《机械基础》第三版全部专题培训课件.ppt

机械基础第三机械基础第三版全部版全部绪论0-1引言0-2性质、任务、内容0-3概述0-1引言机械是人类劳动的主要工具，也是生产力发展水平的重要标志。0-2性质、任务、内容性质性质：专业基础课任务：任务：1、熟悉和掌握基本知识、工作原理、应用特点 2、掌握分析机械工作原理的基本方法 3、能做简单的计算 4、会查资料、会选 标准件内容：内容：1、常用机械传动：带、螺旋、链、齿轮、蜗杆、轮系 2、常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、其他常用机构 3、轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器、制动器 4、液压传动：基本概念、液压元件、液压回路、液压系统0-3概述机器和机构构件和零件运动副 机械传动的分类 机器和机构1、机器机器定义：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息特征：1）由许多构件组合而成（图0-1单缸内燃机）2）各运动实体之间具有确定的相对运动 3）实现能量转换、完成有用功分类：1）发动机（原动机）：非机械能机械能 2）工作机：做有用功 2、机构机构定义：是用来传递运动和力的构件系统特征：传递或转变运动的形式 3、区别区别机器的功用：利用机械能做功或实现能量的转换；机构的功用：在于传递或转变运动的形式4、机器的组成图0-1单缸内燃机组成：汽缸、活塞、连杆、组成：汽缸、活塞、连杆、曲轴、轴承。曲轴、轴承。机器的组成动力部分：动力的来源如：电动机、内燃机、空气压缩机工作部分：完成工作，处于传动装置的终端如：机床的主轴、拖板、工作台传动装置：将动力部分的运动和动力传递给 工作部分。在自动化机器中，还有自动控制部分构件和零件构件构件定义：是机构中的运动单元体。（也就是相互之间能作相对运动的物体）如图0-2内燃机的连杆构件分类：固定构件（又称机架）运动构件（又称可动构件）：主动件、从动件零件零件定义：是构件的组成部分区别区别构件是运动运动 的单元，零件是加工制造加工制造的单元 图0-2内燃机的连杆构件运动副定义定义：两个构件之间的可动连接。低副低副：两个构件以面接触的运动副。分转动副、移动副、螺旋副高副高副：两个构件以点或线接触的运动副低副机构低副机构：机构中所有运动副均为低副；高副机构高副机构：机构中至少有一个运动副为高副。转动副移动副、螺旋副高副高副机械传动的分类摩摩擦擦传传动动摩擦轮传动摩擦轮传动带带传传动动平带传动平带传动V带传动带传动圆带传动圆带传动啮啮合合传传动动 带传动带传动同步带传动同步带传动齿齿轮轮传传动动圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动蜗杆传动蜗杆传动螺旋传动螺旋传动链传动链传动机机械械传传动动第一章 摩擦轮传动和带传动第一节 摩擦轮传动一、工作原理和传动比二、特点三、类型和应用场合第二节 带传动一、工作原理和传动比二、平带传动三、V带传动四、平带传动和V带传动的特点五、带传动的张紧装置工作原理和传动比1、工作原理：利用两轮直接接触所产生的摩擦力摩擦力来传递运动运动和动力动力。（图1-1）失效形式：打滑打滑 （摩擦力矩av2、缓冲、吸振 传动平稳、噪声低。3、过载打滑 防止零件损坏。4、传动比不准确。5、外廓尺寸大、低。五、带传动的张紧装置1、调整中心距（图1-16、17）2、使用张紧轮（图1-18、19）2、使用张紧轮（图1-18、19）第二章 螺旋传动第一节 螺纹的种类及应用 一、螺纹的形成和种类 二、螺纹的应用 三、普通螺纹的主要参数 四、螺纹代号与标记 第二节 螺旋传动的应用形式 一、螺旋传动的特点 二、普通螺旋传动 三、差动螺旋传动 四、滚珠螺旋传动螺纹的形成和种类1、螺纹的形成螺纹的形成 （1）螺旋线：是沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移成正比。（2）螺纹：是在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。牙（或凸起）：是指螺纹两侧面间的实体部分。圆柱螺纹：在圆柱表面上所形成的螺纹。圆锥螺纹：在圆锥表面上所形成的螺纹。