项目四机械零件及联接.docx

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1、工程四机械零件及联接引言：在我们的生活中随处可见各式各样的机器，如汽车、轮船、机床、 电动机等等，不管是何种机械，都是有一些零件所组成，图4-1是一台空压机 主机的结构图，有曲轴、连杆、齿轮、皮带轮、轴承、挡圈、套筒、键、销、螺纹等，本工程让我们来了解一些常用机械零件及其联结。螺纹等，本工程让我们来了解一些常用机械零件及其联结。图4-1空压机主机装配图n211110盘摊19由牖1S雌豕17耨16哪鞫U5娴in14阴12 mt 1球轴承球轴承滚子轴承可受外荷 按承的载分用圈轴圈， /!:、一居。9轴的构式 按承结形分（主要承受径向载荷）向心轴承角接触球轴承（承受轴向载荷）推力轴承圆柱滚子轴承深沟

2、球轴承圆锥滚子轴承（可同时承受径向和轴向 的载荷）向心推力轴承推力球轴承调心球轴承滚动轴承的代号由国家标准GB/T272-93规定，表示滚动轴承的结构、尺寸、公差等 级、技术性能等，详见附录1。（2）数控机床主轴常用滚动轴承（表4-4）表4-4数控机床主轴常用滚动轴承3.滚动轴承的固定方法为防止轴承在承受轴向负荷时相对轴或座孔产生轴向移动，轴承内圈与轴、轴承外圈与机座孔必须进行轴向定位。根据不同的情况选用不同的方法，见表4-5。表4-5滚动轴承的固定方法内圈的定JU外圈的定位定位 元件简图应用说明定位 元件简图应用说明轴肩g1利用轴肩作单向固 定，它能承受大的单 向的轴向力轴承 座孔 凸肩1利

3、用轴肩作单 向固定，它能承 受大的单向的 轴向力轴用 弹性 挡圈利用轴肩和轴用弹 性挡圈作双向固定， 挡圈能承受的轴向 力不大孔用 弹性 挡圈A9多用于圆柱滚 子轴承和轴向 载荷不大的深 沟球轴承|轴端挡板利用轴肩和轴端挡 板作双向固定，挡板 能承受中等的轴向 力轴承 端盖适用于转速高、 轴向载荷大的 各类轴承圆螺 母1利用轴肩和圆螺母、 止动垫，作双向固 定，能受大的轴向力螺纹 环口适用于转速高、 轴向载荷大、且 不宜于用轴承 盖固定的场合111开口 圆锥 紧定 套和 圆螺 母二 3利用开口圆锥紧定 套和圆螺母、止动垫 圈固定，用于光轴、 轴承转速不高、载荷 平稳且轴向载荷不 大的调心轴承的

4、固 定。轴承 套环tarn MNIiwp.w适用于两轴承 座孔难于保证 同轴线的场合任务实施曲轴的常见结构及支承方式？轴的结构主要包括轴头、轴肩、轴颈、轴身及轴环；轴承的种类很多，根据其工作的 摩擦性质，可分为滚动轴承和滑动轴承两类，而每一类轴承，按其所受的载荷方向不同， 又可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承等；图中用了园锥滚子轴承；轴的常用材料 主要是碳钢和合金钢，其次是球墨铸铁。知识拓展1轴的加工工艺性(1)需磨削的轴段，阶梯处应设有砂轮越程槽，需切制螺纹的轴段，应设有螺纹退刀槽，如图4T6a、图4T6b。(2)为了便于加工定位，必要时轴的两端应设中心孔，如图4T6c。(c)中心孔图4

