機(jī)械組成的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

1、第四章 機(jī)械組成的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)41 機(jī)械的組成機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)器種類很多，一般機(jī)器具有三個(gè)特征：實(shí)物的組合；各組合部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；可以完成機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能與電能。只具有前兩項(xiàng)特征的構(gòu)件組合，通常稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件組成，而且具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。因此構(gòu)件是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基本單元。一般機(jī)器可分為兩大類：動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)，提供或轉(zhuǎn)換機(jī)械能的機(jī)器稱為動(dòng)力機(jī)，例如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、電動(dòng)機(jī)等；利用機(jī)械能實(shí)現(xiàn)工作功能的機(jī)器稱為工作機(jī)，例如切割機(jī)、起重機(jī)、空調(diào)機(jī)等。用來進(jìn)行信息傳遞和變換的機(jī)器稱為儀器，例如溫度測(cè)量儀、照相機(jī)、顯示器、壓力測(cè)量儀、光譜儀等。傳統(tǒng)的機(jī)器由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置

2、、執(zhí)行裝置及其支持機(jī)座四個(gè)基本部分組成，現(xiàn)代的機(jī)器普遍自動(dòng)化程度較高，則由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置、支持機(jī)座及自動(dòng)控制裝置組成。在現(xiàn)代生活和生產(chǎn)活動(dòng)中，廣泛地使用著機(jī)器以代替或減輕體力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。如日常生活中所常見的縫紉機(jī)，交通運(yùn)輸中的汽車，各工業(yè)部門中使用的紡織機(jī)、起重機(jī)以及生產(chǎn)機(jī)器的工作母機(jī)各種機(jī)床等。這些機(jī)器的性能、用途千差萬別。為了便于識(shí)別機(jī)器的組成，可根據(jù)機(jī)器的組成部分的功能進(jìn)行分析，常見的機(jī)器按功能分類一般由如下四大部分組成。4.1.1動(dòng)力部分機(jī)器的動(dòng)力部分是驅(qū)動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。常見的動(dòng)力設(shè)備有電動(dòng)機(jī)和熱力機(jī)（如內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)）及其在特殊情況下應(yīng)用的聯(lián)合動(dòng)力

3、裝置。其中電動(dòng)機(jī)的使用最廣泛，如常見的金屬切削機(jī)床大都使用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。機(jī)器就是依靠這些動(dòng)力裝置來做功。4.1.2傳動(dòng)部分機(jī)器的傳動(dòng)部分是位于動(dòng)力部分和工作部分的中間裝置，主要用來傳遞力和運(yùn)動(dòng)、分配能量、改變速度和運(yùn)動(dòng)形式等。機(jī)器的傳動(dòng)形式有多種類型，主要有機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)以及以上幾種方式的聯(lián)合傳動(dòng)（如機(jī)械電氣液壓聯(lián)合傳動(dòng)）。機(jī)械傳動(dòng)是目前應(yīng)用最多的傳動(dòng)形式。流體傳動(dòng)分為液體傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。用液體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式被稱為液體傳動(dòng)。按作用原理，液體傳動(dòng)又分為液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)主要利用液體壓力能來傳遞能量，如磨床、液壓牛頭刨床就用到了這種傳動(dòng)方式；而

4、液力傳動(dòng)則主要利用液體的動(dòng)能來傳遞能量。氣壓傳動(dòng)是利用壓縮空氣的壓力來傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)的流體傳動(dòng)。其傳動(dòng)系統(tǒng)是將壓縮空氣經(jīng)管道和控制閥送給氣動(dòng)執(zhí)行元件（如氣缸、氣馬達(dá)等），把氣體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而對(duì)外做功。其特點(diǎn)是成本低，無污染，使用安全，過載保護(hù)性好，但結(jié)構(gòu)尺寸大，噪聲較大。電氣傳動(dòng)是利用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)機(jī)器的傳動(dòng)。電氣傳動(dòng)通常由電動(dòng)機(jī)、傳遞機(jī)械能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電氣控制裝置和電源組成。電氣傳動(dòng)的特點(diǎn)是便于遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制，所需電力易于輸送和集中生產(chǎn)，運(yùn)行可靠，效率高。4.1.3工作部分 工作部分是直接完成機(jī)器預(yù)定功能、直接進(jìn)行生產(chǎn)的部分，是綜合體現(xiàn)一臺(tái)機(jī)器的用途及

