机械基础第三章课件.ppt
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- 机械 基础 第三 课件
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1、一、机器1)机器是由许多构件组合而成。2)机器中的构件之间具有确定的相对运动。3)能完成有效的机械功或变换机械能。一、机器图3-1单缸四冲程内燃机a)结构图b)机构运动简图1、2齿轮3凸轮4排气阀5进气阀6气缸体7活塞8连杆9曲轴三、运动副1.低副2.高副三、运动副图3-2低副a)移动副b)转动副1.低副表3-1常用构件的简图表示法构件图简图构件图简图机架齿轮杆状构件曲柄转轴凸轮2.高副表3-2运动副简图运动副类型简图符号相对运动形式移动副移动回转副转动齿轮副转动移动螺旋副转动(或移动)圆柱副转动移动四、机构运动简图的绘制例3-1绘制图3-3a所示活塞泵的机构运动简图。解活塞泵由曲柄1、连杆2
2、、齿扇3、齿条活塞4和机架5等构件组成,曲柄1是原动件,2、3、4是从动件,当原动件1回转时,活塞在气缸中往复运动。解活塞泵由曲柄1、连杆2、齿扇3、齿条活塞4和机架5等构件组成,曲柄1是原动件,2、3、4是从动件,当原动件1回转时,活塞在气缸中往复运动。图3-3活塞泵及其机构运动简图一、螺纹的基本知识1)大径D(内螺纹)、d(外螺纹):与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。2)小径D1(内螺纹)、d1(外螺纹):与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。3)中径D2(内螺纹)、d2(外螺纹):一个假想圆柱或圆锥的直径,该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地
3、方,该假想圆柱面或圆锥称为中径圆柱或中径圆锥。4)螺距P:相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。5)导程Ph: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,如图3-6所示。6)线数n:螺纹的螺旋线数目。一、螺纹的基本知识7)螺纹升角?:在中径圆柱或中径圆锥上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角,如图3-6所示,其计算公式为8)牙型角:螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。一、螺纹的基本知识图3-4螺纹的牙型a)三角形螺纹b)矩形螺纹c)梯形螺纹d)锯齿形螺纹一、螺纹的基本知识图3-5螺纹的主要参数8)牙型角:螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。图3-6螺纹升角与导程、螺距之间的关系二、螺纹
4、联接的种类及应用1.螺纹联接的基本类型2.螺纹联接件2.螺纹联接件表3-3螺纹联接的基本类型、特点和应用类型构造特点及应用主要尺寸关系螺栓联接用于通孔,与螺母组合使用,装拆方便,成本低,广泛用于传递轴向载荷且被联接件的厚度不大,能从两边进行安装的场合螺纹预留长度静载荷(0305)d冲击载荷或弯曲载荷d变载荷075d铰制孔用螺栓尽可能小螺纹伸出长度(0203)d螺栓轴线到边缘的距离ed+(36)mm2.螺纹联接件表3-3螺纹联接的基本类型、特点和应用类型构造特点及应用主要尺寸关系螺栓联接螺栓穿过被联接件的铰制孔,与螺母组合使用,用于传递横向载荷或需要精确固定被联接件的相互位置的场合螺纹预留长度静
