机械零部件认知实验

机械零部件认知实验机械基础认知实验室实验目的与要求实验目的是通过亲身观察常用机械零部件（包括传动装置）的结构和区别、它们在机械设备中的具体应用目的、安装位置以及工作过程，使非工科类大学生对工程中常用机械零部件的作用和工作原理有所了解，掌握相关的基本知识，增强对机械零部件的感性认识。实验要求学生注意观察零部件陈列柜内各零部件，以及有关设备中传动装置的工作过程，记住常用机械零部件以及传动装置的命名和它们的作用，了解各自的一些特点。理论知识铺垫机器中通用的零部件主要是联结（接）用零、部件和传动装置。联结（接）用的零、部件有螺栓（螺钉）、键、销等，以及轴承、联轴器和离合器等.传动装置主要有带传动装置、链传动装置和减速器等。螺栓功能：主要用于零件间的固定联结，被联结的两零件采用通孔。结构：一根螺栓通常分成三部分，头部具有不同的形状，中部是光杆，尾部是联结用螺纹。最常见的是六角头螺栓。当一被联结件太厚无法加工通孔时往往采用双头螺柱联结。组合件：和螺栓配套使用的是螺母、垫圈。螺母起紧固作用，垫圈起保护作用，同时起到增加受力接触面的作用。此外，弹簧垫圈还有防松作用。螺钉功能：与螺栓的作用相同。特点：使用时是不用螺母的，而在另一联结件上直接制有内螺纹。实例：最常见的是内六角圆柱头螺钉和紧定螺钉。在固定联结中，有时螺栓也用作螺钉。键功能：用于轴上零件如齿轮、皮带轮等在轴上周向固定，有些类型的键还可以起轴向固定或轴向导向的作用。分类：分为平键、半圆键、楔键等等。平键分用于静联结的普通平键和用于轴向滑移的导向平键。楔键通过工作斜面楔紧获得周向和轴向同时固定。特点：键使用时需在轴上和轴上联结零件上的联结位置处加工出与键相对应的沟槽，便于嵌入相应的键。花键结构：联结中取消了中间件──键，而在轴和联结零件上直接制造出对应的键齿和键槽，装配以后实现周向固定或轴向滑动。特点：受力均匀承载大，对中性和导向性好，但是制造成本较高。销功能：主要用作固定零件之间相对位置，有定位和联结作用，有时起过载保护作用。类型：常见的有圆柱销、圆锥销和开口销等等。圆柱销是依靠圆柱和孔配合的过盈固定在孔中的，而圆锥销其本身的斜度保证有可靠的自锁作用。轴承功能：用于支撑轴类零部件的，或轴上和回转件的动联结。分类：主要分为滑动轴承、滚动轴承两类，另外根据承受载荷的类型可以分为向心轴承（承受径向载荷）、推力轴承（承受轴向载荷）和向心推力轴承（同时承受径向和轴向载荷）。选用：在应用时适应性各有特点，如承载能力、转速高低、支承精度、冲击振动、尺寸大小等等不同。滑动轴承组成：由耐摩材料制成的轴套（轴瓦），有的材料其内部可以含油。结构：滑动轴承用于支撑时，它与轴承座一起使用；滑动轴承用于曲轴上时，轴套必须做成两个半圆型轴瓦。润滑：因轴套与轴颈之间直接接触产生滑动摩擦，通常在轴套上加工出油孔和油槽，便于工作时加油润滑。动压轴承（内部结构产生动压）或静压轴承（依靠外界供给压力）：当滑动轴承相对运动的两表面间形成承载介质压力（介质分为气体和液体两种）。滚动轴承组成：由内、外圈组成，中间有许多滚动体。结构：内、外圈分别固定安装到轴及其支承零件（或回转件）上。滚动体有球、圆柱体、圆锥滚子、滚针等等种类，轴承中的滚动体由保持架分隔均匀排列。选用：滚动轴承按滚子类型、内径、外径、结构特点、宽度、精度等分成不同类型，用代号表示，其中的数字后两位表示轴承内孔直径（一般是后两位数乘5后的值）。联轴器和离合器功能：它们主要用来联接轴和轴（有时也联接轴和其他回转零件），以传递运动和动力，有时也可以起安全装置作用。