机械设计基础知识概述(全)dhrq.docx

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1、机械设计基础知识概述机械设计计基础知知识概述述第一章 金属材材料的有有关问题题（一） 金属材材料的机机械性能能金属零件件受一定定外力作作用时，对对金属材材料有一一定的破破坏作用用。因此此要求金金属材料料具有抵抵抗外力力的作用用而不被被破坏的的性能，这这种性能能称为机机械性能能。金属属材料的的机械性性能主要要包括：强度、塑塑性、硬硬度、冲冲击韧性性和疲劳劳强度等等。它们们的具体体数值是是在专门门的试验验机上测测定出来来的。1、金属属材料的的变形和和应力金属材料料受外力力作用时时引起的的形状改改变称为为变形。变变形分为为弹性变变形（当当外力取取消后，变变形消失失并恢复复到原来来形状）和和塑性变变形

2、（当当外力除除去后，不不能恢复复到原来来形状，保保留一部部分残余余形变）。当金属材材料受外外力作用用时，其其内部还还将产生生一个与与外力相相对抗的的内力，它它的大小小与外力力相等，方方向相反反。单位位截面上上的内力力称为应应力。在在拉伸和和压缩时时应力用用符号表示。=P/F式中： 应力力，MPPa;P 拉伸外外力，NN；F 试样的的横截面面积，mmm2。2、强度度强度是金金属材料料抵抗塑塑性变形形或断裂裂的能力力。强度度可通过过拉力试试验来测测定。将将图（aa）所示示标准样样安装在在拉力试试验机上上，对其其施加一一个平稳稳而无冲冲击逐渐渐递增的的轴向拉拉力，随随着拉力力的增加加试样产产生形变变

3、如图（BB）直到到断裂如如图（CC）。以试样的的受拉力力P为纵纵坐标，伸伸长值L为横横坐标，给给制出拉拉伸曲线线。OE段：负荷与与伸长成成线性关关系，是是材料的的弹性变变形阶段段。金属材料料由弹性性变形过过渡到塑塑性变形形时的应应力称为为弹性极极限，用用e表示示。e=PPe/Fo式中： e 弹性性极限，MMPa；Pe 材料开开始塑性性变形时时的负荷荷，N；Fo 试样原原横截面面积，2 。当负荷超超过E点点，试样样开始产产生塑性性变形，这这一段曲曲线几乎乎呈水平平，表明明试样在在拉伸过过程中，负负荷不增增加甚至至有降低低，试样样继续塑塑性形变变，材料料丧失了了抵抗变变形的能能力。这这种现象象称为

4、屈屈服。产产生现象象时的应应力称为为屈服点点，用s表示。s=PPs/Fo式中： s 屈服服点，MMpa ；Ps 材料产产生明显显形变时时的负荷荷，N；Fo 试样原原横截面面积，2 。负荷超过过S点后后，形变变量随负负荷增加加而急剧剧增加，当当过B点点，形变变部位出出现缩颈颈现象，试试样已不不能抵抗抗外力作作用，在在K点发发生断裂裂。试样样拉断前前能承受受的最大大负荷 Pb所对应应的应力力称为抗抗拉强度度，用b表示。b= Pb/Fo式中： b 抗拉拉强度，MMpa ； Pb 试样样拉断前前的最大大拉力，NN；Fo 原横横截面积积，22 。屈服强度度（s），抗抗拉强度度（b）和屈屈强比（屈屈服强度

5、度与抗拉拉强度的的比s/b）是评评定金属属材料质质量的重重要机械械性能指指标，是是设计和和选材的的主要依依据之一一。3、塑性性 塑塑性是金金属材料料受外力力作用时时断裂前前产生塑塑性变形形的能力力。通常常用两种种方法来来表示。（1） 伸长率：试样拉拉断后标标距部分分所增加加的长度度与原标标距长度度的百分分比，用用表示。=（LL1L0）/LL01000%式中： 试样样的伸长长率，%；L1 试样拉拉断后标标距长度度，；L0 试样原原标距长长度，.(2) 断面面收缩率率：试样样拉断后后缩颈处处横截面面积的最最大缩减减量与原原截面积积的百分分比，用用表示。式中 试样样的断面面收缩率率，%；F0 试样原

6、原横截面面积，2 。F1 试样拉拉断后缩缩颈处的的最小横横截面积积，22 。、的的数值越越大，说说明金属属材料的的塑性越越好，反反之亦然然。良好好的塑性性是金属属材料进进行塑性性加工的的必要条条件。4、硬度度硬度是金金属材料料抵抗外外物压入入其表面面的能力力，一般般说，硬硬度高的的材料耐耐磨性较较好，强强度也比比较高。硬硬度是评评价金属属材料质质量的机机械性能能指标，也也是机械械零件设设计要求求的技术术条件之之一。生产中有有不同的的测定方方法，常常用的有有布氏硬硬度和洛洛氏硬度度。(1) 布氏硬硬度：用用一定直直径的钢钢球或硬硬质合金金球，以以相应的的试验力力压入试试样表面面，经规规定保荷荷时

