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机械基础张德龙兰州大学出版社书书书图书在版编目（）数据机械基础张德龙主编兰州：兰州大学出版社，中等职业教育通用教材 机 张 机械学专业学校教材 中国版本图书馆 数据核字（）第 号策划编辑张国梁责任编辑佟玉梅封面设计张友乾书名机械基础主编张德龙副 主 编杨建鹏出版发行兰州大学出版社（地址：兰州市天水南路 号 ）电话 （总编办公室）（营销中心）（读者服务部）网址 ：电子信箱 印刷兰州人民印刷厂开本 印张 字数 千版次 年月第版印次 年月第次印刷书号 定价 元（图书若有破损、缺页、掉页可随时与本社联系）机械基础前言前言机械基础 是中等职业学校机械类专业的一门综合性技术基础课，学习目的旨在培养学生掌握机械应用的基本知识和基本技能，为下一步学习专业技术课打好基础，并为今后在工作中合理使用、维护机械设备，进行技术革新提供必要的基础知识和技能。本课程是按照中等职业学校机械类专业的培养目标，参照中国劳动和社会保障部培训就业司颁发的 技工学校机械业专业教学计划与教学大纲（2008）的要求，结合西北地区中职学校学生实际情况组织编写的，适用于普通中专、技工学校、职业高中各专业学生及广大自学爱好者使用。在编写本书时重点考虑了以下几个方面：第一，坚持以能力培养为主导，突出职业技术特色。根据机械类专业学生所从事岗位的实际需要，合理确定学生应具备的知识结构和能力水平，切实落实“管用、够用、适用”的教学指导思想，对教材的难度、深度作了较大调整。第二，在教材编写形式上，采用模块化的设计思想，以课题教学的模式，引导学生由浅入深、由易到难、循序渐进地完成全书的学习任务。每个模块中的各个课题相互独立，但又围绕同一条主线，使学生学习时思路清晰，任务明确。第三，全书尽可能采用图片、表格等方式，生动展现各个知识点，给学生营造一个更加直观的认知环境。课题后配有思考与练习，供教师、学生在课堂进行练习；模块后，专门配有综合练习，既可作为学生的课后练习，也可作为模块考核的测试题。本书在编写时，从教学的实际情况出发，并考虑到学时安排情况，把液压传动部分不列入本书内容，在此特意说明。全书教学课时安排建议如下表：1机械基础前言学时分配表本书由甘肃省机械高级技工学校高级讲师张德龙担任主编，中航工业陕西飞机工业（集团）有限公司工程师杨建鹏担任副主编，参加本书编写的还有甘肃省建材工业学校高级讲师曹昱源、天水市麦积区职教中心讲师李晓刚、甘肃省化工技工学校讲师潘丽君、甘肃省冶金高级技术学院讲师石万晓、张掖职教中心助理工程师辛志伟、甘肃省建材工业学校讲师吴玉明、甘肃酒泉职业技术学院讲师张生成。由于编写者水平有限，时间仓促，书中难免存在一些错误和疏漏，恳请各学校同仁和广大读者提出宝贵意见和建议，并将意见及时反馈给我们，以便修订时进一步完善。编者2009 年 5 月项目绪论模块一模块二模块三模块四模块五模块六模块七 模块八建议课时2242612468项目模块九 模块十模块十一模块十二模块十三模块十四模块十五机动合计建议课时64428424802机械基础目录目录绪论1思考与练习4综合练习4模块一摩擦轮传动6课题摩擦轮传动概述6思考与练习9综合练习9模块二带传动10课题一带传动概述10思考与练习12课题二V带传动12思考与练习19课题三同步带传动简介19思考与练习20综合练习20模块三链传动21课题一链传动概述21思考与练习22课题二链传动类型22思考与练习25综合练习25模块四螺旋传动26课题一螺纹的分类和应用261机械基础目录思考与练习29课题二普通螺纹的主要参数29思考与练习30课题三螺纹的代号标注31思考与练习33课题四螺旋传动的应用形式简介33思考与练习36综合练习36模块五齿轮传动37课题一齿轮传动的类型及应用特点37思考与练习40课题二渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算40思考与练习44课题三其他齿轮传动简介45思考与练习47课题四渐开线齿轮失效形式47思考与练习50综合练习50模