5、性能的部分，它標(biāo)志著各種機(jī)器的不同特性，是機(jī)器設(shè)備分類的依據(jù)。有不少機(jī)器的原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)部分大致相同，但由于工作部分不同，而構(gòu)成了用途、功能不同的機(jī)器。如汽車、拖拉機(jī)、推土機(jī)、挖掘機(jī)等，其原動(dòng)機(jī)均為內(nèi)燃機(jī)，且傳動(dòng)部分大同小異，但由于工作部分不同就形成了不同類型的機(jī)器。4.1.4控制部分控制部分是為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量，減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力、物力等而設(shè)置的那些控制器。控制系統(tǒng)由控制器和被控對(duì)象組成。不同控制器組成的系統(tǒng)不一樣，如由手動(dòng)操縱進(jìn)行控制的手動(dòng)控制系統(tǒng)；由機(jī)械裝置作為控制器的機(jī)械控制系統(tǒng)；由氣壓、液壓裝置作為控制器的氣動(dòng)、液壓控制系統(tǒng)；由電氣裝置或計(jì)算機(jī)作為控制器的電氣或計(jì)算機(jī)控制

6、系統(tǒng)等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。一般而言，控制器要完成被控參數(shù)的調(diào)節(jié)，應(yīng)具備四個(gè)基本部件：a） 給定值發(fā)生器。它輸出與被控量目標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。b） 比較器。把被控參數(shù)的實(shí)際值與給定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號(hào)送給驅(qū)動(dòng)器。c） 驅(qū)動(dòng)部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它把誤差信號(hào)放大，變成能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的物理量，參與被控量的調(diào)節(jié)。d） 檢測(cè)及變換元件。對(duì)被控參數(shù)的實(shí)際值進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)得的物理量轉(zhuǎn)換成電量。機(jī)器是由零件組成，零件具有一定的形狀、尺寸和材料實(shí)體關(guān)系，是機(jī)器的組成要素和制造單元。為了便于制造、安裝、維修和運(yùn)輸，也可以將一臺(tái)機(jī)器分成若干個(gè)相互獨(dú)立，但有相互關(guān)聯(lián)的零件組合，稱為

7、部件。顯然部件是由一定數(shù)量的機(jī)械零件組成的。42 機(jī)械拆裝與測(cè)試實(shí)驗(yàn)機(jī)械工程實(shí)際中常常需要對(duì)各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行拆裝、測(cè)試，正確的拆裝方式和步驟，不僅是正確測(cè)試的前提，更是拆裝后機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。首先要熟悉機(jī)器的使用說明書，了解機(jī)器的操作步驟。然后仔細(xì)觀察機(jī)器各部分，找出機(jī)器的動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、工作部分和控制部分。對(duì)包含電器元件的機(jī)器，先斷開電源，切斷機(jī)器的動(dòng)力，令機(jī)器停止工作。準(zhǔn)備紙和筆，用以記錄拆卸的部件名稱和拆卸的步驟，必要時(shí)繪出部件的簡單聯(lián)接關(guān)系圖，各電器元件線路標(biāo)識(shí)不詳?shù)?，?yīng)詳細(xì)繪出。待機(jī)器各部分元件完全停止后（可通過觀察機(jī)器活動(dòng)零件或仔細(xì)聽機(jī)器內(nèi)部噪聲來判斷），再將機(jī)器的外殼拆開。

8、拆開外殼后，觀察機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，判斷機(jī)器內(nèi)部溫度狀態(tài)，是否存在高溫區(qū)域，如有高溫零件，應(yīng)待機(jī)器內(nèi)溫度降到正常再進(jìn)行拆卸。根據(jù)測(cè)試目的，找出需要進(jìn)一步拆卸的零部件進(jìn)行拆卸。用相應(yīng)的工具拆卸零件，拆卸任何零件都應(yīng)小心謹(jǐn)慎，不可蠻干，嚴(yán)禁用榔頭或其他工具敲擊機(jī)器和零件。拆卸下來的機(jī)械零件應(yīng)整齊有序擺放，以利于安裝復(fù)位。測(cè)試、繪制零件的方法和步驟同樣需要保證不破壞零件。測(cè)試、繪制零件后，按相應(yīng)順序?qū)⒘慵b回機(jī)器中。用手轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器的原動(dòng)件，應(yīng)能保證機(jī)器可平順地轉(zhuǎn)動(dòng)。接上各導(dǎo)線，裝上機(jī)器的外殼，接通電源，按正確的順序啟動(dòng)機(jī)器，若機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，則本次拆裝實(shí)驗(yàn)完成。減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，

9、用來降低轉(zhuǎn)速和相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。由于原動(dòng)機(jī)（發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）的轉(zhuǎn)速通常較高，而工作機(jī)的工作轉(zhuǎn)速通常較低，因此它們之間常常用減速器來聯(lián)接。此外，在某些場(chǎng)合，也有用來增速的，可稱為增速器。4減速器的種類減速器的種類很多，這里僅討論齒輪及蝸桿減速器，按其傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大致可分為三類：1齒輪減速器 其中主要有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器和圓錐圓柱齒輪減速器三種。按傳動(dòng)所采用的齒形來分，常用的有漸開線齒形和圓弧齒形兩種。2蝸桿減速器 主要有圓柱蝸桿減速器，環(huán)面蝸桿減速器，錐蝸桿減速器和蝸桿齒輪減速器。其中以圓柱蝸桿減速器最為常用，有普通圓柱蝸桿和圓弧齒圓柱蝸桿兩種。3行星減速器 主要有漸開線行星齒輪

