第一篇機械的基本常識第一章緒論1.1.1土木工程機械的作用筑工程，市政工程，道橋工程，港口工程等所使用的施工機械。1)用來減輕體力勞動和提高生產(chǎn)力的工具2)提高勞動生產(chǎn)率，加速工程進度3)提高工程質(zhì)量采用機械化施工，特別有利于廣泛采用新技術(shù)，改善勞動條件。例如：a.采用液壓技術(shù)的液壓鑿巖機與風(fēng)動鑿巖機相比，能量利用率提高了三倍，工作速度提高了一倍，動力消耗卻降低了一半。b.推土機、平地機、攤鋪機以及隧道掘進機等，應(yīng)用激光自動導(dǎo)向、棧平、找直、找準(zhǔn)、放線.可大大提高作業(yè)精度和工作質(zhì)量。如用激光導(dǎo)向定坡度、其誤差可小于o01%。c.輪式建筑機械的轉(zhuǎn)向和制動機構(gòu)采用液壓伺服系統(tǒng)，可使操縱省力并改善轉(zhuǎn)向和制d.尤其是電子計算機技術(shù)的應(yīng)用，無人操縱或無線電遙控的工程機械相繼問世，才使在低溫、高原、水下、地下、空中以及公害污染等困難環(huán)境下施工成為現(xiàn)實。根據(jù)工程機械的作用，土木工程專業(yè)開設(shè)本課程是十分必要的，它是一門重要的技術(shù)其內(nèi)容包括：機械基礎(chǔ)知識和常用土木工程機械兩大部分a.主要介紹機械制造中常用材料的性能及選用方法；b.通用零、部件的設(shè)計、選用等基本知識；c.還有撓性傳動、齒輪轉(zhuǎn)動、液壓傳動的基本理論。主要介紹常用工程機械的主要機構(gòu)、類型、性能、基本構(gòu)造使用方法及選型設(shè)計等內(nèi)本課程涉及的理論知識面廣；所講述的零、部件類型不但很多，又由于在各種機械中，數(shù)、參數(shù)和公式的物理意義，并了解其應(yīng)用的條件和范圍，學(xué)會運用各種規(guī)范和設(shè)計手冊本課程所提供的知識，不但與專業(yè)設(shè)計、施工和科研直接相關(guān)，而且在工作中，它也1.1.3幾個重要名詞(1)機器從力學(xué)和功能的角度考慮，它具有三大特征：①它由許多構(gòu)件組成，單一構(gòu)件決機、空氣壓縮機；再一類是工作機，它是利用機械能來完成有用功的機器，如起重機，各式(2)機構(gòu)它是具有確定相對運動的許多構(gòu)件的組合體。它只具備機器的前兩個特征，不考慮功能轉(zhuǎn)換的問題，因此它的主要任務(wù)是傳遞或改變運動動的單元。例如最常見的自行車，可稱為運動的機構(gòu)，而不能稱為機器。(5)機械零件組成構(gòu)件的元件，稱為零件，而零件是制造的單元。零件分兩大類，凡在各種機器中經(jīng)常使用、并具有互換性的零件，稱為通用零件(常用零件),如三角膠帶、螺栓、齒輪及軸承等；只在某種機器中使用的零件，稱為專用零件，1.1.4工程施工機械及其分類施工機械是公路施工機械化的物質(zhì)基礎(chǔ)。施工機械是指為交通、建筑、礦山、水利、海原理、性能、特征、作用對象及應(yīng)用場合卻非常相似或相同。施工機械包括鏟土運輸機械、工程起重機械、挖掘機械、壓實機械、樁工機械、鋼筋混凝土機械。路面機械。鑿巖機械及鏟土運輸機械：推土機、裝載機、鏟運機、平地機土方機械石方機械—→破碎及篩分機械、鑿巖機械、空氣壓縮機壓實機械——靜力式壓路機、振動壓路機、輪胎壓路機、夯實機械。羊腳碾路面機械——瀝青混凝土攪拌設(shè)備、瀝青混凝土攤鋪機、水泥泥凝土攪拌設(shè)備、水泥混橋梁工程機械→沖擊式打樁機械、振動沉樁錘、鉆機、預(yù)應(yīng)力張拉成套設(shè)備、架橋設(shè)備、隧道工程機械→盾構(gòu)機構(gòu)、全斷面隧道掘進機、臂式隧道掘進機、鑿巖臺車、鉆機公路養(yǎng)護機械→清掃機械、灑水車、除雪機械、除草機械、劃線機械、路面銑削機械、瀝青路面綜合養(yǎng)護機械、水泥路面維修機械、瀝青路面再生機械、乳化瀝青鐵路線路機械—→搗固機械、道碴清篩機、起撥道機械起重運輸機械—→汽車吊、塔式起重機、龍門起重機、升降機一、鏟土運輸機械鏟土運輸機械包括公路施工中常見的推土機、鏟運機、平地機、裝載機四種機械。這 同的作業(yè)裝置：推土機有推土鏟刀；鏟運機有鏟斗；平地機有刮刀；裝載機裝載鏟斗。雖然作業(yè)裝置結(jié)構(gòu)、外形各異，卻也有共同之處，即都有對作用對象鏟削較為合理的”工具”一一都安裝有刀刃或斗、齒；再則，作業(yè)時都是借助機械自身的移動將土壤(及其他作用對象)從“母體”剝離下來并將其移運一定路程。這也就是鏟土運輸機械名稱的由來。挖掘機械包括單斗挖掘機和多斗(輪斗式)挖掘機。單斗挖掘機又可再細(xì)分成正鏟挖掘機、反鏟挖掘機、抓鏟(抓斗)挖掘機和撈鏟(拉斗)挖掘機四種。各種挖掘機械都安裝有挖斗，挖斗上又安裝著利于刺入土壤或其他作業(yè)對象的斗齒(又稱斗刺)。挖掘機械特別是正鏟挖掘機和反鏟挖掘機，有強勁的開挖能力，像硬土、軟石之類的作業(yè)面，挖掘機卻可以自如地完成挖裝工作。土壤從“母體”被挖下之后，還需移位方可完成“棄土”或“裝車”工序，但這不是靠挖掘機本身整體的平面移動實現(xiàn)的，而是靠挖掘機自身的某些組成部分發(fā)生相互位置的變動(例如單斗正、反鏟挖掘機大臂的提升、下降、回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)等動作)來實現(xiàn)，換言之，挖掘機雖然是自行式機械(本身有行走裝置和行駛動力),但在實施挖掘作業(yè)時機械并不在作業(yè)現(xiàn)場移動，僅在需要調(diào)整挖掘點時才作短距離移動。這是挖掘機械與鏟土運輸機械作業(yè)的動作區(qū)分特征。鑿巖機械及風(fēng)動工具是通常所稱的石方機械(也包括石料破碎及篩分設(shè)備),主要用于石方工程，其中有采石作業(yè)、石方路塹開鑿，傍山半挖半填石方路基、隧道建造等公路、鐵在國民經(jīng)濟其他部門，例如地下固體資源開采，城建改巖機(風(fēng)鎬、風(fēng)鉆、射釘槍)和風(fēng)動搬手等。之變成更加密實的狀態(tài)，從而提高其強度和耐久性。壓實機械有的有行駛動力和行走裝置，作用(擊振力)。1.路面基層(穩(wěn)定層)施工機械穩(wěn)定層施工機械有自行式穩(wěn)定土拌和機(它是穩(wěn)定層路拌法施工的主導(dǎo)機械)、穩(wěn)定土廠拌設(shè)備、穩(wěn)定土攤鋪機(它們是穩(wěn)定層廠拌法施工的主導(dǎo)機械)。穩(wěn)定上攤鋪機又有自行式螺旋分料原理的攤鋪機和推移式“V形分料板——犁形分料原理的攤鋪機。除此之外，如果路面基層采用碎、礫石結(jié)構(gòu)時，其施工機械化中所用的主導(dǎo)機械則為碎礫石攤鋪機。2.瀝青路面施工機械路面面層如若采用瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，其施工機機械是瀝青混凝土攪拌設(shè)備(通常為大型的固定安裝的廠拌設(shè)備，也稱瀝青拌和站或瀝青拌4和樓);第二主導(dǎo)機械是瀝青混凝土攤鋪機，它是將拌制好的瀝青混合料，在路面基層上攤鋪成型的機械。如上所述這兩類機械是瀝青混凝土路面施工機械化中不可或缺的兩類主導(dǎo)機3.水泥混凝土路面施工機械的機械已劃歸鋼筋混凝土機械；而水泥混凝土軌道式水泥混凝土攤鋪機完成的，它們是水泥路面機械化施工的主導(dǎo)機械。移動式和固定安裝式三種。起重機械起吊重物使之移動位置(平面位置和空間高度的變化)樁工機械是以打樁為目的專用機械。房屋建筑行業(yè)中，為了建造符合承載能力的基礎(chǔ)，應(yīng)用樁工機械將樁打入地下，借助沉樁與所接觸土壤的摩路的橋涵工程，有時為了建造水泥混凝土基礎(chǔ)也需用樁工機械。八、鋼筋混凝土機械凝土路面時，用于拌制和運輸水泥混合料、架設(shè)傳力打等。但是，從機械分類的觀點看，水泥混凝土路面施工機械化中所用的水泥混凝土攤鋪機(滑模攤鋪機和軌道式攤鋪機)并未列入鋼筋混凝土機械的范圍、而劃入到路面機械。車輛，有較強的道路通過能力(機動性、越野性和運動速度)。工程運輸車輛有如下幾種。①大型平板拖拉車主要運送大型或大宗工程材料和工程機械設(shè)備…②傾翻式運輸車主要運送工程建筑材料，這種車輛有自卸能力，靠車斗的傾翻(后傾或側(cè)傾)可將車③粉料運輸車粉料運輸車以運送粉狀物料(水泥粉或粉石灰)為服務(wù)對象。這種運輸車輛本身配備粉料抽送泵，能將粉料抽入料箱或從料箱將粉料泵迭出去。瀝青和水泥混合料運輸車速轉(zhuǎn)動，該種運輸車也配有自動卸料機構(gòu)。⑤灑水車和瀝青灑布車安裝的是瀝青泵，而灑水車安裝的則是普通的水泵。1.1.5工程機械的基本組成(1)動力裝置它是機械動力的來源。建筑機械常用的動力裝置有電動機、內(nèi)燃機等。計。只要根據(jù)建筑機械的設(shè)計要求成牛產(chǎn)需要，從有關(guān)設(shè)計手冊中選用標(biāo)準(zhǔn)型號，外購即可。它是任何機器不可少的核心部分。(2)傳動裝置是用來傳遞運動和動力的裝置。它分為機械式、液壓式、液力機械式及電動式等多種形式。它不但可傳遞運動和動力，還可以變換運動的形式(如將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)?3)工作裝置這是建筑機械中直接完成生產(chǎn)任務(wù)的部件。如卷揚機的卷筒、起重機的吊鉤、裝載機的鏟斗等。對它的要求是高效、多功能、適合于多種工作條件。