机械基础第十三章-第十六章课件.pptx

1、 在各种机械中,为传递运动或变换运动的形式,会采用大量各种类型的机构,如平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等。本章将分别介绍机械中一些常用机构的工作原理、类型特点及应用场合。13.1平面连杆机构 平面连杆机构是将若干个构件用低副连接起来并做平面运动的机构,也称低副机构。其特点是:能进行多种运动形式的转换;构件一般由铰链连接,连接处为面接触,故传力时压强小,磨损小,使用寿命长;两构件接触处为圆柱面或平面。平面连杆机构在各种机械设备和仪器、仪表中得到了广泛的应用。平面连杆机构中,有一种由四个构件相互用铰链连接而成的机构,这种结构称为铰链四杆机构,简称四杆机构,它是平面连杆机构的最基本的形式,其他

2、形式的平面连杆机构可以看成是在铰链四杆机构的基础上演化形成的。铰链四杆机构按两连架杆的运动形式,可分为三种基本形式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。图13-113.1.1铰链四杆机构的基本类型 13.1.2铰链四杆机构类型的判别由于机构形式、各杆间的相对长度和机架的选取有所不同,四杆机构又可分为不同类型,如前文所述。13.1.3铰链四杆机构类型的演化生产实际中还广泛地采用其他形式的四杆机构,这些机构虽然种类繁多,具体结构差异较大,但大多数都可以看做是由铰链四杆机构演化而成的。1.滑块四杆机构图13-11a所示是铰链四杆机构,连杆2上的铰链C由于受摇杆3的约束,它的轨迹是以点D为圆心,以杆

3、长lCD为半径的圆弧kC。图13-1113.1.4四杆机构的基本特性1.急回特性如图13-18a所示的曲柄摇杆机构中,设曲柄为原动件,以等角速度逆时针转动,曲柄转一周,摇杆CD往复摆动一次。2.压力角、传动角和机构的死点 图13-1813.2凸轮机构13.2.1凸轮机构的类型如图13-21所示凸轮机构是由凸轮1、从动件2和机架3组成的高副机构。图13-211.按凸轮的形状分类2.按从动件的形状分类13.2.2凸轮机构的应用和特点凸轮机构应用广泛,尤其在机械的控制机构中应用更广。图13-24图13-25图13-26图13-2713.3间歇运动机构当需要从动件产生周期性的运动和停顿时,可以应用间歇

4、运动机构。间歇运动机构的种类很多,常见的有以下两种。13.3.1棘轮机构图13-28所示为外啮合棘轮机构,它由摆杆1、棘爪2、棘轮3、止回爪4和机架5组成,通常以摆杆为主动件,棘轮为从动件。图13-28图13-29图13-30图13-31图13-3213.3.2槽轮机构 槽轮机构又称马尔他机构,如图13-33所示,它是由带圆销A的主动拨盘1,具有径向槽的从动槽轮2和机架组成的步进运动机构。图13-33图13-34图13-35图13-361.何谓连杆机构?何谓铰链四杆机构?什么是曲柄?什么是摇杆?什么是连杆?2.铰链四杆机构有哪几种基本形式?试说明它们的运动特点,并举出应用实例。3.试述铰链四杆

5、机构类型的判别方法。4.试述曲柄滑块机构的组成和运动特点。5.什么是机构的急回特性?在生产中怎样利用这种特性?6.在铰链四杆机构中,当曲柄作主动件时,机构是否一定存在急回特性?为什么?7.判断下列概念是否正确?如果不正确,请改正。8.压力角(或传动角)的大小对机构的传力性能有什么影响?四杆机构在什么条件下有死点?死点在机构中有什么利弊?9.当曲柄作主动件时,说明下列四杆机构具有最大压力角的位置:10.当曲柄作从动件时,说明下列四杆机构的死点位置:11.如图13-37所示的四杆机构各构件长度为a=240mm,b=600mm,c=400mm,d=500mm,试问:12.在某铰链四杆机构中,已知两连

