机械零件与传动装置作业指导书

机械零件与传动装置作业指导书TOC\o"1-2"\h\u11247第1章机械零件概述 397011.1机械零件的分类与功能 352671.2机械零件的材料及选用原则 419398第2章传动装置基础理论 445232.1传动装置的分类与功能要求 4240512.1.1传动装置的分类 4158442.1.2传动装置的功能要求 5132242.2传动装置的设计计算方法 596692.2.1齿轮传动装置设计计算方法 5226872.2.2皮带传动装置设计计算方法 5230852.2.3链传动装置设计计算方法 697612.2.4液压传动装置设计计算方法 6132102.2.5气压传动装置设计计算方法 619877第3章齿轮传动装置 6135183.1齿轮传动装置的分类与特点 6105983.1.1分类 6121823.1.2特点 627043.2齿轮传动装置的设计计算 793973.2.1设计原则 7148403.2.2设计步骤 7246493.3齿轮传动装置的强度计算 7183013.3.1接触强度计算 777063.3.2弯曲强度计算 7259873.3.3强度校核 87612第4章蜗杆传动装置 8146274.1蜗杆传动装置的分类与特点 831804.1.1分类 833344.1.2特点 869174.2蜗杆传动装置的设计计算 810404.2.1设计步骤 821874.2.2设计计算公式 946614.3蜗杆传动装置的强度计算 9281854.3.1齿面接触强度计算 9300054.3.2齿根弯曲强度计算 916183第5章带传动装置 9297245.1带传动装置的分类与特点 9189145.1.1分类 991255.1.2特点 971135.2带传动装置的设计计算 1079405.2.1设计步骤 1078255.2.2设计要点 10244745.3带传动装置的强度计算 1028485.3.1带的强度计算 10295945.3.2带轮的强度计算 1051745.3.3张紧装置的强度计算 104793第6章链传动装置 10273596.1链传动装置的分类与特点 11187666.1.1分类 1150056.1.2特点 11301036.2链传动装置的设计计算 11309346.2.1设计要求 11286666.2.2设计步骤 11207636.3链传动装置的强度计算 11159956.3.1链条强度计算 12222056.3.2链轮强度计算 12298926.3.3张力计算 1237066.3.4链条长度计算 12116226.3.5润滑计算 1230248第7章联轴器与离合器 12118457.1联轴器的分类与选用 1215227.1.1联轴器的分类 1264807.1.2联轴器的选用 121837.2离合器的分类与选用 13214837.2.1离合器的分类 13133857.2.2离合器的选用 13252697.3联轴器与离合器的设计计算 1342377.3.1联轴器设计计算 1393717.3.2离合器设计计算 1329915第8章轴承与轴系 14284968.1轴承的分类与选用 14197168.1.1轴承的分类 14247318.1.2轴承的选用 1491978.2轴的设计计算 1449038.2.1轴的受力分析 14162878.2.2轴的强度计算 1468328.2.3轴的尺寸确定 15151668.3轴系的强度计算 1527598.3.1轴系的受力分析 15300178.3.2轴系的强度计算 1593478.3.3轴系的校核 