例如，挖掘機已發(fā)展到可換裝數(shù)十種工作裝置，除正、反鏟外，尚可更換供起重、鏟運、平地、推土、裝載、鉆孔、振搗、松土、高空作業(yè)架、集材叉、沖擊機具等作業(yè)需要的工作裝置。(4)信號及操縱控制裝置是提供信號和操縱、控制機械運轉(zhuǎn)的部分。(5)機架將上述的各部分連成一體，并使之互相保持確定相對位置的基礎(chǔ)部分。1.2工程機械的動力裝置(1)電動機在建筑機械中應(yīng)用最廣。它由電網(wǎng)取電，啟動與停機方便，工作效率高，力。電動機是定型產(chǎn)品，查找有關(guān)的機電產(chǎn)品目錄，可按需要選用。(2)內(nèi)燃機工作效率高、體積小、重量輕、發(fā)動較快。常在大、中、小型機械上作動力裝置。它只要有足夠的燃油，就不受其他動力能源的限制。這一突出優(yōu)點，使它廣泛應(yīng)用于需要經(jīng)常作大范圍、長距離行走的或無電源供應(yīng)的建筑機械。(3)空氣壓縮機它結(jié)構(gòu)簡單可靠、工作迅速、操作管理方便，常為中小型建筑機械作動力裝置，如風(fēng)動磨光機、風(fēng)動鑿巖機等。(4)蒸汽機它是發(fā)展最早的動力裝置，雖設(shè)備龐大笨重、工作效率不高，又需特設(shè)鍋爐，但其工作耐久、燃料低廉，并有可逆性.可在超載下工作，所以在個別建筑機械中還在用作動力裝置，如大功率的蒸汽打樁機。電動機使用，大型挖掘機多采用這種混合動力裝置。1.3建筑機械的傳動裝置圖1—1所示為卷揚機的傳動示意圖。電動機通過輸出軸驅(qū)動傳動裝置，經(jīng)膠帶傳動及減速器減速輸出動力，再通過聯(lián)軸器使工作裝置中的卷筒的合理設(shè)計和選用是機械設(shè)計工作中的一項關(guān)鍵課題，也是本課程的主要內(nèi)容之一。1.3.2傳動裝置的作用(1)減速與增速由于工作裝置所要求的速度與動力裝置的速度不相符合，常需設(shè)置增速或減速的傳動裝置使之協(xié)調(diào)。如圖1—1所示卷揚機，電動機施出軸的轉(zhuǎn)速為450r/Mn,而滾筒的轉(zhuǎn)速為30r/Wn,故須設(shè)置減速傳動裝置以滿足工作裝置(滾筒)的需要。(2)變速許多工作裝置的轉(zhuǎn)速需要按工作要求進行調(diào)整。若以調(diào)節(jié)動力裝置的速度來實現(xiàn)往往是復(fù)雜而不經(jīng)濟的.有時是不可能的，而采用傳動裝置來實現(xiàn)變速卻較簡便。(3)改變運動形式動力裝置輸出軸一般都是以等速回轉(zhuǎn)運動形式輸出機械能，而工作同運動形式的轉(zhuǎn)換是依靠傳動裝置來實現(xiàn)的。(4)動力與運動的傳遞與分配有的需要以一個或多個傳動裝置驅(qū)動若干個相同或不相1.3.4初選傳動類型的基本原則(1)盡量簡化和縮短傳動系統(tǒng)。在滿足機械使用要求的前提下，機械的傳動系統(tǒng)腋盡量行星輪系傳動及螺旋傳動等)。但是傳動比大的傳動形式往往效率較低。較小，傳遞相同扭矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動形式大。但其運動較平衡，能緩沖減振，因此鏈傳動的瞬時傳動比不準(zhǔn)確.高速下易產(chǎn)生沖擊，振動和噪聲等，故應(yīng)布置于低速級，合。當(dāng)其與齒輪傳動同時應(yīng)用時，最好布置于高速級。(3)單件生產(chǎn)的低速、小功率機械，其傳動應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)零、部件，縮短加工周期，(4)工作環(huán)境惡劣時，應(yīng)視具體情況選用。如帶傳動因會摩擦起電，不宜在易燃易爆的工作場所采用。氣壓傳動則可用于多塵、南濕、濕度較高的工作環(huán)境。(5)壽命要求方面，各種傳動在保證精度和潤滑的情況下，以輪傳動的壽命最高，而鏈傳動和摩擦傳動的壽命較短。液壓和氣壓傳動的密封件壽命較短，需定期更換。(6)載荷、扔短大，有沖擊、振動的建筑機械，或有變速、變換運動形式的工作裝置，應(yīng)考慮采用液壓傳動。如混凝土攪拌運輸車的攪拌筒.受力大旦有沖擊振動負(fù)荷，又有變速和變換運動方向等特點，在傳動類型選擇時，優(yōu)先選傳動系統(tǒng)大大簡化，故障率降低，較好地滿足了攪拌運輸車工作特點的要求》(7)合理分配傳動比，各級傳動比宜在其常用范圍內(nèi)選取，以保證符合各種傳動形式的(8)對生產(chǎn)批量較大的機械，選傳動形式時，應(yīng)對工藝性、經(jīng)濟性、可行性、可靠性等問題，借助電子計算機輔助設(shè)計、最優(yōu)化設(shè)計方法等對各種傳動方案作精確的比較.以尋求1.4機械制造的常用材料1.4.1常用的金屬材料常用的金屬材料是鋼和鑄鐵，其次是某些有色金屬及其合金。鋼和鑄鐵是鐵、碳合金。含碳量小于2%者為鋼；大于2%者為鑄鐵。黑色金屬以外的金屬統(tǒng)稱為有色金屬。鋼具有良好的機械性能(即強度、硬度、塑性、韌性、抗疲勞性等),還可以經(jīng)過熱處理進一步改善其機械性能和工藝性能(即鑄造、鍛造、焊接、切削及熱處理等性能。工業(yè)用鋼品種繁多，常按其品質(zhì)、用途、化學(xué)成分等特點進行分類。鋼的品質(zhì)優(yōu)劣是按殘存于鋼中的有害元素硫、磷的含量高低來鑒別的。鋼的機械性能與其含碳量高低有關(guān)。一般來升；韌性、塑性下降，按鋼中含碳量高低又分為低碳鋼(含碳量<o.25%=、中碳鋼(含碳量在0.25%~0.6%)、高碳鋼(含碳量>0.6%)。甲類鋼按機械性能供應(yīng)。按其含碳量高低分為7級，1級含碳量最低，逐級升高。鋼的強度也相應(yīng)增加而塑性降低。它用于制造不重要的機械零件和建筑、橋梁的結(jié)構(gòu)件，其中乙類鋼是按化學(xué)成分供應(yīng)，它也有7種鋼號，用B1~B7表示，鋼號愈大含碳量愈高。特種鋼既能按機械性能又能按化學(xué)成分供應(yīng)。(2)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。它有害雜質(zhì)硫、磷含量較小，機械性能優(yōu)于普通碳素鋼。廣泛用于制造較重要的機械零件，使用時需要進行熱處理?！?5號”優(yōu)質(zhì)碳素鋼(平均含碳量為0.45%)按鋼中含錳量不同，又可分為普通含錳量和較高含錳量兩種優(yōu)質(zhì)碳素鋼。(3)普通低合金鋼，即在普通碳素鋼中加入少量合金元素(如A1、B,Cr、Mn等),其合金元素的總量≤5%,以改善鋼的綜合性能，或使鋼具有某種特殊性能。由于其強度比同等含碳量的普通碳素鋼高得多.?？纱嫫胀ㄌ妓劁撟鞔笮蛷S房、公共建筑、橋梁、船舶、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)以及大型建筑機械的構(gòu)件、零件的材料。(4)優(yōu)質(zhì)合金鋼。合金元素總含量>5%~10%者稱中合金鋼：合金元素總含量>10%者稱高合金鋼。由于高含量合金元素的加入，使其更具有耐磨、不銹、耐酸、耐堿、耐油脂、耐熱、耐腐蝕等特殊性能。經(jīng)過熱處理后，可用作制造彈簧、軸承、軸等重要零件。(5)鑄鋼它是將鋼水澆注到鑄模中，形成具有制造一些形狀復(fù)雜、體積較大，難以進行鍛造和切削加工而又要求強度和韌性較高的零件。2.鑄鐵與鋼相比，鑄鐵的機械性能較差，性脆不能輾壓或鍛造。但鑄造、切削性能好，可鑄成形狀復(fù)雜的零件。此外，其抗壓強度較高，減振性、耐磨性好，成本低廉，因而在建筑機械(2)球墨鑄鐵以鑄鐵中的石墨球狀化而得名。耐磨性、減3.有色金屬及其合金因而成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中不可缺少的材料之一。在機械制造中多采用有色金屬的合金材料，常用的有銅合金、鋁合金、鑄造軸承合金等。4.高分子材料高分子材料為有機合成材料，亦稱聚合物。它具有較高的強度，良好的塑性，較強的耐腐蝕性，很好的絕緣性，以及重量輕等優(yōu)良性能，在工程上是發(fā)展最快的一類新型材料。高分子材料種類很多，工程上根據(jù)機械性能和使用狀況將其分為三大類：(2)橡膠通常指經(jīng)硫化處理，彈性特別優(yōu)良的聚合物，有通(3)合成纖維指由單體聚合，強度很高的聚合物，通過機械處理所獲得的纖維材料。5.復(fù)合材料的復(fù)合物；鋼筋混凝土則是鋼筋與砂、石、水泥和水經(jīng)人工復(fù)合的材料等等。由于它能集中組成材料的優(yōu)點，并能實行最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以具有許多優(yōu)越的持性：(1)比強度和比剛度高復(fù)合想料的這兩項指標(biāo)是各類材料中最高的。見表1—2。 密度p抗拉強度彈性模量比彈性模量鋼鋼鋁鈦玻璃鋼碳纖維Ⅱ/環(huán)氧樹脂碳纖維I/環(huán)氧樹脂(2)抗疲勞性能好如復(fù)合材料的碳纖維增強樹脂的疲勞強度為拉伸強度的70%一(3)減振能力強構(gòu)件的自振頻率與結(jié)構(gòu)有關(guān)，并且同材料彈性模量與密度之比即比模量)的平方根成正比。復(fù)合材料的比模量大，所以它的自振頻率很高，在一般加大速度和頻率的情況下，不容易發(fā)生共振而快速脆斷。(4)高溫性能好增強纖維多有較高的彈性模量，因而常有較高的熔點和較高的高溫強度。鋁在400一500℃以后完全喪失強度，但用連續(xù)硼纖維或氧化硅纖維增強的鋁復(fù)合材料，溫度提高到1000℃以上。此外，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也很好。