礦物加工機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件

工程材料第一節(jié)

材料的分類(lèi)1一、工程材料二、鋼的分類(lèi)23二、鋼的分類(lèi)三、鋼產(chǎn)品的種類(lèi)與代號(hào)4見(jiàn)教材P20

表2-1第二節(jié)金屬材料的性能5一、力學(xué)性能

1、強(qiáng)度與塑性

1）強(qiáng)度：金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力。通過(guò)拉伸試驗(yàn)得到。1、強(qiáng)度與塑性6圖2-3拉伸試樣圖2-4低碳鋼的力—伸長(zhǎng)量曲線(xiàn)1、強(qiáng)度與塑性7圖2-4低碳鋼的力—伸長(zhǎng)量曲線(xiàn)（1）屈服點(diǎn)（屈服極限）材料產(chǎn)生明顯永久時(shí)的最低應(yīng)力。σS=FS／S0(MPa)式中：Fs—試樣屈服時(shí)的拉伸力，N；S0—試樣原始橫截面積，mm2。1、強(qiáng)度與塑性8圖2-4低碳鋼的力—伸長(zhǎng)量曲線(xiàn)（2）抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限）試樣拉斷前所能承受的最大拉應(yīng)力。σb=Fb／S0(MPa)式中

Fb——試樣拉斷前承受的最大拉伸力，N。1、強(qiáng)度與塑性92）塑性：斷裂前金屬產(chǎn)生不可逆永久變形的能力。

（1）斷后伸長(zhǎng)率

δ=(L1－L0)／L0×100％式中：

L0——試樣的原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm；

L1——試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm。

（2）斷面收縮率

ψ=(S0－S1)/S0×100％式中：S1——試樣拉斷處的最小橫截面積，mm2。2、硬度10硬度：金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕和劃痕的能力。1)布氏硬度

單位壓痕球面積上所承受的試驗(yàn)力。淬火鋼球用HBS表示。硬質(zhì)合金球用HBW表示。如120HBS10/1000／30表示用直徑為10mm的淬火鋼球作壓頭，在1000kgf試驗(yàn)力作用下保持30s所測(cè)得的布氏硬度值為120。圖2-5布氏硬度試驗(yàn)原理2、硬度112)洛氏硬度用主試驗(yàn)力作用下壓入試件表面的殘余壓痕深度增量bd確定硬度值。為測(cè)量不同硬度材料的洛氏硬度，可采用不同壓頭和試驗(yàn)力，對(duì)應(yīng)有HRA、HRB、HRC，其中以HRC應(yīng)用最廣，如62HRC。洛氏硬度試驗(yàn)操作迅速、簡(jiǎn)便，所能測(cè)試的硬度范圍大，壓痕小，可測(cè)試成品表面及較薄件。但測(cè)量準(zhǔn)確性不高。為此，規(guī)定同一試件測(cè)三次取平均值為宜。圖2-6洛氏硬度試驗(yàn)原理簡(jiǎn)圖3、韌性12

沖擊韌性：指金屬材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。

沖擊韌性值：一次沖斷試樣，缺口處單位截面積所消耗的功。沖擊韌度的數(shù)值越大，材料的韌性越好，抗沖擊破壞的能力越強(qiáng)。

二、其他性能131.物理性能1)密度

單位體積內(nèi)的質(zhì)量。如要求質(zhì)量輕和慣性小的零件，均采用密度小的鋁合金制造。2)熔點(diǎn)熔點(diǎn)是金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度。熔點(diǎn)高的金屬材料可以用來(lái)制造耐高溫零件。3)導(dǎo)熱性

金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱(chēng)為導(dǎo)熱性。一般說(shuō)，金屬純度越高，其導(dǎo)熱能力就越大。制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時(shí)，常選用導(dǎo)熱性好的金屬。

1.物理性能144)導(dǎo)電性

金屬傳導(dǎo)電流的性能。純金屬的導(dǎo)電性比合金好。常用純銅、純鋁做導(dǎo)電材料，用導(dǎo)電性差的銅合金和鋁合金作電熱元件。5)熱膨脹性

金屬隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性。6)磁性

金屬在磁場(chǎng)中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的能力。鐵磁性材料(在外加磁場(chǎng)中，能被強(qiáng)烈磁化到很大程度)、順磁性材料(在外加磁場(chǎng)中呈現(xiàn)十分微弱的磁性)、抗磁性材料(能夠抗拒或減弱外加磁場(chǎng)磁化作用的金屬材料)。鐵磁性材料可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等?？勾判圆牧蟿t可用作要求避免磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料。2.化學(xué)性能151)導(dǎo)耐腐蝕性金屬在常溫下抵抗氧、水及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞的能力。2)2）抗氧化性金屬在加熱時(shí)抵抗氧化作用的能力。3.工藝性能161）鑄造性能：金屬在鑄造成型過(guò)程中獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全的鑄件的能力。2)鍛造性能：金屬利用鍛壓加工方法成型的難易程度。3)焊接性能：金屬在一定條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。4)切削加工性能：金屬在切削加工時(shí)的難易程度。第三節(jié)

常用金屬材料17鋼是以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωC在2.11%以下，并含有其他元素的鐵碳合金。鑄鐵是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωC>2.11%，并有較高含硅量的鐵碳合金。第三節(jié)

常用金屬材料18

1.非合金鋼（碳鋼）

非合金鋼的性能可滿(mǎn)足許多機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)的使用要求，且工藝性能較好，價(jià)格低廉、產(chǎn)量大、品種多、規(guī)格全，在工業(yè)中應(yīng)用很廣。低碳鋼（ωC<0.25%）、中碳鋼（ωC=0.25%～0.6%）、高碳鋼（ωC>0.6%）。低碳鋼的強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好；中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能；高碳鋼的強(qiáng)度、硬度高，但塑性、韌性較低。普通碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳鋼、特殊質(zhì)量碳鋼(以S、P的含量劃分)。結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造機(jī)械零件及工程結(jié)構(gòu)件，工具鋼主要制造各種刃具、量具和模具等。1.非合金鋼19

1）碳素結(jié)構(gòu)鋼如Q235-A·F，表示σS≥235MPa，質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)，脫氧方法為沸騰鋼的碳素結(jié)構(gòu)鋼。1.非合金鋼202)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼如45表示平均碳含量為0．45％的普通錳含量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，65Mn表示平均碳含量為0.65%的較高錳含量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。1.非合金鋼213)碳素工具鋼如T8表示平均碳含量為0.8％的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。若牌號(hào)末尾加“A”，表示鋼中硫、磷含量較少，為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，如T10A。1.非合金鋼224)優(yōu)質(zhì)鑄造碳鋼如ZG200—400表示。σS≥200MPa，σb≥400MPa的鑄鋼。2.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼23在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成。具有較高強(qiáng)度（σS≥295MPa）和塑性、一定的耐蝕性以及良好的焊接性能，成本與碳素結(jié)構(gòu)鋼相近。牌號(hào)與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。3.合金鋼24

合金元素的種類(lèi)和含量高于國(guó)標(biāo)規(guī)定范圍的鋼。合金元素是為改善鋼的性能在冶煉時(shí)有意加入鋼中的元素，常用的合金元素有：Si、Mn、Cr、Ni、V、W、Mo、Al、B等。合金元素的存在，使鋼的力學(xué)性能得到提高，特別是使鋼的淬透性提高。某些合金元素還可使鋼具有一些特殊性能，如耐蝕性、抗氧化性等。來(lái)制造更加重要的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件以及一些在特殊條件下工作的鋼件。3.合金鋼25