2、螺纹的种类螺纹的种类 内外螺纹（图2-2、3）、左右旋螺纹（图2-4）、单线多线螺纹；三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹（图2-5）内外螺纹（图2-2、3）左右旋螺纹（图2-4）单线右旋单线右旋双线左旋双线左旋三线右旋三线右旋图2-5牙型螺纹的应用1、连接螺纹、连接螺纹特点特点：多用单线、粗牙普通螺纹；牙型为三角形（摩擦力大、强度高、自锁性好）适用适用：粗牙强度高；细牙（自锁性更好、但易滑扣）薄壁、冲击、交变载荷、微调管螺纹管螺纹：牙型角55；分为：非螺纹密封（圆柱螺纹）、用螺纹密封（圆锥螺纹）2、传动螺纹、传动螺纹（1）梯形螺纹梯形螺纹：牙型（等腰梯形），牙型角（30 ），特点（牙根强度高、对中性好、加工工艺性好、效率略低），适用于螺旋机构。（2）锯齿形螺纹锯齿形螺纹：承载牙侧角3 ，非承载牙侧角30，特点（牙根强度高、对中性好、效率高），适用于单向受力机构。（3）矩形螺纹矩形螺纹：牙型（正方形），特点（牙根强度低、对中性差、效率高）适用于传力机构。牙型角普通螺纹的主要参数 （图2-8）大径(D,d)：是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。普通螺纹的公称直径是大径。图2-9。小径（D1，d1）：是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。中径（D2，d2）：是指一个假想圆柱（牙槽=牙宽）的直径。螺距（P）：是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。图2-10。导程（Ph）：是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。单线：Ph=P；多线：Ph=n*P牙型角（）及牙侧角（1，2）：图2-11、12。螺旋角（）：又称导程角，是指在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于轴线的平面的夹角。图2-13。图2-8图2-9、10图2-11、12、13螺纹代号与标记1、普通螺纹的代号与标记普通螺纹代号普通螺纹代号：M24；M24*1.5；M24*1.5LH普通螺纹标记普通螺纹标记：螺纹代号+螺纹公差带代号+螺纹旋合长度代号（S、N、L）例：M105g6gS:5g中径公差带代号；6g顶径公差带代号；S短旋合长度（图2-14）M10*16H：6H中径和顶径公差带代号（相同）M20*26H/6g：6H内螺纹中径和顶径公差带代号；6g外螺纹中径和顶径公差带代号 M20*2LH6H/5g6g：6H内螺纹中径和顶径公差带代号；5g外螺纹中径公差带代号；6g外螺纹顶径公差带代号2、管螺纹的标记3、梯形螺纹的代号与标记图2-14管螺纹的标记1、用螺纹密封用螺纹密封的管螺纹的标记组成：螺纹特征代号特征代号+尺寸代号尺寸代号 螺纹特征代号有三个：RC圆锥内螺纹；RP圆柱内螺纹；R圆锥外螺纹 例：RC 1(1/2)圆锥内螺纹；RP2(1/2)/R2(1/2)圆柱内螺纹与圆锥外螺纹的配合；RC1（1/4）/R1（1/4）LH 左旋圆锥内螺纹与圆锥外螺纹的配合。2、非螺纹密封非螺纹密封的管螺纹的标记组成：螺纹特征代号特征代号+尺寸代号尺寸代号+公差等级代号公差等级代号 螺纹特征代号：G；公差等级代号：外螺纹分A、B两级，内螺纹不标。例：G1（1/2）内螺纹；G1（1/2）AA级外螺纹；G1（1/2）BLH左旋B级外螺纹；G1（1/2）/G1（1/2）ALH左旋螺纹副梯形螺纹的代号与标记梯形螺纹的代号代号：单线螺纹单线螺纹=Tr+公称直径公称直径*螺距螺距；多线螺纹多线螺纹=Tr+公称直径*导程（P螺距）例：Tr40*7；Tr40*14（P7）LH 梯形螺纹的标记标记：螺纹代号+公差带代号+螺纹旋合长度代号 例：Tr40*77H：内螺纹 Tr40*77e:外螺纹 Tr40*7LH 7e：左旋外螺纹 Tr40*77H/7e：螺旋副 Tr40*14（P7）8eL：旋合长度为L组的多线外螺纹 Tr40*77e140：旋合长度为特殊需要的外螺纹螺旋传动的特点1、是一种空间运动（转动+移动）2、主动件转动 从动件移动优点优点：结构简单、工作连续平稳、承载能力大、传动精度高缺点缺点：摩擦损失大、传动效率低普通螺旋传动1、普通螺旋传动的应用形式应用形式（1）螺母不动，螺杆回转+直线运动（台虎钳）（2）螺杆不动，螺母回转+直线运动（螺旋千斤顶）（3）螺杆回转，螺母作直线运动（机床工作台移动机构）（4）螺母回转，螺杆作直线运动（观察镜螺旋调整装置）2、直线运动方向的判定方法判定方法（1）右旋用右手，左旋用左手；四指沿转向，拇指要竖直。（2）螺杆转又移，螺母却不动；螺杆啥移向，请看拇指向。图2-19。