建筑设备自考资料建筑设备机械基础及建筑机械.docx

建筑设备：机械根底及建筑机械学问要点归纳第一章 机械根底学问 §11金属材料的机械性能工业上运用的金属材料主要是合金材料。所谓合金是指由两种或两种以上的元素（其中至少有一种是金属）所组成的具有金属特性的物质。金属材料的机械性能通常又称为力学性能。它的主要指标是强度、塑性、韧性、硬度和疲惫强度等。以上指标既是选用材料的重要根据，又是限制、检验材质的重要参数。一、强度是指材料在外力作用下反抗破坏或变形的实力。材料的强度越大，其反抗外力的实力就越大。材料的强度可分为抗拉，抗压，抗弯曲，抗扭和抗剪切等强度。二、塑性是指材料受力时变形而不破坏，当力除去后，变形仍旧保持的实力。三、硬度是材料反抗其他更硬的物体压入其外表的实力。它是衡量材料软硬程度的指标。一般来说，材料的硬度值越大，材料的强度就越大，且其耐磨性就越好。测定金属材料硬度的方法一般有布氏硬度和洛氏硬度试验。四、韧性是材料反抗冲击破坏的实力。常用材料受冲击破坏时所汲取的功来表示。五、疲惫强度在规律性变更应力长期作用下，材料反抗破坏的实力。一般材料的疲惫强度及材料的抗拉强度成正比的关系。§12常用金属材料建筑机械中常用的金属材料有铸铁、钢、铜及铝等，其中钢的应用最为主要。一、钢是指含碳量少于211并含有少量其他元素的铁碳合金。一般钢中含碳量增多，钢的硬度、强度会增大，但塑性、韧性会降低。工业上应用的碳钢的含碳量一般不超过14，这是因为含碳量超过此值后，钢表现出很大的硬脆性，并且锻造、切削等工艺性能也很差，失去了消费和运用的价值。为了改善钢的某些性能，在钢的冶炼过程中掺入了合金元素。这种掺有合金元素的钢称为合金钢，没有掺入合金元素的钢为碳素钢。1合金钢：由于合金元素的存在，合金钢的性能比碳钢好，它的主要特点是有好的浸透性和较高的综合力学性能。运用合金钢时要进展热处理，以便充分发挥其潜在实力。合金钢常用于制造受载荷较大的重要零件。合金钢按用处可分为合金构造钢、合金工具钢和特殊性能钢三类。合金构造钢的编号是在钢号前用两位数字表示平均含碳量的万分数，紧接着是合金元素的化学符号，其后的数字表示该元素平均含量的百分数，当合金元素的含量少于15时，牌号中只说明元素符号而不标其含量。若合金钢是高级优质钢则在牌号的最终加有“A”。如12CrNi3A表示此钢的平均含碳量为012，含Cr量少于15，含Ni量为3的高级优质合金构造钢。合金构造钢根据用处分为一般低合金构造钢和机械制造构造钢。一般低合金构造钢又称低合金高强度钢，它是一种低碳构造用钢，合金元素含量较少，但强度却比同等含碳量的碳素构造钢要高得多，并有良好的焊接性和耐腐蚀性。用它来做机械零件和构造，在一样受载条件下可使构造的重量减轻2030。2一般碳素构造钢该类钢对化学成分要求不甚严格，碳、锰含量可在较大范围内变动，有害杂质磷、硫的允许含量相对较高，但必需保证其力学性能。一般碳素构造钢的牌号表示方法是用屈从极限“屈”字汉语拼音首位字母Q、屈从极限数值、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法（冷静钢z、特殊冷静钢TZ、半冷静钢b、沸腾钢F）等四部分按依次组成。例如：Q235一AF，即表示此钢屈从极限为235MPa，质量等级为A的沸腾钢。若为冷静钢或特殊冷静钢，其符号“z”和“TZ”可省略。碳素构造钢按屈从极限值的大小分为五个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q25S和Q275。随着牌号的增大，钢中含碳量由小到大，抗拉强度渐渐进步。塑性和韧性则随着牌号的增大而降低。碳素构造钢的质量等级，取决于钢中有害元素硫（S）和磷（P）含量。硫、磷含量越低，钢的质量就越好，其焊接性能和低温抗冲击性能都得到进步。随质量等级从A往D方向递增，钢中含硫和磷量渐渐削减。二、铸铁：一般把含碳量大于211的铁碳合金称为铁。由于铁多用铸造方法制成机械零件，故又称为铸铁。及钢相比拟铸铁含杂质多，机械性能差，性脆。但铸铁的铸造性好，消振性好，且其抗压强度远高于其抗拉强度，价格低廉。所以一般用来铸造成机床的床身来承受压力。根据碳在铸铁中存在的形式不同，铸铁可分为灰口铸铁和球墨铸铁。1灰口铸铁断口呈灰色，其中碳以片状石墨存在。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，在工业中应用广泛。灰口铸铁的代号为HT，后面的数字表示其最低抗拉强度极限。2.