(5)斷裂安全性高增強纖維每平方厘米截面上有成千上萬根隔離的細(xì)纖維，當(dāng)其受力重新分配，而由未斷纖維將載荷承擔(dān)起來，不致造成構(gòu)件在瞬間完全喪失承載能力而斷裂，復(fù)合材料除有上述特性外，其減摩性，耐蝕性以及工藝性均較好。但因它是各向異性材料，橫向拉伸強度和層間剪切強度不高；同時伸長率較低，沖擊韌性有時也不理想。復(fù)合材料的種類很多，具有代表性的纖維增強材料有，玻璃纖維玻璃鋼)、碳纖維、硼纖維、金屬纖維等多種復(fù)合材料。但目前因其成本高，使用受到限制。1.4.2材料的選擇原則選擇材料是機械設(shè)計過程中一個重要環(huán)節(jié)。同一零件如采用不同材料制造，則零件尺寸、結(jié)構(gòu)、加工方法、工藝要求等都會有所不同。因此，選擇材料應(yīng)該考慮三個主要問題。(1)使用要求滿足零件的使用要求是選材的基本原則。使用要求一般包括零件的工作環(huán)境和受載情況、對零件尺J—和重量的限制、零件的重要程度等。(2)工藝要求樹料對工藝的要求包括毛坯制造、機械加工、熱處理等。大型零件且大要進行熱處理的零件，在選擇材料時，還必須考慮熱處理的工藝性。(3)經(jīng)濟要求經(jīng)濟性首先表現(xiàn)為材料的相對價格。當(dāng)用價格低廉的材料能滿足使用要(1)以綜合機械性能為主選材一般軸類零件、連桿、低速齒輪等要求有較好的綜合機械性能.因此可選用中碳鋼如45鋼或中碳合金鋼如《》Cr、40M6等。(2)以疲勞強度為主選材在各種變載荷和沖擊載荷作用下的零件如曲軸、彈簧、應(yīng)選用疲勞強度較高的材料。(3)以磨損為主選材有些零件工作時常因表面磨損而失效，選材時應(yīng)熱處理就是將金屬在固態(tài)下通過加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金屬內(nèi)部組織結(jié)理在機械制造中起著至關(guān)重要的作用。常用的熱處理方法如下：(1)退火是將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時間.隨爐溫緩慢冷卻的熱處理方法。其(2)正火是退火的一種特殊形式。不同的是保溫后放在空氣中冷卻。由于冷卻速度較快，因而正火鋼比退火鋼具有較高的強度和硬度，并縮短了生產(chǎn)周期。(3)淬火就是將鋼加熱到一定的溫度(臨界點以上),保溫后放入水中(稱為水淬(稱為油淬),以極快的速度冷卻下來的熱處理方法。由于快速冷卻，淬火后能使鋼獲得較高(4)回火淬火后的鋼加熱到比淬火加熱的溫度低的溫度，保溫后放在空氣或油中冷卻的處理方法：目的是消除鋼的內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，提高塑性、韌性，獲得滿意的綜合機械性(5)調(diào)質(zhì)是在淬火后進行高溫回火的熱處理方法。對于重要零件，例如軸、輪等常進行調(diào)質(zhì)熱處理。其目的是為了獲得較高的韌性和足夠的強度、硬度。(6)時效處理是為了消除大型鑄件加工時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以穩(wěn)定其形狀和尺寸的處理方法。它有自然時效和人工時效兩種。前者是將進行到一年以上，使其內(nèi)應(yīng)力逐漸削弱，以便進行精加工。但周期長、效率低。后者則是在精加工前進行低溫回火，然后緩慢冷卻。其效率高，但增加了造價。(7)表面淬火熱處理是將零件的表面迅速加熱到淬火溫度，內(nèi)部溫度仍較低，立即用加熱可用氧炔焰，高頻、中頻及低頻電流等方法加熱。(8)表面化學(xué)熱處理是通過改變零件表層的化學(xué)成分，從而改變表層組織和性能的化1.6公差與配合的基本概念從一批規(guī)格相同的零件中，任意取出一件，不經(jīng)任何修配或輔助加工，就能立即裝到機器上去，并能完全符合規(guī)定的使用性能和技術(shù)要求，這種性質(zhì)叫做互換性。零件具有互換性，有利于進行專業(yè)化、大批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，同時可給機器的維修帶來極大方便。2.公差配合的基本術(shù)語和定義零件在制造過程小，由于機床精度、刀具磨損、測量誤差和技術(shù)水平等諸因素的影響，一個適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，這個尺寸允許的最大誤差的范圍稱為公差。對于相互配合的兩個零件，有時要求裝得松一些，有時要求裝得緊一些。兩個零件這結(jié)合時的配合性質(zhì)。公差與配合是相互有聯(lián)系的?；境叽缭O(shè)計給定的尺寸。它是設(shè)計人員根據(jù)實際使用要求，通過計算或類比方法決定的尺寸。如圖1—2所示的圓柱銷中φ20和40就是圓柱銷直徑和長度的基本尺寸。圖1-2圓柱銷實際尺寸零件加工后，通過測量所得的尺寸。兩個界限值中較大的一個稱為最大極限尺寸，較實際尺寸，如果介于兩者之間，就是合格的零件，否則就是不合格的。尺寸偏差某一尺寸減去其基本尺寸所得的代數(shù)差。最大極限尺寸減去其基本尺寸所得的代數(shù)差稱為上偏差.最小極限尺寸減去其基本尺寸的代數(shù)差稱為實際偏差。偏差可以為正值、負(fù)值或零值。尺寸公差允許尺寸的變動量。公差等于最大值，也等于上偏差與下偏差之代數(shù)差的絕對值。故公差為正值?？坠钣肨H,軸公差用TS表示。上述術(shù)語及其相互關(guān)系如圖1—3所示。標(biāo)準(zhǔn)公差為了滿足各種機器所需的不同精度要求，并減少刀具和量具等的規(guī)格，國家標(biāo)準(zhǔn)對于基本尺寸小于500mm的公差，作了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并稱之為標(biāo)準(zhǔn)公差。標(biāo)準(zhǔn)公差又按照尺寸精度程度的要求分為20個等級，并稱之為公差等級。標(biāo)準(zhǔn)公差的大小不僅和公差等級有關(guān)，而且和基本尺寸有關(guān)。其數(shù)值可查有關(guān)設(shè)計手冊。例1—1]已知孔的基本尺寸D=軸的基本尺寸d=30mm,孔的最大極限尺寸D=30.023mm,孔的最小極限尺寸D=30mm;軸的最大極限尺寸d=29.980,軸的最小極限尺寸dm=29.960刪，求孔與軸的極限偏差及公差。配合基本尺寸相同的相互結(jié)合的孔和軸公差之間的關(guān)系，由于孔和軸的實際尺寸不 同，裝配后可出現(xiàn)松緊不同的配合。因此它分為間隙配合，過盈配合及過渡配合三類?？壮叽鐪p去相配合的軸尺寸所得的代數(shù)差為正是間隙，為負(fù)是過盈，如圖1—4所示。介于兩者之間為過渡。圖1-3公差與配合示意圖間隙配合具有間隙(包括最小間隙等于零)的配合?？椎淖畲髽O限尺寸減去軸的最小權(quán)限尺寸所得的代數(shù)差為最大間隙，孔的最小極限尺寸減去抽的最大極限尺寸所得的代數(shù)差為最小間隙。過盈配合具有過盈(包括最小過盈等于零)的配合。孔的最大極限尺寸減去軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差為最小過盈，孔的最小極限尺寸減去軸的最大極限尺寸所得的代數(shù)差為最大過盈。過渡配合可能具有間隙或過盈的配合。配合公差是允許間隙或過盈的變動量.其數(shù)值等于孔公差與軸公差之代數(shù)和。1.6.3表面粗糙度是指被加工零件表面上的較小間距和微小蜂谷所組成的微觀幾何形狀的特征。主要由加工方法和其他因素造成。它對零件的使用性能和壽命影響很大。合理地規(guī)定表面租糙度，對零件的配合性質(zhì)、耐磨性能、疲勞強度、工作精度和耐腐蝕性都有很大的意義。表面粗糙度數(shù)值的大小，宜接影響到加工費用的高低，所以對它的選擇，應(yīng)在滿足使用性能要求的前提下，盡可能選用較大的粗糙度值。表面粗糙度一般用表面輪廓算術(shù)平均偏差R。在加工件的表面上標(biāo)注表示，xx為粗糙度的數(shù)值(50~0.012μm),數(shù)值愈大，表示粗糙度愈大。1.6.4形狀位置公差一個合格的機械零件，除了應(yīng)控制尺寸誤差和表面粗糙度外，還必須控制形狀及位置誤差。因為前者影響配合的聯(lián)結(jié)強度和剛度，耐磨性和壽命等；后者影響機械運動的平穩(wěn)性、使用壽命和噪聲大小等。為了合理地限制這兩種誤差，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了形狀誤差和位置誤差的最大允許值——形狀位置公差簡稱形位公差。形狀公差包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度等6項。位置公差包括平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對稱度、位置度、圓跳動及全跳動等項。關(guān)于形位公差的符號及其標(biāo)注方法可查閱有關(guān)機械設(shè)計手冊。 思考題1.機器、機構(gòu)、機械有何區(qū)別?2.對建筑機械有什么要求?為什么說實行“三化“是一項重大技術(shù)政策?3.建筑機械由哪幾部分組成?各部分作用是什么?4.傳動裝置的作用是什么?常用傳動裝置有幾種?5.什么是鋼?什么是鑄鐵?兩者有何區(qū)別?6.什么是復(fù)合材料?