（3）螺母移而螺杆转，螺母恨离大拇指。图2-20。3、直线运动距离运动距离 ：L=NPh 移动速度移动速度 ：v=nPh台虎钳螺旋千斤顶机床工作台移动机构观察镜螺旋调整装置图2-19图2-20差动螺旋传动1、定义：由两个螺旋副组成，能使活动的螺母与螺杆产生差动的螺旋传动。2、差动螺旋传动原理：一个螺杆与两个导程不同的螺母组成两个螺旋副，螺杆旋转一周，活动螺母实际移动距离为两段螺纹导程之差。（图221）3、差动螺旋传动的移动距离和方向确定：（1）应先确定螺杆移动方向应先确定螺杆移动方向。L=N（Ph1土Ph2），旋向相反取“+”，旋向相同取“-”。结果为正，移动方向相同；反之，移动方向相反。（2）两螺母旋向相同，活动螺母移动距离减小两螺母旋向相同，活动螺母移动距离减小。Ph1 Ph2，方向同；Ph1 齿条的直线运动。齿条的移动速度：v=n1d1=n1m1z1。图3-313-6齿轮的根切现象、最少齿数和变位齿轮一、齿轮轮齿的加工方法二、齿轮的根切现象、最少齿数三、变位齿轮简介一、齿轮轮齿的加工方法1、仿型法仿型法（又称成型法成型法）：利用与齿廓曲线相同的成型刀具直接加工出齿的方法。（图3-32）特点：逐齿加工，效率低，精度低；适合单件修配。2、展成法展成法：利用齿轮啮合的原理来加工轮齿的方法。常用：滚齿（图3-33）、插齿、剃齿、珩齿、磨齿 特点：加工效率高，精度高；适合成批生产。图3-32图3-33二、齿轮的根切现象、最少齿数1、根切现象：加工齿数太少，会出现齿轮刀具的顶部切入轮齿根部，使轮齿根部渐开线齿廓被切去一部分的现象。（图3-34）后果：齿轮轮齿根切会使齿根部位变窄，轮齿强度削弱，重合度减小，平稳性降低。2、最少齿数：Zmin=17图3-34三、变位齿轮简介1、标准齿轮的局限性2、齿轮变位的概念3、变位齿轮传动的类型1、标准齿轮的局限性1）、z 17时，会产生根切现象；2）、sb1 0，正变位齿轮，齿条基准平面离开离开齿轮分度圆柱面；x0 正传动中心距标准中心距，齿根厚增加，强度提高，减轻磨损。负角度变位齿轮传动（负传动负角度变位齿轮传动（负传动）：x1+x20 强度减小，须防根切，适用于凑配啮合中心距标准中心距 3-7 渐开线圆柱齿轮精度简介渐开线圆柱齿轮精度简介一、齿轮精度要求1、运动精度运动精度2、工作平稳性精度工作平稳性精度3、接触精度接触精度4、齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙二、渐开线圆柱齿轮的精度等级及选择原则1、精度等级精度等级2、精度等级的选择原则精度等级的选择原则3、齿轮副的侧隙要求齿轮副的侧隙要求三、齿轮精度的图样标注1、齿轮的三个公差组精度等级相同齿轮的三个公差组精度等级相同2、齿轮的三个公差组精度等级不同齿轮的三个公差组精度等级不同3、齿厚极限偏差自行确定齿厚极限偏差自行确定1、运动精度运动精度运动精度：齿轮传动中传递运动的准确性。表示方法表示方法：齿轮每回转一周，其转角的误差。转角误差转角误差越小，传递运动越准确，传动比越恒定。2、工作平稳性精度造成工作不平稳的原因及其后果：原因原因：齿形误差、基节误差。后果后果：瞬时传动比不稳定，引起冲击、振动和产生噪声。表示方法表示方法：齿轮每回转一周，瞬时传动比变化的限度。瞬时传动比瞬时传动比变化越小，传动越平稳。3、接触精度接触精度接触精度：齿轮传动中，工作齿面上载荷分布的均匀性。表示方法表示方法：接触斑点面积占整个齿面的百分比和接触位置。若接触不均匀接触不均匀局部应力 磨损 工作寿命。4、齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙齿轮副的侧隙：非工作齿面间的间隙。留侧隙的原因留侧隙的原因：以防止由于受力变形受力变形、受热膨胀受热膨胀而造成齿轮副卡卡死死；可贮存润滑油贮存润滑油，改善齿面摩擦条件。保证侧隙的方法保证侧隙的方法：选择适当的齿厚极限偏差齿厚极限偏差；控制齿轮副的中心距偏差中心距偏差。1、精度等级vGB10095-1988对渐开线圆柱齿轮及其齿轮副规定对渐开线圆柱齿轮及其齿轮副规定了了12个个精度等级，精度等级，1级最高级最高，12 级最低级最低。v两个齿轮精度等级两个齿轮精度等级一般相同一般相同，特殊情况，特殊情况不同不同（按精（按精度等级度等级较低较低者确定）。者确定）。