球墨铸铁是通过向肯定成分的铁水中参加球化剂（镁或镁合金），使铸铁中石墨呈球状。球状石墨及片状石墨相比，它具有最小的外表积，使石墨割裂基体组织和应力集中的现象大为减轻，因此球墨铸铁的强度、塑性和韧性都较高，常用来替代钢制造曲轴、齿轮连杆、缸体等较重要的零件。球墨铸铁的代号为QT，后面的两组数字分别表示其最低抗拉强度极限和最低延长率。三、有色金属除铁碳合金以外的金属以及这些金属的合金统称为有色金属，如铝、铜、锡、铅、锌等。由于有色金属具有某些特殊性质，所以成为现代各行各业不行缺少的材料之一。1纯铜（紫铜）它具有良好的导电性、导热性和塑性，但强度低，不易制造机械零件；主要用于各种导电材料。2黄铜以铜和锌为主组成的合金统称黄铜。其强度、硬度和塑性随含锌量增加而上升，当含锌量为3032时，塑性到达最大值，含锌量为45时强度最高。在一般的铜锌合金中再参加其他元素可组合成特殊黄铜，如锡黄铜、铅黄铜等。黄铜一般用于制造耐蚀和耐磨零件。3青铜是人类历史上应用最早的合金。青铜有锡青铜和无锡青铜之分。锡青铜在耐腐蚀耐磨及强度等方面具有很好的性能，是一种很重要的减摩材料。主要用于制造摩擦零件和耐蚀零件，如蜗轮、轴瓦、阀门等。4铝及铝合金纯铝是银白色金属，导电、导热性能仅次于铜，塑性好，但是其强度和硬度低。工业上很少干脆用纯铝做机械零件，而应用它的合金。当在纯铝中参加Si，Cu，Mg，Mn等合金元素后，就组成了铝合金。铝合金保存了密度小的特点，但强度和硬度却大为进步，是目前轻质构造的主要材料，广泛地应用于航空工业上。§13钢的热处理简介钢的热处理意义：合理地运用热处理使零件便于加工，可进步零件的工作实力，延长零件的运用寿命，还能降低本钱，节约钢材。一、一般热处理：一般热处理工艺主要有退火、正火、淬火和回火。1.退火将钢加热（约700900），保温肯定时间，然后缓慢冷却（一般是随炉冷却）的热处理过程，称为退火。退火的目的是：调整硬度以利于切削加工；细化晶粒，改善组织，以进步力学性能或为最终热处理作打算；消退内应力，防止零件变形或开裂，并稳定其尺寸。2.正火将钢加热（约700900），保温肯定时间，然后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火是退火的一种特殊形式。及退火相比，正火的冷却速度较快，所以钢的组织更细，强度和硬度都有所进步。此外，正火操作简便，消费周期短，消费效率高，比拟经济。所以正火工艺应用广泛。3.淬火是将钢加热（约700C900），保温肯定时间，然后在水中或油中急速冷却的热处理工艺。淬火的目的是为了进步钢的硬度和耐磨性；有的零件的淬火，是使钢的强度和韧性得到良好的协作，以适应不同工作条件的需要。钢在淬火时获得淬硬层深度的实力称为淬透性。淬硬层越厚，淬透性越好。钢在淬火的同时其内应力和脆性会增加，易变形和开裂。4.回火把淬火后的工件重新加热（低于淬火温度），保温肯定时间，然后在空气或油中冷却的热处理工艺，称回火。回火的目的是为了稳定钢在淬火后的组织，消退因淬火冷却过快而产生的内应力并稳定其尺寸，调整强度、硬度，进步塑性，使工件获得较好的综合机械性能。故回火总是淬火后必需的热处理工艺。淬火钢回火后的性能，及回火的加热温度有关，硬度和强度随回火温度的上升而降低。根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。（1）低温回火（加热温度通常为150250）可减小工件的淬火应力、降低脆性并保持高硬度。用于要求硬度高、耐磨性好的零件，如刀具、模具等。（2）中温回火（加热温度为350C500）可显著减小淬火应力，进步弹性。常用于各种弹簧和某些模具。（3）高温回火（加热温度为500650）可消退淬火应力，使零件获得优良的综合力学性能。通常把“淬火加高温回火”称为调质。调质广泛用于处理各种重要的中碳钢零件，尤其是承受动载荷的零件，如各种轴、齿轮等。二、外表热处理外表热处理包括外表淬火和化学处理等。1.外表淬火是将钢件外表快速加热至淬火温度，而心部温度仍旧较低的状况下用水喷射在钢件外表，使之急冷的过程称为外表淬火。外表淬火能使零件外表具有高硬度和耐磨性，心部保持有足够的强度和韧性。它常用于动载荷和摩擦条件下工作的零件，如齿轮，曲轴，销轴等。外表淬火后要进展低温回火来消退内应力。按外表加热方法不同，外表淬火可分为感应加热外表淬火、火焰加热外表淬火和接触电阻加热外表淬火等。由于感应加热速度快，消费效率高，产品质量好，易实现机械化和自动化，所以感应加热外表淬火应用广泛。