机械设计基础总结

机械设计基础总结（共10篇）

1.机械设计基础总结 篇一

机械设计基础复习总结

第0章

1、机器的主体部分是由机构组成的。一部机器可包含一个或若干个机构。

2、就功能而言，一般机器包含四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。第1章

1、一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动。

2、两构件组成运动副，其接触不外乎点、线、面。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。

3、活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是机构自由度，以F表示，即：F3n2PLPH

4、课后习题

1-5解：F3n2PLPH362811（图在书上）1-7解：F3n2PLPH3821102（图在书上）1-11解：F3n2PLPH342422（图在书上）

5、P14 例题1-7 第2章

1、对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

2、从上述分析可得结论：（1）铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；（2）整转副是由最短杆与其邻边组成的。

3、曲柄是连架杆，整转副处于机架上才能形成曲柄，因此，具有整转副的铰链四杆机构是否存在曲柄，还应根据选择哪一个杆为机架来判断：

1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构。

2）取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄双摇杆机构。3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。这种具有整转副而没有曲柄的铰链四杆机构常用作电风扇的摇头机构。

4、课后习题 2-1答：（注：图在书上，有可能改数）

a）40+110=150<70+90=160，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。

b）45+120=165<100+70=170，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。

c）60+100=160>70+62=132，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。

d）50+100=150<100+90=190，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。

第3章

1、当不计凸轮与从动件之间的摩擦时，凸轮给予从动件的力F是沿法线方向的，从动件运动方向与力F之间的锐角α即压力角。

2、公式总结： 1）传动比：in11r2rb2 n22r1rb12)分度圆上的齿距p对π的比值称为模数，用m表示，单位mm，即：mp

3）一对标准齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距，以a表示，即：ar1r2r1r2m(z1z2)

2*

3、对于=20°和ha1的正常齿制标准渐开线齿轮，当用齿条加工时，其最少齿数zmin17

4、课后习题

4-14试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿锥齿轮的正确啮合条件。

答： 分度圆锥角

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

外锥距

齿顶角、齿根角

顶锥角

根锥角

当量齿数

第5章

1、轮系可分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。

2、课后习题（图在书上）

5-2解：这是一个定轴轮系，依题意有：

齿条 6 的线速度和齿轮 5 ′分度圆上的线速度相等；而齿轮 5 ′的转速和齿轮 5 的转速相等，因

此有：

通过箭头法判断得到齿轮 5 ′的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右。

第9章

1、课后习题

9-1通过热处理可改变毛坯或零件的内部组织，从而改善它的力学性能。钢的常用热处理方法有：退火、正火、淬火、调质、表面淬火和渗碳淬火等。试选择其中三种加以解释并简述其应用。

答：退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。

正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。

淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般需回火。淬火还可提高其抗腐蚀性。

调质：淬火后加高温回火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。

渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。

第10章

1、考虑到极限情况，非矩形螺纹的自锁条件可表示为：

2、若按螺旋转动一圈计算，输入功为2πT，此时升举滑块所作的有效功为FaS，故螺旋副的效率为：FaStan 2Ttan()

3、标记示例：

圆头普通平键（A型），b=

16、h=

10、L=100的标记为：键16×100 GB/T 1096-2003平头普通平键（B型），b=

16、h=

10、L=100的标记为：键 B16×100 GB/T 1096-2003 单圆头普通平键（C型），b=

16、h=

10、L=100的标记为：键 C16×100 GB/T 1096-2003

4、课后习题

10-1试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率小于50%。证明：当升角与当量摩擦角

符合

时，螺纹副具有自锁性。

当 时，螺纹副的效率

所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。第11章 课后习题

11-9解（1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。

（2）由题图可知：、、、、分度圆直径

轴向力

要使轴向力互相抵消，则：

即

11-16

第12章

1、正确的啮合条件是：蜗杆轴向模数ma1和轴向压力角a1应分别等于蜗轮端模数mt2和端面压力角t2即：ma1mt2m

a1t2

2、在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导程角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且两者的旋向必须相同，即：

3、传动比为：in1z2 n2z1z1pxz1mz1d

蜗杆直径系数：q

1传动的中心距：

md1d1q4、导程角：tana0.5m(qz2)

5、蜗杆圆周力 Ft1Fa22T1 d12T2 d蜗杆轴向力 Fa1Ft2

蜗杆径向力

Fr1Fr2Fa1tan

6、课后习题 12-2

12-3

2.机械设计基础总结 篇二

1 课程设计目的

机械设计基础课程设计是一个重要教学环节, 也是学生一次综合能力的训练。其基本目的有三个方面: (1) 使学生进一步巩固、深化本课程所学到的理论知识, 并能灵活运用有关先修课程的理论, 结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力。 (2) 学习和掌握设计的一般步骤和方法。通过制定设计方案合理选择传动机构和零件类型, 正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料, 以及较全面的考虑制造工艺、使用和维护等要求, 进行结构设计, 达到了解和掌握机械零件、机械传动装置的设计过程和方法。 (3) 进行设计基本技能的训练。例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料手册、图册、标准和规范等。

2 课程设计内容

根据教学大纲及教学计划, 本学期在学习完机械设计基础内容之后, 要进行一次具有实践性的课程设计。机械设计基础课程设计选择圆柱齿轮减速器作为设计题目, 因为减速器的设计基本包括了机械设计基础理论课程的具有典型性、代表性的通用零件。设计内容包括7个部分:总体方案确定、传动方案确定、传动装置的总体设计、零件的设计计算和选择、箱体及其附件的设计、装配图和零件图的绘制和编写设计说明书。

3 实施方式

机械基础课程设计一般安排在学期未进行, 时间为1周, 时间短, 课程设计期间学生还要复习, 参加其他科目的考试, 不能全身心的投入到课程设计中来, 针对目前存在的问题, 我在教学和实践环节进行了一些初步尝试。为避免以往教师指导过细、设计作品千篇一律的弊端, 对课程设计的辅导重点在于方法, 教会学生从原理方案的设计和论证、各系统的实施到系统总成的整个过程能够自主进行, 加深对减速器系统的整体认识, 培养他们的创新设计能力, 充分发挥学生的创新潜能。

3.1 设计前准备工作

由于本门课程理论教学学时数较少, 而且内容抽象, 对于生产实践能力欠缺的学生来说, 激发他们的学习性趣很难, 而课程设计安排在考试前一周内完成。作为指导教师为了使学生能顺利地完成所布置的任务, 在设计过程中要加以指导。在设计开始时, 轴的结构设计和减速器的外形尺寸的确定对于学生来说是难点, 所以对减速器的设计专门进行了一次多媒体授课。首先让学生看减速器设计和制造录像片, 了解减速器产品及其设计过程。然后做减速器的装拆试验, 形象地认识减速器的结构。本课程设计之前, 指导教师根据课程设计指导书进行了具体安排, 并且制定了具体的设计安排计划和详细的设计任务书。对全体学生就设计的步骤、要求、说明书的书写格式等进行总体的指导, 在设计过程中, 指导教师坚持每天都到现场进行指导。

由于课程设计工作量大, 为了确保设计工作的顺利进行, 要求学生制定大致的设计时间分配表, 同时, 指导教师在设计开始时要对学生进行集中讲解和辅导, 帮助学生明白设计任务及要求.同时对学生掌握程度不够的设计工具的使用方法进行集中辅导.本课程设计集中1周进行, 但在实施的过程中发现时间不够, 实际执行时, 应在机械设计基础课程结束后就布置设计任务, 要求学生早做前期准备, 查找相关的资料和手册, 但是从最后的结果来看, 大部分学生都没有做好这部分工作, 都是临到课程设计的一周来做, 结果未能在规定的时间内完成任务。

3.2 结构设计

研究设计任务书, 分析设计题目, 了解原始数据和工作条件, 明确设计内容和要求。结构设计是确定零部件形状和尺寸的主要阶段。重点是设计齿轮的结构和轴的结构, 对于小齿轮的设计, 应采用较小模数和较多齿数, 这样, 即可以增加重合度, 又减少了小齿轮的齿顶圆直径, 从而使箱体外廓尺寸变小, 节省了材料, 减轻了重量。对于轴的结构设计, 为了便于轴上零件的装拆, 轴一般做成中间粗两端细的阶梯轴, 然后设计成合理的形状和尺寸。为了清楚的表达设计意图, 装配草图的绘制尤其重要。该阶段不仅要确定减速器的结构和尺寸, 更重要的是通过装配草图的设计过程体会边计算、边画图、边修改的设计方法。

装配草图设计阶段从时间分配和学生成绩考核方面都占较大比例, 为保证装配草图的设计质量, 学生自检后必须教师签字审核草图, 然后才能在图纸上画图。设计过程中教师严格检查、记录和掌握每个学生的设计进度和质量, 并适时地给予学生指导。学生在设计过程中必须做到: (1) 随时复习教科书、听课笔记及习题。 (2) 及时了解有关资料, 做好准备工作, 充分发挥自己的主观能动性和创造性。 (3) 认真计算和制图, 保证计算正确和图纸质量。

4 几点体会

教师每天到教室指导学生设计、计算、绘图以便及时发现问题和解决问题。要求每位学生在设计过程中充分发挥自己的独立工作能力及创造能力, 对每个问题都应进行分析、比较并提出自己的见解, 反对盲从、杜绝抄袭。在课程设计过程中, 发现学生主要存在以下问题: (1) 学习态度不够认真, 不能按进度计划表执行。少数同学刚开始时, 手忙脚乱, 第二天才进入状态。不能按时在规定的教室设计, 出现迟到, 矿课现象, 虽然一再强调平时出勤记入课程设计总成绩。 (2) 独立工作能力差, 设计时不能或不进行独立思考, 学生的依赖性太强, 碰到什么问题都来问老师。 (3) 图纸质量较差, 特别是标准画法、尺寸标注, 出现问题较多, 表达不清楚。 (4) 说明书内容不够完整、工整。设计说明书是对整个设计过程的总结和提升, 要求文字简明、通顺, 尽量使用专业术语。

5 结语

如何把专业课教学与工程实际联系起来, 一直是工程教育者努力的方向.目前高校的专业课教学存在与工程实际脱节的问题, 坚持理论教学与实践教学并重, 可大幅提高教学效率和教学质量。

参考文献

[1]杨可桢, 程光蕴.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社, 1999.

[2]吴宗泽, 罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社, 2011.

3.机械设计基础教学探析 篇三

关键词：职业教育；机械设计；教学实例

我校每年为徐工集团、卡特彼勒、三一重工等大型集团定向培养机电类高级技工，同时对学校教学提出了更高的要求。机械设计基础为专业核心课，可以使学生熟悉常用机构的工作原理、运动特点，掌握通用零件的基本原理、特点及运用方面的知识，并学会运用标准、规范、手册、图册等有关资料进行机械设计，从而更好地适应现代企业环境，更快地进入角色，帮助企业解决实际生产问题。

一、当前社会环境及背景

目前，我国高素质的、熟练的技术型人才严重缺乏。总体就业形势严峻，但对于多数技术工种来说，却存在着一人难求的局面。

职业教育经费投入不足。相比普教经费来源稳定，教学设备需求不高，职教的技能训练需要大量的工厂设备和实验仪器，且需要不断更新才能跟上技术的不断进步。

职业教育师资力量不足，特别是专业课教师的缺少，而且教师多缺少教育学和心理学修养，对于教学技能的把握比较欠缺，较易出现灌输式的教学方式。

二、本校学情

本校的生源主要分为三类，一类是初中生源，学制三年；一类是初中生源，学制五年；一类是高中生源，学制三年。开设本课程的为高中生源班。

高中生源相对于初中生源，有了一定的文化基础课知识，但是综合素质相对较差。因技能实践的学时一般多于理论课的学时，再加上最后一年多为入厂实习时间，所以给予本课程的学时较少，对于教材的内容也应有一定的取舍，并且应有足够的时间进行相关的课程设计。就读于本校的学生多为农村子女和城市贫困家庭子女，因此大多吃苦耐劳，通过适当的帮助和引导一定能使之努力地刻苦学习。

三、教学探析

（一）根据学校的实际情况，对教材内容进行适当的增减，突出知识的重点性和实用性

本课程之前，学生已学习过工程力学部分，因此教师在选取教材的时候就应充分考虑到实际情况，排除相关的静力学部分。由于学时较紧，教师还应在保证本课程的基本知识、基本理论和基本技能训练的前提下，尽量删略繁琐公式的推导和理论引证，简化设计计算公式。

