1、机械基础(第四版)绪 论（2课时）【导入】人们的生活离不开机械，在日常生活中都随处可见（例如：螺钉、自行车、汽车、挖掘机），它通常有两类：一类是可以使物体运动速度加快的称为加速机械（自行车、飞机）；一类是使人们能够对物体施加更大力的称为加力机械（旋具、机床）。教学目标：1、本课程的性质、内容、特点及学习方法2、掌握零件、构件、机构、机器的概念及它们之间的区别与联系和机器的组成3、掌握运动副的概念和分类教学重点难点：1、机器和机构的区分2、运动副的概念和分类一、课程概述 1.课程性质 机械基础就是来研究这些机械的一门专业基础课，是为学习专业技术课培养专业岗位能力服务的。2.课程内容它包括机械传动
2、、常用机构、轴系零件及液压与气压传动等方面的基础知识。3.课程任务学以致用。二、机器、机构、机械、构件和零件1.零件和构件（1）零件：是机器及各种设备的基本组成单元（例如螺母、螺栓），有时也将用简单方式练成的单元件称为零件（如轴承）。（2）构件：是机构中的运动单元体（如曲柄、连杆）。（3）两者间的区别和联系区别：零件是制造单元，相互之间没有运动。 构件是运动单元，相互之间有确定的相对运动。联系：构件可以是一个独立的零件，也可以是由若干个零件组成2.机器和机构（1）机构：是具有确定相对运动的构件的组合，它是用来传递运动和力的构件系统（如带传动机构、齿轮机构）。（2）机器：是人们根据使用要求而设计
3、制造的一种执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，从而代替或减轻人类的体力劳动和脑力劳动（如电动机手机）。（3）两者之间的异同点不同点：机器能代替人的劳动完成有用的机械工或实现能量转换，机构只能用来传递运动和力而不能做功或实现能量转换。相同点：都是由构件组成；构件间都具有确定的相对运动。3.机器的组成一台完整的机器，通常由四部分组成动力部分： 作用是将其它形式的能量转换为机械能，以驱动机器各部分的运动。执行部分（工作机构）：机器中直接完成具体工作任务。传动部分（传动装置）：将原动机的运动和动力传递给工作机构。控制部分：显示、反映、控制机器的运行和工作。三、运动副的概念及应用特点1.
4、运动副：两构件之间直接接触并能产生一定形式相对运动的可动联接。根据接触情况可分为高副和低副。（1）低副：两构件间作面接触的运动副。根据运动特征分为转动、副移动副和螺旋副。（2）高副：两构件间作点或线接触的运动副。按接触形式不同分为滚轮接触、凸轮接触和齿轮接触。2.运动副的应用特点（1）低副特点：单位面积压力小，传力性能好，滑动摩擦，摩擦阻力大，效率低。不能传递较复杂的运动。（2）高副特点：单位面积压力大，两构件接触处容易磨损，制造和维修困难，能传递较复杂的运动。3.低副机构与高副机构机构中所有运动副均为低副的机构称为低副机构；机构中至少有一个运动副是高副的机(a)转动副 (b) 移动副 (c)
5、 螺旋副 构称为高副机构。四、机械传动的分类(P10)本章小结 1机器、机构的特征及异同点。2构件与零件的概念。3机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。4机器的组成。5运动副概念及其分类。6高副、低副的应用特点。7机械传动的分类。作业：上述 3，4，6第一章 带传动（5课时）教学目标：1. 掌握带传动的组成及工作原理2. 掌握V带的主要参数和标记3. 理解V带传动的安装维护及张紧装置4. 了解带传动的分类5. 了解V带的结构和带轮的结构分类6了解同步带传动教学重点难点：1.带传动的工作原理及传动比2.V带的主要参数和标记【复习】1.零件和构件的定义及区别和联系 2.机器和机械的异同点；机器的