5、-16轴的加工工艺性2、滚动轴承的装卸轴承的装拆方法必须规范，否那么会使轴承精度降低，损坏轴承和其它零部件。(1)安装轴承图4-17安装轴承对于小尺寸的轴承，一般可用手锤和简单的辅助套筒直接将轴承的内圈压入轴颈。对 于尺寸较大的轴承，可先将轴承放在温度为80100的热油中加热，使内孔胀大，然后 用液压机装在轴颈上。如图4T7所示。(2)拆卸轴承对于配合较松的小轴承，可用手锤和铜棒沿轴承内圈四周将轴承轻轻敲出。配合较紧 的轴承，用拉杆拆卸器(俗称拉马)将内圈拉下，如图4-18所示。1、图4-18拉杆拆卸器拆卸轴承滑动轴承(1)滑动轴承的特性滑动轴承工作平稳，噪声较滚动轴承低，工作可靠。如果能保证

6、滑动外表被润滑油膜 分开而不发生接触时，可以大大减小摩擦和外表磨损。但是，普通滑动轴承的起动摩 擦阻力大。(2)滑动轴承的应用工作转速特别高的轴承，如磨床主轴； 承受极大的冲击和振动载荷的轴承，如轧钢机轧辑；要求特别精密的轴承； 装配工艺要求轴承剖分的场合，如曲轴的轴承；要求径向尺寸小的轴承。(3)滑动轴承的结构滑动轴承一般由轴瓦与轴承座构成。滑动轴承根据它所承受载荷的方向，可以分为向 心滑动轴承和推力滑动轴承。常用向心滑动轴承的结构形式有整体式和剖分式两种，其 结构和特点见表4-6表4-6常用向心滑动轴承的结构图例整 体 式1 滑动 轴 承剖 分 式 滑 动 轴 承特点结构简单，无法调整轴承

7、与轴颈的间隙，间隙过大时， 需更换轴瓦。应用于轻载、低速及间歇性工作的机器设 备中，如绞车、手动起重机等。由轴承座、釉承盖、剖分轴瓦(上、下轴瓦)组成，安 装时或磨损后可调整轴承的间隙，装拆方便，间隙调整 容易，应用广泛。(4)轴瓦的结构轴瓦是滑动轴承的重要组成局部。常见轴瓦分整体式和剖分式两种，见图4T9, 4-20o图4-19整体式轴瓦图4-20剖分式轴瓦思考与实践1 .轴的作用是什么？按轴线形状不同，轴可以分为哪儿类?2 .轴的常用材料是什么？3 .滚动轴承主要由哪几局部组成？4 .按可承受的外载荷分，滚动轴承有哪几类？5 .滚动轴承内外圈的轴向是如何固定的？任务2分析带轮在曲轴上的轴向

8、固定方式和周向固定方式任务目标1、了解带轮在曲轴上的安装方法2、掌握轴上零件的轴向固定方式和周向固定方式3、各种固定方式的特点任务内容分析带轮在曲轴上的轴向固定方式和周向固定方式图421皮带轮的固定方式1、 带轮在轴上是如何安装的？2、 带轮在轴向采用了哪种固定方式？并说出这种轴向固定方式有何特点？3、 带轮在周向采用了哪种固定方式？并说出这种周向固定方式有何特点?知识链接一、轴上零件的轴向固定方式见表4-7表4-7轴上零件轴向固定方式及特点方式例如图特点轴肩与轴可轴肩与轴环定位方便可靠、不需要附加零件， 能承受的轴向力大，广泛用于各种轴上零件的定 位。结构简单、定位可靠，多用于轴上零件间距离

9、 较小的场合。但由于套筒与轴之间存在间隙，故 在高速情况下不宜使用。轴端挡圈轴端挡圈定位工作可靠，能够承受较大的轴向 力，应用广泛。圆锥面装拆方便，兼作周向定位。适用于高速、冲击 以及对中性要求较高的场合。定位可靠，可以承受较大的轴向力，能实现轴 上零件的间隙调整。多用于固定装在轴端的零 件。弹性挡圈结构紧凑、简单、装拆方便，但受力较小，常 用于轴承的定位。紧定螺钉、弹簧挡圈、锁紧挡圈等定位，多用 于轴向力不大的场合。二、轴上零件周向固定方法及特点，见表4-8表4-8轴上零件周向固定方法及特点例如图平键联接 花键联接平键联接 花键联接平键制造简单、装拆方便。用于传递转矩较大, 对中性要求一般的