它有何特點?主要有哪幾種?7.什么是鋼的熱處理?鋼的熱處理有哪些方法?其目的何在?8.一個所謂合格的零件.為什么還要進行形位公差控制?圖2-2高副第2章常用機構(gòu)組成機構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面內(nèi)或在相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)稱為平面機構(gòu)。本章介紹常用的平面四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)。機構(gòu)是由許多構(gòu)件組合而成的，為了使構(gòu)件組成具有確定運動的機構(gòu)，構(gòu)件需按一定方式活動地聯(lián)接在一起，并按一定的規(guī)律相對運動，這種存在一定相對運動的可動聯(lián)接稱為運動副。按照兩構(gòu)件間接觸方式的不同，運動副可分為低副和高副兩種。1.低副兩構(gòu)件間以面接觸而組成的運動副稱低副。它分為回轉(zhuǎn)副和移動副兩種。如圖2—1所示，回轉(zhuǎn)副只允許兩構(gòu)件之間在一個平面內(nèi)繞定點轉(zhuǎn)動或在平行平面內(nèi)繞定稱固定鉸鏈。移動副所聯(lián)接的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動。2.高副兩構(gòu)件之間通過點或線接觸所組成的運動副稱為高副，如圖2—2(d)所示的凸輪與從動件之間組成點接觸的高副，而圖2—2(6)所示的一對相嚙合的齒輪組成線接觸的高副。機構(gòu)部分的運動，僅取決于該機構(gòu)中原動件的運動規(guī)律，而與構(gòu)件的外形和運動副的具體結(jié)構(gòu)無關(guān)，為了清楚地表示機構(gòu)的運動特征，常用機構(gòu)運動簡圖來表示機構(gòu)。9組成的平面四桿機構(gòu).它是研究多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。2.2.1鉸鏈四桿機構(gòu)圖2—6所示為鉸鏈四桿機構(gòu)，若兩個連架當(dāng)格桿為原動件時，曲柄為從動件搖桿作圓周運動。其特征如下：圖2-6曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性在圖2—6所示的曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄AB在轉(zhuǎn)運一周的過程中，有兩次與連桿共線，這時搖桿分別位于兩個極限位置CID和C2D。此夾角為搖桿的擺角4,夾角θ稱為極位夾角。曲柄等速地轉(zhuǎn)到ψ=180+0反映搖桿的急回運動特性，一般用行程速比系數(shù)X表示，即上式表明，曲柄搖桿機構(gòu)中，急回運動特性取決于極位夾角0,夾角越大，K值越大急回性能也越明顯。θ=0,則表明該機構(gòu)無急回特性。(2)壓力角與傳動角在實用中，為了便于度量，常以連桿與從動搖桿之間所夾的角γ來判斷四連桿機構(gòu)的傳力性能，γ稱為傳動角。γ與a互為余角，即γ=900—α;故a愈小，γ愈大，機構(gòu)的傳力性能愈好，反之就不利于機構(gòu)中力的傳遞。甚至產(chǎn)生自鎖。圖2-7鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動角 在圖2—6所示曲柄搖桿機構(gòu)中，如以搖桿為原動件，當(dāng)搖桿處于權(quán)限位置DC1,和DC2時，邊桿BC和曲柄AB共線，如運動副中的摩擦與各桿的質(zhì)量忽略不計，則搖桿通過連桿傳遞給曲柄的力將通過鉸鏈中心A,該力對A點不產(chǎn)生力矩，所以不能推動曲柄轉(zhuǎn)動。圖2-9縫紉機驅(qū)動機構(gòu)簡圖機構(gòu)處在死點位置時將使從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定的現(xiàn)象。為了消除死點位置的曲柄搖桿機構(gòu)在機械中應(yīng)用很多，圖2—9所示的縫紉機驅(qū)動機構(gòu)是以搖桿作原動件的曲柄搖桿機構(gòu)，其踏板相當(dāng)如搖扦.雙腳踩動踏板而帶動曲軸曲柄)作整周回轉(zhuǎn)，而大皮帶輪同時起著飛輪作用，利用損性克服死點位置而使縫紉機連續(xù)工作。圖2-14港口起重機圖2-12機車車輪的聯(lián)動機構(gòu)由上可知，鉸鏈四桿機構(gòu)存在一個曲柄的條件為如符合上述條件(2),若取最短桿為機架，則得雙曲柄機構(gòu)；而取最短桿任一相鄰桿為機架.則均得曲柄搖桿機構(gòu)3R若取最短桿對面的桿件為機架，則得雙搖桿機構(gòu)。當(dāng)鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短扦與最長桿的長度之和大于其他兩桿長鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件可以歸納為：條件一：最短桿與最長桿的長度之和<其余兩桿的長度之和；條件二：在機架和連架桿中必有一桿為最短。當(dāng)最短桿為連架桿時，存在一個曲柄，形成曲柄搖桿機構(gòu)；當(dāng)最短桿為機架時，兩連如果不滿足條件一，則此機構(gòu)無曲柄，為雙搖桿機構(gòu)。如果滿足條件一，不滿足條件二，即當(dāng)最短桿為連桿時，則此機構(gòu)亦無曲柄而成為雙搖桿機構(gòu)。凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)(圖2—21)主要由凸輪、從動件和機架組成。凸輪具有特定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，當(dāng)它作等速轉(zhuǎn)動或往復(fù)直線移動時，可使從動件按凸輪機構(gòu)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，只要正確地設(shè)計凸輪輪廓曲線，就可使從動件實現(xiàn)任意預(yù)定的運動規(guī)律，故廣泛地應(yīng)用于機械自動化操縱系統(tǒng)中。圖2-21凸輪機構(gòu) 第3章軸及軸系零部件軸是組成機器不可缺少的重要零件。它用來支承傳動件和旋轉(zhuǎn)件，傳遞運動和動力。3.1軸的分類和材料(1)按照承載情況，軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸三種。1)心軸；用來支承轉(zhuǎn)動的零件，只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。如鐵路車輛的車軸(圖3—1);不隨轉(zhuǎn)動件一起轉(zhuǎn)動的心軸稱為固定心軸，例如自行車的前軸(圖3—2)。2)傳動軸：主要用來承受扭矩而不承受彎矩或受彎矩很小的軸稱為傳動軸，如汽車變速箱與驅(qū)動橋(后橋)之間的軸(圖3-3)。3)轉(zhuǎn)鈾：工作時既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。它是機械中最常見的軸，如汽車變速箱中的軸、起重卷揚帆齒輪減速器中的軸。(2)按軸線形狀的不同，軸可分為直軸、曲軸和鋼絲軟軸三種。直軸--如汽車的傳動軸(圖3—3)。曲軸--圖3—4所示為四缸柴油發(fā)動機曲軸。 軸所作時承受的應(yīng)力是變應(yīng)力，所以軸的失效常為疲勞損壞。因此軸的材料應(yīng)具有足夠高的疲勞強度，應(yīng)力集中敏感性小和良好的工藝性能等。軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。常用的碳素鋼為45鋼，一般應(yīng)對其進行正火或調(diào)質(zhì)處理以改善它的機械性能。不重要的或受載較小的軸.可采用Q235、Q255等普通碳鋼。對于承受較大載荷、要求強度高、結(jié)構(gòu)緊湊或耐磨性較好的軸，可采用合金鋼。常用的臺金鋼為40Cr、20Cr、20CrMnT;等。軸的常用材科材料代號毛坯直徑滲碳淬火滲碳淬火在進行軸的強度計算之前，首先要分析軸上載荷的大小、方向、性質(zhì)和作用點，把實際受載情況簡化成計算簡圖，然后應(yīng)用材料力學(xué)的方法進行計算。大多數(shù)軸是在變載荷下工作的，因此，軸的強度計算，應(yīng)根據(jù)受載情況，采取相應(yīng)的計算方法。對于只傳遞扭矩的傳動軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；對于只承受彎矩的心軸，應(yīng)按彎曲強度條件計算；對于既承受彎矩又承受扭矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎曲和扭轉(zhuǎn)合成強度條件計算，此外，還應(yīng)弄清楚軸上荷裁和應(yīng)力的類型，以便選用相應(yīng)的許用應(yīng)力。為了傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，安裝在軸上的齒輪、帶輪等的輪轂，必須和軸連接在一起.這就是軸轂連接，也即是軸上零件的周向固定。軸與轂連接固定的方法常借助于平鍵、楔鍵、花鍵和銷.