2.钢的化学热处理是将钢件置于某种化学介质中和保温，使介质中的一种或几种元素渗入零件的表层，以变更表层的化学成分和组织，从而使零件获得所需的性能。常见的化学热处理有渗碳（用于低碳钢）、渗氮、渗铝和惨铬等。§14公差及协作及外表粗糙度一、互换性：一批规格一样的零件中，随意取出一件，不经过任何修配或协助加工，就能马上装到机器上去，并能完全符合规定的运用性能和技术要求，这种性质叫做互换性。二、公差：了保证零件具有互换性，就必需把零件的制造误差限制在肯定范围内，这个尺寸允许的最大误差范围就称为公差。三、（教材略读项，不予列举。）四、极限尺寸：许尺寸变更的两个界限值。大的一个称为最大极限尺寸，用Dmax(孔)，dmax(轴)表示；小的一个称为最小极限尺寸，用Dmin(孔)，dmin(轴)表示。五、极限偏向是上、下偏向的统称。六、公差带图：由于公差、极限偏向及根本尺寸的数值相差甚大，所以往往以简洁的公差带图来表示上述关系，它是零线及公差带所组成。1.是在公差带图中确定偏向的一条基准直线，它由根本尺寸确定。正偏向位于零线的上方，负偏向位于零线的下方。2.差带是在公差带图中，由上、下偏向的两条直线所限定的一个区域。七、标准公差系列及根本偏向系列1标准公差是用以确定公差带大小的标准值，以IT表示。2根本偏向是用以确定公差带位置的标准值。八、协作是指根本尺寸一样的、互相结合的孔和轴公差带之间的关系。根据相结合的孔和轴的松紧程度可把协作分为如下三种：1.间隙协作：轴装在孔内存在间隙(包括最小间隙等于零)的协作。在公差带图上表现为孔的公差带在轴的公差带的上方。2过盈协作：轴安装在孔内存在过盈(包括最小过盈等于零)的协作。在公差带图上表现为轴的公差带在孔的公差带的上方。3过渡协作指装在孔中轴的尺寸可能比孔的尺寸大，也可能比孔的尺寸小的一种协作。在公差带图中过渡协作表现为孔的公差带及轴的公差带有一部分是重叠的。4协作公差协作公差是间隙或过盈允许的变动量，用Tf表示。5.基准制新国标对协作规定有基孔制和基轴制作为协作的基准制。（1）基孔制基孔制是指根本偏向为肯定的孔公差（根本偏向等级为H，EI=O）及不同根本偏向的轴公差带相结合，形成不同松紧程度的各种协作的一种制度。（2）基轴制基轴制是指根本偏向为肯定的轴公差带（根本偏向为h，es=O）分别及不同根本偏向的孔公差带相结合.形成不同松紧程度的各种协作的一种制度。九、公差及协作的代号1.公差带代号：公差带代号是由根本尺寸，根本偏向等级和标准公差等级组成。分别是孔和轴的公差带代号在图纸上的标注，代号中的“”为直径的符号，接着就是根本尺寸，根本偏向和标准公差等级。2.协作代号：是由孔、轴公差带代号按分数形式组成。分子为孔公差带代号，分母为轴公差带代号，十、公差及协作的选用：公差及协作的选用是机械设计和制造中很重要的问题。它的选择恰当及否将干脆影响到机械产品的运用性能、质量和制造本钱。十一、基准制的选择：因为加工肯定精度的孔比加工同样精度的轴困难，所以一般状况下应优先选用基孔制。十二、外表粗糙度外表粗糙度（原外表光滑度）是指被加工零件外表上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形态特性。它使本应光滑的外表显得粗糙不平，并对零件的运用性能和寿命影响很大。外表粗糙的零件易磨损，易受腐蚀，疲惫强度也低。外表粗糙度数值的大小，也影响到零件加工的费用的凹凸。所以应在满意运用要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度值。外表粗糙度一般用外表轮廓算术平均偏向R。在加工外表标注，用表示，××Ra数值（或称为粗糙度数值），其值越大，表示粗糙度越大，这及旧标准中的外表光滑度正好相反。第二章 常用机构 §21机械的组成一、机械机械是能把能量（如热能、电能等）转换成机械能，并利用机械能完成某些工作的装置。一般一部完好的机械总是由原动机部分、传动装置部分和工作装置部分组成。当然，此外还有操纵、限制装置及机架等。一般机械又是机器和机构的总称。1.原动机是能把其他形式的能量转换成机械能的机器。如电动机、内燃机等，它为机械供应机械能。2.传动装置主要是起传递动力和运动的作用，如一般机械中的三角皮带传动、齿轮传动等，它们把原动机的高速传动转化为工作装置所要求的运动。3.工作装置是干脆完成工作的部件，如卷扬机的卷筒、起重机的起重钩、混凝土搅拌机的滚筒等。二、机器是人们用来进展消费劳动的工具，它具有如下三条根本特征：1.