结合订单企业产品特点，重点讲授平面连杆机构（各种起重机、挖掘机、工程车辆等的升降机构）、连接（液压系统的装配、转动系统的装配）、齿轮、轴及轴承章节的内容。

对于带传动、链传动以及周转轮系的计算等实际应用较少的部分教师应予以删减课时。

（二）根据学生的实际情况，对课堂的教学进设计，突出可操作的实践部分

所以，对于学生的情况前边已经有了相关的分析。多数学生的基础较差，尽量避免理论的枯燥灌输，多采用直观教学法，结合多媒体教学，能有效地激发学生的兴趣和提高学生的课堂注意力。比如通过一些视频短片介绍机构的运行原理或者是实际生产的加工，也可以借助于实物、模型、挂图或贴近生活的实例作为教学手段。又如在讲授“齿轮渐开线的形成”时，可以借助绳索、粉笔以及基圆的圆柱形替代品来演示绘制。这些都不需要太复杂的道具，但是又能起到很好的表达理论概念的作用，学生也不会感到晦涩难懂。

（三）根据企业的实际情况，满足企业的发展需求，着重培养学生的综合分析和解决问题的能力

随着产品的精密复杂化，人员的分工协作化，生产上实际问题可能牵扯到方方面面，这种环境下要想培养出能解决现场问题的高级技工，就需要学生具备对整个机械的总体把握和从系统的角度分析问题的能力。

在学习平面机构运动简图绘制的时候可以采取任务驱动教学法：首先对学生分组，然后各组进行柱塞泵实物的分解和测绘，根据讲解和练习过的平面机构运动简图绘制方法画出柱塞泵的机构运动简图。在这个过程中，学生要利用到液压相关的知识来读懂柱塞泵的结构原理图，要掌握运动的知识，要用到拆装的操作技能，要用到公差配合的理论知识和测量技术，还要考验大家的分工协作能力，同时激发学生的竞争意识和提高学生的学习兴趣，可谓是一举多得。

（四）充分合理运用现代技术手段，帮助提升教学质量，克服硬件缺憾

现代技术手段不仅包括多媒体教学（基本已普及），还有各种CAD/CAM软件，特别是机械设计基础这门课程可以非常好地利用到三维软件。如徐工集团使用的就是PRE设计软件，当然还有CAXA，AutoCAD，CATIA，UG，SolidWorks等二维、三维软件可供

使用。

例如：对于棘轮机构、槽轮机构及凸轮间歇机构等平面图形难以读懂和讲解，通过三维软件的建模和运动仿真，能非常逼真地演示其运行原理和过程，且可以任意角度放大或缩小地观察，

就像在展示极其精致的实物。

四、持续改进

教学是常抓常新的东西，在教学实践的过程中发现问题、解

决问题。充分利用好学校的教学资源，把握企业办学的特点，借助假期的工厂实践机会，调研一线的用工需求，紧跟新技术、新工艺的发展，不使教学内容老化，为教学实例提供新鲜血液。

参考文献：

［1］孙学斋.当前我国企业技工短缺的成因探析.中国石油大学胜利学院学报，2009（1）.

［2］王国新.技工院校《机械设计基础》课程整合探析.职业，2010（35）.

［3］时忠明.机械设计基础.北京大学出版社，2009.

［4］刘会英.机械原理.北京：机械工业出版社，2003.

4.机械基础学期总结 篇四

汽车机械基础2011——2012年第一学期学期总结

季米特洛夫说过：要找出时间来考虑一下，一天中做了什么，是正号还是负号。其含义要告诉我们要进行及时的总结，这样才有利于下一步工作更好的进展。教学更是如此，忙碌的一个学期已经过去，同样要做认真的总结和反思，以帮助今后的教学更好，更有序的进行，保证学生跟好的学习知识。现将本学期工作做一下几方面的总结。

一、既定任务完成情况

根据本行业及本专业对学生知识技能要求，以及学校本学期校教学处对教学的要求，本学科教师依据《汽车机械基础》课程设计共同商议制定出本学期高一汽车维修专业《汽车机械基础》的教学计划。用来指导本学期的教学工作。

本学期的总体目标中涵盖了：知识目标、技能目标和情感态度价值观等目标。其中知识、技能目标通过每次课的讲授、练习以及实际操作已经完成。但情感态度价值观目标的完成还有待完善，应进一步加强学生的合作意识练习和资料查询。在教学实施的过程中发现学生的本位主义思想比较重，合作、分享意识欠缺；其次是查阅资料的能力较差，很多同学不愿主动做，存储等、靠、抄的现象。因此真对这种情况需要制定更为系统和细致的教学设计，已解决这个问题。

教学内容方面，由于我校根据教学改革要求采用任务驱动式教学，每一任务所涉及的学科比较繁杂。因此我们共同认真分析学材，及每一任务给定需要完成的目标，制定出每个任务的重点难点。通过不同形式的教学，和教学实施的调整，已经完成了各个任务单元的学习任务目标，同时通过技能大赛的形式强化个各任务知识和技能目标的掌握。

二、学生方面

由于学生的基础原因，造成同学间也存在着一定的差异。通过平时的课堂表现，完成作业和任务情况，技能大赛成绩和期末考试成绩综合评价，每个班大约有五分之一的同学对知识和技能掌握的非常好，另有五分之一的同学确实存在很大的问题，其余的同学属于中等掌握水平。根据以上情况，在今后的教学过程中，要根据学生的实际情况，为不同层面的学生制定学习任务和目标，使优秀的学生比例有提高，让学生都有不同程度的进步，一促进学生的学习兴趣。

三、本学科教师备课情况

本学科是由两位老师担任教学任务。一位是王全玉老师，来自企业，有着丰富的实践操作经验，同时能很好的将学科理论与实践相结合。一位是周娜老师，多年在一线教学，能够很好的把握教学中的重点和难点。每次在开展个各教学任务前，两位老师都会进行同头备课，共同探讨各个教学任务中的重点和难点如何进行才能够让学生更好的掌握。同时，针对各个任务中的实操任务，会共同探讨如何进行能达到更好的效果，并结合企业的要求进行练习。

四、其他方面

本学期末，汽车组组织了全组学生的技能大赛。本学科中的第四单元任务中的汽缸盖的拆装及平面度的测量，气缸圆度圆柱度的测量两个项目参加了本组的大赛。经过对比赛项目的规划和对学生进行培训练习，顺利的完成了大赛，并取得了良好的成绩。

汽修汽车机械基础组

5.化工设备机械基础总结 篇五

课程总结

一、课程介绍

1、篇章概述 1）化工机械力学基础

化工机械力学基础的任务就是研究构件在外力的作用下的变形和破坏规

律，为设计构件选择适当的材料和尺寸，以达到强度、刚度和稳定性 要求，使设备满足适用、安全和经济的原则，而提供必要的基础理 论知识。主要从以下两个方面来学习：

1、研究构件的受力的情况，进行受 力大小的计算；

2、研究材料的力学性能和构件的受力变形与破坏规 律，进行构件强度、刚度或稳定性的计算。2）化工机械材料基础

化学工业是国名经济的基础产业，各种化学生产工艺的要求不尽相 同。如压力从常压到高压甚至到超高压，温度从低温到高温，以及腐 蚀性、易燃、易爆物料等，是设备所运行的极其复杂的操作条件。由 于不同的生产条件对设备材料有不同的要求，因此，合理选择材料是 设计化工设备的主要环节。

材料的性能包括材料的力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等。力学性能是金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力，如强 度、硬度、弹性、塑性、韧性等。这些性能是化工设备设计中材料选 择及计算时决定许用应力的依据。

3、压力容器与化工设备

在化工厂中，可以看到许多设备，有的用来贮存物料，例如各种贮存罐、计量罐、高位槽；有的进行物理过程，例如换热器、蒸馏塔沉降器、过滤器；有的用来进行化学反应，例如聚合釜、反应器、合成炉。这些设备虽然尺寸大小不一，形态结构各异，内部构件形式更是多种多样，但是他们都有一个外壳，这个外壳就称为容器。容器的结构有筒体、封头、法兰、人孔、支座、接口管、液面计等。因此，了解各个结构的形式性能，选择合适的零件，使容器能够满足工艺要求至关重要。

4）机械传动与化工机器

化工生产中，所用的机器种类很多，但任何一部机器都是由原动机、工作机和传动部分组成的。将原动机的能量能够有效用于工作机，还需要一个中间环节，即组成传动机构的传动装置。因此，了解传动是机器能更好的运行时需要的。

2、课程学习目标

（1）掌握对化工设备中的受力构件进行强度、刚度和稳定性计算的基本理论和方法。

（2）能为常用化工设备合理地选择材料。（3）掌握化工设备通用零部件的选用方法。（4）了解压力容器监察管理法规。

3、课程特点

我国从上个世纪８０年代开始将分散在不同课程中的机械知识综合成《化工设备机械基础》课程，其主要特点有以下几点：

（１）高度的综合性 本课程内容包括静力学、材料力学、化工设备材料、化工容器、化工设备和课程设计，内容十分丰富。

（２）内容的选取着眼于适合化工、轻工等绝大多数非机械类专业的教学要求、针对性强，立足于加强基础和学以致用。

（３）密切联系生产实际，实践性强

二、学习内容总结

第一篇 化工机械力学基础、通过学习，我对力学的基本概念有了更深入的了解，掌握了力、约束和约束反力、刚体、平衡、力矩、力偶、力的平移、平面力系的简化和合力矩定理等基本概念；能熟练画出力物体的受力图；会列平面力系的平衡方程并求解平衡系统的约束反力；掌握了直杆轴向拉伸及压缩的内力和应力的求解及直杆轴向拉伸和压缩时的变形的求解；了解应力集中的概念并掌握了剪切与挤压的实用计算；掌握了扭转的概念和实例及扭转时外力和内力的计算；掌握了圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件；掌握了弯曲的概念和实例、剪力和弯矩的求解及会作剪力图和弯矩图；掌握了纯弯曲时梁横截面上的正应力概念并会计算惯性矩；掌握了弯曲正应力的强度条件；掌握了纯弯曲时梁横截面上的切应力概念、梁的弯曲变形及高粱弯曲强度和刚度措施。

第二篇 化工机械材料基础 掌握了广义虎克定律、强度理论及材料的疲软性能；掌握了化工机械常用材料，如碳钢、铸铁、低合金钢、化工设备特种钢、有色金属、非金属材料的成分、牌号、性能及用途；掌握了化工材料的腐蚀与防护及化工材料的防腐设计。

第三篇 压力容器与化工设备 掌握了容器的结构与分类；掌握了内压薄壁容器的设计、薄壁容器的几何特征 及内压薄壁容器的应力分析；掌握了容器的压力试验；掌握了内压容器封头的设计；掌握了外压容器球壳与凸形封头设计，了解加强圈的作用及结构；掌握了容器零部件，如法兰、容器支座、开孔补强、接管、视镜、人孔和手孔、视镜、设备吊耳；掌握了塔设备，如板式塔、填料塔的结构及用途；掌握了搅拌器类型、如何选用及附件

第四篇 机械传动与化工机器

了解了带传动的类型、结构、特点；了解了齿轮传动的特点和分类；了解了 蜗杆传动的组成、特点和类型等等

三、学习感悟

化学工业在国民经济中占有重要地位，它与农业、工业、国防以及人民的衣 食住行都有极为密切的关系。因为工艺是通过设备实现的，所以化工设备在化学工业中起着相当重要的作用。选择合理的设备对工艺来说十分重要，因而我们要懂设备，懂设备选型、选材及设备的设计等。这对我们将来要从事的化工方面的工作极为重要。

通过课程总结，我才发现原来在潜移默化中，我学到了这么多的东西。为次，我非常感谢教我们的罗老师。在到山西医药化工有限公司实习经历，让我深刻的感触到了，我们所学知识的用处很广，不同的生产需要不同的满足生产需要的设备，每个设备的外形、结构、附件都各不同，因此，需要我们了解并掌握机械方面的知识，来为我们的职业服务。在实习厂，我见到了各种法兰、封头、人孔、视镜、反应设备、塔设备、换热器等，我发觉自己很够认出它们，并知道它们的作用是什么、怎么选用等等。当亲眼见到这些实物时，我不禁想起了课堂上学的点点滴滴，因此，我发自内心的感谢罗老师的教导。

6.机械制造基础学习总结报告 篇六

班级：13级机械本（1）姓名：杨淞学号：35321313145

对本科的学习总结报告，此次总结的主要内容有：机械制造概论、金属切削原理、金属切削刀具、金属切削机床、机床夹具设计原理。以下将分别对上述五个章节做学习总结。

一、机械制造概论

（1）机械制造经历了几个世纪的发展，20世纪90年代以来，以Internet为代表的信息技术革命给世界带来了巨大变化，经济全球化进程打破了传统的地域经济发展模式，市场变得更加广阔和多元化。在这种时代背景下，提高制造企业的快速响应能力以顺应瞬息万变的市场需求，成为制造企业赢得市场竞争的关键。机械制造业作为国民经济持续发展的基础。