10、场合，应用最为广泛。销联接承载能力高，定心好、导向性好，但制造较困 难，本钱较高。适用于载荷较大，对中性要求较 高或零件在轴上移动时要求导向性良好的场合。可兼作轴向定位，常用作平安装置，过我时可 被剪断，防止损坏其它零件。过 盈 配 合三、键与键联接结构简单、定心好、承载能力高，同时有轴向和 周向固定作用，但装配困难，且对配合尺寸的精 度要求较高。常与平键联合使用，以承受大的交 变、振动和冲击载荷。在机械设备中键主要用于连接轴和轴上的零件（如齿轮、皮带轮等）以传递扭矩，如 图4-22所示。其结构简单，工作可靠，拆装方便，应用十分广泛。图4-22键连接1 .键连接的类型和结构常用键连接的主要类型

11、：平键连接、半圆键连接和楔键连接。见表4-9。表4-9键和键连接的类型、结构和应用连接类型连接类型键的结构应用例如2 .平键的标记平键是标准件，普通平键的标记为：键国因 m X l-P GB/T 1096其中：A型可不标型式，b为键宽，L为键的长度。如图4-23所示，A型普通平键的标记为：键8X25 GB/T1096T 1 m图4-4齿轮图4-23 A型普通平键任务实施带轮在轴上安装需要轴向固定和周向固定；图中的带轮轴向采用的是轴 肩固定法；该固定方法的特点是方便可靠、不需要附加零件，能承受的轴向 力大，广泛用于各种轴上零件的定位；图中的带轮周向采用的是平键固定法, 其结构简单，工作可靠，拆装

12、方便，应用十分广泛。知识拓展V带轮的结构与材料选用1）V带轮的结构图4-24 V带轮的结构带轮由轮缘、轮辐和轮毂三局部组成，如图4-24所示。按腹板（轮辐）结构的不同 分四种型式,见表4To表4-10 V带轮的结构形式结构形式图 例选用条件1实心带轮号d,W (1. 53) do(do为轴的直径)2) V带轮材料的选用V带轮材料的选用见表4-11表471 V带轮材料选用应用场合材 料一般场合灰铸铁(HT150. HT200)带速较高、功率较大时铸钢或轻合金小功率传动时铸铝或塑料思考与实践1、试述轴上零件轴向固定方式和周向固定方式及特点?2、常用键连接的类型有哪几种？3、普通平键是如何标记的？4

13、、比拟平键与锲键连接中键的工作面。任务3试分析排气管、缸头间的联接方式以及缸头、汽缸间的联接方式任务目标1、了解常用螺纹的种类、特点及应用2、掌握螺纹连接的基本类型3、掌握普通螺纹和管螺纹的主要区别任务内容试分析排气管、缸头间的联接方式以及缸头、汽缸间的联接方式图425 150汽油发动机汽缸、缸头和排气管装配图用黑纹密封的管黑纹(GB/T7306-1987)图426用螺纹密封的管螺纹结构1、排气管和缸头间、缸头和汽缸间分别采用什么联接方式2、螺纹连接的基本类型有哪些？常用螺纹连接件有哪些？3、4-M8X50螺钉,代号的含义是什么?知识链接1 .常用的螺纹连接件螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、

14、紧定螺钉、螺母、垫圈等。(1)螺栓：螺栓的头部形状很多，最常用的是六角头螺栓，如图4-27所示。(2)双头螺柱：它的两端均制有螺纹，中部为光杆，如图4-28所示。图4-27螺栓图4-28双头螺柱(3)螺钉：根据用途不同，螺钉可分为联接螺钉和紧定螺钉两种，如图4-29所示。内六角圆柱头螺钉 开槽圆柱头螺钉 开槽沉头螺钉 开槽锥端紧定螺钉图4-29螺钉(4)螺母：螺栓及双头螺柱都需要和螺母配合使用。螺母的形状很多，常用的有六圆螺母圆螺母角螺母和圆螺母，如图4-30所示。六角螺母图4-30螺母（5）垫圈：它的作用是保护被联接件外表免于刮伤，增大螺母与被联接件的接触面积，降低支承面的挤压应力，遮盖被联

