机械基础教案(第四版)

第八章凸轮机构共（12）课时§8-1凸轮机构的概述知识点：一、凸轮机构的组成和应用教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本导入知识点：讲解知识点：一、凸轮机构的组成和应用1、组成凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个部分所组成。2、运动规律凸轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动或绕某定点的摆动，并依靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律。①特点优点是：只要正确地设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意给定的运动规律，且结构简单、紧凑、工作可靠。缺点是：凸轮与从动件之间为点或线接触，不易润滑，容易磨损。因此，凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构§8-2凸轮机构的分类及特点知识点：一、凸轮机构的分类教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本导入知识点：讲解知识点1、按凸轮的形状分类(l)盘形凸轮也叫平板凸轮。这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件，当凸轮l绕固定轴转动时，可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动(2)移动凸轮当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时，其转轴也将在无穷远处，这时凸轮将作直线移动。通常称这种凸轮为移动凸轮。(3)圆柱凸轮凸轮为一圆柱体，它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的。曲线轮廓可以开在圆柱体的端面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽。2、按从动件的形式分类(l)尖顶从动件结构最简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而能实现较复杂的运动，但因尖顶极易磨损，故只适用于轻载、低速的凸轮机构和仪表中。(2)滚子从动件在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子。由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，故磨损较小，改善了工作条件。因此，可用来传递较大的动力，应用也最广泛。(3)平底从动件从动件一端做成平底(即平面)，在凸轮轮廓与从动件底面之间易于形成油膜，故润滑条件较好、磨损小。当不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终与平底垂直，传力性能较好，传动效率较高，所以常用于高速凸轮机构中。但由于从动件为一平底，故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构。§8-2凸轮机构工作过程及从动件运动规律知识点：一、凸轮机构工作过程二、从动件常用的运动规律教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本导入知识点：讲解知识点：一、基本概念1、基圆：以凸轮轮廓最小半径rb所作的圆2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置3、推程角：角δ0，这个行程称为，δ2称为4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；5、回程角：角δ26、远停程角：角δ17、近停程角：角δ3二、凸轮与从动件的关系凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。三、从动件的运动规律1．等速运动规律

当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。（1）位移曲线(S—δ曲线)从动件在整个升程中的总位移为h，凸轮上对应的升程角为δ0，那么由运动学可知，在等速运动中，从动件的位移S与时间t的关系为：S＝v·t凸轮转角δ与时间t的关系为：δ＝ω·t则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为:v和ω都是常数，所以位移和转角成正比关系。因此，从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜直线。从动件在回程时的位移曲线与下图相反，是一条向下的斜直线。（2）等速运动凸轮机构的工作特点由于从动件在推程和回程中的速度不变，加速度为零，故运动平稳；但在运动开始和终止时；从动件的速度从零突然增大到v或由v突然减为零，此时，理论上的加速度为无穷大，从动件将产生很大的惯性力，使凸轮机构受到很大冲击，这种冲击称刚性冲击。随着凸轮的不断转动，从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击，引起强烈振动，对凸轮机构的工作十分不利。因此，这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动件质量不大的场合。2．等加速、等减速运动规律当凸轮作等角速度旋转时，从动件在升程(或回程)的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。这种运动规律称为等加速等减速运动规律。(1)位移曲线(S—δ曲线)图7—图7—8等加速等减速运动规律位移曲线在凸轮机构中，凸轮按等角速度ω旋转，凸轮转角δ与时间t之间的关系为：t=δ/ω则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为：式中a和ω都是常数，所以位移s和转角δ成二次函数的关系，所以，从动件作等加速等减速运动的位移曲线是抛物线。因此，从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成。(2)等加速等减速运动凸轮机构的工作特点

从动件按等加速等减速规律运动时，速度由零逐渐增至最大，而后又逐步减小趋近零，这样就避免了刚性冲击，改善了凸轮机构的工作平稳性。因此，这种凸轮机构适合在中、低速条件下工作。一、作图原理反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，凸轮不动，从动件一方面绕圆心作–ω，另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。二、作图1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮（1）、选取适当比例尺作位移线图和基圆。（2）、作位移线图和基圆取分点保持等分角度一致。（3）、沿导路方向量取各点的位移量。对心移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制（4）、光滑连接各点，形成轮廓曲线。对心移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 2、滚子移动从动件盘形凸轮（1）、同前（2）、在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心，以滚子半径为半径作若干个滚子圆，此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。它是实际与滚子接触的凸轮轮廓，所以称为凸轮的实际轮廓。