（2）机械制造中生产系统有三个层次组成：a.决策层，为企业的最高领导机构，它们根据国家的政策、市场信息和企业自身的条件，进行分析研究，就产品的类型、产量及生产方式等做出决策；b.计划管理层，根据企业的决策，结合市场信息和本部门实际情况进行产品开发研究、制定生产计划并进行经营管理；c.生产技术层，是直接制造产品的部门，根据有关计划和图样进行生产，将原材料直接变成产品。

（3）制造系统：生产系统中的一个重要组成部分，即由原材料变为产品的整个生产过程。

（4）工艺系统：机械制造系统中，机械加工所使用的机床、刀具、夹具和工件组成了一个相对独立的系统。

（5）生产类型及其工艺特征:a.生产纲领、b.生产类型——大量生产、成批生产、单件生产。

二、金属切削原理

（一）、切削运动：切削运动是切削加工中，工件与刀具之间必须完成一定的相对运动，一般是主运动和进给运动的合成。

1、主运动：使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动是切下金属所必须的基本运动。其速度称为切削速度Vc

特点:运动速度最高，消耗功率最大。一般只有一个。如车削中工件的旋转或铣削中刀具的旋转等。

2、进给运动：在切削运动中不断把切削层投入，使切削工作得以继续下去的运动。其速度称为进给速度Vf 特点：运动速度低，消耗功率小。可以是一个，也可以是多个。可以是连续运动，也可以是间歇运动。

3、主运动和进给运动合成后的运动，称为合成切削运动。外圆切削时，合成切削运动速度Ve的大小和方向由下式决定Ve=Vc+Vf 切削加工必备三个条件：

a、刀具与工件之间要有相对运动（切削运动）；b、刀具具有适当的几何参数，即切削角度；c、刀具材料具有一定的切削性能。

（二）、切削用量：三要素——切削速度Vc、进给量f和背吃刀量ap； 1切削速度 Vc（m/s）

切削加工时，切削刃上选定点相对于工件主运动的速度。Vc=πdn/1000 式中：d—工件或刀具的最大直径（mm）

2进给量f（mm）刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量称为进给量。进给量是进给运动的单位量。可用刀具每转或每行程的位移量来表述。(mm/r)Vf=fn=fzZｎ

3背吃刀量ap背吃刀量是垂直于进给运动方向测量的切削层横截面尺寸，车外圆时：

1前刀面Aγ—切屑沿其流出的刀面；

2主后刀面Aα—与工件加工面相对的刀面；

3副后刀面Aα’ —与工件已加工面相对的刀面；

4主刀刃—前刀面与主后刀面的交线，它完成主要切削工作 ；

5副刀刃—前刀面与副后刀面的交线，它配合主刀刃最终形成已加工表面；

6刀尖（过渡刃）—主刀刃与副刀刃的交点。

（三）、刀具的几何角度

参考平面：基面和切削平面；

测量平面：正交平面、法平面、背平面和假定工作平面；

1、基面Pr：过主切削刃选定点，与该点切削速度方向相垂直的平面。

2、切削平面Ps：过主切削刃选定点，与该点过渡表面相切，并垂直于基面的平面。

3、正交平面（主剖面）Po：过主切削刃选定点，并同时垂直与基面和切削平面的平面。

4、法平面Pn：通过主切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。

5、背平面Pp：通过主切削刃上选定点平行于刀杆轴线并垂直于基面的平面，它与进给方向是垂直的。

6、假定工作平面Pf：通过主切削刃上选定点，同时垂直于刀杆轴线及基面的平面，它与进给方向平行。

正交平面参考系（Pr、Ps、Po）、法平面参考系（Pr、Ps、Pn）背平面和假定工作平面参考系（Pr、Pp、Pf)

1、前脚（γ0）：前刀面和基面之间的夹角，有正负之分，小于90°为正，大于90 °为负，在主剖面Po内度量。

2、后脚（α0）：主后刀面和切削平面之间的夹角。在正交平面内度量

3、主偏角（kr）在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。它总为正值。

4、副偏角（kr’）在基面上，副切削刃的投影与进给方向的夹角。它总为正值。

5、刃倾角λs：主切削刃与基面之间的夹角。在切削平面Ｐs内测量。

（四）金属切削过程

第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。

第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。

第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。

第一变形区是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。此区域较窄，宽度仅0.02～0.2㎜

从OA线（始滑移线）金属开始发生剪切变形，到OM线（终滑移线）金属晶粒剪切滑移基本结束，AOM区域叫第一变形区。

是切屑变形的基本区，其特征是晶粒的剪切滑移，伴随产生加工硬化。

第Ⅱ变形区 刀刃屑接触区

特征是晶粒剪切滑移剧烈呈纤维化，纤维化方向平行前刀面，有时有滞流层。切屑与前刀面的压力很大，切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。

第Ⅲ变形区：产生加工硬化和回弹现象。

切削变形程度的表示方法：

1、剪切角：在相同切削条件下，剪切角越大，剪切面积越小，切屑厚度越小，变形越小。

2、变形系数

3、剪应变

积削瘤：a.现象：在切削速度不高又能形成连续性切削的情况下，加工钢材料等塑性材料时，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块的现象。b.积屑瘤的成因：当金属切削层从终滑移面流出时，受到刀具前刀面的挤压和摩擦，切屑与刀具前刀面接触面温度升高，挤压力和温度达到一定的程度时，就产生粘结现象，也就是常说的“冷焊”。切屑流过与刀具粘附的底层时，产生内摩擦，这时底层上面金属出现加工硬化，并与底层粘附在一起，逐渐长大，成为积屑瘤。积屑瘤的产生与不但与材料的加工硬化有关，而且也与刀刃前区的温度和压力有关。

积屑瘤对金属切削过程产生的影响：（1）实际刀具前角增大;（2）实际切削厚度增大；（3）加工后表面粗糙度增大；（4）影响切削刀具的耐用度； 影响切削变形的因素：工件材料、刀具前脚、切削速度、切削厚度。

切削种类与控制：

（五）、切削力与切削功率

切削力：切削加工时刀具刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需的力。

切削力来源：3个变形区产生的弹、塑性变形抗力。即工件材料被切过程中所发生的弹性变形和塑性变形的抗力。

切屑、工件与刀具间摩擦力。即切屑对刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面和已加工表面之间的摩擦力。

单位切削力：单位切削力p是指切除单位切削层面积所产生的主切削力，单位切削力p与进给量f有关，它随着进给量f增加而减小。单位切削力p不受背吃刀量asp的影响，这是因为背吃刀量改变后，切削力Fz与切削层面积AD以相同的比例随着变化。而进给量f增大，切削层面积AD随之增大，而切削力Fz增大不多。

切削功率：切削功率Pm是指车削时在切削区域内消耗的功率，通常计算的是主运动所消耗的功率。

刀具失效形式：磨损（正常工作时逐渐产生的损耗）破损（突发的破坏，随机的）

前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损（硬质点磨损、粘结磨损）、扩散磨损、化学磨损、热电磨损。

三、金属切削刀具

（1）车刀类、铣刀类、孔加工刀具类、拉刀类、螺纹刀具类、齿轮刀具类。（2）刀具材料：高速钢、硬质合金。（3）车刀：用来加工外圆、内孔、端面、螺纹及各种内、外回转体成形表面，也可用于切断和切槽等。

（4）铣刀：铣削方式：周铣（顺铣、逆铣）端铣（对称端铣、不对称顺铣、不对称逆铣）

（5）孔加工刀具分两大类：一类从在实体材料加工出孔的刀具，常用有中心钻、麻花钻和深孔钻。另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用有扩孔钻、铰刀和镗刀。

（6）拉刀：一种高生产率、高精度的多齿刀具。（7）齿轮刀具：用于加工齿轮形的刀具。

四、金属切削机床

（一）、金属切削机床是一种用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，因此又被称作“工作母机”或“工具机”，习惯上简称机床。

1、目前机床分为11类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。

2、以通用特征分：通用机床、专门化机床、专用机床。

3、以加工精度为特征可分为：普通精度机床、精密机床和高精密机床。

4、以机床主要工作部件的多少分为：单轴、多轴、单刀、多刀机床等。

5、以自动化程度为特征可分为：手动、机动、半自动和自动机床。

（二）、机床型号

（1）机床的类别代号：

（三）、机床的运动与传动

机床运动分析过程是认识和分析机床的基本方法，次序为“表面－运动－传动－机构－调整”。

1、工件的表面形状

加工机械零件=形成零件上各个表面

零件表面组成：平面、圆柱面、圆锥面、各种成形面

2、表面的形成 任何一个表面，都可以看作是一条曲线沿着另一条曲线运动的轨迹。

这两条曲线叫做该表面的发生线，而前一条发生线，称为母线； 后一条发生线，称为导线。

3、机床的运动

机床的运动的表示：直线运动——A 旋转运动——B 机床的运动的目的：获得加工零件所需表面——形成一定形状的母线和导线

表面成形运动：机床上的刀具和工件，为了形成表面发生线而作的相对运动，称为表面成形运动，简称成形运动。成形运动可能是简单的运动，也可能是复合运动。

4、机床的三个基本组成部分：运动源 传动装置 执行件

（四）车床

1、车床的用途和运动：车床机械制造中使用最广泛的一种机床

工艺范围：加工各种回转表面和回转体端面，使用刀具：车刀、钻头、铰刀、丝锥，主运动：工件的旋转运动 进给运动：刀具直线移动。

2、车床的分类：落地及卧式车床、回轮、转塔车床、立式车床、仿形及多刀车床、自动车床、专门化车床（曲轴、凸轮轴、铲齿车床）。

3、卧式车床：

工艺范围：加工各种回转表面和回转体端面（如：内外圆柱面、圆锥面、环槽、成形回转面、端平面和各种螺纹等，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作）。

4、卧式车床的运动：

工件旋转运动——主运动 刀具直线移动——进给运动、纵向运动、横向运动、斜向运动

5、CA6140型车床的传动系统：

CA6140型车床是普通精度的卧式车床。传动系统包括主传动和刀架传动两部分。

传动链：实现主运动的主传动链、实现螺纹进给运动的螺纹进给传动链、实现纵向进给运动的纵向进给传动链、实现横向进给运动的横向进给传动链、快速空行程传动链

纵向机动进给量：纵向机动进给量共64种； 横向机动进给量：横向进给量的种数有64种。

五、机床夹具设计原理

机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备。

（一）、机床夹具的功用

1、稳定地保证工件的加工精度

2、减少辅助工时，提高劳动生产率

3、扩大机床的使用范围，实现一机多能(二)、机床夹具的分类

1、按专门化程度分——通用夹具、专用夹具、通用可调夹具和组成夹具、组合夹具、随行夹具

2、按使用的机床分类——车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具

3、按夹紧动力源分类——手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等

（三）、机床夹具组成：定位元件及定位装置、加紧装置、对刀与导引元件、夹具体、其他元件及装置

（四）、工件的定位

1、六点定位：按一定要求分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，从而使工件在夹具中得到正确位置的原理。

2、完全定位与不完全定位

工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。

3、欠定位与过定位

按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。

消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。

4、定位误差的组成定义：定位误差是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿加工要求方向上的最大位置变动量。

定位误差的组成：定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以△b不表示。

定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以△j表示。故有：△d=△b+△j

7.“机械设计基础”教学方法研究 篇七

1. 理论知识要与实际应用相结合

“机械设计基础”课程综合应用“机械制图及CAD”“公差与配合”“金属材料”“工程力学”等课程理论知识解决常用机构及通用零部件的分析和设计工作, 使学生掌握常用机构及通用零部件的工作原理、类型、特点及应用, 了解常用机构的基本理论和设计方法, 让学生拥有机械设计能力, 能独立设计简单机械及传动装置, 让他们掌握系统的理论知识。由于该课程教学内容理论性强, 内容抽象、知识繁杂、逻辑性差, 内容枯燥、乏味, 学生在学习本课程时, 总是有些不力不从心, 因此, 教师在教学过程中要注意将理论知识与实际联系起来讲解。