7、间后后卸除试试验力，测测量试样样表面压压痕直径径。以压压痕球状状表面积积所承受受的平均均负荷作作为布氏氏硬度值值，用符符号HBBS（HHBW）表表示。HBS（HHBW）=式中：HHBS（HHBW） 布氏硬度值，kgf2 ; PP 加在在淬火钢钢球上的的负荷，kkgf； DD 淬火火钢球直直径，。压头为钢钢球时用用HBSS，适用用于布氏氏硬度值值在4550以下下的材料料，如铸铸铁和有有色金属属。压头头为硬质质合金球球时用HHBW，适适用于布布氏硬度度值在6650以以下的材材料。（2）洛洛氏硬度度：用压压头压入入的压痕痕深度表表示材料料的硬度度值。压压痕越深深表示材材料越软软，硬度度值越低低。两种

8、种硬度可可以利用用特制的的表格进进行换算算。 硬度表示示金属材材料在局局部范围围内对塑塑性变形形的抗力力，所以以硬度与与强度间间有一定定的换算算关系。5、冲击击韧性冲击韧性性是金属属材料抗抗击冲击击负荷的的能力。现现在普通通采用一一次摆锤锤冲击试试验来测测定材料料的冲击击韧性。实验表明明，材料料受小能能量多次次重复冲冲击的能能力，主主要取决决于材料料强度。强强度越高高，寿命命越长，设设计中可可不必过过分追求求高冲击击值。6、疲劳劳强度实际中许许多工件件所承受受负荷的的方向和和大小是是周期变变化的。这这种周期期变化的的负荷称称为交变变负荷。金金属工件件在交变变负荷作作用下，经经长时间间工作而而发

9、生断断裂的现现象称为为金属疲疲劳。在交变负负荷作用用下金属属工件所所受应力力大小和和断裂前前应力交交变循环环的次数数有关。应应力越大大，则断断裂前能能随承受受的循环环次数越越低。当当钢铁材材料的循循环次数数达到1107，有色色金属的的循环次次数达到到1088 时，若若试样仍仍不发生生疲劳破破坏，其其最大应应力称为为该材料料的疲劳劳极限。当当应力交交变循环环对称时时，疲劳劳极限用用-1表表示。生产中多多数金属属工件是是在交变变负荷下下工作的的，疲劳劳破坏是是破裂的的主要形形式。因因此疲劳劳强度设设计是材材料的重重要强度度计算之之一。另另外，改改善零件件结构形形状避免免应力集集中；降降低表面面粗糙

10、度度；采取取表面强强化处理理等都能能有效提提高金属属工件的的抗疲劳劳能力。（二）金金属材料料的其他他性能1、金属属材料的的物理性性能包括比重重、溶点点、导电电性、导导热性和和膨胀性性等。工工件用途途不同，对对金属材材料的物物理性能能要求不不一样2、金属属材料的的化学性性能主要指金金属材料料在定温温或高温温条件下下抵抗活活泼介质质对其浸浸蚀的能能力。3、金属属材料的的工艺性性能是金属材材料物理理和化学学性能的的综合，是是否易于于加工成成型的能能力。按按工艺方方法不同同，工艺艺性能主主要有铸铸造性能能、锻造造性能、焊焊接性和和切削加加工性能能。在设设计零件件及选择择加工方方法时要要考虑材材料的工工

11、艺性能能。（三）铁铁碳合金金的基本本组织及及性能普通碳钢钢和铸铁铁均属钢钢碳合金金范畴，合合金钢和和合金铸铸铁是有有意加入入合金元元素的铁铁碳合金金。铁和和碳是钢钢铁材料料的两个个最基本本的组元元。目前应用用的铁碳碳合金，其其含碳量量均在66.699%以下下，当含含碳量大大于6.69%的铁碳碳合金脆脆性极大大，没有有实用意意义。含含碳量小小于2.11%的铁碳碳合金称称为钢，含含碳量大大于2.11%的铁碳碳合金称称为生铁铁。一切固态态物质，根根据其内内部原子子的聚集集状态可可分为晶晶体与非非晶体两两大类。晶晶体内部部的原子子在空间间作规则则的排列列，如食食盐、金金刚石、石石墨和所所有的金金属都是

12、是晶体。非非晶体内内部的原原子则杂杂乱无章章地无规规则的规规程，如如玻璃、沥沥青、石石腊和松松香等都都是非晶晶体。大多数金金属在固固态下的的晶格保保持不变变，但是是有些金金属，如如铁、锌锌、锑、锰锰、钼等等在固态态下，随随着温度度的变化化，其晶晶体结构构还会发发生转变变，这种种晶体形形式的转转变称为为同素异异构转变变。同素素异构转转变过程程也是重重结晶过过程。如如纯铁的的溶点为为15334和9112时先后后发生两两次晶格格形式的的转变；在1553813994时为体体心立方方晶格，称称为铁，139949912为面心心立方晶晶格，称称铁，在9112以下为为体心立立方晶格格，称为为铁。铁铁的同素素异