机器是由很多构件所组成；2.各构件之间有相对确定的运动；3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化。机器的作用表达在它的第三条根本特征上。三、机构是具有机器的前两条根本特征的组合体。机构的作用是传递运动和实现不同形式的运动的转化，这就是它及机器的不同之处。四、机械零件及部件：机械零件是组成构件的元件，又称零件。而构件是运动的单元，零件是制造单元。部件是为了完成同一工作任务而协调工作的若干个机械零件的组合体。如滚动轴承、离合器、联轴器等。§22运动副及机构运动简图一、运动副机构是由若干构件组合而成的。每个构件都以肯定的方式及其他构件柱互联接，这类联接不同于铆接和焊接等刚性联接。它能使互相联接的两构件之间存在着肯定危式的相对运动。这种使两构件干脆接触而又能产生肯定相对运动的联接就称为运动副。在运动副中，两构件的联接可能是面及面接触，线及线接触，或点及点接触；按两构件的接触形式可把运动副分为低副和高副。1.低副：两构件之间为面及面的接触称为低副。低副一般有转动副、挪动副等。2.高副：两构件之间为线及线或点及点的接触为高副。如齿轮副、凸轮等。二、机构运动简图：用以分析机构的组成状况、运动规律和受力特点等问题的示意图就是机构运动简图。§23平面四连杆机构平面四连杆机构是在同一平面上的四个杆件彼此用转动副联接起来组成的机构。优点：由于两杆件的联接是低副，所以接触是面接触，单位面积所受的压力较小，且便于光滑，磨损也相应减小，因此可承受较大的荷载。并且加工简洁，易于实现转动等根本运动形式及其转换，连杆上各点的轨迹形态多样可满意各种不同轨迹的要求。一、平面四连杆机构的根本形式平面四连杆机构，四个杆件中有一个上面画有斜剖线的杆件是相对地面不动的，我们把它称为静件或机架；及静件相联的杆件，若能绕静件作整周转动的杆件被称为曲柄，不能绕静件作整周转动的杆件则被称为摇杆或摆杆；而及静件相对的杆件被称为连杆。根据平面四连杆机构中是否存在曲柄，有一个曲柄或两个曲柄，可把它分为下面三种根本形式。1曲柄摇杆机构2双曲柄机构：平面四连杆机构中若有两个曲柄存在，这样的机构称为双曲柄机构。这种机构一般可将主动件的匀速整周转动转换成从动件的非匀速或匀速整周转动。双曲柄机构中，若两曲柄的长度相等，且连杆及静件的长度也相等，则此机构为平行四边形机构。其运动特点是两曲柄的角速度始终保持相等，连杆在运动过程中始终作平行挪动。若变更平行四边形机构，使其两个曲柄转动方向相反，这时的机构称为反向双曲柄机构。3双摇杆机构：在平面四连杆机构中，若及静件相联的两杆件均为摇杆，则此机构称为双摇杆机构。二、平面四连杆机构的几个根本问题1平面四连杆机构的三种根本型式的区分方法 平面四连杆机构的三种根本型式的组成规律为： 假如平面四连杆机构中最长杆长加最短杆长之和小于或等于其余两杆长度之和时，具有下列三种状况。(1)以最短杆件相邻的任一杆件为静件时，机构为曲柄摇杆机构；(2)以最短杆件为静件时，机构为双曲柄机构；(3)以最短杆件相对的杆件为静件时，机构为双摇杆机构。2.假如平面四连杆机构中最长杆长及最短杆长之和大于其余两杆长度之和，则不管以哪一杆为静件，机构都是双摇杆机构。以摇摆慢的行程作为工作行程，以摇摆快的行程作为空回行程，这就是曲柄摇杆机构的急回特性。3死点位置：曲柄摇杆机构，若以摇杆为主动件而曲柄为从动件，当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆BC及曲柄AB重叠共线和拉直共线，这时连杆作用于从动曲柄的力通过曲柄的转动中心A，此力对A点不产生力矩，因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。§24曲柄滑块机构及其演化机构一、曲柄滑块机构可把曲柄的圆周转动转化为滑块的往复直线挪动，或把滑块的往复直线挪动转化为曲柄的圆周转动。在内燃机、压气机、冲床等机械中常采纳这种机构。§25凸轮机构和棘轮机构一、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个根本构件组成，可将凸轮的转动或挪动转变成从动件的预期的运动。凸轮机构的优点是：只须设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到预期的运动规律，而且构造简洁、紧凑，设计便利，因此在各种自动机中广泛应用。凸轮的缺点是：凸轮及从动件间为点或线接触，易于磨损，因此多用于传力不大的限制机构中。