6、分类 3.运动副的概念及分类 4.高副和低副的概念、分类和特点第一节 带传动的组成、原理和类型【导入】在日常生活中经常会看到用带传动的场合（例如缝纫机、录音机、跑步机），还有一些机器中也常用到带传动（例如粉碎机、手扶拖拉机）。这么多用到带传动的场合，那么带传动是由哪几部分组成的？它又是怎么来传递运动和动力的？【新授】一、带传动的组成和原理1.带传动的组成带传动一般由固连与主动件的带轮（主动轮），固连与从动件的带轮（从动轮）和紧套在两轮上的挠性带组成。2带传动的工作原理带传动是以张紧在至少两个轮上的带作为中间挠性件，依靠带与带轮接触面间产生的摩擦力（啮合力）来传递运动与力的。目前，大多数用带传动
7、的都是依靠摩擦力来传递运动和动力：主动轮通过摩擦力将运动和力传递给带，带有通过摩擦力将运动和力传递给从动轮，从而实现带传动的正常工作。摩擦力的大小不仅与带和带轮接触面的摩擦系数有关，还与接触面间的正压力有关。因此，带与带轮之间应有一定的张紧程度，以保证足够的摩擦力。3机构传动比i机构中瞬时输入角速度与输出角速度的比值称为机构的传动比。传动比是机械传动中的一个重要概念，针对不同的机械传动，具体的表达式会有所不同，但基本概念是相同的。带传动的传动比就是主动轮转速n1与从动轮转速n2之比，通常用i12表示 i=n1n2从传动比公式可以得出：当0i1时，机械传动为减速传动（从动轮转速小于主动轮转速）。
8、机械中常用的是减速传动。传动比的角标符号的含义要清楚，i12与i21的含义是不同的，在计算中不能混淆。i12：1为主动轮，2为从动轮，表示轮1与轮2的转速比；i21：2为主动轮，1为从动轮，表示轮2与轮1的转速比。二、带传动的类型(P13)带传动摩擦型带传动啮合型带传动：同步带传动圆带传动平带传动V带传动普通V带传动窄V带传动多楔带传动第二节V带传动一、V带及带轮V带传动是由一条或数条V带和V带带轮组成的摩擦带传动。1.V带（1）外形：V带是一种无接头的环形带，其横截面为等腰梯形，工作面是与轮槽相接处的两侧面，带与轮槽底面不接触。（2）分类：按结构不同可以分为帘布芯和绳芯（3）组成：由包布、顶
9、胶、抗拉体和底胶（4）特点：帘布芯：制造简单，抗拉强度高，价格低，应用广。 绳芯：柔韧性好，适用于转速较高的场合。2.V带带轮常用结构有实心式、腹板式、孔板式和轮辐式基准直径较小时采用实心式带轮，当基准直径大于300mm时，采用轮辐式带轮材料: 铸铁,常用HT150、HT200。转速高时：用铸钢、钢的焊接结构低速、小功率时：用铝合金、塑料。实心式：当带轮直径d（2.5-3）dS(带轮轴孔直径)采用。腹板式:当带轮直径d300mm时采用。孔板式: 当带轮直径d300mm时采用。轮辐式: 当带轮直径d300mm时采用。二、V带传动的主要参数 1、.普通V带的横截面尺寸楔角为40度（带的两侧面所夹的
10、锐角），相对高度（p）为0.7的V带称为普通V带。顶宽bV带横截面中梯形轮廓的最大宽度。节宽bpV带绕带轮弯曲时，长度和宽度不变的层面称中性层，中性层的宽度称节宽。高度h梯形轮廓的高度相对高度p带的高度与节宽之比普通V带已经标准化，按横截面尺寸由小到大分别为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，在相同的条件下，横截面尺寸越大，传递的功率越大。 为了保证带传动工作时带和带轮槽工作面接触良好，V带带轮轮槽角要适当减小些，一般取34、36、38度。2V带带轮的基准直径dd V带带轮的基准直径dd带轮上与所配用V带的节宽bp相对应处的直径。 在带传动中，带轮基准直径越小，传动时带在带轮上的弯曲变形越严重
