机械基础教案第八章.docx
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机械基础教案第八章
云南省工业高级技工学校机械基础教案
班级
数控专业（高中）班
授课时间
第11周，第61─64学时
课题
第八章轴系零件§8—1键、销及其连接
教学目的
掌握键、销的作用与特点和类型
教学重点
和难点
重点：
键、销连接的作用及应用
授课方法
讲授
使用教具
挂图
教学时间安排
3学时
1学时
课堂活动计划和内容
第八章轴系零件
§8—1键、销及其连接
一、键连接
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
二、销连接
1、销的基本形式
2、销连接的应用特点
第八章轴系零件
§8—1键、销及其连接
一、键连接
通过键将轴与轴上零件（齿轮、带轮、凸轮等）结合在一起，实现周向固定，并传递转矩的连接称为键连接。
键连接属于可拆连接，具有结构简单、工作可靠、装拆方便及已经标准化等特点。
常用的键连接有以下五种类型：
1、平键连接
平键是矩形截面的连接件。
平键分普通平键和导向平键两种：
（1）普通平键连接
普通平键有圆头（A型）、方头（B型）和单圆头（C型）三种形式。
（2）导向平键
轴上安装的零件需要沿轴向作移动时，可将普通平键加长就是导向平连接。
导向平键有圆头（A型）和方头（B型）两种形式。
（3）平键连接的配合种类和应用
较松健连接
按键宽配合的松紧程度可分为：
一般键连接
较紧键连接
（4）平键连接键和键槽尺寸平键已标准化。
主要根据轴有直径，从标准中选定键剖面尺寸bXh。
平键的标记示例如下：
圆头普通平键：
键16x100GB1096—1979（90）
方头普通平键：
键B16x100GB1096—1979（90）
2、半圆键连接
特点是制造容易，装拆方便，键在槽中能绕自身几何中心沿槽底圆弧摆动，以适应轮毂上键槽的斜度。
3、楔键连接
楔键分普通楔键和钩头楔键两种。
圆头（A型）
普通楔键：
方头（B型）
单圆头（C型）
4、切向键连接
如图8—9所示为切向键连接。
切向键连接，轴的削弱较严重，且对中性差，常用于轴径较大、精度要求不高、转速较低和传递转矩较大的场合。
5、花键连接
花键连接是两零件上等矩分布且齿数相同的键齿相互连接，并传递转矩或运动的同轴偶件，即花键连接是由带键齿的轴（外花键）和轮毂（内花键）所组成。
根据键齿的形状不同：
矩形花键
渐开线花键
花键连接与平键、半圆键、楔键等单键连接相比，具有定心精度高、导向性好、承载能力强、能传递较大的转矩连接可靠等优点，但花键制造较困难。
小径d定心
矩形花键连接的定心有三种：
大径D定心
齿侧（即键宽B）定心
渐开线花键与矩形花键相比较，它的齿根较厚，强度高，承载能力大，加工工艺与齿轮相同，渐开线花键连接通常用于载荷较大、定心精度要求较高，尺寸较大的连接。
二、销连接
1、销的基本形式
圆柱销
销主要有
圆锥销
圆柱销
常用的有圆锥销
内螺纹圆锥销
销已标准化，使用时，可根据工作情况和结构要求，按标准选择其形式和规格尺寸。
2、销连接的应用特点
销连接可用来确定零件之间的相互位置、传递动力或转矩，还可用作安全装置中的被切断零件。
用作确定零件之间相互位置的销，通常称为定位销。
定位销常采用圆锥销。
使用该连接具有可靠的自锁性，且可以在同一销孔中，多次装拆而不影响连接零件的相互位置精度。
定位销在连接中一般不承受或承受很小的载荷。
定位销也可采用圆柱销，靠一定的配合固定在被连接零件的孔中。
只适用于不经常装拆的定位连接中。
为方便装拆销连接，或对盲孔销连接，可采用内螺纹圆锥销或内螺纹圆柱销。
用来传递动力或转矩的销称为连接销，可采用圆锥销或圆柱销。
当传递的动力或转矩过载时，用于连接的销首先被切断，从而保护被连接零件免受损坏，这种销称为安全销。
作业P153--154：
1---9
云南省工业高级技工学校机械基础教案
班级
