《机械设计基础训练》一体化教材VIP

河源理工学校一体化教材适用专业：《机械设计基础训练》学时数：学分：32014年12月目录TOC\o"1-3"\h\u22321项目一绪论 ②渐开线花键连接：渐开线花键的齿形为渐开线，其分度圆压力角规定了30度和45度两种，如图6.3-6所示。渐开线花键可以用加工齿轮的方法来加工，工艺性较好，制造精度较高，齿根部较厚，键齿强度高，当传递的转矩较大及轴径也较大时，宜采用渐开线花键连接。压力角为45度的渐开线花键由于键齿数多而细小，故适用于轻载和直径较小的静连接，特别适用于薄壁零件的连接。渐开线花键连接的定心方式为齿形定心。由于各齿面径向力的作用，可使连接自动定心，有利于各齿受载均匀。图6.3-5矩形花键连接图6.3-6渐开线花键连接2.平键的标记键型键宽×键长标准号键16×100GB/T1096－2003表示键宽为16mm，键长为100mm的A型普通平键。键B18×100GB/T1096－2003表示键宽为18mm，键长为100mm的B型普通平键。键C18×100GB/T1096－2003表示键宽为18mm，键长为100mm的C型普通平键。3.松键连接的装配要点为：1）清理键及键槽上的毛刺，保证键与键槽能精密贴合。2）对重要的键连接，装配前要检查键的直线度和键槽对轴线的对称度及平行度等。3）对普通平键，导向平键，用键的头部与轴槽试配，应能使键较紧地与轴槽配合。4）修配键长时，在键长方向键与轴槽留0.1mm的间隙。5）在配合面上加湿润油，用铜棒或加软钳口的台虎钳将键压入轴槽中，使之与槽底良好接触。6）试配并安装回转套件时，键与键槽的非配合面应留有间隙，保证轴与回转套件的同轴度，套件在轴上不得有轴向摆动，一面在机器工作时引起冲击和振动。二、销连接销的作用（如图6.3-7）定位销固定零件间的相对位置销连接销用于连接，传递不大的载荷安全销过载剪断元件图6.3-7销按作用分类销的种类销的种类较多，如圆柱销、圆锥销、槽销、开口销和轴销等，这些销均已标准化（如图6.3-8）。图6.3-8销的种类轴一、轴的功用与结构1.轴的功用是用来支撑转动的传动零件，传递运动和动力、承受载荷，以及保证装在轴上的零件具有确定的工作位置和具有一定的回转精度。2.轴的结构如图6.3-9所示，轴的结构主要包括：轴颈被支撑的部分，安装轴承；轴头安装轮毂部分；轴身连接轴颈和轴头部分。图6.3-9轴的结构二、轴的分类：转轴直轴心轴（按承载情况分类）传动轴曲轴软轴1）按轴线形状分直轴——实心、空心、阶梯。如图6.3-10所示。曲轴——如图6.3-11所示。挠性轴——如图6.3-12所示。图6.3-10直轴图6.3-11内燃机曲轴图6.3-12挠性钢丝轴2）按载荷分心轴——只承受弯矩不传递转矩。如火车的车轮轴及滑轮轴（如图6.3-12）和自行车轮轴（如图6.3-13)。图6.3-13车轮轴转轴——既承受弯矩又传递转矩。如图6.3-14所示。如自行车中轴、齿轮、皮带轮和减速器的轴等图6.3-14自行车轮轴图6.3-15减速器中的转轴传动轴——只传递转矩不承受弯矩。如图6.3-16所示。汽车方向盘的轴；电风扇的轴。图6.3-16汽车上的传动轴观察与思考自行车前轴按载荷分属于什么类型的轴？滚动轴承滚动轴承的结构滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。通常内圈随轴颈转动，外圈装在机座或轴承孔内固定不动。内、外圈都制有滚道，当内、外圈相对旋转时，滚动体将沿滚道滚动。保持架的作用是把滚动体沿滚道均匀地隔开，如图6.3-17所示。图6.3-17滚动轴承的结构二、滚动轴承的分类1.按其滚动体的种类分：球轴承圆柱滚子轴承滚子轴承圆锥滚子轴承2.按其所能承受的载荷方向分：向心轴承推力轴承滚动轴承的代号为了便于设计、生产和选用，我国在GB/T272-1993中规定，一般用途的滚动轴承代号组成如下：前置代号基本代号后置代号基本代号基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。除滚针轴承外，基本代号由轴承类型代号、尺寸系列代号及内径代号构成。1）类型代号滚动轴承的类型代号用数字或大写拉丁字母表示，见表6.3-1。表6.3-1滚动轴承的类型代号代号轴承类型代号轴承类型0双列角接触球轴承5推力球轴承1调心球轴承6深沟球轴承2调心滚子轴承和推力调心滚子轴承7角接触球轴承3圆锥滚子轴承8推力圆柱滚子轴承4双列深沟球轴承N圆柱滚子轴承注：在表中代号后或前加字母或数字表示该类轴承中的不同结构。2）尺寸系列代号轴承的尺寸系列代号由轴承宽（高）度系列代号和直径系列代号组合而成。组合排列时，宽度系列在前，直径系列在后，见表6.3-2.3）内径代号内径代号表示轴承公称内径的大小，其表示方法见表6.3-3。