13、构转转变是钢钢铁能够够进行热热处理的的重要依依据。各种金属属材料具具有不同同的性能能，这是是由于其其内部组组织结构构决定的的。在液液态时，铁铁和碳可可以溶解解为一个个均匀的的液相。在在固态时时，它可可以形成成固溶体体、化合合物或混混合物。固溶体是是合金中中一种组组元（溶溶剂）溶溶解其他他组元（溶溶质），或或组元之之间互相相溶解而而形成的的一种均均匀固相相，形成成单一的的均匀物物质，其其中所溶溶解的组组元在显显微镜下下也区别别不出来来。金属化合合物，是是两组元元相互作作用而形形成的一一种新的的具有金金属特性性的物质质。其晶晶体结构构与性能能和两组组元都不不同，如如铁碳合合金中铁铁和碳组组成的碳碳

14、化物称称为渗碳碳体，化化学式为为Fe33C。混合物是是纯金属属，固溶溶体或化化合物按按一定重重量比例例组成的的均匀物物质。混混合物中中多部分分仍按自自己原来来的晶格格形式结结合而成成晶体，显显微镜下下可区别别出多组组元的晶晶体。绝绝大多数数工业用用合金都都是混合合物，其其性能取取决于这这些混合合物多部部分的性性能及它它们的形形态、大大小和分分布。铁碳合金金的基本本组织：（1） 铁素体：碳溶于于-Fee中的固固溶体称称为铁素素体，符符号为FFe。铁铁素体含含碳量非非常低，在在7277时为00.00008%，其机机械性能能与纯铁铁相似，强强度和硬硬度不高高，塑性性和韧性性好。（2） 奥氏体：碳溶于

15、于-Fe中的的固溶体体称为奥奥氏体，符符号为AA。稳定定的奥氏氏体存在在温度为为7277，此时时碳的溶溶解度为为0.777%，奥奥氏体的的强度，硬硬度和塑塑性都很很好，是是大多数数钢进行行高温锻锻造或轧轧制时所所要求的的组织。（3） 渗碳体：含碳量量为6.69%的铁与与碳的金金属化合合物，分分子式FFe3C用符符号Cmm表示。硬硬度高，塑塑性差，硬硬而脆，钢钢中渗碳碳体数量量增多，强强度和硬硬度提高高而塑性性下降。（4） 珠光体：是铁素素体与渗渗碳体的的混合物物，用PP表示。显显微镜下下渗碳体体和铁素素体片层层相间，交交替排列列。在平平衡条件件下珠光光体的含含碳量为为0.777%，它它的强度度

16、高,塑塑性、韧韧性和硬硬度介于于渗碳体体与铁素素体之间间.（5） 莱氏体：高温状状态下奥奥氏体和和渗碳体体的混合合物，用用Le表表示.其其机械性性能与渗渗碳体相相似，硬硬度很高高，塑性性很差。上述五种种组织中中，铁素素体、奥奥氏体和和渗碳体体是铁碳碳合金的的基本相相。 碳碳素钢中中还含有有少量的的硅、锰锰、硫、磷磷，它们们对钢的的组织和和性能也也有很大大影响。硅硅和锰是是有益元元素，可可溶于-Fe内，使使钢的强强度和硬硬度提高高。硫和和磷是有有害元素素。硫以以FeS的的形式存存在，削削弱了晶晶粒间连连接，在在轧制或或锻造时时会造成成钢材开开裂，此此现象称称为热脆脆性。磷磷可与-Fe相溶溶，形成

17、成脆性很很大的FFe3P，使使钢在高高温下塑塑性和韧韧性急剧剧下降，此此现象称称为冷脆脆性。（四）钢钢的分类类和编号号1、钢的的分类（1） 按化学成成分分类类有：碳素钢钢：根据据含碳量量多少又又分为：低碳钢：含C量量0.225%,强度低低,但塑塑性、焊焊接性好好。中碳钢: 0.250.660%之之间,强强度高塑塑性、焊焊接性差差。高碳钢:含C量量0.66%，塑塑性及焊焊接性都都差，热热处理后后有较高高强度和和硬度。合金钢钢：加入入一种或或数种合合金元素素的钢称称合金钢钢，比碳碳素钢有有较高强强度和韧韧性，或或有特殊殊性能。（2） 按质量分分类：碳素钢质质量的高高低是根根据钢中中杂质磷、硫硫的含

18、量量来区分分的普通钢：钢中磷磷、硫的的含量较较高；优质钢：钢中磷磷、硫的的含量较较低；高级优质质钢：钢钢中磷、硫硫的含量量很低。（3） 按用途分分类：结构钢钢制造造多种机机械零件件和工程程结构。工具钢钢制造造多种刃刃具、量量具和模模具。特殊性性能钢特殊殊的物理理化学性性能、如如不锈钢钢，耐热热、耐磨磨钢等。钢碳素钢合金钢碳素结构钢碳素工具钢普通碳素结构钢优质“普通碳素结构钢”碳素工具钢高级优质碳素工具钢甲类钢乙类钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢低合金结构钢机械制造结构钢低合金工具钢高“低合金工具钢”不锈钢耐热钢耐磨钢渗碳钢调质钢弹簧钢2、钢的的编号（1） 碳素结构构钢钢的牌号号有表示示屈服点点