5、载荷(0305)d冲击载荷或弯曲载荷d变载荷075d铰制孔用螺栓尽可能小螺纹伸出长度(0203)d螺栓轴线到边缘的距离ed+(36)mm2.螺纹联接件表3-3螺纹联接的基本类型、特点和应用双头螺柱联接一端旋入较厚的被联接件的螺纹孔中并固定,另一端穿过较薄的被联接件的通孔,与螺母组合使用,用于需要经常拆卸的场合座端旋入深度,当螺孔为钢或青铜d铸铁(12515)d铝合金(1525)d螺纹深度(225)P钻孔深度(0203)d、e值同螺栓联接螺钉联接螺钉穿过较薄被联接件的通孔,直接旋入较厚被联接件的螺纹孔中,用于被联接件之一较厚,受力不大,且不经常拆卸的场合,这种联接不用螺母,结构紧凑2.螺纹联接件
6、表3-3螺纹联接的基本类型、特点和应用紧定螺钉联接紧定螺钉旋入一被联接件的螺纹孔中,并用尾部顶住另一个被联接件的表面或相应的凹坑中,用于固定两个零件的相对位置,可传递不大的力和转矩2.螺纹联接件表3-4螺纹联接件类型图例结构及应用螺栓a)六角头螺栓b)铰制孔用六角头螺栓c)T形头螺栓d)地脚螺栓螺栓头部形状较多,其中以六角头螺栓应用较广,六角头螺栓又分为标准头、小头两种。小六角头螺栓尺寸小、重量轻,但不宜用于拆装频繁、被联接件抗压强度较低或易锈蚀的场合双头螺柱a)A型b)B型双头螺柱两端都制有螺纹,在结构上分为A型(有退刀槽)和B型(无退刀槽)两种2.螺纹联接件表3-4螺纹联接件螺钉a)六角头
7、b)圆柱头c)圆头d)沉头e)内六角f)十字槽g)吊环螺钉螺钉按头部形状不同分为六角头、圆柱头、圆头、沉头、内六角、十字槽和吊环螺钉等。十字槽螺钉头部强度高、对中性好,便于自动装配。内六角螺钉能承受较大的扳手力矩,联接强度高,可代替六角头螺栓,用于要求结构紧凑的场合2.螺纹联接件表3-4螺纹联接件类型图例结构及应用紧定螺钉a)一字槽b)平端c)圆柱端d)锥端紧定螺钉的末端形状有锥端、平端和圆柱端等。锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合;平端接触面积大,不伤零件表面,常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合;圆柱端压入轴上的凹坑适用于紧定空心轴上的零件位置2.螺纹联接件表3-4螺
8、纹联接件螺母a)六角螺母b)六角薄螺母c)六角厚螺母六角螺母应用较广,根据螺母厚度不同,分为标准型、扁型、厚型三种规格,扁螺母常用于受切力的螺栓上或空间尺寸受限制的场合,厚螺母可用于经常拆装易于磨损的场合垫圈a)平垫圈b)弹簧垫圈c)斜垫圈放置在螺母和被联接件之间,起保护支承表面等作用。弹簧垫圈有防松作用三、螺纹联接的防松(1)摩擦防松摩擦防松是利用螺旋副中阻止螺旋副相对转动的摩擦力来达到防松的效果,其方法有双螺母防松、弹簧垫圈防松等,如图3-7所示。(2)机械防松这类防松方法是利用机械方法使螺母与螺栓、螺母与联接件互相锁牢,以达到防松的目的,具体形式如图3-8所示。(3)不可拆防松不可拆防松
9、是在螺旋副拧紧后,采用端铆、冲点、焊接、胶接等措施,使螺纹联接不可拆的方法,如图3-9所示。(1)摩擦防松摩擦防松是利用螺旋副中阻止螺旋副相对转动的摩擦力来达到防松的效果,其方法有双螺母防松、弹簧垫圈防松等,如图3-7所示。图3-7摩擦防松a)双螺母防松b)弹簧垫圈防松(2)机械防松这类防松方法是利用机械方法使螺母与螺栓、螺母与联接件互相锁牢,以达到防松的目的,具体形式如图3-8所示。图3-8机械防松a)开口销与带槽螺母防松b)圆螺母止动垫圈防松c)六角螺母止动垫圈防松d)串联钢丝防松(2)机械防松这类防松方法是利用机械方法使螺母与螺栓、螺母与联接件互相锁牢,以达到防松的目的,具体形式如图3-