二、棘轮机构：棘轮机构一般由摇杆，棘爪，棘轮，止动爪和机架等构件组成，棘轮机构常用在各种机床和自动的进给机构以及某些千斤顶上；此外，在卷扬机、提升机及运输设备中还常作停顿器或制动器用。第三章 带传动及链传动§31带传动的根本理论一、带传动的工作原理及类型 带传动是由主动带轮、从动带轮和紧套在两轮上的传动带所组成，由于传动带张紧在带轮上，当主动轮转动时，主动轮及传动带之间的摩擦力就驱使带运动，而传动带及从动轮之间的摩擦力又带动从动轮转动。因此，带传动是一种摩擦传动。二、带传动的特点和应用 带传动的主要优点是：（1）适用于中心距较大的两轴间的传动；（2）当过载时，带及带轮间会出现打滑，从而可防止机器中其他零件损坏，起过载爱护作用；（3）带传动构造简洁，制造、安装精度要求低，本钱低；（4）带是弹性体，所以能缓和冲击和汲取振动。带传动的主要缺乏是：（1）由于带及带轮之间存在弹性滑动，所以不能保证有精确的传比；（2）传动的外廓尺寸较大；（3）带的寿命较短；（4）传动效率低；（5）由于带及带轮间有较大压力，所以带轮对轴产生较大的轴压力。打滑：但在肯定条件下，这个摩擦力有一极限值。因此带传递的功率也有一相应的极限值。当带传递的功率超过此极限时，带及带轮就产生相对滑动，这种现象称为打滑，打滑使传动失效。但打滑可爱护其他机械零件免受损坏，起过载爱护作用。三、分析影响最大有效拉力（圆周力）的因素：1.预拉力F0越大，带及带轮间的压力越大，产生的摩擦力也就越大，最大有效拉力就越大，带不易打滑。2.包角越大，带及带轮间的接触弧就越长，因此产生的摩擦力就越大，传动实力就越高。3.摩擦系数f增大，有效拉力也随之增大。四、带传动的弹性滑动和传动比这种由于带的弹性伸缩而引起的带及带轮间的相对滑动，称为带的弹性滑动。这是带传动正常工作时固有的特性，是无法避开的。弹性滑动随着有效拉力的增大而增大，因此使带传动不能保证精确的传动比，并引起带的磨损和使传动的效率降低。§32滚子链传动链传动是一种应用较广的机械传动。它由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成，它以链条作为中间挠性元件，靠链条及链轮轮齿的啮合传递动力和运动，因此，它是啮合传动。1 滚子链传动的优缺点：及带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能保证精确的平均传动比，传动效率较高，可达O.98；链不需要像带那样张紧在带轮上，所以作用在轴上的压力较小；构造紧凑；可在高温低速、有油污的场合工作。链传动的主要缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不恒定，因此传动的平稳性较差，工作中有肯定的冲击和噪声。2内链板及套筒，外链板及销轴为过盈协作，滚子及套筒间是间隙协作，套筒及销轴为间隙协作。 滚子链的标记为：链号-排数×整链链节数国标号；链轮齿数不能太少，一般规定最少齿数=9；也不能过多，一般最多齿数=120。通常传动中，为了避开链轮及偶数节的链产生不匀称的磨损，小链轮齿数可取17、19或21等奇数齿。从上式可见，若传动比过大，则小轮同时参与啮合的齿数就少，将因接触应力过大而加速链的磨损。一般传动比i3.链节距p链节距p是确定链的工作实力，链及链轮尺寸的主要参数。正确地定出户是进展链传动设计时所要解决的主要问题。在肯定条件下，户值越大，链的承载实力就越高，但传动的尺寸就增大，且传动中的速度波动、冲击、振动和噪声也随之增加。所以，在设计链传动时，应在保证承载实力的条件下，尽量选用较小的节距。4.链轮的极限转速：为了限制链传动的动载荷及噪声，必需对链的速度加以限制，一般要求v12ms15ms。根据极限链速，也就可以求得相应小链轮的极限转速n1（rmin）。第四章 齿轮传动§41齿轮传动的类型和特点齿轮的要求是：一要运转平稳，即要求齿轮在传动过程中，任何瞬时的传动比都不变，以削减噪声、冲击和振动；二是要有足够的承载实力，即要求齿轮强度高、耐磨损，不易折断，有足够的寿命。一、齿轮传动的类型根据两齿轮轴的相对位置和齿向，齿轮传动可分类如下：1.平面齿轮传动：是指两齿轮轴彼此平行的齿轮传动。按齿向又可分为：直齿圆柱齿轮传动（其中包括外啮合、内啮合及齿轮及齿条的啮合传动、斜齿圆柱齿轮传动及人字齿圆柱齿轮传动2.空间齿轮传动：是指两个齿轮的轴线彼此不平行的齿轮传动。有齿轮轴线相交的直齿圆锥齿轮和曲齿圆锥齿轮传动；以及齿轮轴交织的齿轮传动。