第九章其他常用机构共（）课时§9－1变速机构知识点：一、有级变速机构二、无级变速机构教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本导入知识点：变速机构——在输入转速不变的条件下，使输出轴获得不同转速的传动装置。变速机构分为有级变速和无级变速两种。有级变速机构——在输入转速不变的条件下，使输出轴获得一定的转速级数。滑移齿轮变速机构塔齿轮变速机构倍增速变速机构拉键变速机构滑移齿轮变速机构塔齿轮变速机构1）.滑移齿轮变速机构（详见课本106页表9-1）2）.倍增速变速机构3）.塔齿轮变速机构1－主动轴2－导向键3－中间齿轮支架4－中间齿轮5－拨叉6－滑移齿轮7－塔齿轮8－从动轴9、10－离合器11－丝杠12－光杠齿轮13－光杠4）.拉键变速机构1－弹簧键2－从动套筒轴3－主动轴4－手柄轴二、无级变速机构无级变速机构——依靠摩擦来传递转矩，适量地改变主动件和从动件的转动半径，使输出轴的转速在一定的范围内无级变化。1）.滚子平盘式无级变速机构1－滚子2－平盘2）.锥轮－端面盘式无级变速机构1－锥轮2－端面盘3－弹簧4－齿条5－齿轮6－支架7－链条8－电动机3）.分离锥轮式无级变速机构1－电动机2、4－锥轮3－杠杆5－从动轴6－支架7－螺杆8－主动轴9－螺母10－传动带机械无级变速机构的变速范围和传动比i在实际使用中均限制在一定范围内，不能随意扩大。由于采用摩擦传动，因此不能保证准确的传动比。§9－2换向机构知识点：一、三星轮换向机构二、离合器锥齿轮换向机构教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本导入知识点：换向机构——在输入轴转向不变的条件下，可改变输出轴转向的机构。1）.三星轮换向机构2）.离合器锥齿轮换向机构§9－3间歇机构知识点：一、棘轮机构二、槽轮机构三、不完全齿轮机构教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本导入知识点：间歇机构——能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的周期性运动或停歇。一、棘轮机构棘轮机构分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构。1．齿式棘轮机构工作原理2．齿式棘轮机构的常见类型及特点外啮合式内啮合式3．齿式棘轮机构转角的调节棘轮的转角θ大小与棘爪每往复一次推过的齿数k有关：k——棘爪每往复一次推动的齿数z——棘轮的齿数（1）改变棘爪的运动范围（2）利用覆盖罩4．摩擦式棘轮机构简介靠偏心楔块（棘爪）和棘轮间的楔紧所产生的摩擦力来传递运动。特点：转角大小的变化不受轮齿的限制，在一定范围内可任意调节转角，传动噪声小，但在传递较大载荷时易产生滑动。二、槽轮机构1．槽轮机构的组成和工作原理2．槽轮机构类型和特点单圆销外槽轮机构双圆销外槽轮机构内啮合槽轮机构特点：结构简单，转位方便，工作可靠，传动的平稳性好，能准确控制槽轮的转角。但转角的大小受到槽数z的限制，不能调节，且在槽轮转动的始末位置处存在冲击，随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不适用于高速。三、不完全齿轮机构主动齿轮作连续转动，从动齿轮作间歇运动的齿轮传动机构。特点：结构简单，工作可靠，传递力大，但工艺复杂，从动轮在运动的开始与终止位置有较大冲击，一般用于低速、轻载的场合。本章小结1．机械式变速机构的有级变速机构、无级变速机构的类型和工作原理。2．机械式换向机构的常用类型和工作原理。3．棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的常见类型和工作原理。开学初评讲上期期末试卷共（）课时第十章轴共（）课时§10－1轴的用途和分类课时知识点：一、轴的用途二、轴的分类教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本讲解知识点： 一、轴的用途 轴是机器中最基本、最重要的零件之一。它的主要功用是支承回转零件、传递运动和动力。 直轴 轴线形状不同 曲轴 二、轴的分类 挠性轴 转动心轴 心轴 承载情况不同 传动轴 固定心轴 转轴§10－2轴的结构课时知识点：一、轴上零件的固定二、轴上常见的工艺结构教学目标：热爱机加行业教学工具：教案、课本导入知识点：在考虑轴的结构时，应满足以下三方面的要求：（1）轴上零件要有可靠的轴向固定和周向的固定。（2）轴应便于加工和尽量避免或减少应力集中。（3）便于轴上零件的安装和拆卸。讲解知识点： 1.轴上零件的轴向固定（圆螺母、轴肩一、轴上零件的固定 与轴环、套筒、轴端挡圈、弹性挡圈、轴端挡板、紧定螺钉与挡圈、圆锥面） 2.轴上零件的周向固定（平键连接，花键 连接、销钉连接、紧定连接、过盈配合）二、轴上常见的工艺结构（1）轴的结构和形状应便于加工、装配和维修。（2）阶梯轴的直径应该是中间大两端小，以便于轴上零件的装拆。（3）轴端、轴颈与轴肩的过渡部位应有倒角或过渡圆角，便于轴上零件的装配，避免划伤装配表面，减少应力集中。应尽可能使倒角一致，以便于加工。（4）若轴上需要茄汁螺纹或进行磨削时，应有螺纹退刀槽或砂轮越程槽。（5）当轴上有两个以上键槽时，槽宽应尽可能相同，并布置在同一母线上，以利于加工。【本章总结】1.轴的用途和分类2.转轴的结构要求3.轴上零件的轴向固定和周向固定4.轴的工艺性第十一章键、销及其连接章节名称11.1键联接授课形式讲授课时班级教学目的了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度教学重点了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度教学难点辅助手段模型课外作业课后体会联接的形式按能否拆卸可分为两大类：不可拆联接和可拆联接。常见的不可拆联接有：铆接、焊接、粘接等。可拆联接有键联接、花键联接、销联接和螺纹联接。一．键联接的种类在各种机器上有很多转动零件，如飞轮、带轮、凸轮等，这些零件和轴大多数采用键联接或花键联接。键联接是由轮毂、轴和键组成.键联接的功用是联接转动零件与轴，以传递运动和动力。键根据结构和承受载荷的不同可分为松键联接和紧键联接两大类。（一）松键联接1．平键联接平键分为普通平键和导向平键二种。（1）普通平键：普通平键的上、下平面和两个侧面相互平行。普通圆头平键：键在键槽中的固定较好，但键槽端部的应力集中较大。普通平头平键：键在键槽端部的应力集中较小，但键在键槽中的轴向固定不好。单圆头平键：常用在轴端的联接中。平键联接装配时先将键放入轴上键槽中，然后推上轮毂，构成平键联接。平键联接时，键的上顶面与轮毂键槽的底面之间留有间隙，而键的两侧面与轴、轮毂键槽的侧面配合紧密，工作时依靠键和键槽侧面的挤压来传递运动和转矩，因此平键的侧面为工作面。平键联接由于结构简单、装拆方便和对中性好，因此获得广泛应用。（2）导向平键和滑键导向平键是加长的普通平键，采用导向平键时转动零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动，适用于轴上零件的轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。当轴上零件的轴向移动量很大时，可采用滑键。滑键联接是将滑键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。2．半圆键联接半圆键的上表面为平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。半圆键联接也是靠两侧工作面传递转矩的。它的优点是：能自动适应轮毂槽底的倾斜，使键受力均匀不偏。但它对轴的削弱大，宜用于轴端传递转矩不大的场合。（二）紧键联接紧键联接分为楔键联接和切向键联接。1．楔键楔键的顶面有1：100的斜度，两侧面相互平行。工作时依靠键的顶面和底面与轮毂键槽和轴槽的底面间所产生挤压力和摩擦力来传递动力和转矩。