10、8所示。图3-9不可拆防松a)端铆b)冲点c)焊接d)胶接一、轴的功用和种类表3-5轴按所承受载荷性质分类类型图例说明心轴转动心轴只承受弯矩,而不传递转矩。心轴转动。如车辆的轮轴心轴固定心轴只承受弯矩,而不传递转矩。心轴固定不动。如自行车前轴传动轴只承受转矩而不承受弯矩。如汽车的传动轴转轴既传递承受转矩又承受弯矩。如减速器中支承齿轮的轴一、轴的功用和种类表3-6轴按轴线形状分类类型图例说明直轴光轴各旋转面具有同一旋转中心,在各种机械上广泛使用阶梯轴空心轴曲轴有几根不重合的轴线,多用于往复式机械中,如各种机械的曲柄连杆机构等一、轴的功用和种类表3-6轴按轴线形状分类挠性轴由几层紧贴在一起的钢丝层
11、所构成,它能把旋转运动和转矩灵活地转递到空间任何位置,但它不能承受弯矩,多用于传递转矩不大的传动装置中二、结构1.轴的结构2.轴上零件的固定方法3.轴的工艺结构1.轴的结构图3-10阶梯轴的典型结构1轴承盖2轴承3轴4齿轮5套筒6半联轴器1.轴的结构(1)轴头轴上安装轮毂部分的轴段,图3-10的、段。(2)轴颈安装轴承的轴段,图3-10的、段。(3)轴身连接轴头和轴颈部分的轴段,图3-10、段。2.轴上零件的固定方法表3-7轴上零件的轴向定位固定方法固定方式结构图形应用说明轴肩或轴环固定可靠,承受轴向力大套筒固定可靠,承受轴向力大,多用于轴上相邻两零件相距不远的场合锥面对中性好,常用于调整轴端
12、零件位置或需经常拆卸的场合圆螺母与止动垫圈常用于零件与轴承之间距离较大,轴上允许车制螺纹的场合2.轴上零件的固定方法表3-7轴上零件的轴向定位固定方法双圆螺母可以承受较大的轴向力,螺纹相对轴的强度削弱较大,应力集中较严重2.轴上零件的固定方法表3-7轴上零件的轴向定位固定方法固定方式结构图形应用说明弹性挡圈承受轴向力小或不承受轴向力的场合,常用作滚动轴承的轴向固定轴端挡圈用于轴端零件要求固定的场合紧定螺钉承受轴向力小或不承受轴向力的场合2.轴上零件的固定方法表3-8轴上零件的周向固定方法固定方式结构图形应用说明键联接以平键应用最广泛,加工容易,拆卸方便,但轴向不能定位,不能承受轴向力销联接轴向
13、、周向均可定位,过载时销被剪断保护其他零件,不能承受较大载荷紧定螺钉轴向、周向均可定位,结构简单,但不能承受较大载荷过盈配合轴向、周向同时定位,对中精度高,拆卸不便,不宜在重载下应用,为装配方便,导入端应加工成1030的锥面2.轴上零件的固定方法表3-8轴上零件的周向固定方法固定方式结构图形应用说明紧定套固定能轴向调整位置,不削弱轴,多用于光轴上,可同时作轴向和周向固定3.轴的工艺结构(1)轴的倒角和过渡圆角为了便于装配、减少应力集中和保证轴上的零件能够紧靠着定位面,轴上应有倒角和过渡圆角。(2)退刀槽和越程槽轴上有需要加工的螺纹时,应该有为加工螺纹退刀而用的退刀槽。(3)中心孔为便于细长轴等
14、加工时的装夹和测量,有时在轴的两个端面上加工有锥孔。三、轴的材料表3-9轴的常用材料、热处理方法、力学性能及应用特点材料牌号热处理毛坯直径/mm硬度HBW力学性能/MPa应用抗拉强度屈服强度弯曲疲劳强度剪切疲劳强度碳素结构钢Q235440240180105用于不重要或载荷不大的轴Q275580280230135三、轴的材料表3-9轴的常用材料、热处理方法、力学性能及应用特点优质碳素结构钢45正火25241610360260150应用最广泛正火100170217600300240140回火100300162217580290235135调质200217255650360270155三、轴的材料表
15、3-9轴的常用材料、热处理方法、力学性能及应用特点材料牌号热处理毛坯直径/mm硬度HBW力学性能/MPa应用抗拉强度屈服强度弯曲疲劳强度剪切疲劳强度三、轴的材料表3-9轴的常用材料、热处理方法、力学性能及应用特点合金结构钢40Cr调质251000800485280用于载荷较大而冲击不很大的重要轴10024128675055035020010030022926970050032018535SiMn(42SiMn)调质25900750445255性能接近40Cr,用于中小轴100229286800520355205100300217269750450320185三、轴的材料表3-9轴的常用材料、热