157391第9章弹簧与橡胶件 15273459.1弹簧的分类与特点 15162849.1.1弹簧的分类 1567299.1.2弹簧的特点 16699.2弹簧的设计计算 16104219.2.1弹簧设计的基本要求 16109879.2.2弹簧设计计算方法 16208999.3橡胶件的分类与选用 16137259.3.1橡胶件的分类 1683829.3.2橡胶件的选用 1631716第10章传动装置的装配与维护 171222710.1传动装置的装配工艺 171315110.1.1装配前的准备工作 171569510.1.2装配顺序和方法 171892010.1.3装配过程中的注意事项 171096110.2传动装置的维护与故障排除 17874210.2.1传动装置的日常维护 17906810.2.2常见故障及排除方法 17243010.2.3故障预防措施 173137310.3传动装置的润滑与密封设计 172323110.3.1润滑设计 18217110.3.2润滑系统的维护与管理 18691110.3.3密封设计 181541310.3.4密封件的安装与维护 18第1章机械零件概述1.1机械零件的分类与功能机械零件是构成机械设备的的基础单元，其种类繁多，按照不同的分类原则，可以将其分为以下几类：（1）运动副元件：如轴承、齿轮、蜗轮蜗杆等，主要起传递运动和动力的作用。（2）联接件：如螺栓、销、焊接件等，主要用于连接各机械零件，使它们保持相对位置。（3）传动件：如带轮、链轮、齿轮等，主要实现动力传递和运动变换。（4）支撑件：如支架、底座、箱体等，用于支撑和固定机械零件。（5）控制件：如阀门、凸轮、气动和液压元件等，用于控制机械设备的运动和动力传递。（6）密封件：如密封圈、垫片等，用于防止介质泄漏和防止外部杂质进入。机械零件的功能主要包括以下几个方面：（1）传递运动和动力：通过运动副实现运动的传递和动力的转换。（2）转换能量形式：如将电能转换为机械能，或将热能转换为机械能等。（3）控制与调节：通过控制件实现对机械设备的控制与调节。（4）支撑与固定：通过支撑件使各零件保持相对位置，保证机械设备的稳定性。1.2机械零件的材料及选用原则机械零件的材料对其功能和使用寿命具有决定性影响。在选择材料时，应遵循以下原则：（1）力学功能原则：根据零件的工作条件和受力情况，选择具有合适强度、韧性、硬度等力学功能的材料。（2）使用功能原则：考虑零件在特定环境下的耐腐蚀性、耐磨性、耐温性等功能要求。（3）工艺功能原则：选择易于加工、成型、焊接等工艺功能好的材料。（4）经济性原则：在满足使用功能的前提下，尽量选择价格低、来源广、成本低的材料。（5）可靠性原则：选择具有高可靠性和较长使用寿命的材料。常用机械零件材料包括：（1）钢铁材料：如碳钢、合金钢、不锈钢等。（2）非铁金属材料：如铜、铝、钛等。（3）高分子材料：如塑料、橡胶等。（4）复合材料：如纤维增强复合材料等。根据上述原则和零件的具体要求，合理选用材料，可以提高机械零件的功能和寿命，降低生产成本。第2章传动装置基础理论2.1传动装置的分类与功能要求2.1.1传动装置的分类传动装置根据工作原理和结构特点，可分为以下几种类型：（1）齿轮传动装置：利用齿轮间的啮合传递动力和运动，具有传动准确、效率高、寿命长等特点。（2）皮带传动装置：利用皮带与带轮之间的摩擦力传递动力，具有结构简单、安装方便、成本低等优点。（3）链传动装置：通过链条与链轮的啮合传递动力，具有传动平稳、承载能力强、适用于恶劣环境等特点。