19、的字母母、屈服服点的数数值、质质量等级级符号、脱脱氧方法法等四个个部分按按顺序组组成。Q钢钢材屈服服点“屈”字汉语语拼音首首位字母母；A、B、CC、D质量量等级；F沸沸腾钢“沸”字汉语语拼音首首位字母母；b半半镇静钢钢“半”字汉语语拼音首首位字母母；Z镇镇静钢“镇”字汉语语拼音首首位字母母；TZ特殊镇镇静钢“特镇”两字汉汉语拼音音首位字字母；（2） 合金结构构钢：钢的牌号号有表示示屈服点点的字母母、屈服服点的数数值、质质量等级级符号三三个部分分按顺序序组成。Q钢钢材屈服服点“屈”字汉语语拼音首首位字母母；A、B、CC、D质量量等级；(五) 钢的热热处理钢的热处处理是将将固态金金属或合合金在一一

20、定介质质中加热热，保温温和冷却却，以改改变其整整体或表表面组织织，获得得所需性性能的工工艺方法法。重要要的零件件要进行行热处理理，以提提高金属属材料的的强度和和硬度，改改善材料料的逆性性和韧性性等，充充分发挥挥材料的的潜力。大多数的的热处理理都要将将钢加热热到相变变温度以以上，使使其组织织由铁素素体和渗渗碳体的的混 合合物转变变为均匀匀的奥氏氏体。只只有奥氏氏体状态态才能通通过不同同的冷却却方式转转变成不不同的组组织，从从而使钢钢获得所所需要的的性能。钢的热处处理工艺艺主要有有退火、正正火、淬淬火、回回火和表表面热处处理等。1、退火火将组织偏偏离平衡衡状态的的金属或或合金加加热到适适当温度度保

21、持一一定时间间，然后后缓慢冷冷却（一一般随炉炉冷却），以以达到接接近平衡衡状态组组织。根根据退火火目的将将退火分分为以下下两种：（1） 完全退火火：使用用最广泛泛，主要要用于亚亚共析钢钢（C0.77%）锻件件，轧件件和铸件件退火，其其目的是是通过重重结晶使使晶粒细细化，均均匀组织织，消除除残余应应力。（2） 球化退火火：使钢钢中碳化化物呈球球化，用用于过共共析钢（含含碳0.77%C2.11%）和工工具钢，使使渗碳体体球化，降降低硬度度提高韧韧性，改改善工件件切削加加工性能能，减少少工件淬淬火时产产生变形形和开裂裂。2、正火火将工件加加热后，保保温适当当时间后后在自由由流通的的空气中中冷却得得到

22、球光光体组织织。对低低碳钢或或低碳合合金钢，正正火目的的是提高高硬度改改善切削削加工性性能。对对过共析析钢或合合金工具具钢，正正火目的的是减少少渗碳体体数量，便便于球化化退火。对对不太重重要的工工件，目目的是细细化晶粒粒，使组组织均匀匀化，提提高机械械性能，可可作为工工件的最最终热处处理。3、淬火火将合金加加热到相相变温度度以上，保保温，快快速冷却却，获得得不稳定定组织。淬淬火后的的工件再再配合适适当的回回火，使使金属材材料达到到使用要要求。如如刃具和和模具要要求高的的硬度和和耐磨性性，多种种轴类和和齿轮要要求较好好的韧性性都是通通过淬火火和回火火来达到到的。 钢件淬淬火通常常用水、油油和盐、

23、碱碱的水溶溶液作为为淬火介介质，使使用什么么介质取取决于钢钢的化学学成分及及对工件件的技术术要求，形形状简单单，截面面较大的的碳素钢钢件多在在水中淬淬火，合合金钢和和复杂的的碳素钢钢件多在在油中淬淬火 。4、回火火为消除残残余应力力及获得得所要求求的组织织和性能能，将淬淬火后的的工件加加热到一一定温度度保温，然然后冷却却到室温温。淬火火后的工工件应及及时回火火，这是是由于淬淬火马氏氏体是不不稳定的的组织，回回火促使使其组织织结构稳稳定，保保持工件件使用过过程中不不再发生生形状和和尺寸的的改变，其其次回火火可降低低淬火工工件的脆脆性，减减少和消消除内应应力，最最后回火火可获得得要求的的强度，硬硬

24、度和韧韧性，以以满足工工件使用用要求。根据加热热温度范范围，回回火可分分为低温温、中温温和高温温回火，其其中低温温回火应应用于高高碳工具具模具、量量具、渗渗碳后表表面淬火火的工件件；中温温回火用用于多种种弹簧、弹弹性夹头头及锻模模；高温温回火用用于重要要工件如如轴、齿齿轮、连连杆和螺螺栓等。5、表面面热处理理仅对工件件表面加加热、冷冷却而不不改变成成分的热热处理称称为表面面热处理理。最常常用的是是表面淬淬火，使使工件表表层变硬硬，而心心部仍保保持原来来的组织织。表面面淬火使使工件表表面具有有较好的的硬度和和耐磨性性。表面淬火火有火焰焰加热表表面淬火火和高频频感应加加热表面面淬火等等。火焰加热热