表6.3-2滚动轴承的尺寸系列代号直径系列代号向心轴承宽度系列代号1234尺寸系列代号0102030401112131412122232423132333-4-24--表6.3-3滚动轴承的内径代号代号04~9900010203内径（代号数字乘以5等于内径），如25×5=12510121517滚动轴承的基本代号一般由五个数字组成，如下所示：23208内径代号（d=40mm）尺寸系列代号类型代号前置代号、后置代号前置代号、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左右添加的补充代号，其排列见表6.3-4。表6.3-4滚动轴承前置代号、后置代号的排列轴承代号前置代号基本代号后置代号（组）12345678成套轴承分部件内部结构密封与防尘套圈变型保持架及其材料轴承材料公差等级游隙配置其他滚动轴承的公差等级分为0级、6级、6X级、5级、4级和2级共六级，其代号分别为：/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2/，依次由低级到高级，0级为普通级，在轴承代号中省略不标。滚动轴承的安装与维护滚动轴承安装时勿直接锤击轴承端面和非受力面，应以压块、套筒或其他安装工具使轴承均匀受力，切勿通过滚动体传递动力安装。如果安装表面涂上润滑油，将使安装更顺利。如配合过盈较大，应把轴承放入矿物油内加热至80~90℃后尽快安装，严格控制油温不超过100℃，以防止回火降低硬度。在拆卸遇到困难时，建议使用拆卸工具。特别应当注意的是类型为5的推力轴承，两个座圈中有一个内孔比标准内孔值大约0.2mm，应当将它安装在固定的工件上。滚动轴承常见的失效形式1.疲劳点蚀实践证明，有适当的润滑和密封，安装和维护条件正常时，由于滚动体沿着套圈滚动，在相互接触的物体表层内产生变化的循环接触应力，经过一定次数循环后，导致表层下不深处形成的微观裂缝。微观裂缝被渗入其中的润滑油挤裂而引起点蚀。2.塑性变形在过大的静载荷和冲击载荷作用下，滚动体或圈套滚道上出现不均匀的塑性变形凹坑。这种情况多发生转速极低或摆动的滚动轴承中。磨粒磨损、粘着磨损滚动轴承在密封不可靠以及多尘的运转条件下工作时，易发生磨粒磨损。通常在滚动体与圈套之间，特别是滚动体与保持架之间有滚动摩擦，如果润滑不好，发热严重时，可能使滚动体回火，甚至产生胶合磨损。转速越高，磨损越严重。另外，由于不正常的安装、拆卸及操作也会引起滚动轴承元件破裂，应该注意避免。【巩固练习】常用的键连接有连接、连接、契键连接、连接和连接等类型。2.圆头普通平键b×h×L=20mm×12mm×56mm的标记为；单圆头普通平键b×h×L=25mm×14mm×70mm的标记为；方头导向平键b×h×L=16mm×10mm×90mm的标记为；销按作用分、和。销连接主要用于、和过载剪断元件。根据直轴所受载荷不同，可将其分为、和三类。轴上用来支承回转零件的部位称为，被轴承支承的部位称为。滚动轴承主要由、、和组成。滚动轴承代号由前置代号、代号和代号构成。其中代号是轴承代号的基础，它表示滚动轴承的、和。基本代号由代号、代号和代号组成。下列滚动轴承的代号所表示的轴承类型、尺寸系列和内径分别是：6203N210303125121360/22键连接与销连接均属于可拆卸连接。（）平键、半圆键和花键均以键的两侧面实现周向固定和传递转矩。（）心轴用来支承回转零件，只受弯曲作用而不传递动力。心轴可以是转动的；也可以是固定不动的。（）普通平键连接的应用特点有（）A、依靠侧面传递转矩，对中性良好，装拆方便B、能实现轴上零件的轴向定位C、不适用于高速、高精度和承受变载冲击的场合D、多用于轻载或辅助性连接用来传递动力或转矩的销称为（）A、定位销B、连接销C、安全销14.轴端的倒角是为了（）A、装配方便B、便于加工C、减小应力集中D、便于轴上零件的定位【扩展与延伸】滑动轴承是工作时轴承和轴颈的支承面间形成直接或间接滑动摩擦的轴承。滑动轴承可分为整体式和对开式两类。整体式滑动轴承（图6.3-18）结构简单，价格低廉，但轴的拆装不方便，磨损后轴承的径向间隙无法调整。适用于轻载、低速或间歇工作场合；对开式滑动轴承（图6.3-19）结构复杂，可以调整磨损造成的间隙，安装方便。应用于中，高速、重载工作的机器中。图6.3-18整体式滑动轴承图6.3-19对开式滑动轴承任务4：减速器拆装【能力目标】通过项目的学习，掌握机器拆卸的准备工作和拆卸的一般原则，以二级圆柱齿轮减速器为例讲述其具体的拆卸步骤与零件测量方法。通过减速器的拆装，掌握减速器的结构组成、结构工艺特点及其作用，了解减速器轴上零件的定位和固定、齿轮和轴承的润滑、密封以及各附属零件的作用、构造和安装位置等，并对齿轮、键、轴和轴承具有进一步的认识。【下达任务】1.拆装减速器，完成实验报告。【知识准备】一、减速器的结构及标准单级圆柱齿轮减速器的构造如图6.4-1所示，减速器中的齿轮、轴、轴承和箱体都是重要零件。