（4）液压传动装置：利用液体传递压力和动力，具有传递力矩大、响应速度快、易于实现自动化等优点。（5）气压传动装置：利用气体传递压力和动力，具有结构简单、成本低、无污染等特点。2.1.2传动装置的功能要求传动装置在设计时需要满足以下功能要求：（1）传动比：根据工作需求，保证输入与输出之间的传动比准确。（2）承载能力：保证传动装置在额定载荷下正常工作，不发生破坏。（3）效率：提高传动效率，减少能量损失，降低运行成本。（4）可靠性：保证传动装置在规定的工作条件下，长期稳定运行。（5）安全性：避免传动装置在运行过程中出现危险情况，保证操作人员安全。（6）维护性：降低传动装置的维护成本，便于维修和更换零部件。2.2传动装置的设计计算方法2.2.1齿轮传动装置设计计算方法（1）确定传动比：根据工作需求，选择合适的传动比。（2）计算载荷：根据工作条件，计算齿轮的受力情况。（3）选择齿轮材料：根据载荷和运行条件，选择合适的齿轮材料。（4）计算齿轮尺寸：根据齿轮强度条件，计算齿轮的主要尺寸。（5）校核齿轮强度：校核齿轮的接触强度和弯曲强度，保证齿轮安全可靠。2.2.2皮带传动装置设计计算方法（1）确定传动比：根据工作需求，选择合适的传动比。（2）计算皮带张力：根据载荷和运行条件，计算皮带所需的张力。（3）选择皮带型号：根据传动功率和运行速度，选择合适的皮带型号。（4）计算带轮尺寸：根据皮带规格和传动条件，计算带轮的主要尺寸。（5）校核皮带寿命：校核皮带在规定的工作条件下的使用寿命。2.2.3链传动装置设计计算方法（1）确定传动比：根据工作需求，选择合适的传动比。（2）计算链条张力：根据载荷和运行条件，计算链条所需的张力。（3）选择链条型号：根据传动功率和运行速度，选择合适的链条型号。（4）计算链轮尺寸：根据链条规格和传动条件，计算链轮的主要尺寸。（5）校核链条寿命：校核链条在规定的工作条件下的使用寿命。2.2.4液压传动装置设计计算方法（1）确定工作压力：根据工作需求，选择合适的工作压力。（2）计算液压缸尺寸：根据负载和行程，计算液压缸的主要尺寸。（3）选择液压泵：根据流量和压力需求，选择合适的液压泵。（4）计算液压马达功率：根据液压马达的转速和扭矩，计算所需功率。（5）校核液压系统稳定性：校核液压系统在规定的工作条件下的稳定性。2.2.5气压传动装置设计计算方法（1）确定工作压力：根据工作需求，选择合适的工作压力。（2）计算气缸尺寸：根据负载和行程，计算气缸的主要尺寸。（3）选择气动元件：根据气动系统的需求，选择合适的气动元件。（4）计算气动马达功率：根据气动马达的转速和扭矩，计算所需功率。（5）校核气动系统响应速度：校核气动系统在规定的工作条件下的响应速度。第3章齿轮传动装置3.1齿轮传动装置的分类与特点3.1.1分类齿轮传动装置根据其结构形式，主要可分为以下几类：（1）圆柱齿轮传动装置；（2）锥齿轮传动装置；（3）蜗轮蜗杆传动装置；（4）行星齿轮传动装置；（5）螺旋齿轮传动装置。3.1.2特点齿轮传动装置具有以下特点：（1）传动效率高，一般可达0.95以上；（2）传动比准确，工作平稳；（3）承载能力大，适用范围广；（4）对环境适应性强，可在恶劣环境下正常工作；（5）维护简便，寿命长。3.2齿轮传动装置的设计计算3.2.1设计原则齿轮传动装置的设计应遵循以下原则：（1）满足使用功能要求，如传动比、工作速度等；（2）保证传动装置的强度、刚度和稳定性；（3）考虑制造、安装和维护的便利性；（4）降低成本，提高经济效益。