10、減速器，擺線針齒減速器和諧波齒輪減速器等。 由于減速器應(yīng)用很廣，為了提高質(zhì)量，簡化構(gòu)造型式及尺寸，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用等，在我國的某些機(jī)器制造部門(如起重運(yùn)輸機(jī)械，冶金設(shè)備及礦山機(jī)械等)中，已將減速器系列化了。目前，我國常用的標(biāo)準(zhǔn)減速器有：漸開線圓柱齒輪減速器，圓弧圓柱齒輪減速器，圓柱蝸桿減速器，圓弧齒圓柱蝸桿減速器，行星齒輪減速器及擺線針齒減速器等。各類標(biāo)準(zhǔn)減速器常用于冶金，礦山，起重運(yùn)輸，建筑、化工，輕工業(yè)等機(jī)械傳動(dòng)中。422常用減速器的主要類型，特點(diǎn)和應(yīng)用1齒輪減速器 齒輪減速器的特點(diǎn)是效率高，工作耐久，維護(hù)簡便，因而應(yīng)用范圍很廣。齒輪減速器按其減速齒輪的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)，兩級(jí)，三級(jí)和多級(jí)的；按其

11、軸在空間的相互配置可分為立式和臥式的；按其運(yùn)動(dòng)簡圖的特點(diǎn)可分為展開式、同軸式(又稱回歸式)和分流式等。具體形式的特點(diǎn)如下：單級(jí)圓柱齒輪減速器的輪齒可用直齒、斜齒或人字齒。直齒用于低速(8ms)或載荷較輕的傳動(dòng)，斜齒或人字齒用于較高速(=2550ms)或載荷較重的傳動(dòng)。箱體常用鑄鐵制造，軸承常用滾動(dòng)軸承。傳動(dòng)比范圍：i36，直齒i4，斜齒i6。兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器的高速級(jí)常用斜齒，低速級(jí)可用直齒或斜齒。展開式圓柱齒輪減速器由于齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱，要求軸具有較大的剛度。高速級(jí)齒輪應(yīng)安排在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，以減少因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均的現(xiàn)象。這種類型的減速器常用于載荷較平穩(wěn)的場(chǎng)合，

12、應(yīng)用廣泛。傳動(dòng)比范圍：i=840。兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器的箱體長度較短，軸向尺寸及重量較大，中間軸較長，剛度較差，其軸承潤滑困難。當(dāng)兩大齒輪浸油深度大致相同時(shí)，高速級(jí)齒輪的承載能力難以充分利用。這種減速器僅有一個(gè)輸入軸和輸出軸，傳動(dòng)布置受到限制。傳動(dòng)比范圍：i840。單級(jí)圓錐齒輪減速器用于輸入軸和輸出軸的軸線垂直相交的傳動(dòng)，有臥式和立式兩種。輪齒加工較復(fù)雜，圓錐齒輪可用直齒、斜齒或曲齒。傳動(dòng)比范圍：i=25，直齒i3，斜齒i5。兩級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器用于輸入軸和輸出軸的軸線垂直相交且傳動(dòng)比較大的傳動(dòng)。圓錐齒輪宜布置在高速級(jí)，以減少圓錐齒輪的尺寸，便于加工。傳動(dòng)比范圍：i=825。2蝸桿減速器

13、 蝸桿減速器的特點(diǎn)是在外廓尺寸不大的情況下獲得大的傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中應(yīng)用最廣的單級(jí)蝸桿減速器，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動(dòng)效率低，用于中小功率、輸入軸和輸出軸垂直交錯(cuò)的傳動(dòng)。蝸桿下置式的潤滑條件較好，應(yīng)優(yōu)先選用。當(dāng)蝸桿圓周速度45ms時(shí)，應(yīng)采用上置式，此時(shí)蝸桿軸承潤滑條件較差，傳動(dòng)比i1040。兩級(jí)蝸桿減速器則應(yīng)用較少。3蝸桿齒輪減速器 這類減速器在絕大多數(shù)情況下都是把蝸桿傳動(dòng)作為高速級(jí)，稱為蝸桿齒輪減速器，因?yàn)樵诟咚贂r(shí)，蝸桿傳動(dòng)的效率較高，它所適用的傳動(dòng)比一般在50130的范圍內(nèi)，最大可達(dá)250。而把圓柱齒輪傳動(dòng)作為高速級(jí)，即齒輪蝸桿減速器則應(yīng)用較少，它的傳動(dòng)比可達(dá)1