适用于对中性要求不高、转速较低的场合。2．切向键切向键是由两个具有1：100单面斜度的普通楔键沿斜面贴合在一起组成的，只能用于传递单方向的转矩。当传递两个方向转矩时，应装两副切向键。适用于对中性和运动精度要求不高、低速、重载、轴径大于100mm的场合。二．平键联接的选择和计算1．选择平键的类型和尺寸根据联接的要求，按轴径确定类型和键的宽度b、高度h，键的长度L应根据轮毂长度L1而定，比轮毂略短，一般取L=L1（5~10）。2．平键联接的强度计算普通平键联接的失效形式是材料中强度较弱的工作表面被挤压破坏和平键的剪切破坏。章节名称11.2花键联接授课形式讲授课时班级教学目的了解花键的工作特点，类型和用途。教学重点了解花键的工作特点教学难点花键的工作特点辅助手段模型课外作业课后体会花键联接：是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接。花键联接键齿的侧面是工作面，工作时靠齿的侧面挤压传递转矩。一、花键联接的特点花键联接具有下列特点：(l)由于多个键齿同时参加工作，受挤压的面积大，所以承载能力高；(2)轴上零件与轴的对中性好，沿轴向移动时导向性好；(3)键齿槽浅，对轴的强度削弱较小；(4)花键加工复杂，需专用设备故对大批生产是适用的，但单件、小批量生产的成本较高。花键联接广泛用于载荷较大、定心精度要求较高的各种机械设备中，如汽车、飞机、拖拉机、机床等。二、花键联接的类型花键联接按齿形的不同可分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三类。1．矩形花键矩形花键键齿的端面为矩形。按键的齿数和齿形尺寸的不同，矩形花键有轻、中、重三种系列。它们分别适用于轻、中、重三种不同的载荷情况。此外，还有补充系列，适用于汽车、拖拉机和机床等制造业。2．渐开线花键渐开线花键内、外键齿的齿廓曲线是压力角为30°的渐开线。它可用加工齿轮的方法加工，故工艺性较好。与矩形花键相比，渐开线花键键齿的根部较厚，齿根圆角也较大，所以承载能力大；工作时键齿上有径向分力，宜于对中，使各齿承载均匀。适用于载荷较大、定心精度要求较高、尺寸较大的联接。章节名称11.3销联接授课形式讲授课时班级教学目的了解销的常见类型和用途。教学重点了解销的常见类型和用途。教学难点用途辅助手段模型课外作业课后体会概述销联接用来固定零件间的相互位置，构成可拆联接；也可用于轴和轮毂或其它零件的联接以传递较小的载荷；有时还用作安全装置中的过载剪切元件。销的分类销(pin)是标准件，其基本型式有圆柱销和圆锥销两种。圆柱销联接不宜经常装拆，否则会降低定位精度或联接的紧固性。圆锥销有1：50的锥度，小头直径为标准值。圆锥销易于安装，定位精度高于圆柱销。圆柱销和圆锥销孔均需铰制。铰制的圆柱校销孔直径有四种不同配合精度，可根据使用要求选择。销的类型按工作要求选择。用于联接的销，可根据联接的结构特点按经验确定直径，必要时再作强度校核；定位销一般不受载荷或受很小载荷，其直径按结构确定，数目不得少于两个；安全销直径按销的剪切强度进行计算。销的材料一般采用35或45钢，许用剪应力［τ］取为80MPa。第十二章轴承章节名称12.1轴承的功用和类型授课形式讲授课时班级教学目的了解轴承的功用和类型、以及各自的使用场合，特点教学重点了解轴承使用场合，特点教学难点轴承的功用、特点辅助手段课外作业课后体会一、轴承功用轴承是机器中用来支承轴和轴上零件的重要零部件它能保证轴的旋转精度减小转动时轴与支承间的摩擦和磨损。二、轴承的类型和特点 滑动轴承根据工作时，摩擦性质不同，轴承可分为滚动轴承 向心轴承按所受载荷方向不同，可分为推力轴承和 向心推力轴承液体摩擦轴承其中对滑动轴承按润滑状态不同，又可分为非液体摩擦轴承。滚动轴承具有摩擦力矩小，易起动，载荷，转速及工作温度的适用范围较广，轴向尺寸小，润滑维修方便等优点，滚动轴承已标准化，在机械中应用非常广泛。滑动轴承结构简单，易于制造，可以剖分，便于安装，对于大直径和很小直径的滑动轴承，价格便宜。在高速、重载、高精度和结构要求剖分的场合，显示出比滚动轴承更大的优越性。因而，在汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机中多采用滑动轴承。另外，在低速而带有冲击的机器中，如水泥搅拌机，破碎机等也常采用滑动轴承。滑动轴承的缺点是：润滑的建立和维护要求较高，润滑不良会使滑动轴承迅速失效，且轴向尺寸较大。章节名称12.2滑动轴承的结构授课形式讲授课时班级教学目的知道滑动轴承的使用场合，特点。滑动轴承的类型，组成教学重点了解滑动轴承的类型，组成教学难点组成，以及各个部分的功用辅助手段课外作业课后体会滑动轴承一般由轴承座、轴瓦（或轴套）、润滑装置和密封装置等部分组成。一、向心滑动轴承向心滑动轴承只能承受径向载荷，它有整体式和剖分式两种。1、整体式滑动轴承无轴承座的整体式滑动轴承，在机架式箱体上直接镗出轴承孔，孔中可安装套筒形的轴瓦。有轴承座的整体式滑动轴承，使用时把它用螺栓装到机架上。这种轴承已标准化，其结构和尺寸可查JB2560—79。整体式滑动轴承结构简单，制造方便，价格低廉，刚度较大等优点。但轴套磨损后间隙无法调整，装拆时必须作轴向移动，不太方便，故只适用于低速、轻载和间歇工作场合。2、剖分式滑动轴承可分为剖分式正滑动轴承和斜滑动轴承两类。剖分式向心滑动轴承，它由轴承盖、轴承座、上下轴瓦和润滑装置等组成，轴承盖与轴承座用二个或四个双头螺栓联接，在剖分面处制成凹凸状的配合表面，使之能上下对中和防止横向错动。通常在轴承盖和轴承座之间留有少量的间隙，当轴瓦稍有磨损时，可减薄剖分面的垫片厚度来调整间隙。选用剖分式正滑动轴承时，应保证径向载荷的作用线不超过35°，否则，就应采用剖分式斜滑动轴承，这类轴承已标准化，（JB2561—79，JB2562—79和JB2563—79）。剖分式滑动轴承的优点是装拆方便，易于调整间隙，因此，得到广泛应用。3、自动调心式滑动轴承当设计的轴颈较长时（宽径比B／d＞1.5），由于安装对中不好，或轴的刚度不足，在外力作用下，轴会产生过大的变形，使轴瓦端部与轴颈局部接触，造成轴瓦上下两端边缘严重磨损，降低轴承寿命。调心轴承的结构特点是轴瓦和轴承轴承座的球面接触，能适应轴在弯曲变形时产生的倾斜，调心式轴承必须成对使用。二、推力滑动轴承推力滑动轴承用来承受轴向载荷。按推力轴颈支承面的形式不同，分为实心、环形和多环形三种。1、实心推力轴承，当轴旋转时，由于端面上不同半径处的线速度不相等，因而使端面中心的磨损很小，而边缘的磨损却很大，结果造成轴颈与轴瓦间的压力分布很不均匀。2、实心推力轴承，其端面上压力的分布得到改善。3、环形结构，则可使其端面上压力的分布得到明显的改善。4、多环形推力轴承，由于支承面积大，故可用来承受较大的载荷。（a）实心（b）空心（c）环形（d）多环形（a）实心（b）空心（c）环形（d）多环形章节名称12.3轴瓦结构和轴承材料授课形式讲授课时班级教学目的了解轴瓦的作用，轴瓦的分类，工作的条件，所选的材料教学重点轴瓦的作用，轴瓦的分类，工作的条件教学难点轴瓦的作用，工作的条件辅助手段课外作业课后体会轴瓦是轴颈直接接触的重要零件，它的结构与性能直接关系到轴承的效率、寿命和承载能力。一、轴瓦的结构：整体式、剖分式和分块式轴瓦三种，整体式轴瓦用于整体式没动轴承，剖分式轴瓦用于剖分式滑动轴承，分块式轴瓦一般用于大型滑动轴承中。为了改善和提高轴瓦的承载性能，常在轴瓦工作表面浇铸一层减摩材料，这层金属材料称为轴承衬或轴衬，其厚度一般为0.5—6mm。（a）整体式轴承（b）剖分式轴承（C）分块式轴承（a）整体式轴承（b）剖分式轴承（C）分块式轴承二、油孔和油沟为了使润滑油能流到轴承整个工作表面上，轴瓦的内表面需开出油孔和油沟，油孔和油沟不能开在承受载荷的区域内，否则会降低油膜承载能力。油沟的长度一般取轴瓦宽度的80%。三、轴瓦与轴衬材料轴瓦与轴戏直接接触并产生相对运动，其主要失效形式是磨损和胶合。因此要求轴瓦材料应具有下列性能：有一定的强度，较好的塑性、减摩性和耐磨性，良好的跑合性、加工工艺性和散热性等。常用的轴瓦材料有：锡锑轴承合金、锡青铜、黄铜、铝合金、铸铁。