超超精密等级：精密等级：1、2级（难以加工和测量，着眼于发级（难以加工和测量，着眼于发展）展）高高精度等级：精度等级：3、4、5级级中中等精度等级：等精度等级：6、7、8级（级（7级为基础等级，常用）级为基础等级，常用）低低精度等级：精度等级：9、10、11、12级级v齿轮精度的齿轮精度的评定指标评定指标分为分为、三个公差组，三个公差组，影响影响传递运动传递运动的的准确性准确性；影响影响传递运动传递运动的的平稳性平稳性；影响影响载荷分布载荷分布的的均匀性均匀性。2、精度等级的选择原则1、一般情况下，三个公差组的精度等级一致。2、当三个公差组选用不同的精度等级时：第公差组的精度等级可高于或低于第公差组（但不得高过2级或低过1级）；第公差组的精度等级不能低于第公差组。3、齿轮副的侧隙要求v法向侧隙（jn）：非工作齿面间的最短距离。见图3-37。v侧隙的确定依据：根据工作条件要求的最大极限侧隙jnmax和最小极限侧隙jnmin确定；通过控制影响齿轮副侧隙的齿厚极限偏差和公法线平均长度极限偏差来保证。vGB10095规定了14种种齿厚极限偏差代号：C D E F G H J K L M N P R S，其偏差值依次递增递增；上述代号所表示的齿厚厚偏差值以齿距距极限偏差fpt的倍数表示；齿厚极限偏差的上偏差Ess和下偏差Esi从表3-10中选取。例：Ess选用F（=-4 fpt），Esi选用L（=-16 fpt），则齿厚极限偏差用代号FL表示。图3-37表3-101、齿轮的三个公差组精度等级相同2、齿轮的三个公差组精度等级不同3、齿厚极限偏差自行确定 3-8 齿轮轮齿的失效形式失效失效：齿轮在啮合传动是时，发生轮齿折断、齿面损坏，从而失去工作能力的现象。失效的原因失效的原因：闭式与开式、低速与高速、轻载与重载，材料性能、热处理工艺、尺寸大小、加工精度等。失效形式失效形式如下：一、齿面点蚀二、齿面磨损三、齿面胶合四、轮齿折断五、齿面塑性变形一、齿面点蚀点蚀的产生点蚀的产生：接触面积很小 接触应力很大循环次数足够产生微小疲劳裂纹裂缝内渗入润滑油另一齿轮挤压裂缝内油压急剧升高裂纹扩展表层剥落小块金属形成小坑。点蚀产生的位置点蚀产生的位置：靠近齿根表面处（图3-38、39）。后果后果：传动不平稳、产生噪声、逐渐恶化至报废。开式齿轮传动无点蚀的原因开式齿轮传动无点蚀的原因：磨损快，来不及产生点蚀就被磨掉。防止措施防止措施：提高表面硬度，减小表面粗糙度，增大润滑油黏度。图3-38、39二、齿面磨损原因原因：（1）工作齿面间有相对滑动（2）齿面不干净（有金属微粒、尘埃、污物）（3）润滑不好三、齿面胶合v原因原因（高温熔焊高温熔焊）：（1）高速重载散热不好油温升高黏度下降润滑油膜破坏。（2）低速重载润滑油膜不易产生。防止措施防止措施：低速选高黏度润滑油，高速选硫化润滑油；提高表面硬度，减小表面粗糙度，选择亲和力小的材料。四、轮齿折断v原因原因：齿根处弯曲应力最大；过渡区应力集中；交变载荷 v防止措施防止措施：模数和齿宽适当，保证轮齿强度；采用合适材料和热处理方法；圆角要大，表面不粗，齿根弯曲应力w 五、齿面塑性变形产生原因产生原因：材质软，硬度低，载荷大，摩擦力大。变形方式变形方式：主动轮-摩擦力背离节线 小坑；从动轮-摩擦力指向节线凸棱。防止措施防止措施：提高齿面硬度，采用黏度较高的润滑油。3-9 蜗杆传动一、蜗杆、涡轮及传动 1、蜗杆、蜗轮、蜗杆副等有关术语的定义2、圆柱蜗杆的分类3、蜗杆传动二、蜗杆传动的特点三、蜗杆传动的基本参数(图3-19)四、蜗杆传动的正确啮合条件1、蜗杆、涡轮、蜗杆副等有关术语的定义蜗杆蜗杆 一个齿轮、当它只有一个或几个螺旋齿，并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副时称为蜗杆。蜗轮蜗轮 是交错轴齿轮副中的大轮，与蜗杆啮合。蜗杆、蜗轮的分度曲面可以是圆柱面圆柱面、圆圆锥面锥面或圆环面圆环面。蜗杆副蜗杆副 由蜗杆及其配对蜗轮组成的交错轴齿轮副。圆柱蜗杆圆柱蜗杆 分度曲面为圆柱面的蜗杆。圆柱蜗杆副圆柱蜗杆副 由圆柱蜗杆及其配对蜗轮组成的交错轴齿轮副。2、圆柱蜗杆的分类阿基米德蜗杆（ZA ZA 蜗杆）（图3-35）应用广应用广 渐开线蜗杆（ZI ZI 蜗杆）法向直廓蜗杆（ZN ZN 蜗杆）锥面包络圆柱蜗杆（ZK ZK 蜗杆）圆弧圆柱蜗杆（ZC 蜗杆）蜗杆传动的组成：蜗杆（主动件）、蜗轮（从动件）。分为左右旋，单多头。蜗杆头数z1=1 4。蜗杆传动比 I=1/2=n1/n2=z2/z1 分度机构单头（z1=1）；传递动力z1=23；传递大功率，为提高传动效率 z1=4 蜗杆传动方向的确定 右旋右手、左旋左手；半握拳，四指指向蜗杆旋转方向，蜗轮旋转方向与大拇指指向相反。如图3-47。3、蜗杆传动图3-47二、蜗杆传动的特点1、传动比大传动比大 动力传动 i=1030,一般传动 i=860,分度机构 i=6001000。