数控专业（高中）班
授课时间
第11周，第65─66学时
课题
§8—2轴
教学目的
要求学生掌握轴的分类、作用、应用及轴的基本构造
教学重点
和难点
轴的分类及作用
授课方法
讲授
使用教具
挂图
教学时间安排
1学时
2学时
课堂活动计划和内容
§8—2轴
一、轴的分类和应用
（1）心轴
（2）转轴
（3）传动轴
二、轴的结构和轴上零件的固定
1、对轴的结构的一般要求
2、轴上零件的固定
§8—2轴
一、轴的分类和应用
轴是机械产品中的重要零件之一，用来支承作回转运动的传动零件（齿轮、带轮、链轮等）、传递运动和转矩、承受载荷，以及保证装在轴上的零件具有确定的工作位置和具有一定的回转精度。
按照轴的轴线形状不同可分为：
曲轴
直轴：
光轴
阶台轴
心轴
根据所受载荷不同，又可将直轴分为转轴
传动轴
（1）轴
用来支承回转零件，只受弯曲作用而不传递动力的轴称为心轴。
心轴可以是转动的；也可以是固定不动的。
（2）转轴
即支承回零件又传递动力，同时承受弯曲和扭转两种作用的轴称为转轴。
（3）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的轴称为传动轴。
二、轴的结构和轴上零件的固定
1、对轴的结构的一般要求
轴主要由轴颈和连接各轴颈的轴身组成。
在考虑轴的结构时，应满足下述三个方面的要求：
轴上的零件可靠固定；轴便于加工和尽量避免或减小应力集中；轴上零件便于安装和拆卸。
2、轴上零件的固定
（1）轴上零件的轴向固定
轴上零件轴向固定的目的是保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件用轴向移动，并能承受轴向力。
常用的方法有利用轴肩、轴环、圆锥面，以及采用轴端挡圈、轴套、圆螺母、弹性挡圈等零件进行轴向固定。
1）用轴肩和轴环固定
具有结构简单、定位可靠和能够承受较大的轴向力等优点。
2）用轴端挡圈和圆锥面固定
这种固定有较高的定心精度，并能承受冲击载荷，但加工锥形表面不如加工圆柱面简便。
3）用轴套固定
用轴套固定，结构简单，装拆方便，可避免在轴上开槽、切螺纹、钻孔而削弱轴的强度。
4）用圆螺母固定
具有装拆方便、固定可靠、能承受较大的轴向力等优点。
其缺点是需在轴上切制螺纹，且螺纹的大径要比套装零件的孔径小，一般采用细牙螺纹，以减小对轴强度的影响。
5）用弹性挡圈固定
结构简单紧凑、拆装方便，但能承受的轴向力较小，而且要求切槽尺寸保持一定的精度，以免出现弹性挡圈与被固定零件间存在间隙或弹性挡圈不能装入切槽的现象。
（2）轴上零件的周向固定
轴上零件周向固定的目的是为了传递转矩及防止零件与轴产生相对转动。
常用键和过盈配合等方法。
1）用键作周向固定
结构简单，制造容易，装拆方便，对中性好，可用于较高精度、较高转速及受冲击或变载荷作用的固定连接。
2）用过盈配合作周向固定
该方法主要用于不拆卸的轴与轮毂的连接。
结构简单，对轴的削弱小，对中性好，能承受较大的载荷和有较好的抗冲击性能。
3）其他方法作周向固定
可以用圆锥销或紧定螺钉作周向固定。
（3）轴的结构工艺性
主要有以下几方面：
1）阶台轴的直径应该是中间大，两头小，由中间向两端依次减小，以便于轴上零件的装拆。
2）轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的过渡部位应有倒角或过渡圆度，以便于轴上零件的装配避免划伤配合表面，并减小应力集中。
3）轴上有螺纹时，就有退刀槽，主要是便于加工。
4）当轴上装有质量较大的零件或与轴颈过盈配合的零件时，其装入端应加工出半锥角为10度的导向锥面，以便于装配。
5）为了便于轴的加工及保证轴的精度，必要时应设置中心孔。
作业P154：
10---13
云南省工业高级技工学校机械基础教案
班级
数控专业（高中）班
授课时间
第12周，第67─72学时
课题
§8—3轴承
教学目的
掌握滑动轴承和滚动轴承的组成特点、类型、结构形式及应用
