机械基础知识培训课程.pptx
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1、机械基础知识培训 主要内容主要内容 4.装配和配合原则装配和配合原则 5.机械部件的设计与故障分析机械部件的设计与故障分析6.材料和加工方法材料和加工方法4 4装配和配合原则装配和配合原则 4.1 概述概述4.2 基本概念基本概念4.3 产品装配的工艺性（原则）产品装配的工艺性（原则）4.4 装配尺寸链及保证装配精度的装配方法装配尺寸链及保证装配精度的装配方法 4.1 概述概述装配是机器制造中的最后一个阶段；包括装配、调整、检验、试验等工作；装备质量在很大程度上决定机器的最终质量。4.2 基本概念基本概念任何机器都是由零件、套件、组件和部件组成装配单元：机器中能有效进行装配的独立部分零件1零件
2、2零件3零件4零件5零件6零件7零件8零件9零件10零件11零件12零件13零件14零件15零件16零件17零件18零件19组件1组件2组件3部件1部件2套件1套件2套件3套件4机机器器v套件外圈保持架滚动体内圈向心滚动轴承几个例子v组件减速器从动轴主轴齿轮轴套键轴承1轴承2v部件减速器轴承盖从动轴主动轴箱体上盖箱体下盖螺母螺栓圆柱销v机器总装：形成最终产品。电动机减速器工作机+辅助设备总装最终产品汽车多孔闭式喷油器装配过程动画图机器装配系统图基准零件零件零件零件零件零件零件组件套件套件部件机器适用范围 主要用于大批大量生产，指导平行流水装配。在单件小批量生产中很少使用装配工艺规程的制定装配工
3、艺规程的制定内容内容1)分析产品图样，划分装配单元，确定装配方法2)拟订装配顺序，划分装配工序3)计算装配时间定额4)确定各工序装配技术要求、质量检测方法和检查工具5)确定装配时零、部件的输送方法及所需要的设备和工具6)选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备原则原则1)保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命2)合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期，提高装配效率3)尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率4)尽量减少装配工作所占的本钱步骤步骤1)1)研究产品的装配图及验收技术条件研究产品的装配图及验收技术条件2)2)确定装配方法与组织形式确定装配方
4、法与组织形式一般分为固定式固定式和移动式移动式。3)3)划分装配单元，确定装配顺序划分装配单元，确定装配顺序总原则：有利于保证装配精度以及使装配连接、校正等工作能顺利进行。一般次序是：先下后上，先内后外，先难后易，先重大后轻小，先精密后一般。4)4)划分装配工序划分装配工序5)5)编制装配工艺文件编制装配工艺文件清洗刮削平衡螺纹连接过盈连接校正此外，部件或总装后的检验、试运转、油漆、包装等一般也属于装配工作。几个装配例子例1：单列深沟球轴承的安装轴承型号：SKF6306(1)(2)(3)(4)(5)(6)(8)(9)(7)(10)例2：汽车多孔闭式喷油器装配过程图(1)(2)(3)(4)(5)
5、(6)(8)(7)例3：卧式车床床身装配例3：发动机装配4.3 产品装配的工艺性（装配原则）产品装配的工艺性（装配原则）目的：机器结构能保证装配过程中使相互联接的零部件不用或少用修配和机械加工，用较少的劳动量，花费较少的时间按产品的设计要求顺利地装配起来。原则：1）机器结构应能分成独立的装配单元2）减少装配的修配和机械加工3）机器结构应便于装配和拆卸1）机器结构应能分成独立的装配单元 单元装配应互不阻碍，尽量平行进行装配作业，以便组织多厂协作生产(a)1-操纵箱2光轴3联轴器4阶梯轴5箱体转塔车床的两种结构比较(b)部件可预先进行调整，使其以完善的状态进入总装，保证总机的装配质量 结构改进尽量
6、只是局部变动，不仅使改装方便，也有利产品的改进和换代(a)传动齿轮箱的两种不同结构(b)装配应有利于机器的维护检修，运输方便，特别是对重型机器的包装(a)轴的两种不同结构(b)(a)(b)轴的两种结构方案2）减少装配的修配和机械加工(a)主轴箱与床身的不同装配结构形式(b)尽量减少不必要的配合面。(a)圆锥齿轮两种不同轴向定位结构(b)在机器结构设计上，尽量采用调整装配法代替修配法。(a)(b)车床溜板后压板的两种结构 装配时尽量减少机械加工，否则不仅影响装配工作的连续性，延长装配周期，而且在装配车间增加了机械加工设备。(a)(b)两种不同的轴上油孔结构(a)(b)两种活塞连接结构 3)机器结