根据齿廓曲线分类，还有渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮、摆线针轮等。此外根据工作条件，齿轮传动还可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。闭式传动的齿轮封闭在刚性齿轮箱体内，光滑和工作条件良好。重要的齿轮传动都采纳闭式传动。而所谓的开式传动的齿轮是外露的，不能保证良好光滑，且易落入灰尘、杂质，故齿面易磨损，只宜用于低速传动。二、齿轮传动的特点及其他机械传动相比，齿轮传动的主要优点是： 1.能保证恒定的传动比，因此传动平稳，这是齿轮传动获得广泛应用的主要缘由之一； 2.传递功率和圆周速度范围广，功率可以从很小到几十万千瓦，圆周速度可由很低到300ms； 3.传动效率高，一对齿轮的传动效率可达98%99.5； 4.工作牢靠，运用寿命长，构造紧凑。齿轮传动的主要缺点是：1.制造和安装的精度要求比拟高，而且需要特地的加工、测量设备，本钱较高； 2.不宜用于轴间间隔 较大的传动。§4-2渐开线齿廓及其特性1、基圆里面没有渐开线2、渐开线齿廓可以保证传动比为恒定值3、中心距可分性：两轮的中心距稍有变更，也不会影响两轮的传动比。4、齿廓间的正压力方向不变。§43标准直齿圆柱齿轮的根本尺寸及其啮合传动条件一、齿轮各部分名称及其尺寸关系在齿轮整个圆周上轮齿的总数称为齿轮的齿数用z表示。其余各部尺寸为：1.齿顶圆：齿轮各齿顶所确定的圆称为齿顶圆，其直径为da。2.齿根圆：齿轮各齿槽底部尺寸所确定的圆称为齿根圆，其直径用df表示。3.分度圆：分度圆是设计齿轮的基准圆。在分度圆上，齿厚、齿槽宽和齿距分别用s，e和户表示，且齿厚等于齿槽宽即s=e。在分度圆上齿距及的比值被规定为标准值，并使该圆上的压力角也为标准值。分度圆的直径为： d=z4.模数：为了便于设计、制造和互换，国家标准将的比值规定为标准值，并称之为模数，以mm为单位，用代号“m”表示，即：m=可得齿轮分度圆直径、齿距及模数间的关系为： d=mz 二、渐开线圆柱齿轮的正确啮合条件：齿轮传动是靠两齿轮的齿轮依次啮合来实现连续转动的，因此必需是两齿轮的全部齿轮都能依次啮合，保证前一对齿轮分别前，后一对齿轮不中断地接替转动，这种要求称之为正确啮合。只有两齿轮的法向齿距相等，才能保证两齿轮的相邻齿廓正确啮合。三、渐开线齿轮连续传动的条件：为了使一对齿轮能连续啮合传动，就要求前一对啮合的轮齿尚未脱离啮合时，后一对齿轮已经进入啮合或刚好进入啮合。对于标准渐开线齿轮传动，重合度恒大于1，不必进展验算。渐开线齿轮的加工和最少齿数.1.渐开线的加工方法：如铸造法、冲压法、热轧法、切削法等。其中最常用的为切肖法。切削法的工艺是多种多样的，但就其原理可分为仿形法和范成法两种。（1）仿形法仿形法是用及齿轮的齿槽形态一样的铣刀在铣床上加工齿轮轮齿的方法，这种方法多用于修配和小批消费中。（2）范成法范成法是利用齿轮的啮合原理来切削轮齿的。这种加工方法相当于一对齿轮的啮合，或齿轮及齿条的啮合。加工精度和效率都较高，是目前轮齿加工的主要方法。2.根切现象和最少齿数（1）渐开线齿廓的根切 用范成法加工齿轮时，假如齿轮的齿数太少，则刀具的齿顶会将被切齿轮的齿根渐开线切去一部分，这种现象称为根切。轮齿根切后，弯曲强度将大大减弱，重合度也将下降，使传动质量变差，因此应避开发生相切。（2）不发生根切的最少齿数 为了避开发生根切现象，标准齿轮的齿数应有一个最少的限度度，这个齿数称为最少齿数，用Zmin表示。通过理论推导可得，对于标准渐开线齿轮：=20?及ha=1时，Zmin=17，=20?及ha=0.8时，Zmin=14一对齿轮传动，要使小齿轮的齿数小于Zmin。而又不发生根切，就必需采纳变位齿轮。§44齿轮失效及齿轮材料一、轮齿的失效齿轮在传递动力时，载荷作用在轮齿上，使轮齿产生折断和齿面损坏现象，这种现象称为轮齿的失效。常见的轮齿失效形式有五种：轮齿的折断，齿面的疲惫点蚀，齿面的胶合，齿面磨损和齿面塑性变形。1.轮齿的折断有过载折断和疲惫折断两种，在载荷的屡次重复作用下，轮齿危急截面的弯曲应力超过弯曲疲惫应力时，齿根危急截面处就会产生疲惫裂纹。随着裂纹的不断扩展，最终导致轮齿折断，这种现象称为疲惫折断。轮齿因短时突然严峻过载而引起的折断，则称为过载折断。这种轮齿折断是开式齿轮传动的主要失效形式之一。