1)合金鋼的分類(lèi)與牌號(hào)如20CrMnTi表示平均ωC=0.2％，含Cr、Mn、Ti三種合金元素，其含量均在1．5％以下的合金鋼。9Mn2V表示平均ωC=0.9％，Mn的平均含量為2％，V的平均含量低于l.5％的合金工具鋼。3.合金鋼26

2)合金結(jié)構(gòu)鋼(1)合金滲碳鋼：碳含量<0.25%，經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火后使用的合金鋼。

2)合金結(jié)構(gòu)鋼27(2)合金調(diào)質(zhì)鋼：碳含量=0.3%～0.5%，經(jīng)淬火、高溫回火后使用的合金鋼。

2)合金結(jié)構(gòu)鋼28

（3）合金彈簧鋼：碳含量=0.46%～

0.64%，經(jīng)淬火、中溫回火后使用的合金鋼。

2)合金結(jié)構(gòu)鋼29

3)合金工具鋼合金工具鋼按用途分為合金量具刃具鋼、高速工具鋼、合金模具鋼等。4)不銹鋼和耐熱鋼(1)

不銹鋼不銹鋼是以鉻為基本元素，能抵抗大氣或其他介質(zhì)腐蝕的鋼。根據(jù)使用時(shí)的組織分為馬氏體、鐵素體、奧氏體不銹鋼和奧氏體鐵素體不銹鋼等。(2)耐熱鋼：高溫下能保持足夠強(qiáng)度和抗氧化性的鋼。

2)合金結(jié)構(gòu)鋼30

4.鑄鐵鑄鐵是具有良好的鑄造性能、切削加工性、減震性和減磨性，且價(jià)格低廉的鐵碳合金材料。4.鑄鐵311)灰鑄鐵灰鑄鐵中的碳全部或部分地以片狀石墨的形式存在，斷口呈暗灰色。其抗拉強(qiáng)度低、塑性和韌性差。良好的鑄造性、切削加工性、減磨性、減震性和低的缺口敏感性。如HT200代表最低抗拉強(qiáng)度為200MPa的灰鑄鐵。4.鑄鐵322)球墨鑄鐵球墨鑄鐵中的碳以球狀石墨的形式存在，球墨鑄鐵的力學(xué)性能比灰鑄鐵高得多，強(qiáng)度與部分鋼接近。塑性、韌性也大為改善。鑄造性能、減振性比灰鑄鐵差。如QT450-10代表最低抗拉強(qiáng)度為450MPa，最低斷后伸長(zhǎng)率為10％的球墨鑄鐵。4.鑄鐵333)可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵中的碳以團(tuán)絮狀石墨的形式存在，可鍛鑄鐵的力學(xué)性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，且不能鍛造成型。如KTH350—10代表最低抗拉強(qiáng)度為350MPa，最低斷后伸長(zhǎng)率為10％的黑心可鍛鑄鐵；KTZ650—02代表最低抗拉強(qiáng)度為650MPa，最低斷后伸長(zhǎng)率為2％的珠光體可鍛鑄鐵。二、有色金屬及其合金34有色金屬及其合金與黑色金屬相比有許多優(yōu)良的性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性、耐高溫性，且密度小，因而有色金屬及其合金在航空、航海、電器、儀表、化工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。二、有色金屬及其合金351)純鋁純鋁具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，抗大氣腐蝕能力強(qiáng)，密度小，強(qiáng)度低，塑性好。常加工成板、線(xiàn)、管和型材或配制鋁合金。2)鋁合金(1)變形鋁合金：可用于壓力加工的鋁合金。它主要包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金。(2)鑄造鋁合金具有較高強(qiáng)度和耐蝕性，良好鑄造性，主要用于鑄造重量輕、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，如活塞，氣缸蓋，泵、儀表中的殼體、支架等。2.銅與銅合金36純銅(紫銅)廣泛用于制造電線(xiàn)、電纜、鉚釘、冷凝管等以及配制銅合金。2)銅合金(1)黃銅:以鋅為主要合金元素的銅合金，普通黃銅是由銅和鋅組成，具有一定的強(qiáng)度，較好的塑性、耐蝕性和焊接性能，常用于制造彈殼、散熱器、螺母、墊片、軸套等。特殊黃銅是在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入其他合金元素形成的銅合金，其強(qiáng)度、硬度、耐蝕性和切削加工性較高。主要用于力學(xué)性能要求較高又耐腐蝕的零件，如螺釘、齒輪、蝸輪、襯套等。鑄造黃銅主要用于有較高強(qiáng)度和耐磨性的零件。2.銅與銅合金37(2)青銅。除黃銅和白鋼(銅鎳合金)外的其他銅合金統(tǒng)稱(chēng)為青銅。壓力加工錫青銅主要用于彈性件和耐磨件；鑄造錫青銅主要用于要求強(qiáng)度高，耐磨性、耐蝕性好的零件，如軸套、齒輪、蝸輪等。鋁青銅比錫青銅有更高的強(qiáng)度、硬度，良好的耐磨性、耐蝕性，且價(jià)格低，但鑄造性能較差。主要用于重要的彈性件、耐磨件，如彈簧、齒輪、軸套等。3.軸承合金38用來(lái)制造滑動(dòng)軸承中軸瓦及軸瓦內(nèi)襯的合金稱(chēng)為軸承合金。軸承合金除具有足夠的強(qiáng)度、塑性外，還有良好的導(dǎo)熱性、耐蝕性、耐磨性及磨合性，小的膨脹系數(shù)及摩擦因數(shù)，表面能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油等特點(diǎn)。第四節(jié)

非金屬材料39一、塑料1．塑料的特性密度是鋼鐵材料的1／8～1／4，有著良好的絕緣性，耐蝕性較好，比強(qiáng)度(強(qiáng)度／密度)高，可用普通的機(jī)械加工方法制造，也可用擠壓、注射、膠粘等方法成型，具有優(yōu)良的耐磨、減摩性能，吸震性和消聲性也很好，耐熱性不高、熱導(dǎo)系數(shù)小、表面硬度低、容易老化等。一、塑料402.塑料的分類(lèi)及用途按其用途可分為通用塑料和工程塑料；按樹(shù)脂的性質(zhì)分為熱固性塑料和熱塑性塑料。(1)聚氯乙烯(PVc)。硬質(zhì)聚氯乙烯強(qiáng)度高，絕緣性、耐腐蝕性好，用于化工設(shè)備的襯里及制造儲(chǔ)槽、離心泵、閥門(mén)管件等。(2)聚乙烯(PE)。低壓高密度聚乙烯主要用于制造塑料管、管件及載荷齒輪，超高分子量聚乙烯的沖擊韌度高，耐疲勞、耐磨性好。多用作減摩、耐磨傳動(dòng)件。(3）聚丙烯(PP)。聚丙烯的強(qiáng)度高于聚乙烯，剛性、耐熱性、耐蝕性和高頻絕緣性好。多用于制造機(jī)械零件如法蘭、齒輪、泵葉輪、汽車(chē)零件等。2.塑料的分類(lèi)及用途41(4)聚四氟乙烯(F－4)。聚四氟乙烯具有優(yōu)異的絕緣性能，耐蝕性極好，能耐絕大多數(shù)的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及溶劑等，有“塑料王”之稱(chēng)。主要用于減震耐磨件、密封件和耐蝕件，如填料、墊片和泵、閥等零件等。(5)聚酰胺(PA)。聚酰胺俗稱(chēng)尼龍，有高的強(qiáng)度和耐磨性，主要用作軸承、齒輪、高壓密封圈等。(6)ABS塑料。ABS塑料的韌性、耐熱性、耐蝕性、加工工藝性，用于制造軸承、齒輪、葉片、管道、容器。二、橡膠42在較小的載荷下就能產(chǎn)生很大的變形，當(dāng)去除載荷后又能很快恢復(fù)原狀，是常用的彈性材料、密封材料、防震和減震材料、傳動(dòng)材料。具有很高的可撓性、伸長(zhǎng)率和良好的耐磨性、電絕緣性、耐腐蝕性、隔音、吸震以及與其他物質(zhì)的黏結(jié)性等。橡膠主要用于制作輪胎，密封元件，各種膠管，橡膠彈簧，傳動(dòng)帶，運(yùn)輸帶,電線(xiàn)、電纜、電工絕緣材料和制動(dòng)件等。常用橡膠性能及用途43三、合成纖維44