7、构应便于装配和拆卸 组件的几个外表不应同时装入基准零件配合孔中，而应先后依次装配(b)(a)轴依次装配的结构 同时装入先装且直径小后装(a)(b)车床车身、油盘及床腿的两种连接方式 同一尺寸面上的过盈配合其装配和拆卸都困难(a)(b)(c)(d)注意机器设计过程中，处理好一些容易被无视的“小问题”。(b)(a)装配时应考虑装配工具与连接件的位置(c)基体和底座的联接(a)(b)注意考虑机器使用过程中的磨损及其他原因造成的拆卸修问题，所有的易损零 件都要考虑拆卸方便问题。(a)轴承的结构应考虑拆卸问题(c)(b)(d)圆锥齿轮的结构(a)(b)(c)销孔的不同结构 4.4 装配尺寸链及保证装配精
8、度的装配方法装配尺寸链及保证装配精度的装配方法 1）装配尺寸链：解决零件精度和装配精度之间的关系2）保证产品装配精度的尺寸链方法：互换法、选择法、修配法和调整法 简单介绍修配法和调整法：齿轮与轴的装配关系图 5机械零部件设计机械零部件设计5.1 概述概述5.2 举例举例5.2.1圆锥-圆柱齿轮减速器设计5.2.2模型模具的设计5.3 故障分析故障分析5.1 概述 机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保证设计质量的重要因素。q 其一般过程：计划阶段方案设计阶段技术设计阶段技术文件编制阶段防止在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求q 应满足的基本要求应保证零件
9、有足够的强度、刚度、寿命。一、防止在预定寿命期内失效的要求齿轮轮齿折断 轴承内圈破裂 齿面接触疲劳轴瓦磨损轮齿塑性变形轴承外圈塑性变形提高零件强度、刚度和寿命的措施，如：采用高强度的材料 合理设计零件的截面形状，增大惯性矩 提高零件的制造精度，以减少工作时的动载荷 增大零件的截面尺寸或增大惯性矩；缩短支承的跨距或采用多点支承。表面镀层表面涂漆表面阳极化二、结构工艺性要求 毛坯选择合理结构简单合理合理的制造精度和外表粗糙度尽量减小零件的加工量三、经济性要求 在保证质量的前提下 简化零件的结构，降低材料消耗 采用无余量、少余量的毛坯，减少加工工时 采用廉价而充足的材料代替昂贵材料 大型零件采用组合
10、结构而非整体结构 尽量采用标准件 四、可靠性要求 零件的失效是随机发生的，原因是零件所受的载荷、环境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化的。为提高零件可靠性，应当在工作条件和零件性能两个方面使其变化尽可能小。q机械零部件的计算准则 强度准则刚度准则 设计时，首先应根据零部件的失效形式确定设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则：寿命准则振动稳定性准则可靠性准则选择零部件类型和结构q零部件的设计流程图 计算零部件上的载荷确定计算准则选择的材料确定零部件的基本尺寸结 构 设 计校 核 计 算画出零件工作图画出部件装配图5.2.1圆锥-圆柱齿轮减速器设计v适用范围：在化工、采
11、矿和纺织等重工业的运输系统中，在原动机与工作机之间有一个独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大扭矩，这种装置就是减速器。v工作条件：某一化工厂设备中的输送装置要求运转平稳，工作转距变化小，单班工作，每班8小时，工作寿命为10年（每年工作300天），立轴的速度允许误差5%。v设计过程及内容1）减速器类型的选择2)机械传动装置的总体设计3)减速器的结构、润滑及传动设计4)减速器箱体及附件设计1）减速器类型的选择圆锥-圆柱蜗轮齿轮减速器圆锥-圆柱蜗轮齿轮减速器简图2)机械传动装置的总体设计电动机类型选择：运输平稳，工作转矩变化很小电动机容量的选择：功率为10kW,输出功率为9.61kW电动机转
12、速的选择:1450r/min电动机型号确实定:YZR-2-160M2电磁制动三相异步电机3)减速器的结构、润滑及传动设计齿轮的设计：级别Z1Z2mn(mm)Mt(mm)nha齿宽（mm）高 级别20753.580634201大锥齿轮轮毂长L=50低 级别239544.0404B1=85,B2=80轴类零部件的设计：输出轴上的功率、转速和转距的确定作用在齿轮上的力初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢，根据轴的常用材料许用应力表得出：dmin=52.1mm联轴器的选用根据轴的最小直径，确定联轴器的型号，查标准GB5014-85，选用HL4型性柱销联轴器。轴的结构与装配轴的结构设计o拟定轴上零