增大齿根圆角半径，采纳较大的模数，进步精度等级，对齿根进展强化处理，选用韧性较好的材料，使齿根危急截面的弯曲应力不超过轮齿的抗弯强度，都有利于进步轮齿的抗折断实力。2.齿面疲惫点蚀是闭式齿轮传动中软齿面（软齿面即齿面的布氏硬度小于或等于350）上最常见的一种失效形式。齿轮工作时，齿面接触应力为脉动循环应力。当它超过轮齿材料的接触疲惫极限应力时，在载荷的屡次重复作用后，齿面表层就会产生微小的疲惫裂纹。随着裂纹的扩散、扩展而致使齿面上的小块金属剥落，因此齿面出现凹坑，这种失效称为疲惫点蚀。疲惫点蚀首先出如今齿根外表靠近节线处。点蚀形成后，破坏了齿轮的正常工作，传递载荷实力降低，齿轮传动时会产生噪声和振动，使啮合状况恶化而失效。在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，一般不出现点蚀现象。防止点蚀的有效措施是：适当地进步齿面硬度、降低齿面粗糙度和增大光滑油的粘度；合理地选择齿轮的参数，使齿面接触应力不超过齿面接触疲惫强度。3.齿面胶合:在高速重载的齿轮传动中，由于啮合区温度很高，使光滑油的粘度降低，致使两齿面金属干脆接触并在瞬时互相粘连。在传动过程中当两齿面互相滑动时，其中较软齿面上的金属沿滑动方向被撕下，而形成沟纹痕迹，这种现象称为胶合。防止齿面胶合的方法是：选用粘性大或有添加剂的抗胶合光滑油；选用抗胶合性能好的材料；进步齿面硬度和减小外表粗糙度等。4.齿面磨损:轮齿在啮合过程中，两齿面间会产生肯定的相对滑动，所以轮齿在受力时，两齿面间就产生滑动摩擦，使齿面产生磨损。削减齿面磨损的措施：采纳闭式齿轮传动，进步齿面硬度，削减齿面粗糙度和保持良好的光滑条件，都可以减轻齿面磨损。5.齿面塑性变形:齿轮传动在承受重载时，齿面在高压和很大摩擦力作用下，假如齿面的硬度较低，齿面金属层将发生塑性挪动，使齿面失去正确的齿形。这种失效形式称为齿面塑性变形。齿面塑性变形常发生在严峻过载和启动常见的传动中。减小齿面塑性变形的措施：适当进步齿面硬度和光滑油粘度，尽量避开频繁启动和过载，都可防止或减轻齿面塑性变形。从以上五种常见的失效形式可见，除了轮齿折断是齿体失效（可视为一悬臂梁折断）外，其余的四种失效均是齿面失效，都是由于两齿面接触应力引起的齿面损坏。二、齿轮的材料：齿轮材料的性能必需满意齿面硬度大而齿芯韧性好。1.锻钢是制造齿轮的主要材料，因为它具有较高的强度和韧性。一般可分为软齿面及硬齿面（1）一般应用可选软齿面（HB350），热处理后切齿。为了便于切齿，切齿刀具不致快速磨损变钝，这种齿轮是将齿轮毛坯经正火或调质处理后再进展切齿。（2）重要应用可选硬齿面（HB>350），切齿后进展外表硬化处理，热处理方法为外表淬火、渗碳、氮化等。处理后的齿面硬度较高而芯部韧性好，故承载实力大且耐磨性又好。2.铸钢的强度较高而耐磨性较好，但由于铸造时内应力较大，故应经过正火或退火处理。铸钢常用于尺寸较大而不宜锻造的齿轮。3.铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性较差，但易于铸造和切削加工。因此铸铁常用于低速、中载、无冲击及无振动的开式齿轮传动中。球墨铸铁的机械性能及抗冲击性远比灰铸铁高，故获得越来越多的应用。§45、6、7：斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆锥齿轮传动等（略读内容）§48蜗杆传动一、蜗杆传动的特点和应用蜗杆蜗轮传动是在螺旋传动及齿轮传动的根底上开展起来的，它由蜗杆和蜗轮组成，其中蜗杆常为主动件。1.蜗杆传动的主要优点是：（1）可实现大传动比传动在动力传动中，单级传动比i=780；在分度机构或手动机构中，传动比可达300。由于用较少的零件可实现大传动比传动，所以及齿轮传动相比，蜗杆传动紧凑。（2）传动平稳由于蜗杆为螺旋齿，它及蜗轮齿的啮合传动相当于螺旋传动，同时啮合的齿对较多，所以传动平稳、噪声低。（3）有自锁作用当蜗杆螺旋升角小于齿面啮合的当量摩擦角时，无论在蜗轮上加多大的力都不能使蜗杆转动，这种现象称为自锁。这一性质在起重设备中可以起到平安作用，因此得到广泛运用。2.蜗杆传动的主要缺点是：由于啮合齿面间滑动速度大，所以摩擦损失大，机械效率低。当工作条件不良时，相对滑动甚至会导致齿面严峻磨损；为了削减啮合齿面的摩擦，要求蜗轮的材料有较好的减摩性和耐磨性。因此，通常选用较珍贵的金属制作蜗轮，使本钱进步。§49轮系轮系：多对齿轮组成的传动系统称为轮系。定轴轮系：在传动中，轮系中每个齿轮的几何轴线是固定的称为定轴轮系。