章节名称12.4滚动轴承的类型和代号授课形式讲授课时2班级教学目的知道滚动轴承的构造、工作的条件和方式，以及滚动轴承的类型代号教学重点工作的条件和方式，以及滚动轴承的类型代号教学难点类型代号辅助手段实物模型课外作业课后体会一、滚动轴承的构造滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。1、内圈装配在轴颈上，外圈安装在轴承座孔内。多数情况下，内圈随轴旋转，外圈不转动。当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着套圈上的滚道滚动，使相对运动表面间为滚动摩擦。2、保持架的作用是将滚动体均匀隔开，减少滚动体之间的摩擦和磨损。3、滚动体是滚动轴承形成滚动摩擦不可缺少的核心元件。二、滚动轴承的类型和特性GB／T272—93规定，滚动轴承的类型共有11种，表11—2列出了滚动轴承的类型、特性及应用。三、滚动轴承的代号1．滚动轴承的代号滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构，尺寸、精度和技术要求等，为了便于组织生产和使用，GB／T273—93规定用字母加数字来表示轴承代号。轴承代号由基本代号，前置代号和后置代号构成，其排列如下：前置代号后置代号前置代号后置代号基本代号1）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，基本代号由类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成，并按此顺序排列。类型代号用阿拉伯数字或大写拉丁字母表示，尺寸系列代号和内径代号用数字表示。⑴类型代号（见表15—2）⑵尺寸系列代号尺寸系列代号由轴承的宽（高）度系列代号和直径系列代号组成。向心轴承和推力轴承尺寸系列代号如表15—3所列。⑶内径代号表示轴承公称内径的内径代号如表15—4所列。2．前置、后置代号前置、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。其排列如表⑴前置代号前置代号用字母表示。代号及其含义按表所示。⑵后置代号后置代号用字母（或加数字）表示。其顺序为：①内部结构代号（查表）内部结构代号表示内部结构改变，如接触角（滚动体与外圈滚道接触点的法线与轴承径向平面之间的夹角α称为接触角。如表中所示）的大小等。其含义随不同类型、结构而异。表15—4滚动轴承内径代号轴承公称内径（mm）内径代号示例10到171000深沟球轴承6200d=10mm12011502170320到480（22、28、32除外）公称内径除以5的商数，商数为个位数，需在商数左边加“0”，如08调心滚子轴承23208d=40mm表15—5前置、后置代号的排列轴承代号前置代号基本代号后置代号内径代号代号尺寸系列类型代号12345678成套轴承分部件内部结构密封与防尘圈变形保持架及其材料轴承材料公差等级游隙配置其它表15—6前置代号代号含义示例L可分离轴承的可分离内圈或外圈LNU207LN207R不带可分离内圈或外圈的轴承RNU207（滚针轴承仅适用于NA型）RNA6904K滚子和保持架组件K81107WS推力圆柱滚子轴承轴圈WS81107GS推力圆柱滚子轴承座圈GS81107②密封、防尘与外部形状变化代号（查表）密封、防尘与外部形状变化代号表示轴承是否带防尘、密封、止动槽、止动环，内孔有无锥度等。③保持架结构，材料改变及轴承材料改变的代号按JB2974的规定。④公差等级代号公差等级代号以／P0、／P6、／P6X、／P5、／P4、／P2分别代表公差等级符合标准规定的0级（代号中省略不表示）、6级、6X级、5级、4级、2级公差等级依上述次序，由低到高。其中0级为普通级，应用最广，价格也最便宜。章节名称12.5滚动轴承的组合设计授课形式讲授课时班级教学目的掌握轴承的轴向固定方式，了解轴的支承结构形式，熟悉滚动轴承的配合。教学重点轴向固定方式教学难点轴向固定方式辅助手段课外作业课后体会为了保证轴承的正常工作，除了要正确选择轴承的类型和型号外，还应解决轴承的固定、装拆、调整、配合、密封等问题，即正确地进行轴承的组合设计。一、轴承的轴向固定机器中的轴是靠轴承来支承的，为了保证轴在工作中不产生窜动，轴承内外圈的轴向位置就必须固定。轴承的轴向固定方式很多。1．内圈的轴向固定(1)用轴肩固定。适用于承受较大的单向轴向载荷。(2)用弹性挡圈和轴肩固定。它的结构简单，轴向尺寸小，挡圈只能承受不大的轴向载荷。适用于轴向载荷不大、转速不高的轴承。(3)用轴肩和轴端挡圈固定。适用于轴端切制螺纹有困难、且轴向载荷较大的轴承。(4)用轴肩和锁紧螺母固定。适用于两个方向有较大的轴向力和高转速的轴承。2．外圈的轴向固定(1)用轴承盖上的凸缘固定。适用于两端轴承的固定，可在高转速下承受大的轴向载荷。(2)用弹性挡圈和机座凸台固定。它的轴向尺寸小，适用于轴向载荷不大的轴系。(3)用轴承盖和机座凸台固定。适用于高转速并承受很大轴向载荷的轴承。二、滚动轴承的配合滚动轴承的周向固定是通过选择适当的配合来实现的。由于滚动轴承是标准件，所以内圈与轴的配合采用基孔制，外圈与座孔的配合是基轴制。滚动轴承的配合不宜选得过紧或过松。如配合过紧，则会使轴承的内部间隙减小甚至完全消除，结果使滚动体的转动不灵活甚至被卡死。反之，如配合过松，则会影响轴的旋转精度和降低轴承的承载能力。选择滚动轴承配合的一般原则是：转动圈(一般为内圈)的配合选紧些，固定圈(一般为外圈)的配合选松些；载荷大、转速高、振动厉害和工作温度高时，配合应选得紧些；经常拆卸的轴承，配合应选得松些。对一般机械，轴与内圈的配合常选用n6、m6、k6和js6等，外圈与座孔的配合选用J7、J6、H7和G7等。三、滚动轴承的装拆由于滚动轴承的配合比较紧，所以在进行轴承组合设计时，必须考虑滚动轴承的安装和拆卸的问题。轴承组合的结构不合理，将会给轴承的装拆造成很大的困难，轴承的装拆方法不当，也会严重地损伤轴承和其它零件。四、滚动轴承的润滑与密封1．滚动轴承的润滑滚动轴承润滑的主要目的是降低摩擦和减轻磨损，以提高效率和延长寿命，同时还能起到散热、吸收振动和防锈的作用。滚动轴承的润滑剂主要是润滑油和润滑脂两类。润滑油的内摩擦小，散热效果好，但需要较复杂的供油和密封装置，一般多用于速度较高的轴承。若轴承附近有润滑油源(例如在齿轮减速器和变速器中)，且转动零件的圆周速度又大于3m／s时，则可利用飞溅起来的油去润滑滚动轴承。油脂润滑的密封简单，维护方便，但内摩擦较大，散热效果差。润滑脂一般在装配时加入，当n＜1500r／min时，润滑脂的装填量为轴承空间的2／3，当n＞1500r／min时，其装填量不应超过轴承空间的l／3～l／2。2．滚动轴承的密封密封的目的，一是为了防止外界灰尘和水分等的侵入而加速轴承的磨损与锈蚀，二是防止内部润滑剂的漏出而污染设备和增加润滑剂的消耗。常用的密封装置按工作原理的不同，分接触式、非接触式和组合式三类。章节名称12.6滚动轴承的选用原则、失效形式授课形式讲授课时班级教学目的了解滚动轴承的选用原则，学会正确的选用、失效形式教学重点滚动轴承的选用原则、失效形式教学难点滚动轴承的选用原则辅助手段课外作业课后体会一、滚动轴承的选用将直接影响到机器的结构尺寸、工作的可靠度和经济性。选用的原则：1.载荷的大小、方向和性质载荷平稳而且较小，应选用球轴承。反之，选用滚子轴承受力：只受径向力------向心轴承只受轴向力------推力轴承同时受径向力-受轴向力-----向心推力轴承2.轴承的转速轴承的转速越大，离心力越大，轴承的磨损越大每种轴承都有一个相应的极限转速。极限转速：球轴承比滚子轴承大。高速------球轴承低速------滚子轴承3.对轴承的特殊要求工作时，如果弯曲变形较大，应选调心轴承尺寸受限制时，选轻系列或滚针轴承经常拆卸的场合，选内外圈可分离的轴承4.经济性普通比特殊便宜球轴承比滚子便宜精度低比精度高的便宜二、滚动轴承的失效形式：1.疲劳点蚀2.永久变形3.磨损和碎裂第13章联轴器、离合器和制动器章节名称13.1联轴器的结构、特点及应用授课形式讲授课时班级教学目的了解联轴器的结构、特点及应用教学重点联轴器的特点及应用教学难点联轴器的结构、应用辅助手段课外作业课后体会联轴器和离合器主要用于轴与轴之间的联接，使它们一起回转并传递转矩。