项目三 机械传动装置及零部件

项目三　机械传动装置及零部件 数控机床（图３－１）是现代新型的自动化机器，它由动力装置、传动装置和工作装置组成，如图３－２所示。

图3－1　数控机床图3－2　数控机床的组成传动装置是动力装置和工作装置之间的桥梁，是一种在距离间传递能量以及实现某些其他作用的装置。

机械传动是利用机械方式传递动力和运动的传动，通常指作回转运动的摩擦传动和啮合传动，其目的是用来协调工作装置与动力装置的速度关系，实现减速和增速要求。

数控机床机械传动广泛应用于机床的主传动及进给传动系统中。

课题一　主轴传动装置及零部件任务一　认识数控车床主轴零部件应用实例：数控车床主轴，如图３－３所示。

在图３－３所示的数控车床主轴部件中，前后两组轴承用主轴箱和螺钉等固定并支承主轴，用键将套筒及齿轮等零件固定在主轴上，其结构如图３－４所示。

图3－3　数控车床主轴图3－4　数控车床主轴结构１畅轴轴是机械中的重要零件，其功用是支承转动零件及传递运动和动力。

２畅轴承轴承用于支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少轴与支承之间的摩擦和磨损。

３畅键键是将轴和轴上零件进行周向固定并传递转矩的零件。

４畅螺纹连接螺纹连接是用螺纹零件构成的可拆卸的固定连接。

一、轴轴是机器中最重要的零件之一，其主要功能是传递运动和动力，同时支承回转零件（如齿轮、带轮、链轮等）。

轴一般都要求有足够的强度和良好的加工工艺性。

１畅轴的分类及应用①按照轴线形状不同，轴可分为直轴、曲轴和软轴，如表３－１所示。

②直轴按承受载荷的不同，可分为转轴、心轴和传动轴，如表３－２所示。

表3－1　轴按轴线形状分类续表表3－2　直轴按承受载荷分类示 例 图续表２畅轴的结构及轴上零件的固定（１）轴的结构在实际使用中，轴上往往需要安装零件。

因此，轴多数情况下做成阶梯形，如图３－５所示。

图3－5　轴的结构１—轴头；２—轴肩；３—轴颈；４—轴身；５—轴环①轴颈　轴上与轴承配合的部分。

②轴头　轴上与零件轮毂配合的部分。

③轴身（轴环）　连接轴头与轴颈的非配合部分。

轴向尺寸较小而径向尺寸较大的轴身又称为轴环。

④轴肩　阶梯轴中直径突变的垂直于轴线的环面部分。

轴各部位的直径应符合轴径标准尺寸系列，轴颈的直径还须符合轴承内孔的直径系列。

（２）轴上零件的固定轴上零件固定的方式有两种，即轴向固定（表３－３）和周向固定（表３－４）。

表3－3　轴上零件轴向固定方式及特点表3－4　轴上零件周向固定方式及特点３．轴的加工工艺性①轴上需磨削的轴段，阶梯处应设有砂轮越程槽，如图３－６ａ所示；需切制螺纹的轴段，应设有螺纹退刀槽，如图３－６ｂ所示。

②为了便于加工定位，必要时轴的两端应设中心孔，如图３－６ｃ所示。

图3－6　轴的加工工艺结构１．轴的作用是什么？对轴有哪些要求？２．阶梯轴有哪些结构？３．试述轴上零件的轴向固定方式及特点。

４．你所熟悉的机床上有哪些零件是轴类零件？二、滚动轴承根据轴承工作的摩擦性质，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。

数控机床的主轴一般采用滚动轴承支承。

常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承。

１．滚动轴承的基本结构滚动轴承的结构如图３－７所示，包括内圈、外圈、滚动体和保持架。

①内圈　和轴颈装配。

②外圈　和轴承座孔装配。

③滚动体　在内、外圈的滚道内滚动（基本类型如图３－８所示）。

④保持架　均匀地隔开滚动体。

图3－7　滚动轴承的结构图3－8　滚动体的基本类型２．滚动轴承的主要类型及数控机床主轴常用轴承（１）滚动轴承的类型（表３－５）表3－5　滚动轴承的类型球轴承滚子轴承主要承受径向载荷向心轴承（主要承受轴向载荷）推力轴承同时承受径向和轴向载荷）向心推力轴承深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承滚动轴承的代号由国家标准ＧＢ／Ｔ２７２—１９９３规定，表示滚动轴承的结构、尺寸、公差等级和技术性能等，详见附录１。

