机械设计结构展示与分析

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(zhuāngzhì)；4)了解常用紧固联接件的类型。实验1机械设计结构(jiégòu)展示与分析1.1实验目的精品资料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(jièshào)(14)联接1.2实验(shíyàn)器材精品资料1.3展示(zhǎnshì)及分析1.3.1机械传动(jīxièchuándònɡ)1.3.2轴系零部件1.3.3联接精品资料1.3.1机械传动(jīxièchuándònɡ)精品资料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(fēnlèi)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(jīxiè)中的作用精品资料带传动精品资料1.带传动(chuándòng)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(yīqǐ)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Ｖ带传动）。精品资料平带传动，结构(jiégòu)简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。Ｖ带传动(chuándòng)，在一般机械传动(chuándòng)中应用最广的带传动(chuándòng)是，在同样的张紧力下，Ｖ带传动(chuándòng)较平带传动(chuándòng)能产生更大的摩擦力。多楔带传动兼有平带传动和Ｖ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.带传动的类型精品资料优点：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(zhìzào)，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合；不能保证准确的传动比。3.带传动(chuándòng)的特点精品资料4.V带传动(chuándòng)精品资料(2)V带的类型(lèixíng)按照(ànzhào)带的截面高度h与其节宽bp的比值不同，V带又分为：Ｖ带普通Ｖ带窄Ｖ带半宽Ｖ带宽Ｖ带bp/h1.4bp/h1.03~1.1(1)V带的结构精品资料普通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(pǔtōng)V带的型号精品资料平带和V型带传动的失效(shīxiào)形式为打滑和疲劳破坏。5.带传动的主要失效(shīxiào)形式精品资料链传动精品资料链传动由主动链轮(liànlún)、从动链轮(liànlún)和绕在两轮上的一条闭合链条所组成。2.链传动的工作原理(yuánlǐ)靠链条与链轮齿之间的啮合来传递运动和动力。1.链传动的组成精品资料链传动结构紧凑；作用在轴上的载荷小；承载能力较大(jiàodà)；效率较高（一般可达96％97％）；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(tèdiǎn)精品资料5.链的类型(lèixíng)传动链起重(qǐzhònɡ)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.链传动的应用精品资料内链板1外链板2销轴3套筒4滚子(ɡǔnzǐ)5过盈配合(pèihé)过盈配合间隙配合间隙配合链节的组成：(1)滚子链的结构6.滚子链精品资料多排链精品资料链条的接头处的固定(gùdìng)形式有：用开口销固定(gùdìng)，多用于大节距链弹簧卡片固定，多用于小节距链(2)联接链节精品资料齿形链又称无声链，它是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿(lúnchǐ)相啮合而传递运动。齿形链上设有导板，以防止链条(liàntiáo)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.齿形链精品资料（1)铰链(jiǎoliàn)磨损（2)疲劳(píláo)破坏（3)铰链胶合（4)链被拉断8.链传动的主要失效形式精品资料齿轮传动精品资料1.齿轮传动的工作原理利用轮齿间的相互(xiānghù)啮合传递运动和动力。2.齿轮传动的特点齿轮传动具有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.齿轮传动的类型精品资料齿轮(chǐlún)传动两轴线(zhóuxiàn)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精品资料（1）外啮合(nièhé)直齿圆柱齿轮传动特点与应用：结构简单，两齿轮转向相反(xiāngfǎn)。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，尤其适用于变速箱的换档齿轮。精品资料（2）外啮合(nièhé)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(jiàodà)，传动较平稳，承载能力较高，适用于速度较高、载荷较大(jiàodà)或要求结构较紧凑的场合。