用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。用离合器联接的两根轴，在机器工作中就能方便地使它们分离或接合。联轴器分刚性和弹性两大类。刚性联轴器由刚性传力件组成，又可分为固定式和可移式两类。固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移；可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。弹性联轴器包含有弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。一、固定式刚性联轴器联轴器、离合器的种类很多，本节仅介绍几种有代表性的结构。固定式刚性联轴器中应用最广的是凸缘联轴器。如下图所示，它是用螺栓联接两个半联轴器的凸缘，以实现两轴联接的。螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔用螺栓。这种联轴器有两种主要的结构型式：图a是普通的凸缘联轴器，通常靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中；图b是有对中榫的凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽（即对中榫）来实现两轴对中。制造凸缘联轴器时，应准确保持半联轴器的凸缘端面与孔的轴线垂直，安装时应使两轴精确对中。半联轴器的材料通常为铸铁，当受重载或圆周速度v＞30m／s时，可采用铸钢或锻钢。凸缘联轴器的结构简单、使用方便、可传递的转矩较大，但不能缓冲减振。常用于载荷较平稳的两轴联接。二、可移式刚性联轴器由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定都能精确对中，因此就会出现两轴间的轴向位移x（下图a）、径向位移y（图b）、角位移a（图c），以及由这些位移组合的综合位移。如果联轴器没有适应这种相对位移的能力，就会在联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，甚至引起强烈振动。可移式刚性联轴器的组成零件间构成的动联接，具有某一方向或几个方向的活动度，因此能补偿两轴的相对位移。常用的可移式刚性联轴器有以下几种：（一）、齿式联轮器齿式联轴器是由两个有内齿的外壳3和两个有外齿的会简4所组成（上图a）。套筒与轴用键相联，两个外壳用螺栓2联成一体，外壳与套简之间设有密封圈1。内齿轮齿数和外齿轮齿数相等。轮齿通常采用压力角为20°的渐开线齿廓。工作时靠啮合的轮齿传递转矩。由于轮齿间留有较大的间隙和外齿轮的齿项制成球形（上图b），所以能补偿两轴的不对中和偏斜（下图）。为了减小轮齿的磨损和相对移动时的摩擦阻力，在外壳内贮有润滑油。齿式联轴器允许角位移在30′以下，若将外齿轮做成鼓形齿（上图b），则允许角位移可达3°。齿式联轴器的优点是能传递很大的转矩和补偿适量的综合位移，因此常用于重型机械中。但是，当传递巨大转矩时，齿间的压力也随着增大，使联轴器的灵活性降低，而且其结构笨重、造价较高。（二）、滑块联轴器滑块联轴器是由两个端面开有径向凹槽的半联轴器1、3和两端各具凸榫的中间滑块2所组成（下图）。中间滑块两端面上的凸榫相互垂直，分别嵌装在两个半联轴器的凹槽中，构成移动副。如果两轴线不对中或偏斜、运转时滑块将在凹槽内滑动，所以凹槽和滑块的工作面间要加润滑剂。若两轴不对中，当转速较高时，由于滑块的偏心将会产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷，因此它只适用于低速，轴的转速一般不超过300r／min。滑块联轴器允许的径向位移（即偏心距）y≤0．04d（d为轴的直径），角位移α≤30°。（三）、万向联轴器下图所示为以十字轴为中间件的万向联轴器。十字轴的四端用铰链分别与轴1、轴2上的叉形接头相联。因此，当一轴的位置固定后，另一轴可以在任意方向偏斜α角，角位移α可达40°～45°。为了增加其灵活性，可在铰链处配置滚针轴承（图中未标出）。但是，单个万向联轴器两轴的瞬时角速度并不是时时相等的，即当主动轴1以等角速度回转时，从动轴2作变角速度转动，从而引起动载荷，对使用不利。为了克服单个万向联轴器的上述缺点，机器中常将万向联轴器成对使用，如下图所示。这种由两个万向联轴器组成的装置称为双万向联轴器。对于联接相交或平行二轴的双万向联轴器，欲使主、从动轴的角速度相等，必须满足两个条件：1）主动轴、从动轴与中间件C的夹角必须相等，即α＝α中间件两端的叉面必须位于同一平面内。显然，中间件本身的转速是不均匀的。但因它的惯性小，由它产生的动载荷、振动等一般不致引起显著危害。小型双万向联轴器的实际结构如下图所示，通常用合金钢制造。三、弹性联轴器（一）、弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器结构上和凸缘联轴器很近似，但是两个半联轴器的联接不用螺栓，而是用带橡胶弹性套的柱销，如下左图所示。为了更换橡胶套时简便而不必拆移机器，设计中应注意留出距离A；为了补偿轴向位移，安装时应注意留出相应大小的间隙c弹性套柱销联轴器在高速轴上应用得十分广泛。（二）、弹性柱销联轴器如上右图所示，弹性柱销联轴器是利用若干非金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中，以实现两轴的联接。柱销通常用尼龙制成，而尼龙具有一定的弹性。弹性柱销联轴器的结构简单，更换柱销方便。为了防止柱销滑出，在柱销两端配置挡板。装配挡板时应注意留出间隙。上述两种联轴器中，动力从主动轴通过弹性件传递到从动轴。因此，它能缓和冲击、吸收振动。适用于正反向变化多、启动频繁的高速轴。最大转速可达8000r／min，使用温度范围为一20～60°这两种联轴器能补偿较大的轴向位移。依靠弹性柱销的变形，允许有微量的径向位移和角位移。但若径向位移或角位移较大，则会引起弹性住销的迅速磨损，因此采用这两种联轴器时仍须较仔细地安装。（三）、轮胎式联轴器轮胎式联轴器的结构如上图（三）所示，中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联轴器联接。它的结构简单可靠，易于变形，因此它允许的相对位移较大，角位移可达5°～12°，轴向位移可达0．02D，径向位移可达0．01D，D为联轴器外径。轮胎式联轴器适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、两轴间有较大的相对位移量、以及潮湿多尘之处。它的径向尺寸庞大，但轴向尺寸较窄，有利于缩短串接机组的总长度。它的最大转速可达5000r／min。章节名称13.2离合器的结构、特点及应用授课形式讲授课时班级教学目的了解离合器的结构、特点及应用教学重点离合器的特点及应用教学难点离合器的结构、应用辅助手段课外作业课后体会用离合器联接的两根轴，在机器工作中就能方便地使它们分离或接合。离合器主要分牙嵌式和摩擦式两类。另外，还有电磁离合器和自动离合器。电磁离合器在自动化机械中作为控制转动的元件而被广泛应用。自动离合器能够在特定的工作条件下（如一定的转矩、一定的转速或一定的回转方向）自动接合或分离。一、牙嵌离合器牙嵌离合器是由两个端面带牙的套筒所组成（下图），其中套筒1紧配在轴上，而套简2可以沿导向平键3在另一根轴上移动。利用操纵杆移动滑环4可使两个套筒接合或分离。为避免滑环的过量磨损，可动的套筒应装在从动轴上。为便于两轴对中，在套筒1中装有对中环5从动轴端则可在对中环中自由转动。离合器牙的形状有三角形、梯形和锯齿形（下图）。三角形牙传递中、小转矩，牙数为15～60．梯形、锯齿形牙可传递较大的转矩，牙数为3～15。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形牙只能单向工作，反转时由于有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。