2. 课堂教学导入应该形象、生动、直观

一堂课中有效的教学导入不但能使学生积极地接受教师所授新知识, 而且还可以控制学生的非智力因素, 让学生快速将把注意力集中到学习任务上, 起到事半功倍的效果。中职学生好奇心极强, 做事凭兴趣, 且自我约束能力差。因此, 在讲授每个新的机构或零件时, 教师应该要让学生对其有良好的感性认识, 让学生通过有声、有色、直观的教学模型学习信息。这样能将学生的多种感官调动起来, 参与教学活动中来, 利用知觉规律组织教学, 从而提高教学效率。

3. 多媒体教学与传统教学模式有机结合

随着科技的飞速发展, 教学手段越来越丰富, 也越来越先进。在本课程各个教学环节中有机地运用多媒体教学, 以克服传统教学模式的时间和空间限制, 具有非常显著的效果。具体地讲, 这门课程主要涉及常用机构与通用机械零部件, 教师除了可以利用大量的实物模型进行讲授外, 还应该结合学生学习情况制作多媒体课件, 以此增强学生的感性认识, 使教学活动变得生动、形象, 教学内容更加丰富。

4. 及时进行阶段总结、考核

这门课对中职学生来讲, 还有一个学习特点, 就是老师讲解时明白, 看书一看也懂些, 但就是不会应用相关知识解决实际问题。总而言之, 学生对该课的学习还只是停留在表面的形式上, 对课程的实质、其中的奥秘还没有真正领悟。当然, 这需要从量变到质变的漫长过程。因此, 教师要及时进行教学阶段总结, 并分析它们之间的关系和注意事项, 从而逐渐提高学生综合分析和解决问题的能力。

5. 搞好系统总结与复习

课程结束后, 老师要进行一次全面、系统的总结与复习, 使学生对课程有较全面、深入的理解。复习时教师只需概括性地总结, 没必要详细讲解, 可针对学生情况编写复习材料。在复习材料中, 教师应对各教学难点从不同深度进行全面、系统的总结和分析, 使学生从复习资料中能一目了然地检阅自己的学习, 老师再通过答疑、做示范答案等形式使问题得到及时有效的解决。这样, 可以保证每位学生在复习过程中内最大限度地弥补学习的薄弱之处, 收到最佳的学习效果。

“机械设计基础”课是中职学校机械类专业一门重要的技术基础课, 是连接专业基础课和机械专业课的桥梁, 在学生的知识结构中处于关键位置。这门课的学习为学生学习后续专业课及毕业后从事各种机械的维修和开发设计打下坚实的基础。因此, “机械设计基础”课程进行教学改革改进势在必行, 提高教学质量是从事机械专业教学的每一位教师永恒的追求, 也是一项长期而艰巨的任务。改良教学方法, 对于该课程的教师而言任重道远, 教师需要不断地探索和实践新的教学方法、不断地总结经验, 才能适应当前社会对高技能人才的需求。

参考文献

[1]陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社, 2007.

[2]朱如鹏, 郭学陶.机械设计课程设计[M].北京:航空工业出版社, 1995.

8.现代机械设计的理论基础分析 篇八

【关键词】机械设计；计算机辅助设计；仿真分析

1.现代机械设计理论概述

随着现代化化技术的发展，制造业面临着与日俱增的挑战，机械产品的设计也随着人们的需求而提出更高的要求。在这种情况下，传统的机械设计理论方法已不能满足工厂的需要，一种更智能、更便捷、更合理的方法被提出——现代机械设计理论。在短期的发展历程中，有人提出现代机械设计理论的几大方向，包括：（1）信息论方法；（2）系统论法；（3）控制论法；（4）优化论法；（5）对应论方法；（6）智能论方法；（7）寿命论方法；（8）离散论方法；（9）模糊论方法；（10）突变论方法；（11）艺术论方法等。这些方法的引入，是基于现代化技术的发展，如计算机科学、现代测量理论、现代数学理论等。

正是有了一系列现代化设计理论，机械设计在传统的基础理论上有了质的飞跃，与传统设计理论相比，现代机械设计理论更加突出合理性、有据性和形象性。例如用CAD技术对机械产品的设计，使我们在短时间内看到产品的外观，可以在设计过程中边建模边分析，这样对其形状有一个比较形象的把握，而传统上的机械设计方法只能凭设计人员的经验和想象力。在这方面，现代化机械设计方法要具有很多优势。

2.现代机械设计理论基础与分析

现代机械设计理论主要包括四种：现代设计方法学、计算机辅助设计、可信性设计、设计试验技术。这些方法都是在传统机械设计的基础上，根据现实需要发展延伸而来的，是基于现代设计技术和传统设计理论而衍生的新的设计理论。

2.1现代设计方法学

设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。在传统的机械设计方法中，经验设计占据主导部分，人们根据经验对机器的整体外观进行想象化设计，然后由团队式进行分析。而现代设计方法学是在总结以往的设计规律，在此基础上对要设计的产品进行相似性分析，对以往设计方法加以利用。

现代设计方法学包括并行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、模糊设计、价值工程、反求工程技术、质量功能配置、绿色设计、面向对象的设计、工业造型设计。并行设计是一种整体设计法，要求设计人员在初始阶段便对产品的整个生命周期进行考虑，包括产品的设计、改善使用、销售、维修等方面的内容。是设计者利用现代协作技术，多部门，多学科间的一种联系，充分考虑产品生命周期内的各种因素。模块化设计是指将整个机械分为几个功能模块分别设计，在设计中只需考虑各模块的功能和各模块外部之间如何关联。这样的设计，不仅减少了单个设计人员的信息关注量，而且在使用客户中也可以根据需要进行甄别选取，然后组合使用，这样既节省了单个劳动人员的工作量，又加快了设计速度，缩短产品设计流程，又避免了客户对产品上的功能性浪费。这些现代化方法，都使设计更加便捷化，程序化，合理化。

2.2计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计英文全称为computer aided design，包括优化设计、有限元法、智能计算机辅助设计、工程数据库、虚拟设计和模拟仿真。计算机辅助设计是基于机械设计软件如AutoCAD、Ansys、Solidworks等设计软件的现代设计理论方法。

在目前的设计理论中，超前化设计之前是每个企业和设计人员必须学会的方法，现代机械设计软件各种设计方法的利用，让设计人员可以把想法在电脑上提前展示出来。然后再利用有限元软件对产品的受力，温度等进行分析，进行强度校核，这就大大缩短了产品设计周期，而且虚拟的产品分析还可以降低设计成本。例如对一个机械手臂的设计中，设计人员首先将产品大致外观用三维软件solidworks进行三维建模仿真，待装配完成，对外观及机构结构上不合理的部分进行初步改进。待这些外观结构改善完毕，导入有限元分析软件ansys，施加虚拟外力，对机械手臂各部件进行可行性分析，强度、寿命是否能达到要求。这样，一个机械产品设计完毕，进行试生产后，机械部分的设计成功率几乎达到99%，这便是CAD技术的优点。

2.3可信性设计

可信性的引入，是在机械设计技术成熟之后才提出的。包括安全设计、可靠性设计、动态分析与设计疲劳可靠性设计、防断裂设计、减摩耐磨设计、防腐蚀设计、健壮设计、耐环境设计、维修性设计、测试性设计、人机工程设计。它融合了材料、断裂力学、疲劳理论、数理统计等内容的一个学科，比传统的机械设计复杂。

对于现代设计理论学说，可靠性设计的提出是在市场竞争下提出来的，它关系到一个产品的生命周期，以及在这个生命周期内的平均修复时间等问题。设计人员在设计产品时，兼顾考虑产品的使用性能，并在这基础上对产品进行改进，使产品结构更加合理。可靠性设计包括两种基本方法：定量化和定性化。定量化的方法要从故障（失效）的概率分布讲起，如何能定量地设计、试验、控制和管理产品的可靠性。定性方法则是经验为主，也就是要把过去积累处理失效的经验设计到产品中，使它具有免故障的能力。定性和定量方法是相辅相成的。可靠性设计目的是在设计阶段预测和预防所有可能发生的故障和隐患，消除于未然，把可靠性设计到产品中去。事前分析指出产品在运行中的故障诊断、检测，和寿命预测技术，以保持运行的可靠性。事后分析指产品发生故障或失效后的分析，找出产品故障模式的原因，研究预防故障的技术。尤其是事前分析，这便是可靠性研究重点的重点，美国工业中90%的可靠性成本用于设计上，而且在提高可靠性方面已积累了不少经验和技术。

2.4设计试验技术

机械设计试验技术，是基于虚拟仿真技术的基础上发展而来的又一新兴学科。在设计人员对产品外观等设计完毕后，在电脑上对产品的可靠性验证和运动仿真，发现需要改进的方面后对产品进行优化。它包括环保性能试验、仿真与虚拟试验、可靠性试验。

设计试验技术理论，要求事先制定好试验指标，即判断试验结果是否达到预期效果的技术性指标。这些指标要求定量定性，以求得到的结果更具有科学性和可比较性。在这些技术里，关键在于检测技术，如有限元软件的引入，虚拟仿真软件的运用等。设计人员在建模完成后可以对产品各部件的运动输入计算机，计算机根据大量的计算得到产品的运动特性，受力特点。设计人员便可以形象直观的知道产品各方面特性。这种虚拟试验的好处便是缩短设计周期，降低研发成本，减小设计人员工作量。他的理论基础是计算机运动关系分析和受力分析。

3.结论

面对市场上日益剧烈的竞争，机械设计者不仅面临技术上的竞争，还要进行时间上的赛跑，而现代机械设计技术正是在这方面要求的基础上发展而来的，它是在现代计算机技术，现代数据库技术和现代数学理论的基础上发展而来的，在机械设计上一种革新式的新理论。

9.机械设计基础感想 篇九

在课设准备阶段，我和我的队友对原始数据进行了细致的分析和计算，并对主要的计算部分协同计算。在计算过程中，通过查阅了《机械设计课程基础》、《机械原理》、《工程图学》等相关资料，对有争议的公式得到一致的意见后才会谨慎使用。从公式到参数，再到计算，看似枯燥乏味的过程，但其中的收获却充满了乐趣。计算过程结束后，我们对各个零部件按照标准进行了合理的选取，过程中的认真劲宛如自己是一位设计师，从入门到提升，一步一步的提升自己。

在图纸绘制阶段，刚开始心里还没什么底，自从在助教老师讲解下学完CAD的主要功能后一直都没有实际应用过，第一次应用课程绘图，心理难免有点紧张，在同学的帮助下，我慢慢的掌握了一些常用快捷键的使用，图层应用等技巧。可以说这两周我从CAD小白已经提升到了入门级进阶选手，在图纸绘制完成后，满满的成就感，同时也希望自己能够有更多的机会接触到像减速箱这样的图纸，在学习过程中提升自己。

10.机械设计基础总结 篇十

1基础知识——密封概述

1.1泄露

泄露是机械设备常产生的故障之一，造成泄露的原因主要有两方面：一是由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联接处不

可避免地会产生间隙;二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。

减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄露物造成

压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。

对于真空系统的密封，除上述密封介质直接通过密封面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式：

渗漏。即在压力差作用下，被密封的介质通过密封件材料的毛细管的泄露称为渗漏;

扩散。即在浓度差作用下，被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递成为扩散。

1.2 密封的分类

密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封，胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高

压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件

与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式

密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。

1.3 密封的选型

对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。

1.4 密封材料

1.4.1 密封材料的种类及用途

密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是：

1) 材料致密性好，不易泄露介质;

2) 有适当的机械强度和硬度;

3) 压缩性和回弹性好，永久变形小;

4) 高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂;

5) 抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上;

6) 摩擦系数小，耐磨性好;

7) 具有与密封面结合的柔软性;

8) 耐老化性好，经久耐用;

9) 加工制造方便，价格便宜，取材容易。

橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。

1.4.2 通用的橡胶密封制品材料

通用的橡胶密封制品在国防，化工，煤炭，石油，冶金，交通运输和机械制造工业等方面的应用越来越广泛，已成为各种行业中的基础件和配件。

橡胶密封制品常用材料如下。

1.4.2.1 丁腈橡胶

丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能，但不耐酮，酯和氯化氢等介质，因此耐油密封制品以及采用丁腈橡胶为主。

1.4.2.2氯丁橡胶

氯丁橡胶具有良好的耐油和耐溶

在机械设计,机械制图时,常要用到各种各样的密封技术.