纖維：保持長(zhǎng)度比本身直徑大100倍的均勻條狀或絲狀的高分子材料。

合成纖維：以石油、天然氣、煤及農(nóng)副產(chǎn)品等作為原料，經(jīng)化學(xué)合成方法制造的化學(xué)纖維。四、陶瓷45以天然硅酸鹽或人工合成化合物為原料，經(jīng)制粉、配料、成型、高溫?zé)Y(jié)而成的無(wú)機(jī)化合物。1.陶瓷的性能1)力學(xué)性能在外力作用下只產(chǎn)生彈性變形，且變形量小。特種陶瓷的強(qiáng)度高、硬度大、耐磨性好。2）物理性能線(xiàn)膨脹系數(shù)小，熱導(dǎo)率小，良好的保溫性能?？辜崩洹⒓睙崮芰^差，常在熱沖擊下被破壞，是傳統(tǒng)的絕緣材料。3）化學(xué)性能不會(huì)氧化，可在酸、堿、鹽，強(qiáng)腐蝕的工況中應(yīng)用。2.陶瓷的分類(lèi)及應(yīng)用461）普通陶瓷普通陶瓷是指黏土類(lèi)陶瓷，由黏土、長(zhǎng)石、石英按一定配比，并經(jīng)燒制而成，其性能取決于三種原料的純度、粒度與比例。2)

特種陶瓷(1)氧化鋁陶瓷以Al2O3為主要成分的陶瓷。熔點(diǎn)高、硬度高、強(qiáng)度高，具有良好的抗化學(xué)腐蝕能力和介電性能。但脆性大，抗沖擊性能和抗熱振性差，不能承受環(huán)境溫度的劇烈變化。剛玉常用于旋流器的襯里。2)特種陶瓷47(2)氮化硅陶瓷化學(xué)性能穩(wěn)定、耐磨性好、摩擦因數(shù)小、熱膨脹系數(shù)小，本身具有潤(rùn)滑性；可用于耐磨、耐腐蝕的泵和閥、高溫軸承、燃汽輪的轉(zhuǎn)子葉片及金屬切削工具。(3)碳化硅陶瓷高溫時(shí)強(qiáng)度高，具有很高的熱傳導(dǎo)能力，并耐磨、耐蝕、抗蠕變性能高?？捎糜诨鸺矅姽艿膰娮?。(4)氮化硼陶瓷立方氮化硼的硬度與金剛石相近，是優(yōu)良的耐磨材料，用于制作磨料和金屬切削刀具。

第五節(jié)

復(fù)合材料——玻璃鋼48

由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合起來(lái)的一種多相固體材料。玻璃鋼：用玻璃纖維增強(qiáng)工程塑料基的復(fù)合材料。

玻璃纖維的性能特點(diǎn)：①具有高的抗拉強(qiáng)度。②耐熱性低。③化學(xué)穩(wěn)定性高。④脆性較大，價(jià)格便宜。熱固性玻璃鋼大約是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％～70％的玻璃纖維和30％～40％的熱固性樹(shù)脂復(fù)合而成。環(huán)氧樹(shù)脂性能較好、應(yīng)用最普遍。主要優(yōu)點(diǎn)是成形工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕，介電性高、電波穿透性好，與熱塑性玻璃鋼相比，耐熱性更高一些。主要缺點(diǎn)是彈性模量低(只為鋼的1／5～1／10)，剛性差，耐熱溫度不超過(guò)250℃，容易老化、容易蠕變。幾種熱塑性玻璃鋼的性能比較49第六節(jié)

耐磨材料50五種磨損形式的機(jī)理特點(diǎn)及實(shí)例第六節(jié)

耐磨材料51各種磨損類(lèi)型要求材料具備的性能第六節(jié)

耐磨材料52各種工作條件下建議選用的工程材料第六節(jié)

耐磨材料53各種磨損類(lèi)型所建議選用的金屬材料二、常用金屬耐磨材料541.耐磨鑄鐵1)中錳球墨鑄鐵(5％～10%Mn)：主要用于制作農(nóng)機(jī)用的耙片、犁鏵、球磨機(jī)襯板、磨球，選煤機(jī)的旋流器及破碎機(jī)顎板等。2)高磷合金鑄鐵(0.4～0.6％P)：是廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)汽缸的一種耐磨鑄鐵。3)普通白口鐵：生產(chǎn)簡(jiǎn)便，可以在沖天爐中熔煉，價(jià)格便宜，主要用做犁鏵、球磨機(jī)磨球，清理設(shè)備中的鐵丸等。1.耐磨鑄鐵554)鎳硬白口鐵：加入鎳(3．3%～5％)主要用于某些泵的殼體、葉片及球磨機(jī)的襯板等。5)鉻系白口鑄鐵高鉻鑄鐵(Cr=15％～30％)在滑動(dòng)接觸的磨料磨損條件下，表現(xiàn)出很高的耐磨性；而在高角度沖蝕磨損條件下，耐磨性則大大下降，甚至還不如低碳鋼。低鉻鑄鐵的鉻含量在5％以下，優(yōu)點(diǎn)是成本低，但耐磨性也相對(duì)差一點(diǎn)，低鉻鑄鐵可用來(lái)制作球磨機(jī)的磨球、襯板等耐磨件。2.耐磨鋼56

主要包括：高錳鋼、低合金鋼、抗磨耐蝕不銹鋼、軸承鋼及一些中、高合金鋼。

特點(diǎn)：具有一定的耐磨性、強(qiáng)度和較高的韌性，適合制作在沖擊負(fù)荷下工作的耐磨件。特別是高錳鋼適合在大沖擊負(fù)荷下工作，它能夠很好的滿(mǎn)足零件對(duì)韌性的要求，同時(shí)可充分發(fā)揮其加工硬化的特性。2.耐磨鋼57

1)高錳鋼及應(yīng)用

高錳鋼：錳含量13%，熱處理后為單相A組織，韌性好，硬度不高，具有顯著的加工硬化能力，鑄件在經(jīng)受強(qiáng)烈沖擊或擠壓時(shí)表面發(fā)生加工硬化，硬度和耐磨性提高，而心部仍保持單相A組織。2.耐磨鋼58

