单招机械基础知识梳理

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一、机械
机械是能把能量(如热能、电能等)转换成机械能,并利用机械能完成某些工作的装置。一般一部完整的机械总是由原动机部分、传动装置部分和工作装置部分组成。当然,此外还有操纵、控制装置及机架等。一般机械又是机器和机构的总称。
1.原动机是能把其他形式的能量转换成机械能的机器。如电动机、内燃机等,它为机械提供机械能。
2.传动装置主要是起传递动力和运动的作用,如一般机械中的三角皮带传动、齿轮传动等,它们把原动机的高速传动转化为工作装置所要求的运动。
3.工作装置是直接完成工作的部件,如卷扬机的卷筒、起重机的起重钩、混凝土搅拌机的滚筒等。
二、机器是人们用来进行生产劳动的工具,它具有如下三条基本特征。
1.机器是由许多构件所组成;2.各构件之间有相对确定的运动;3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化。机器的作用体现在它的第三条基本特征上。
冷气机组三、机构是具有机器的前两条基本特征的组合体。机构的作用是传递运动和实现不同形式的运动的转化,这就是它与机器的不同之处。
四、机械零件及部件:机械零件是组成构件的元件,又称零件。而构件是运动的单元,零件是制造单元。部件是为了完成同一工作任务而协调工作的若干个机械零件的组合体。如滚动轴承、离合器、联轴器等。
§2—2运动副及机构运动简图
一、运动副
机构是由若干构件组合而成的。每个构件都以一定的方式与其他构件柱互联接,这类联接不同于铆接和焊接等刚性联接。它能使相互联接的两构件之间存在着一定危式的相对运动。这种使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接就称为运动副。
在运动副中,两构件的联接可能是面与面接触,线与线接触,或点与点接触;按两构件的接触形式可把运动副分为低副和高副。
1.低副:两构件之间为面与面的接触称为低副。低副一般有转动副、移动副等。
2.高副:两构件之间为线与线或点与点的接触为高副。如齿轮副、凸轮等。
二、机构运动简图:用以分析机构的组成情况、运动规律和受力特点等问题的示意图就是机构运动简图。
§2—3平面四连杆机构
平面四连杆机构是在同一平面上的四个杆件彼此用转动副联接起来组成的机构。
优点:由于两杆件的联接是低副,所以接触是面接触,单位面积所受的压力较小,且便于润滑,磨损也相应减小,因而可承受较大的荷载。并且加工简单,易于实现转动等基本运动形式及其转换,连杆上各点的轨迹形状多样可满足各种不同轨迹的要求。
一、平面四连杆机构的基本形式
平面四连杆机构,四个杆件中有一个上面画有斜剖线的杆件是相对地面不动的,我们把它称为静件或机架;与静件相联的杆件,若能绕静件作整周转动的杆件被称为曲柄,不能绕静件作整周转动的杆件则被称为摇杆或摆杆;而与静件相对的杆件被称为连杆。
根据平面四连杆机构中是否存在曲柄,有一个曲柄或两个曲柄,可把它分为下面三种基本形式。
1.曲柄摇杆机构2.双曲柄机构:平面四连杆机构中若有两个曲柄存在,这样的机构称为双曲柄机构。
这种机构一般可将主动件的匀速整周转动转换成从动件的非匀速或匀速整周转动。双曲柄机构中,若
两曲柄的长度相等,且连杆与静件的长度也相等,则此机构为平行四边形机构。其运动特点是两曲柄的角速度始终保持相等,连杆在运动过程中始终作平行移动。若改变平行四边形机构,使其两个曲柄转动方向相反,这时的机构称为反向双曲柄机构。
3.双摇杆机构:在平面四连杆机构中,若与静件相联的两杆件均为摇杆,则此机构称为双摇杆机构。
二、平面四连杆机构的几个基本问题
1.平面四连杆机构的三种基本型式的区分方法
平面四连杆机构的三种基本型式的组成规律为:
1.如果平面四连杆机构中最长杆长加最短杆长之和小于或等于其余两杆长度之和时,具有下列三种情况。
(1)以最短杆件相邻的任一杆件为静件时,机构为曲柄摇杆机构;(2)以最短杆件为静件时,机构为双曲柄机构;(3)以最短杆件相对的杆件为静件时,机构为双摇杆机构。
2.如果平面四连杆机构中最长杆长与最短杆长之和大于其余两杆长度之和,则不论以哪一杆为静件,机构都是双摇杆机构。
以摆动慢的行程作为工作行程,以摆动快的行程作为空回行程,这就是曲柄摇杆机构的急回特性。