各牙应精确等分，以使载荷均布。牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，能传递较大的转矩，故应用较多。但牙嵌离合器只宜在两轴不回转或转速差很小时进行接合，否则牙齿可能会因受撞击而折断。牙嵌离合器的常用材料为低碳合金钢（如20Cr、20MnB），经渗碳淬火等处理后使牙面硬度达到56～62HRC。有时也采用中碳含金钢（如40Cr、45MnB），经表面淬火等处理后硬度达48～58HRC。牙嵌离合器可以借助电磁线圈的吸力来操纵，称为电磁牙嵌离合器。电磁牙嵌离合器通常采用嵌入方便的三角形细牙。它依据信息而动作，所以便于遥控和程序控制。二、圆盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器有单片式和多片式两种。下图所示为单片式摩擦离合器的简图，其中圆盘1紧配在主动轴上，圆盘2可以沿导键在从动轴上移动。移动滑环3可使两圆盘接合或分离。工作时轴向压力Fa使两圆盘的工作表面产生摩擦力。设摩擦力的合力作用在摩擦半径Rf的圆周上，则可传递的最大转矩为与牙嵌离合器比较，摩擦离合器具有下列优点：l）在任何不同转速条件下两轴都可以进行接合；2）过载时摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件；3）接合较平稳，冲击和振动较小。摩擦离合器在正常的接合过程中，从动轴转速从零逐渐加速到主动轴的转速，因而两摩擦面间不可避免地会发生相对滑动。这种相对滑动要消耗一部分能量，并引起摩擦片的磨损和发热。单片式摩擦离合器多用于转矩在2000N·m以下的轻型机械（如包装机械、纺织机械）。下图a所示为多片式摩擦离合器，图中主动轴1与外壳2相联接，从动轴3与套筒4相联接。外壳内装有一组摩擦片5如图b所示，它的外缘凸齿插入外壳2的纵向凹槽内，因而随外壳2一起．回转，它的内孔不与任何零件接触。套筒4上装有另一组摩擦片6如图c所示，它的外线不与任何零件接触，而内孔凸齿与套筒4上的纵向凹槽相联接，因而带动套筒4一起回转、这样，就有两组形状不同的摩擦片相间叠合，如下图a所示。图中位置表示杠杆8经压板9将摩擦片压紧，离合器处于接合状态。若将滑环7向右移动，杠杆8逆时针方向摆动，压板9松开，离合器即分离。若把图c中的摩擦片改用图d的形状，则分离时摩擦片能自行弹开。另外，调节螺母10用来调整摩擦片间的压力。摩擦片材料常用淬火钢片或压制石棉片。摩擦片数目多，可以增大所传递的转矩。但片数过多，将使各层间压力分布不均匀，所以一般不超过12～15片。摩擦离合器也可用电磁力来操纵。如下图所示，在电磁操纵的摩擦离合器中，当直流电经接触环1导人电磁线圈2后，产生磁力线吸引衔铁入于是衔铁5将两组摩擦片3和4压紧，离合器处于接会状态。当电流切断时，磁力消失，依靠复位弹簧6将衔铁推开，使两组摩擦片松开。离合器处于分离状态。在电磁离合器中，电磁摩擦离合器是应用最广章节名称13.3制动器的结构、特点及应用授课形式讲授课时班级1教学目的了解制动器的结构、特点及应用教学重点制动器的特点及应用教学难点制动器的结构、应用辅助手段课外作业课后体会制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的装置。在车辆、起重机等机械中，广泛采用各种型式的制动器。以下介绍两种常见的结构型式。一、块式制动器下图a所示为块式制动器，它借助瓦块与制动轮间的摩擦力来制动。通电时，励磁线圈1吸住衔铁2，再通过一套杠杆使瓦块5松开，机器使能自由运转。当需要制动时，则切断电流，励磁线圈释放衔铁2，依靠弹簧力并通过杠杆使瓦块5抱紧制动轮6。制动器也可以安排为在通电时起制动作用，但为安全起见，应安排在断电时起制动作用。简化的力学计算如下图b所示，F为弹簧力，FN为瓦块压向制动轮时的反力，i为弹簧至瓦块部分的杠杆比，即i=H／h，则式中0.95是考虑杠杆连接处的摩擦耗损而采取的系数。式中：D为制动轮直径；f为制动轮和瓦块间的摩擦系数。瓦块的材料常用铸铁，也可在铸铁上复以皮革或石棉带。瓦块制动器已规范化，其型号应根据所需的制动力短在产品目录中选取。二、带式制动器上图（三）为带式制动器。当杠杆上作用外力F后，闸带收紧且抱住制动轮，靠带与轮间的摩擦力达到制动目的。这种制动器结构简单、紧凑。第十四章液压传动章节名称14.1.液压传动的工作原理及其组成授课形式讲授课时班级教学目的了解液压传动基本原理及其组成；液压传动中的图形符号，液压传动的应用特点教学重点液压传动基本原理及其组成教学难点液压传动基本原理及其组成辅助手段课外作业课后体会液压传动的工作原理及其组成一、液压传动的工作原理液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。

图1-1液压千斤顶工作原理图1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞4，7—单向阀5—吸油管6，10—管道8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱图1-1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。二、液压传动系统的组成液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面分析一种驱动工作台的液压传动系统。如图1-2所示，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图1-2(a)所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。

1—工作台；2—液压缸；3—活塞；4—换向手柄；5—换向阀；6，8，16—回油管；7—节流阀；9—开停手柄；10—开停阀；11—压力管；12—压力支管；13—溢流阀；14—钢球；15—弹簧；17—液压泵；18—滤油器；19—油箱。图1-2机床工作台液压系统工作原理图如果将换向阀手柄转换成图1-2(b)所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减小，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理——压力决定于负载。从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：1.能源装置它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2.执行装置它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。3.控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。4.辅助装置上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。5.工作介质传递能量的流体，即液压油等。三、液压传动系统图的图形符号1—工作台；2—液压缸；3—油塞；4—换向阀；5—节流阀；6—开停阀；7—溢流阀；8—液压泵；9—滤油器；10—油箱。图1-3机床工作台液压系统的图形符号图图1-2所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB786—76)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB786—76)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。图1-3所示为图1-2(a)系统用国标《GB786—76液压系统图图形符号》绘制的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，且便于绘图。