机械原理与零件.doc

1 机械原理与零件一、概念与定义凡是用来传递运动和力或改变运动形式的装置,称为机构。常用的有齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、螺旋机构、带传动机构和链传动机构,另外还有槽轮机构和棘轮机构等(见图1— 1) 。齿轮机构、带传动机构和链传动机构(图l— 1a、 b) 能传递回转运动和转矩,并能改变转速; 连杆机构(图1—l d) 能传递运动和力, 并能改变运动的形式, 如曲柄滑块机构(图 1— Id) 和曲柄摇杆机构(图l— 1d) 可以将曲柄的连续转动变成滑块的往复移动和摇杆的往复摆动;凸轮机构(图l— 1e) 、加速度等按一定规律变化。凡是用来作功( 改变工件的形状、位置和性质等) 或转化机械能( 变其他能为机械能或将机械能变成其他能) 的机构或机构的组合体就称为机器。如内燃机、发电机、洗衣机、缝纫机、织布机、印刷机、机床、机器人、起重机、运输机、车、船、飞机、导弹和宇宙飞船等等。它们都由一种或多种机构组合而成。图 1-2a 、b 所示为一种加工螺纹的机床,称为搓丝机。它由齿轮机构(2、3、 3`、4、 10) 、凸轮机构(4’、5、 10) 以及连杆机构(4、8、9、 10和6、 7、 10) 组成。工作时电动机 l 通过齿轮 2、3、3’、4 使连杆 8 带动滑块 9 和活动搓丝板 11(9) 一起沿导轨( 机架) 10 相对固定搓丝板 12(10) 移动,工件上即可搓螺纹,而后由凸轮 4' 控制的推杆 7 将工件送出。此为机构组合作功( 改变工件形状) 的例于。图 1— 3a 所示的内燃机. 主要由曲柄滑块机构组成, 它可以把燃气的热能转化成机械能, 这是用机构转化机械能的例子。机器和机构的区别就在于能否作功或转化机械能。因此可以说机器是用来作功或转化机械能的机构,而机构是用来实现一定运动的装置。当机构或机构的组合体主要不是用来作功或转化机械能,而只是完成某种确定运动借以测量某些物理量时, 则此机构或机构的组合体就称为仪器或仪表. 如千分表、压力表、钟表等。图 1—4 所示为精密气压表,当弹性元件 1、2 受气压作用并产生水平方向移动时, 使 CD 杆摆动,并通过 CB 杆带动扇形齿轮 4 及小齿轮 5 ,则与小齿轮固联的指针 3 便在表盘上指示出压力值。该气压表由连杆机构和齿轮机构组成,但它不是机器。 2345 上述的机构以及由机构组成的机器、仪器( 或仪表) 等,一般统称为机械。以上,仅是从力学的观点分析了机器和仪器( 或仪表) 的组成,并由此而给出了机器和仪器( 或仪表) 的定义。实际上机器除机构外一搬还要有驱动和操纵这些机构的起动、控制、检测等装置,才能作功或转化机械能。另外如果从结构上分析,任何机器可以认为是由许多零件组装而成的。零件是在结构上组成机械的最小单元, 亦即加工制造的单元。所有机械中的零件, 按其应用范围可分成两大类, 一类是通用零件, 一类是专用零件。在各种机械中常见且具有相同功用的零件, 称为通用零件, 如螺栓、螺母、键、轴、齿轮、带、链、带轮、链轮以及轴承、联轴器和离合器等( 后三者应称为部件) 。而只在某种专用机械中使用的零件称为专用零件,加内燃机的活塞、汽轮机的叶片、缝纫机的缝针等。二、平面机构的自由度若机构中的构件都在同一平面或相互平行的平面内运动,则该机构称为平面机构,否则称为空间机构。机构的组成一、构件任何机器都是由零件组成的,在组成机器的零件中,有的单个零件就是一个独立的运动单元体, 而有的零件则因结构或工艺上的需要和其他一些零件固联一起, 成为一个独立的运 6 动单元体。一个零件或由一个以上零件固联( 其间没有相对运动) 在一起,所形成的独立的运动单元体,就称为构件。例如图 2— la、b 所示的连杆,它是由连杆体 1 、连杆头 2 、套筒 3 、铀瓦 4、5 以及螺栓 6、螺母 7 和销钉 8 等零件固联在一起组成的, 在内燃机(图1— 3) 中作平面运动,是一个独立的运动单元体,所以是一个构件。又例如,图 1— 2a 中所示的齿轮 3、3’与它们的轴固联在一起在搓丝机中按一定速度转动,所以也是一个构件;同样,凸轮 4’、齿轮 4 与它们的轴固联在一起也组成一个构件。例如图 2—2 所示的轴齿轮,在机器中是单一零件的构件。因此,从运动的观点来看,任何机器都是由一些(两个以上)构件组合而成的。 7 二、运动副由于机构都是由构件组合而成的,所以,为了把构件组合成机构,并使之能实现一定的运动, 必须按一定方式把它们联接起来, 但这种联接不能是固接, 而应该是使被联接的两构件之间具有某些相对运动的可动联接。两构件直接接触并能产生某些相对运动的可动联接,称为运动副。例如轴与轴承之间、活塞与气缸体之间、两