11、，V带的弯曲应力越大，从而会降低带的使用寿命。为了延长传动带的使用寿命，对各种型号的普通V带带轮都规定了最小基准直径。d1d22112ddnni=3V带传动的传动比i dd1主动轮基准直径，mm dd2从动轮基准直径，mm n1主动轮的转速，r/min n2从动轮的转速，r/min通常V带传动比i7，常用274小带轮的包角1包角带与带轮接触弧所对应的圆心角。包角的大小反映了带与带轮轮缘表面间接触弧的长短。两带轮中心距越大，小带轮包角也越大，带与带轮接触弧也越长，带能传递的功率也越大；反之，带能传递的功率就越小。为了使带传动可靠，一般要求小带轮包角大于等于120度。包角计算公式5中心距a 中心距
12、两带轮中心连线的长度。两带轮中心距增大，使带传动能力提高；但中心距过大，又会使整个传动尺寸不够紧凑，在高速时易使带发生震动，反而使带传动能力下降。因此，两带轮中心距一般在0.72（dd1+dd2）范围内。6带速v 带速太低，传动尺寸大而不经济带速太高，离心力又会使带与带轮间的压紧程度减少，传动能力降低因此带速一般取525ms7V带的根数Z 根数多，传递功率大,但受力会不均匀，所以带的根数应小于7。三、普通V带的标记与应用特点 1普通V带的标记 中性层V带绕带轮弯曲时，其长度和宽度均保持不变的层面。 基准长度Ld在规定的张紧力下，沿V带中性层量得的周长，又称为公称长度。 标记示例：2普通V带传动
13、的应用特点 优点：（1）结构简单，制造安装精度要求不高，使用维护方便，适用于两轴中心距较大的场合（2）传动平稳，噪声低，有缓冲吸振作用（3）在过载时，传动带在带轮上打滑，可以防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用。缺点：（1）不能保证的准确的传动比（2）外廓尺寸大，传动效率低四、V带传动的安装维护及张紧装置 1V带传动的安装与维护 （1）安装V带时，用大拇指将带按下15mm左右，带的张紧程度就达到合适状态。（2）安装V带时，两轮轴线要平行，两轮槽对称平面应重合，偏角误差小于20（3）V带在轮槽内要有正确的位置。V带顶面应与带轮外缘表面平齐或略高一些，底面与槽底面应有一定间隙。（4）在使用过程中应定
14、期检查并及时调整。（5）为了保证安全生产和V带清洁，应给V带传动加防护罩。2V带传动的张紧装置V带常用的张紧方法有调整中心距法和采用张紧轮法，其中在安装张紧轮时，要安装在松边内侧且靠近大带轮处，目的是不使小带轮的包角减小。第三节 同步带传动简介；【复习】1.V带的主要参数和型号 2.V带传动比和包角的计算公式 3.V带包角中心距带速和根数对带传动的影响及取值范围4.V带的标记和应用特点 5.V带安装与维护时的注意事项 6.V带传动的张紧方法【导入】前面讲到的带传动都是靠带与带轮接触弧上的摩擦力来传递运动和动力的，但有一种带并不是靠摩擦力来传递运动和力的，这就是今天要讲的同步带。【新授】一、同步
15、带传动的特点同步带是一种啮合传动，依靠带内周的等距横向齿与带轮相应齿槽间的啮合力来传递运动和力，兼有带传动和齿轮传动的特点。1.带与带轮之间没有打滑现象，.能保证准确的传动比2.传动效率高，传动比大3.允许带速高4.安装时对中心距要求严格5. 制造要求高，价格较贵二、同步带传动的应用同步带传动主要用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如计算机、录音机、数控机床、汽车等。同步带规格已经标准化，它最基本的参数是节距。同步带的齿形一般采用渐开线，并用与齿轮加工相似的方法加工。为了防止同步带从带轮上脱落，带轮侧边应装挡圈。【总结】 1带传动的组成、工作原理。2普通V带的结构、主要参数。3普通V带传动的
16、标记及应用特点。4普通V带传动的。5带传动的安装维护及常用张紧装置。6窄V带和同步带传动的一般概念。作业 p14练习13，p20练习17第二章 螺纹传动（5课时）教 学 目 标1、了解螺纹类型、特点及应用2、理解普通螺纹的主要参数，掌握标记方法3、掌握螺旋传动的应用形式教学重点难点1、普通螺纹的主要参数及标记方法 2、 差动螺旋传动原理及计算第一节 螺纹的种类和应用【导入】大家肯定不会对螺纹感到陌生，螺纹是在生活中经常看到的，但螺纹是不是只有咱们看到的这一种呢？如果不是它还有什么样的？又是怎么分的呢？这就是今天要跟大家讲的内容。螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。【新授】 一、按