25、是用氧氧气乙炔（或或氧气煤气）混混合气体体燃烧的的火焰，喷喷射加热热工件表表面，然然后再喷喷水冷却却，这种种方法设设备简单单，淬硬硬速度快快，成本本低，但但火焰加加热表面面容易过过热，淬淬火效果果不稳定定。利用中、高高频（频频率一般般为5000330万HHZ）高变变电磁场场在工件件表面产产生感应应电流进进行加热热的热处处理工艺艺称为感感应加热热表面淬淬火。感感应电流流在工件件截面上上的分布布是不均均匀的，心心部电流流几乎等等于零，表表面电流流密度极极大，这这个现象象称为集集肤效应应。频率率越高，电电流密度度极大的的表层越越薄。工工件表层层可迅速速被加热热，几秒秒钟即可可使温度度升高880010

26、000，而心心部仍接接近室温温。一但但表层温温度上升升到淬火火加热温温度时，立立即喷水水冷却（合合金钢浸浸油淬火火），表表面形成成马氏体体，工件件表面变变硬。这种方法法较为先先进，生生产率高高，加热热温度和和淬硬层层容易控控制，淬淬火质量量好，但但是设备备昂贵，主主要适用用于大批批生产。6、化学学热处理理将工件置置于一定定温度的的活性介介质中保保温，使使一种或或几种元元素渗入入它的表表面，改改变表面面的化学学成份，组组织和性性能，提提高工件件表面的的耐磨性性、耐腐腐蚀性及及抗氧化化性等。常见的化化学热处处理有渗渗碳、渗渗氮和碳碳氮共渗渗等。渗碳多用用气体渗渗碳，在在专用井井式电阻阻炉中进进行。

27、渗渗碳后，工工件表层层0.522.0范范围内含含碳量可可提高00.851.0%，渗渗碳后，工工件还要要进行淬淬火和低低温回火火。适用用低碳钢钢和低碳碳合金钢钢，提高高工件表表面硬度度，耐磨磨性和使使用寿命命。渗氮也称称氮化。氮氮化可使使工件表表面得到到一定的的氮化层层，有更更高的硬硬度和耐耐磨性，高高的耐疲疲劳强度度。渗氮氮没有相相变，不不需淬火火，变形形也很小小。但生生产周期期长，工工艺复杂杂，成本本高。碳氮共渗渗也叫氰氰化。碳碳氮共渗渗时通入入碳氮气气体和一一定数量量的干燥燥无水的的氨气，使使其发生生分解，形形成活性性碳原子子和氮原原子，同同时被工工件表面面吸附并并扩散形形成氰化化层。氰氰

28、化过程程加热温温度较低低（82208840），氰氰化后可可直接淬淬火或冷冷却后再再加热淬淬火。碳碳氮共渗渗工件变变形小，渗渗层有较较高的耐耐磨性，疲疲劳强度度和抗压压强度。但但其工艺艺复杂，用用于形状状复杂、要要求变形形小的小小型耐磨磨零件，如如仪表和和缝纫机机零件等等。第二章 机械零零件的联联接与紧紧固机械零件件的连接接与紧固固方法很很多，主主要有焊焊接、螺螺纹连接接、铆钉钉连接、销销钉连接接、键连连接等等等，这里里主要介介绍焊接接与螺纹纹连接（一）焊焊接1、焊接接特点通过焊接接，被连连接的焊焊件不仅仅在宏观观上建立立了永久久性的联联系，而而且在微微观上建建立了金金属内部部组织之之间的内内在

29、联系系，其连连接表面面接近到到原子间间的结合合力的程程度，因因此，焊焊接时往往往采用用加热或或加压或或两者并并用的措措施，以以实现连连接表面面间的原原子结合合。2、焊接接方法（1） 熔焊：焊焊件连接接处局部部加热到到熔化状状态，再再冷却凝凝固成一一体，不不加压完完成焊接接。按加加热热源源形式分分为气焊焊、电弧弧焊、电电渣焊、等等离子弧弧焊、电电子束焊焊、激光光焊等。（2） 压焊：焊焊接过程程中对焊焊件施加加压力（加加热或不不加热），如如电阻焊焊、摩擦擦焊等。（3） 钎焊：采采用低熔熔点的填填充金属属（称为为钎料），熔熔化后与与固态母母材相互互扩散形形成金属属结合。第 18 页 共 92 页机械

30、设计基础知识概述3、焊接接分类熔 焊压 焊钎 焊气 焊电弧焊电渣焊弧 焊等 离 子电子束焊激光焊电阻焊摩擦焊爆炸焊扩散焊超声波焊冷压焊软钎焊硬钎焊手弧焊埋弧焊保护焊气 体点 焊缝 焊对 焊锡 焊铜 焊银 焊自 动半自动氩弧焊CO2 焊第 19 页 共 92 页4、焊接接应用（1） 制造各种种金属构构件：房房屋房架架、桥梁梁、船体体、车辆辆、飞机机、火箭箭、压力力、容器器、管道道、起重重机、锅锅炉。（2） 生产机器器零件（或或毛坏）、大大型机件件可达几几十吨、百百吨。（3） 修补铸、锻锻件的缺缺陷和局局部受损损零件。5、焊接接结构的的缺点（1） 焊接接头头的组织织和性能能有较大大的不均均匀性；（