6、架杆的长度AB=80mm、CD=120mm和连杆长度BC=150mm。试讨论:当机架AD的长度在什么范围时,可以获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构。13.在双曲柄机构中,已知连杆长度BC=130mm,两曲柄长度AB=90mm,CD=19mm,试确定机架长度AD的取值范围。14.在曲柄摇杆机构中,已知连杆长度BC=90mm,机架长度AD=90mm,摇杆长度CD=70mm,试确定曲柄长度AB的取值范围。15.在双摇杆机构中,已知连杆长度BC=200mm,摇杆长度AB=70mm,CD=120mm,试确定机架长度AD的取值范围。16.在曲柄摇杆机构中,已知曲柄长度AB=50mm,机架长度AD=1

7、20mm,摇杆长度CD=90mm,试确定连杆长度BC的取值范围。17.凸轮机构有哪些特点?常用的凸轮机构有哪几种类型?举例说明凸轮机构的应用。18.为什么说盘形凸轮是凸轮的最基本形式?它如何演变成移动凸轮和圆柱凸轮?19.试比较尖顶、滚子和平底从动件的优缺点,并说明它们的应用场合。20.试比较凸轮机构与平面连杆机构的特点和应用。21.间歇运动机构具有哪些功能?22.试述棘轮机构和槽轮机构的运动特点。第14章轴、联轴器和离合器14.1轴轴是直接支持传动零件(如齿轮、带轮、链轮等)和其他轴上零件以传递运动和动力的重要零件。14.1.1轴的功用与分类1.按轴线形状分类按轴线的形状不同,可将轴分为直轴

8、(图14-1a)、曲轴(图14-1b)和挠性轴(图14-1c)。图14-12.按轴承受的载荷分类按轴承受载荷性质的不同,可将轴分为转轴、传动轴和心轴三类。图14-214.1.2轴的结构1.轴的结构分析轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成,如图14-5所示。图14-52.零件在轴上的固定3.轴的加工制造、装拆和调整一根形状简单的光轴,最易于加工制造,但为了使零件在轴上装拆方便以及零件能在轴向定位,往往把轴做成阶梯形,如图14-5所示,并在轴肩及轴端倒角。表14-1轴上零件常用的固定方法表14-1轴上零件常用的固定方法表14-1轴上零件常用的固定方法图14-614.1.3轴的材料轴的材料是决定轴的承

9、载能力的重要因素。表14-2轴常用材料的和A值14.2键联接14.2.1键联接的类型和应用键联接主要用于联接轴和轴上的传动零件,实现周向固定并传递转矩,有的键也可以实现零件的轴向固定或用作动联接1.平键平键的工作面是两侧面(图14-7a),这种键联接定心性好,装拆方便,能承受冲击或变载荷,工作时靠键与键槽互相挤压以及键的剪切传递转矩。图14-72.半圆键半圆键联接如图14-9所示。图14-9根据楔键的结构不同,楔键联接分为普通楔键联接(图14-10a)和钩头楔键联接(图14-10b)两种。图14-103.楔键花键联接是由周向均布多个键齿的花键轴与带有相应键槽的轮毂相配合的可拆联接。1.矩形花键

10、如图14-11所示,矩形花键的齿侧边为直线,廓形简单。图14-1114.2.2花键联接 2.渐开线花键如图14-12所示,渐开线花键的两侧齿形为渐开线,标准规定,渐开线花键的标准压力角有30(图14-12a)和45(图14-12b)两种。图14-1214.3联轴器与离合器联轴器和离合器主要用来连接不同机械(或部件)的两根轴,使它们一起回转并传递转距。14.3.1联轴器按照结构特点,联轴器可分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。1.刚性联轴器刚性联轴器是通过若干刚性零件将两根轴连接在一起的,它有多种多样的结构形式。图14-13图14-142.弹性联轴器弹性联轴器包含有弹性零件,因而在工作中具有较好的