15、接件不平的接触外表。垫圈种类很多，常用的有平 垫圈、弹簧垫圈等，如图4-31所示。a平垫圈b弹簧垫圈图4-31垫圈2 .常用螺纹的类型螺纹按其牙型分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。其中常用于连 接的螺纹为三角形螺纹，梯形螺纹主要用于传动，其特点见表4-12所示。表4T2常用螺纹的牙型、代号和特点3.螺纹的线数和旋向的判断种类螺纹结构及截面牙型代号例如特点普通螺纹1岫守M10-6gM10X1-6H牙型角为60 ,自锁性能好按 螺距大小，可分为粗牙与细牙两 类。梯形螺纹的Tr40X7-7e牙型角为30 ,牙根强度高。螺纹有单线和多线之分。沿一根螺旋线形成的螺纹称单线螺纹；沿两根以上

16、螺旋线形 成的螺纹称多线螺纹。连接螺纹大多为单线。左旋 右旋图4-32螺纹旋向螺纹的旋向分为右旋和左旋，顺时针方向旋入的螺纹为右旋螺纹，逆时针方向旋入的 螺纹为左旋螺纹。用螺旋法那么判断，如图4-32所示。常用的为右旋螺纹。4 .螺纹连接的基本类型螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接四种，它 们的结构见表4T 3。表4T3螺纹连接的基本类型5.螺纹连接的常用装拆工具(1)螺丝刀螺丝刀形状如图4-33所示，用来旋紧或松开头部带沟槽的螺钉。一字十字图4-33螺丝刀(2)扳手用来旋紧六角形、正方形螺钉和各种螺母。常见扳手如图4-34所示。内六角扳手内六角扳手两用扳手活扳

17、手图4-34扳手5 .螺纹的种类、代号、特点及应用见表4T4R表4T4螺纹的各类、代号、特点及应用种类螺纹代号特点应用坚 固 螺 纹普通螺纹GB/T 192-1981M牙型角为60 ,是联接螺纹 的基本形式，牙根强度高，具 有良好的的自锁性能。按螺距 P不同分为粗牙和细牙两种， 细牙螺纹小径比粗牙大，强度 高，自锁性更好，但细牙螺纹 不耐磨，易滑扣工程中应用最广泛，一 般联接常采用粗牙螺纹， 细牙螺纹多用丁薄壁管件 或承受轻载和精密的微调 机构中的螺旋副管 螺 纹非螺纹密封的圆柱管螺纹 GB/T 7307-1987G牙型角为55 ,公称直径指 管子内径，内、外螺纹公称牙 型间没有间隙，螺纹副没

18、有密 封性，联接后需要有密封性时， 可压紧螺纹副外的密封面，亦 可在密封面间添加密封物通常用于压力低于 1.5MPa的水、煤气管路， 润滑及电线管路中，如旋 塞阀、管接头及其他附件用螺纹密封的圆锥管螺纹 GB/T 7306-1987R-圆锥外螺纹 凡一圆锥内螺纹 艮，一圆柱内螺纹牙型角为55 ,公称直径指 管子内径，螺纹分布在1:16的 圆锥管壁上。它包括圆锥内螺 纹与圆锥外螺纹和圆柱内螺纹 与1员1锥外螺纹两种联接形式。 必要时，允许在螺纹副内添加 密封物，以保证联接的密封性通常用于高温、高压系 统和润滑系统，如管子、 管接头、旋塞、阀门及其 他附件60圆锥管螺纹GB/T 12716-199