教学重点
和难点
重点：
滑动轴承和滚动轴承的类型与应用
授课方法
讲授
使用教具
挂图
教学时间安排
3学时
3学时
课堂活动计划和内容
§8—3轴承
一、滑动轴承
1、概述
2、结构形式
3、轴瓦（轴套）的材料
4、滑动轴承的润滑和润滑装置
二、滚动轴承
1、滚动轴承概述
2、滚动轴承的类型和代号
3、滚动轴承的选用
§8—3轴承
用于确定轴与其他零件相对运动位置并支承或导向作用的零（部）件称为轴承。
简单地说，轴承是支承轴的零件或部件。
滑动轴承
轴承可分为
滚动轴承
一、滑动轴承
1、概述
仅发生滑动摩擦的轴承称为滑动轴承。
径向滑动轴承
根据所受载荷不同可分为：
止推滑动轴承
径向止推滑动轴承
滑动轴承主要由滑动轴承座、轴瓦或轴套组成。
2、结构形式
常用的径向滑动轴承有以下几种结构形式：
（1）整体式径向滑动轴承（如图8—34）
整体式滑动轴承结构简单，制造成本低，但只能通过轴向移动安装和拆卸轴颈或轴承，造成安装和检修困难。
常用于轻载、低速或间歇工作的场合，如绞车、手动起重机等。
（2）对开式径向滑动轴承（如图8—36）
对开式滑动轴承间隙可调，装拆方便，克服了整体式轴承的两个主要不足，因此应用广泛。
（3）自位滑动轴承（如图8—39）
其特点是轴瓦与轴承盖、轴承座之间为球面接触，轴瓦在轴承中可轴颈轴线转动，因而避免因轴颈偏斜与轴承接触不良而引起轴瓦端部边缘的严重磨损。
（4）可调间隙式滑动轴承（如图8—41）
使用国难免磨损，造成间隙增大，影响运动精度。
采用间隙可调的滑动轴承，可以避免上述为足，并延长了轴瓦的使用寿命。
3、轴瓦（轴套）的材料
（1）对轴瓦（轴套）材料的要求
1）良好的减摩性和耐磨性
2）较好的强度和塑性
3）对润滑油的吸附能力
4）良好的导热性
（2）常用的轴瓦（轴套）材料
1）铸铁
灰铸（如HT150，HT200）
有
耐磨铸铁MT
2）铜合金
黄铜
有
青铜
3）轴承合金（巴氏合金）
具有良好的减摩性和耐磨性，常用的有锡基轴承合金和铅基轴承合金两类。
4、滑动轴承的润滑和润滑装置
轴承润滑的目的在于减小轴承中摩擦和磨损，同时起冷却、吸振和防锈的作用。
滑动轴承的润滑的连续供油与间歇供油两种方式，前者多用于重要的轴承下面介绍几种常用的润滑方法：
（1）滴油润滑（如图8—45所示）
（2）油环润滑（如图8—46所示）
（3）飞溅润滑
飞溅润滑与油润滑相似，不同的是使轴上的回转零件（如齿轮、甩油盘等）浸入油池中，回转时将润滑油带到轴承中进行润滑。
（4）压力润滑
采用液压泵和油管把油液注入到轴承中而实现润滑。
（5）润滑脂润滑（如图8—47所示）属间歇供油
代二、滚动轴承
1、滚动轴承概述
以滚动摩擦为主的轴承称为滚动轴承（如图8—48所示）。
外圈
内圈
滚动轴承由以下组成
滚动体
保持架
按照滚动轴承所受载荷不同，滚动轴承可分为三大类：
1）向心轴承
仅承受径向载荷的滚动轴承，如深沟球轴承。
2）推力轴承
仅承受轴向载荷的滚动轴承，如推力球轴承。
3）向心推力轴承
同时承受径向载荷和轴向载荷的滚动轴承，如角接触球轴承。
与滑动轴承比较，滚动轴承在使用上有以下优点：
1）在一定条件下，摩擦阻力小，效率高。
2）起动灵敏，工作稳定，且不随速度变化。
3）在轴颈直径相同条件下，滚动轴承宽度较小。
4）润滑简便，易于维护、密封。
5）内间隙小，回转精度高。
6）标准化专业生产，供应充足，互换性好。
与滑动轴承比较，滚动轴承在使用上有以下不足：
1）在轴颈直径相同条件下，滚动轴承径向尺寸大。
2）抗冲击能力较差。
3）寿命较短。
4）安装精度要求高，由于滚动轴承不能剖分，有时安装困难。
5）高速时噪声大。
2、滚动轴承的类型和代号
（1）滚动轴承的类型及类型代号
滚动轴承（滚针轴承除外）共有12种基本类型。
轴承类型代号用数字或字母表示（如表8—3）
（2）滚动轴承的代号
滚动轴承代号是用字母加数字来表示滚动轴承的结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品代号。
轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号构成，其排列如下：
前置代号基本代号后置代号
基本代号表示滚动轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承号的基础。
基本代号由轴承类型代号（见表8─3）、尺寸系列代号、内径代号构成，排列如下：
类型代号尺寸系列代号内径代号
滚动轴承基本代号表示方法举例如下：
6
202
内径代号，轴承公称内径d=15mm
尺寸系列代号（0）2，0省略
轴承类型代号，深沟球轴承
23224
内径代号，公称内径d=120mm
尺寸系列代号
类型代号，调心滚子轴承
3、滚动轴承的选用
滚动轴承是标准化零部件，种类繁多，特性各异，在了解各类轴承应用特点的基础上，选用时应考虑以下一些因素：
（1）所承受载荷的大小、方向和性质
1）载荷较小且平稳时，可选用球轴承；载荷较大且有冲击时，宜选用滚子轴承。
2）仅为径向载荷时，可选用向心轴承；仅为轴向载荷时，宜选用推力轴承。
3）当径向载荷Fr与轴向载荷Ft同时作用时：
有四种选择方法。
Fr>>Ft选用向心球轴承；
Fr>Ft选用向心推力轴承
FrFr<（2）转速和回转精度
1）转速高、回转精度高的轴宜用球轴承；滚子轴承一般用于低速轴上。
2）轴向载荷较大或纯轴向载的高速轴，宜用角接触球轴承而不选用推力球轴承，因为转速高时滚动体的离心惯性力很大，会使推力轴承工作条件恶化。
（3）调心性能
（4）经济性
作业：
P154,14─19
云南省工业高级技工学校机械基础教案
班级
数控专业（高中）班
授课时间
第13周，第73─76学时
课题
§8—4联轴器、离合器和制动器
教学目的
要求掌握联轴器、离合器和制动器的作用、种类、结构类型
教学重点
和难点
重点：
作用与结构类型
授课方法
讲授
使用教具
挂图
教学时间安排
1.5学时
2学时
0.5学时
课堂活动计划和内容
§8—4联轴器、离合器和制动器
一、联轴器
1、联轴器概述
2、几种常用联轴器的结构
二、离合器
1、概述
2、几种常用的机械离合器
三、制动器
1、概述
2、常用制动器
§8—4联轴器、离合器和制动器
一、联轴器
1、联轴器概述
联轴器用来连接两根轴或轴和回转件，使它们一起回转，传递转矩和运动，在机器运转过程中，两轴或轴和回转件不能分开，只有在机器停止转动后用拆卸的方法才能将它们分开。
刚性联轴器
机械式联轴器挠性联轴器
安全联轴器
刚性联轴器是不能补偿两轴有相对位移的联轴器，常用的有凸缘联轴器、套筒联轴器等。
挠性联轴器是能补偿两轴相对位移的联轴器，又可分为无弹性元件挠性联轴器和弹性联轴器两类。
安全联轴器是具有过载安全保护功能的联轴器，又可分挠性安全联轴器和刚性安全联轴器两类。
2、几种常用联轴器的结构
（1）凸缘联轴器
凸缘联轴器利用螺栓连接两半联轴器的凸缘，以实现两轴的连接，是刚性联轴器中应用最广的一种联轴器。
（如图8─50所示）
凸缘联轴器结构简单，维修方便，能传递较大的转矩，但对两轴之间的相对位移不能补偿，因此对两轴的对中性要求很高。
（2）套筒联轴器
套筒联轴器通过公用套筒以某种方式连接两轴（如图8─51所示）。
套筒联轴器属刚性联轴器，结构简单，径向尺寸小，装拆时一根轴须作轴向移动。
常用于两轴直径较小、两轴对中性精度高、工作平稳的场合。
（3）鼓形齿联轴器
鼓形齿联轴器通过内外齿啮合，实现两半联轴器的连接（如8─52所示），属无弹性元件挠性联轴器，由两个带有外齿的凸缘套筒1和两个带有内齿的外套筒2所组成。
鼓形齿联轴器的优点是转速高，能传递很大的转矩，并能补偿较大的综合位移，工作可靠，对安装精度要求不高。
其缺点是质量大，制造较困难，成本高，因此多用在重型机械中。
（4）滑块联轴器
滑块联轴器通过中间滑块在两半联轴器端面的径向槽内滑动，实现两半联轴器的连接。