11、缓冲与减振能力。图14-151、3叉形接头2十字体图14-16图14-1714.3.2离合器根据工作原理不同,离合器可分为牙嵌离合器和摩擦离合器两类,它们分别用牙(齿)的啮合和工作表面的摩擦力来传递转矩。图14-181、2半离合器3滑环1.牙嵌离合器如图14-18所示,牙嵌离合器主要由端面带牙的两个套筒组成,其中,套筒1(固定套)固定在主动轴上,套筒2(滑动套)则用导向键(或花键)与从动轴相连接,利用操纵机构使其沿轴向移动来实现离合器的接合和分离。根据结构形状的不同,摩擦离合器分为圆盘式、圆锥式和多片式等类型。图14-192.摩擦离合器图14-201.轴按其受力分类,可以分为几种?试列举生活中

12、的几个例子。2.轴的结构设计包括哪几方面的内容?3.轴上零件的轴向定位和固定方法有哪些?当轴较短且工作温度不高时,两端单向固定的方式是否适用?若轴较长且温升较大时,应采用什么方式固定?4.轴的常用材料有哪几种?常用的钢铁材料牌号有哪些?5.键联接有哪些基本形式?各有何特点?6.普通平键联接的特点有哪些?平键靠哪个面工作?7.当单个键联接强度不足而采用两个平键联接时,两个平键设在相隔180的位置,采用两个楔键时则相隔90120的位置,采用两个半圆键时则设在同一素线上,试分析这样设置的合理性。8.与平键联接相比,花键联接有何特点?常用的花键联接有哪些形式?9.联轴器和离合器的功用有哪些?二者有何区

13、别?10.常用的联轴器有哪些类型?各有何特点?11.常用的离合器有哪些类型?各有何特点?轴承是支承轴和轴上零件的部件,并能保持轴的旋转精度和减少轴与支承间的摩擦及磨损,所以轴承是机械的重要组成部分。根据摩擦性质不同,轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。15.1滑动轴承滑动轴承按其承载方向分为径向滑动轴承(承受径向载荷)和推力滑动轴承(承受轴向载荷)。与滚动轴承相比,滑动轴承的主要优点有工作平稳、径向尺寸小、承载能力大、抗冲击能力强、能获得很高的旋转精度,可实现液体润滑以及能在较恶劣的条件下工作。因此,滑动轴承广泛应用于航空发动机附件、内燃机铁路机车、金属切削机床和射电望远镜等方面。15.1.1

14、径向滑动轴承的结构类型滑动轴承主要由滑动轴承座、轴瓦或轴套组成。1.整体式滑动轴承图15-1所示为整体式滑动轴承,它由轴承座1、轴套2组成,用螺钉3将轴套固定,顶部设有润滑油杯4用以加油和引油进行润滑。图15-12.剖分式滑动轴承图15-23.自动调心式滑动轴承图15-3所示为自动调心式滑动轴承,其特点是轴瓦与轴承盖、轴承座之间为球面接触,轴瓦可以自动调位,图15-315.1.2推力滑动轴承的结构类型用来承受轴向载荷的滑动轴承称为推力滑动轴承,它是靠轴的端面或轴肩、轴环的端面向支承面传递轴向载荷的,并且能防止轴的轴向移动。图15-415.1.3轴瓦的结构和材料1.轴瓦的结构轴瓦直接与轴颈接触,

15、它的结构和材料对于轴承的性能有直接影响,必须十分重视。图15-52.轴瓦材料轴瓦材料应满足下述要求:摩擦因数小、耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强;有足够的强度和塑性;导热性好,热膨胀系数小。15.2滚动轴承滚动轴承是各类机械中广泛应用的重要部件,它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的,具有摩擦阻力小、易起动,对转速及工作温度的适用范围宽,轴向尺寸小,润滑及维修保养方便等优点。各国的滚动轴承都已标准化。15.2.1滚动轴承的结构如图15-6所示,滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。图15-6图15-7图15-815.2.2滚动轴承的类型15.2.3滚动轴承的代号滚动轴承的类型很多,每种