19、1NPT牙型角为60 ,其他与55 圆锥管螺纹相同用于汽车、拖拉机、航 空机械、机床的燃料、油、 水、气输送系统的管联接米制锥螺纹GB/T 1415-1992ZM用于依靠螺纹密封的联 接螺纹（水、煤气管道用 管螺纹除外）传 动 螺 纹矩形螺纹牙型为正方形，牙型角为0 , 牙厚为螺距的一半。效率高， 精确制造困难（为便于加工， 可制成牙型角10），螺纹副 磨损后，间隙难以补偿与修复：用于传动或传力螺旋对中精度低，牙根强度弱梯形螺纹 GB/T 5796.1-1986Tr牙型角为30。，螺纹副的大 径和小径处，有相等的径向间 隙。牙根强度高，螺纹的工艺 性好；内外螺纹以锥面贴合， 对中性好，不易松动

20、：用剖分 式螺母，可以调整和消除间隙。 与矩形螺纹比，效率较低用于传动或传力螺旋锯齿形螺纹GB/T 13576. 1-1992B牙型角为33 ,（承载面的斜 角为3、非承载面的斜角为 30）,综合了矩形螺纹效率高和 梯形螺纹牙根强度高的特点。 外螺纹的牙底为较大的圆弧， 减小了应力集中。螺纹副的大 径处无间隙，便于对中用于单向受力的传力螺旋任务实施排气管和缸头间、缸头和汽缸间都采用了普通螺纹（螺钉）联接方式；螺纹连接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接四种；4718X50螺钉代号的含义是指公称直径为8mm,长度为50mm的螺钉四个。知识拓展认识螺旋传动图4-35是进给传动

21、系统机械传动装置图4一35进给传动系统机械传动装置如图4-35所示，在数控机床中，进给传动系统承当了数控机床各直线坐标轴、回转 坐标轴的定位和切削进给。电动机通过联轴器将运动和动力传递给丝杠，丝杠经滚珠丝杠 副将旋转运动转换为运动部件的直线运动。其传动路线为：联轴器滚珠丝杠副电动机（旋转运动）|T运动部件（直王送丽1 .螺旋传动螺旋转动是利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动。螺旋传动主要 用于将主动件的回转运动转变为从动件的直线运动的场合。根据摩擦性质分类，可分 为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动。2 .滚动螺旋传动用滚动体在螺纹工作面间实现滚动摩擦的螺旋传动，又称滚珠螺旋传动。3 .滚珠

22、丝杠由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件。（一）普通螺旋传动普通螺旋传动是一种滑动螺旋传动，结构简单，传动连续、平稳、承载能力大、传动 精度较高，能够自锁。所采用的螺纹以梯形螺纹为主，如在台式虎钳（图4-36）及机床进 给机构（图4-37）上的应用。图4-36台虎钳图4-37车床中滑板进给机构（二）滚珠螺旋传动普通螺旋传动螺纹之间产生较大的相对滑动，摩擦磨损严重，传动效率低。在数 控机床中，常采用制造技术要求高的滚珠螺旋机构（滚珠丝杠副）来满足高速度、高 效率和高精度的传动要求。如图4-38所示的滚珠丝杠副，在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当它们套装在一 起时形成螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠

23、。丝杠旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动，迫 使螺母轴向移动，从而将旋转运动变换成直线运动。图4-38滚珠丝杠副1 .滚珠螺旋传动的特点滚珠螺旋传动结构较复杂，外形尺寸较大，它用滚动摩擦代替了滑动摩擦，运动具有 可逆性。2 .滚珠丝杠的循环方式滚珠丝杠常用的循环方式有两种，如图4-39所示。蝶母液珠外循环内循环图4-39滚珠丝杠的循环方式（1）外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环。外循环方式制 造工艺简单，应用较广泛，但流畅性稍差，易磨损，且噪声较大。（2）内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的称为内循环。这种方式螺母 结构紧凑、流畅性好，但结构复杂，制造较困难。思考与实