31、2） 焊接结构构有较大大的焊接接应力和和变形，不不仅影响响形状和和尺寸，且且降低结结构和承承载能力力；（3） 焊接接头头容易产产生缺陷陷，且应应力集中中现象严严重，在在一定条条件下，焊焊接结构构比铆接接结构更更易出现现脆断事事故。6、电弧弧焊和电电渣焊简简介焊件局部部被加热热到熔化化状态，形形成金属属熔池，填填充金属属以熔滴滴形式向向熔池过过渡。手手弧焊最最常用。焊焊条药皮皮在熔化化过程中中，产生生一定量量的保护护气体和和液态熔熔渣，起起隔绝空空气的作作用。液液态熔渣渣在熔池池中浮起起，起保保护液态态金属的的作用。和一般冶冶炼过程程相比较较，焊接接电弧和和熔池温温度比一一般冶炼炼温度高高，金属

32、属元素强强烈蒸发发和烧损损，又由由于熔池池体积小小，从熔熔化到凝凝固的时时间又短短，温度度变化快快，冶金金反应的的速度和和方向变变化迅速速，如气气体和熔熔渣不及及时浮出出就会在在焊缝中中产生气气孔和夹夹渣的缺缺陷。如果低碳碳钢，采采用光焊焊丝，由由于熔化化金属缺缺乏保护护，空气气中的氮氮、氧大大量侵入入，焊缝缝质量显显著变坏坏。此外外空气中中的水份份、焊件件、焊丝丝表面的的油、锈锈、水，使使焊缝含含氢量增增加，引引起氢脆脆性，导导致冷裂裂纹和形形成气孔孔。为了保证证焊缝质质量，必必须采取取措施，去去除有害害物质，增增加合金金元素。7、焊条条及其编编号焊条由焊焊芯和药药皮组成成。焊芯在焊焊接中作

33、作为电极极，传导导电流，产产生电弧弧。焊芯芯的质量量至为重重要，一一般采用用经过特特殊冶炼炼的焊接接专用钢钢丝（称称焊丝），其其化学成成份不同同，用途途也不同同。焊丝丝牌号前前面第一一个字符符“H”，表示示焊条用用钢，如如H088，H008A，HH08MMnA，HH08MMn2SSiA，HH10MMn2等等，国标标有规定定。药皮是涂涂在焊丝丝外面的的涂料层层。焊条条药皮按按其作用用分为稳稳弧剂，造造气剂、造造渣剂、脱脱氧剂、合合金剂和和粘结剂剂等。药药皮的原原材料由由矿物、铁铁合金、有有机物和和化工产产品等四四类。多多种原材材料粉末末按一定定比例配配成涂料料，压涂涂在焊芯芯上。焊皮按熔熔渣化学

34、学性质分分为两大大类：以以酸性氧氧化物（如如：SiiO2、TiiO2等）为为主的焊焊条称为为酸性焊焊条；以以碱性氧氧化物（如如CaOO等）和和荧石（CCaF22）为主主的焊条条称为碱碱性焊条条。焊条牌号号分为十十大类：结构钢钢焊条、钼钼和铬钼钼耐热焊焊条、不不锈钢焊焊条、堆堆焊焊条条、低温温钢焊条条、铸铁铁焊条、镍镍及镍合合金焊条条、铜及及铜合金金焊条、铝铝及铝合合金焊条条、特殊殊用途焊焊条。焊条牌号号及意义义举例：表示焊条各大类详见有关表格内容表示各大类中的若干小类表示药皮类型和焊接电源种类酸性焊条条和碱性性焊条的的性能差差别很大大，使用用时不可可随意代代替。酸性焊条条操作工工艺性好好（如稳

35、稳弧性好好，容易易脱渣，飞飞溅少、成成形美观观），对对油、锈锈和水的的敏感性性不大，抗抗气孔能能力强，焊焊接电源源可采用用交流或或直流。因因此酸性性焊条广广泛用于于一般结结构的焊焊接。结结构钢焊焊条中，除除低氢钾钾型和低低氢钠型型药皮外外均为酸酸性焊条条。碱性焊条条脱氧能能力强，药药皮中有有能起去去氢作用用的荧石石，所碱碱性焊条条焊缝金金属含氢氢量低，抗抗裂性好好，常用用于焊接接重要的的焊接结结构，其其缺点是是对油、锈锈和水的的敏感性性大，使使用不当当易产生生气孔，药药皮中CCaF22产生的的氟阻碍碍气体电电离，电电弧稳定定性差，一一般要求求采用直直流电，焊焊接时有有毒烟尘尘多，应应注意通通风