1基础知识——密封概述

1.1泄露

泄露是机械设备常产生的故障之一。造成泄露的原因主要有两方面：一是由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联接处不

可避免地会产生间隙;二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。

减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄露物造成

压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。

对于真空系统的密封，除上述密封介质直接通过密封面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式：

渗漏。即在压力差作用下，被密封的介质通过密封件材料的毛细管的泄露称为渗漏;

扩散。即在浓度差作用下，被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递成为扩散。

1.2 密封的分类

密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封，胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高

压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件

与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式

密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。

1.3 密封的选型

对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。

1.4 密封材料

1.4.1 密封材料的种类及用途

密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是：

1) 材料致密性好，不易泄露介质;

2) 有适当的机械强度和硬度;

3) 压缩性和回弹性好，永久变形小;

4) 高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂;

5) 抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上;

6) 摩擦系数小，耐磨性好;

7) 具有与密封面结合的柔软性;

8) 耐老化性好，经久耐用;

9) 加工制造方便，价格便宜，取材容易。

橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。

1.4.2 通用的橡胶密封制品材料

通用的橡胶密封制品在国防，化工，煤炭，石油，冶金，交通运输和机械制造工业等方面的应用越来越广泛，已成为各种行业中的基础件和配件。

橡胶密封制品常用材料如下。

1.4.2.1 丁腈橡胶

丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能，但不耐酮，酯和氯化氢等介质，因此耐油密封制品以及采用丁腈橡胶为主。

1.4.2.2氯丁橡胶

氯丁橡胶具有良好的耐油和耐溶

剂性能。它有较好的耐齿轮油和变压器油性能，但不耐芳香族油。氯丁橡胶还具有优良的耐天候老化和臭氧老化性能。氯丁橡胶的交联断裂温度在

200℃以上，通常用氯丁橡胶制作门窗密封条。氯丁橡胶对于无机酸也具有良好的耐腐蚀性。此外，由于氯丁橡胶还具有良好的挠曲性和不透气性，可制成膜片和真空用的密封制品

。

1.4.2.3 天然橡胶

天然橡胶与多数合成橡胶相比，具有良好的综合力学性能，耐寒性，较高的回弹性及耐磨性。天然橡胶不耐矿物油，但在植物油和醇类中较稳定。在以正丁醇与精制蓖麻油混合液

体组成的制动液的液压制动系统中作为密封件的胶碗，胶圈均用天然橡胶制造，一般密封胶也常用天然橡胶制造。

1.4.2.4 氟橡胶

氟橡胶具有突出的耐热(200～250℃)，耐油性能，可用于制造气缸套密封圈，胶碗和旋转唇形密封圈，能显著地提高使用时间。

1.4.2.5 硅橡胶

硅橡胶具有突出的耐高低温，耐臭氧及耐天候老化性能，在-70～260℃的工作温度范围内能保持其特有的使用弹性及耐臭氧，耐天候等优点，适宜制作热机构中所需的密封垫，如

强光源灯罩密封衬圈，阀垫等。由于硅橡胶不耐油，机械强度低，价格昂贵，因此不宜制作耐油密封制品。

1.4.2.6 三元乙丙橡胶

三元乙丙橡胶的主链是不含双键的完全饱和的直链型结构，其侧链上有二烯泾，这样就可用硫磺硫化。三元乙丙橡胶具有优良的耐老化性，耐臭氧性，耐候性，耐热性(可在120℃

环境中长期使用)，耐化学性(如醇，酸，强碱，氧化剂)，但不耐脂肪族和芳香族类溶剂侵蚀。三元乙丙橡胶在橡胶中密度是最低的有高填充的特性，但缺乏自粘性和互粘性。

此外，三元乙丙橡胶有突出的耐蒸汽性能，可制作耐蒸汽膜片等密封制品。三元乙丙橡胶已广泛用于洗衣机，电视机中的配件和门窗密封制品，或多种复合体剖面的胶条生产中。

1.4.2.7 聚氨脂橡胶

聚氨脂橡胶具有优异的乃磨性和良好的不透气性，使用温度范围一般为-20～80℃。此外，还具有中等耐油，耐氧及耐臭氧老化特性，但不耐酸碱、水、蒸汽和酮类等。适于制造各

种橡胶密封制品，如油封、O形圈和隔膜等。

1.4.2.8 氯醚橡胶

氯醚橡胶兼有丁腈橡胶，氯丁橡胶，丙烯酸酯橡胶的优点，其耐油、耐热、耐臭氧、耐燃、耐碱、耐水及耐有机溶剂性能都很好，并有良好的工艺性能，其耐寒性较差。在使用温

度不太低的情况下，氯醚橡胶仍是制造油封，各种密封圈，垫片，隔膜和防尘罩等密封制品的良好材料。

1.4.2.9 丙烯酸酯橡胶

丙烯酸酯橡胶具有耐热油(矿物油，润滑油和燃料油)，特别是在高温下的耐油稳定性能，一般可达175℃，间隙使用或短时间可耐温200℃。它的缺点是耐寒性差。因此在非寒冷

地区适合制作耐高温油的油封，但不适合作高温下受拉伸或压缩应力的密封制品。

2.基础知识——垫密封

垫密封广泛应用于管道，压力容器以及各种壳体的结合面的静密封中。垫密封有非金属密封垫，非金属与金属组合密封垫和金属密封垫三大类。其常用材料有橡胶，皮革，石棉，

软木，聚四氟乙烯，钢，铁，铜和不锈钢等。

垫密封的泄露有三种形式：界面泄露，渗透泄露和破坏性泄露

。其中以前二者为主要形式。

3.基础知识——胶密封

3.1 概述

密封材料的功能是填充构形复杂且不利施工的间隙，以起密封作用。密封材料主要有三种类型：

1) 硫化型的橡胶垫片或密封圈;

2) 非硫化型的密封胶带;

3) 无固定形状的膏状或腻子状的液体密封胶。

3.2 密封胶的分类

密封胶的品种及类型很多。为了满足同一使用要求，可以使用几种不同基料的密封胶;而同一种基料又能制造出不同性能和不同的用途的密封胶。从密封胶的制造者和使用者两方

面考虑，密封胶有多种分类方法。一般可按下述四种方法进行分类。

3.2.1 按密封胶基料分类

3.2.1.1 橡胶型

此类密封胶以橡胶为基料。常用橡胶有聚硫橡胶，硅橡胶，聚氨酯橡胶，氯丁橡胶和丁基橡胶等。

3.2.1.2 树脂型

此类密封胶以树脂为基料。常用树脂有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂等。

3.2.1.3 油基型

此类密封胶以油料为基料。常用的油类有各种植物油如亚麻油，蓖麻油和桐油，以及动物油(如鱼油)等。

3.2.2 按密封胶硫化方法分类

此类密封胶系列利用空气中的水分进行硫化。它主要包括单组分的聚氨酯、硅橡胶和聚硫橡胶等。其聚合物基料中含有活性基因，能同空气中的水发生反应，形成交联键，使密封

胶硫化成网状结构。大气中的湿气作为硫化反应中的催化剂。

3.2.2.2 化学硫化型密封胶

双组分的聚氨酯、硅橡胶、聚硫橡胶、氯丁橡胶和环氧树脂密封胶都属于这一类，一般在室温条件下完成硫化。某些单组分的氯磺化聚乙烯和氯丁橡胶密封胶以及聚氯乙烯溶胶糊

状密封胶(如汽车用点焊胶)，则须在加条件下经化学反应完成硫化。

3.2.2.3 热转变型密封胶

用增塑剂分散的聚氯乙烯树脂和含有沥青的橡胶并用的密封胶是两个不同类型的热转变体系 。乙烯基树脂增塑体在室温下是液态悬浮体，通过加热转化为固体而硬化;而橡胶——

沥青并用密封胶则为热熔性的。

3.2.2.4 氧化硬化型密封胶

表面干燥的嵌缝或安装玻璃用密封胶属这种类型，主要以干性和半干性植物油为基材。着中类油料可以是精制聚合的、吹制的或化学改性的。用环烷酸钴作催干剂加速表面干燥而

内部不硬化;环烷酸铅可使表面和内部都硬化;而环烷酸锰使内部硬化更有效。

3.2.2.5 溶剂挥发凝固型密封胶

这是以溶剂挥发后无粘性高聚物为基料的密封胶。这一类密封胶主要有丁基相交、高分子量聚异丁烯、一定聚合程度的丙烯酸酯、氯磺化聚乙烯以及氯丁橡胶等密封胶。

3.2.2.6 不干性能够永久塑性密封胶

这类密封胶通常包括以聚丁烯、中等分子量的聚异丁烯、高粘度的非氧化性粘接料如苯乙烯基油、不干性植物油、吹制半干性油或丁基橡胶为基料的密封胶。

3.2.3 按密封胶形态分类

3.2.3.1 膏状密封胶

这类密封胶属低级别密封胶，通常采用3种主要材料：油和树脂;聚丁烯;沥青。常用于密封小窗户的固定玻璃，其接缝移动变形量最大为 +5%或-5%，使用有效期一般为2年。

3.2.3.2 液态弹性体密封胶

这类密封胶包括经硫化可形成弹性状态的液态聚合物。他们具有承受重复的接缝变形能力。液态弹性体密封胶使

用寿命一般为15～。这类密封胶具有高的粘接力和剪切强度，

室温下具有良好的柔软性。其缺点为价格高，通常情况下需要底胶，双组分密封胶现场混合不方便，硫化时对温度和湿度敏感等。

3.2.3.3 热熔密封胶

热熔密封胶又称为热施工型密封胶，是指以弹性体同热塑性树脂掺合物为基料的密封胶。

热熔密封胶可配制成性能接近于液体弹性密封胶，但它比液体弹性体密封胶优越的是不需要加入硫化剂。

3.2.3.4 液体密封胶

这类密封胶主要用于机械结合面的密封，以代替固体密封材料(纸片、石棉、软木和硫化橡胶)，以防止机械内部流体从结合面泄露，所以液体密封胶又称为液体垫圈。

3.2.4 按密封胶施工后性能分类

3.2.4.1 固化型密封胶

这类密封胶又可分为刚性和柔性两类。刚性密封胶硫化或凝固后形成的固体，很少具有弹性;柔性密封胶在硫化后具有弹性及柔软性。

刚性密封胶的特点是不能弯曲，通常接缝不可移动。

柔性密封胶经硫化后保持柔软性。

3.2.4.2 非固化型密封胶

这类密封胶是软质凝固性的密封胶，施工后仍保持不干性(增粘剂不断地迁移到表面)状态。这种胶通常为膏状，可用刮刀或刷子施用到接缝中，可以配合出不同粘度和不同性能

的密封胶使用。

3.3常用密封胶的种类

在前面密封胶的分类中列举了多种方法，其中应用最广泛的是将密封胶分为硫化型和非硫化型两大类。在硫化型密封胶中应用最广泛的是室温硫化型，加温硫化型用的较少。非硫

化型密封胶有液体密封胶和腻子。此外，在加上常用的厌氧胶。

3.4 液体密封胶的选用和施工工艺

密封胶的选用，应根据使用条件、密封件的材料和密封面状态、密封介质的种类和特性以及涂敷工艺等要求综合考虑。一般情况下当受力较大，且受冲击力及交变力时，应选用强

度较高的密封胶;当变温差很大时，应选用韧性好的密封胶。

3.4.1 液体密封胶的施工方法

液体密封胶的施工方法可根据胶的状态选用。膏状密封可用刮刀刮涂或注射枪注射施工;液体密封胶采用的刷子刷涂或喷涂施工;膜状密封胶用铺贴方法施工。

3.5 国产密封胶

3.5.1 室温硫化聚硫橡胶密封胶为多组分材料，室温硫化成弹性体，为干性粘着型密封胶，常用的有XM系列密封胶。

3.5.2 室温硫化硅橡胶密封胶

硅橡胶密封胶的有多种特殊性能，如耐高温、耐低温性能，良好的电绝缘性能。

3.5.3 厌氧胶

3.5.4其他硫化型密封胶

3.5.5非硫化型密封胶

非硫化型密封胶大部分为不干性和半干性，其中呈腻子状的又称非硫化型腻子。这类胶对温度敏感性小，在使用温度范围内密封胶不变形，不开裂，不结皮，而且长期储存性好，

但力学性能低，适用于可拆卸部位或紧固联接接合面密封、沟槽密封及填堵较大的结构空隙，在液体密封垫中占主要地位，广泛应用于可拆卸部位的密封。

4.基础知识——填料密封

填料蜜密封是一种最古老的密封方式，在中国已有上千年的历史。它最早以棉、麻的纤维填塞在泄露通道内来阻止液流泄露，主要用作提水机械的密封。

填料密封主要用作动密封。它广泛用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封，往复式压缩机、制冷机的往复

运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。为

了适应上述设备的工作条件，填料密封必需具备下列条件：

1) 有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并紧密与轴接触。

2) 有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的侵渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。