3.2.2设计步骤齿轮传动装置的设计计算主要包括以下步骤：（1）确定传动类型和传动比；（2）选择齿轮材料及热处理方法；（3）计算齿轮的几何尺寸和齿数；（4）计算齿轮的接触强度和弯曲强度；（5）确定齿轮的精度等级和齿面硬度；（6）绘制齿轮传动装置的零件图和装配图。3.3齿轮传动装置的强度计算3.3.1接触强度计算接触强度计算是保证齿轮传动装置在传递扭矩过程中，齿面不发生破坏的重要依据。计算方法主要包括：（1）赫兹接触应力计算；（2）齿面接触疲劳强度计算；（3）根据计算结果，选择合适的齿轮材料和热处理方法。3.3.2弯曲强度计算弯曲强度计算是保证齿轮传动装置在传动过程中，齿根不发生断裂的关键。计算方法主要包括：（1）齿根弯曲应力计算；（2）齿根弯曲疲劳强度计算；（3）根据计算结果，优化齿轮的几何尺寸和齿数。3.3.3强度校核对齿轮传动装置进行强度校核，以保证其在规定的工作条件下，满足强度要求。主要包括：（1）接触强度校核；（2）弯曲强度校核；（3）根据校核结果，对设计参数进行调整，直至满足强度要求。第4章蜗杆传动装置4.1蜗杆传动装置的分类与特点4.1.1分类蜗杆传动装置按照蜗杆的形状可分为圆柱蜗杆传动、圆弧蜗杆传动和锥蜗杆传动；按照蜗杆副的布局形式，可分为平行轴蜗杆传动和交错轴蜗杆传动。4.1.2特点蜗杆传动装置具有以下特点：（1）传动比大，一般可达5~80；（2）传动平稳，噪声低；（3）具有自锁功能，能实现反向自锁；（4）承载能力大，适用于重载和冲击负载；（5）效率较低，一般约为0.7~0.9；（6）润滑要求较高，需使用合适的润滑剂。4.2蜗杆传动装置的设计计算4.2.1设计步骤（1）确定传动比和功率；（2）选择蜗杆的类型和材料；（3）确定蜗杆副的尺寸；（4）计算蜗杆副的强度；（5）校核连接件和支撑结构；（6）确定润滑方式。4.2.2设计计算公式（1）传动比计算公式：i=ω1/ω2=z2/z1；（2）功率计算公式：P=Tω1；（3）蜗杆副尺寸计算：根据经验公式和标准选取；（4）强度计算：包括齿面接触强度和齿根弯曲强度计算。4.3蜗杆传动装置的强度计算4.3.1齿面接触强度计算齿面接触强度计算的主要目的是确定蜗杆副的承载能力。计算公式如下：σH=2F/(πd1m)≤[σ]H4.3.2齿根弯曲强度计算齿根弯曲强度计算的主要目的是保证蜗杆副在正常工作条件下不发生齿根断裂。计算公式如下：σF=2.5F/(πd1m)≤[σ]F其中，σH为齿面接触应力；σF为齿根弯曲应力；F为蜗杆副的载荷；d1为蜗杆节圆直径；m为模数；[σ]H为许用接触应力；[σ]F为许用弯曲应力。第5章带传动装置5.1带传动装置的分类与特点5.1.1分类带传动装置根据传动带的形式，可分为以下几种：（1）平带传动：采用平带作为传动介质，适用于小功率传动。（2）V带传动：采用V形带作为传动介质，适用于中小功率传动。（3）多楔带传动：采用多楔带作为传动介质，适用于大功率传动。（4）同步带传动：采用同步带作为传动介质，具有准确的传动比，适用于精密传动。5.1.2特点带传动装置具有以下特点：（1）传动平稳，能吸收冲击和振动，降低噪声。（2）过载保护作用，当负载过大时，带会打滑，保护设备。（3）结构简单，安装、维护方便。（4）传动效率较低，高速传动时易产生滑动。5.2带传动装置的设计计算5.2.1设计步骤（1）确定传动功率、转速和传动比。（2）选择合适的带传动类型和尺寸。（3）计算带的张紧力、初拉力、滑动率等参数。（4）选择带轮的材料、结构形式和尺寸。（5）校核带传动装置的强度、寿命等功能指标。5.2.2设计要点（1）根据实际需求，选择合适的传动带和带轮材料。