有時也采用過盈配矩形花鍵漸開線花鍵 滑動軸承結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、無噪聲、能承受沖擊、徑向尺寸小。因此，在重載、有沖擊，或結(jié)構(gòu)要求剖分的場合下，常采用滑動軸承。此外，在低速、要求3.5.1滑動軸承的類型和結(jié)構(gòu)滑動軸承按照其工作時的摩擦狀態(tài)，可分為液體摩擦軸承和非液體摩擦軸承兩類。液體摩擦軸承適用于高速、重載和對旋轉(zhuǎn)精度要求較高的場合?；瑒虞S承按照承受載荷的方向，又可分為：向心軸承、推力軸承和向心推力軸承圖3-16滑動軸承圖3-17剖分式軸承圖3-21單環(huán)和多環(huán)止推軸頸滾動摩擦為基礎(chǔ)來工作的軸承，是由專門的軸承廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。滾動軸承的構(gòu)造如圖3—22所示，它一般由外圈1、內(nèi)圈2、滾動件3和保持架4組成。外圈的內(nèi)面和內(nèi)圈的外面都制有凹槽滾道，滾動體在其間滾動。保持架使?jié)L動體彼此保持一定的距離，并沿滾道均勻分布，以避免滾動體的相互碰撞和磨損。通常內(nèi)圈與軸頸緊密配合并隨軸一起轉(zhuǎn)動，外圈固定在軸承座內(nèi)不轉(zhuǎn)動。但也有外圈轉(zhuǎn)動 與滑動軸承相比，滾動軸承的主要優(yōu)點是：1.在一般工作條件下，摩擦系數(shù)小且較穩(wěn)定。機器起動及運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩??；2.徑向間隙小，運轉(zhuǎn)精度高；3.軸頸直徑相同時，軸承的軸向尺寸小，可使機器的軸向尺寸緊湊；4.不用有色金屬，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低，更換、維修都方便。缺點是：1.工作時振動及噪聲大，減振能力及承受沖擊載荷的能力較差；2.軸頸直徑相同時，比滑動軸承的徑向尺寸大；3.軸承不能剖分，在長軸中間安裝軸承有時較難；4.高速時，作用在滾動體上的慣性力很大，所以其應(yīng)3.7聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器是用來實現(xiàn)軸和軸之間的連接，器只有在機器停車后經(jīng)過拆卸才能使被連接軸分開；而離速度、安裝、維修、使用、外形尺寸、絕緣等方面的要求及生產(chǎn)條件選定合適的類型，然后按照軸的直徑、轉(zhuǎn)速和計算扭矩從標(biāo)準(zhǔn)中選擇所需要的型號和尺寸。剛性固定式與剛性可移式兩類?？梢剖綄奢S間的偏移量具有一定的補償能力。剛性聯(lián)軸器中，應(yīng)用最廣泛的是凸緣聯(lián)軸器。它是由兩個帶轂的圓盤1、2組成。兩個園盤用鍵分裝在兩軸端，再用螺拴3將將它們聯(lián)成一體。如圖3-29,相互配合來保證兩軸同心，裝拆時需要軸向移動，多用于不常拆的場合。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，但被連接的丙軸務(wù)必嚴(yán)格對中，否則，由于兩軸的相對2.萬向聯(lián)軸器具有相互垂直臂的十字形構(gòu)件和銷軸組成(圖3—31):,十字軸3的中心與軸1、2的軸線交點重合。軸1通過十字軸將運動和動力傳給軸2,該連接兩軸間可有較大的角偏移。3.萬向聯(lián)軸器(力問節(jié))圖3-33汽車傳動示意圖矩形牙不便接合，它在工作中由于沒有軸向分力，所以分離比較困難，牙的強度也較低，只適用于低速、手動的場合；梯形牙易嵌合，磨損后可以通過調(diào)整以消除牙間的間隙，從而減小沖擊，牙根強度較高，能傳遞大的扭矩，所以應(yīng)用廣泛；鋸齒形牙的強度更高，其結(jié)構(gòu)特點適用于傳遞單方向的扭矩。牙嵌式離合器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，嚙合齒問無相對滑動，傳遞準(zhǔn)確，傳遞功率較大；缺點是只能在低速或靜止?fàn)顟B(tài)下按合。2.摩擦式離合器摩擦式離合器是靠工作表面問的摩擦力F傳遞扭矩的，它能在不停車時將具有轉(zhuǎn)速差的兩軸連接起來。同時還具有以下特點；過載時發(fā)生打滑，避免其他零件受損，起到安全保護作用，結(jié)合和分離靈活，結(jié)合時沖擊力??；可通過摩擦面間的壓力來調(diào)節(jié)從動軸的加速時間，減少沖擊實現(xiàn)較平穩(wěn)的結(jié)合。因此它廣泛地應(yīng)用于需要頻繁接合與分離的場合，如汽車、建筑機械及機床等機械中。摩擦離合器的型式很多，應(yīng)用最廣泛的是圓盤摩擦離合器(圖3—35)。圓盤3以導(dǎo)向鍵與從動軸4連接，利用接合機構(gòu)操縱滑環(huán)5施以軸向力，使圓盤3與圓盤2接合并被壓緊。當(dāng)主動軸1轉(zhuǎn)動時，靠兩圓盤接合面間產(chǎn)生的摩擦力便將運動和轉(zhuǎn)矩傳給從動軸4。若增大圓盤的徑向尺寸，則可增大所傳遞的轉(zhuǎn)矩。摩擦離合器的型式很多，應(yīng)用員廣泛的是B盤摩擦離合器(固3—35)。圓盤3以導(dǎo)向鍵與從動軸4連接，利用接合機構(gòu)操縱滑環(huán)5施以軸61.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要應(yīng)考慮哪些問題?3:為什么有的軸制造成階梯形狀?4.根據(jù)軸受力情況，軸有哪三種?各種軸的受力性質(zhì)如何，各舉一實例。5.軸瓦和軸承村的材料有何基本要求，最常用的是什么材料?6.軸轂的連接有哪幾種?各有何特點?7滑動軸承多用在什么地方?8.滾動軸承與滑動軸承相比有哪些特點?9.進行滾動軸承組合設(shè)計時，應(yīng)考慮哪些問題?11.選擇聯(lián)軸器時，應(yīng)考慮哪些因素?在機械傳動中，帶傳動及鏈傳動都是具有中間撓性件的傳動.統(tǒng)稱為撓性傳動。4.1.1帶傳動的組成和類型如圖4-1所示.帶傳動主要由主動輪1、從動輪2和帶3組成。由于傳動帶按一定拉力緊套在兩輪上，它使帶與輪的接觸面間存有正壓力。當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)動時，借助帶與輪之間的摩擦力來傳遞運動和動力，所以帶傳動是一種摩擦傳動。傳動帶的類型很多，根據(jù)其橫剖面的形狀來區(qū)分，主要有矩形、梯形和圓形三種，它們分別稱為平帶、三角帶和圓帶，如圖4—2所示。圖4-2帶的類型作面，制成梯形的目的，在于利用楔形增壓原理，使的摩擦力；或者說是為增大帶與輪間的摩擦系數(shù).以便獲得較平帶大得多的傳動能力。如果平帶與三角帶對輪軸的壓緊力Q相同時，平帶與輪間產(chǎn)生的極限摩擦力F=fQ=fN;而三角帶與輪槽每一側(cè)面上的正壓力N=Q/2sIn(φ/2),其極限摩擦力F=21N=fQ/sin(φ/2)。當(dāng)φ=400時(已標(biāo)準(zhǔn)化)。f=3f,即三角帶傳動的能力約為平帶傳動能力的三倍， 4.1.2帶傳動的特點由于上述特點，靠摩擦工作的帶傳動多用于傳動比無嚴(yán)格要求且中心距較大的場合，一般帶速v=5~25m/s,傳動比i≤4.2帶傳動的工作情況分析4.2.1帶傳動的受力分析與打滑傳動帶以一定的初拉力張緊在帶輪上，在未工作前上下兩邊的拉力相等，均為初拉力F(如圖4—4a)。傳動時(圖4—4b),由于帶與輪之間的摩擦作用，兩輪作用在帶上的摩擦力使進入主動輪的一邊進一步拉緊，拉力由Fo增到F1,稱為緊邊；另一邊則放松，拉力由Fo降到F2,稱為松邊，兩邊拉力差稱為帶傳動的有效拉力F,也稱為帶傳動的圓周力，即圖4-4帶傳動中的作用力有效拉力Ft不是作用在某一個固定點上的集中力，而是帶與輪接觸面上各點摩擦力的量，等于帶在松邊拉人作用下的減少量，其緊松兩邊的拉力則有30式中f為帶與輪之間的摩擦系數(shù)；a為帶在輪上的包角(接觸弧所對的圓心角),單位：ra由以上三式可得從公式(4—4)可知，最大圓周力F隨Fo、f及a的增大而增大。對于帶傳動，在一定的條件下f為一定值(f定),而且大輪上的包角α,總是大于小輪上的包角α,上式中的角α在這里指的就是α,摩擦力的最大值也取決于α,所以打滑是從小輪上開始。為了提高傳動的承載能力α,不能太小。對于三角膠帶傳動，一般小輪的包角α>從式(4—4)還可知，張緊力F,的大小是保證帶傳動正常工作的重要因素。張緊力Fo過小，帶壓向輪上的正壓力就小，傳動帶將容易在輪上打滑；張緊力過大，則帶中初拉應(yīng)力過大.使帶失去彈性，降低使用壽命，因此Fo的大小要適當(dāng)。4.2.2帶傳動的彈性滑動及傳動比帶是彈性體，受拉力后會產(chǎn)生彈性伸長。當(dāng)帶所受拉力由F1逐漸減至F2時，帶的伸長隨之逐漸減小并與帶輪產(chǎn)生相對滑動，帶繞出主動輪后其速度低于主動輪的圓周速度。同理，帶由松邊繞過從動輪到緊邊的過程中，情況正好相反，帶的伸長也隨之逐漸增大，帶與從動輪之間也產(chǎn)生相對滑動，帶繞出從動輪后其速度大于從動輪的圓周速度。上述帶在輪上因彈性伸縮而產(chǎn)生的相對滑動稱之為彈性滑動。它的大小與帶的松緊兩邊拉力差有關(guān)拉力差愈大，帶傳遞的圓周力愈大，彈性滑動也愈大。彈性滑動使得從動輪的圓周速度低于主動輪，因此帶傳動沒有準(zhǔn)確的傳動比。應(yīng)當(dāng)指出：彈性滑動與打滑不同，彈性滑動是帶傳動不可避兔的一種物理現(xiàn)象；而打滑只是在傳動過載或傳動裝置維護不良時才會出現(xiàn)，它是可以而且應(yīng)該避免的。