目前我国已经制定了齿轮及蜗杆减速器标准系列，并由专业部门的工厂生产。图6.4-1一级圆柱齿轮减速器减速器为闭式齿轮传动，具有良好的润滑和较高的传动效率，可达到98%以上，使用寿命也较长，所以应尽可能选用减速器。常用减速器的标牌及含义为Z/Y-400-12.5-1JB/8853-2001机械标准第一种装配形式传动比为12.5中心距为400mm两级传动圆柱齿轮减速器（Y表示硬齿面）国家标准规定，减速器的中心距尾数为0、5，常用的中心距如100、125、160、200、250等；传动比i为1.25、1.4、1.6、1.8、2、2.24、2.5、2.8、3.15、3.55等。传动比常选用小数，如1.25、2.24、3.15、3.55，其目的是为了使两齿轮的齿数互为质数，最好有一个齿数为质数，保证两齿轮中的每一个轮齿都能交替地与另一个齿轮的轮齿啮合，以延长齿轮的使用寿命，达到等寿命设计要求。常用拆卸方法及拆卸的一般原则1．常用拆卸方法机械系统的拆卸方法主要有五种，即敲击拆卸法，拉卸拆卸法，压卸拆卸法，温差拆卸法，破坏性拆卸法。一般情况下，拆卸过程中不允许进行破坏性拆卸。这里优先采用敲击拆卸法和拉卸拆卸法。1）敲击拆卸法就是利用敲击工具将零件拆卸的过稗，称为敲击拆卸法。如利用敲击拆卸法拆卸轴承时讨，一般将敲击力加在轴承内圈，敲击力不应加在轴承的滚动体和保持架上，此法简单易，但容易损伤轴承，当轴承位于轴的末端时，用于轴承内径的铜棒或其他软金属材料抵住轴端，轴承下部加垫块，用手锤轻轻敲击，即可拆下。应用此法府注意挚块放置的位置要适当，着力点应正确。2）拉卸拆卸法采用专门拉具将零件拆卸的过程，称为拉卸拆卸法。如采用三爪式拉马拆卸轴承，拆卸时，只要旋转手柄，轴承就会被慢慢拉出来。拆卸轴承外圈时，拉具两脚弯角应向外张开；拆卸轴承内圈时，拉具两脚应向内，卡于轴承内圈端面上，如图6.4-2所示。图6.4-2采用三爪式拉马拆卸轴承2．拆卸的一般原则1)机械设备的拆卸程序要坚持与装配程序相反的原则。在切断电源后，从外到内，从上到下，先易后难，先其他方位后集中同一方位，先轻小后重大，先一般后精密进行拆卸。2)在拆卸孔轴装配件时，通常应坚持用多大力装配就基本上用多大力拆卸的原则。如有热装配零件必须利用加热来拆卸。3)对于拆卸大型零件要坚持慎重、安全的原则。拆卸中要仔细检台锁紧螺钉及压板零件是否拆开。吊挂时，必须粗估零件质量和重心位置，合理选择吊挂绳索扩拉力点，注意受力平衡，防止零件摆晃。4)要坚持拆卸服务于装配的原则。若拆卸设备资料不全，拆卸设中必须对拆卸过程有详细记录，以便安装时按“先拆后装”的原则重新装配。不要搞乱零件之间的装配关系和配合关系，避免重新装配时精度降低。5)拆卸时要从实际出发，按需拆卸，避免不必要的拆卸(如密封、铆接)和破坏性的拆卸(保存精度高的、贵重的零件)。即能不拆的尽量不拆，该拆的必须要拆。总之减速器的拆卸过程中主要坚持与装配程序相反的原则与服务于装配的原则，同时兼顾安全的原则和按需拆卸，避免不必要的拆卸。二级圆柱齿轮减速器的拆卸步骤1)观察减速器的外形，用手来回推动减速器的输入、输出轴，体会轴向窜动；打开观察孔盖，转动高速轴，观察齿轮的啮合情况。注意观察孔开设的位置及尺寸大小；通气器的结构及特点；螺柃凸台位置(并注意扳手空间是否合理)；轴承座加强筋的位置及结构；吊耳及吊钩的形式；减速器箱体的铸造工艺特点以及加工方法。特别要注意观察箱体与轴承盖接合面的凸台结构。2)观察定位销孔的位置，拔出减速器箱体两端的定位销。3)用扳手从前后拧下高速轴、中间轴和低速轴上的轴承端盖上的螺栓，取下轴承端盖及调整垫片，同时要求将取下的螺栓、轴承端盖编号、排列整齐，如图6.4-3所示。图6.4-3拆卸轴承端盖上的螺栓及轴取端盖过程4)用扳手拧下轴承旁的连接螺栓，并要求将螺栓、螺母、垫圈和弹性挚圈重新连接在一起，如图6.4-4所示。5)同样扳手从左右两边拧下上下箱体连接螺栓，并将螺柃，螺钉、垫片、螺母连接一起排放在盘中，避免丢失、损坏或混淆，如图6.4-5所示。6)首先借助启盖螺钉将箱盖与箱体分离，待箱盖离开下箱体3～5mm后，利用起吊装置或两手取下箱盖，轻轻放下；其次从箱盖上拧下通气器；然后用梅花扳手拧下观察板上的螺钉，拿下观察板，并将螺钉重新套入观察板螺钉孔中放置，以免丢失；最后将箱盖翻转180°放置平稳，以免损坏结合面和发生意外事故，如图6.4-6所示。图6.4-4拆卸轴承旁连接螺栓的过程图6.4-5拧下上下箱体连接螺栓的过程图6.4-6箱盖部件拆卸过程7)从箱座中取下高速轴，并利用三爪式拉马分别从两头拆卸轴承，或用手轻轻拉住轴承沿轴向移动将轴承拆卸，如图6.4-7所示。图6.4-7拆卸高速轴系的过程8)从箱座中取出中间轴，并依次从间轴系两边取出轴承、轴承、垫圈、齿轮、普通平键，如图6.4-8所示。