块六蜗杆传动52课题一蜗杆传动概述52思考与练习55课题二蜗杆传动的主要参数和啮合条件55思考与练习57综合练习58模块七轮系59课题一轮系的分类和应用特点59思考与练习61课题二定轴轮系传动比计算61思考与练习64课题三定轴轮系中任意从动齿轮的转速计算64思考与练习68综合练习68模块八平面连杆机构70课题一铰链四杆机构的组成和分类70思考与练习73课题二铰链四杆机构的基本性质73思考与练习782机械基础目录课题三铰链四杆机构的演化78思考与练习81综合练习81模块九凸轮机构83课题一凸轮机构的分类和特点83思考与练习85课题二凸轮机构的工作过程及从动件运动规律85思考与练习89综合练习89模块十 其他常用机构91课题一变速机构91思考与练习96课题二换向机构96思考与练习97课题三间歇运动机构97思考与练习103综合练习103模块十一轴104课题一轴的用途和分类104思考与练习106课题二转轴的结构107思考与练习111综合练习111模块十二键、销及其连接112课题一键连接112思考与练习115课题二销连接116思考与练习117综合练习117模块十三轴承118课题一滚动轴承119思考与练习131课题二滑动轴承131思考与练习134综合练习134模块十四联轴器、离合器和制动器137课题一联轴器的结构、特点及应用1373机械基础目录思考与练习138课题二离合器的结构、特点及应用139思考与练习140课题三制动器的结构、特点及应用140思考与练习141综合练习141模块十五弹簧143课题弹簧的基础知识143思考与练习146综合练习1464机械基础绪论绪论人类社会的发展，离不开生产力的发展；生产力的发展，更离不开机械的发展。机械是生产力发展水平的重要标志。早在古代，人们就利用杠杆、滑轮等简单机械，用以减轻劳动强度、提高工作效率。随着计算机技术、电子技术与机械技术的有机结合，工业生产的自动化程度越来越高，促使机械产品不断向着高速、高效、精密、多功能的方向发展。机械产品的制造水平已成为衡量国家技术水平和现代化程度的重要标志之一。一、基本概念机械是机构和机器的总称。机器是人们根据使用要求而设计制造的一种执行机械运动的装置，用来变换或传递能量，从而代替或减轻人类的体力和脑力劳动。机器一般由动力部分、传动部分、执行部分和控制部分组成，具体作用及应用见表 0-1。表 0-1机器各组成部分的作用机构是用来传递运动和动力的组成单元，它可以是单一的零件，也可以是若干个零件。如图 0-1a）为一个机构。组成部分作用应用实例动力部分提供原始动力，把其他能量转换为机械能，驱动机器各部件运动电动机、内燃机、蒸汽机、空气压缩机等传动部分把原始动力传递给工作部分的机构，属于中间环节金属切削机床中的带传动、齿轮传动、螺旋传动等执行部分完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的末端，其结构形式取决于机器的用途金属切削机床中的主轴、拖板等。根据工作需要，其运动形式可以是直线运动，也可以是回转运动或间歇运动等控制部分控制机器运动状态的部分加工中心、数控机床中的控制部分1机械基础绪论%零件是机器及各种设备的基本组成单元，也是加工制造的单元。如图 0-1b），共有三个零件。a）b）图 0-1十字滑块联轴器构件是由许多具有确定的相对运动的零件组成的，是机构中的运动单元，如图 0-2 所示的内燃机（曲柄滑块机构）中的曲柄、连杆和滑块等。图 0-2内燃机（曲柄滑块机构）中的曲柄、连杆和滑块运动副是指两构件直接接触而且又能产生一定形式相对运动的可动连接。根据两构件的接触情况（点、线、面接触）不同，可以把运动副分为高副和低副两大类。1.低副是两构件以面接触的运动副。根据两构件之间的相对运动特征可分为转动副、移动副和螺旋副，其应用示例、表示方法见表 0-2。由于低副是滑动摩擦，摩擦损失比较大，故传动效率较低，不能传递较复杂的运动，但制造相对容易。连杆滑块机架曲柄ABC2机械基础绪论表 0-2低副的分类及应用示例、表示方法2.高副是两构件以点或线接触的运动副。