36、和防防护。8、焊接接变形和和应力焊接变形形和应力力的形成成原因，是是由于焊焊接接头头区域受受不均匀匀加热和和冷却的的作用，其其膨胀和和收缩受受四周冷冷金属的的拘束不不能自由由进行，会会产生焊焊接变形形和残余余应力。焊焊接变形形和应力力总是同同时存在在，相互互联系的的，一般般情况下下，若母母材塑性性较好和和结构刚刚性较小小，则变变形较大大而应力力较小，反反之应力力大而变变形小。常常见焊接接变形有有：缩短短变形、角角变形、弯弯曲变形形、扭曲曲变形、波波浪形变变形。（1）预预防焊接接变形的的工艺措措施 反变形法法 刚性固定定法用压板固固定可减减少变形形，但会会产生较较大应力力。 采用合理理的焊接接顺

37、序对1米以以上焊缝缝可采用用逐步退退焊法、跳跳焊法、分分中逐步步退焊法法；对中中长焊缝缝（0.511米长）可可采用分分中对称称焊法。（2）焊焊接变形形的矫正正 机械矫正正法：适适于塑性性好的材材料，如如低碳钢钢和普通通低合金金钢。 火焰矫正正法：局局部加热热工件，利利用加热热时发生生的压缩缩塑性变变形和冷冷却时的的收缩变变形、矫矫正原来来的变形形，仅适适用于低低碳钢和和没有淬淬硬倾向向的普通通低合金金钢。（3）焊焊接应力力：由图看出出，焊缝缝及其附附近的压压缩塑性性变形区区内的纵为拉拉应力，其其数值可可达到材材料的屈屈服强度度5（焊缝缝尺寸过过小时除除外）。（4）减减少焊接接应力的的工艺措措施

38、 选择合理理的焊接接顺序：拼板时时先焊错错开的短短焊缝，后后焊直通通的长焊焊缝。 焊前预热热：减少少焊件各各部分温温差，降降低焊后后冷却速速度，减减少残余余应力。 锤击焊缝缝，焊完完一道焊焊缝后，用用一定形形状的锤锤均匀迅迅速锤击击焊缝金金属，使使之得到到延伸，可可降低残残余应力力，又可可减少焊焊接变形形。 加热适当当部位，使使之伸长长。焊后后冷却时时，加热热区和焊焊缝一起起收缩，以以减少残残余应力力。（5）消消除焊接接残余应应力的方方法：重要焊接接结构焊焊后均应应进行消消除应力力处理。常常用消除除应力退退火（也也称高温温回火）来来消除残残余应力力。一般般在炉中中加热到到60006550，保温

39、温一定时时间后随随炉冷却却（或空空冷），可可消除880%以以上残余余应力。9、焊接接结构的的工艺性性焊接结构构工艺性性包括材材料选择择、焊缝缝布置和和焊接接接头设计计。 焊接接结构材材料的选选择材料不同同，焊接接的难易易程度差差别很大大，应选选择焊接接性能良良好的金金属材料料制造焊焊接结构构。低碳碳钢和强强度级别别不高的的普通低低合金钢钢（如116Mnn等）具具良好的的焊接性性，易于于保证焊焊接质量量。不同种类类的两种种金属焊焊接难度度很大，一一般应尽尽量避免免使用。 焊缝缝布置原原则 焊缝位置置应便于于焊接操操作，焊焊条要能能伸到焊焊接部位位。 焊缝应避避开应力力较大部部位，尤尤其应力力集中

40、部部位（应应力集中中的转角角位置）焊焊缝要避避开受力力点，如如焊缝不不宜在转转角位置置。 焊缝应避避免过分分集中和和交叉。 焊缝设置置应尽可可能对称称，以减减少弯曲曲变形。 尽量减少少焊缝长长度和数数量。 焊缝一般般应避开开加工部部位（或或加工表表面）。 接头头设计 接头形式式选择多种形式式接头，要要从变形形及应力力状态方方面进行行比较和和选择。常常见桁架架结构多多采用搭搭接接头头。薄板板气焊多多采用卷卷边接头头。 坡口型式式选择手弧焊常常用坡口口有I形形、V形形、X形形及U型型四种坡坡口，可可用气割割、切削削加工（刨刨、车削削等）等等方法加加坡口，不不同型式式适用于于不同厚厚度金属属板焊接接

41、。通常常，要求求焊透的的受力焊焊缝尽量量采用双双面焊，利利于保证证质量，不不能双面面焊的工工件可采采用单面面焊双面面成形技技术，设设计相应应的坡口口形式。 接头断面面设计原原则焊接接头头两侧板板厚或断断面应相相同或接接近，使使接头两两侧加热热均匀。对接不同同厚度钢钢板的重重要受力力接头时时，若两两板厚度度差不超超过下表表规定，坡坡口形式式和尺寸寸按厚板板选取，若若板的厚厚度差超超过表中中规定，在在厚板上上做单面面或双面面削薄弱弱，其削削薄长度度L3-44（-1）。不同厚度度钢板对对接的允允许厚度度差（mmm）较薄的厚厚度255599911212允许厚度度差（-1）1234（二）螺螺纹联接接螺纹