区别：联轴器联接时两轴在运转时是不能结合或分离的（停车拆下联轴器后才可以分离），而离合器联接时两轴可以随时接合或分离。特点：对于安全型的联轴器和离合器，在过载时可以自行断开或打滑，保护机器不受损坏。选用：“两器”的种类很多，各自的特点也非常明显。目前已经系列化、标准化按通用零部件生产，设计时只需要根据其自身的特点和工况选用。联轴器常用的联轴器有凸缘式联轴器、十字滑块联轴器、万向联轴器、弹性圈柱销联轴器，其结构如图所示。离合器常用的离合器有牙嵌离合器、圆盘摩擦离合器、电磁离合器等，下图表示的是牙嵌式离合器和摩擦离合器结构图。带传动装置功能：通常是用以传递动力，但在输送机中是传递物料。组成：装置主要由固联于两轴上的带轮和紧套在两轮上的传动带组成，此外常还有带的张紧部分。原理：当主动带轮转动时，通过带和带轮之间的摩擦或齿啮合作用，驱动从带轮一起转动。主、从两轮的转速比与两带轮的直径成反比。带传动装置类型：分为平带传动、三角带传动、齿形带(同步带)传动、多楔带传动和圆形带传动等。传动带结构：常用的是橡胶布带和以帘布或线绳结构为强力层的胶带。带传动特点：传动中心距较大，利用摩擦传动的还可以起过载保护作用。链传动装置功能：与带传动相同。结构：由链条和主、从动链轮组成。链轮上制有齿，依靠链条上链节与齿的啮合来传递运动和动力。类型：常见的是套筒滚子链和齿形链两种，前者结构简单，应用广泛，后者传动平稳，承受冲击性好。特点：与带传动相比，链传动不存在滑动或打滑，承载能力大，环境适应性好，但是速度较高时振动和噪音大，所以用在低速场合。链传动示意图返回返回减速器功能：用于原动机和工作机之间的独立闭式传动装置，目的是减低工作机的转速。特点：相对于带传动和链传动，减速器的输入轴和输出轴之传动比更大。传动比大小取决于齿数之比。类型：常见的有齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器。齿轮减速器应用最广，有圆柱齿轮、圆锥齿轮和圆锥—圆柱齿轮减速器三种。蜗杆减速器可以获得大的传动比，但效率较低。润滑：减速箱是密封的，需要采用各种润滑方式对内部的传动件进行润滑。实验步骤1）接通陈列柜电源，播放多媒体讲解，或在相关机器现场由指导教师讲解。在教师指导下，学生分组观察或动手操作。2）对于联结，观察各种联结的受力作用面，分清各种联结的结构特点。记录所观察的联结名称，并在每一类联结中选一种来具体描述其作用原理（紧固力传递路线）。3）对于轴承，观察两类轴承的具体结构，了解在应用中的各自特点并作简单的描述。4）对于“两器”，观察联轴器工作状况，动手操纵离合器，了解“两器”的作用原理并作简单的描述。5）对于传动装置，观察带传动、链传动和减速器的工作过程，了解其工作原理并作简单的描述。注意事项1．零部件分为专用零部件和通用零部件，本认知实验对象是通用零部件。机器中零部件种类比较多，在教学过程重点关注常用的零部件，适当拓展一些最新的成果。2．为便于非工程类学生的理解和接受，尽可能利用实验室的现有设备，指出具体应用实例和位置。3．对于联结部分是难点，种类也比较多，教师要引导学生注意观察结构上的区别，讲清作用面及力传递路线。4．学生在注意观察、动手的同时应多思考，关注实验对象的差别和特点。思考题螺栓（螺钉）、键、销联结各有什么特点？滑动轴承和滚动轴承的应用上各有什么特点？联轴器和离合器有什么区别？带传动装置、链传动装置和减速器都可以用于减速，但各有什么特点？