13、件的装配方案 o根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度满足半联轴器的轴向定位要求满足轴承的定位要求：初选两端轴承为单列圆锥滚自轴承30313满足齿轮的定位要求满足轴承盖的定位要求，同时确定润滑剂o轴上零件的周向定位 确定采用平键连接。查国标GB1095-79和国标GB1096-79o确定轴上圆角和倒角尺寸 确定轴上圆角和倒角尺寸 求轴上的载荷 根据轴的结构简图，画出弯矩图和扭矩图，找出轴的危险截面按弯矩合成应力校核轴的强度 查轴的常用材料及其主要机械性能表得：故，安全精确校合轴的疲劳强度 o判断危险截面o截面IV左侧o截面IV右侧画出绘制轴的工作图 4)减速器箱体及附件设计箱体：采用HT20
14、0，铸造油面指示器：选用游标尺M16起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M161.5v结构部件图圆锥-圆柱齿轮减速器结构部件图5.2.2电动机绝缘胶架注塑模的设计v设计过程及内容1）拟订模具结构形式2)注射机型号确实定3)分型面位置确实定4)烧注系统形式和烧口的设计5）成型零件的设计与加工工艺1）拟订模具结构形式多型腔多分型面模具（三个分模面，三个分型面）2)注射机型号确实定注射量：95g锁模力：120T模板大小：4005503)分型面位置确实定1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边3)保证塑件的精度要求。4)满足塑件的
15、外观质量要求。5)便于模具加工制造。6)对成型面积的影响。7)对排气效果的影响。8)对侧向抽芯的影响。平直分型面，前模（定模）做成平的，胶位全部在后模（动模），大简化了前模的加工行位（滑块）分型面，行位分型面有利于线切割行位以及后模仁和后模镶件等成型零件。分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置推出机构动作。4)浇注系统形式和浇口的设计浇注系统形式和浇口的设计A.主流道设计 主流道尺寸主流道一端与主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.54mm。主流道衬套的形式烧浇口选择为标准件，注射机的喷嘴半径为20，所以烧浇
16、口半径取为R21。主流道衬套固定用定位圈配合将烧浇口固定在模具的面板上。采用标准件，外径为120mm，内径35mmB.分流道设计主分流道的形状及尺寸工程常用梯形截面，通过计算求出大型号(8mm,6mm,5mm)主分流道长度将分流道设计成直的，总长140mm。副分流道的设计根据经验取值，单边锥度2度，最底部直径6mm，水平方向两层流道直径4mm，总长度38.15mm。分流道的外表粗糙度内外表粗糙度不要求很低，一般取1.6m左右。分流道的布置形式采用平衡式C.浇口（进料口）的设计浇口的选用采用限制性侧浇口，开设在分型面上。浇口各局部尺寸取的经验值。浇口位置的选择浇口位置的选择原则：1)尽量缩短流动
17、距离2)浇口应开设在塑件壁厚最大处3)必须尽量减少熔接痕4)应有利于型腔中气体排出5)考虑分子定向影响6)防止产生喷射和蠕动7)浇口处防止弯曲和受冲击载荷8)注意对外观质量的影响进浇点1的分流道开在行位上。进浇点2的分流道开在后模模仁上。D.浇注系统的平衡平衡式模具（从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同）。原则：设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。E.冷料穴的设计 一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主分流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，常用形式有端部为Z字形和拉料杆形
18、。本模具中的只要将分流道顺向延长一段距离就行了。5）成型零件的设计与加工工艺A.成型零件的设计 前模仁的设计 行位1的设计 行位2的设计 后模仁的设计 后模仁镶件的设计B.成型零件的加工工艺前模仁的设计前模仁是一个平底的长方形，由于有四个型腔，因此模仁受的压力较大，据经验厚度需设计厚点，同时还要考虑到固定前模仁的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流道孔、斜导柱从前模仁穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等。设计前模仁的宽160mm，厚25mm，长260mm。行位1的设计 行位2的设计 后模仁的设计 后模仁镶件的设计B.成型零件的加工工艺 材料、开料材料、开料前模仁就是一个长方
19、体。其设计尺寸为26016025，而订材料时的尺寸每边必须大约留3的余量。材料到后进行开料（用铣床），开粗的最终尺寸仍然单边要留20丝的余量，因为材料热处理后会有少量变形，余量是留给最后精磨的（平面磨床），到达尺寸为260.4160.425.4。5.3 故障分析故障分析 1）炼油厂主风机增速箱振动故障分析2）滑动轴承故障分析 热处理前的加工热处理前的加工用热处理将材料的硬度由HRC3135淬硬到HRC4852。热处理前加工一些精度要求不高的地方，包括6个M10的内螺纹，两条6的运水，4个运水螺纹牙，4个斜导柱孔，2个锥形的分流道孔。斜导柱孔须和前模框装配好后，一起钻20的斜孔，钻好后把斜导柱配