四、液压传动的应用特点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是：(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。章节名称14.2.液压传动系统的压力与流量授课形式讲授课时班级教学目的了解压力形成与传动；流量和平均流速；压力损失及其与流量的关系；液压油的选用教学重点帕斯卡原理及其运用；流量与平均流速教学难点帕斯卡原理的应用；液流的连续性辅助手段课外作业课后体会章节名称14.3液压动力元件授课形式讲授课时班级教学目的了解液压泵的工作原理；液压泵的类型及图形符号；常用液压泵；液压泵的比较与原则教学重点常用液压泵的工作原理；液压泵的选择教学难点常用液压泵的工作原理辅助手段课外作业课后体会二、液压泵的类型及图形符号三、常见的液压泵1.齿轮泵2.叶片泵三、柱塞泵四、螺杆泵螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。图1表示\o"LQ3G型三螺杆保温沥青泵"三螺杆泵的剖视图。图中，中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。

由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样，这就是螺杆泵的基本工作原理。四、液压泵的比较与选择1.液压泵的比较2.液压泵的选择章节名称14.4液压执行元件授课形式讲授课时班级教学目的了解液压缸的类型及图形符号；液压缸典型结构；教学重点常用液压缸典型结构教学难点活塞式液压缸工作原理及特点辅助手段课外作业课后体会液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。一、液压缸的类型和特点液压缸的种类很多，其详细分类可见表4-2。表4-2常见液压缸的种类及特点图4-5双杆活塞缸下面分别介绍几种常用的液压缸。1.活塞式液压缸活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。(1)双杆式活塞缸。活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出的液压缸称为双杆式活塞缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。如图4-5(a)所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸。它的进、出口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为l时，整个工作台的运动范围为3l，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床，当工作台行程要求较长时，可采用图4-5(b)所示的活塞杆固定的形式，这时，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，动力由缸体传出。这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程l的两倍(2l)，因此占地面积小。进出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端，但必须使用软管连接。由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等，当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。当活塞的直径为D，活塞杆的直径为d，液压缸进、出油腔的压力为p1和p2，输入流量为q时，双杆活塞缸的推力F和速度v为：F=A(p1-p2)=π(D2-d2)(p1-p2)/4(4-18)v=q/A=4q/π(D2-d2)(4-19)式中：A为活塞的有效工作面积。双杆活塞缸在工作时，设计成一个活塞杆是受拉的，而另一个活塞杆不受力，因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些。(2)单杆式活塞缸。如图4-6所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。图4-6单杆式活塞缸由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分别为：F1=(p1A1-p2A2)=π［(p1-p2)D2-p2dF1=(p1A1-p2A2)=π［(p1-p2)D2-p2dv1=q/A1=4q/πD2(4-22)v2=q/A2=4q/π(D2-d2)(4-23)由式(4-20)～式(4-23)可知，由于A1＞A2,所以F1＞F2，v1＜v2。如把两个方向上的输出速度v2和v1的比值称为速度比，记作λv，则λv=v2/v1=1/［1-(d/D)2］。因此，。在已知D和λv时，可确定d值。图4-7差动缸(3)差动油缸。单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为：“差动连接”，如图4-7所示。差动连接缸左右两腔的油液压力相同，但是由于左腔(无杆腔)的有效面积大于右腔(有杆腔)的有效面积，故活塞向右运动，同时使右腔中排出的油液(流量为q′)也进入左腔，加大了流入左腔的流量(q+q′)，从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时，由于差动连接时两腔间的管路中有压力损失，所以右腔中油液的压力稍大于左腔油液压力，而这个差值一般都较小，可以忽略不计，则差动连接时活塞推力F3和运动速度v3为：F3=p1(A1-A2)=p1πd2/4(4-24)进入无杆腔的流量q1=

v3=4q/πd2(4-25)由式(4-24)、式(4-25)可知，差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，正好利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。如果要求机床往返快速相等时，则由式(4-23)和式(4-25)得：即：D=(4-26)把单杆活塞缸实现差动连接，并按D=[KF()2[KF]]d设计缸径和杆径的油缸称之为差动液压缸。2.柱塞缸如图4-8(a)所示为柱塞缸，它只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用。如图4-8(b)所示，这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。柱塞缸输出的推力和速度各为：图4-8柱塞缸

F=pA=pπd2/4(4-27)υi=q/A=4q/πd2(4-28)3.其他液压缸(1)增压液压缸。增压液压缸又称增压器，它利用活塞和柱塞有效面积的不同使液压系统中的局部区域获得高压。它有单作用和双作用两种型式，单作用增压缸的工作原理如图4-9(a)所示，当输入活塞缸的液体压力为p1，活塞直径为D，柱塞直径为d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：p2=p1(D/d)2=Kp1(4-29)式中：K=D2d2，称为增压比，它代表其增压程度。显然增压能力是在降低有效能量的基础上得到的，也就是说增压缸仅仅是增大输出的压力，并不能增大输出的能量。单作用增压缸在柱塞运动到终点时，不能再输出高压液体，需要将活塞退回到左端位置，再向右行时才又输出高压液体，为了克服这一缺点，可采用双作用增压缸，如图4-9(b)所示，由两个高压端连续向系统供油。图4-9增压缸(2)伸缩缸。伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。伸缩缸可以是如图4-10(a)所示的单作用式，也可以是如图4-10(b)所示的双作用式，前者靠外力回程，后者靠液压回程。图4-10伸缩缸伸缩缸的外伸动作是逐级进行的。首先是最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。其值为：Fi=p1(4-30)V1=4q/πDi2(4-31)式中的i指i级活塞缸。图4-11齿轮缸(3)齿轮缸。它由两个柱塞缸和一套齿条传动装置组成，如图4-11所示。柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的传动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。3)密封装置。液压缸中常见的密封装置如图4-9所示。图4-9(a)所示为间隙密封，它依靠运动间的微小间隙来防止泄漏。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。图4-9(b)所示为摩擦环密封，它依靠套在活塞上的摩擦环(尼龙或其他高分子材料制成)

