實驗一 機械零件認識實驗一、實驗目的1初步了解機械設計課程所研究的各種常用零件的結(jié)構(gòu)、類型、特點及應用。2了解各種標準件的結(jié)構(gòu)形式及相關的國家標準。3了解各種傳動的特點及應用。4增強對各種零部件的結(jié)構(gòu)及機器的感性認識。二、實驗方法學生通過對實驗指導書的學習及“機械零件陳列柜”中的各種零件的展示，實驗教學人員的介紹、答疑及同學的觀察去認識機器常用的基本零件，使理論與實際對應起來，從而增強同學對機械零件的感性認識。并通過展示的機械設備、機器模型等，使學生清楚知道機器的基本組成要素機械零件。三、實驗內(nèi)容（一）螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件工作的，主要用作緊固零件?；疽笫潜ＷC聯(lián)接強度及聯(lián)接可靠性，同學們應了解如下內(nèi)容：1螺紋的種類：常用的螺紋主要有普通螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒螺紋。前者主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動。除矩形螺紋外，都已標準化。除管螺紋保留英制外，其余都采用米制螺紋。2螺紋聯(lián)接的基本類型：常用的有普通螺栓聯(lián)接，雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接及緊定螺釘聯(lián)接。除此之外，還有一些特殊結(jié)構(gòu)聯(lián)接。如專門用于將機座或機架固定在地基上的地腳螺栓聯(lián)接，裝在大型零部件的頂蓋或機器外殼上便于起吊用的吊環(huán)螺釘聯(lián)接及應用在設備中的T型槽螺栓聯(lián)接等。3螺紋聯(lián)接的防松：防松的根本問題在于防止螺旋副在受載時發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。防松的方法，按其工作原理可分為摩擦防松、機械防松及鉚沖防松等。摩擦防松簡單、方便，但沒有機械防松可靠。對重要聯(lián)接，特別是在機器內(nèi)部的不易檢查的聯(lián)接，應采用機械防松。常見的摩擦防松方法有對頂螺母，彈簧墊圈及自鎖螺母等；機械防松方法有開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈及串聯(lián)鋼絲等；鉚沖防松主要是將螺母擰緊后把螺栓末端伸出部分鉚死，或利用沖頭在螺栓末端與螺母的旋合處打沖，利用沖點防松。4提高螺紋聯(lián)接強度的措施通過參觀螺紋聯(lián)接展柜，同學應區(qū)分出：什么是普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋和鋸齒螺紋；能認識什么是普通螺紋、雙頭螺紋、螺釘及緊定螺釘聯(lián)接；能認識摩擦防松與機械防松的零件。 （二）標準聯(lián)接零件標準聯(lián)接零件一般是由專業(yè)企業(yè)按國標（GB）成批生產(chǎn)，供應市場的零件。這類零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸都已標準化，設計時可根據(jù)有關標準選用。通過實驗學生們要能區(qū)分螺栓與螺釘；能了解各種標準化零件的結(jié)構(gòu)特點，使用情況；了解各類零件有哪些標準代號，以提高學生們對標準化意識。1螺栓：一般是與螺母配合使用以聯(lián)接被聯(lián)接零件，無需在被聯(lián)接的零件上加工螺紋，其聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，種類較多，應用最廣泛。2螺釘：螺釘聯(lián)接不用螺母，而是緊定在被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，其結(jié)構(gòu)與螺栓相同，但頭部形狀較多以適應不同裝配要求。常用于結(jié)構(gòu)緊湊場合。3螺母：螺母形式很多，按形狀可分為六角螺母、四方螺母及圓螺母；按聯(lián)接用途可分為普通螺母，鎖緊螺母及懸置螺母等。應用最廣泛的是六角螺母及普通螺母。4墊圈：墊圈種類有平墊、彈簧墊圈及鎖緊墊圈等。平墊圈主要用于保護被聯(lián)接件的支承面，彈簧墊圈及鎖緊墊圈主要用于摩擦和機械防松場合，國家標準可參考有關設計手冊或教科書。5擋圈：常用于軸端零件固定之用。以上零件的國家標準可參考有關設計手冊或教科書。（三）鍵、花鍵及銷聯(lián)接1鍵聯(lián)接：鍵是一種標準零件，通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導向。其主要類型有：平鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。各類鍵使用的場合不同，鍵槽的加工工藝也不同?？筛鶕?jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點，使用要求和工作條件來選擇，鍵的尺寸則應符合標準規(guī)格和強度要求。國家標準可參考有關設計手冊或教科書。2花鍵聯(lián)接：花鍵聯(lián)接是由外花鍵和內(nèi)花鍵組成，可用于靜聯(lián)接或動聯(lián)接。適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频穆?lián)接?；ㄦI聯(lián)接的齒數(shù)、尺寸，配合等均按標準選取。