24、践图4-5皮带轮图4-6圆锥滚子轴承1、常用的螺纹连接件有哪些？2、螺纹连接的类型有哪些？3、学校机床常用螺纹连接件的名称，这些螺纹连接件的牙型有何特征?是什么螺纹？4、台虎钳及机床进给机构采用的是何种螺旋传动？图4-11连杆的螺纹联接方式图4-9半圆键图4-8衬套图4-10圆柱销学习目标1 .了解常用的机械零件;2 .了解常用机械零件的结构和功能3 .掌握轴和轴承的分类,轴承的代号4 .了解键及键连接的类型及特点。5. 了解螺纹连接任务1分析曲轴的结构及支承方式任务目标1、认识曲轴及其它轴，并了解其结构和功能2、了解轴的常用材料3、轴承的类别及代号4、滚动轴承的结构及内外圈的固定方法任务内容

25、试分析曲轴的常见结构及支承方式图412曲轴的结构及支承方式1）轴的结构包括哪几局部?2）用了何种类型的轴承？3）轴的常用材料有哪些？知识链接（一）轴轴是机器中最重要的零件之一，其主要功能是：传递运动和动力；支承回转零件（如齿轮、带轮）。轴一般都要求有足够的强度和良好的加工工艺性。1 .轴的分类及应用（1）按照轴的轴线形状不同，轴可分为直轴、曲轴和软轴，如表4T所示。（2）直轴按承受载荷情况不同，可分为转轴、心轴和传动轴，如表4-2所示。表4T轴按轴线的形状不同分类直轴按外形可以分为光轴和 阶梯轴，阶梯轴便于轴上零件的 拆装和定位。按轴的结构直轴可以分为实 心轴和空心轴（如车床的主轴）O曲轴常用

26、于往复式机械中，例如 内燃机、空气压缩机等。可以实 现直线运动与旋转运动的转换。挠性钢丝软轴它不受任何空间的限制，可 以将扭转或旋转运动灵活地传到 任何所需的位置，常用于医疗设 备、操纵机构、仪表等机械中。表4-2直轴按承受载荷情况不同分类转轴同时承受扭矩和弯曲载荷 的作用，例如齿轮减速器中的 轴。轴不转轴转动只需承受弯矩而不传递转 距的轴，例如列车轮轴、自行车 的前轴、滑轮轴等。心轴按轴旋 转与否分为转动心轴和固定心 轴两种。传动轴只承受扭矩而不承受弯矩 或承受弯矩较小的轴。例如汽车 方向盘传动轴。2 .轴的结构在实际使用中，轴上总需安装零件，因此轴常做成阶梯形，如图4T3所示。德射怵德射怵

27、或瞿嫖打轴的结构图密1彳网域联轴器卜轴头 2-轴肩 3-轴颈 4-轴身 5-轴环轴承盖1图4-13轴的结构1）轴颈一一与轴承配合的局部。2）轴头一一与零件轮毂配合的局部。3）轴身（轴环）一一连接轴头与轴颈的非配合局部。轴向尺寸较小而径向尺寸较大的轴身又称为轴环。4）轴肩阶梯轴中直径突变的垂直于轴线的环面局部。3 .轴的常用材料轴的材料要求有足够的强度，对应力集中敏感性低；还要能满足刚度、面磨性、耐腐 蚀性要求；并具有良好的加工性能。其常用材料主要是碳钢和合金钢，其次是球墨铸铁（二）滚动轴承根据轴承工作的摩擦性质，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。数控机床的主轴部 件般采用滚动轴承支承。常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造 及供应各种规格常用的轴承。1 .滚动轴承的基本结构滚动轴承的构成如图4T4所示，包括：内圈、外圈、滚动体、保持架。冲压式实体式图4T4滚动轴承的结构内圈一一和轴颈装配外圈一一和轴承座孔装配滚动体一一在内、外圈的滚道内滚动（基本类型见图4-15） 保持架一一均匀地隔开滚动体球 圆柱想子 圆锥浪子 鼓形浪子滚针图4-15滚动体的基本类型2 .滚动轴承的主要类型及数控机床主轴常用轴承（1）滚动轴承的类型（表4-3）表4-3滚动轴承的主要类型在外廓尺寸相同的条件 下，滚子轴承比球轴承的 承载能力和耐冲击能力都 好，但球轴承摩擦小、高 速性能好。