4.死点位置:曲柄摇杆机构,若以摇杆为主动件而曲柄为从动件,当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时,连杆BC与曲柄AB重叠共线和拉直共线,这时连杆作用于从动曲柄的力通过曲柄的转动中心A,此力对A点不产生力矩,因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。
§2—4曲柄滑块机构及其演化机构
一、曲柄滑块机构可把曲柄的圆周转动转化为滑块的往复直线移动,或把滑块的往复直线移动转化为曲柄的圆周转动。在内燃机、压气机、冲床等机械中常采用这种机构。
§2—5凸轮机构和棘轮机构
一、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成,可将凸轮的转动或移动转变成从动件的预期的运动。万能接收器
凸轮机构的优点是:只须设计适当的凸轮轮廓,便可使从动件得到预期的运动规律,而且结构简单、紧凑,
设计方便,因此在各种自动机中广泛应用。凸轮的缺点是:凸轮与从动件间为点或线接触,易于磨损,因此多用于传力不大的控制机构中。
二、棘轮机构:棘轮机构一般由摇杆,棘爪,棘轮,止动爪和机架等构件组成,棘轮机构常用在各种机床和自动的进给机构以及某些千斤顶上;此外,在卷扬机、提升机及运输设备中还常作停止器或制动器用。
第三章带传动及链传动
§3—1带传动的基本理论
一、带传动的工作原理及类型  带传动是由主动带轮1、从动带轮2和紧套在两轮上的传动带3所组成,由于传动带张紧在带轮上,当主动轮转动时,主动轮与传动带之间的摩擦力就驱使带运动,而传动带与从动轮之间的摩擦力又带动从动轮转动。因此,带传动是一种摩擦传动。
二、带传动的特点和应用
带传动的主要优点是:(1)适用于中心距较大的两轴间的传动;(2)当过载时,带与带轮间会出现打滑,从而可防止机器中其他零件损坏,起过载保护作用;(3)带传动结构简单,制造、安装精度要求低,成本低;(4)带是弹性体,所以能缓和冲击和吸收振动。
带传动的主要不足是:(1)由于带与带轮之间存在弹性滑动,所以不能保证有准确的传比;(2)传动的外廓尺寸较大;(3)带的寿命较短;(4)传动效率低;(5)由于带与带轮间有较大压力,所
以带轮对轴产生较大的轴压力。
打滑:但在一定条件下,这个摩擦力有一极限值。因此带传递的功率也有一相应的极限值。当带传递的功率超过此极限时,带与带轮就产生相对滑动,这种现象称为打滑,打滑使传动失效。但打滑可保护其他机械零件免受损坏,起过载保护作用。
分析影响最大有效拉力(圆周力)的因素:
1.预拉力F0越大,带与带轮间的压力越大,产生的摩擦力也就越大,最大有效拉力就越大,带不易打滑。2.包角越大,带与带轮间的接触弧就越长,因而产生的摩擦力就越大,传动能力就越高。3.摩擦系数f增大,有效拉力也随之增大。
四、带传动的弹性滑动和传动比
这种由于带的弹性伸缩而引起的带与带轮间的相对滑动,称为带的弹性滑动。这是带传动正常工作时固有的特性,是无法避免的。弹性滑动随着有效拉力的增大而增大,因此使带传动不能保证准确的传动比,并引起带的磨损和使传动的效率降低。
§3—3滚子链传动
链传动是一种应用较广的机械传动。它由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成,它以链条作为中间挠性元件,靠链条与链轮轮齿的啮合传递动力和运动,因此,它是啮合传动。
滚子链传动的优缺点:与带传动相比,链
传动无弹性滑动和打滑现象,能保证准确的平均传动比,传动效率较高,可达O.98;链不需要像带那样张紧在带轮上,所以作用在轴上的压力较小;结构紧凑;可在高温低速、有油污的场合工作。链传动的主要缺点是:瞬时链速和瞬时传动比不恒定,因此传动的平稳性较差,工作中有一定的冲击和噪声。
内链板与套筒,外链板与销轴为过盈配合,滚子与套筒间是间隙配合,套筒与销轴为间隙配合。
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滚子链的标记为:链号-排数×整链链节数国标号;链轮齿数不能太少,一般规定最少齿数=9;也不能过多,一般最多齿数=120。通常传动中,为了避免链轮与偶数节的链产生不均匀的磨损,小链轮齿数可取17、19或21等奇数齿。
从上式可见,若传动比过大,则小轮同时参加啮合的齿数就少,将因接触应力过大而加速链的磨损。一般传动比i<6,推荐i=2~3.5。
3.链节距p
链节距p是决定链的工作能力,链及链轮尺寸的主要参数。正确地定出户是进行链传动设计时所要解决的主要问题。在一定条件下,户值越大,链的承载能力就越高,但传动的尺寸就增大,且传动中的速度波动、冲击、振动和噪声也随之增加。所以,在设计链传动时,应在保证承载能力的条件下,尽量选用较小的节距。