17、螺纹牙型的不同分类1.三角形螺纹：又称普通螺纹，牙型为三角形，分为粗牙和细牙两种，广泛用于各种紧固连接。粗牙的应用最广，细牙的使用于薄壁零件的连接和微调机构的调整。2.矩形螺纹：牙型为矩形，传动效率高，用于螺旋传动。但牙根强度低，精加工困难，还未标准化已逐渐被梯形螺纹代替3.梯形螺纹：牙型是梯形，牙根强度较高，易加工。广泛用于螺旋传动。4.锯齿型螺纹：牙型是锯齿形，牙根强度较高，用于单向螺旋传动。二、按螺旋线方向分类及应用根据螺旋线方向不同，螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。螺旋线方向的判别：方法一：右旋螺纹：顺时针旋入的螺纹（或右边高），应用广泛。左旋螺纹：逆时针旋入的螺纹（或左边高）。方法二：用
18、右手来判定：伸出右手，手心对着自己，四指与轴线平行，看螺纹的倾斜方向是否与大拇指的指向一致，一致就为右旋螺纹，不一致就为左旋螺纹。三、按螺旋线的线数分类及其应用根据螺旋线的线数（头数），分为单线螺纹、双线螺纹和多线螺纹。单线螺纹：沿一条螺旋线所形成的螺纹，多用于螺纹连接。多线（双线）螺纹：沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹，多用于螺旋传动。四、按螺旋线形成的表面分类根据螺旋线形成的表面，分为内螺纹和外螺纹。第二节普通螺纹的主要参数【导入】上节课讲了那么多的螺纹，它们在加工的时候肯定要根据不同的尺寸加工，那么应该知道哪些尺寸呢？我们叫这些尺寸为螺纹的参数。【新课】一、 螺纹的直径
19、1. 螺纹的直径分为大径、中径和小径普通螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。内螺纹的大径用代号D表示，外螺纹的大径用代号d表示。螺纹的公称直径是指代表螺纹尺寸的直径。普通螺纹的公称直径是大径。2. 小径普通螺纹的小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。内螺纹的小径用代号D1表示，外螺纹的小径用代号d1表示。3. 中径普通螺纹的中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的素线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方。该假想圆柱称为中径圆柱。内螺纹的中径用代号D2表示，外螺纹的中径用代号d2表示。二、牙型角牙型角是指在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角。普通螺纹的牙型角a。牙
20、型半角是牙型角的一半，用代号a/2表示。牙侧角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。三、螺距和导程1. 螺距（P）螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。2. 导程（Ph）导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。3.螺距、线数、导程之间的关系 单线螺纹的导程就等于螺距 多线螺纹的导程等于螺旋线数与螺距的乘积 即 PhZP四、螺纹升角螺纹升角又称导程角，普通螺纹的螺纹升角是指在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。五、牙型高度h1在螺纹牙型上，牙顶到牙底在垂直于螺纹轴线方向上的距离第三节 螺纹的代号标注螺纹代号与标记1、普通螺纹的代号与标