2、传动平稳，噪声小传动平稳，噪声小 逐渐进退，同时啮合的齿数多，故传动平稳，没有冲击，噪声小。3、容易实现自锁容易实现自锁 当导程角 摩擦角时，能自锁。单头蜗杆导程角小，1,1,0 0，有急回特性；，有急回特性；而且，而且，K K越大，越大，越大，急回特性越显著。越大，急回特性越显著。极位夹角极位夹角三、死点位置曲柄曲柄-连杆共线，主动摇杆无论施多大连杆共线，主动摇杆无论施多大力，从动曲柄也不转动，且转向不定的力，从动曲柄也不转动，且转向不定的位置位置死点位置死点位置。如。如B1C1、B2C2应用：应用：图图5-5、5-19图图5-5、5-19利用飞轮越过死点利用飞轮越过死点利利用用死死点点夹夹紧紧工工具具5-3铰链四杆机构的演化一、曲柄滑块机构1、原理：图5-20 2、应用：图5-21、5-22、5-23二、导杆机构导杆机构导杆机构：至少有一连架杆为导杆的平面四杆机构。可以看成是改变曲柄滑块机构中固定件的位置演化而成。如图5-24。图5-20 曲柄曲柄 连连杆杆 滑滑块块=当摇杆当摇杆CD趋向无穷大时，趋向无穷大时，C点：圆周运动点：圆周运动 直线移动直线移动滑块的行程滑块的行程H=2r。若以滑块为主动件，则存在两个死点若以滑块为主动件，则存在两个死点B B1 1、B B2 2。图5-21曲曲轴轴即即曲曲柄柄 主主动动件件 滑块即重锤滑块即重锤 图5-22滑滑块块为为主主动动件件，存存在在两两个个死死点点即即上上死死点点和和下下死死点点。防防止止措措施施：飞飞轮轮、多多缸缸。图5-23曲柄做成偏心轮（为主动件）。曲柄做成偏心轮（为主动件）。原因：原因：滑块行程很小，曲柄必须很小滑块行程很小，曲柄必须很小。H=2e。图5-24 曲曲柄柄滑滑块块机机构构 分分别别取取杆杆1为为固固定定件件 转动导杆机构或转动导杆机构或摆动导杆机构。摆动导杆机构。应用：应用：图图5-25导杆导杆曲柄摇块机构曲柄摇块机构移移动动导导杆杆机机构构。应应用用：图图5-27图5-25图5-27第六章 凸轮机构凸轮具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的构件。凸轮机构含有凸轮的机构。平面凸轮机构所有构件间的相对运动均为平面运动的凸轮机构。空间凸轮机构所有构件间的相对运动包含空间运动的凸轮机构。6-1凸轮机构概述一、凸轮机构的基本组成二、凸轮机构的应用特点三、凸轮机构的基本类型6-2凸轮机构的工作原理一、凸轮机构的工作过程和有关参数二、从动件的常用运动规律一、凸轮机构的基本组成基本组成基本组成：凸轮、从动杆、机架凸轮、从动杆、机架。如图6-4。作用作用：通过主动件的曲线轮廓（或凹槽）使从动件作相应的运动（摆动或移动）。凸轮机构的特点凸轮机构的特点：结构简单、紧凑；加工复杂；高副不宜传递较大动力。适用适用：实现特殊要求的运动规律且传力不太大的场合。实例实例：图6-1、6-2、6-3。图6-1 凸轮凸轮连续转动，连续转动，阀杆阀杆往往复移动，复移动，气阀气阀按预定时按预定时间打开或关闭，间打开或关闭，完成配完成配气要求。气要求。弹簧的作用弹簧的作用：使气阀组：使气阀组件紧贴凸轮轮廓。件紧贴凸轮轮廓。图6-2凸轮转动凸轮转动 从动杆往复摆动从动杆往复摆动 扇形齿轮转动扇形齿轮转动 齿条带动刀架前后移动齿条带动刀架前后移动 完成进刀和退刀运动。完成进刀和退刀运动。图6-3凸轮回转凸轮回转凹槽迫使拨叉往复移动凹槽迫使拨叉往复移动三联滑移齿轮滑动三联滑移齿轮滑动 a-d,b-e,c-f 分别啮合分别啮合 轴得到三种不同转速。轴得到三种不同转速。二、凸轮机构的应用特点1、可用在对从动件运动规律要求严格严格的场合，也可根据实际需要任意拟定任意拟定从动件的运动规律。如运动轨迹、位移量、速度、加速度，以及间隙运动的运动时间与间隙时间的比例、停歇次数等。2、可高速启动高速启动，动作准确可靠准确可靠。3、高副机构，难以保持良好润滑，易磨损易磨损，寿命低寿命低。4、能传递较复杂较复杂的运动，但设计、制造和维修较困难较困难。但有了CAD、CAM都将变得方便、容易。三、凸轮机构的基本类型1、按凸轮的形状分类盘形凸轮柱体凸轮2、按从动杆的形式分类尖顶、滚子、平底、曲面（含曲面）每种类型按从动杆运动形式又分为移动和摆动，见表6-1。盘形凸轮盘形凸轮盘形凸轮盘形凸轮仅径向廓线尺寸（半径）变化并绕其轴线旋转的凸轮。特点特点：结构简单，结构尺寸大。盘形外轮廓凸轮盘形外轮廓凸轮外轮廓推动从动杆。（图6-1、2、4）盘形槽凸轮盘形槽凸轮曲线沟槽推动从动杆。（图6-5）适用适用：从动件行程或摆动较小的场合。