2)低合金鋼耐磨鋼及應(yīng)用低合金耐磨鋼的合金成分總量小于5％，其主要合金元素有：錳、硅、鉻、鉬、鎳等。主要要求硬度、強(qiáng)度和韌性。三、非金屬耐磨材料及應(yīng)用59

1、耐磨陶瓷

特點(diǎn)：高硬度和高耐磨性。1）氧化物陶瓷（主要是氧化鋁）。2）非氧化物工程陶瓷（主要是碳化物、硼化物、氮化物和硅化物。三、非金屬耐磨材料及應(yīng)用60

2、鑄石

配方：玄武巖83.5%，角閃石15%和鉻鐵礦1.5%。

制造工藝：爐料在1350～1400℃熔化后澆進(jìn)鑄模，在馬沸爐中于830～900℃條件下結(jié)晶，再在隧道爐內(nèi)冷卻14～16h。

特點(diǎn)：鑄石耐磨、耐腐蝕、抗壓強(qiáng)度高、絕緣性好，但鑄石與陶瓷一樣，性脆易碎，不宜承受沖擊力和過(guò)大的重力。用于受劇烈磨損和酸堿浸蝕的設(shè)備，用作旋流器襯里時(shí)，耐磨性比錳高5～10倍，比一般碳鋼高10倍，耐腐蝕性?xún)?yōu)于不銹鋼、鉛和橡膠。三、非金屬耐磨材料及應(yīng)用61

3.碳化硅制備工藝：把硅、炭、木屑等混合料用電弧加熱到2700℃，以引發(fā)碳熱還原反應(yīng)，然后在2000℃下直接反應(yīng)完成，其產(chǎn)品主要成分為多晶α-SiC。制作碳化硅耐磨件時(shí)，先將SiC與C的混合物壓制成型，然后再干燥、滲C、熔結(jié)等。

特點(diǎn)：耐磨性非常優(yōu)異，用做旋流器底流管時(shí)壽命是鑄石的20多倍。但價(jià)格較貴。三、非金屬耐磨材料及應(yīng)用62

4.高分子材料高分子材料雖然硬度較低，但由于其為大分子結(jié)構(gòu)，故其抗磨和耐磨撕裂性好；塑料摩擦系數(shù)小，甚至還有自潤(rùn)滑性能，而橡膠雖然摩擦系數(shù)較大，但由于其好的黏彈性，故也很耐磨。由于塑料耐磨性好，因此作為工作負(fù)荷不大的耐磨材料很有用途?，F(xiàn)在不少設(shè)備上使用尼龍、聚甲醛、聚四氟乙烯、改性塑料等制造軸承、齒輪、導(dǎo)軌等零件，用聚氨脂和耐磨橡膠制作旋流器襯里等，機(jī)器使用壽命大為提高。四、提高金屬材料耐磨性的

表面處理技術(shù)63表面淬火、滲碳或滲氮、堆焊或熱噴涂、表面形變強(qiáng)化等。表面處理技術(shù)包括：五、工程、礦山機(jī)械耐磨件選材64工程機(jī)械、礦山機(jī)械，大都是以泥沙、礦石為作業(yè)對(duì)象，承受強(qiáng)烈的磨料磨損和沖擊磨損；工況多變，較大的沖擊，露天，嚴(yán)寒，工作環(huán)境惡劣。挖掘機(jī)斗齒、球磨機(jī)襯板、拖拉機(jī)履帶板等常用高、中錳鋼和其他低合金耐磨鑄鋼，近年來(lái)也推廣高鉻鑄鐵。動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要零件以碳鋼和低合金鋼為主，廣泛采用表面強(qiáng)化處理。651.顎式破碎機(jī)齒板(疲勞磨損、磨料磨損)。美國(guó)Climax鉬公司得出耐磨性由高到低的順序是：Cr15Mo3高鉻白口鐵、6Mn-1Mo-Ti中錳不穩(wěn)定奧氏體鋼、Mnl3奧氏體鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼。我國(guó)耐磨性順序是：高錳鋼、貝氏體和馬氏體混合組織鋼、高鉻白口鐵。五、工程、礦山機(jī)械耐磨件選材662.球磨機(jī)襯板(磨料磨損、疲勞磨損)。所用材料大多數(shù)為高錳鋼。高錳鋼并不是理想的襯板材料，因?yàn)橐r板所受到的接觸應(yīng)力得不到高的加工硬化程度，合金化高錳鋼，是有效的。也有用高碳中錳鋼、高鉻模具鋼及白口鑄鐵制作襯板。五、工程、礦山機(jī)械耐磨件選材673.常見(jiàn)工程、礦山機(jī)械耐磨件的材料與熱處理技術(shù)五、工程、礦山機(jī)械耐磨件選材第七節(jié)

通用鋼材68一、鋼板按其材料、軋制方法、厚度、用途和特性等命名。材料有碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等。軋制方法分為冷軋和熱軋兩種。厚度>4mm常稱(chēng)為厚鋼板，≤4mm為薄鋼板，厚板常采用熱軋，薄板冷、熱軋制均可。特殊用途鋼板有鍋爐鋼板和壓力容器鋼板等。特性鋼板有不銹鋼板和耐熱鋼板等。第七節(jié)

通用鋼材69二、型鋼1、熱軋等邊角鋼（GB/T9787—1988）

b——邊寬度d——邊厚度r——內(nèi)圓弧半徑r1——邊端內(nèi)圓弧半徑

第七節(jié)

通用鋼材702、熱軋槽鋼（GB/T707—1988）

h——高度b——腿寬度d——腰厚度t——平均腿厚度r——內(nèi)圓弧半徑

第七節(jié)

通用鋼材713、熱軋工字鋼（GB/T706-1988）h——高度b——腿寬度d——腰厚度t——平均腿厚度r——內(nèi)圓弧半徑4、其它型鋼

第七節(jié)

通用鋼材72三、鋼管731、低壓流體輸送焊接管（GB/T3091-2001）這種管子原為英制，俗稱(chēng)熟鐵管、對(duì)縫管或水煤氣管。表2-31中公稱(chēng)口徑表示近似內(nèi)徑的名義尺寸，它不等于外徑減2倍壁厚。每種規(guī)格的實(shí)際內(nèi)徑隨管壁厚度而變化，它等于外徑減2倍壁厚。管子供應(yīng)長(zhǎng)度4～12m。這種管子的材料有：Q215A、B，Q235A、B，Q295A、B，Q345A、B和其它軟鋼。管子內(nèi)、外表面有鍍鋅和不鍍鋅兩種，鍍鋅管防腐且不易污染管內(nèi)流體，但焊接性較差，價(jià)格較高。

741、低壓流體輸送焊接管（GB/T3091-2001）適于輸送水、污水、燃?xì)狻⒖諝狻⒉膳羝鹊蛪毫黧w，或用作結(jié)構(gòu)。三、鋼管752、直縫電焊鋼管（GB/T13793-1992）

這種管子也是焊接鋼管，公制，俗稱(chēng)卷焊管。是以熱軋或冷軋鋼帶，經(jīng)電阻焊接或焊后冷加工制造，不熱處理。材料有：08F、08、10F、10、15F、15、20、Q195、Q215A、B、Q235A、B。管子外徑從5～508mm、壁厚從0.5～12.7mm，分檔均較細(xì)，一個(gè)管徑下有多種壁厚。通常的供應(yīng)長(zhǎng)度為：2～10m。這種管子的用途與工作壓力接近于低壓流體輸送焊接管。