14、50左右。423減速器的結(jié)構(gòu)減速器拆裝實(shí)驗(yàn)主要目的是讓同學(xué)們熟悉減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。為了使后續(xù)的課程設(shè)計(jì)能順利完成，所以有必要先介紹減速器的各個(gè)部分。（1）箱體減速器箱體的作用是支承軸系零件，固定軸系的位置，保證軸系運(yùn)轉(zhuǎn)精度; 箱體內(nèi)裝有潤滑軸系的潤滑油，因此箱體必須是密封防塵的，但又要使箱體內(nèi)與箱體外的大氣壓平衡。因此減速器箱體的重要質(zhì)量指標(biāo)是整體剛度和穩(wěn)定性、密封性。大批量生產(chǎn)的減速器箱體常常采用鑄造方法制作，鑄造的材料通常是價(jià)廉的普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵與變性灰鑄鐵等，在有較高強(qiáng)度和剛度要求時(shí)使用鑄鋼。 在某些場(chǎng)合為了使機(jī)器的重量盡可能輕，也有使用鋁合金制作箱體的。如果生產(chǎn)的批量較小，則多數(shù)采

15、用焊接的方式來制作箱體。減速器的箱體受力情況較復(fù)雜，常常會(huì)受到較大的彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用，因此如何在不大幅度增加重量的情況下提高箱體的剛度就顯得很關(guān)鍵，在箱體外設(shè)計(jì)肋板就是很有效的辦法。但采用肋板使箱體的加工工藝變得更加復(fù)雜。鑄造工藝方面的要求是箱體形狀力求簡單，易于造型和拔模，壁厚均勻，過渡平緩，金屬不要局部積聚等。機(jī)械加工工藝方面應(yīng)盡量減少加工面積，以提高生產(chǎn)率和減少刀具的磨損，應(yīng)盡量減少工件和刀具的調(diào)整次數(shù)，以提高加工精度和節(jié)省加工時(shí)間，例如同軸上的兩個(gè)軸承座孔直徑應(yīng)盡量相同。當(dāng)軸承采用箱體內(nèi)的油潤滑時(shí)，須在箱座剖分面的凸緣上開設(shè)輸油溝，使飛濺到箱蓋內(nèi)壁上的油經(jīng)油溝流入軸承。輸油溝有銑制和

16、鑄造兩種形式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使箱蓋斜口處的油能順利流入油溝，并經(jīng)軸承蓋的缺口流入軸承。（2）窺視孔和視孔蓋窺視孔應(yīng)開在箱蓋頂部，以便于觀察傳動(dòng)零件嚙合區(qū)的情況，可由孔注入潤滑油，孔的大小應(yīng)該足夠大，以便進(jìn)行檢查操作，窺視孔應(yīng)設(shè)凸臺(tái)便于加工。視孔蓋可用鑄鐵、鋼板或有機(jī)玻璃制成?？着c蓋之間加有密封墊片。（3）油標(biāo) 油標(biāo)用來指示油面高度，一般安置在低速級(jí)附近的油面穩(wěn)定處。油標(biāo)形式有油標(biāo)尺、管狀油標(biāo)、圓形油標(biāo)等。常用的是帶有螺紋部分的油標(biāo)尺。油標(biāo)尺的安裝位置不能太低，以防油從該處溢出。油標(biāo)座孔的傾斜位置要保證油標(biāo)尺便于插入和取出。（4）放油孔和油孔螺塞工作一段時(shí)間后，減速箱中的潤滑油需要進(jìn)行更換。為使減速箱

17、中的污油能順利排放，放油孔開在油池的最低處，油池底面有一定斜度，放油孔座應(yīng)設(shè)凸臺(tái)，螺塞與凸臺(tái)之間應(yīng)有油圈密封。（5）通氣器減速器工作時(shí)由于輪齒嚙合摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，熱量使箱內(nèi)的空氣受熱膨脹，通氣器能使箱內(nèi)受熱膨脹的氣體排出，以便箱內(nèi)外氣壓平衡，避免密封處滲漏。通氣器一般安放在箱蓋頂部或視孔蓋上，要求不高時(shí)，可用簡易的通氣器。（6）起吊裝置起吊裝置用于拆卸和搬運(yùn)減速器，包括吊環(huán)螺釘、吊耳和吊鉤。吊環(huán)螺釘或吊耳用于起吊箱蓋，設(shè)計(jì)在箱蓋兩端的對(duì)稱面上，吊環(huán)螺釘是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有加工凸臺(tái)，便于機(jī)械加工。吊耳可在箱蓋上直接鑄出。吊鉤用于吊運(yùn)整臺(tái)減速器，在箱座兩端的凸緣下面鑄出。（7）定位銷定位銷用來保證