周转轮系：传动时，轮系中至少有一个齿轮的轴线绕另一个固定轴线回转，这种轮系称为周转轮系。传动比：轮系中首末两轮的转速之比称为传动比。一、斜齿圆柱齿轮齿面的形成及其啮合特点1、斜齿圆柱齿轮传动的特点：及直齿圆柱齿轮传动相比，斜齿圆柱齿轮传动有以下特点：（1）传动平稳，一对斜齿圆柱齿轮啮合时，由于轮齿及齿轮轴线不平行，所以两轮齿齿廓曲面沿着及轴线倾斜的直线接触，在啮合传动过程中，齿面接触线由短变长，再由长变短，直至脱离接触。因此，轮齿受的载荷是渐渐由小到大再由大到小，致使传动比拟平稳，冲击、振动、噪声也较小，进步了传动的平稳性。（2）承载力高，在斜齿轮传动中，由于轮齿的倾斜，当轮齿的一端进入啮合时，另一端尚未进入啮合，当轮齿的一端脱离啮合时，另一端仍在接着啮合。如以端尺寸及宽度一样的斜齿轮传动及直齿轮传动相比，斜齿轮同时参与啮合的轮齿对数比直齿轮多，因此斜齿轮传动的重合度比直齿轮的重合度大，这样既可以使传动平稳，又可以进步齿轮的承载实力。第五章 轴系零部件§51轴由轴、轴承、联轴器和离合器及轴上的转动零件组合起来的系统，常称为轴系零部件。轴系零部件是机器的重要组成部分。一、轴的分类和应用1.按轴的承载状况分类：按轴的受载状况可把轴分为心轴、传动轴和转轴三类。（1）心轴只承受弯矩作用的轴称为心轴。这类轴只起支承转动零件的作用，不传递扭矩。心轴可以是转动的，如火车车轴；也可以是不转动的心轴，如的滑轮轴。（2）传动轴既传递运动和动力，又支承回转零件，故只承受扭矩和自重引起的弯矩的轴。如的汽车传动轴。（3）转轴既受弯矩又受扭矩作用的轴称为转轴。如齿轮减速器的齿轮轴I、和都是转轴。2.按轴线形态分类：按轴线形态可把轴分为直轴和曲轴。直轴又有光轴和阶梯轴之分。光轴是指全轴各处直径均一样的轴；而阶梯轴的各段直径不一样，以便于轴上零件的装拆、定位和紧固，应用广泛。此外，还有钢丝软轴。二、轴的设计（1）轴的构造工艺性应考虑的问题为了便于轴上零件的装拆，轴端应有45度倒角，轴上零件装拆时所经过各段轴径都要小于零件的孔径。阶梯轴上相邻轴径的变更不宜过大，定位轴肩的轴环的高度要适当。为了削减阶梯轴阶梯处过渡圆角处的应力集中，进步轴的疲惫强度，圆角半径r应尽可能大。但为了保证轴上零件能紧靠轴肩定位面，其圆角半径r必需小于零件孔的倒角f。（2）零件在轴上的轴向固定零件在轴上的轴向固定是为了保证零件有确定的工作位置，防止零件沿轴向挪动并承受轴向力。常见的轴向固定有轴肩：套简、轴端挡圈及轴用弹性挡圈；轴向载荷较大时用螺母定位，整个轴系的定位则唱靠轴承实现。§52轴承根据轴承承受载荷的方向可把轴承分为承受径向载荷的向心轴承和承受轴向载荷的推力轴承，以及同时承受轴向和径向的向心推力轴承。根据轴承工作的摩擦性质，轴承又可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。1、滑动轴承滑动轴承包含零件少，工作面为面接触并一般有光滑油膜。所以，它具有承载实力大、抗冲击、低噪声、工作平稳、回转精度高、高速性能好等独特的优点。主要缺点是启动摩擦阻力大，维护较困难。主要用于转速较高，承受冲击和振动载荷的场合。根据工作外表间的摩擦状态，滑动轴承分为液体摩擦轴承和混合摩擦轴承。液体摩擦轴承工作时，轴颈及轴承的工作面外表完全被一层光滑油膜隔开，从而消退了金属外表之间的摩擦和磨损，摩擦系数很小。而混合摩擦滑动轴承工作时，摩擦外表之间光滑油膜较薄，金属外表的微观凸起仍有干脆接触，形成液体摩擦及固体摩擦并存的混合摩擦，不能消退金属磨损。2、轴承材料的选择：轴承材料应满意下列要求：1）良好的减摩性和耐磨性；2）良好的抗胶合性，以避开“抱轴”和烧瓦现象；3）足够的强度；4）良好的顺应性和嵌藏性，顺应性是指轴承材料适应对中误差和其他几何形态误差的实力。嵌藏性是指轴承材料嵌藏尘粒、金属屑，防止刮伤和磨损的实力；5）良好的导热性和耐蚀性；6）良好的光滑和工艺性等。滚动轴承的类型选择：其选择原则如下：（1）轴承所承受的载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要根据。1）当承受较大载荷时，应选用线接触的各类滚子轴承。而点接触的球轴承只适用于轻载或中等载荷状况；2）载荷作用方向为纯径向时，通常选用单列向心球轴承和各类径向接触轴承；当承受纯轴向载荷时，通常选用推力轴承；当承受的轴向载荷比径向载荷大时，可选用向心推力轴承，或者采纳向心和推力两种不同类型轴承的组合，分别担当径向和轴向载荷。3）载荷平稳时，宜选用球轴承；冲击