（如图8─53所示的十字滑块联轴器）
十字滑块联轴器属无弹性元件挠性联轴器，结构简单，径向尺寸小，但耐冲击性差，易磨损。
滑块联轴器适用于刚性大、转速低、冲击小的场合。
（5）万向联轴器
万向联轴器允许在较大角位移时传递转矩，属无弹性元件挠性联轴器。
（如图8─54所示）
万向联轴器主要用于两轴相交的传动。
两轴的交角最大可达35度--45度。
（6）弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器
弹性套柱销联轴器将一端带有弹性套的柱销装在两半联轴器凸缘孔中，而实现两半联轴器的连接。
（如图8─56所示）
弹性套柱销联轴器通常用于传递小转矩、高转速、启动频繁和回转方向须经常改变的机械设备中。
弹性柱销联轴器（如图8─57所示）结构简单，制造容易和维修方便等优点，一般多用于轻载的场合。
（7）安全联轴器
当机器过载或受冲击时，联轴器中连接件自动断开，中断两轴的联系，从而避免机器重要零、部件受到损坏。
钢棒式
安全联轴器分为三种摩擦片式如图8─58所示
永磁式
二、离合器
1、概述
离合器是主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有接合或分离功能的装置。
与联轴器的作用一样，离合器可用来连接两轴，但不同的是离合器可根据工作需要，在机器运转过程中随时将两接合或分离。
按控制方式不同离合器可分成操纵离合器和自控离合器两类。
机械离合器
按操纵方式不同，操纵离合器分有电磁离合器
液压离合器
气压离合器
超越离合器
自控离合器分为离心离合器
安全离合器
2、几种常用的机械离合器
（1）牙嵌离合器
牙嵌离合器是用爪牙状零件组成嵌合副的离合器。
如图8─59所示。
牙嵌离合器的常用牙型见图8─60所示。
正三角形、正梯形、锯齿形、矩形。
牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，两轴接合不会发生相对移动，但接合时有冲击，只能在低速或停车时接合，否则凸牙容易损坏。
（2）齿形离合器
齿形离合器是用内齿和外齿组成嵌合副的离合器（如图8─61所示），多用于机床变速箱内。
（3）片式离合器
片式离合器又称盘式离合器，是用圆环片的端面组成摩擦副的离合器如图8─62所示。
工作时依靠两盘间的摩擦力传递转矩和运动。
这种离合器需要较大的轴向力，传递的转矩较小，但在任何转速条件下，两轴均可以分离或接合，且接合平稳，冲击和振动小，过载时两摩擦面之间打滑，起保护作用。
为了提高离合器传递转矩的能力，通常采用多片式离合器。
如图8─63所示和如图8─64所示多片式离合器的结构与工作原理。
（4）超越离合器
超越离合器是通过主、从动部分的速度变化或旋转方向的变化，而且有离合器功能的离合器。
超越离合器属于自控离合器，有单向和双向之分。
如图8─65所示滚柱式单向超越离合器的工作原理。
如图8─66所示棘轮单向超越离合器的工作原理。
如图8─67所示滚柱式双向超越离合器的工作原理。
三、制动器
1、概述
制动器是利用摩擦阻力矩降低机器运动部件的转速或使其停止回转的装置。
制动器必须满足以下要求：
（1）能产生足够的制动力矩。
（2）结构简单，外形紧凑。
（3）制动迅速、平稳、可靠。
（4）制动器零件有足够的强度和刚性，制动带、鼓应具有较高的耐磨性的耐热性。
（5）调整、维修方便。
制动器一般设置在机构中转速较高的轴上（转矩小），以减小制动器的尺寸。
锥形制动器
按其结构特征制动器可分为带状制动器
蹄鼓制动器
2、常用制动器
（1）锥形制动器
如图8─68所示锥形制动器的结构与工作原理。
（2）带状制动器
如图8─69所示带状制动器的结构与工作原理。
（3）蹄鼓制动器
如图8─70所示蹄鼓制动器的结构与工作原理。
作业：
P154,20─25
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