当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时 变成移动凸轮移动凸轮（图6-6）。柱体凸轮柱体凸轮（空间凸轮）分两种：圆柱凸轮圆柱凸轮轮廓曲线位于圆柱面上，并绕其轴线旋转的凸轮（图6-3）。端面凸轮端面凸轮轮廓曲线位于圆柱端部，并绕其轴线旋转的凸轮（图6-7）。特点：凸轮与从动杆的相对运动是空间运动空间运动。凸轮较小时，从动杆就能获得较大的行程较大的行程。表6-1表表6-1一、凸轮机构的工作过程和有关参数凸轮基圆凸轮基圆（r0）以凸轮轮廓上最小半径所画的圆。推程（升程）推程（升程）从动件自最低位置升到最高位置的过程。推程角（升程角）推动从动件实现推程时的凸轮转角1。远休止角（远停角）远休止角（远停角）从动件在最高位置停止不动所对应的凸轮转角2。回程运动角（回程角）回程运动角（回程角）从动件在最高位置降到最低位置（即回程）所对应的凸轮转角3。近休止角（近停角）近休止角（近停角）从动件在最低位置停止不动所对应的凸轮转角4。行程行程h从动件在推程或回程中移动的距离。图6-8推程 回程远休止角近休止角 行程二、从动件的常用运动规律1、等速运动规律等速运动规律从动件上升（或下降）的速度为一常数的运动规律s=vt；=t；s=v/；特点：设计简单、加工容易；存在刚性冲击。适用：低速回转、从动件质量小、轻载。改善措施：位移曲线转折处采用圆弧（r=h/2)过渡。（见图610）2、等加速等减速运动规律图图6106102、等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动的运动规律。注注：通常，加速段和减速段的时间相等，位移也相等（h/2），加速度的绝对值也相等。当v0=0时，s=at2/2，v=at作图方法作图方法：选定比例 截取 n等分；连接各分点光滑连接 得到等加速段的位移曲线；用同样的方法绘出等减速段的位移曲线。特点特点：无刚性冲击，有柔性冲击。适用适用：中速、轻载、从动件轻。图6-11图6-12第七章 其他常用机构7-1 变速机构一、概述二、滑移齿轮变速机构三、塔齿轮变速机构四、倍增变速机构五、拉键变速机构六、机械无级变速机构7-2步进运动机构一、概述二、棘轮机构三、槽轮机构一、概述1、变速机构变速机构输入轴匀速，输出轴可多种转速的传动装置。2、种类种类：有级有级 变速机构和无级无级 变速机构。3、有级变速机构(最常用)，分为：滑移齿轮滑移齿轮 变速机构、塔齿轮塔齿轮 变速机构、倍增倍增变速机构、拉键拉键 变速机构。4、机械无级变速机构无级变速机构 采用摩擦轮摩擦轮 传动实现。二、滑移齿轮变速机构三联齿轮三联齿轮 三联齿轮三联齿轮二联齿轮二联齿轮主轴转速：主轴转速：1450rpm变速范围：变速范围：301500rpm,共共3*3*2=18种转速种转速18种转速种转速三、塔齿轮变速机构适用场合：转速不高、多种转速。适用场合：转速不高、多种转速。传动比：成等差数列（变更螺距）。传动比：成等差数列（变更螺距）。四、倍增变速机构输出轴装有滑移齿轮输出轴装有滑移齿轮空套齿轮空套齿轮主动轴装有固定齿轮和空套齿轮主动轴装有固定齿轮和空套齿轮2组组1 2 3 4五、拉键变速机构图示位置，图示位置，z7、z8啮合，弹簧键嵌啮合，弹簧键嵌入入z8键槽中，从动轴与键槽中，从动轴与z8同转。同转。z1 z3 z5 z2 z4 z6空转，与从动轴空转，与从动轴无关。无关。六、机械无级变速机构机械无级变速机构 依靠摩擦来传递转矩。原理：通过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范围 内无级变化。（如图1-3）另有 1、锥轮-端面盘式无级变速机构 如图7-5；2、分离锥轮式无级变速机构 如图7-6；特点：有打滑现象，传动比不精确1、锥轮-端面盘式无级变速机构 转动齿轮5，带动齿条4及支架6移动，即改变了锥轮半径R1与端面盘半径R2，从而获得不同的传动比，实现无级变速。i=n1/n2=R2/R1 2、分离锥轮式无级变速机构 转动手轮，两段转动手轮，两段旋向相反的螺杆旋向相反的螺杆7通通过螺母过螺母9使杠杆使杠杆3摆动。摆动。锥形轮锥形轮2和和4分离或合分离或合拢，从而改变传动轮拢，从而改变传动轮接触处的半径接触处的半径R1和和R2达到无级变速的达到无级变速的目的。目的。图示位置，轮图示位置，轮2合合拢拢 R1增大；轮增大；轮4分分离离 R2减小，减小，从动轴转速增高，从动轴转速增高，传动比传动比i=n1/n2=R2/R1减小。减小。一、概述步进运动步进运动具有周期性停歇的单向运动。