精品资料（3）外啮合(nièhé)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(dǐxiāo)，多用于重载传动。精品资料（4）齿轮(chǐlún)齿条传动特点与应用：齿条相当于一个半径(bànjìng)为无限大的齿轮，可以变旋转运动为直线运动或相反。精品资料（5）内啮合(nièhé)圆柱齿轮传动特点与应用：两齿轮转向相同，重合(chónghé)度大，轴间距离小，结构紧凑，效率较高，多用于轮系。精品资料（6）直齿圆锥齿轮传动(chuándòng)特点与应用(yìngyòng)：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。精品资料（7）交错(jiāocuò)轴斜齿轮传动特点与应用(yìngyòng)：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。精品资料（8）圆柱(yuánzhù)蜗杆传动特点与应用：两轴线交错(jiāocuò)，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。精品资料4.齿轮的失效形式(xíngshì)(1)轮齿折断静力折断：短期过载、过大冲击。疲劳折断：弯曲(wānqū)变应力的作用。精品资料（2）齿面点蚀齿轮啮合时，齿面间会产生脉动(màidòng)循环变化的接触应力。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精品资料（3）齿面胶合(jiāohé)在高速重载的齿轮传动中，由于(yóuyú)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。精品资料（4）齿面磨损(mósǔn)齿面磨损是指当啮合表面间落入摩料性物质(wùzhì)（如砂粒等）时，齿面即被逐渐磨损而致报废。精品资料（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，会使轮齿表面金属产生(chǎnshēng)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。精品资料蜗杆传动精品资料蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构(jīgòu)。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(zǔchénɡ)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。精品资料2.蜗杆传动的主要特点(tèdiǎn)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%。精品资料阿基米德(ājīmǐdé)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3.蜗杆传动的类型(lèixíng)环面蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动精品资料4.失效形式蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、磨损(mósǔn)、胶合和轮齿折断等。精品资料螺旋传动精品资料1.螺旋(luóxuán)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(xuánzhuǎn)运动变换为直线运动，也可以把直线运动变换为旋转(xuánzhuǎn)运动。精品资料3.螺旋(luóxuán)传动的类型（1）传力螺旋(luóxuán)（2）传导螺旋(luóxuán)（3）调整螺旋(luóxuán)精品资料1.3.2轴系零部件精品资料轴精品资料1.轴的功用支承回转零件及传递运动(yùndòng)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。精品资料转轴─同时(tóngshí)承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。传动轴─只承受(chéngshòu)扭矩的轴，如汽车的传动轴。精品资料（2）按轴线(zhóuxiàn)形状分——直轴、曲轴和软轴直轴——光轴阶梯(jiētī)轴精品资料曲轴(qūzhóu)——软轴——精品资料轴承精品资料轴承的功用(1)支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转(xuánzhuǎn)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(zhóuchéng)滚动轴承滑动轴承精品资料1.滑动轴承（1）滑动轴承的分类按其承受(chéngshòu)载荷方向不同分径向(jìnɡxiànɡ)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精品资料（2）径向滑动轴承(huádònɡzhóuchénɡ)的结构形式整体式径向(jìnɡxiànɡ)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。精品资料对开式径向(jìnɡxiànɡ)滑动轴承上轴瓦轴承座轴承盖下轴瓦螺柱优点(yōudiǎn)：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。