（2）合理确定带轮的直径、宽度、轮毂尺寸等参数。（3）考虑工作环境、温度、湿度等因素，选择合适的带传动装置。5.3带传动装置的强度计算5.3.1带的强度计算（1）计算带的拉伸应力、弯曲应力、剪切应力等。（2）根据计算应力，选择合适的传动带。（3）校核带的疲劳寿命。5.3.2带轮的强度计算（1）计算带轮的接触应力、弯曲应力、剪切应力等。（2）根据计算应力，选择合适的带轮材料。（3）校核带轮的疲劳寿命。5.3.3张紧装置的强度计算（1）计算张紧装置的受力。（2）选择合适的张紧装置材料和结构形式。（3）校核张紧装置的强度。第6章链传动装置6.1链传动装置的分类与特点6.1.1分类链传动装置根据链条的结构形式，可分为以下几类：（1）滚子链传动装置；（2）套筒链传动装置；（3）齿形链传动装置。6.1.2特点链传动装置具有以下特点：（1）传动比精确，传动效率高；（2）适应性强，能在恶劣环境下工作；（3）安装和维护简便；（4）成本较低；（5）链条寿命较长。6.2链传动装置的设计计算6.2.1设计要求链传动装置的设计应满足以下要求：（1）确定合适的链条类型和规格；（2）计算传递功率、转速和传动比；（3）选择合适的链轮尺寸和齿数；（4）确定链条的张力、长度和润滑方式。6.2.2设计步骤链传动装置的设计步骤如下：（1）根据传递功率和转速，选择链条类型；（2）计算链条的传递功率、转速和传动比；（3）确定链轮的齿数和直径；（4）校核链条的强度和寿命；（5）计算链条的张力、长度和润滑方式；（6）绘制链传动装置的装配图和零件图。6.3链传动装置的强度计算6.3.1链条强度计算链条的强度计算主要包括以下内容：（1）链条的抗拉强度计算；（2）链条的疲劳强度计算；（3）链条的磨损强度计算。6.3.2链轮强度计算链轮的强度计算主要包括以下内容：（1）链轮齿面接触强度计算；（2）链轮齿根弯曲强度计算；（3）链轮的磨损强度计算。6.3.3张力计算根据链条的强度计算结果，确定链条的工作张力和预紧张力。6.3.4链条长度计算根据链传动装置的结构和安装要求，计算链条的长度。6.3.5润滑计算根据链条的工作条件和要求，选择合适的润滑方式和润滑剂。第7章联轴器与离合器7.1联轴器的分类与选用7.1.1联轴器的分类联轴器是用于连接两轴，传递转矩和运动的机械部件。根据结构形式和功能，联轴器可分为以下几种类型：（1）刚性联轴器：弹性套柱联轴器、凸缘联轴器、套筒联轴器等；（2）挠性联轴器：弹性柱销联轴器、弹性套筒联轴器、膜片联轴器、轮胎联轴器等；（3）调整式联轴器：齿式联轴器、滑块联轴器等；（4）安全联轴器：剪切销式联轴器、摩擦式联轴器等。7.1.2联轴器的选用联轴器的选用应根据以下原则进行：（1）传动系统的负载特性：负载大小、转速、冲击载荷等；（2）工作环境：温度、湿度、腐蚀性等；（3）传动精度：轴的偏心度、角度误差等；（4）安装空间和成本；（5）维护保养要求。7.2离合器的分类与选用7.2.1离合器的分类离合器是用于使两轴能迅速、可靠地结合或分离的机械部件。根据工作原理和结构，离合器可分为以下几种类型：（1）摩擦离合器：单片离合器、多片离合器、推式离合器等；（2）牙嵌离合器：螺旋离合器、齿式离合器等；（3）离心离合器：自动离心离合器、手动离心离合器等；（4）磁性离合器：干式磁性离合器、湿式磁性离合器等。7.2.2离合器的选用离合器的选用应根据以下原则进行：（1）传动系统的负载特性：负载大小、转速、冲击载荷等；（2）控制要求：结合和分离的迅速性、平稳性等；（3）工作环境：温度、湿度、腐蚀性等；（4）结构尺寸和成本；（5）使用寿命和维护保养要求。