图6.4-8拆卸中间齿轮轴系的过程9)取出低速轴，依次从两边取出轴承、套筒、齿轮和普通平键，如图6.4-9所示。图6.4-9拆卸低速轴系的过程10)拧下放油螺塞，如图6.4-10所示。减速器箱座里有润滑油时，应将减速器垫高，在放油孔下方用油盆接油。11)取出油面指示器，如图6.4-10所示。图6.4-10拧下放油油塞和取出油面指示器卸时的注意事项：1）切忌盲目拆装，拆装前仔细观察零、部件的结构和位置，考虑好合理的拆装顺序，零、部件拆下后不要乱放，尤其是轴上零件，拆下后要排放整齐，拆下的零件要统一放在盘中，以免丢失和损坏，如图6.4-11所示。图6.4-11拆卸后展开式二级圆柱齿轮减速器和涡轮、蜗杆减速器零件摆放2）爱护设备，防止箱体外的油漆碰坏。正确使用工具，特别是拆装滚动轴承一定要均匀施力于轴承的内圆。切勿用榔头直接敲打轴承外圆，可使用轴承拆装器拆装滚动轴承。【计划与实施】一、写出实验仪器、设备、工具和材料1、实验设备名称型号或规格数量备注单级圆柱齿轮减速器两级三轴线圆柱齿轮减速器两级圆锥——圆柱齿轮减速器单级蜗杆减速器2、拆装工具和测量工具（每组）名称型号或规格数量备注活扳手呆扳手拔轮器榔头内外卡钳游标卡尺钢皮尺二、写出拆卸步骤三、拆装实验报告1.将测得的数据填写下表基本参数高速级低速级中心距αα２、、dα１、dα３dα２、dα４h１、h３h２、、B4传动比、【评价】评价表自我评价评分（满分10）组内互评学号姓名评分（满分25）学号姓名评分（满分25）注意：最高分与最低分相差最少5分，同分人最多5个，某一成员分数不得超平均分±5。组内评分：教师评价评分（满分50）课堂表现评分（满分15）总得分评分（满分100）【巩固练习】实验室减速器里齿轮是（直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮等）实验室减速器里轴是（直轴、曲轴、软轴）实验室减速器里的轴承型号是，型号的含义是什么？实验室减速器里齿轮与轴靠连接。项目七其他常用机构任务学习目标了解常用典型间歇机构的工作原理、运动特点及其应用等情况。拓宽学生的知识面，使学生知道存在某一类机构。要求结合专业需要对棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构、星轮机构等一些其他常用机构的工作原理、运动特点及其应用有所了解。课前导读学习任务1棘轮机构一、棘轮机构的组成、工作特点及类型棘轮机构的典型结构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪和机架组成。可将主动摇杆连续往复摆动变换为从动棘轮的单向间歇转动。其棘轮轴的动程可以在较大范围内调节，且具有结构简单、加工方便、运动可靠等特点。但冲击、噪音大，且运动精度低。棘轮上的齿大多做在棘轮的外缘上，构成外接棘轮机构，也有做在圆筒内缘上的，这时构成内接棘轮机构。至于其他形式的齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构仅作为了解，以开阔眼界。二、棘轮机构的设计要点在设计棘轮机构时，首要的问题是确定棘轮轮齿的倾斜角，因为为了保证棘轮机构工作的可靠性，在工作行程时，棘轮应能顺利地滑入棘轮齿底。棘轮齿面倾斜角的确定：棘轮齿面倾斜角为齿面与轮齿尖向径的夹角。为了使棘爪能顺利地进入棘轮齿间，则要求齿面总作用力对棘爪轴心的力矩方向应迫使棘爪进入棘轮齿底。即应满足条件：（6-1）其中为摩擦角。学习任务2槽轮机构一、槽轮机构的组成、工作特点及类型槽轮机构的典型机构是由由主动拨盘、从动槽轮及机架组成。可将主动拨盘的连续转动变换为槽轮的间歇转动。并具有结构简单、尺寸小、机械效率高、能较平稳地间歇转位等特点。普通槽轮机构有外槽轮机构和内槽轮机构之分。为了满足某些特殊的工作要求，在某些机械中还用到一些特殊型式的槽轮机构，如不等臂长的多销槽轮机构、球面槽轮机构、偏置槽轮机构等。二、普通槽轮机构的运动系数及运动特性(1)普通槽轮机构的运动系数在单销外槽轮机构中，当主动拨盘回转一周时，从动槽轮运动时间与主动拨盘转一周的总时间t之比称为槽轮机构的运动系数，并以k表示，即(6-2)式中z——槽轮的槽数。如果在拨盘上均匀地分布n个圆销，则当拨盘转动一周时，槽轮将被拨动n次，则该槽轮机构的运动系数为（6-3）运动系数必须是大于零而小于1。（2）普通槽轮机构的运动特性主动拨盘以等速度转动。当主动拨盘处在位置角时，从动槽轮所处的位置角、角速度及角加速度分别为(6-4)(6-5)(6-5)式中当拨盘的角速度一定时，槽轮的角速度及角加速度的变化取决于槽轮的槽数z，且随槽数z的增多而减少。此外，圆销在啮入和啮出时，有柔性冲击，其冲击将随z减少而增大。三、槽轮机构的设计要点（l）槽轮槽数的确定由式可知，槽轮糟数z愈多，k愈大，槽轮转动的时间增加，停歇的时间缩短。