18、箱蓋與箱座聯(lián)接以及軸承座孔的加工和裝配精度。一般用兩個(gè)圓錐銷安置在聯(lián)接凸緣上，距離較遠(yuǎn)且不對(duì)稱布置，以提高定位精度。定位銷長度要大于聯(lián)接凸緣的總厚度，定位銷孔應(yīng)為通孔，以便于裝拆。（8）起蓋螺釘在拆卸箱體時(shí)，起蓋螺釘用于頂起箱蓋。它安置在箱蓋凸緣上，其長度應(yīng)大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度，下端部做成半球形或圓柱形，以免在旋動(dòng)時(shí)損壞螺紋。（9）軸 減速器中的齒輪或蝸輪蝸桿，需要安裝在軸上。減速器中的軸都是直軸，并且為了軸上零件安裝定位的方便大多數(shù)是階梯軸，當(dāng)齒輪和高速軸的軸徑相差不大時(shí)，常常制成齒輪軸。根據(jù)軸所受載荷的性質(zhì)，軸可分為三類：只承受彎矩而不承受扭矩的稱為心軸，例如二級(jí)圓柱齒輪減速器中的中間軸

19、；既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，例如減速器中的輸入和輸出軸；主要承受扭矩的軸稱為傳動(dòng)軸。軸的設(shè)計(jì)一般應(yīng)滿足軸的強(qiáng)度和剛度要求，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸還要注意振動(dòng)穩(wěn)定性的問題。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)，首先要保證軸和軸上零件有確定的工作位置；軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性。軸的材料一般采用碳鋼和合金鋼。（10）齒輪由于齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比恒定、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，減速器都采用齒輪傳動(dòng)。減速器大部分采用閉式齒輪傳動(dòng)，只有部分農(nóng)業(yè)和建筑機(jī)械才采用開式齒輪傳動(dòng)。減速器齒輪常采用的材料有鍛鋼，鑄鋼、鑄鐵、非金屬材料等。一般用途的齒輪常采用鍛鋼，經(jīng)熱處理后切齒，用在高速

20、、重載或精密儀器的齒輪還要進(jìn)行磨齒等精加工；當(dāng)齒輪的直徑較大時(shí)采用鑄鋼；工作平穩(wěn)速度較低、傳動(dòng)功率不大時(shí)用鑄鐵；高速輕載和精度要求不高時(shí)常采用非金屬材料制作齒輪。（11）軸承減速器中的軸通過軸承支承在箱體的軸承座上。由于減速器的空間有限所以常采用滾動(dòng)軸承而不采用滑動(dòng)軸承，采用的軸承通常有向心軸承和向心推力軸承。根據(jù)軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)選擇軸承的類型。43 對(duì)機(jī)器中某些部件的改進(jìn)設(shè)計(jì)431 工作原理方面的改進(jìn)某些機(jī)器雖然能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，但設(shè)計(jì)者應(yīng)從多方面考慮方案是否還可以進(jìn)行改進(jìn)，甚至是工作原理的改進(jìn)。例如，實(shí)現(xiàn)制冷可以有兩種方式，采用壓縮機(jī)制冷，或者采用電子制冷的方式。采用壓縮機(jī)制冷

21、的優(yōu)勢(shì)是大制冷量，制冷快；而電子制冷的優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)簡單，制冷量小時(shí)成本相對(duì)較低。因此在設(shè)計(jì)飲水機(jī)時(shí)，采用的是電子制冷，而不是壓縮機(jī)制冷。例如設(shè)計(jì)家用豆?jié){機(jī)，設(shè)計(jì)目的是將黃豆顆粒變小。實(shí)現(xiàn)這一目的的機(jī)械方法有以下幾種：摩擦法，傳統(tǒng)的石磨豆?jié){就是利用摩擦法；切碎法，用刀刃切碎黃豆；用高頻震蕩震碎黃豆。以上三種方法，初看是第一種最容易實(shí)現(xiàn)，但由于機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)相當(dāng)復(fù)雜，并且摩擦?xí)a(chǎn)生噪聲，所以不是最佳方案；第二種方案聽起來不可能，但由于生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，高轉(zhuǎn)速電機(jī)體積的進(jìn)一步縮小，使這種方案可以實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上這正是絕大部分家用豆?jié){機(jī)的工作原理：利用轉(zhuǎn)速高達(dá)每秒1萬轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的軸端套上兩（或三）刃的刀具