步进运动机构步进运动机构单向周期性间歇运动机构。作用：主动件匀速运动从动件周期性间歇运动。主要用于主要用于：机床、电影机、包装机、印刷机。种类种类：棘轮机构、槽轮机构。二、棘轮机构1、棘轮机构的工作原理工作原理棘轮机构含有棘轮和棘爪的步进运动机构图7-7齿式棘轮机构；图7-8摩擦式棘轮机构2、棘轮机构的调节方法调节方法改变摇杆摆角大小-图7-9；改变遮板位置-图7-103、棘轮机构的其他应用形式其他应用形式可变向棘轮机构-图7-11；双动式棘轮机构-图7-124、棘轮机构的应用实例应用实例牛头刨床的横向进给机构-图5-3自行车后轴的齿式棘轮超越机构-图7-13防逆转棘轮机构-图7-14图7-7齿式棘轮机构曲柄匀速转动曲柄匀速转动摇杆往复摆动摇杆往复摆动棘爪推动棘轮间歇运动棘爪推动棘轮间歇运动止回棘爪保证棘轮不回转止回棘爪保证棘轮不回转图7-8摩擦式棘轮机构特点特点：齿式齿式-棘轮的转角变化以轮棘轮的转角变化以轮齿为单位有级变化，齿为单位有级变化，摩擦式摩擦式-棘轮的转角变化不受棘轮的转角变化不受轮齿的限制（属无级变化）；轮齿的限制（属无级变化）；利用摩擦力使棘轮作步进利用摩擦力使棘轮作步进运动，不能承受较大的载荷。运动，不能承受较大的载荷。传动噪声小。传动噪声小。改变摇杆摆角大小-图7-9曲曲柄柄长长度度增增大大=摇摇杆杆摆摆动动角角度度增增大大棘棘轮轮转转角角增增大大=改变遮板位置-图7-10把把手手转转动动改改变变缺缺口口位位置置就就改改变变了了棘棘爪爪的的行行程程。缺口缺口可变向棘轮机构-图7-11棘爪绕轴翻转棘爪绕轴翻转棘爪提起后棘爪提起后旋转旋转180 摇摇杆杆往往复复摆摆动动双动式棘轮机构-图7-12支点支点支点支点摇杆绕支点往复摆动一次，摇杆绕支点往复摆动一次，棘爪棘爪两次两次 使棘轮转动。使棘轮转动。直头直头 钩头钩头 牛头刨床的横向进给机构-图5-3 刨削一次，棘轮连同刨削一次，棘轮连同丝杠转动一次，实现工丝杠转动一次，实现工作台的横向进给。作台的横向进给。每次进给量的大小每次进给量的大小(即即棘轮转角大小棘轮转角大小)通过改变通过改变遮板位置调节。遮板位置调节。每完成一次刨削，将每完成一次刨削，将棘爪提起并回转棘爪提起并回转180180 ，工作台反向进给，就可工作台反向进给，就可以继续下一工步的刨削，以继续下一工步的刨削，不必将工件空返原位，不必将工件空返原位，节省了非机动时间。节省了非机动时间。自行车后轴的齿式棘轮超越机构-图7-13当链条停止转动或反向带动飞轮时，棘爪沿飞轮内侧棘当链条停止转动或反向带动飞轮时，棘爪沿飞轮内侧棘轮的轮的齿背滑过齿背滑过，后轴在自行车惯性作用下与飞轮脱开继，后轴在自行车惯性作用下与飞轮脱开继续转动，产生续转动，产生“从动从动”超过超过“主动主动”的的超越超越 作用。作用。防逆转棘轮机构-图7-14可防止顺时针转动可防止顺时针转动 三、槽轮机构1、槽轮机构的工作原理组成：带圆销的曲柄（或拨盘）、具有径向槽的槽轮、机架。种类：外啮合（图7-15）、内啮合（图7-16）。2、槽轮机构的特点槽构简单，工作可靠，无刚性冲击，比棘轮平稳。槽轮转角=2/槽数z，z=48。大，不需调整。槽轮角速度大，惯性力大，不宜用于转速高的场合。单圆销曲柄转一周，槽轮步进一次，槽轮静止时间长；双圆销曲柄转一周，槽轮步进两次（图7-17）。内啮合槽轮静止时间长，平稳性好，但只能有一个圆销。3、槽轮机构的应用实例电影机卷片机构；刀架转位机构图7-15图7-16图7-17电影机卷片机构刀架转位机构第八章 轴系零件 8-1 键、销及其连接一、键连接二、销连接 8-2 轴一、轴的分类和应用二、轴的结构和轴上零件的固定 8-3 轴承一、滑动轴承二、滚动轴承 8-4 联轴器、离合器和制动器一、联轴器；二、离合器；三、制动器一、键连接键连接通过键将轴与轴上零件结合在一起，实现周向固定，并传递转矩的连接。特点：结构简单、工作可靠、装拆方便、已标准化。种类：1、平键连接2、半圆键连接3、楔键连接4、切向键连接5、花键连接1、平键连接普通平键连接（图8-1）：优点优点对中性好，装拆方便；缺点缺点不能轴向定位；适用适用高速、高精度、变载、冲击的场合；据头部形状分类分类（图8-2）圆头（A型，轴向不移动,应用最广）、方头（B型）、单圆头（C型，用在轴端）。普通平键工作时，轴和轴上零件没有相对移动没有相对移动。导向平键连接（图8-3）：加长普通平键，轴和轴上零件有相对移动有相对移动。为了防止键的松动，用螺钉将键固定在轴的键槽内。键的中部设有起键用螺孔。