三、鋼管763、結(jié)構(gòu)用和輸送流體用無(wú)縫鋼管（GB/T8162-1999、GB/T8163-1999）

材料有：10、20、35、45、Q245、Q295、Q345等碳鋼和多種合金鋼，經(jīng)熱軋或冷軋制成，熱軋管以熱軋狀態(tài)或熱處理狀態(tài)供貨，冷軋管以熱處理狀態(tài)交貨。管子外徑從6～660mm、壁厚從0.25～65mm，一個(gè)管徑下有多種壁厚。通常的供貨長(zhǎng)度為：熱軋管3～12m，冷軋結(jié)構(gòu)用管2～10.5m，冷軋流體用管3～10.5m。規(guī)格見(jiàn)表3-32。

三、鋼管774、其它鋼管除以上鋼管外，還有螺旋縫電焊鋼管和許多專(zhuān)用鋼管及特性鋼管。如：鍋爐用、化肥用、石油裂化用、液壓和氣動(dòng)缸筒用、不銹鋼等無(wú)縫鋼管；傳動(dòng)軸用電焊鋼管、方形或矩形冷拔管等。

三、鋼管作業(yè)78P562-1、2-3

聯(lián)接79聯(lián)接靜聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接可拆聯(lián)接不可拆聯(lián)接如螺紋、鍵、銷(xiāo)如焊、鉚、粘接如鉸鏈、錨繩80一、螺紋的形成、類(lèi)型和主要參數(shù)第一節(jié)

螺紋聯(lián)接3-1（a）

三角形螺紋，用于聯(lián)接 矩形螺紋鋸齒形螺紋用于傳動(dòng)梯形螺紋81按牙形（軸平面外廓形狀）分類(lèi)矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15o30o3o30o82按旋向分類(lèi)

右旋（常用）左旋右旋螺紋，常用。左旋螺紋。83按螺旋線(xiàn)頭數(shù)分類(lèi)單頭（常用）多頭按采用的單位制分類(lèi)米制(公制)

吋制(英制)(每吋牙數(shù))，如管螺紋。外螺紋內(nèi)螺紋按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副85圓柱螺紋。圓錐螺紋，常用于密封聯(lián)接。按螺旋線(xiàn)母體形狀分類(lèi)圓柱螺紋圓錐螺紋管螺紋按螺旋的作用分聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋聯(lián)接螺紋傳動(dòng)螺紋(3)中徑d2

也是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線(xiàn)上牙型溝槽和凸起寬度相等。(1)大徑d

與外螺紋牙頂(或內(nèi)螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。(2)

小徑

d1

與外螺紋牙底(或內(nèi)螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。(4)

螺距P

相鄰兩牙在中徑線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(5)

導(dǎo)程S(6)

螺紋升角λ

中徑d2圓柱上，螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)與垂直于螺紋軸線(xiàn)的平面的夾角

(7)牙型角

α

軸向截面內(nèi)螺紋牙型相鄰兩側(cè)邊的夾角。牙型側(cè)邊與螺紋軸線(xiàn)的垂線(xiàn)間的夾角。tgλ=πd2

nP

牙側(cè)角

β

βαβπd2SλS=nP同一條螺旋線(xiàn)上的相鄰兩牙在中徑線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距P螺紋的主要參數(shù)d1d2dλPP/2P/2S88粗牙螺紋——螺距大，牙粗厚，連接強(qiáng)度高、應(yīng)用廣泛。細(xì)牙螺紋——螺距小，牙細(xì)薄，密封性好，用于細(xì)小零件， 薄壁管件和振動(dòng)場(chǎng)合。89三角螺紋（聯(lián)接用）普通螺紋，代號(hào)M(一般聯(lián)接)二、

常用螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用（表3-2）粗牙細(xì)牙柱管錐管管螺紋，代號(hào)G[密封聯(lián)接]90梯形螺紋和鋸齒形螺紋梯形螺紋：牙型角，牙根強(qiáng)度高、對(duì)中性好，常用于傳動(dòng)。鋸齒形螺紋：工作面牙側(cè)角，非工作面牙側(cè)角牙根強(qiáng)度高、效率高，只能用于單向受力的傳動(dòng)或聯(lián)接。91三、螺紋聯(lián)接的基本類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接件1、螺栓聯(lián)接92圖（a）：光孔聯(lián)接圖（b）：鉸孔聯(lián)接被聯(lián)接件厚度不大雙頭螺柱： 被聯(lián)接件之一厚度很大。螺釘： 用于受力不大，不常拆卸的場(chǎng)合。932、雙頭螺柱聯(lián)接和螺釘聯(lián)接943、緊定螺釘作用：定位，傳遞不大的轉(zhuǎn)矩。4、地腳螺栓，吊環(huán)螺栓等。常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用95六角頭螺栓：應(yīng)用最廣。分為大六角頭，小六角頭，標(biāo)準(zhǔn)六角頭，

內(nèi)六角。小六角頭螺栓尺寸小、重量輕，不宜用于拆裝頻繁、被聯(lián)接件抗壓強(qiáng)度較低或易銹蝕的場(chǎng)合。按加工精度不同有粗制和精制兩種。精制用的較多。96常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用雙頭螺柱：兩端都制成螺紋。有A（有退刀槽）、B（無(wú)退刀槽）兩種。bm=d（用于鋼或青銅制螺紋孔）；bm=1.25d

,bm=1.5d（用于鑄鐵制螺紋孔）；bm=2d（用于鋁合金制螺紋孔）97常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用99常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用六角螺母：應(yīng)用最廣，據(jù)厚度不同分為標(biāo)準(zhǔn)、扁、厚三種規(guī)格。扁螺母常用于受剪力的螺栓上或空間尺寸受限制的場(chǎng)合；厚螺母用于經(jīng)常拆裝易于磨損的場(chǎng)合。100常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用圓螺母：常與止退墊圈配用，裝配時(shí)將墊圈內(nèi)舌插入軸上的槽內(nèi)，而將墊圈的外舌嵌入圓螺母槽內(nèi)，螺母即被鎖緊。常作為滾動(dòng)軸承的軸向固定用。101常用標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用墊圈：螺紋聯(lián)接中不可缺少的附件、常放置在螺母與被聯(lián)接件之間，起保護(hù)支承面等作用。四、螺紋聯(lián)接的預(yù)緊、防松和裝卸空間1、預(yù)緊

預(yù)緊——在將螺紋聯(lián)接投入使用前預(yù)先擰緊，使其受到一個(gè) 軸向力作用。稱(chēng)為預(yù)緊力。 預(yù)緊力Q0

：一般使螺桿達(dá)到（50%~70%)σs的應(yīng)力值 擰緊力矩T：（N.mm） 擰緊力F： 在精確場(chǎng)合用力矩扳手，一般場(chǎng)合憑經(jīng)驗(yàn)。1022、螺紋聯(lián)接的防松

螺紋聯(lián)接一般有自鎖能力，但在振動(dòng)條件下容易松脫，防松方法見(jiàn)表3－51032、螺紋聯(lián)接的防松

104機(jī)械防松2、螺紋聯(lián)接的防松

2、螺紋聯(lián)接的防松

1063、螺紋聯(lián)接的裝卸空間設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)要考慮裝卸空間及留出扳手工作位置。107圖3-7留出裝入螺釘空間

圖3-8留出扳手工作空間五、螺紋聯(lián)接的承載能力1、螺栓聯(lián)接的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