由于帶的彈性滑動所引起的從動輪圓周速度的降低率e稱為滑動系數(shù)由上式可得帶傳動的傳動比i為：對于三角傳動帶，ε=0.01~0.02,在一般計算中?？陕匀ゲ挥?。此時4.3.1三角帶輪的結(jié)構(gòu)三角帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成。輪緣——帶輪外圍環(huán)形部分，輪槽屬于輪轂最邊緣的部分。輪緣的有關(guān)尺寸由帶的型號決(1)實心式(圖個9)用于直徑較小的帶輪；(2)輻板式(圖4—10)用于直徑d≤350mm的帶輪；4.3.2三角帶輪的材料三角帶輪常用的材料是灰口鑄鐵，當(dāng)v<25m/s時，用HT150;當(dāng)V>25~30m/s時，用HT200;速度更高時，可用鑄鋼；小功率的帶輪可用鑄鋁或工程塑料。帶輪要求質(zhì)量輕，質(zhì)量分布均勻，帶與輪槽接觸的工作表面要求光潔，以減少慣性力和膠帶的磨損。4.4帶傳動的張緊裝置帶工作一段時間后，由于帶的伸長變形而產(chǎn)生松弛，致使初拉力減小，傳動能力下降。為了保證帶傳動的工作能力，需要定期檢查和重新予以張緊。圖4—12是靠調(diào)整中心距的張緊裝置，圖(a)是將電機裝在導(dǎo)軌1上，用調(diào)節(jié)螺栓2使電機在導(dǎo)軌上移動，達(dá)到需要的張 緊程度后，再擰緊螺栓2將電機固定，它適合于兩軸線成水平或傾斜不大的場合。圖(b)是將電機固定在可以擺動的機座上.用調(diào)節(jié)螺母1使機座2繞軸O擺動，以調(diào)整拉力，適用于兩軸線垂直或接近垂直的帶傳動。圖(c)是利用電機及擺架的自重自動張緊裝置。圖4—13是利用張緊輪的張緊裝置，對于平型帶，張緊輪應(yīng)裝在松邊外側(cè)，以增加小帶輪上的包角，如圖(a)所示，對于三角帶張緊輪應(yīng)裝在松邊內(nèi)側(cè)，使帶只受單方向彎曲以減少壽命的損失，4.5.1鏈傳動的工作原理及應(yīng)用鏈傳動由主動鏈輪1、從動鏈輪2和鏈條3組成，如圖4—18所示。以鏈條作為中間撓性件，靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)相嚙合來傳遞運動和動力。與帶傳動相比，鏈傳動是嚙合傳動，沒有滑動，平均傳動比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，作用在軸上壓力小，承載能力大，傳動效率高(v>98%),能在溫度較高、濕度較大、灰塵較多的惡圖4-18鏈傳動通常鏈傳動的速比i<8;中心距a<5~6m;傳遞功率P<100kw;鏈速v<15m/s。因于0.25m/s,曳引鏈主要用在運輸機械中去移運重物，其工作速度不大于2~4m/s。載荷的性能好，可用于高速或運動精度較高的傳動裝置中，但齒形鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價格較高。而套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)簡單、成本低、是目前應(yīng)用最廣泛的一種傳動鏈。4.5.2套筒滾于鏈的結(jié)構(gòu)和規(guī)格套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖4—19所示.它由內(nèi)鏈板1、外鏈扳2、銷軸3、套簡4和滾子5組成。內(nèi)鏈扳與套筒，外鏈板與銷鈾分別壓合在一起，銷軸和套筒可相對轉(zhuǎn)動。滾子松套在套筒上，滾子在鏈輪齒間是滾動的，用以減少鏈與輪齒之間的磨損。在傳遞大功率時，可采用雙排鏈或多排鏈如圖4-20所示。鏈的承裁能力與鏈條排數(shù)成正比；但排數(shù)不宜過多，否則由于制造和裝配精度的影響，各排鏈的受載不易均勻，所以雙圖4-19套簡滾子鏈圖4-20雙排套簡滾子鏈套簡滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，需要有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，可查機械設(shè)計手冊。套筒滾子鏈的接頭形式如圖4-21所示。當(dāng)鏈節(jié)為偶數(shù)時，鏈條封閉接頭可用開口銷或彈簧卡子鎖緊。如圖4—21所示。若鏈節(jié)為奇數(shù)時.則需采用過渡鏈節(jié)，如圖4—21(c)所示。由于過渡鏈節(jié)的鏈板受到附加彎曲作用，使強度削弱，應(yīng)盡量避免采用奇數(shù)鍍節(jié)。4.5.3套筒滾子鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇1.鏈輪齒數(shù)Z大，同時鏈輪的直徑小，鏈條所傳遞的圓周力將增大，從而加速了鏈和鏈輪之間的磨損；但脫鏈現(xiàn)象，縮短鏈的使用壽命。對于套筒滾子鏈，規(guī)定主動鏈輪最小齒數(shù)Z=9。一般情2.傳動比i由于傳動比受鏈輪最少齒數(shù)和最多齒數(shù)的限制，且傳動尺寸也不能過大，因此一般小于6,推薦i=2~3.5。但在速度較低，載荷平穩(wěn)且外廓尺寸又受限制時，允許i達(dá)到10。3.鏈節(jié)距p但各部分尺寸也大，且鏈傳動的運動不均勻性、附加動載荷及噪聲等也隨之增大。因此，在小節(jié)距多排鏈。允許采用的最大鏈節(jié)距?？梢愿鶕?jù)主動鏈輪轉(zhuǎn)速n1決定。4.鏈傳動的速度v由于鏈條是以折線形式繞在鏈輪上的，即使主動鏈輪以等角速度叫回轉(zhuǎn).鏈條的速度。也是不均勻的，而是隨時間不斷變化的。所以鏈傳動的平均速度是其主要參數(shù)之一。其平均速度可按下式計算：提高鏈速，則鏈傳動的附加動載荷、沖擊、噪聲也隨之增大。因此對鏈速必須加以限制，一般其最大鏈速V<15m/s。如果鏈和鏈輪的制造、安裝精度很高，鏈節(jié)距較小，鏈輪齒較多以及鏈用合金鋼制造時，則鏈速允許超過20~30m/s。5.鏈節(jié)數(shù)L。和中心距a計算出來的L,應(yīng)當(dāng)給予圓整，并最好取為偶數(shù)，以免使用過渡鏈節(jié)。根據(jù)上式可以最后確定計算中心距a。若鏈傳動的中心距a過小，則小鏈輪上的包角也小，同時嚙合的鏈輪齒數(shù)也少，而且總鏈節(jié)數(shù)Lp也減少。當(dāng)鏈速一定時，在單位時間內(nèi)，同一鏈節(jié)受到變應(yīng)力作用的次數(shù)增多，從而加速了鏈條的磨損。若a過大，除結(jié)構(gòu)不緊湊外，還會引起鏈條從動邊的垂度過大，產(chǎn)生上下顫動現(xiàn)象，使傳動運行不平穩(wěn)。因此，適宜的中心距a=(30~50p),最大中心距amx<80p。思考題與習(xí)題1.傳動帶的種類很多，為什么一般多用三角膠帶?為什么帶傳動能獲得廣泛應(yīng)用?2.何謂打滑?何謂彈性滑動?它們對傳動有何影響?各與哪些因素有關(guān)?3.帶傳動所傳遞的最大圓周力與哪些因素有關(guān)?5.與帶傳動相比，鏈傳動有何特點?6.鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇? 5.1.1齒輪傳動的應(yīng)用及分類齒輪傳動是機械傳動中最主要的一種傳動，它通過齒輪輪齒間的嚙合來傳遞運動和動力，齒輪傳動廣泛地用于機床、汽車、拖拉機、起重運輸、冶金礦山、建筑以及其他機械設(shè)備齒輪傳動類型很多，按兩齒輪軸線的相對位置可分為：相交軸圓錐齒輪傳動圖5+(d)(e)交錯軸的螺旋齒輪傳動和蝸桿傳動圖5-1(f)(g)按齒輪齒廓曲線可分為漸開線、擺線和圓弧齒輪等，其中以漸開線齒輪用得最為普遍。圖5-1齒輪傳動類型(一)圖5-1齒輪傳動類型(二)按齒輪嚙合方式可分為外嚙合齒輪傳動，見圖5—1(a)(b)(c),兩齒輪轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合齒輪傳動，見圖5—1(h),兩齒輪轉(zhuǎn)向相同；齒輪齒條嚙合傳動，見圖5—1(i),齒輪轉(zhuǎn)動，齒條移動。齒輪傳動可做成開式、半開式和閉式。開式齒輪傳動沒有防護罩和機殼，齒輪完全暴露在外邊。半開式齒輪傳動只裝在簡單的防護罩內(nèi)。閉式齒輪傳動是裝在經(jīng)過精確加工且封閉的箱體內(nèi)，潤滑及防護條件最好，多用于比較重要場合。5.1.2齒輪傳動的特點齒輪傳動的主要優(yōu)點是：傳遞功率(0~幾萬kW)和速度(0—150m/s)的適用范圍廣；傳動比穩(wěn)定；效率高(可達(dá)0.98—0.995);壽命長；結(jié)構(gòu)緊奏，工藝性好；維護簡單可靠。主要缺點是：成本較高，不適宜于兩軸間距離較大的傳動。5.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪1.齒輪的基本參數(shù)齒輪分度圓的周長可根據(jù)齒數(shù)Z和齒距p來計算，即πd=Zp,則d=pZ/π。由此可見，π為一無理數(shù)，不但使計算頗為不便，同時對齒輪制造和檢驗也很不利。為此，規(guī)定比值p/π等于整數(shù)或簡單的有理數(shù)，作為齒輪幾何尺寸的一個基本參數(shù)，用m表示。齒輪的分度圓直徑可表示成d=pZ/π=mZ,模數(shù)的單位為毫米。顯然，模數(shù)m是決定齒輪尺寸的一個重要參數(shù)，齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，則尺寸也大。