按其齒形可分為矩形花鍵（GB1144）和漸開線形花鍵（GB3478.1），前一種由于多齒工作，承載能力高、對中性好、導向性好、齒根較淺、應力集中較小、軸與轂強度削弱小等優(yōu)點，廣泛應用在飛機、汽車、拖拉機、機床及農(nóng)業(yè)機械傳動裝置中；漸形線花鍵聯(lián)接，受載時齒上有徑向力，能起到定心作用，使各齒受力均勻，有承載強度大、壽命長等特點，主要用于載荷較大、定心精度要求較高以及尺寸較大的聯(lián)接。3銷聯(lián)接：銷主要用來固定零件之間的相對位置時，稱為定位銷，它是組合加工和裝配時的重要輔助零件；用于接接時，稱為聯(lián)接銷，可傳遞不大的載荷；作為安全裝置中的過載剪斷元件時，稱為安全銷。銷有多種類型，如圓錐銷、槽銷、銷軸和開口銷等，這些均已標準化。 各種銷都有各自的特點，如：圓柱銷多次拆裝會降低定位精度和可靠性；錐銷在受橫向力時可以自鎖，安裝方便，定位精度高，多次拆裝不影響定位精度等。參觀展柜時，同學們要仔細觀察以上幾種聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，使用場合，并能分清和認識以上各類零件。（四）機械傳動機械傳動有螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動及蝸桿傳動等。各種傳動都有不同的特點和使用范圍，這些傳動知識同學們在學習“機械設計”課程中都有詳細講授。在這里主要通過實物觀察，增加同學們對各種機械傳動知識的感性認識，為今后理論學習及課程設計打下良好基礎。1螺旋傳動：螺旋傳動是利用螺紋零件工作的，作為傳動件要求保證螺旋副的傳動精度，效率和磨損壽命等。其螺紋種類有矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋等。按其用途可分傳力螺旋、傳導螺旋及調(diào)整螺旋三種；按摩擦性質(zhì)不同可分為滑動螺旋、滾動螺旋及靜壓螺旋等。滑動螺旋常為半干摩擦，摩擦阻力大、傳動效率低（一般為3060%）；但其結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，易于自鎖，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但在低速時可能出現(xiàn)爬行；其螺紋有側(cè)向間隙，反向時有空行程，定位精度和軸向剛度較差，要提高精度必須采用消隙機構(gòu)。滾動螺旋因螺旋中含有滾珠或滾子，在傳動時摩擦阻力小，傳動效率高（一般在90%以上）；具有起動力矩小，傳動靈活、工作壽命長等優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)復雜制造較難；滾動螺旋具有傳動可逆性（可以把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，也可把直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動）。靜壓螺旋是為了降低螺旋傳動的摩擦，提高傳動效率，并增強螺旋傳動的剛性的抗振性能，將靜壓原理應用于螺旋傳動中，制成靜壓螺旋。因為靜壓螺旋是液體摩擦，摩擦阻力小，傳動效率高（可達99%），但螺母結(jié)構(gòu)復雜。2.帶傳動：是帶被張緊（預緊力）而壓在兩個帶輪上，主動輪帶輪通過摩擦帶動帶以后，再通過摩擦帶動從動帶輪轉(zhuǎn)動。它具有傳動中心距大、結(jié)構(gòu)簡單、超載打滑（減速）等特點。常有平帶傳動、V型帶傳動，多楔帶及同步帶傳動等。1）平帶傳動結(jié)構(gòu)最簡單，帶輪容易制造。在傳動中心距較大的情況下應用較多；2）V型帶為一整圈，無接縫，故質(zhì)量均勻，在同樣張緊力下，V型帶較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，再加上傳動比較大、結(jié)構(gòu)緊湊，并標準化生產(chǎn)，因而應用廣泛；3）多楔帶傳動兼有平帶和V型帶傳動的優(yōu)點，柔性好、摩擦力大、能傳遞的功率大，并能解決多根V型帶長短不一使各帶受力不均勻的問題。主要用于傳遞功率較大而結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合，傳動比可達10，帶速可達40m/s。4）同步帶是沿縱向制有很多齒，帶輪輪面也制有相應齒，它是靠齒的嚙合進行傳動，具有帶與輪輪的速度一致等特點。3.鏈傳動：是由主動鏈輪帶動鏈以后，又通過鏈帶動從動鏈輪，屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動。與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能保持準確的平均傳動比，傳動效率高。按用途不同可分為傳動鏈傳動、輸送鏈傳動和起重鏈傳動。輸送鏈和起重鏈主要用在運輸和起重機械中，而在一般機械傳動中，常用的傳動鏈。傳動鏈有短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）、套筒滾子鏈、齒形鏈等。齒形鏈又稱無聲鏈，齒形鏈傳動平穩(wěn)、無噪聲、承受沖擊性能好、工作可靠。鏈輪是鏈傳動的主要零件，鏈輪齒形已標準化(GB1244、GB10855)鏈輪設計主要是確定其結(jié)構(gòu)尺寸，選擇材料及熱處理方法等。4.齒輪傳動：齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，型式多、應用廣泛。其主要特點是：效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動穩(wěn)定等?？