22、，經(jīng)過幾十秒的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，就可將泡在水中的黃豆變成豆?jié){；第三種方案由于實(shí)現(xiàn)電路和結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜，生產(chǎn)成本將會(huì)較高，并且具有一定的危險(xiǎn)性，所以基本上沒有用在家用設(shè)備，只在某些特殊場(chǎng)合下才用到。432傳動(dòng)方案的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)同樣的傳動(dòng)目的可以有不同的傳動(dòng)方案，通常設(shè)計(jì)者要根據(jù)設(shè)計(jì)目的選取最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。例如在設(shè)計(jì)垂直升降電梯時(shí)，原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)方案：（1）電動(dòng)機(jī)齒輪減速器齒輪傳動(dòng)（2）電動(dòng)機(jī)齒輪減速器鏈傳動(dòng)（3）電動(dòng)機(jī)齒輪減速器帶傳動(dòng)（4）電動(dòng)機(jī)齒輪減速器鋼絲繩傳動(dòng)方案（1）需要將齒條裝在電梯井壁，優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)可靠，缺點(diǎn)是對(duì)裝配要求較高，同時(shí)成本高。方案（2）傳動(dòng)可靠，但是由于鏈傳動(dòng)的特性，傳動(dòng)不

23、平穩(wěn)，并且鏈條的重量太大。方案（3）傳動(dòng)可靠性最差，所以不考慮。方案（4）傳動(dòng)比較可靠，安裝及維護(hù)方便，價(jià)格便宜，并且利于高層建筑使用。綜合考慮以上4種方案，方案（4）無論從安全性、安裝、維護(hù)、成本方面都有較大優(yōu)勢(shì)，因此目前所有的建筑垂直升降電梯都是用鋼絲繩傳動(dòng)。433結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，除了保證產(chǎn)品的功能性，還要注意機(jī)器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性和零件結(jié)構(gòu)工藝性問題。所謂產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在滿足使用要求的前提下，制造和維修的可能性和經(jīng)濟(jì)性，零件結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可能性與經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理時(shí)，就要及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，以下是幾個(gè)改進(jìn)設(shè)計(jì)的例子

24、。（1） 考慮齒輪加工的設(shè)計(jì)改進(jìn)。由于齒輪的結(jié)構(gòu)與切削加工關(guān)系密切，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮。如用插齒加工的雙聯(lián)（多聯(lián)）齒輪，應(yīng)留有空刀槽。圖4-1（a）為錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)，無法正確加工，應(yīng)預(yù)留空刀槽，正確的設(shè)計(jì)如圖（b）。（a） (b)圖41 用插齒加工齒輪對(duì)于左右兩邊支承的連軸錐齒輪（如圖42），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免加工時(shí)刀具與支承軸頸產(chǎn)生干涉。圖42 錐齒輪軸（2） 考慮箱體的結(jié)構(gòu)工藝性A、 細(xì)長和大而薄的平板件鑄造時(shí)常常會(huì)因冷卻不均勻而產(chǎn)生翹曲或彎曲變形，如圖43（a）；正確的設(shè)計(jì)是應(yīng)如圖（b）加設(shè)加強(qiáng)筋。（a） (b)圖43 鑄造平板件的工藝改進(jìn)B、 箱體上孔的位置要便于加工，如圖44（a），螺栓孔與箱體

25、距離太近，鉆頭無法向下達(dá)到鉆孔位置；應(yīng)該改為圖（b）的結(jié)構(gòu)，加大螺栓孔離箱體的距離，鉆頭夾頭可以自由向下鉆孔。（a） (b)圖44 箱體鉆孔工藝改進(jìn)C、 盡量減少零件的機(jī)械加工面積。箱體支架等零件的底平面，應(yīng)設(shè)計(jì)成中間凹陷，以減少加工面積，從而減少加工時(shí)間，并保證接觸可靠。圖45（a）為不合理結(jié)構(gòu)，圖（b）則較為理想。（a） (b)圖45 盡量減少加工面積（3）盤套類零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性。A、提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。如圖46（a），圓管外壁有螺紋退刀槽，內(nèi)壁有膛孔退刀槽，兩者相距太近，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受到影響，應(yīng)改為（b）圖的設(shè)計(jì)。（a） (b)圖46 套類零件的結(jié)構(gòu)工藝性B、兩表面相配合時(shí)，配合面應(yīng)精

26、確加工，為減少加工量應(yīng)減少配合面的長度。如圖47（b）的結(jié)構(gòu)比（a）的好。（a） (b)圖47 配合表面的結(jié)構(gòu)工藝性（4）設(shè)計(jì)應(yīng)便于機(jī)器的裝配與拆卸。A、有同軸要求的兩個(gè)零件聯(lián)接時(shí)，應(yīng)有正確的裝配基面，不能僅靠螺紋定位，因?yàn)槁菁y之間有間隙，無法保證定位精度，如圖48（a）的結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)改成（b）的結(jié)構(gòu)，靠凸肩和凹槽定位。（a） (b)圖48 有同軸要求的結(jié)構(gòu)工藝性B、軸與孔聯(lián)接時(shí)，應(yīng)有合理的定位端面。圖49（a）軸肩處的圓弧面會(huì)影響軸肩與孔端面定位，應(yīng)改成圖（b）所示的結(jié)構(gòu)，在軸上開圓槽，使軸肩與孔端面貼緊達(dá)到定位的目的。（a） (b)圖49 軸與孔配合的定位端面C、設(shè)計(jì)應(yīng)便于孔的對(duì)準(zhǔn)，如圖