16、处理方法、力学性能及应用特点15表面5662HRC球墨铸铁QT400 18调质156197400250145125用于形状复杂的曲轴、凸轮轴等QT600 3197269600370215四、轴径的简单计算2.当弯矩相对转矩较小或只受转矩时,取较大值,A取较小值;反之,取较小值,A取较大值。3.当用Q235、20、Q275、35及35SiMn时,取较小值,A取较大值。四、轴径的简单计算四、轴径的简单计算表3-10几种常用轴材料的及A值轴的材料Q235,20Q275,354512Cr1335SiMn,20Cr13,40Cr/MPa12202030304018244052A1591341341171
17、1710613812610697五、轴的加工质量要求(1)尺寸精度要求一般根据各个公差等级的应用范围和加工经济性来确定轴的公差等级,如车削时,一般为IT8IT12;磨削时可达IT5IT8;珩磨可高达IT4IT7。(2)形状与位置精度轴类零件的几何公差项目主要有与轴承、齿轮、联轴器、带轮等配合的圆柱度、轴径公共轴线的同轴度、跳动公差,键槽对轴线的对称度等。五、轴的加工质量要求(3)表面粗糙度由于轴上的各个部位的功能不同,因此轴上各个部分的表面粗糙度也有所不同,一般在同一轴上工作表面的表面粗糙度应比非工作表面的表面粗糙度值小;轴上摩擦表面的表面粗糙度应比非摩擦表面的表面粗糙度值小;转速高、受力大及
18、承受交变应力作用的轴表面粗糙度值应小;配合性质要求越稳定其表面粗糙度值应越小;密封性、防腐性要求高的轴,其表面粗糙度值应小。(2)形状与位置精度轴类零件的几何公差项目主要有与轴承、齿轮、联轴器、带轮等配合的圆柱度、轴径公共轴线的同轴度、跳动公差,键槽对轴线的对称度等。表3-11轴的几何公差推荐项目内容项目符号推荐用公差等级(IT)对工作性能的影响形状公差与传动零件轴孔、轴承孔相配合的圆柱面的圆柱度78影响传动零件、轴承与轴的配合松紧及对中性位置公差与传动零件及轴承相配合的圆柱面相对于轴线的径向全跳动68影响传动件和轴承的运转偏心与齿轮、轴承定位的端面相对于轴心线的端面圆跳动67影响齿轮和轴承的
19、定位及受载均匀性(2)形状与位置精度轴类零件的几何公差项目主要有与轴承、齿轮、联轴器、带轮等配合的圆柱度、轴径公共轴线的同轴度、跳动公差,键槽对轴线的对称度等。表3-11轴的几何公差推荐项目键槽对轴线的对称度89影响键受载的均匀性及装拆的难易(3)表面粗糙度由于轴上的各个部位的功能不同,因此轴上各个部分的表面粗糙度也有所不同,一般在同一轴上工作表面的表面粗糙度应比非工作表面的表面粗糙度值小;轴上摩擦表面的表面粗糙度应比非摩擦表面的表面粗糙度值小;转速高、受力大及承受交变应力作用的轴表面粗糙度值应小;配合性质要求越稳定其表面粗糙度值应越小;密封性、防腐性要求高的轴,其表面粗糙度值应小。表3-12
20、轴的表面粗糙度Ra推荐用值加工表面表面粗糙度Ram与传动件及联轴器等轮毂相配合的表面1632与滚动轴承配合的外圆表面0816与传动件及联轴器相配合的轴肩端面3263与滚动轴承相配合的轴肩端面32平键键槽32一、键联接的类型、特点与应用(1)松键联接松键联接有平键、导向平键、半圆键和花键等,见表3-13。(2)紧键联接紧键联接有楔键和切向键等,见表3-14。(1)松键联接松键联接有平键、导向平键、半圆键和花键等,见表3-13。表3-13常用松键联接类型图例说明平键用于静联接。按端部不同分为圆头(A型)、平头(B型)及单圆头(C型),A型应用最广,C型多用于轴端导向平键用于动联接。因轴上零件需作相
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