因k＞o，故槽数，但当z＞12时，k值变化不大，故很少使用z＞12的槽轮。因此，一般取z=3～12，而常用槽数为3，4，6，8。一般情况下，槽轮停歇时间为机器的工作行程时间；槽轮传动的时间则是空行程时间。为了提高生产率，要求机器的空行程时间尽量短，即k值要小，也就是槽数要少。由于z愈少，槽轮机构运动和动力性能愈差，故一般在设计槽轮机构时，应根据工作要求、受力情况、生产率等因素综合考虑，合理选择k值，再来确定槽数。一般多取z=4或6。（2）圆销数目的确定单销外啮合槽轮机构的k值总是小于0.5，即槽轮的运动时间总是小于其停歇时间。如果要求k＞0.5的间歇运动时，可以采用多销外啮合槽轮机构，其销数n应满足式（6-6）当z=3时，n=1～6；当z=4时，n=l～4；当z=5或6时，n=l～3；当时，n=l~2。学习任务3不完全齿轮机构一、不完全齿轮机构的组成、工作特点及类型不完全齿轮机构是由普通齿轮机构演变而得的一种间歇运动机构。不完全齿轮机构的主动轮的轮齿不是布满在整个圆周上，而只有一个或几个齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上加工出与主动轮相啮合的齿。不完全齿轮机构设计灵活、从动轮的运动角范围大，很容易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。但加工复杂；在进入和退出啮合时速度有突变，引起刚性冲击，不宜用于高速转动；主、从动轮不能互换。不完全齿轮机构同齿轮啮合相同，可分为外啮合、内啮合及不完全齿轮齿条机构。二、设计要点1）主动轮首末齿齿顶需降低，以避免齿顶干涉。2）改善从动轮动力特性的措施，加瞬心线附加板，减少啮入及啮出阶段的冲击。例题精选例7-1有一外啮合槽轮机构，已知槽轮槽数，槽轮的停歇时间为1s，槽轮的运动时间为2s。求槽轮机构的运动特性系数及所需的圆销数目。解：当主动拨盘1回转一周时，槽轮2的运动时间为秒，主动拨盘转一周的总时间为秒，所以。例7-2在转动轴线互相平行的两构件中，主动件作往复摆动，从动件作单向间歇转动，若要求主动件每往复一次，从动件转。试问：(1)可采用什么机构？(2)试画出其机构示意图；(3)简单说明设计该机构尺寸时应注意哪几个问题？解：(1)棘轮机构。(2)如图所示(3)设计时应注意两个问题(保证机构可靠工作):齿形要符合自动啮紧条件。应是每齿所对中心角的倍数。而主动件的摆角应为+。为空程角，在前后各加角。例7-2图解活动评价根据自己在该任务中的学习表现，结合表2-2中活动评价项目进行自我评价。表2-2活动评价表项目评价内容评价等级（学生自我评价）ABC关键能力评价项目1、安全意识强2、着装仪容符合实习要求3、积极主动学习4、无消极怠工现象5、爱护公共财物和设备设施6、维护课堂纪律7、服从指挥和管理8、积极维护场地卫生专业能力评价项目1、书、本等学习用品准备充分2、工具、量具选择及运用得当3、理论联系实习4、积极主动参与自动变速器认识训练5、严格遵守操作规程6、独立完成操作训练7、独立完成工作页8、学习和训练质量高教师评语成绩评定项目八连接【学习目标】（1）了解螺纹的类型及主要参数；（2）掌握螺纹连接、预紧和防松措施、螺栓组连接的设计；（3）掌握提高螺栓连接强度的措施；（4）了解键连接的类型、特点，掌握键连接的选择及强度计算；（5）了解花键连接、无键连接、销连接等知识。【建议学时】4h学习任务一螺纹连接的装配【相关知识】为支撑该任务的必要的知识内容螺纹连接是可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、拆装方便等优点，应用非常广泛。螺纹连接分两类：由螺栓、双头螺柱、螺钉构成的连接成为普通螺纹连接（如图8-1所示），由其他螺纹零件构成的连接都称为特殊螺纹连接（如图2-1所示）图8-1螺纹连接类型（一）、螺纹连接的装配技术1、保证有一定的拧紧力矩①拧紧力矩的确定：确定的方法是根据摩擦因素fG和fk的大小，查表确定其预紧力和拧紧力矩的大小。②拧紧力矩的控制：五种方法。⑴控制扭矩法：用测力扳手（如图2-2所示）或定扭矩扳手控制拧紧力矩的大小，使预紧力达到给定值，方法简单，但误差较大，适用于中、小型螺栓的紧固。图8-2测力扳手⑵控制螺母扭角法：其方法是，在操作时，先用定扭角扳手对螺母施加一定的预紧力矩力矩，使夹紧零件紧密地接触，然后在角度刻度盘上将角度设定为零，再将螺母扭转一定角度来控制预紧力。这种扳手主要用于汽车制造以及钢制结构中预紧螺栓的应用。（3）控制螺栓伸长法：用液力拉伸器使螺栓达到规定的伸长量以控制预紧力，螺栓不承受附加力矩，误差较小。（4）扭断螺母法：在螺母上切一定深度的环形槽，扳手套在环形槽上部，以螺母环形槽处扭断来控制预紧力。以上四种控制预紧力的方法仅适用于中、小型螺栓。