平键连接的配合（基轴制）种类和应用（表8-1）平键连接键和键槽尺寸图8-1图8-2圆头圆头 方头方头半圆头半圆头图8-3起起键键螺螺孔孔 防防松松螺螺钉钉 表8-1 平键连接键和键槽尺寸已标准化已标准化：轴径 选剖面尺寸b*h，键和键槽剖面尺寸及键槽公差查表8-2（参见图8-1）。键宽b的公差只有h9一种。键的非配合尺寸的公差，键高h按h11取值；键长L按h14取值；轴槽长度公差用H14。轮毂槽为通槽，轮毂长度=（1.52）d，d为轴径。键长L 轮毂尺寸，并符合标准系列。键工作表面的表面粗糙度Ra1.6m，轴槽和轮毂槽侧面 Ra=1.63.2 m，非工作面（槽底面、键顶底面）Ra=6.3m。轴槽对轴、轮毂对轮毂轴线的对称度公差按79级选取。标记示例 标记示例2、半圆键连接用用侧面侧面实现周向固定和传递转矩。实现周向固定和传递转矩。特点：制造容易，装拆方便，键可摆动以适应键槽斜度特点：制造容易，装拆方便，键可摆动以适应键槽斜度。适用：轻载或辅助性连接，锥形轴与轮毂的连接。适用：轻载或辅助性连接，锥形轴与轮毂的连接。3、楔键连接、楔键连接圆头圆头方头方头单圆头单圆头工作面：上、下表面工作面：上、下表面斜度：斜度：1：100特点：侧面不工作，能使零件轴向固定，能承受单向轴向力；特点：侧面不工作，能使零件轴向固定，能承受单向轴向力；对中性差，在冲击和变载荷的作用下容易发生松脱。对中性差，在冲击和变载荷的作用下容易发生松脱。适用：精度不高、转速较低、单向轴力的场合；适用：精度不高、转速较低、单向轴力的场合；钩头楔键用于不能从另一端将键打出的场合，钩头供拆卸用，应加以保护。钩头楔键用于不能从另一端将键打出的场合，钩头供拆卸用，应加以保护。4、切向键连接组成：两个楔键沿斜面拼合而成组成：两个楔键沿斜面拼合而成工作面：上下两个平行面工作面：上下两个平行面装配：一对键分别自轮毂两边打入，使两工作面分别与轴和轮装配：一对键分别自轮毂两边打入，使两工作面分别与轴和轮毂上键槽底面压紧。由此传递转矩。毂上键槽底面压紧。由此传递转矩。特点：强度削弱严重，对中性差。特点：强度削弱严重，对中性差。传递单向转矩传递单向转矩传递双向转矩传递双向转矩适用：轴径较大适用：轴径较大d60mm、精度不高、转速较低、转矩较大的场合。、精度不高、转速较低、转矩较大的场合。5、花键连接外外 花花 键键 内内 花花 键键 矩矩形形花花键键渐渐开开线线花花键键 小小径径定定心心 大大径径定定心心齿齿侧定心侧定心二、销连接1、销的基本形式、销的基本形式种类：种类：圆柱销圆柱销 圆锥销圆锥销 内螺纹圆柱销内螺纹圆柱销 2、销连接的应用特点：、销连接的应用特点：定位定位、传递动力或转矩、安全切断件。、传递动力或转矩、安全切断件。定位销、传动销具具有有自自锁锁性性，多多次次装装拆拆不不影影响响精精度度销数销数 2，在每个零件，在每个零件内的销长内的销长12 销径销径适适用用方方便便拆拆卸卸或或盲盲孔孔销销连连接接传传递递动动力力或或转转矩矩，受受剪剪切切和和挤挤压压作作用用一、轴的分类和应用作用作用：支承传动零件、传递运动和转矩、承受载荷，保证零件工作位置确定和回转精度。分类分类：按轴线形状轴线形状分-曲轴（图816）、直轴（图817）按承受载荷承受载荷分-心轴（图818）转轴（图819）传动轴（图820）曲轴（图816）作用：曲轴回转运动作用：曲轴回转运动=滑块直线往复运动滑块直线往复运动直轴（图817）光轴：形状简单，加工方便，但轴上零件不易定位和装配。光轴：形状简单，加工方便，但轴上零件不易定位和装配。阶台轴：各截面直径不等，便于零件固定和安装。阶台轴：各截面直径不等，便于零件固定和安装。v轴一般做成实心的，在轴内要安装其他零件或减轻轴的轴一般做成实心的，在轴内要安装其他零件或减轻轴的质量时，才将轴做成空心的。质量时，才将轴做成空心的。心轴（图818）心轴：用来支承回转零件，只受弯曲作用而不传递动力。心轴：用来支承回转零件，只受弯曲作用而不传递动力。可以转动可以转动可以固定可以固定转轴（图819）转轴：既承受回转零件又传递动力，同时承受弯曲和转轴：既承受回转零件又传递动力，同时承受弯曲和扭转两种作用。扭转两种作用。传动轴（图820）传动轴：用来传递动力，只受扭转作用而不受弯曲作传动轴：用来传递动力，只受扭转作用而不受弯曲作用或弯曲作用很小。用或弯曲作用很小。二、轴的结构和轴上零件的固定1、对轴的结构一般要求(1)轴上的零件可靠固定；(2)轴便于加工和尽量避免或减小应力集中；(3)轴上零件便于安装和拆卸。一般减速器用经验公式估算轴径：d=(0.81.2)d0;d=(0.30.4)a2、轴上零件的固定轴上零件的轴向固定（图821、22、23、24、25、26）轴上零件的周向固定轴的结构