為了便于齒輪的制造和齒輪的互換性使用，齒輪的模數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列見表5—1。圖5—5所示為不同模數(shù)時齒輪大小的對比。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列(mm)(GB1357-87)表5-1第一系列1234568第二系列79 2.齒輪幾何尺寸的計算齒頂高和齒根高圖5-5不同模數(shù)時輪齒大小的對比h*、h*一分別稱為齒頂高系數(shù)和齒根高系數(shù)。c一一對齒輪嚙合時，一輪齒頂與另一輪齒根之間的問隙。規(guī)定c=c*m,c*稱為徑向間隙系數(shù)。保留徑向間隙是為了避免齒輪發(fā)熱變形而發(fā)生卡死的現(xiàn)象，同時也為了便于貯存潤滑油。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒h*。=1,c*=0.25;短齒h*。=0.8,c*=0.30若一齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角、齒項高系數(shù)和齒根向系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值，而且分度圓上齒厚和齒槽寬相等，則該齒輪稱為標(biāo)推齒輪。慚開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式列于表5—2。代號代號齒頂高分度圓直徑d齒根高齒頂圓直徑全齒高h(yuǎn)齒根圓直徑周節(jié)(齒距)p基圓直徑aas標(biāo)準(zhǔn)中心距齒槽寬e5.3.2漸開線齒輪正確嚙合的條件用p、表示)相等時，才能保證兩齒輪的相鄰齒廓正確嚙合。由漸開線性質(zhì)知，嚙合線上的齒距等于基圓上的齒距(簡稱基節(jié))。所以漸開線齒輪正確嚙合的條件為基節(jié)相等。即由pbi=pk2因為模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，所以滿足上式的解，只能是由此可見，一對漸開線齒輪要正確嚙合，必須使這對齒輪的模數(shù)相等，壓力角相等。5.3.3漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件一對齒輪嚙合傳動時.輪齒是一對一對地連續(xù)推動著，因為一對輪齒只能傳遞某一有限的角度。所以只有當(dāng)前一對輪齒在脫離嚙合前，后一對輪齒必須進入嚙合，才能保證一對齒輪的連續(xù)傳動。5.3齒輪的失效形式及齒輪材料5.3.1齒輪的失效齒輪在傳遞動力時，載荷作用于輪齒上，使輪齒產(chǎn)生折斷、齒面損壞等現(xiàn)象，致使齒輪失去正常工作能力，這種現(xiàn)象稱為齒輪的失效。常見的齒輪失效形式有：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損和塑性變形。齒輪工作時，若輪齒危險剖面的彎曲應(yīng)力超過材料所允許的極限值，就發(fā)生輪齒折斷。輪齒折斷是齒輪失效中最危險的一種，可能引起安全事故。疲勞裂紋，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋逐漸擴大，最后導(dǎo)致輪齒的折斷，如圖5—9(a)所示。2.齒面點蝕在潤滑良好的閉式齒輪傳動中，齒輪經(jīng)過長期運轉(zhuǎn)后，積上出現(xiàn)大大小小的坑狀麻點，如圖5—9(b)所示，這種現(xiàn)象稱為點蝕。圖5-9輪齒失效形式點蝕產(chǎn)生的原因，主要是由：于輪齒嚙合時，接觸面積很少，受載后表面產(chǎn)生較大接觸應(yīng)力，又加之該應(yīng)力是循環(huán)變化的應(yīng)力。當(dāng)接觸應(yīng)力及循環(huán)次數(shù)超過材料的接觸持久極限時，在輪齒的表層就會產(chǎn)生微小裂紋，隨著裂紋的擴展，就會有小塊金屬剝落下來.因而齒面出現(xiàn)凹坑，形成點蝕。點蝕使?jié)u開線齒廓表面受到破壞，影響傳動的平穩(wěn)在閉式齒輪傳動中，齒面點蝕是輪齒的主要破壞形式。在開式傳動中由于潤滑和工作條件差，齒面磨損較快，點蝕來不及出現(xiàn)或擴展即被磨掉，所以一般看不到點蝕現(xiàn)象。防止產(chǎn)生點蝕的方法是：適當(dāng)提高齒面硬度和減少表面粗糙度。在高速重載的齒輪傳動中，由于嚙合區(qū)溫度很高，潤滑變稀，使油易于從齒的接觸面擠出。此外，兩齒面金屬直接接觸并相互粘連，在傳動過程中，兩齒面相互滑動時，其中較軟齒面上的金屬沿滑動方向被撕下，而形成溝絞，見圖5—9(c)。這種現(xiàn)象稱為齒面膠合。它破壞了漸開線齒廓表面，引起振動沖擊噪聲。防止齒面膠合的方法是：選用粘性大或有添加劑的抗膠合潤滑油；選用抗膠合性能好的材料；提高齒面硬度和減少表面祖糙度。4.齒面磨損輪齒在嚙合過程，兩齒面間會產(chǎn)生一定的相對滑動，所以輪齒在受力時，兩齒面間就產(chǎn)生滑動摩擦，使齒面產(chǎn)生磨損，見圖5—9(d)。在開式傳動中，由于潤滑條件不好，并有灰塵雜物之類硬質(zhì)顆粒進入輪齒嚙合面間，加劇齒面的磨損。磨損嚴(yán)重時，就不能保證漸開線齒廓，造成傳動不平穩(wěn)、沖擊增大，磨損到一定程度時，也會因強度不夠而折斷。齒面磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。為了減少齒面磨損，一般應(yīng)盡量采用閉式齒輪傳動。同時提高齒面強度、降低齒面粗糙度和保持良好的潤滑也能使磨損減少。5.齒面塑性變形在低速重載的軟齒面齒輪傳動中，由于重載齒面間壓力很大、低速，則齒面相互作用的時間較長，軟齒面會沿摩擦力方向產(chǎn)生局部塑性變形，使齒面失去正確的漸開線齒形，影響傳動的平穩(wěn)性。提高齒面硬度和采取粘度較高的潤滑油，有助于防止或減輕齒面的塑性變形。由齒輪的失效分析可知，齒面應(yīng)具有較高的抗點蝕、抗膠合、抗磨損和抗塑性變形的能力，而齒根應(yīng)具有較高的抗折斷的能力。因此，齒輪材料應(yīng)該滿足：齒面要有足夠的硬度和表面強度；齒芯要有足夠的韌性。常用齒輪材料及機械性能見表5—3。按齒面硬度和加工工藝不同，分為布氏硬度值HB≤350的軟齒面和HB>350的硬齒面兩種，硬度較高時用洛氏硬度HRC=55~65。由于一對齒輪傳動時，小齒輪運轉(zhuǎn)時每個輪齒的運轉(zhuǎn)次數(shù)大于大齒輪輪齒，而且其齒根厚度小于大齒輪，故選擇齒輪材料時，應(yīng)使小齒輪材料優(yōu)于大齒輪，硬度大于大齒輪，常用齒輪材料及其機械性能熱處理方法強瘦極限屈服極限調(diào)質(zhì)后表面淬火調(diào)質(zhì)后表面淬火滲碳后淬火5.4直齒圓錐齒輪傳動及蝸桿傳動5.4.1直齒圓錐齒輪傳動圓錐齒輪用于傳遞兩相交軸之間的運動和動力，軸間夾角一般Z=900。其頂圓錐、根圓錐、分度圓錐、基圓錐交于一點，輪齒沿錐體切線逐漸收縮，故有大端和小端之分。軸線與分度圓錐切線的夾角稱為半錐角δ。如圖5—17所示。圓錐齒輪屬空間齒輪，只有到錐頂?shù)染嚯x的點才能接觸，即輪齒上的各點都是繞錐頂?shù)那蛎孢\動。直齒圓錐齒輪正確嚙合條件(以大端的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)):一對標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓錐齒輪傳動的幾何尺寸，受力分析，強度計算可查閱《機械設(shè)計 1.蝸桿傳動的組成和特點是具有特殊形狀的斜齒輪。蝸桿傳動通常用來傳遞空間交錯成90。的兩軸間傳動。而且嚙合過程連續(xù)，故傳動平穩(wěn)、無噪聲。(3)自鎖，當(dāng)蝸桿螺旋升角λ小于接觸面當(dāng)量摩當(dāng)潤滑油不清潔或散熱不良時，齒面容易發(fā)生膠合和磨損，因此.蝸輪的齒圈常用貴重的銅蝸桿傳動的類型很多，按照蝸桿的外形，蝸桿可分為圓柱蝸桿和弧面蝸桿(如圖5—19所示)。圓柱蝸桿按垂直于軸線截面內(nèi)的齒廓形狀不同又可分為阿基米德蝸桿，延伸漸開線蝸桿和漸開線蝸桿。本節(jié)只討論應(yīng)用最廣泛的阿基米德蝸桿，又稱普通圓柱蝸桿。2.蝸桿傳動的主要參數(shù)如圖5—18所示，通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面，稱為主平面。2)蝸桿螺旋升角λ和蝸桿的特性系數(shù)qq稱為蝸桿的特性系數(shù)。模數(shù)一定時，q值增大，蝸桿直徑d,增大，蝸桿剛度增大。當(dāng)蝸桿頭數(shù)一定時，q值增大，蝸桿螺旋升角減小，傳動效率降低。為了便于加工，蝸桿頭數(shù)Z,=1~4。當(dāng)要求自鎖或大傳動比時，取Z=1,但效率低。對于動力傳動，為提高效率，通常取Z=2~4。蝸輪的齒數(shù)Z?=iZ,通常Z=28-80。思考題與習(xí)題1.漸開線齒輪為什么能得到廣泛的應(yīng)用?2.漸開線齒輪正確嚙合連續(xù)傳動的條件是什么?3.說明模數(shù)和蝸桿特性系數(shù)q的導(dǎo)出原理?4.已知標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)M=6,齒數(shù)2=20,求該齒輪的幾何尺寸第6章液壓傳動液壓傳動是基于工程流體力學(xué)的巴斯卡原理，主要利用液體壓力能的變化，來實現(xiàn)液體能與機械能的轉(zhuǎn)換，傳遞動力，又稱靜液傳動。