27、4-10（a）裝配時(shí)油孔不易對(duì)準(zhǔn)，應(yīng)改為圖(b)的結(jié)構(gòu)。 （a） (b)圖410 裝配時(shí)油孔的對(duì)準(zhǔn)D、為安裝方便，應(yīng)預(yù)留扳手操作的空間。如圖411（a）的空間不足，扳手無法操作，應(yīng)改為圖(b)的結(jié)構(gòu)。（a） (b)圖411 扳手空間E、應(yīng)考慮螺釘裝配所需的空間，如圖412（a），螺釘無法裝入，應(yīng)改為圖(b)的結(jié)構(gòu)。（a） (b)圖412 螺釘裝配空間的結(jié)構(gòu)工藝性F、與軸承孔配合的軸段不能設(shè)計(jì)得過長，如圖413（a），合理的結(jié)構(gòu)如圖（b）.（a） (b)圖413 軸承配合的結(jié)構(gòu)工藝性G、設(shè)計(jì)定位銷時(shí)應(yīng)考慮定位銷的拆卸問題，圖414（a）的結(jié)構(gòu)將很難拆除定位銷，圖（b）及（c）的結(jié)構(gòu)則較為合理。（

28、a） (b) (c)圖414 考慮定位銷拆卸的結(jié)構(gòu)工藝44 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖測(cè)繪441測(cè)繪運(yùn)動(dòng)簡圖的原理構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的基本單元，即組成構(gòu)件的各部分之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們是一個(gè)運(yùn)動(dòng)整體。構(gòu)件可以分成原動(dòng)件（主動(dòng)件）、從動(dòng)件和機(jī)架。機(jī)構(gòu)中相對(duì)某個(gè)參照系統(tǒng)固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架，而機(jī)構(gòu)中按已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)機(jī)架獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件。通常原動(dòng)件就是驅(qū)動(dòng)力所作用的構(gòu)件，而其余相對(duì)機(jī)架活動(dòng)的構(gòu)件稱為從動(dòng)件。運(yùn)動(dòng)副是指兩構(gòu)件直接接觸的活動(dòng)連接。按活動(dòng)連接部分的特點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)副可分為低副（面接觸）和高副（點(diǎn)或線接觸）。低副中如果被連接的兩構(gòu)件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，其接觸部分是圓柱面，則稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副；如果被連接的兩構(gòu)件做相對(duì)移動(dòng)，

29、其接觸部分是平面，則稱為移動(dòng)副。機(jī)械中的實(shí)際機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，但機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況卻與構(gòu)件外形、斷面尺寸和運(yùn)動(dòng)副大小無關(guān)，而取決于機(jī)構(gòu)中聯(lián)接各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副類型和各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置尺寸以及原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的分析和綜合時(shí)，所繪制的旨在表達(dá)機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和運(yùn)動(dòng)特性的圖形，必須撇開構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的具體形狀和結(jié)構(gòu)，根據(jù)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，確定各運(yùn)動(dòng)副的類型，然后按一定的比例，用運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)和簡單線條繪出圖形，這樣的圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。442 表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的符號(hào)為了便于交流，我們必須約定表達(dá)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)（如表41）。表41 .機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖表示符號(hào)（摘自

30、GB446084）機(jī)構(gòu)名稱基本符號(hào)可用符號(hào)備注運(yùn)動(dòng)副具有一個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)副平面機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)棱柱副（移動(dòng)副）具有兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)副圓柱副球銷副具有三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)副球面副平面副桿件及其組成部分機(jī)架軸、桿_連接兩個(gè)回轉(zhuǎn)副的構(gòu)件連桿A、 平面機(jī)構(gòu)B、 空間機(jī)構(gòu)AB曲柄或搖桿A、 平面機(jī)構(gòu)B、 空間機(jī)構(gòu)AB偏心輪機(jī)構(gòu)名稱基本符號(hào)可用符號(hào)備注桿件及其回轉(zhuǎn)部分連接回轉(zhuǎn)副與棱柱副的構(gòu)件導(dǎo)桿滑塊齒輪傳動(dòng)齒輪（不指明齒線）A、 圓柱齒輪B、 圓錐齒輪C、撓性齒輪ABC齒線符號(hào)A、 圓柱齒輪（1） 直齒（2） 斜齒（3） 人字齒（1）（2）（3）B、 圓錐齒輪（1）直齒（2）斜齒（3）弧齒（1）（2）（3）齒輪傳