21、记1)普通螺纹代号粗牙普通螺纹用字母M及公称直径表示细牙普通螺纹用字母M及公称直径螺距表示当螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH”字2)普通螺纹标记普通螺纹的完整标记由螺纹代号，螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号所组成。 细牙螺纹的每一个公称直径对应着数个螺距，因此必须标出螺距值，而粗牙普通螺纹不标螺距。 右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹则用LH表示。 旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N和短旋合长度S三种，中等旋合长度N不标注。 公差带代号中，前者为中径公差带代号，后者为顶径公差带代号，两者一致时则只标注一个公差带代号。内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母。内、外螺纹配合的公差带代号中，前者为
22、内螺纹公差带代号，后者为外螺纹公差带代号，中间用“ / ”分开。2、梯形螺纹代号和标记1)梯形螺纹代号梯形螺纹用字母Tr及公称直径表示2)梯形螺纹标记梯形螺纹的完整标记由螺纹代号，螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号所组成。单线螺纹只标注螺距，多线螺纹标注螺距和导程。右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹用LH表示。旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N两种，中等旋合长度N不标注。公差带代号中，螺纹只标注中径公差带代号。内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母。内、外螺纹配合的公差带代号中，前者为内螺纹公差带代号，后者为外螺纹公差带代号，中间用“ / ”分开。 3、管螺纹标记1)用螺纹密封的管螺纹2）非螺纹密
23、封的管螺纹管螺纹尺寸代号不再称作公称直径，也不是螺纹本身的任何直径尺寸，只是一个无单位的代号。管螺纹为英制细牙螺纹，其公称直径近似为管子的内孔直径，以英寸为单位。右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹则用LH表示。非螺纹密封管螺纹的外螺纹的公差等级有A、B两级，A级精度较高；内螺纹的公差等级只有一个，故无公差等级代号。内、外螺纹配合在一起时，内、外螺纹的标注用“ / ”分开，前者为内螺纹的标注，后者为外螺纹的标注。 【总结】知道螺纹的主要参数是哪几个，螺距、线数和导程之间的关系，螺纹代号标注中应该注意的问题。第四节 螺旋传动的应用形式【导入】前面我们学习摩擦轮传动时，已接触过摩擦压力机，在它的未端，
24、是一种螺旋传动，那么螺旋传动还有哪些应用形式呢？今天我们就来学习相关内容。【新授】一螺旋传动的特点及分类螺旋传动是一种空间运动机构，是面接触的低副机构，螺杆与螺母间组成螺旋副。螺旋传动是利用螺旋副来传递运动和动力的一种机械传动，可以方便地把主动件的回转运动转变为从动件的直线运动。1.特点：结构简单，工作连续、平稳，承载能力大，传动精度高等优点，但摩擦大，传动效率低，易磨损。 2.分类：普通螺旋传动，差动螺旋传动和滚珠螺旋传动。二、普通螺旋传动1、普通螺旋传动的应用形式普通螺旋传动是由构件螺杆与螺母组成的简单螺旋副实现的传动。1）螺母固定不动，螺杆回转并作直线运动 应用实例：台虎钳、螺旋压力机、