对于大型螺栓，可用加热拉伸法。（5）加热拉伸法：用加热法（加热温度一般小于400℃）使螺栓伸长，然后采用一定厚度的垫圈或螺母扭紧弧长来控制螺栓的伸长量，从而控制预紧力。其加热方法有如下四种：⒈火焰加热：用喷灯或氧乙炔加热器加热；⒉电阻加热：电阻加热器放在螺栓轴向深孔或通孔中，加热螺栓的光杆部分。常采用低电压（＜45V）大电流（＞300A）。⒊电感加热：将导线绕在螺栓光杆部分进行加热。⒋蒸汽加热：将蒸汽通入螺栓轴向通孔中进行加热。2、保证有可靠的防松装置常用的防松装置主要有：⑴用附加摩擦力防松的装置：①锁紧螺母（双螺母）防松（如图8-3所示）。图8-3双螺母放松图8-4a弹簧垫圈放松②弹簧垫圈防松：有普通弹簧垫圈防松（如图2-4所示），球面弹簧垫圈防松，鞍形弹簧垫圈防松，杯形弹簧垫圈防松，有齿弹簧垫圈防松等，其形式如图8-4b所示。图8-5b弹簧垫圈放松③自锁螺母防松（如图8-6所示）：④扣紧螺母防松（如图8-7所示）：⑤DUBO弹性垫圈防松（如图8-8所示）：图8-6自锁螺母防松图8-7扣紧螺母防松图8-8DUBO弹性垫圈与杯形弹性垫圈的配合使用⑵利用零件的变形防松的装置：在装配过程中，防松零件通过变形来阻止螺母的回松。通常在螺母下和螺栓头下安装止动垫片。止动招牌通常用钢或黄铜制成，由于变形（弯曲）的原因，只可使用一次。图8-9分别为带耳止动垫片、圆螺母止动垫片、外舌止动垫片、多折止动垫片防松。图8-9（3）其它防松形式：①开口销与带槽螺母防松（如图8-10a所示）：串联钢丝防松（如图8-10b所示）：胶粘剂防松（如图8-10c）：图8-10a开口销与带槽螺母防松图8-10b串联钢丝防松图8-10c胶粘剂防松任务实施螺纹连接的装配工具１、扳手(1)通用扳手：也称活动扳手或活扳子。如下图示。图8-11a活动扳手图8-11b活动扳手的使用(2)专用扳手①开口扳手（如图8-12所示）：图8-12开口扳手上施力的正确方向②整体扳手（如图8-13所示）：图8-13整体梅花扳手、梅花扳手③成套套筒扳手（如图8-14所示）：④锁紧扳手（如图8-15所示）：图8-14成套套筒扳手图8-15锁紧扳手⑤内六角扳手（如图8-16所示）：图8-16内六角扳手（3）特种扳手：如棘轮扳手（如图8-17所示）图8-17棘轮扳手除了上面介绍的普通扳手以外，在成批生产和装配流水线上广泛采用风动、电动扳手。为了满足不同需要，还可采用各种专用工具，如液力拉伸器、拆卸双头螺柱工具等。2、起子（1）标准起子（如图8-18所示）：图2-18所示一字起子、十字起子（2）其它起子（如图8-19所示）：图8-19其他起子螺纹连接装配工艺1、螺母和螺钉的装配要点：①螺钉或螺母与工件贴合的表面要光洁、平整；②要保持螺钉或螺母与接触表面的清洁；③螺孔内的脏物要清理干净；④成组螺栓或螺母在拧紧时，应根据零件形状、螺栓的分布情况，按一定的顺序拧紧螺母（如图2-21所示）；⑤拧紧成组螺母时要分次逐步拧紧（一般不少于三次）；⑥必须按一定的拧紧力矩拧紧。⑦凡有振动或受冲击力的螺纹连接，都必须采用防松装置。图8-20螺纹连接拧紧顺序2、螺纹防松装置的装配要点：①弹簧垫圈和有齿弹簧垫圈：不要用力将弹簧垫圈的斜口拉开；根据结构选择适用类型的弹簧垫圈；有齿弹簧垫圈的齿应与连接零件表面相接触。②DUBO弹性垫圈：（1）必须将螺钉旋紧至DUBO弹性垫圈的外侧厚度已变形并包围在螺钉头四周为止（如图8-8所示）；（2）零件表面必须平整；（3）应根据螺栓接头的类型，使用正确的DUBO垫圈；（4）为增强密封效果，螺栓孔应越小越好；（5）装配后，还必须将螺母再旋紧四分之一圈。③带槽螺母和开口销（如图8-10a所示）：④胶粘剂防松（如图8-10c所示）：通过液态合成树脂进行放松，如零件表面接触良好，胶贴粘剂涂层越薄，则此放松效果越好。在操作时，零件接触表面必须用专用清洗剂仔细地进行清洗，脱脂，同时，稍为粗糙的表面可增强粘结的强度。二键连接的装配【相关知识】为支撑该任务的必要的知识内容键连接是将轴和轴上零件通过键在圆周方向固定，以传递扭矩的一种装配方法，如图8-21所示为带轮、齿轮上的键连接。它具有结构简单、工作可靠等优点，应用广泛。键连接可分为松键连接、紧键连接和花键连接。图8-21带轮、齿轮上的键连接一、松键连接的装配松键连接是靠键的侧面来传递扭矩的，对轴上零件作周向固定，能保证轴与轴上零件的同轴度，不能承受轴向力，在高速精密连接中应用较多。松键连接包括一下几种：普通平键连接、半圆键连接、导向平键连接和滑键连接等。1、普通平键连接（如图8-22所示）：工作面是键的两侧面，主要失效形式是键的剪断和工作面压溃。图8-22普通平键连接普通平键的结构形式圆头：用指状铣刀加工键槽，应力集中大（如图8-231所示）；方头：用盘状铣刀加工键槽，应力集中小，紧定螺钉固定（如图8-23b所示）；一圆头一方头：用指状铣刀加工键槽，用于轴端（如图2-23c所示）；abc图8-23普通平键的结构普通平键连接配合要求及应用：键与轴槽配合采用P9/h9或N9/h9配合，键与轮毂采用Js9/h9或P9/h9配合，即键在轴上和轮毂上均可固定。