3) 自润滑性能良好，耐磨，摩擦因数小。

4) 轴存在少量偏心时，填料应有足够的浮动弹性。

5) 制造简单，填装方便。

填料的种类很多，可以从其功用方面、构造方面和材料方面分类，最常用的有下面四类：绞合填料、编结填料、塑性填料、金属填料。

4.1 绞合填料和编结填料

绞合填料即把几股石棉线绞合在一起，将它填塞在填料腔内即可起密封作用。

编结填料是以棉、麻以及石棉纤维纺线后编结而成，并于其中侵入润滑剂或聚四氟乙烯。

4.2 塑性填料

塑性填料是几经膜具压制成型的填料。

4.3 金属填料

金属填料有半金属填料和全金属填料两种。所谓半金属填料是金属与非金属组合而成，全金属填料则不含非金属。

4.4 碳纤维填料

碳纤维填料是一种新型填料。其优异的自润滑性能、耐高、低温性能和耐化学品性能引起人们的极大的注意，而且作为压缩填料的弹性和柔软性也极为良好，其缺点仅在于有渗透

泄露，但侵渍聚四氟乙烯或其他粘接剂之后可以防止。目前其成本较高，但随着碳纤维的发展，其成本定会下降，因此，碳纤维填料是一种最为理想和最有希望的填料。`

4.5 填料的选择

选择填料时，应考虑：机器的种类、介质的物理、化学特性、工作温度和工作压力，以及运动速度等，其中尤以介质的腐蚀性(以pH值表示)，pH值及使用温度为最重要。

4.6 填料的合理装填

填料的合理装填应按下列步骤进行：

1) 清理填料腔，检查轴表面是否有划伤、毛刺等现象。

2) 用百分表检查轴在密封部位的径向跳动量，其公差应在允许范围内。

3) 填料腔内和轴表面应涂密封剂或与介质想适应的密封剂。

4) 对成卷包装的填料，使用时应先取一根与轴径同尺寸的木棒，将填料缠绕在其上，再用刀切断，切口最好呈450斜面，对切断后的每一节填料，不应让它松散，更不应将它拉直

，而应取与填料同宽度的纸带把每节填料呈圆圈形包扎好，置于洁净处。

5) 装填时应一圈一圈装填，不得同时装填几圈。

6) 取一只与填料强同尺寸的木质两半轴套，合于轴上，将填料推入腔的深部，并用压盖对木轴套施加一定的压力，使填料得到预压缩。

7) 以同样的方法装填第二圈、第三圈。

8) 最后一圈填料装填完毕后，应用压盖压紧，但压紧力不宜过大。

5.基础知识——成型填料密封

成型填料密封泛指用橡胶、塑料、皮革及金属材料经模压或车削加工成型的环状密封圈。

成型填料按工作特性分为挤压型密封圈和唇形密封圈两类;按材料可分为橡胶类、塑料类、皮革类和金属类。各种材料的挤压型密封圈中橡胶挤压型密封圈应用最广，其中O形圈历

史最悠久，最典型。唇形密封圈的类型很多，有V形、U形、L形、J形和Y形等。

5.1 O型密封圈

O型密封圈简称O型圈，开始出现在19世纪中叶，当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。

O型橡胶密封圈有如下的优点：

1) 密封部位结构简单，安装部位紧凑，重量较轻;

2) 有自密封作用，往往只用 一个密封件便能完成密封;

3) 密封性能较好，用作静密封时几乎可以做到没有泄露;

4) 运动摩擦阻力很小，对于压力交变的场合也能适应;

5)尺寸和沟槽已标准化，成本低，便于使用和外购。

5.2 V型密封圈

V型密封圈为一种唇形密封圈，是使用最早使用最多的成型填料之一。它主要用于往复运动，作活塞或活塞杆的密封。很少用于转动中或作静密封。

V形密封圈有下列特点：

1)密封性能良好;

2)允许一定的偏心载荷、和偏心运动;

3)可以多圈重叠使用，并通过调节压紧力来获得最大密封效果;

4)耐冲击压力和振动压力;

5)当填料不能从轴向装入时，可以开切口使用，只要安装时将切口互相错开，不影响密封效果。其缺点是摩擦阻力较其他成型填料的大。

5.3 Y型密封圈

活塞密封用的U形和Y形密封圈在形状上略有不同，U形圈的唇长，底部与唇部同厚度或略大于唇部厚度。Y形圈的纯短，底部厚，这是为了克服U形圈常常不能稳定安放而设计的，同

时可增大唇的强度，以免唇根部被撕裂。

5.4 鼓形和山形密封圈的结构

5.4.1 鼓形密封圈的结构

鼓形密封圈又称活塞密封圈，它是为单向和双向工作的活塞而设计的。密封圈的截面、衬套或挡环的结构与活塞的设计有很大关系。由于有各种性能的要求，所以鼓形密封圈的结

构也不可能是一致的。

5.5 J形和L形密封圈

J形和L形密封圈，都是用于工作压力不大于1MPa的气压或液压机械设备的密封。J形密封圈的是用于活塞杆密封

6.基础知识——油封和防尘密封

6.1 油封

油封，即润滑油的密封。它常用于各种机械的轴承处，特别是滚动轴承部位。其功能在于把油腔和外界隔离，对内封油，对外封尘。

油封与其他密封比较有下列优点：

1) 油封重量轻，耗材少。

2) 油封的安装位置小，轴向尺寸小，容易加工。

3) 密封性能好，使用寿命较长，对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。

4) 拆卸容易，检修方便。

5) 价格便宜。

6.2 防尘密封

油封可作防尘密封的件使用。但是在粉尘严重或是为了保护其他密封件时，常常使用专门的防尘密封。

防尘密封的材料，油压机械多用橡胶，气压机械多用毛毡，飞机和寒带工作的油缸为了对付活塞杆外部结冰而用金属，化工部门为防止活塞杆上的粘着物也用金属。

防尘密封对保护关键性的液压设备是十分重要的。渗入尘土，不仅磨损密封件，而且会大大的磨损导向套和活塞杆。此外，杂质进入液压介质中，也会影响操作阀和泵的功能，在

最坏的

7.基础知识——磁流体密封

7.1 磁流体

7.1.1 磁流体的组成

1995年由美国帕佩尔(Papell)发明的磁性流体，是把磁铁矿等强磁性的微细粉末(约100?)在水、油类、酯类、醚类等液体中进行稳定分散的一种胶态液体。这种液体具有在通

常离心力和磁场作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁铁所吸引的特性。

磁流体由3种主要成分组成：

1)固体铁磁体微粒(Fe3O4);

2)包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂(稳

定剂);

3)载液(溶媒)。

7.1.2 磁流体的特性

磁流体是一种叫胶体溶液。作为密封用的磁流体，其性能要求是：稳定性好，不凝聚、不沉淀、不分解;饱和磁化强度高;起始磁导率大;粘度和饱和蒸气低，其他如凝固点、沸

点、导热率、比热和表面张力等也有一定的要求。

影响磁流体稳定的主要因素有：微粒力度大小、表面活性剂和载液以及它们的合理配比。稳定性是磁流体各种特性存在的前提。

7.2 磁流体密封的工作原理

圆环形永久磁铁，极靴和转轴所构成的磁性回路，在磁铁产生的磁场作用下，把放置在轴与极靴顶端缝隙间的磁流体加以集中，使其形成一个所谓的“O”形环，将缝隙通道堵死而

达到密封的目的。这种密封方式可用于转轴是磁性体和转轴是非磁性体两种场合。前者磁束集中于间隙处并贯穿转轴而构成磁路，而后者磁束比不通过转轴，只是通过密封间隙中

的磁流体而构成磁路。

7.2.3 极限条件

磁流体密封在工作时会受到下列条件的限制：

1)蒸发。磁流体由磁性微粒、表面活性剂和载液3部分组成，载液的蒸发是决定密封极限旋转频率和使用寿命的主要因素。因为密封是靠有限的磁流体工作的。为此，应选用蒸汽

压低的载液，使蒸发损失为最小值。

2)温升。温度升高会导致磁铁退磁和磁流体的蒸发。因为温度升高，粘度降低，功率消耗也就降低，这是有利的一面。但是温度的、升高，磁饱和强度下降，也可能使密封的耐压

能力有些下降，因此，磁流体温度一般不应高于105℃，否则应采用冷却措施。

3)极限真空度。磁流体密封极限真空度取决于载液的挥发度，用二脂润滑剂作成的载液可满足1.333×10-7Pa超高真空技术的要求。

4)周速。一般磁流体密封适用于高周速30m/s以上的运转，无极限标志。但考虑到温度和散热，周速应限制在60～80m/s，此时还要考虑极限耐压能力。

8.基础知识——高压密封

高压密封的型式很多，按其工作原理分为强制密封和自紧密封两类。强制密封是依靠联接件(螺栓)的预紧力来保证压力容器的顶盖、密封元件和圆筒体端部之间具有一定的接触

压力，以达到密封的目的。自紧密封是随着压力容器内的操作压力增加，密封元件与顶盖、圆筒体端部之间的接触压力也随之增加，由此实现密封作用。自紧密封的特点是压力越

高，密封元件在接触面的压紧力就 越大，密封性能也就越好，操作条件波动时，密封仍然可靠。但是结构比较复杂，制造较困难。自紧密封按密封元件变形方式还可以分为轴向自

紧密封和径向自紧密封。

按密封材料性能，高压密封又可分为使密封元件产生塑性变形的塑性密封，使密封元件产生弹性变形的弹性密封。

目前，压力容器常用的密封型式有如下几种：

1) 强制密封有平垫密封，卡扎里密封和八角垫密封;

2) 半自紧密封有双锥密封;

3) 自紧密封有楔形密封，五德密封，空心金属O形环密封，C形环密封，B形环密封，三角垫密封，八角垫密封，平垫自紧密封及橡胶O形圈密封等。

9.基础知识——真空密封

真空

联机密封性能取决于联接处的泄露和真空材料的放气，对任何真空系统总希望漏、放气量与密封形式、密封材料、加工精度及装配质量等诸多因素有关，故在联接处总会存在

一定的漏、放气量，因此可根据真空系统工作的性质，真空室工作工作应力的高低及其出口处抽气速度的大小提出要求。

真空系统中的压力在高于10-5Pa真空范围内广泛使用合成橡胶、环氧树脂和塑料。当真空度提到压力10-7Pa的真空范围时，这些密封材料就不能用了，需要应用超高真空的密封材

料如金或铜作垫圈，而真空壳体不能用软刚需要改用不锈钢。

超真空气体内的气体状态是动态平衡状态。系统内的压力极限，一方面与泵的有效抽速有关，另一方面与来自真空壳体及其内部的零部件的气流量有关。因虽有系统的有效抽速由

于泵有结构尺寸和费用的原因，总存在实际限制。所以，减少气流量就成为达到超高真空状态的基本设计目标，成为选择超高真空材料的主要准则。

作为真空系统内部用的材料，要求饱和蒸汽压低，为了减少慢性解吸和体出气，要求能耐450℃高温烘烤，而不降低机械强度和不发生化学和物理损伤。作为真空系统壳体材料，要

求能忽略气体渗透，承受得住大气压的压力，烘烤期间耐空气侵蚀和不发生漏气。此外，要求选用材料，加工制作容易，价廉易得。

对于真空度低于10-7Pa的超高真空，虽然天然和合成橡胶是理想的密封圈材料，弹性好，装配成真空密封后法兰螺栓受力很小，而且可以多次重复使用。但由于超高真空系统要求

密封圈材料耐250℃烘烤，实际上可可供选用的几种橡胶材料都不能满足要求。真空度更高(即压力更低)的超高真空，则必须采用金属密封。

9.1 真空用橡胶密封圈

接触式真空动密封的结构，最常用的有下面几种类型：

1)J型真空用橡胶密封。

J型真空用橡胶密封圈工作表面应平整光滑，不允许有气泡杂质、凹凸不平等缺陷。

2)O型真空用橡胶密封圈。

3)骨架型真空用橡胶密封圈

4)真空用O形橡胶密封圈

9.2真空用金属密封圈

金属密封圈密封的可拆联接是超高真空系统中常用的联接形式。它是为满足超高真空要求而必须经200～400℃的高温烘烤除气而采用的密封方式。

常用的金属密封圈的材料有金丝和无氧铜两种，它们有下列一些性能：

金(Au)具有高的化学稳定性，高温时不氧化，塑性好，屈服极限比铜或铝低一倍，在较小的夹紧力下即可产生塑性变形，膨胀系数为αg=14×10-6cm/cm·℃，比不锈钢的膨胀系

数αs=18×10-6cm/cm·℃稍低。金制密封圈虽有良好的密封性能，但在夹紧力的作用下会发生显著的变形硬化，强度增加。为了保证密封圈密封，必须增大加紧力，而过大的加紧

