机械零件的构成与分类

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：一台机械要由很多零部件组成。在构成机械的各种部件中使用了多种通用的零件，称为机械零件。具有代表性的主要机械零件大体上可分为紧固零件、传动零件和支承零件。键是一种把轴与齿轮、凸轮、皮带轮等紧固在一起，用来传递转矩的机械零件。轴承是用来承受载荷并支撑做旋转运动的传动轴，同时，它也是圆滑地传递动力的机械零件。图1-45滑动轴承图1-46滚动轴承联轴器是使旋转轴相互连接并传递转矩的机械零件。

一台机械要由很多零部件组成。在构成机械的各种部件中使用了多种通用的零件，称为机械零件。具有代表性的主要机械零件大体上可分为紧固零件、传动零件和支承零件。

紧固零件主要有螺栓、V螺母、螺旋件、键、销、铆钉等，主要用于零部件之间的连接和紧固；传动零件主要有齿轮、凸轮、摩擦轮、皮带轮等；支承零件主要有滑动轴承、滚动轴承、弹簧等。

1.紧固零件（螺栓、V螺母）

把直角三角形的纸片卷成圆筒，三角形的斜边则形成了圆筒状的螺旋线。在圆柱形铁棒上沿着螺旋线车削出沟槽后就成为一个螺栓。三角形斜边的倾角称为螺旋角，沿着螺旋角绕圆筒一周所前进的距离称为导程，导程的轴向间隔称为螺距。螺栓的螺旋线不限于1根，也有2、3根或更多根数的。当螺旋线为1根时，导程L=螺距P，如图1-43所示。

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图1-43　螺栓的原理

导程L=2，螺距为2P时称为双螺旋。当螺纹山位于圆柱形螺栓的外侧时，称为外螺纹；当螺纹山位于圆筒形螺栓的内侧时，称为内螺纹。螺旋向右（顺时针方向）旋转而螺栓前进时，称为右螺纹，相反则称为左螺纹。一般大多采用右螺纹。机构一般是螺纹对偶的。图1-44示出了螺纹山的基本名称。表1-3列出了螺纹山的基本名词术语。表1-4和表1-5分别列出了螺栓的规格和种类。可以看出，根据螺纹山的形状，螺纹的规格可分为米制螺纹、微型螺纹和统一螺纹等。米制螺纹和统一螺纹中有普通螺纹和细目螺纹之分。此外，还可分为米制梯形螺纹、管用平行螺纹、管用圆锥螺纹等。根据螺纹部分的形状、尺寸以及强度等的不同，可分为一字开槽、十字开槽、六角V、六角螺母等。

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图1-44　螺纹山的基本名称

表1-3　螺纹山的基本名词术语

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续　表

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表1-4　螺栓的规格

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表1-5　螺栓的种类

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续　表

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2.传动零件

传动零件主要有轴、齿轮、皮带与皮带轮、链条等。

轴的类型较多，应用也十分广泛。轴可分为传动轴、车轴、主轴、挠性轴、曲轴等。传动轴是一种当受到旋转力矩而转动时，用来传递动力的轴；对于车轴来说，不受旋转力矩作用，只用来支撑与轴线成直角方向的载荷，并承受弯曲力矩；主轴的轴径较粗，轴的挠性变形量很小，具有优良的轴旋转中心精度，广泛应用于各种机床中；挠性轴是一种其轴中心具有一定自由度的轴；曲轴是一种其轴心按字形弯曲的轴，广泛应用于压缩机、发动机等。

键是一种把轴与齿轮、凸轮、皮带轮等紧固在一起，用来传递转矩的机械零件。当需要传递较大动力而不宜采用普通键时，可采用花键。

轴承是用来承受载荷并支撑做旋转运动的传动轴，同时，它也是圆滑地传递动力的机械零件。要求其具有较高的旋转精度、运行效率、耐久性以及可靠性等。为了减小接触部分的摩擦损耗，防止过热损坏，要根据不同的应用场合和使用目的，选择合适规格的轴承。根据结构的不同，轴承可分为滑动轴承（图1-45）、滚动轴承（图1-46）以及直线轴承等。在载荷方向上，可区别为直角方向与平行方向。

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图1-45　滑动轴承

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图1-46　滚动轴承

联轴器是使旋转轴相互连接并传递转矩的机械零件。联轴器包括轴小直径用筒型联轴器、大直径用凸缘型固定联轴器、柔性联轴器等。

离合器是指可以使原动轴与从动轴耦合或者分离的联轴器。根据原理与结构的不同，离合器可分为爪型离合器、摩擦离合器、自动离合器等，如图1-47所示。

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图1-47　离合器举例

3.齿轮

齿轮是具有代表性的动力传动零件，能够忠实地以一定速度比从一个轴向另一个轴传递连续的旋转运动。表1-6示出了根据输入轴与输出轴之间不同关系区分的齿轮分类。表中，只有齿条传递的是直线运动。

表1-6　齿轮的种类与特点

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（1）齿轮的齿部名称。图1-48示出了齿轮齿部各名称。一对齿轮的运动可以用相互外接的无滑动旋转摩擦轮来表示。这个旋转摩擦轮的接触面称为分度面，分度面与垂直于轴的平面相交而形成的圆叫作分度圆。圆分度是指在分度圆上或者分度线上测得的相邻齿对应部分间的距离。

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图1-48　齿轮齿部各名称

一个齿的两侧齿形所截取的分度圆的弧长称为齿厚。一个齿槽的两侧齿形所截取的分度圆的弧长称为齿槽宽。间隙是指一对齿轮相互啮合时齿面间的游隙。

（2）齿轮列。若干齿轮的组合称为齿轮列。一般说来，电动机在高转速下转矩小，而在低转速下转矩大。利用齿轮列可以按所要求的转速和转矩制成齿轮传动装置，这就是齿轮列减速装置。图1-49示出了具有代表性的齿轮列减速装置。可以看出，把齿轮A的旋转运动传递到齿轮B时，从动的两个齿数不同的齿轮C、D是固定在同一根轴上的。

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图1-49　齿轮列减速装置

该减速装置各轴的转速与齿数之间有如下关系：

因此，齿轮列的减速比i可按下式计算：

一般说来，齿轮列的减速比i可由下式给出

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（3）行星齿轮装置。行星齿轮装置体积小、重量轻，可以获得很大的减速比，广泛应用于土木建筑机械、发电机驱动、雨水排水泵驱动、船舶推进轴驱动等，适用于从低转速到高转速的各种类型的原动机配套。图1-50示出了行星齿轮装置的基本结构。可以看出，内齿轮（齿数为Z3）和太阳齿轮（齿数为Z1）与行星齿轮（齿数为Z2）相互啮合，太阳齿轮与行星齿轮用连柄连接，使两根轴的中心O1和O2连接起来并围绕O1旋转，行星齿轮一边自转，一边围绕太阳齿轮公转。行星齿轮装置也因此而得名。

图1-50中示出的行星齿轮装置的减速比i与行星齿轮的齿数无关，可由下式给出：