这种键应用广泛，常用于高精度、传递重载荷、冲击及双向扭矩的场合。2.半圆键连接（如图8-24所示）：（1）键的摆动适应毂键槽的斜度；（2）侧面为工作面，传递扭矩，不能传轴向力；（3）特别适于锥形轴端；（4）对轴削弱大，用于轻载。图8-24半圆键连接半圆键连接的配合要求及应用：键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率半径摆动，采用G9/h9配合，键与轮毂槽采用Js9/h9配合。这种键因键槽较深，使轴的强度降低，一般用于轻载，它广泛应用于汽车和机床行业。半圆键产生更好的同心度的轮毂和轴装配后。他们自对准（自动对准）和相应的首选的锥形轴（锥形轴段）。3.导向平键连接(如图8-25所示)：工作面是键的两侧面，主要失效形式是键的工作面过度磨损。图8-25导向平键连接导向平键连接的配合要求及应用：键与轴槽采用H9/h9配合，并用螺钉固定在轴上，键与轮毂槽采用D10/h9配合，轴上零件能做轴向移动。这种键常用于轴上零件轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。3．滑键（如图8-26所示）：（1）当零件滑移的距离较大时，用滑键；（2）滑键固定在轮毂上，轴上零件与键一起在轴上的键槽中作轴向移动；（3）轴上键槽很长；（4）键可以较短。图8-26滑键连接二、紧键连接的装配紧键连接主要指楔键连接，楔键有普通楔键和钩头楔键两种，如图8-27所示。楔键上下两个面为工作面，分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，分别有1:100的学斜度，键侧与键槽有一定的间隙。装配时需打入，靠楔紧作用来传递扭矩。紧键连接还能轴向固定零件，并传递单方向的轴向力，但使轴上零件与轴的配合产生偏心和歪斜，多用于对中性要求不高，转速较低的场合。钩头楔键用于不能冲另一端将键打出的场合。图8-27普通楔键连接和钩头楔键连接三、花键连接的装配花键连接是由花键轴与轮毂孔上的多个键齿组成（图8-28所示），有静连接和动连接两种形式。花键联接是平键联接在数目上的扩充花键联接的优点：a）受力均匀；b）应力集中小；c）承载能力强；d）轴上零件的对中性好；e）导向性好；f）可用磨削的方法提高加工和联接质量。花键联接的缺点：a）无法根除应力集中；b）需用专门设备加工；c）制造成本高。a内花键b外花键图8-28花键花键适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接，在机床和汽车中应用广泛。【相应技能】为体现该具体任务操作流程的的技术技能详解。一、松键连接的装配1、的技术要求（1）应保证键与键槽的配合要求，键与轴槽或轮毂的配合性质一般取决于机构的工作要求，由于键是标准件，要获得不同性质的配合，靠改变轮槽、轮毂槽的极限尺寸来达到。（2）键与键槽应有较小的表面粗糙度值。（3）键装入键槽中应与槽底贴紧，长度方向与键槽有0.1mm的间隙，键的顶面与轮毂槽底部有0.3~0.5mm的间隙。2、装配要点（1）清理键与键槽上的毛刺，以防配合后产生较大的过盈而影响配合的正确性。（2）对于重要的键连接，装配前应检查键的直线度，键槽与轴心线的对称度和平行度。（3）用键的头部与键槽试配，应能使键较紧的嵌在键槽中（对普通平键和导向平键而言）（4）在配合面上加润滑油，用铜棒将键压入键槽中，使键与键槽底部贴紧，允许长度方向有0.1mm的间隙。（5）试配并安装套件（齿轮、带轮等），键与键槽非配合面有间隙，以保证轴与轴上零件的同轴度要求。装配后套件在轴上不允许有圆周方向的摆动。二、花键连接的装配1、静连接花键的装配套件在花键轴上固定，故有少量过盈。当过盈量较小时，可用铜棒轻轻压入。当过盈量较大时，可将套件加热到80到120°C后再进行装配。2、动连接花键的装配套件能在花键轴上自由滑动，没有阻滞现象。连接时应保证正确的配合间隙，不能松动，用手摆动套件时，不应有周向间隙。装配时，应用涂色法检查配合情况，修整套件与花键轴，加注润滑油后装入。三、键的损坏形式和修理1、键的磨损和损坏一般是更换新键。2、轴与轴上的键槽损坏对轴槽和毂槽用锉削、铣削或插削方法将键槽价款，再配制新键。当其中只有一个键槽损坏时，可将损坏的一个键槽加宽，然后配制阶梯形键来修复（如图8-29所示）图8-29配制阶梯形键3、尺寸较大的外花键磨损可用镀铬或堆焊，然后加工到规定尺寸的方法修复。堆焊时要缓慢冷却，以防花键轴变形。三销连接的装配【相关知识】为支撑该任务的必要的知识内容销是标准件，销联接按用途分类：定位销、联接销、安全销（如图8-30所示）。