精品资料调心式径向(jìnɡxiànɡ)滑动轴承轴瓦轴承盖轴承座B精品资料调隙式径向(jìnɡxiànɡ)滑动轴承应用：常用于一般用途的机床(jīchuáng)主轴上。精品资料（3）轴瓦(zhóuwǎ)结构整体式

整体轴套

卷制轴套结构

精品资料剖分式(fēnshì)轴瓦轴瓦(zhóuwǎ)油沟形状精品资料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(yìyú)互换；运转精度高；轴承组合结构较简单；是标准件，选用方便；精品资料（2）滚动轴承的典型(diǎnxíng)结构有些结构可以没有(méiyǒu)内圈、外圈或保持架，但决不能没有(méiyǒu)滚动体。精品资料带密封盖的滚动轴承(gǔndòngzhóuchéng)带轴承座的滚动轴承(gǔndòngzhóuchéng)特殊结构的轴承精品资料滚动(gǔndòng)体的形状精品资料联轴器精品资料1.联轴器的功用(gōngyòng)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(fēnkāi)。分类：刚性联轴器、弹性联轴器精品资料2.常用(chánɡyònɡ)联轴器凸缘联轴器属固定式刚性联轴器。由两个(liǎnɡɡè)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

精品资料优点：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(huǎnchōng)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。精品资料滑块联轴器属可移式刚性联轴器。由两个具有径向(jìnɡxiànɡ)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。适用于两轴径向偏移较大、低速(dīsù)无冲击的场合。精品资料十字轴万向联轴器属可移式刚性(ɡānɡxìnɡ)联轴器。由两个叉形接头和一个十字轴组成。利用叉形接头与十字轴之间构成的转动副，使被联接的两轴线能成任意角度，一般可达35°～45°。精品资料齿式联轴器属可移式刚性(ɡānɡxìnɡ)联轴器。由两个带有内齿及凸缘的外套筒和两个带有外齿的内套筒所组成。特点:具有良好的补偿两轴作任何(rènhé)方向位移的能力。有利于增大联轴器的补偿综合位移的能力。精品资料链条联轴器属可移式刚性联轴器。利用一条公用的双排链条同时(tóngshí)与两个齿数相同的并列链轮啮和来实现两半联轴器的联接。链条(liàntiáo)联轴器精品资料弹性套柱销联轴器其构造与凸缘联轴器相似，不同之处是用带有弹性套的柱销代替了螺栓(luóshuān)联接，可利用弹性套的变形补偿两轴间的位移，缓冲和吸振。精品资料弹性柱销联轴器与弹性套柱销联轴器比较，其特点：弹性柱销联轴器利用弹性柱销，如尼龙(nílóng)柱销，将两半联轴器联接在一起，柱销形状一端为柱形，另一端制成腰鼓形，以增大角度位移的补偿能力。精品资料梅花形弹性联轴器结构简单费用较低，具有良好的补偿(bǔcháng)位移和减震能力。精品资料离合器精品资料1.离合器的功用(gōngyòng)与分类功用：可根据需要(xūyào)方便的使两轴接合或分离，以满足机器变速、换向、空载起动、过载保护等方面的要求。分类：操纵离合器、自动离合器精品资料2.常用(chánɡyònɡ)联轴器操纵式牙嵌离合器由两个端面上有牙的半离合器组成，一个半离合器固定(gùdìng)在主动轴上，另一个半离合器用导键或花键与从动轴联接，并通过操纵机构使其作轴向移动，从而起到离合作用。精品资料单盘式摩擦离合器结构简单，分离彻底，但传递(chuándì)转矩能力受到结构尺寸的限制。精品资料多盘式摩擦离合器摩擦片数目多，传递转矩增大，但片数过多，将使各层间压力分布不均匀，易于出现离合不分明(fēnmíng)的现象。精品资料超越离合器滚柱超越离合器能用于高速，但对制造精度和表面(biǎomiàn)粗糙度都要求很高。精品资料1.3.4联接精品资料按被联接(liánjiē)零（部）件间是否有相对运动分：按能否(nénɡfǒu)拆开分：联接静联接动联接螺纹联接、键联接、花键联接、销联接

导向平键联接、导向花键联接联接可拆联接不可拆联接螺纹联接、键联接、销联接、形面联接焊接、粘接和铆接等联接分类：精品资料螺纹(luówén)联接精品资料1.螺纹联接(liánjiē)的主要类型螺栓联接普通螺栓联接——被联接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许(bùxǔ)消失，结构简单，装拆方便，可多次装拆，应用较广。精品资料螺栓联接铰制孔螺栓联接——铰制孔用螺栓能精确固定联接件的相对位置并能承受(chéngshòu)横向载荷，但对孔的加工精度要求高。精品资料双头螺栓联接双头螺柱旋紧在被联接件之一的螺孔中，用于因结构限制不能用螺栓联接的地方（如被联接之一太厚）或希望(xīwàng)结构较紧凑且经常装拆的场合。精品资料螺钉联接适于被联接件之一较厚（上带螺纹孔），不需经常(jīngcháng)装拆，一端有螺钉头，不需螺母，适于受载较小情况。精品资料紧定螺钉联接拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对(xiāngduì)位置。可传递不大的轴向力或扭矩。精品资料2.标准(biāozhǔn)螺纹联接件螺栓普通螺栓——六角头，小六角头，标准(biāozhǔn)六角头，大六角头,内六角铰制孔螺栓——螺纹部分直径较小精品资料双头螺柱——两端(liǎnɡduān)带螺纹A型——有退刀槽B型——无退刀槽精品资料螺钉要求螺纹部分(bùfen)直径较粗，要求全螺纹。精品资料紧定螺钉锥端——适于零件表面硬度较低不常拆卸常合。平端——接触面积大、不伤零件表面，用于顶紧硬度较大(jiàodà)的平面，适于经常拆卸。圆柱端——压入轴上凹坑中，适于紧定空心轴上零件的位置轻材料和金属薄板。精品资料螺母(luómǔ)六角螺母(luómǔ)：标准，扁，厚精品资料垫圈(diànquān)精品资料键联接精品资料1.键的功用键是一种(yīzhǒnɡ)标准件，通常用于联接轴与轴上零件，起周向固定零件的作用，在轴与轴上零件间传递运动或扭矩；2.键的分类平键、半圆键、斜键精品资料3.平键联接(liánjiē)平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递(chuánd