力又会在法兰表面上引起压力痕，影响密封性能。因此，用在要求较高而不经过装拆的联接，拆开后重新装配时需要更换密封圈。由于金的价格比较贵，它的应用受到较大的限制

。

铜(Cu)的热膨胀系数为αs=16.4×10-6 cm/cm·℃。铜的硬度比较大，铜制密封圈在使用前必须在真空或氢气中进行退火处理，消除内应力。无氧铜是目前超高真空密封联接中

常用的密封圈材料。其不足

之处是高温烘烤中与大气接触部分会氧化，因此，在要求高的情况下，将无氧铜的密封圈的表面镀一层金，使其具有更好的密封性能。

作为联接用的法兰盘材料也必须能承受高温烘烤、抗氧化以及在高温时仍有良好的力学性能。最常用的材料是不锈钢。法兰密封表面的粗糙度和尺寸就精度均应满足超高真空密封

的要求。

9.3 采用软件变形的动联接密封

9.3.1 非金属软件变形的动联接密封

9.3.2 金属软件变形的动联接密封

9.4 真空用的其他密封

9.4.1 真空用磁流体密封

真空转轴密封具有代表的典型结构是接触式的威尔逊密封。为了防止轴在高速旋转、下气体的泄露，只能增加密封接触界面上的压力。但是由此而产生的摩擦发热问题却难以解决

。因此，研制摩擦损失小，使用寿命长的新型密封结构已成为真空装置中应当解决的重大问题之一。为了解决这一问题，近年来应用磁流体进行真空转轴动密封的技术已经在国内

外取得了成功。

真空中应用磁流体密封的优点：

1)磁流体密封真空转轴可消除密封件间的接触所产生的摩擦损失，提高轴的转速(可达10r/min)，大大减少泄露。如果采用低蒸汽压的磁流体可将真空室内的真空度维持在

1.3×10-7Pa以上。

2)磁流体的密封结构简单，维护方便，轴与极靴间的间隙较大，因此可不必要求过高的制造精度。

3)磁流体在密封空隙中由磁铁所产生的磁场所固定，因此轴的起动和停止较方便。其缺点是磁流体在高温下难以稳定，工作温度一般在-30～120℃之间。轴的过高或过低温度下工

作时需要采用冷却或升温措施，从而使密封结构复杂化。

9.4.2 联接接隔板密封

利用磁力把动力传递当真空容器中去的密封是在真空容器外、施加一个旋转磁场1，该磁场带动真空容器内鼠笼式转子2转动，即可达到隔板密封的目的。

这种密封装置的特点：

1)磁联接隔板密封对真空容器内的真空条件没有显著影响，同其他几种动密封相比，其真空可靠性大。

2)运动件与真空容器壁不相接触，在传递运动过程中隔板或隔离圈筒除承受压力差外，不承受其他载荷，从而可以保证磁联接隔板密封的可靠性。

3)真空容器内的“污染”，仅取决于运动部件本身的结构元件，特别是摩擦部件的放气及隔板的透气性。

磁联接隔板密封结构在设计中应注意的问题：

1)外磁铁应尽量接近真空器的内壁;

2)隔离平板或隔离圈筒应用非磁性材料制造;

3)传递运动的铁芯形状与磁铁的形状相适应，而且容器壁或真空室内的其他零件应保证铁芯运动方向;

4)为了减少放气和摩擦建议用包着玻璃的铁芯;

5)磁场强度和磁铁与铁芯的距离应选择使它们运动时与容器壁或容器内的水银、铟等的冲击不大

10.基础知识——离心、停车和全封闭密封

10.1 离心封闭

10.1.1 离心密封的结构型式

离心密封是利用回转体带动流体使之产生离心力以克服泄露的装置，其密封能力来源于机器轴的旋转带动密封元件所做的功，因此它属于一种动力密封。

离心密封的特点：它没有直接接触的摩擦副，可以采用较大的密封间隙，因此能密封含有固相杂质的介质，磨损小，寿命长，若设计合理可以做到接近于零泄露。但是

这种密封所

能克服的压差小，亦即密封的减压能力低。离心密封的功率消耗大，甚至可达泵有效功率的1/3。此外，由于它是一种动力密封，所以一停车立即丧失密封功能，为此必须辅以停车

密封。

10.2.2 离心密封的减压能力

10.2.1 背叶片密封

如果工作轮后盖板上无叶片，亦即为光滑盘时，则处于后盖板与泵壳间隙腔中的液体将以工作轮角速度的ω/2的旋转。此时，间隙空腔中的压力沿径向按抛物线规律分布，如图10

-5中的压力将沿ABEKG分布，也就是说，轴封处的压力降低了。

10.2 停车密封

停车密封是动力密封的重要组成部分。当部件旋转频率降低或停车时，动力密封失去密封能力，只有依靠停车密封阻止流体泄漏。某些液封和气封液带有停车密封，以便停车后将

封液、封气系统关闭。停车密封的结构类型有多种，其中应用最广的是离心式停车密封，此外还有压力调节式停车密封，胀胎式停车密封等。

10.2.1离心式停车密封

图10-10所示是一种典型的离心式停车密封结构，泵运转时靠背叶片的离心作用密封。停车时，在弹簧力推动下，使泵轴向左滑移而将锥套填料抵紧，阻止泄漏。起动后离心子甩开

，其抓部拔动轴肩使轴左移，将锥套与填料密封脱开，是密封面不受磨损。

10.2.2 压力调节式停车密封

与螺旋密封组合的压力调节式密封，停车时，可在轴上移动的螺旋套，在弹簧力推动下，是其台阶端面与机壳端面压紧而密封。运转时，两段反向的螺旋使间隙中的粘性流体在端

面处形成压力峰，作用于螺旋轴的台阶端面处使其与壳体端面脱离接触。

带有滑阀的停车、密封。当压差缸卸压，片弹簧推移的滑阀与轴肩接紧而实现停车密封。

10.3 全封闭密封

10.3.1 全封闭密封

全封闭密封是将系统内外的泄露通道全部隔断，或者将工作机和动机置于同一密闭系统内，可以完全杜绝介质向外泄露。

全封闭密封没有一般动密封存在的摩擦、磨损、润滑以及流体通过密封面的流动即泄露问题，是一种特殊类型的密封。在密封剧毒、放射性和稀有贵重物质等方面以及在其实验和

产生中，全封闭密封都有重要用途。

11.基础知识——浮环密封

浮动环密封简称浮环密封，用于离心压缩机、氢冷气轮发电机、离心泵等轴封。

在中、高压离心压气机中可供选择的密封方式有：机械密封、迷宫密封和填料密封。但由于气体的散热和润滑条件不如液体，所以填料密封只有小型、低速才用，而机械密封在周

速大于40m/s温度高于200℃以后也很难适应，只有迷宫密封和浮环密封是最常用的两种方式。

浮环密封有下列优点：

1)密封结构简单，只有几个形状简单的环、销、弹簧等零件。多层浮动环也只有这些简单零件的组合，比机械密封零件少。

2)对机器的运行状态并不敏感，有稳定密封性能。

3)的密封件不产生磨损，密封可靠，维护简单、检修方便。

4)因密封件材料为金属，固耐高温。

5)浮环可以多个并列使用，组成多层浮动环，能有效的密封10MPa以上的高压。

6)能用于10000～20000r/min的高速旋转流体机械，尤其使用于气体压缩机，其许用速度高达100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。

7)只要采用耐腐蚀金属材料或

里衬耐腐蚀的非金属材料(如石墨)作浮动环，可以用于强腐蚀介质的密封。

8)因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小，在、使机器有较高的效率。

浮环密封的缺点：密封件的制造精度要求高，环的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度对密封性能有明显的影响。此外，这种密封对液体不能做到封严不漏。对气体虽然可

做到封严，但需要一套复杂而昂贵的自动化供油系统。

11.1 浮环密封机理

浮环密封属于流阻型非接触式动密封，是依靠密封间隙内的流体阻力效应而达到阻漏目的。由于存在间隙，避免了固体摩擦，适用于高速情况，即可封堵液体，也可封堵气体，但

泄露量较大，某些情况下还须配置比较复杂的密封辅助系统。

11.2 浮动环

浮环密封装置的结构有多种型式，其主要型式有：宽环和窄环、光滑环和开口环、 液膜和干式浮动环。

11.2.1宽环和窄环

宽环的宽度相对其直径来说较大，其比例l/D=0.4～0.6。这种环的特点在于工作时作用在此环上的流体动力要比窄环大，并且不需用对正中心的附件。在一定的压差和泄露量之下

，其数目可以比窄环少些，这样，密封装置的结构可以简化，并便于装拆和检修。

宽环的缺点在于环的两侧会有较大的压差，这样，作用在环端面上的压力也就较大，在自由浮动时所须克服的端面摩擦力较大，即浮动较为困难。

窄环的宽度相对其直径较小，其比例l/D=0.1～0.2。窄环与轴的间隙较小，工作时，间隙中形成的流体动力较小，因此其自动同心的能力较差，大多用橡胶O型圈来帮助对正中心。

由于采用这种辅助措施，偏心度较小，停车时间也较少，这样，虽然环窄，泄露量却不大。

窄环也可以不用O形圈定位，而改用弹簧。环在弹簧力的作用下，压在隔离环端面上。当密封液的压力降低时，环仍可以保持它的对正中心位置。

由于作用在每个窄环上的压力差比宽环小，所以环作用在隔离环端面上的压力也就小，即窄环容易浮动。

11.2.2 光滑环和开口环

光滑环的内孔是光滑的;开槽环的内孔全长开槽或部分开槽。由于光滑环与轴表面的间隙中水力摩擦较小，使用中回出现较大的泄露量。开槽环的内孔加工有许多道环形槽，与轴

的 间隙中水力摩擦较大，在同样的压差和同样的宽度下，泄露量要比光滑环小，特别是在高转速下可以作到完全不漏，液膜形成也很稳定，能有效的起到密封作用。所以，对于高

速转轴，开槽环比光滑环好，如将光滑浮环密封与机械密封作比较，在低速时机械密封的泄露量少些，高速下则光滑环少些，因此，高速转动密封宜用光滑环。但是，当旋转频率

太高时，由于密封油的粘性阻滞作用，密封油会发热。为了散热，常常有意保持一定的泄露量。而泄露量除与环的形式有关外，还与运动速度、油的特性、入口油温和大气温度等

有关。

11.2.3 液膜和干式浮动环

浮动密封既可密封液体，也可密封气体。用以阻止液体泄露的称为液膜浮环密封;用于阻止气体泄露的称为干式浮环密封，因为浮环通常石墨等固体自润滑材料制造，故又称石墨

浮环密封。

石墨浮环密封：波形片弹簧的弹力及气体压力使各浮动环的一个端面分别与各隔离环的一个端面紧密贴合，组阻止气体沿径向泄露

，并靠端面的摩擦力防止环转动通过浮动环密封

沿轴向漏出的少量气体由排漏空排出，或引至主机的气体进口。石墨浮环密封的工作间隙不是定值，而是随摩擦发热状况而自行调整，故有“热自调间隙密封”之称。

石墨既耐腐蚀又耐热，但它太脆，在径向载荷作用下易断裂。在离心压气机中，采用了石墨作浮环，为了防止断裂，常在石墨环的外周镶有金属环。石墨环用冷缩方法套用金属环

内，然后再加工石墨环的内孔，使之达到规定的尺寸。当轴封的温度上升时，如镶环与轴的材料相同或相似，他们的膨胀量就会相同或相差不大。而不致影响密封性能。这种结构

已成功应用于温度高达400℃的气体密封。

12.基础知识——迷宫密封

迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。

由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、

鼓风机的轴端和的级间的密封，其他的动密封的前置密封。

12.1 迷宫密封的密封机理

流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。对液体，有流体力学效应，其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应;对气体，还有热力学效应，即气体在迷宫中

因压缩或者膨胀而产生的热转换;此外，还有“透气效应”等。而迷宫效应则是这些效应的综合反应，所以说，迷宫密封机理是很复杂的。

12.1.1 摩阻效应

泄露液流在迷宫中流动时，因液体粘性而产生的摩擦，使流速减慢流量(泄露量)减少。简单说来，流体沿流道的沿程摩擦和局部磨阻构成了磨阻效应，前者与通道的长度和截面

形状有关，后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。一般是：当流道长、拐弯急、齿顶尖时，阻力大，压差损失显著，泄露量减小。