销连接可靠、定位方便、拆装容易、制造简便，在个钟机械中应用广泛。销有圆柱销、圆锥销、开口销和弹性销等（如图8-31），尺寸以标准化。图8-30销连接a圆柱销b圆锥销c开口销图8-31圆柱销、圆锥销、开口销定位销：起定位作用，固定零件之间的相对位置。定位销通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径可按结构确定，数目一般不少与两个。销装入每一被联接件内的长度，约为销直径的1~2倍。2、联接销：是一种静联接，可传递不大的载荷。联接销的类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据联接的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。3、安全销：安全装置中的过载元件。安全销在机器过载时应被剪断。因此,销的直径应按过载时被剪断的条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。【相应技能】为体现该具体任务操作流程的的技术技能详解。圆柱销的装配圆柱销靠过盈固定在轴中，不易多次拆装。为保证配合精度，装配前被连接件的两孔应同时钻、铰，并使孔壁表面的粗糙度不高于1.6μm。装配时应在销表面涂机油，用铜棒将销轻轻敲入。圆锥销的装配圆锥销具有1:50的锥度，定位准确，可多次拆装而不影响定位精度，在轴向力的作用下能保证自锁。圆锥销以小端直径和长度代表其规格。装配时，以小端直径选择钻头，被连接件的两孔应同时钻、铰加工，铰孔时，用试装法控制孔径，孔径大小以锥销长度的80%左右能自由插入为宜。装配时用手锤敲入，锥销的大端可稍微路出或平于被连接件。为便于装配，销上必须钻一通气小孔，供放气使用。3、销连接的拆卸与修理拆卸普通圆柱销和圆锥销时，可用锤子和冲棒轻轻敲击（圆锥销从小端向大端敲击）的方法。有螺尾的圆锥销可用螺母旋出（图2-32a）。拆卸带内螺纹的圆锥销和圆柱销时，可用螺纹相符的螺钉去除（图2-32b、c），也可用拔销器拔出（2-32d图）。销连接损坏或磨损时，一般是更换销。若销孔损坏或磨损严重时，可重新钻、铰较大尺寸的销孔，更换相应的新销。a带螺尾圆锥销拆卸b带内螺纹圆锥销的拆卸c带内螺纹圆柱销的拆卸d拔销器图8-32销的拆卸四过盈连接的装配【相关知识】为支撑该任务的必要的知识内容过盈连接是靠包容件（孔）和被包容件（轴）配合后的过盈值达到紧固连接目的的一种连接方法（图8-33）。一、过盈联接的特点及应用作用：过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被联接件联接在一起。优点：构造简单、对中性好、承载能力高，在振动下能可靠地工作，对轴的削弱少。缺点：装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。应用：主要用于轮圈与轮芯、轴与毂、滚动轴承的装配联接。二、过盈联接的工作原理及装配技术要求工作原理：孔与轴配合中，轴的实际尺寸大于孔，两者装配后产生径向变形使配合面间产生了很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。轴的尺寸减去孔的尺寸称为过盈量。图8-33过盈连接装配【相应技能】为体现该具体任务操作流程的的技术技能详解。圆柱面过盈联接的技术要求1.装配后最小的实际过盈量，要能保证两个零件相互之间的准确位置和一定的紧密度。2.装配后最大的实际过盈量要保证不会使零件遭到损伤，甚至破裂。3.为了便于装配，包容件的孔端和被包容件的进端都要适当倒角（一般倒角5°—10°）。一、圆柱面过盈联接的方法及场合1、压入法：适用于配合要求较低或配合程度较短的场合。此法多用于单价生产。常用的压入方法及设备（如图8-34所示）。图8-34产用的法如方法及设备2、热胀配合法：是利用金属材料热胀冷缩的原理,方法是先将包容件加热,使之胀大,然后将被包容件装入到配合位置,从而达到装配的要求。加热温度和加热方法的选择，应根据过盈量及套件尺寸大小来选择。常用的加热方法有沸水槽（800°~100°C）、蒸汽加热槽（120°C）、热油槽（90~230°C）、电阻炉、红外线辐射加热箱和感应加热器等。一般适用于大型零件，而且过盈量较大的场合。3、冷缩配合法：也是利用金属材料热胀冷缩的原理,方法是先将被包容件用冷却剂冷却,使之缩小,然后再装入包容件到配合位置,从而达到装配的要求。冷缩法和热胀发相比，收缩变形量较大，因而多用于过渡配合，有时也用于轻型静配合。常用的方法是采用干冰冷缩（-78°C）和液态氮冷缩（-195°C）4、液压套合法：一般适用于将轴，轴套一起进行压入场合。利用液压装拆圆锥面过盈联接时，要注意以下几点：严格控制