20、进去。处理后的加工处理后的加工前模仁热处理后，只要将它精磨到数，配一下框就行了。将热处理后的前模仁的四周磨小，再配到前模框中去。1 1）炼油厂主风机增速箱振动故障分析）炼油厂主风机增速箱振动故障分析 南京炼油厂催化裂化装置1号主风机增速箱，传递功率1000KW，输出转速4050r/min，齿轮齿数分别为95和61，1986年8月，催化裂化装置在满负荷运转过程中，1号主风机的增速箱振动强烈，噪声很大，严峻影响生产的正产进行。振动分析图结论：齿轮齿面发生严峻点蚀、剥落、崩裂等缺陷时，啮合过程中将产生大 量与该齿轮转速频率相同的脉冲，使齿轮运行时振动加剧，并在频 谱图中出现故障齿轮工频及其各次谐波分
21、量，借此可识别齿轮的故障 2）滑动轴承故障分析滑动轴承故障分析某 气 体 压 缩 机 组，结 构 简 图 如 图 1-12-1所 示，其 中 电 机 转 速 为1000r/min（17Hz）；压缩机转速4330r/min（约72Hz），额定风压510000Pa，额定风量155000Nm3/h。电机、增速及、压缩机均采用滑动轴承。结论：工作中，首先分析异常振动的频率成分，然后在机组具有这个特征频率的全部运动部件上安排测点，进行测试、分析，并结合机组结构、振幅大小和异常音响等进行诊断，由于电机负荷侧滑动轴承的间隙不当，导致了整个机组振动上升，而在压缩机进风侧轴向位置上，振幅接近报警限，有针对性地排
22、除故障之后，机组全体振动下降6.材料和加工方法6.1 概述概述6.2 材料材料6.3 加工方法加工方法6.3.1传统加工方法6.3.2现代加工方法材料是人类生产和生活的物质基础，直接反映出人类社会的文明程度。在现代科学技术中，材料科学技术是基础。6.1 概述概述材料工业工程物质结构用途机械工程材料工建工程材料电工材料金属材料无机材料高分子材料复合材料结构材料功能材料材料的分类原材料铸造锻压焊接原材料机械（切削）加工零件机器热处理热处理热处理装配一个完整的零部件一般是由原材料经各种加工方法制成毛坯，再加工成零件，最后装配成为机器。其过程可由下表表示。热加工冷加工机械产品中常用的工程材料钢铸铁有色
23、金属及其合金：铝、铜和钛等非金属材料：塑料、橡胶、复合材料和陶瓷7.2 材料材料钢钢：铁、碳、合金元素（铬、镍、钨、钒等）和杂质（硅、硫、磷等）其中碳量小于2%成分成分 牌号牌号A.中国B.美国C.国际A.中国国家标准（推举性）：GB行业标准：冶金部YB或YB/Z（2）牌号命名采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示。（1）凡列入国际标准和行业标准的钢铁产品，应列入产品牌号和统一数字代号，相互对照并列使用。（3）采用汉语拼音字母来表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品名称汉字的汉语拼音中选取，原则上取第一个字母，当和另一产品字母重复时，改取第二个字母或第三个字母
24、，或同时选取两个汉字的汉语拼音的第一个字母。（4）采用的汉语拼音字母，原则上只取两个，一般不超过两个。总则：根据GB/T221-2000钢铁产品牌号表示方法和GB/T17616-1998钢铁及合金统一数字代号体系B.行业标准：AISI钢铁学会标准ASTM材料与试验协会标准ASME机械工程师协会标准SAE机动车工程师协会标准AMS宇航材料标准（航空工业最常用的一种材料规格，由SAE制定）API石油学会标准AWS焊接协会标准MIL用标准AFS铸工学会QQ联邦政府标准UNS：金属与合金牌号统一数字体系的简称，是由ASTME507和SAE1086等技术推举使用的。国家标准：ANSI国家标准C.国际IS
25、O（2）以化学成分为主要牌号表示如：热处理非合金钢C45；铁素体耐热钢H1H7；奥氏体耐热钢H10H18（1）以力学性能为主要牌号表示如：结构用非合金钢S235；工程用非合金钢E235 分类分类（1）低合金钢Me10%1）碳素钢）碳素钢 2）合金钢）合金钢（1）低碳钢C0.6%A.按化学成分分类按化学成分分类B.按质量分类按质量分类P、S0.030%1）普通钢2）优质钢3）高级优质钢：S：使合金产生热裂、热脆缺陷P：使合金产生冷裂、冷脆缺陷P0.045%S0.055%P0.040%S0.045%C按用途分按用途分弹簧钢、轴承钢、耐热钢、耐蚀钢等。1）结构钢）结构钢2）工具钢）工具钢3）特殊性能
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