勺龀砷_式、半開式及封閉式傳動。常用的漸開線齒輪有直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、標準錐齒齒輪傳動、圓弧齒圓柱齒傳動等。齒輪傳動嚙合方式有內(nèi)嚙合、外嚙合、齒輪與齒條嚙合等。參觀時一定要了解各種齒輪特征，主要參數(shù)的名稱及幾種失效形式的主要特征，使實驗在真正意義上的與理論教學產(chǎn)生互補作用。5.蝸桿傳動：蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線交錯的夾角可為任意角，常用的為90。蝸桿傳動有下述特點：當使用單頭蝸桿（相當于單線螺紋）時，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過一個齒距，因此能實現(xiàn)大傳動比。在動力傳動中，一般傳動比i=580；在分度機構(gòu)或手動機構(gòu)的傳動中，傳動比可達300；若只傳遞運動，傳動比可達1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。在傳動中，蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，與蝸輪嚙合是逐漸進入與逐漸退出，故沖擊載荷小，傳動平衡，噪聲低。根據(jù)蝸桿形狀不同，分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐面蝸桿傳動。通過實驗同學應了解蝸桿傳動結(jié)構(gòu)及蝸桿減速器種類和形式。(五)軸系零、部件1.軸承：軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。根據(jù)摩擦性質(zhì)不同軸承分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承由于摩擦系數(shù)小，起動阻力小，而且它已標準化，選用，潤滑、維護都很方便，因此在一般機器應用較廣?；瑒虞S承按其承受載荷方向的不同分為徑向滑動軸承和止推軸承；按潤滑表面狀態(tài)不同又可分為液體潤滑軸承、不完全液體潤滑軸承及無潤滑軸承(指工作時不加潤滑劑)；根據(jù)液體潤滑承載機理不同，又可分為液體動力潤滑軸承(簡稱液體動壓軸承)和液體靜壓潤滑軸承(簡稱液體靜壓軸承)。軸承理論課程，將詳細講授機理、結(jié)構(gòu)、材料等，并且還有實驗與之相配合，這次實驗同學們主要了解各類軸承的結(jié)構(gòu)及特征，擴大自己的眼界。2軸：軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件(如齒輪、蝸輪等)，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。按承受載荷的不同，可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類；按軸線形狀不同，可分為曲軸和直軸兩大類，直軸又可分為光軸和階梯軸。光軸形狀簡單，加工容易，應力集中源少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸正好與光軸相反。所以光軸主要用于心軸和傳動軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸；此外，還有一種鋼絲軟軸(撓性軸)，它可以把回轉(zhuǎn)運動靈活地傳到不開敞的空間位置。軸看似簡單，但軸的知識，內(nèi)容都比較豐富，完全掌握是很不容易。只有通過理論學習及實踐知識的積累(多看、多觀察)逐步掌握。(六)彈簧彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用產(chǎn)生較大的彈性變形。在各類機械中應用十分廣泛。主要應用于：1.控制機構(gòu)的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機氣缸的閥門彈簧等。2.減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，及各種緩沖器用的彈簧等。3.儲存及輸出能量，如鐘表彈簧，槍內(nèi)彈簧等。4.測量力的大小，如測力器和彈簧秤中的彈簧等。彈簧的種類比較多，按承受的載荷不同可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧及彎曲彈簧四種；按形狀不同又可分為螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、碟形彈簧、板簧和平面盤簧等。觀看時要注意各種彈簧的結(jié)構(gòu)、材料，并能與名稱對應起來。(七)密封機器在運轉(zhuǎn)過程中及氣動、液壓傳動中需要潤滑劑、氣、油潤滑、冷卻、傳力保壓等，在零件的接合面、軸的伸出端等處容易產(chǎn)生油、脂、水、氣等滲漏。為了防止這些滲漏，在這些地方常要采用一些密封的措施。但密封方法和類型很多，如填料密封，機械密封、O形圈密封，迷宮式密封、離心密封、螺旋密封等。這些密封廣泛應用在泵、水輪機、閥、壓氣機、軸承、活塞等部件的密封中。學生們在參觀時應認清各類密封零件及應用場合。四、實驗步驟1、按照機械零件陳列柜所展示的零部件順序，由淺入深、由簡單到復雜進行參觀認知，指導教師做簡要講解；2、在聽取指導教師講解的基礎上，分組（每2人1組）仔細觀察和討論各種機械零部件的結(jié)構(gòu)、類型、特點及應用范圍。五、實驗要求課內(nèi)完成實驗內(nèi)容，課后進行分析比較，回答思考題，寫出心得體會，完成實驗報告。