20世紀(jì)60年代以后，液壓傳動在各種機械中得到大量應(yīng)用，在建筑機械中尤為顯著,6.1液壓傳動的組成和特點6.1.1液壓傳動基本原理什么是液壓傳動?可通過分析一個簡單的液壓傳動實例來認(rèn)識。圖6—1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。在大、小兩個液壓缸9和2的內(nèi)部，分別裝有活塞8和3,活塞與缸體之間保持一種良好的配合關(guān)系，不僅活塞能在缸內(nèi)滑動，而且配合面當(dāng)用手向上提起手柄1時，小活塞3就被帶動上升，于是小缸2下腔的密封工作容積便增大。這時，由于起單向閥作用的鋼球4和7,分別關(guān)閉著它們各自所在的油路，所以在小缸的下腔形成了部分真空，油箱12中的油液，就在大氣壓力作用下，推開鋼球4,沿吸油管道進入小缸的下腔，完成一次吸油動作。圖6-1液壓千斤頂原理圖道；8—大活塞；9—大油缸；11—放油閥；12—油箱；13—重物接著，壓下手柄1,小活塞3下移，小缸下腔的工作容積減小，便把其中的油液擠出，推開鋼球7(此時鋼球4自動關(guān)閉了通往油箱的油路),油液便經(jīng)兩缸之間的連通管道，進人大缸9的下腔。由于大缸下腔也是一個密封的工作容積，所進入的油液因受擠壓而產(chǎn)生的作用力，就推動大活塞8—上升，并將重物13向上頂起一段距離。這樣反復(fù)地提、壓手柄1,就可以使重物不斷上升，達(dá)到起重目的。液壓千斤頂是一個簡單的液壓傳動裝置，但從它的工作過程，可知液壓傳動的基本原理：液壓傳動是以巴斯卡原理為理論基礎(chǔ)，依靠6.1.2液壓傳動系統(tǒng)的組成由于工作要求不同，雖有各種不同液壓系統(tǒng)，但都不外乎由下列五部分組成：(1)液壓動力元件主要是指液壓泵，其功能是將原動機的機(2)液壓執(zhí)行元件是指液壓缸、液壓馬達(dá)，其功能是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為工作裝置需要(3)液壓控制元件包括各類閥，其功能是控制液體的壓力、流量和方向，使工作裝置完成(4)液壓輔助元件包括油箱、濾油器、油管、接頭、密封件、冷卻器和蓄能器等，其功能統(tǒng)的工作效率、工作壽命影響甚大，必須予以足夠重視。(5)工作介質(zhì)即液壓油，大多采用石油基礦物液壓油，其他還有合成液壓油，含水液壓油6.1.3液壓油粘度是液壓油最重要的物理性質(zhì)，也是正確選用液壓油的主要依據(jù)。表征粘度值的單位有動力粘度、運動粘度和相對粘度三種。前兩種粘度又稱為絕度粘(1)環(huán)境溫度的高低及變化情況。環(huán)境溫度高時，應(yīng)采用粘度較高的油；反之，應(yīng)采用(2)考慮液壓系統(tǒng)中工作壓力的高低。通常工作壓力高時，宜選擇高粘度的油，反之，(3)考慮運動速度的高低。油流速度高，宜選擇粘度6.1.4液壓系統(tǒng)圖圖形符號接管路來表示整個液壓系統(tǒng)，那么不僅繪制起來十分復(fù)雜，而且還難以將其原理表達(dá)清楚。節(jié)省很多工作量。因此，熟悉液壓元件圖形符號的表達(dá)形式和意義，就顯得甚為重要。規(guī)定?，F(xiàn)將部分常用液壓系統(tǒng)圖圖形符號摘錄于表6—1中。 管路及連接工作管路管路及連接控制管路泄漏管路流動方向連接管路交叉管路放氣裝置(放氣口朝上)續(xù)表通油箱管路液壓泵，液醫(yī)馬達(dá)及液壓缸雙作用液壓缸管(左圖為管端在液路面之上，右圖為及|管端在液面之下連雙作用雙活賽桿釓接液壓泵液壓馬達(dá)及液壓液壓聚單向定量泵控制方式單向變量聚液壓馬達(dá)雙向變量泵雙向變量馬達(dá)雙向定景馬達(dá)單作用液壓缸單作用柱塞短直接液壓控制單作用活塞缸單作用伸縮式套簡缸先導(dǎo)液壓控制上圖為加壓控制雙作用液壓缸單線圈電磁控制雙作用帶可調(diào)單向緩沖式缸續(xù)表控制方式雙向蘗轉(zhuǎn)直流電動機控制開式油箱L機械反饋機構(gòu)隔離式氣體蓄能器壓力控制油溫調(diào)節(jié)器閥定壓減壓閥流量控制閥固定節(jié)流器上圖為帶冷卻介質(zhì)通道的符號，(下圖為簡化符號可調(diào)節(jié)流器可調(diào)式纂流閥粗濾油器分流-集流閥精濾油器方向控制閥二位四通閥三位四通閥壓力繼電器單向元件(與其他元件組合)交流電動機單向閥指針式壓力表液控單向閥直讀溫度計6.1.5液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動與機械傳動、電氣傳動等相比較，有如下主要優(yōu)點：(1)能實現(xiàn)無級調(diào)速，且變速范圍大，最高可達(dá)1:1000以上，而最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低至每分鐘只有幾轉(zhuǎn)。因此，可用液壓缸或液壓馬達(dá)直接獲得低速強力或低速大扭矩的運動，無(6)元件易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，便于設(shè)計制造和推廣使用。(1)液壓傳動系統(tǒng)中，由于存在著機械摩擦、液體壓力油液泄漏等損失，總效率低于機(2)油溫變化時，油的粘度也變化，使系統(tǒng)的效率、工作速度等均相應(yīng)改變。所以液壓(3)因系統(tǒng)中有油液泄漏和在高壓下管道的彈性變形等影響，傳動速比不精確，不能實現(xiàn)定比傳動，且因油液流經(jīng)管路時有壓力損失，故不適于遠(yuǎn)距離使用；(5)發(fā)生效障不易檢查和排除，且空氣滲人液壓系統(tǒng)后，容易引起系統(tǒng)工作不良，如發(fā)6.2液壓傳動的基本參數(shù)塞能頂起重物，這種因外力作用而在單位面積上產(chǎn)生的推動力即是壓力p?？捎孟率奖硎荆篈---活塞有效作用面積F——作用在整個活塞有效作用面積上的液壓力。在國際單位制(sI制)中.壓力的單位是Pa(帕);在實際工作中，有時遇到壓力單位bar在液壓傳動中，壓力范圍一般可分成表6—2所列的五個等級。建筑機械大多采用中高中高壓壓力范圍(bar)2.流量的定義液壓傳動中，常用體積來度量流體的量，而不用若在時間t內(nèi)，流過的液體體積為v,則根據(jù)定義，流量Q為計算流量時，液體體積的單位是m3或cm3,時間的單位是s,故流量的單位是m3/s或cm3/s。此外，我國通常使用的液體流量單位為L/min。在液壓傳動中，功率系指動力元件所能傳遞液壓能的能力，液壓功率N一般可用下式求取N=pQ(w) Q——液壓動力或執(zhí)行元件油液的流量，m但常用的功率單位為(kw),由于傳動中不可避免地存在摩擦阻力和內(nèi)、外泄漏容積損失等因素，在一般液壓系統(tǒng)中，都存在著三種能量損失.即機械損失、液壓損失和容積損失。而與之相應(yīng)的也有三種效率：機械效率陽、液壓效率v6和容積效率v9,這三種效率可分別用下列三式計算：AA——液壓損失所引起的壓力降對于液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓缸，主要考慮機械效率和容積效率主要考慮窖積損失和1.容積式液壓機械的特點液壓泵是液壓系統(tǒng)內(nèi)的動力元件，它將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能壓力與流量);液壓馬達(dá)是一種執(zhí)行元件，將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能(轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速)。在液壓系統(tǒng)中所使用的液壓泵和液壓馬達(dá)均是容積式液壓機械。它們有兩個重要的工作特點；1.有形成容積變化的密封工作空間對泵來說，密封工作空間容積變大為吸油過程，變小為壓作空間容積變大為輸入油液過程，變小為排油過程。2.有與密封工作空間容積變化相協(xié)調(diào)的配油機構(gòu)。只要能實現(xiàn)上述兩個基本要求，就能制造出泵和馬達(dá)。因此，目前泵和馬達(dá)的種類很多，但在建筑機械液壓系統(tǒng)中用得最普遍的是齒輪式、葉片式和柱塞式泵和馬達(dá)。有內(nèi)嚙合與外嚙合兩類。外嚙合用得較多，故下面只介紹外嚙合式齒輪泵。圖6—4是齒輪泵的結(jié)構(gòu)原理圖。它是由一對互相外嚙合的漸開線齒輪、泵殼和兩端蓋板構(gòu)成。上部齒輪軸與原動機相連接，因而是主動齒輪，通過嚙合作用，帶動下部的從動齒輪旋轉(zhuǎn)。圖示主動輪作逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，從動輪則作順離嚙合，油腔容積增大，形成一定的真空度泵的右腔——吸油腔；齒輪的左閱，輪齒不斷地進入的油液，受到擠壓作用，形成高壓的壓泊腔，高壓油連續(xù)油管中去，用以克服外部負(fù)載。泵的右側(cè)吸油，左側(cè)壓油，整個過程連續(xù)地進行。積大，而泄漏路程短，油的內(nèi)泄漏量最大。因此必須選擇齒輪泵，也大都是圍繞為減少鈾向間隙及泄漏而設(shè)計制造的。齒輪泵具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小