7.3联轴器与离合器的设计计算7.3.1联轴器设计计算（1）确定联轴器的类型和结构；（2）计算所需传递的转矩和转速；（3）确定轴的直径和长度；（4）选择合适的联轴器材料；（5）进行强度、刚度、疲劳寿命等计算；（6）确定联轴器的安装方式和润滑方式。7.3.2离合器设计计算（1）确定离合器的类型和结构；（2）计算所需传递的转矩和转速；（3）确定离合器片数、材料及尺寸；（4）进行离合器的强度、耐磨性、结合和分离功能等计算；（5）确定离合器的操纵方式和润滑方式。第8章轴承与轴系8.1轴承的分类与选用8.1.1轴承的分类轴承是支撑轴的重要部件，按照其工作原理和结构特点，可分为以下几类：（1）滚动轴承：利用滚动体在内外圈之间的滚动运动来承受和传递轴向和径向载荷。（2）滑动轴承：依靠润滑油膜在轴与轴承之间的滑动运动来承受和传递载荷。（3）液体动压轴承：依靠液体动压力形成油膜，承受和传递载荷。（4）气体动压轴承：利用气体动压力形成气膜，承受和传递载荷。8.1.2轴承的选用选用轴承时，应考虑以下因素：（1）载荷：根据轴承所承受的轴向和径向载荷，选择相应类型的轴承。（2）速度：考虑轴承的工作转速，选择合适的高速轴承或低速轴承。（3）工作环境：根据轴承工作环境，选择耐腐蚀、耐高温等特殊功能的轴承。（4）精度要求：根据轴系的精度要求，选择相应精度等级的轴承。（5）经济性：在满足使用要求的前提下，选择性价比高的轴承。8.2轴的设计计算8.2.1轴的受力分析（1）轴的轴向载荷：根据作用在轴上的外载荷，分析轴的轴向受力情况。（2）轴的径向载荷：分析轴的径向受力情况，确定轴承的布置和选用。8.2.2轴的强度计算（1）轴的扭转强度计算：根据轴的扭矩和直径，计算轴的扭转应力，保证轴的扭转强度。（2）轴的弯曲强度计算：根据轴的弯矩和截面模量，计算轴的弯曲应力，保证轴的弯曲强度。（3）轴的接触强度计算：根据轴与轴承的接触应力，计算轴的接触强度。8.2.3轴的尺寸确定根据轴的受力分析、强度计算和轴承的选用，确定轴的直径、长度等尺寸。8.3轴系的强度计算8.3.1轴系的受力分析分析轴系中各轴段和轴承的受力情况，确定各轴段和轴承的载荷。8.3.2轴系的强度计算（1）轴系的扭转强度计算：根据轴系中的扭矩，计算各轴段的扭转应力，保证轴系的扭转强度。（2）轴系的弯曲强度计算：根据轴系中的弯矩，计算各轴段的弯曲应力，保证轴系的弯曲强度。（3）轴系中轴承的强度计算：根据轴承的受力，计算轴承的应力，保证轴承的强度。8.3.3轴系的校核在完成轴系的强度计算后，对轴系进行校核，保证其满足设计要求。校核内容包括：轴系的稳定性、轴承的寿命、轴系的振动与噪声等。第9章弹簧与橡胶件9.1弹簧的分类与特点9.1.1弹簧的分类弹簧根据其结构、材料及用途的不同，可分为以下几种类型：（1）圆柱形螺旋弹簧；（2）圆锥形螺旋弹簧；（3）矩形螺旋弹簧；（4）蜗卷形螺旋弹簧；（5）板弹簧；（6）碟形弹簧；（7）其他特殊结构弹簧。9.1.2弹簧的特点弹簧具有以下特点：（1）能够在受到外力作用时产生弹性变形，去除外力后能恢复原状；（2）具有较好的储能功能，可用于减震、缓冲等场合；（3）具有较高的弹性极限和疲劳极限；（4）结构简单，易于制造；（5）可根据需要调整弹簧的刚度和预压力。9.2弹簧的设计计算9.2.1弹簧设计的基本要求（1）满足使用功能要求，如刚度、强度、稳定性等；（2）弹簧的结构形式和尺寸应便于制造和安装；（3）合理选择材料，以提高弹簧的使用寿命；（4）考虑弹簧在工作过程中的可靠性、安全性和经济性。9.2.2弹簧设计计算方