最小过盈为零）的配合。3.过渡配合：可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。 三种配合形式三种配合形式

24、1、配合及其类别v 尺寸偏差（简称偏差）：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，分 别称为上偏差和下偏差。上偏差 = 最大极限尺寸 - 基本尺寸 代号：孔为ES，轴为es。下偏差 = 最小极限尺寸 - 基本尺寸 代号：孔为EI，轴为ei。 v 尺寸公差（简称公差）：允许尺寸的变动量。公差 = 最大极限尺寸 最小极限尺寸 = 上偏差 下偏差v 基本尺寸：它是设计给定的尺寸；v 极限尺寸：允许尺寸变化的两个极限值，它是以基本尺寸 为基数来确定的。 （1）尺寸公差尺寸公差2.公差例：一根轴的直径为 3030 0.0100.010上偏差 = 30.010 - 30 = 0.010 下偏差 = 28.880

25、 30 = -0.010 公 差 = 30.010-28.880 = 0.020 或 = 0.010-(-0.010)=0.020标准公差与基本偏差 公差带由“公差带大小”和“公差带位置”这两个要素组成。标准公差确定公差带大小，基本偏差确定公差带位置。v 标准公差 标准公差是标准所列的，用以确定公差带的大小的任一公差。标准公差分为20个等级，即：IT01、IT0、IT1至IT18 。IT表示公差，数字表示公差等级，从IT01至IT18依次降低。v 基本偏差 基本偏差是标准所列的，用以确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。当公差带在零线的上方时，基本偏差为下偏差；反之

26、为上偏差。 轴与孔的基本偏差代号用拉丁字母表示，大写为孔，小写为轴，各有28个。其中H H（h h）的基本偏差为零）的基本偏差为零，常作为基准孔或基准轴的偏差代号。v零线：在公差带图（公差与配合图解）中确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。通常以零线表示基本尺寸。v尺寸公差带（简称公差带）： 在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域。 1）基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。0基准孔0基准孔的基本偏差代号为“H”。公差带图间隙配合过渡配合过盈配合过渡配合3.基准制在装配图中配合尺寸的标注基孔制的标注形式： 基本尺寸基准孔的基本偏差代号

27、（H） 公差等级代号配合轴基本偏差代号 公差等级代号50H8f7 表示基本尺寸为50，基孔制，8级基准孔与公差等级为7级、基本偏差代号为f 的轴的间隙配合。标注形式也可写成：50H8/f7间隙配合过渡配合过盈配合 2）基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。0过渡配合公差带图0基准轴的基本偏差代号为“h”。基准轴基准制的选择o 优先选择基孔制。采用基孔制可以减少定值刀、量具的规格数目，有利于刀、量具的标准化、系列化，因而经济性好，使用方便。 o1、定义定义o 形位公差 ：是表示零件的形状和其相互间位置的精度要求。o2、形状和位置公差的分类形状和位置公差的分类 形位公差： 形状公差：A：直线度；B：平面度；C：圆度； D：圆柱度； E：线轮廓度；F：面轮廓度。 位置公差： A：定向公差： a:平行度；b:垂直度 c:倾斜度 B：定位公差： a:同轴度；b:位置度；c:对称度。 C：跳动 ： a:圆跳动；b:全跳动。4.形位公差f0.010.01定义：直线度是用来 限制被测实际直线形状误差的一项指标。平面上的直线度公差带是夹在距离为公差值的两条理想的平行线之间的区域。4.1平面直线度0.040.04空间的直线度公差带： 是直径为公差值0.04mm的圆柱面内区域。