31、動(dòng)（不指明齒線）A、 圓柱齒輪B、非圓齒輪C、圓錐齒輪D、準(zhǔn)雙曲面齒輪45 實(shí)驗(yàn)的實(shí)例451減速器拆裝與軸系測(cè)繪實(shí)驗(yàn)4511實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁p速器的結(jié)構(gòu)、各零件作用及裝配關(guān)系。了解減速器裝配的基本要求。加深對(duì)軸系部件結(jié)構(gòu)的理解。熟悉并掌握軸、軸承、軸上零件結(jié)構(gòu)和功用、工藝要求、尺寸裝配關(guān)系及軸上零件定位和固定方法。4512實(shí)驗(yàn)要求1. 按正確程序拆開減速器，分析減速器結(jié)構(gòu)及各零件功用。2. 測(cè)定減速器的主要參數(shù)，繪出傳動(dòng)示意圖。畫軸系結(jié)構(gòu)裝配草圖一張。3. 測(cè)量減速器傳動(dòng)副的齒側(cè)間隙及接觸斑點(diǎn)。4513實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具齒輪減速器、蝸桿減速器、鋼尺、游標(biāo)卡尺、內(nèi)卡尺、外卡尺、扳手、鉛絲、涂料等。451

32、4實(shí)驗(yàn)步驟1. 開箱蓋前先觀察減速器外部形狀，判斷傳動(dòng)方式、級(jí)數(shù)、輸入和輸出軸。并觀察有哪些箱體附件。2. 擰下箱蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓及端蓋螺釘，拔出定位銷，借助起蓋螺釘頂起減速器箱蓋。3. 邊拆卸邊觀察，并就箱體形狀，軸系零件的定位及固定，潤滑密封方式，箱體附件（如通氣器、油標(biāo)、油塞、起蓋螺釘、定位銷等）的結(jié)構(gòu)和作用，位置要求和零件材料等進(jìn)行分析。4. 畫傳動(dòng)示意圖，測(cè)定減速器的主要參數(shù)（中心距a、齒數(shù)Z1、Z2、壓力角、螺旋角）的測(cè)量值，代入公式：計(jì)算法面模數(shù)，與標(biāo)準(zhǔn)值比較后，取模數(shù)為最相近的標(biāo)準(zhǔn)值，再用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)代入上式算出減速器的實(shí)際螺旋角。將測(cè)得的參數(shù)或計(jì)算得出的參數(shù)記錄于表中。傳動(dòng)示意圖

33、也應(yīng)注明必要的參數(shù)。5. 軸系結(jié)構(gòu)測(cè)繪軸系結(jié)構(gòu)分析：分析和測(cè)繪軸系結(jié)構(gòu)，明確軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足的要求。應(yīng)了解軸的各部分結(jié)構(gòu)作用，形狀尺寸，它與強(qiáng)度、剛度、加工裝配的關(guān)系，軸上各零件的用途、軸承類型、布置、安裝調(diào)整方式、軸和軸上零件的定位及固定方法、潤滑和密封等。畫低速軸軸系結(jié)構(gòu)裝配草圖一張。6. 測(cè)量齒側(cè)間隙：如圖415，在兩輪齒之間沿齒輪徑向插入一段鉛絲，鉛絲直徑稍大于所假設(shè)的側(cè)隙，鉛絲長度為略大于齒高，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，使兩齒面間的鉛絲被輾壓，然后用鑷子取出鉛絲，用游標(biāo)卡尺測(cè)出被輾壓后鉛絲的最小厚度，以檢驗(yàn)該對(duì)齒輪的齒側(cè)間隙是否符合GB/T100951998標(biāo)準(zhǔn)的要求。圖415 測(cè)量齒側(cè)間隙示意

34、圖7. 檢查接觸斑點(diǎn)。仔細(xì)擦凈每一個(gè)輪齒，在主動(dòng)輪34個(gè)輪齒上均勻地涂上一薄層涂料（如紅丹油），在從動(dòng)輪被輕輕制動(dòng)下，用手轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)輪，然后確定從動(dòng)輪輪齒上接觸斑點(diǎn)的分布情況和尺寸。接觸斑點(diǎn)的大小在齒面展開圖上用百分比計(jì)算。沿齒長方向：實(shí)際接觸斑點(diǎn)的長度與工作長度之比，即沿齒高方向，接觸斑點(diǎn)的平均高度和工作高度之比，即檢查是否符合JB標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的接觸精度要求。圖416 接觸斑點(diǎn)示意圖4515思考題1. 試說明減速器各零件的名稱及其作用？2. 試述減速器的拆裝步驟？3. 試以中間軸或低速軸為例，說明軸上零件的周向固定和軸向固定方式？4. 減速器的齒輪和軸承采用什么方法潤滑？表4-2 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB/T13571987）第一系列0.10.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.5345681