（２）数控机床主轴常用滚动轴承（表３－６）表3－6　数控机床主轴常用滚动轴承３．滚动轴承的固定方法为防止轴承在承受轴向载荷时相对轴或座孔产生轴向移动，轴承内圈与轴、轴承外圈与机座孔必须进行轴向定位。

滚动轴承的固定应根据不同的情况选用不同的方法，见表３－７。

表3－7　滚动轴承的固定方法内圈的定位外圈的定位应用说图应用说明　利用轴肩作固定，能承受较大的　利用轴承座孔凸肩作单向固定，能承较大的单向轴向力续表４．滚动轴承的装卸轴承的装拆方法必须规范，否则会降低轴承的精度，损坏轴承和其他零部件。

（１）安装轴承对于小尺寸的轴承，一般可用锤子和简单的辅助套筒直接将轴承的内圈压入轴颈；对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放在温度为８０～１００℃的油中加热，使其内孔胀大，然后用液压机将轴承装在轴颈上。

安装轴承如图３－９所示。

图3－9　安装轴承（２）拆卸轴承对于配合较松的小轴承，可用锤子和铜棒沿轴承内圈四周将轴承轻轻敲出；对于配合较紧的轴承，用拉杆拆卸器（俗称拉马）将内圈拉下，如图３－１０所示。

图3－10　拉杆拆卸器拆卸轴承５．滚动轴承的润滑和密封（１）机械上常用的润滑方式和润滑装置润滑的主要目的是降低摩擦和减轻磨损，还可起到冷却、吸振和防锈的作用。

机床润滑包括轴承、齿轮、导轨和顶尖的润滑，常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。

１）手工定时润滑使用机油壶或油枪（图３－１１）定时向润滑点的油孔、油嘴及油杯加润滑油或润滑脂称为手工定时润滑，主要用于低速、轻载和间歇工作场合。

常用油杯的结构如图３－１２所示。

图3－11　机油壶和油枪图3－12　常用油杯的结构２）连续润滑连续润滑时供油比较可靠，有的还可以调节滴油量。

常用的连续润滑方式见表３－８。

（２）滚动轴承的润滑润滑油润滑的散热效果好。

若滚动轴承附近有润滑油源（如齿轮减速器和变速器中的润滑油），且转动零件的圆周速度又高于２ｍ／ｓ时，则采用飞溅润滑。

一般，转速较高的滚动轴承采用润滑油润滑。

润滑脂润滑的密封简单，维护方便，但散热效果较差。

润滑脂一般在装配时加入。

润滑脂润滑常用于对润滑要求不严格、工作环境较差和压力较大的传动。

表3－8　常用的连续润滑方式密封的目的是为了防止润滑剂泄漏以及外界灰尘和水分等进入轴承。

常用的密封装置可分为接触式和非接触式两种，见表３－９。

表3－9　常用的密封装置非接触式密封沟槽密封迷宫密封密封圈有Ｏ、Ｊ、Ｕ形等形式１．滚动轴承主要由哪几部分组成？２．按所承受的载荷分类，滚动轴承可分为哪几类？３．滚动轴承内、外圈的轴向是如何固定的？４．常用的润滑装置有哪些？在教师的指导下完成滚动轴承的拆装实验。

三、滑动轴承滑动轴承是依靠主要元件间的滑动接触来支承转动零件的，其摩擦力较大，使用维护比较复杂，在多数设备中常被滚动轴承所替代。

但由于滑动轴承具有结构简单，制造、装拆方便，耐冲击，吸振性好，运动平稳，旋转精度高，使用寿命长等优点，所以仍有广泛的应用。

１．滑动轴承的分类滑动轴承一般由轴瓦与轴承座构成。

根据承受载荷的方向不同，滑动轴承可分为向心滑动轴承（主要承受径向载荷）和推力滑动轴承（主要承受轴向载荷）两大类。

常用向心滑动轴承的结构有整体式和剖分式两种。

２．常用向心滑动轴承的结构（表３－１０）表3－10　常用向心滑动轴承的结构四、键与键连接在机械设备中，键主要用于连接轴和轴上零件（如齿轮、带轮等）以实现周向固定和传递图3－13　键连接扭矩（图３－１３），应用十分广泛。