4.链轮的极限转速:为了控制链传动的动载荷与噪声,必须对链的速度加以限制,一般要求v≤12m/s~15m/s。根据极限链速,也就可以求得相应小链轮的极限转速n1(r/min)。
卷对卷丝网印刷机第四章 齿轮传动
§4—1齿轮传动的类型和特点
齿轮的要求是:一要运转平稳,即要求齿轮在传动过程中,任何瞬时的传动比都不变,以减少噪声、冲击和振动;二是要有足够的承载能力,即要求齿轮强度高、耐磨损,不易折断,有足够的寿命。
一、齿轮传动的类型
按照两齿轮轴的相对位置和齿向,齿轮传动可分类如下:
1.平面齿轮传动:是指两齿轮轴彼此平行的齿轮传动。按齿向又可分为:直齿圆柱齿轮传动(其中包括外啮合、内啮合及齿轮与齿条的啮合传动、斜齿圆柱齿轮传动及人字齿圆柱齿轮传动
2.空间齿轮传动:是指两个齿轮的轴线彼此不平行的齿轮传动。有齿轮轴线相交的直齿圆锥齿轮和曲齿圆锥齿轮传动;以及齿轮轴交错的齿轮传动。
按照齿廓曲线分类,还有渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮、摆线针轮等。
此外按照工作条件,齿轮传动还可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。闭式传动的齿轮封闭在刚性齿轮箱体内,润滑和工作条件良好。重要的齿轮传动都采用闭式传动。而所谓的开式传动的齿轮是外露的,不能保证良好润滑,且易落入灰尘、杂质,故齿面易磨损,只
宜用于低速传动。
二、齿轮传动的特点
与其他机械传动相比,齿轮传动的主要优点是:
1.能保证恒定的传动比,因此传动平稳,这是齿轮传动获得广泛应用的主要原因之一; 2.传递功率和圆周速度范围广,功率可以从很小到几十万千瓦,圆周速度可由很低到300m/s; 3.传动效率高,一对齿轮的传动效率可达98%~99.5%; 4.工作可靠,使用寿命长,结构紧凑。
齿轮传动的主要缺点是:
1.制造和安装的精度要求比较高,而且需要专门的加工、测量设备,成本较高; 2.不宜用于轴间距离较大的传动。
§4-2渐开线齿廓及其特性
1、基圆里面没有渐开线2、渐开线齿廓可以保证传动比为恒定值3、中心距可分性:两轮的中心距稍有改变,也不会影响两轮的传动比。4、齿廓间的正压力方向不变。
§4—3标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸及其啮合传动条件
一、齿轮各部分名称及其尺寸关系
在齿轮整个圆周上轮齿的总数称为齿轮的齿数用z表示。其余各部尺寸为:
1.齿顶圆:齿轮各齿顶所确定的圆称为齿顶圆,其直径为da。
2.齿根圆:齿轮各齿槽底部尺寸所确定的圆称为齿根圆,其直径用df表示。
3.分度圆:分度圆是设计齿轮的基准圆。在分度圆上,齿厚、齿槽宽和齿距分别用s,e和户表示,且齿厚等于齿槽宽即s=e。在分度圆上齿距与π的比值被规定为标准值,并使该圆上的压力角也为标准值。分度圆的直径为: d=ρz/π
4.模数:为了便于设计、制造和互换,国家标准将ρ/π的比值规定为标准值,并称之为模数,以mm为单位,用代号“m”表示,即:m=ρ/π
可得齿轮分度圆直径、齿距与模数间的关系为: d=mz
二、渐开线圆柱齿轮的正确啮合条件:齿轮传动是靠两齿轮的齿轮依次啮合来实现连续转动的,因此必须是两齿轮的全部齿轮都能依次啮合,保证前一对齿轮分离前,后一对齿轮不中断地接替转动,这种要求称之为正确啮合。只有两齿轮的法向齿距相等,才能保证两齿轮的相邻齿廓正确啮合。
三、渐开线齿轮连续传动的条件:为了使一对齿轮能连续啮合传动,就要求前一对啮合的轮齿尚未脱离啮合时,后一对齿轮已经进入啮合或刚好进入啮合。
对于标准渐开线齿轮传动,重合度恒大于1,不必进行验算。
三、渐开线齿轮的加工和最少齿数.
1.渐开线的加工方法:如铸造法、冲压法、热轧法、切削法等。其中最常用的为切肖法。切削法的工艺是多种多样的,但就其原理可分为仿形法和范成法两种。
(1)仿形法仿形法是用与齿轮的齿槽形状相同的铣刀在铣床上加工齿轮轮齿的方法,这种方法多用于修配和小批生产中。
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金属弹片(2)范成法范成法是利

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