根据两构件之间接触形式不同，通常分为滚动轮接触、凸轮接触和齿轮接触。生活中常见的滚动轮接触，如火车在铁轨上行进；凸轮接触，如饮水机出水控制装置；齿轮接触，如汽车玻璃升降器等。类型说明应用简图转动副两构件接触处只允许做相对转动移动副两构件接触处只允许做相对移动螺旋副两构件在接触处做一定关系的既转又移的复合运动3机械基础绪论高副由于是点或线接触，两构件接触处易磨损，寿命较短，在制造和维修上也比较困难。二、本课程的性质、内容和任务本课程是一门综合性的技术基础课，研究对象是一般工作条件下的常用机构和通用机械零件。学习目的在于培养学生掌握机械中的基本知识和基本技能，为下一步学习专业技术课程打好基础，并为今后在工作中合理使用、维护机械设备，进行技术革新提供必要的基础知识和技能。本课程的主要内容是以机构与零件为主线，讲述机械中常用的传动装置、机构和零件的工作原理、工作特性、结构特点等。主要学习内容可归纳为：机械传动摩擦传动直接接触传动：摩擦轮传动挠性传动：带传动平带传动V 带传动圆带传动啮合传动挠性传动带传动：同步带传动链传动直接接触传动蜗杆传动螺旋传动齿轮传动圆柱齿轮传动锥齿轮传动齿轮齿条传动学习本课程，主要应熟悉和掌握常用机械传动装置、常用机构及轴系零件的基本知识、工作原理和应用特点；掌握分析机械工作原理的基本方法；能进行有关的基本计算；会查阅相关技术手册和选用标准件。学习本课程，要注重理解和运用，注意在生产劳动中观察、思考问题，积累经验，联系实际，不断提高分析问题、解决问题的能力。思考与练习概述机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。综合练习1机器一般由、四部分组成。2运动副分为和两大类。3.属于机构的装置有（）。A.台虎钳B.自行车C.联轴器D.汽车4.用来代替或减轻人类劳动的装备叫（）。4机械基础绪论A.机器B.机构C.零件D.机械5.机器中用来传递运动和力的部分是（）。A.动力部分B.传动部分C.控制部分D.工作部分6.既属于带传动又属于啮合传动的是（）。A.平带传动B.链传动C.齿轮传动D.同步带传动7.杯子和杯盖之间属于()。A.高副B.螺旋副C.移动副D.转动副8.零件是组成机器的最小单元。（对错）9.所有的带传动都属于摩擦传动。（对错）10.低副比高副承载能力大。（对错）11.窗与窗框之间的连接属于高副。（对错）12.机构一般由若干零件构成。（对错）13.机器有哪些特征，它与机构有什么区别？14.举例说明生活中的机器与机构。15.试列举日常生活和生产中高副与低副的实例。16.你打算如何学好机械基础这门课？5机械基础模块一摩擦轮传动模块一摩擦轮传动课题摩擦轮传动概述一、摩擦轮传动工作原理摩擦轮传动是利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和动力的一种机械传动。如图 11 所示为最简单的摩擦轮传动。在正常传动时，主动轮依靠摩擦力的作用带动从动轮转动，并保证两轮的接触面处有足够大的摩擦力，使主动轮产生的摩擦力矩足以克服从动轮上的阻力矩，带动从动轮转动。如果摩擦力矩小于阻力矩，两轮接触面处在传动中会出现相对滑移现象，称之为“打滑”。摩擦轮传动要求两轮之间要有足够的摩擦力。根据最大正摩擦力与正压力、摩擦系数的关系，增大摩擦力的主要途径有：1.增大正压力。增大正压力可以在摩擦轮上安装弹簧或其他的施力装置，但同时会增加作用在轴上的载荷，导致传动件尺寸过大，使机构笨重。2.增大摩擦系数。增大摩擦系数的方法通常是将其中一个摩擦轮用钢或铸铁材料制造，在另一个摩擦轮表面上粘贴一层石棉、橡胶布、纤维、皮革材料等，且轮面较软的摩擦轮适宜作主动轮，可以避免在传动中产生打滑，导致从动轮的轮面局部受损而影响传动质量。a)外接圆柱式摩擦轮传动b)内接圆柱式摩擦轮传动图1-1两轴平行的摩擦轮传动PP6机械基础模块一摩擦轮传动二、传动比的计算机构中瞬时输入速度与输出速度之比称为传动比。摩擦轮传动的传动比就是主动轮转速 n1与从动轮转速 n2的比值，用符号 i 表示。计算公式为：i=n1n2式中n1主动轮的转速，r/min