42、联接接因其构构造简单单，拆装装方便，都都已标准准化，批批量生产产，成本本低廉，联联接可靠靠，有足足够的强强度、刚刚度和自自锁性，广广泛用于于各种金金属结构构和机构构中。1、螺纹纹及螺纹纹联接的的主要参参数螺纹的外外表面是是圆柱螺螺旋线。圆圆柱螺旋旋线是沿沿着圆柱柱表面运运动的点点的轨迹迹，该点点的轴向向位移aa与相应应的角位位移a成成正比，在在圆柱表表面上，沿沿着螺旋旋线所形形成的连连续凸起起和沟槽槽称为螺螺纹。螺纹由外外螺纹和和内螺纹纹组成，按按照母体体形状，螺螺纹分为为圆柱螺螺纹和圆圆锥螺纹纹。根据据牙型可可分为三三角螺纹纹、矩形形螺纹、梯梯形螺纹纹和锯齿齿形螺纹纹。三角角形螺纹纹用于联联

43、接，后后三种螺螺纹用于于传动。螺纹的主主要参数数有： 线数：如如果有两两个以上上的动点点，同时时在同一一个圆柱柱面上作作同样的的螺旋运运动，且且轴向为为等距分分布时，则则形成多多线螺旋旋线。螺螺旋线的的条数称称为螺纹纹的线数数，用nn表示。 旋向：点点沿圆柱柱表面运运动的角角位移方方向和轴轴向位移移方向不不同，螺螺旋线有有右旋和和左旋之之分，螺螺钉顺时时针旋入入的称为为右旋螺螺纹，逆逆时针旋旋入的称称左旋螺螺纹，常常用大多多数螺纹纹都是右右旋的。 牙型角，牙型型半角/2：在螺纹纹牙型上上，连接接牙顶和和牙底的的侧表面面称为牙牙侧，相相邻牙侧侧间的夹夹角叫牙型型角。牙牙侧与螺螺纹轴线线的垂线线的

44、夹角角/2叫叫牙型半半角。 外径（大大径）dd：与外外螺纹牙牙顶或内内螺纹牙牙底相重重合的假假想圆柱柱面的直直径叫螺螺纹外径径（或大大径），亦亦称公称称直径。 内径（小小径）dd1：与外外螺纹牙牙底或内内螺纹牙牙顶相重重合的假假想圆柱柱面的直直径叫螺螺纹内径径（或小小径）。 中径d22：指一一个假想想的中径径圆柱的的直径，该该圆的母母线通过过牙型上上沟槽和和凸起宽宽度相等等的地方方。 螺距P：相邻两两牙在中中线上对对应相点点间的轴轴向距离离。 导程S：同一条条螺旋线线上相邻邻两牙在在中线上上对应两两点间的的轴向距距离，SS=nPP， 对对单线螺螺纹而言言，因nn=1，所所以S=P。 螺旋升角角

45、：在中中径圆柱柱上，螺螺旋线的的切线与与垂直于于螺纹轴轴线的平平面的夹夹角，。用于联接接的螺纹纹主要有有：普通通螺纹与与管螺纹纹。普通通螺纹牙牙型角660，以外外径d为为公称直直径。同同一公称称直径可可有多种种螺距的的螺纹。其其中最大大螺距的的螺纹叫叫粗牙螺螺纹，其其余的都都叫细牙牙螺纹。一一般联接接常用粗粗牙螺纹纹，据公公称直径径查标准准选用。细细牙螺纹纹升角小小，自锁锁性好。细细牙螺纹纹比粗牙牙螺纹钉钉杆强度度高，但但不耐磨磨，易滑滑扣，多多用于薄薄壁零件件。管螺纹有有牙型角角55的英制制细牙螺螺纹，公公称直径径为管子子内径，还还有圆锥锥管螺纹纹，牙型型角有555和600两种，不不同填料料

46、即可保保证联接接紧密性性。2、螺纹纹联接的的主要型型式，标标准联接接零件螺纹联接接的主要要型式有有： 螺栓联接接：当被被联接件件不太厚厚时，用用普通螺螺栓贯穿穿两个（或或多个）被被联接的的孔，再再拧紧螺螺母，此此种应用用最广。 螺钉联接接，如被被联接之之一较厚厚，即可可采用螺螺钉联接接。螺钉钉拧入深深度与螺螺钉及被被联接件件的材料料有关，按按等强度度条件决决定的最最小拧入入深度可可查有关关手册。此此种联接接不适于于经常拆拆卸的联联接，经经常拆卸卸可使螺螺孔磨损损导致修修理困难难及被联联接件的的报废。 双头螺柱柱联接：用于被被联接件件之一较较厚而又又经常拆拆装的场场合。拆拆装时只只需卸下下螺母，不不必拧出出螺柱。设计时注注意双头头螺柱必必须紧固固。在拧拧松螺母母时，保保证螺柱柱在螺孔孔中不得得转动。双头螺柱柱联接常常用的紧紧固方式式如下页页图所示示：其中：（a） 利用过盈盈配