螺栓主要失效形式：拉斷；剪斷；壓潰；滑扣。

螺紋聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算：不計(jì)算螺紋牙（滑扣），只計(jì)算螺桿徑，以便選擇或驗(yàn)算螺栓公稱(chēng)直徑。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

（1）受拉螺紋：保證螺栓的靜應(yīng)力或疲勞拉伸強(qiáng)度。

（2）受剪螺紋：保證螺栓的剪切強(qiáng)度和聯(lián)接面的擠壓強(qiáng)度。

108109

圖中吊鉤上方為特制螺母，直桿段受拉。

式中：Q—軸向載荷，N。2、受拉螺栓聯(lián)接（1）松螺栓聯(lián)接1102、受拉螺栓聯(lián)接（2）

緊螺栓聯(lián)接

1）只承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接式中Q0——預(yù)緊力，N。預(yù)緊力Q0的控制：

測(cè)力矩板手——測(cè)出預(yù)緊力矩，如左圖

定力矩板手——達(dá)到固定的擰緊力矩T時(shí)，彈簧受壓將自動(dòng)打滑，如右圖。測(cè)量預(yù)緊前后螺栓伸長(zhǎng)量——精度較高1122）承受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接

F—橫向載荷，N；

m—接合面數(shù)。

z—接合面的螺栓數(shù)。

Kf—可靠性系數(shù)，通常取1.1~1.3。

f—接合面間摩擦系數(shù)，常取0.15~0.2?？款A(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)承擔(dān)橫向載荷很不經(jīng)濟(jì)，采用鉸制孔螺栓較好，這時(shí)螺栓受剪和擠壓：113(MPa)(MPa)圖3-11 用抗剪切件承擔(dān)橫向載荷114圖(c)：受預(yù)緊力Q0及工作拉力QF，螺栓伸長(zhǎng)，被聯(lián)接件縮短。圖(a)：不受力不變形圖(b)：受預(yù)緊力Q0，螺栓伸長(zhǎng)，被聯(lián)接件縮短3）、承受預(yù)緊力和工作載荷的緊螺栓聯(lián)接圖3-13受預(yù)緊力和軸向載荷的螺栓聯(lián)接的受力與變形分析

圖（C）是壓力容器等化工設(shè)備常見(jiàn)的情形。由于螺栓和被聯(lián)接件的變形，被聯(lián)接件所受總壓力不再是Q0，而是Q

r<Q0稱(chēng)為殘余預(yù)緊力，Qr>0，否則墊片處泄漏。螺栓所受總拉力Q=Qr+QF。設(shè)計(jì)時(shí)，可先求出工作載荷QF。再根據(jù)聯(lián)接的工作要求確定殘余預(yù)緊力Qr。

115考慮到螺栓受軸向工作載荷時(shí)可能需補(bǔ)充擰緊，應(yīng)計(jì)入扭剪應(yīng)力的影響（加系數(shù)1.3）,故螺桿危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為：（MPa）殘余預(yù)緊力：1161173、受剪螺栓聯(lián)接

受橫向載荷時(shí)，螺栓橫截面受剪切，螺栓桿和孔壁接觸表面受擠壓，螺栓的剪切強(qiáng)度條件和螺桿與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件分別為：圖3-14受剪螺栓聯(lián)接1184螺栓的材料和許用應(yīng)力平穩(wěn)載荷：Q215、Q235、10、35、45鋼。沖擊載荷：15Cr、40Cr、30CrMnSi合金鋼。螺紋聯(lián)接件按材料的機(jī)械性能分級(jí)，見(jiàn)表3-6。螺母的材料一般與相配螺栓相近而硬度略低。119表3-7螺栓聯(lián)接的許用拉應(yīng)力[σ]N/mm2表3-8螺栓聯(lián)接的許用剪應(yīng)力[τ]和許用擠壓應(yīng)力[σρ]N/mm25、提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的途徑

軸向變載荷螺栓的破壞形式是疲勞斷裂，斷面發(fā)生在應(yīng)力集中處。1201）

改善螺紋牙上的載荷分布121工作中螺栓牙受拉伸長(zhǎng)，螺母牙受壓縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減，旋合螺紋間的載荷分布如圖所示。所以采用圈數(shù)過(guò)多的加厚螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。圖3-17 螺紋副的載荷分布和均布措施1221）

改善螺紋牙上的載荷分布辦法：降低剛性，易變形、增加協(xié)調(diào)性，以緩和矛盾

a)懸置螺母b)環(huán)槽螺母c)內(nèi)斜螺母d)環(huán)槽內(nèi)斜1231）

改善螺紋牙上的載荷分布（1）加大過(guò)渡處圓角(圖1)（2）改用退刀槽（3）卸載槽，(圖2)（4）卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)。（圖3）

1242）避免或減小附加應(yīng)力、減少應(yīng)力集中圖3-18 螺栓組產(chǎn)生附加應(yīng)力的原因圖3-19 避免產(chǎn)生附加應(yīng)力和應(yīng)力集中的方法第二節(jié)鍵銷(xiāo)聯(lián)接、形面聯(lián)接和過(guò)盈聯(lián)接125

鍵聯(lián)接是由鍵、軸和輪轂所組成，它主要用以實(shí)現(xiàn)軸和輪轂的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵聯(lián)接的主要類(lèi)型已標(biāo)準(zhǔn)化。一、平鍵聯(lián)接工作面：兩側(cè)面。

特點(diǎn)：定心性好，裝卸方便。

分類(lèi)：A、B、C及導(dǎo)向平鍵。126二、半圓鍵聯(lián)接127工作面：兩側(cè)面。特點(diǎn)：鍵可在槽中繞其幾何中心擺動(dòng)。工藝性能好，裝卸方便。但鍵槽較深，軸的強(qiáng)度削弱較大。用于輕載靜聯(lián)接。三、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接1281、楔鍵工作面：上下兩面，斜度1：100。特點(diǎn)：裝配時(shí)將楔鍵打入，上、下表面受擠壓，靠其摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。楔緊后，軸和輪轂產(chǎn)生偏心和偏斜。

用于精度不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。1292、切向鍵工作面：上、下兩面，斜度1：100。特點(diǎn)：工作面上的壓力沿軸的切線(xiàn)裝配時(shí)將楔鍵打入，上下表面受擠壓，靠其摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。楔緊后，軸和輪轂產(chǎn)生偏心和偏斜。

用于精度不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。三、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接四、平鍵聯(lián)接的選擇計(jì)算設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)，先根據(jù)工作要求選擇鍵的類(lèi)型，再根據(jù)裝鍵處軸徑d從標(biāo)準(zhǔn)(表3-9)中查取鍵的寬度b和高度h，并參照輪轂長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取鍵的長(zhǎng)度L，最后進(jìn)行鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核。材料用碳素鋼。主要失效形式為壓潰。導(dǎo)向平鍵聯(lián)接的主要失效形式是過(guò)度磨損。強(qiáng)度條件：130131四、平鍵聯(lián)接的選擇計(jì)算132133許用值工作方式輪轂材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊[σp

]靜聯(lián)接鋼120～150100～12060～90鑄鐵70～8050～6030～45[p]動(dòng)聯(lián)接鋼504030表3-10鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力的許用壓強(qiáng)（單位：Mpa）特點(diǎn)： 承載大，受力均，對(duì)中好，導(dǎo)向好。其強(qiáng)度計(jì)算與平鍵相似。134五、花鍵聯(lián)接135六、形面聯(lián)接