25、千分尺、活络扳手2）螺杆固定不动，螺母回转并作直线移动应用实例：螺旋千斤顶，插齿机刀架3）螺杆原位回转，螺母直线移动 应用实例：车床横刀架、机床溜板箱4）螺母原位回转，螺杆直线移动 应用实例：应力试验机上的观察镜螺旋调整装置。2、普通螺旋传动中构件移向的判断 普通螺旋传动时，从动件作直线运动的方向，不仅与螺纹的回转方向有关，还与螺纹的旋向有关。方法：1) 判断螺旋传动中，转动和移动的构件是否为同一构件。2）根据螺纹的旋向用左手或右手即右旋螺纹用右手，左旋螺纹用左手3）手握空拳，四指指向与螺杆（或螺母）的回转方向相同，大拇指竖直，如果转动和移动的情况属于第一种则大拇指的指向就是主动件（或从动件）
26、的移动方向；如果属于第二种情况则大拇指的反方向即为主动件（或从动件）的移动方向。3、普通螺旋传动移距（移速）的计算普通螺旋传动，螺杆或螺母的移动距离与螺纹的导程有关。移动距离 （mm）L螺杆（或螺母）的移动距离，mm N回转圈数 Ph螺纹导程移动速度 （mm/min） v螺杆（或螺母）的移动速度，mm/min n转速，r/min【例1】 普通螺旋传动中，已知左旋双线螺杆的螺距为8mm，若螺杆按图示方向回转两周，螺母移动了多少距离？方向如何？(P33) 解：普通螺旋传动螺母移动距离为=NPZ=282=32 mm螺母移动方向按上面讲的判断：此题中是螺杆回转，螺母移动。左旋螺纹用左手确定方向，四指指
27、向与螺杆回转方向相同，大拇指指向的相反方向为螺母的移动方向。因此，螺母移动的方向向右。三、滚珠螺旋传动简介滚珠螺旋传动由滚珠、螺杆、螺母及滚珠循环装置组成，当螺杆或螺母转动时，滚动体在螺杆与螺母间的螺纹滚道内滚动，使螺杆和螺母间为滚动摩擦，从而提高传动精度和传动效率。滚珠螺旋传动具有滚动摩擦阻力小，传动效率高传动时运动平稳动作灵敏等优点。但其结构复杂，外形尺寸较大，制造技术要求高，因此成本也较高。目前主要应用于精密传动的数控机床，以及自动控制装置、升降机构、精密测量仪器、车辆转向机构等对传动精度要求较高的场合。“差动螺旋传动”常见的障碍1很难理解“差动螺旋传动”中“差动”的含义，往往认为“差动
28、”就是某两个位移相减的意思；2解决相关计算问题时，主要有两方面的障碍：（1）求移动件位移时，常常错误运用公式，即；（2）已知移动件位移和一处螺旋副导程，需求另一处导程时，思维混乱，不知道对情况进行讨论；（3）运用公式时，不知道和 分别对应螺旋机构中的哪一处螺距。3判别移动件移动方向时，主要存在以下障碍：（1）知道“左、右手定则”内容，但不会真正“操作”；（2）将“差动螺旋传动”当作是“螺杆转动、螺母移动的普通螺旋传动”情形， 认为“活动螺母”的移动方向始终与“螺杆”的移动方向相反；（3）对“差动螺旋传动”的位移判别方法呈现“零认知”。障碍三：移动件移动方向的判别1左右手定则判别普通螺旋传动移动
29、方向的内容是：根据旋向确定用左手或右手（左旋用左手，右旋用右手），四指绕向与螺杆（或螺母）的回转方向一致，大拇指所指的方向（或相反方向）即是所判别的移动方向。调查发现，一般来说，学生能够“说出”判别方法，但在“操作”时存在一些问题，即“四指不知道怎样弯”，于是乎大拇指所指的方向也就出错了。2没有理解“差动螺旋机构的组成”是导致此障碍的主要原因。学生有时遇到的“差动螺旋机构”与教材上给出的机构图会出现差异，只要学生能抓住问题的本质，就不会影响解决问题的正确性了：撇开三个构件的结构形式，抓住它们的运动特点，即一个构件（1）既能转动又能移动、一个构件（2）只能移动不能转动、还有一个构件（3）固定不动（称之为机架）。在运用公式时，构件1与构件3组成的螺旋副的螺距对应公式中的，构件2与构件3组成的螺旋副的螺距对应公式中的。三、教学建议生活中的实例：有一辆在地面上行驶的