12.1.2 流束收缩效应

由于流体通过迷宫缝口，会因惯性的影响而产生收缩，流束的截面减小。设孔口面积为A，则收缩后的流束最小面积为 Cc A，此处 Cc 是收缩系数。同时，气体通过孔口后的速度

也有变化，设在理想状态下的流速为u1，实际流速比u1小，令Cd为速度系数，则实际流速u1为u1= Cd u1于是，通过孔口的流量将等于q=CcCdA u1式中Cc·Cd=α(流量系数)。

迷宫缝口的流量系数，与间隙的形状，齿顶的形状和壁面的粗糙度有关。对非压缩性流体，还与雷诺数有关;对压缩性流体，还于压力比和马赫数有关。同时，对缝口前的流动状

态也有影响。因此在复杂型式的迷宫只，不能把一个缝口的流量系数当作所有缝口的流量系数。根据试验，第一级的流量系数小一些，第二级以后的缝口流量系数大一些，一般流

量系数常取1。但是尖齿的流量系数比1小，约在0.7左右，圆齿的流量系数接近于1，通常取α=1，计算的泄露量是偏大。

12.1.3 热力学效应

理想的迷宫流道模型，它是由一个个环形齿隙和齿间空腔串联而成的。气体每通过一个齿隙和齿间空腔的流动可描述如下：在间隙入口处，气体状态

为p0，T0和零开始，气体越接

近入口，气流越是收缩和加速，在间隙最小处的后面不远处，气流获得最大的速度;当进入空腔，流速截面突然扩大，并在空腔内形成强烈的旋涡。从能量观点来看，在间隙前后

，气流的压力能转变为动能。同时，当温度下降(热焓值h减小)，气体以高速进入两齿之间的环行腔室时，体积突然膨胀产生剧烈旋涡。涡流摩擦的结果，使气流的绝大部分动能

转变为热能，被腔室中的气流所吸收而升高温度，热焓又恢复到接近进入间隙前的值，只有小部分动能仍以余速进入下一个间隙，如此逐级重复上述过程。

12.1.4 透气效应

在理想迷宫中，认为通过缝口的气流在膨胀室内动能，全部变成热能。也就是说，假定到下一个缝口时的渐近速度等于零，但这只是在膨胀室特别宽阔和特别长时才成立。在一般

直通迷宫中，由于通过缝口后的气流只能向一侧扩散，在膨胀室内不能充分的进行这种速度能(动能)向热能的能量转换，而靠光滑壁一侧有一部分气体速度不减小或者只略微减小

，直接越过各个齿顶流向低压侧，把这种一掠而过的现象称为 “透气效应”。

12.2 迷宫密封的结构型式

迷宫密封按密封齿的结构不同，分为密封片和密封环两大类型。

密封片结构紧凑，运转中与机壳相碰，密封片能向两侧弯曲，减少摩擦，且拆换方便。

密封环由6～8块扇形块组成，装入机壳与转轴中，用弹簧片将每块环压紧在机壳上，弹簧片压紧力约60～100N，当轴与齿环相碰时，齿环自行弹开，避免摩擦。这种结构尺寸较大

，加工复杂，齿磨损后将整块密封环调换，因此应用不及密封圈结构广泛。

12.3 理想迷宫的泄露计算

给定下列几个条件：

1) 泄露气体是理想气体，不考虑焦尔-汤姆逊效应，即气体的焓只与温度有关;

2) 假设迷宫是连续的多缝口组成的一个系列，两缝口之间的膨胀室足够大;

3) 通过缝口的流动作绝热循环膨胀，在这里引用一个流量系数α;

4) 通过缝口之后的流动速度能量在膨胀室内因受等压支配而完全作恒温恢复，所以在每一个缝口之前的速度渐近为0，即不发生透气现象。

12.4 直通型迷宫的特性

由于在轴表面加工沟槽或各种形状的齿要比孔内加工容易，因此常把孔加工成光滑面，与带槽或带齿的轴组成迷宫，这就是直通型迷宫，因制作方便，所以直通型迷宫应用最广。

但是，直通型迷宫存在着透气现象，其泄露量大于理想迷宫的泄露量。

12.4.1 迷宫特性的影响因素：

1) 齿的影响。根据国外所进行的试验得出：齿距一定时，齿数越多，泄露量越少。齿距改变时，齿距越大，泄露量会急剧下降，同时还可以减少透气现象的影响。

2) 膨胀室的影响。国外对膨胀室深度的影响进行过试验研究，结论是浅的膨胀室对减少泄露量有利。

根据对膨胀室流动状态的观察，认为浅膨胀室中的旋涡是不稳定的。由于旋涡能很快地把能量耗尽，所以膨胀室的渐近速度减小，起到减小泄露的效果。

3) 副室的影响。所谓 “副室”是指直通型迷宫光滑面上开的附属槽，开槽后迷宫中的流动状态立即发生明显的变化。试验证明，只要副室的位置恰当，泄露量的减少率是相当大

的。

12.5 迷宫式气体密封的

间隙

除特殊情况外，一般气轮机、燃气轮机等叶轮机械都采用迷宫式气体密封。其径向间隙应根据以下因素选取：轴承间隙，制造公差与装配误差，部件的变形(如铸件收缩和失圆)

，转子的挠度，以及通过临界旋转频率时的振幅，热膨胀以及由此引起的变形等。在多种情况下，热膨胀的影响最突出。因此，对启动与停车时单个部件尺寸的变化，以及部件的

相对位移必须预先估算。可用静态和动态有限元算法出随时间变化的热膨胀规律，由此可了解哪些是临界条件，间隙实际上应当多大尺寸。

12.5.1 迷宫密封设计的注意点

总结迷宫密封设计中积累的经验，归纳起来有下列要点：

1)尽量使气流的动能转化为热能，而不使余速进入下一个间隙。齿与齿之间应保持适当的距离，或用高-低齿强制改变气流方向。齿间距一般为5～9mm。

2)密封齿要做得尽量薄,并带锐角 。齿尖厚度应小于0.5mm，运行中偶尔与轴的相碰时，齿尖先磨损而脱离接触，不致因摩擦出现轴的局部过热而造成事故。

3)由于迷宫密封泄露量大，因此在密封易燃、易爆或有毒气体时，要注意防止污染环境。采用充气式迷宫密封，间隙内引入惰性气体，其压力稍大于被密封气体压力;如果介质不

允许混入充气，则可采用抽气式迷宫密封。

13.基础知识——螺旋密封

螺旋密封应用于许多尖端技术部门，如气冷堆压缩机密封、增殖堆钠泵密封等。有时也用于减速机高速轴密封。它的最大优点是密封偶件之间既使有较大的间隙，也能有效的起密

封作用。如设计合理，其使用寿命可达无限大。由于可以从材料上作广泛的选择，且制造上极其容易，当压差不大时，螺旋密封功率耗损和发热都很小，用冷却水套散热已足够。

螺旋密封往往需要辅以停车密封，这样就使结构复杂，并加大了尺寸，故常使应用受到限制。螺旋密封可用于高温、深冷、腐蚀和带有颗粒等的液体，密封条件苛刻，密封效果良

好。

13.1 螺旋密封的密封机理

螺旋密封的轴表面开有螺旋槽，而孔为光表面，这同迷宫密封的开槽情况是一致的，所以可以把螺旋密封看成是迷宫密封的一种特殊型式，称为螺旋迷宫。但是，螺旋迷宫的齿是

连续的，不象前述的各种迷宫的齿是连续的齿。由于齿的连续性，通过齿的介质的流动状态发生变化。螺旋槽不再作为膨胀室产生旋涡来消耗流动能量，而是作为推进装置与介质

发生能量交换，产生所谓的“泵送作用”，并产生泵送压头，与被密封介质的压力相平衡，即压力差 p=0，从而阻止泄露。所以在密封机理上与迷宫密封略有不同。但是，介质在

通过间隙时会有一部分越过齿顶留过，而不沿槽向流动，即有透气效应，这和迷宫密封中的情况是一样的。

根据螺旋结构，螺旋密封的密封机理又稍有区别。

单段螺旋，它利用螺旋杆泵原理，利用螺旋的泵送作用，把沿泄露间隙的介质推赶回去，以实现密封。它适用于密封液体或气液混合物，无须外加封液，常用于轴承封油。须注意

的，螺旋的赶油方向需与油的泄露方向相反，否则，不但不能实现密封，反而会导致泄露量急剧增加。

两段旋向相反的螺旋，将封液挤向中间，形成液封。液封的压力稍大于或等于被密封介质的压

力，即能实现密封。常用于密封气体或密封真空。

两段旋向相反的螺旋在高旋转频率下将气体向两侧排出，使中间形成高真空陷阱以实现密封。这种密封可用作真空密封。

从理论上讲，螺旋密封的间隙小则对确保密封越有利。如果间隙大，则液体介质不能同时附着于轴的表面上。假设液体介质仅附着于孔壁而与轴分离，则螺旋密封不起推赶介质的

作用，即密封失效。但是，间隙太小，又怕轴与孔壁相碰。为避免产生密封金属偶件的摩擦与，磨损，可在孔壁表面涂上一层石墨。

13.3 迷宫螺旋密封

迷宫螺旋密封在工业上使用还是不久以前的事，它与螺旋密封的不同之处在于：在轴表面车制了螺旋槽，在密封的孔上也车制成螺套，而且具有与轴相反的螺纹旋向，使轴与螺套

间的流动形成强烈的紊流。此外，迷宫螺旋密封的螺旋运动速度要比螺杆密封的高，它在紊流工况下用于低粘度液体。螺旋密封一般用于层流工况下大粘度液体(如粘度大于水的

液体)。

工作原理：在螺杆与螺套之间的工作空间内，液体位于螺套两齿面和螺杆两齿面所围成的若干个蜂窝状的空间内。螺杆与螺套表面间的缝隙呈带凹槽的环形柱面。液体通过这些螺

纹时形成旋涡，方向与流出方向相反。由于螺杆绕流液体的动量交换结果，螺杆将能量传给液体。螺旋和螺套与液体相互作用，其结果在通过螺杆与螺套之间间隙的名义分界面上

产生摩擦力。液体中产生的摩擦力就在螺杆与螺套之间产生了压力。

14.基础知识——机械密封

14.1 机械密封的工作原理

机械密封又称端面密封(Mechanical Seal)，是旋转轴用动密封。机械密封性能可靠，泄露量小，使用寿命长，功耗低，毋须经常维修，且能适应于生产过程自动化和高温、低温

、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的饿密封要求。

机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置。

机械密封与软填料密封比较如下：

优点：

1)密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄露量很小，其泄露约为软填料密封的1%;

2) 使用寿命长，在油、水介质中一般可达1～2年或更长，在化工介质中一般能工作半年以上;

3) 擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%;

4) 轴或轴套基本上不磨损;

5) 维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维修;

6) 抗振性好，对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感;

7) 适用范围广，机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。

缺点：

1)较复杂，对加工要求高;

2)安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平;

3)发生偶然性事故时，处理较困难;

4)价高。

机械密封前的准备工作：

1)检查机械密封的型号、规格是否符合设计图纸的要求，所有零件(特别是密封面、辅助密封圈)有无损伤、变形、裂纹等现象，若有缺陷，必须更换或修复。

2)检查机械密封各零件的配合尺寸、粗糙度、平行度是否符合设计要求。

3)使用小弹簧机械密封时，

应检查小弹簧的长短和刚性是否相同。

4)检查主机的窜动量、摆动量和挠度是否符合技术要求，密封腔是否符合安装尺寸，密封端盖与轴是否垂直，一般要求：轴窜动量不大于±0.5mm;轴摆动量(旋转环密封圈处)

不大于0.06mm;轴最大挠度不大于0.05mm;密封端盖与垫片接触平面对中心线的不垂直度允许差0.03～0.05mm。

5)应保持清洁，特别是旋转环和静止环密封面及辅助密封圈表面应无杂质、灰尘。不允许用不清洁的布擦拭密封面。

6)允许用工具敲打密封元件，以防止密封件被损坏。

14. 2 机械密封材料

摩擦副材料

根据统计，机械密封的泄露大约有80%～95%是由于密封端面，摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外，主要是摩擦副的材料问题。

摩擦材料应具备下列条件：

1) 机械强度高，能耐压和耐压力变形;

2) 具有耐干磨性，耐高载荷性，自润滑性好;

3) 配对材料的磨合性好，无过大的磨损和对偶腐蚀;

4) 耐磨性好，寿命长;

5) 导热性和散热性好;

6) 耐高温性好;

7) 抗热裂性好;

8) 耐腐蚀性强;

9) 线膨胀系数小，能耐热变形和尺寸稳定性好;

10) 切削加工性好，成型性能好;

11) 气密性好;