用非圓剖面的軸與相應(yīng)的輪轂孔構(gòu)成，應(yīng)力集中小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，裝卸方便，但加工工藝復(fù)雜，需專(zhuān)用設(shè)備。七、銷(xiāo)聯(lián)接

用途：定位、傳載、保險(xiǎn)。材料：35#、45#鋼136不易松動(dòng)，能承受振動(dòng)和變載荷,不鉸孔，可多次拆裝。螺母鎖緊抗沖擊137拆裝方便用于盲孔138八、過(guò)盈聯(lián)接

利用零件間的過(guò)盈配合來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接，靠過(guò)盈產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，裝配方法有壓入法和溫差法。139一、鉚接

將鉚釘穿過(guò)被聯(lián)接件的預(yù)制孔經(jīng)鉚合而成的不可拆卸聯(lián)接。特點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、耐沖擊、聯(lián)接牢固可靠，但結(jié)構(gòu)笨重，被聯(lián)接件因孔而削弱強(qiáng)度，鉚接噪聲大。

140圖3-29鉚合過(guò)程第三節(jié)鉚接、焊接與粘接二、焊接

利用局部加熱的方法使兩個(gè)金屬元件在聯(lián)接處熔融構(gòu)成不可拆卸聯(lián)接。

141焊接電弧由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成。

142二、焊接

接頭形式：對(duì)接、角接、T形接和達(dá)接。當(dāng)對(duì)接焊縫受拉力F或受壓力F時(shí)，其強(qiáng)度條件為：143二、焊接

坡口形式的確定坡口：為滿(mǎn)足工藝要求的待焊部位加工并裝配成具有一定形狀的溝槽。

選擇原則：在施焊和坡口允許的條件下，盡可能減少焊接變形，節(jié)省材料，提高生產(chǎn)率和降低成本，主要根據(jù)板厚確定。

分類(lèi)：Ⅰ形、V形、X形、U形等。二、焊接

填角焊縫及其接頭形式145二、焊接

當(dāng)對(duì)接焊縫受拉或受壓力F時(shí)，其強(qiáng)度條件為：146焊接適用于低碳鋼、低碳合金鋼和中碳鋼。其工藝性隨碳含量和合金含量的增加而降低。二、焊接

147應(yīng)力種類(lèi)被焊接材料Q215Q235、Q255壓應(yīng)力[σy]'200210拉應(yīng)力[σ]'180（200）180（210）剪應(yīng)力[τ]140140表3-11焊縫的許用應(yīng)力N/mm2注：1.本表適用于常用的手工電弧焊條T42．其熔積金屬的最低強(qiáng)度限為420N／mm2。2.括號(hào)中數(shù)值用于精確方法檢查焊縫質(zhì)量。3.單面焊接的角鋼元件，上述許用值均降低25%。圖3-32焊接箱體與焊接齒輪148三、粘接利用膠粘劑直接涂在被聯(lián)接件的聯(lián)接表面，固著后粘接而成的一種聯(lián)接。膠粘劑有酚醛乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂等。

粘接接頭形式：對(duì)接、搭接和正交，盡量避免粘接接頭受拉。

特點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性廣，粘接的重量輕、耐腐蝕、密封性好；但不耐高溫，粘接面清潔度要求高，結(jié)合速度慢，可靠性和穩(wěn)定性易受環(huán)境影響。圖3-33粘接的接頭形式第四節(jié)管道聯(lián)接

管件用于聯(lián)接管子、閥門(mén)等，從而將其構(gòu)成整體的管路。

一、螺紋管件聯(lián)接

管件內(nèi)螺紋采用圓柱管螺紋，外螺紋采用圓錐管螺紋。密封填料根據(jù)介質(zhì)的不同常用鉛油麻絲、聚四氟乙烯塑料帶等。

圖3-34 常用螺紋管件的品種圖3-35常用鋼管管件使用場(chǎng)合二、對(duì)焊管件聯(lián)接

材料：低碳鋼或低碳合金鋼。

優(yōu)點(diǎn)：焊口強(qiáng)度高、密封性好，不需配件聯(lián)接成本低。

缺點(diǎn)：檢修中需要清理管道時(shí)，必須將其切斷，事后再焊接，操作復(fù)雜。規(guī)格見(jiàn)表3-13、3-14.圖3-36鋼制無(wú)縫對(duì)焊彎頭圖3-37鋼制無(wú)縫對(duì)焊三通圖3-38鋼制無(wú)縫對(duì)焊同心異徑接頭圖3-39鋼制無(wú)縫對(duì)焊偏心異徑接頭圖3-40 現(xiàn)場(chǎng)制作的焊接彎頭三、法蘭聯(lián)接

法蘭聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接。

特點(diǎn)：可承受多次拆裝而不會(huì)損壞，能承受更高的介質(zhì)壓力、管子重力和管道安裝時(shí)產(chǎn)生的彎轉(zhuǎn)力矩，適應(yīng)管徑范圍寬，密封性能好，互換性好，但成本高。

155圖3-41螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)1——螺栓組;2——墊片;3——法蘭;4——管子圖3-42 密封面的形式(a)全平面;(b)凸臺(tái)面;(c)凸凹面;(d)榫槽面;(e)環(huán)槽面156圖3-43 法蘭的結(jié)構(gòu)類(lèi)型(a)搭(平)焊接法;(b)對(duì)焊法蘭;(c)活套法蘭;(d)法蘭蓋157管法蘭標(biāo)準(zhǔn)有多個(gè),如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB)、化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG)、石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY)等。其中JB、HG與SY三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的相同規(guī)格的法蘭,螺栓孔中心圓直徑是一致的,故可互換。HG適用范圍廣,材料品種齊全,建議優(yōu)先選用。容器法蘭是專(zhuān)門(mén)用以聯(lián)接壓力容器各節(jié)段的,與上述各標(biāo)準(zhǔn)的管法蘭在相同公稱(chēng)直徑和公稱(chēng)壓力下聯(lián)接尺寸不同,不可互換。公稱(chēng)直徑(mm)從DN10至DN1600不等,公稱(chēng)壓力(MPa)有PN0.1、0.25、0.6、1.0、1.5、2.5、4.0、6.4等若干級(jí)。158在選擇法蘭時(shí),已知介質(zhì)的腐蝕性、壓力、溫度和管徑,應(yīng)先根據(jù)腐蝕性選擇法蘭材料或確定是否帶防腐襯里;再據(jù)壓力、溫度和密封性要求選擇法蘭的密封面形式和法蘭結(jié)構(gòu)類(lèi)型;然后據(jù)法蘭公稱(chēng)直徑(與管子公稱(chēng)直徑相同)和介質(zhì)壓力查出所選法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸和配用螺栓組的規(guī)格及數(shù)量。159法蘭墊片按材料不同分為金屬墊片、非金屬墊片和復(fù)合墊片三大類(lèi),其中復(fù)合墊片按結(jié)構(gòu)不同又分為多種。非金屬墊片常用于中低壓工業(yè)管道的法蘭聯(lián)接,其余墊片常用于高壓或高壓且高溫管道的聯(lián)接。制作非金屬墊片的常用材料有橡膠板、石棉板和橡膠石棉板。橡膠板彈性較大,嵌合性與補(bǔ)償性好,但在介質(zhì)壓力下易從法蘭中擠出,在高溫下易老下,適于t≤60℃,PN≤1MPa的水、酸、堿及真空管路。石棉板硬而脆不耐高壓,但耐高溫,主要用于常壓高溫氣體管路。橡膠石棉板兼有兩種材料的優(yōu)點(diǎn),廣泛用于冷、熱水、蒸汽、煤氣、油品、氨、氫、鹽水以及酸、堿等管路。160四、承插聯(lián)接