在O形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料效果较好，摩擦阻力较小且稳定，可耐高温，磨损后有自动补偿能力，但加工要求高，装拆较不便，适用于缸筒和活塞之间的密封。图4-9(c)、图4-9(d)所示为密封圈(O形圈、V形圈等)密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。

对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，

因此常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸的一端。(4)缓冲装置。液压缸一般都设置缓冲装置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸，为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，引起噪声、冲击，则必须设置缓冲装置。缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。如图4-17(a)所示，当缓冲柱塞进入与其相配的缸盖上的内孔时，孔中的液压油只能通过间隙δ排出，使活塞速度降低。由于配合间隙不变，故随着活塞运动速度的降低，起缓冲作用。当缓冲柱塞进入配合孔之后，油腔中的油只能经节流阀1排出，如图4-17(b)所示。由于节流阀1是可调的，因此缓冲作用也可调节，但仍不能解决速度减低后缓冲作用减弱的缺点。如图4-17(c)所示，在缓冲柱塞上开有三角槽，随着柱塞逐渐进入配合孔中，其节流面积越来越小，解决了在行程最后阶段缓冲作用过弱的问题。图4-17液压缸的缓冲装置(5)放气装置。液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，也可在最高处设置如图4-18(a)所示的放气孔或专门的放气阀〔见图4-18(b)、(c)〕。章节名称14.5液压控制元件授课形式讲授课时班级教学目的了解方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀教学重点常用液压控制阀的用途和工作原理教学难点常用液压控制阀的工作原理辅助手段课外作业课后体会在液压传动系统中，用来对液流的方向、压力和流量进行控制和调节的液压元件称为控制阀，又称液压阀，简称阀。控制阀是液压系统中不可缺少的重要元件。控制阀通过对液流的方向、压力和流量的控制和调节，控制执行元件的运动方向、输出的力或转矩、动作顺序、运动速度，还可限制和调节液压系统的工作压力和防止过载。

液压控制阀应满足如下基本要求：（1）动作准确、灵敏、可靠，工作平稳，无冲击和振动。（2）密封性能好，泄漏少。（3）结构简单，制造方便，通用性好。根据用途和工作特点的不同，液压控制阀分为以下三大类：（1）方向控制阀：单向阀、换向阀、伺服阀等。（2）压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀等。（3）流量控制阀：节流阀、调速阀、分流阀等。一、方向控制阀方向控制阀是用于控制液压系统中油路的接通、切断或改变液流方向的液压阀（简称方向阀），主要用以实现对执行元件的启动、停止或运动方向的控制。常用的方向控制阀有单向阀和换向阀。单向阀主要用于控制油液的单向流动；换向阀主要用于改变油液的流动方向或接通或者切断油路。一、单向阀（1）单向阀的结构和工作原理

单向阀是保证通过阀的液流只向一个方向流动而不能反向流动的方向控制阀，一般阀体、阀芯和弹簧等零件构成（图5-1）。当压力油从进油口P1流入时，顶开阀芯2,经出油口P2流出。当液流反向时，在弹簧3和压力油的作用下，阀芯压紧在阀体1上，截断通道，使油液不能通过。根据单向阀的使用特点，要求油液正向通过时阻力要小，液流有反向流动趋势时，关闭动作要灵敏，关闭后密封性要好。因此弹簧通常很软，开启压力一般仅为3.5×104~5.0×104Pa，主要用于克服摩擦力。单向阀的阀芯分为钢球式（图5-1a）和锥式（图5-1b,c）两种。钢球式阀芯结构简单，价格低，但密封性较差，一般仅用在低压、小流量的液压系统中。锥式阀芯阻力小，密封性好，使用寿命长，所以应用较广，多用于高压、大流量的液压系统中。单向阀的连接方式分为管式连接（图5-1a,b）和板式连接（图5-1c)两种。管式连接的单向阀，其进出油口制成管螺纹，直接与管路的接头连接；板式连接的单向阀，其进出油口为孔口带平底锪孔的圆柱孔，用螺钉固定在底板上。平底锪孔中安放O形密封圈密封，底板与管路接头之间采用螺纹连接。其他各类控制阀也有管式连接和板式连接两种结构。（2）液控单向阀在液压系统中，有时需要使被单向阀所闭锁的油路重新接通，为此可把单向阀做成闭锁方向能够控制的结构，这就是液控单向阀。图5-2所示为液控单向阀的结构。当控制油口K不通控制压力油时，油液只能从进油口P1进入，顶开阀芯3，从出油口P2流出，不能反向流动。当从控制油口K通入控制压力油时，活塞1左端受油压作用而向右移动（活塞右端油腔a与泄油口相通，图中未画出），通过顶杆2将阀芯向右顶开，使进油口P1与出油口P2接通，油液可在两个方向自由流通。控制用的最小油压约为液压系统主油路油液压力的0.3-0.4倍。液控单向阀也可以做成常开式结构，即平时油路畅通，需要时通过液控闭锁一个方向的油液流动，使油液只能单方向流动。单向阀与液控单向阀的图形符号见表5-1。（3）单向阀的应用①普通单向阀装在液压泵的出口处，可以防止油液倒流而损坏液压泵。如图5-3中的阀5。②普通单向阀装在回油管路上作背压阀，使其产生一定的回油阻力，以满足控制油路使用要求或改善执行元件的工作性能。③隔开油路之间不必要的联系，防止油路相互干扰，如图5-3中的阀1和阀2。④普通单向阀与其它阀制成组合阀，如单向减压阀、单向顺序阀、单向调速阀等。另外，在安装单向阀时须认清进、出油口的方向，否则会影响系统的正常工作。系统主油路压力的变化，不能对控制油路压力产生影响，以免引起液控单向阀的误动作。二、换向阀换向阀通过改变阀芯和阀体间的相对位置，控制油液流动方向，接通或关闭油路，从而改变液压系统的工作状态的方向。常用的换向阀阀芯在阀体内作往复滑动，称为滑阀。滑阀是一个有多段环形槽的圆柱体，其直径大的部分称凸肩，凸肩与阀体内孔相配合。阀体内孔中加工有若干段环形槽，阀体上有若干个与外部相通的通路口，并与相应的环形槽相通（图5-4）（1）换向阀的工作原理图5-5所示为三位四通换向阀的换向工作原理图。换向阀有3个工作位置（滑阀在中间和左右两端）和4个通路口（压力油口P、回油口O和通往执行元件两端的油口A和B）。当滑阀处于中间位置时（图5-5a），滑阀的两个凸肩将A，B油口封死，并隔断进回油口P和O，换向阀阻止向执行元件供压力油，执行元件不工作；当滑阀处于右位时（图5-5b），压力油从P口进入阀体，经A口通向执行元件，而从执行元件流回的油液经B口进入阀体，并由回油口O流回油箱，执行元件在压力油作用下向某一规定方向运动；当滑阀处于左位时（图5-5c），压力油经P，B口通