１．键连接的类型和结构常用键连接的主要类型有平键连接、半圆键连接和楔键连接，见表３－１１。

平键分为普通平键和导向平键。

用普通平键连接轴和轴上零件时，键的两个侧面为工作面，对中性好，装拆方便，适用于较高速、较高精度以及承受交变载荷、冲击载荷的场合，尤其是圆头（Ａ型）普通平键因在键槽中不会发生轴向移动，应用更为广泛。

半圆键的工作面也为侧面，制造容易，装拆方便，但只能传递较小的转矩。

楔键的上、下面为工作面，能使轴上零件实现轴向固定并承受单方向的轴向力。

表3－11　键和键连接的类型、结构和应用续表２．平键的标记平键是标准件，普通平键分为圆头（Ａ型）、方头（Ｂ型）和单圆头（Ｃ型）三种形式。

图3－14　A 型普通平键普通平键的标记如下：键形式b ×LＧＢ／Ｔ１０９６其中：Ａ型键可不标形式，b 为键宽，L 为键的长度。

如图３－１４所示，Ａ型普通平键的标记为：键８×２５ＧＢ／Ｔ１０９６。

１．常用的键连接有哪几种？２．比较平键连接与楔键连接中键的工作面。

在教师的指导下完成用平键将轴和齿轮连接和拆卸的实验。

五、螺纹连接螺纹连接具有结构简单、连接可靠和装拆方便等优点，在生活机械上使用广泛。

１．常用的螺纹连接件常用的螺纹连接件有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈等。

（１）螺栓螺栓的头部形状很多，最常用的是六角螺栓，如图３－１５所示。

（２）双头螺柱双头螺柱的两端均制有螺纹，中部为光杆，如图３－１６所示。

图3－15　六角螺栓图3－16　双头螺柱（３）螺钉根据用途不同，螺钉可分为连接螺钉和紧定螺钉两种，如图３－１７所示。

图3－17　螺钉（４）螺母螺栓及双头螺柱都需要和螺母配合使用。

螺母的形状很多，常用的有六角螺母和圆螺母，如图３－１８所示。

（５）垫圈垫圈的种类很多，常用的有平垫圈、弹簧垫圈等，如图３－１９所示。

平垫圈的作用是在拧紧螺母时保护被连接件表面免于刮伤，增大螺母与被连接件的接触面积，降低支承面的挤压应力，遮盖被连接件不平的接触表面。

弹簧垫圈则靠弹性及斜口摩擦防止紧固件的松动，广泛用于经常拆卸的连接。

图3－18　螺母图3－19　垫圈２．常用螺纹的类型螺纹按其牙型分为普通螺纹（也称三角形螺纹）、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。

螺纹按其用途可分为连接螺纹（如普通螺纹、管螺纹）和传动螺纹（梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹）。

表３－１２为普通螺纹和梯形螺纹的牙型、代号和特点。

表3－12　普通螺纹和梯形螺纹的牙型、代号和特点３．螺纹的线数和旋向的判断螺纹有单线和多线之分。

沿一根螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿两根以上螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹。

连接螺纹大多为单线螺纹。

螺纹的旋向分为右旋和左旋，顺时针方向旋入的螺纹为右旋螺纹，逆时针方向旋入的螺纹为左旋螺纹。

螺纹的旋向可用螺旋法则判断，如图３－２０所示。

常用右旋螺纹。

图3－20　螺纹旋向４．螺纹连接的基本类型螺纹连接有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接四种基本类型，它们的结构见表３－１３。

表3－13　螺纹连接的基本类型及结构５．螺纹连接的常用装拆工具（１）螺丝刀螺丝刀的形状如图３－２１所示，用来旋紧或松开头部带沟槽的螺钉。

图3－21　螺丝刀（２）扳手扳手用来旋紧六角形、正方形螺钉和各种螺母。

常见扳手如图３－２２所示。

图3－22　扳手辨别学校机床常用螺纹连接的基本类型。

１．在教师的指导下合理利用装拆工具进行螺纹装拆练习。