16、类型又有不同的结构、尺寸精度和技术要求,为了便于组织生产、设计和选用,GB/T 2721993规定了滚动轴承代号的结构及表示方法。表15-2滚动轴承代号的构成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。2.前置代号 前置代号用字母表示,是用以说明成套轴承的分部件特点的补充代号。3.后置代号 后置代号用字母或字母加数字的组合表示轴承的结构、公差以及材料特殊要求等,后置代号的内容很多,下面介绍几种常用的代号。15.3滚动轴承类型的选择和失效形式15.3.1滚动轴承类型的选择原则轴承类型的正确选择是在了解各类轴承特点的基础上,综合考虑轴承的具体工作条件和使用要求进行的。1

17、5.3.2滚动轴承的失效形式15.4滚动轴承的安装、润滑与密封 滚动轴承部件的组合安装,是把滚动轴承安装到机器中去,与轴、轴承座、润滑及密封装置等组成一个有机的整体,它包括轴承的布置、固定、调整、预紧和配合等方面。15.4.1滚动轴承的轴向固定一般情况下,滚动轴承的内圈装在被支承轴的轴颈上,外圈装在轴承座(或机座)的孔内。15.4.2滚动轴承的润滑 滚动轴承润滑的目的在于减小摩擦阻力、降低磨损、缓冲吸振、冷却和防锈。15.4.3滚动轴承的密封 密封的目的是为了防止灰尘、水分、杂质等侵入轴承,并阻止润滑剂的流失。表15-6滚动轴承常用的密封方式表15-6滚动轴承常用的密封方式1.滑动轴承适用于什

18、么场合?2.滑动轴承有哪些主要类型?各类轴承的结构特点是什么?3.选用轴瓦材料应满足哪些基本要求?常用的材料有哪些?4.轴瓦上为什么要开油槽?开油槽时应注意哪些问题?5.滚动轴承由哪几部分组成?各有什么作用?6.球轴承和滚子轴承各有什么特点?分别适用于哪些场合?7.按承受载荷的方向和公称接触角的不同,滚动轴承可分为哪几类?各有何特点?8.滚动轴承的代号由哪几部分组成?9.指出下列滚动轴承代号的含义:6208,3129,30316/P4,5139,739B/P5,52206,729AC/P5。10.滚动轴承有哪几种失效形式?产生的原因是什么?11.选择滚动轴承时,要考虑哪些因素?12.试述选择滚

19、动轴承型号的方法。13.滚动轴承的固定方法有哪几种?16.1液压传动概述16.1.1液压传动的工作原理图16-1a所示为驱动机床工作台的液压传动系统原理图(结构式)。图16-116.1.2液压传动系统的组成 由上述例子可以看出液压传动系统的基本组成为:16.1.3液压传动系统图及图形符号 如图16-1所示的液压系统中,各元件是以结构符号表示的,称为结构式原理图,它直观性强,容易理解,但图形复杂,图16-216.2液压传动的基础知识16.2.1压力p液体压力p指液体单位面积上所受的法向力(物理学上称为压强),即表16-1压 力 分 级(单位:MPa)16.2.2流量qV流量是单位时间内流过某管道

20、截面的液体的体积量。16.2.3功率功率是力在单位时间内所做的功,用P表示,单位为W(瓦)或kW(千瓦)。图16-316.2.4效率液压传动系统和其他机械传动系统一样,输出功率必小于输入功率,这是因为在液压传动系统中不可避免地存在着功率损失。16.3液压传动用油适合液压传动用的油称为液压油,液压油的性质对液压传动性能有明显的影响,因此有必要了解有关液压油的性质、要求和选用方法。液压油多为矿物油。1.液压油的性质2.液压油的选用在选择液压传动用油时要根据工作要求和液压油有关性质决定,详见表16-2。表16-2几种常用液压油的主要性能指标及应用图16-42.液压传动中所用到的压力、流量的含义是什么?3.液体流动时产生的压力损失有几种?4.如图16-4所示,液压千斤顶大活塞直径为34mm,小活塞直径为17mm,杠杆端部应加多大的力才能顶起重量G为5t的重物。5.如何选择液压油?1.试述液压传动的工作原理,并指出液压传动装置由哪些部分组成。