將管子的端部插入管件或另一根管子的擴(kuò)口后，再用填料將接頭處間隙塞滿(mǎn)密封的一種聯(lián)接方法。

填料有石棉水泥、自應(yīng)力水泥、膨脹水泥等。應(yīng)用：低壓給、排水鑄鐵管聯(lián)接等。圖3-43 給水鑄鐵管道管件161五、其他管接頭聯(lián)接

包括：繞性管接頭、擴(kuò)口式管接頭和卡套式管接頭等。1.6MPa法蘭連接撓性接頭(JB/ZQ4131—90)見(jiàn)表3-15。第五節(jié)聯(lián)軸器和離合器

聯(lián)軸器和離合器都是用來(lái)聯(lián)接兩軸使其一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞轉(zhuǎn)矩的部件。聯(lián)軸器多已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)軸的工況選擇類(lèi)型，據(jù)軸徑選擇規(guī)格，必要時(shí)根據(jù)軸的轉(zhuǎn)矩驗(yàn)算。

聯(lián)軸器——聯(lián)接軸與軸，使其一起轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置

離合器——機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，使兩軸結(jié)合或分 離的裝置。 162一、聯(lián)軸器

聯(lián)軸器的工作條件1631、剛性聯(lián)軸器

剛性聯(lián)軸器用于聯(lián)接兩軸必須嚴(yán)格對(duì)中,并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移的場(chǎng)合。（1）套筒聯(lián)軸器

特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、徑向尺寸小，被聯(lián)接的兩軸必須嚴(yán)格同心，不能緩沖和吸振；裝拆時(shí)兩軸必須相對(duì)移開(kāi)。

應(yīng)用：小轉(zhuǎn)矩場(chǎng)合164

（2）凸緣聯(lián)軸器

特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、承力大，對(duì)中好；不能緩沖和吸振，適應(yīng)安裝誤差能力小。

應(yīng)用：廣泛1652、撓性聯(lián)軸器

用于被聯(lián)接兩軸間產(chǎn)生偏移或傾斜的聯(lián)接。166（1）

運(yùn)動(dòng)副繞性聯(lián)軸器 1）滑塊聯(lián)軸器

特點(diǎn)：堅(jiān)固耐用，出力大，補(bǔ)償安裝誤差能力強(qiáng)；使用中需潤(rùn)滑，有噪音，傳動(dòng)效率低

應(yīng)用：低速，重載 167 2）齒輪聯(lián)軸器

特點(diǎn)：適應(yīng)安裝誤差能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，能傳遞大轉(zhuǎn) 矩，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、價(jià)高，使用中需潤(rùn)滑

應(yīng)用：重型機(jī)器1683）萬(wàn)向聯(lián)軸器

特點(diǎn)：適應(yīng)安裝角誤差的能力最強(qiáng)，兩軸夾角α<35~45°，α越大效率越低 當(dāng)主動(dòng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸的角速度周期性變化，產(chǎn)生附加動(dòng)載荷。

應(yīng)用：成對(duì)使用，可使從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速等于主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，但必須α1=

α2，廣泛應(yīng)用于兩軸角誤差較大的場(chǎng)合。169當(dāng)主動(dòng)軸以等角速度ω1回轉(zhuǎn)時(shí)，被動(dòng)軸作不等角速度ω3回轉(zhuǎn)，引起附加動(dòng)載荷，α越大附加動(dòng)載荷越大。

ω3的變化范圍為：170為消除附加動(dòng)載荷，萬(wàn)向聯(lián)軸器成對(duì)使用。主、從動(dòng)軸同步條件為：（a）中間軸、主動(dòng)軸和從動(dòng)軸在同一平面內(nèi)；（b）中間軸兩邊的叉面在同一平面內(nèi)；（c）中間軸與主、從動(dòng)軸之間的夾角相等。

171圖3-52小型萬(wàn)向聯(lián)軸器（2）

彈性件撓性聯(lián)軸器

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，易于制造，適應(yīng)安裝誤 差能力強(qiáng)，吸振性好。但易磨損，維修量大，怕 高溫。 應(yīng)用：轉(zhuǎn)向常變、載荷不平穩(wěn)、常溫、中小功率的場(chǎng)合。1721733、安全聯(lián)軸器

聯(lián)軸器中有一較弱環(huán)節(jié)，當(dāng)機(jī)械過(guò)載時(shí)拆斷、分離或打滑使轉(zhuǎn)動(dòng)中斷或限制轉(zhuǎn)矩的傳遞，以保護(hù)機(jī)器。

1741754、液力聯(lián)軸器特點(diǎn)：（1）主、從動(dòng)輪存在轉(zhuǎn)速差；

（2）使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)快，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、電流?。?/p>

（3）使機(jī)器傳動(dòng)柔和，緩沖減振，并有過(guò)載保護(hù)作用；

（4）兩軸上轉(zhuǎn)矩相等，當(dāng)滑差率增大時(shí)，效率有所下降。使用：內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸機(jī)械及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大、容易卡塞悶車(chē)的機(jī)器中。

176顯然，如果兩輪轉(zhuǎn)速相同，則液流循環(huán)停止，就不能傳遞轉(zhuǎn)矩；因而兩輪間有轉(zhuǎn)速差存在，相對(duì)滑動(dòng)率一般為3~4%。又因液力聯(lián)軸器不能補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)軸與從動(dòng)軸間的錯(cuò)位，故一般仍須采用彈性聯(lián)軸器來(lái)補(bǔ)償，如圖所示：

二、離合器

嚙合式——利用牙齒嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩

摩擦式——利用工作面摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩

性能要求：接合平穩(wěn)，分離迅速，變換徹底，操 作方便，工作可靠，調(diào)整容易，耐磨散熱。

1771、牙嵌式離合器

牙型：三角形、矩形、鋸齒形。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但傳遞轉(zhuǎn)矩不大，有振動(dòng)。

178圖3-57 牙嵌式離合器離合器結(jié)構(gòu)側(cè)齒形式1,2—半離合器;3—對(duì)中環(huán);4—滑環(huán)二、離合器

2、摩擦離合器：靠工作面上產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。

結(jié)構(gòu)形式有：圓盤(pán)式、圓錐式。179

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱快，傳遞力矩不大。圖3-58單盤(pán)式摩擦離合器1—主動(dòng)軸;2、3—摩擦盤(pán);4—滑環(huán);5—從動(dòng)軸180

圖3-59多盤(pán)式磨擦離合器1—滑環(huán);2—外套筒;3—外摩擦盤(pán);4—內(nèi)摩擦盤(pán);5—內(nèi)套筒;6—壓桿181

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，任意離合，但容易損壞，尺寸大。

圖3-60圓錐式摩擦離合器1—主動(dòng)軸;2,3—半離合器;4—從動(dòng)軸 3、安全離合器

用于機(jī)器過(guò)載時(shí)自動(dòng)脫開(kāi)，以保護(hù)機(jī)器。當(dāng)載荷恢復(fù)正常后，自動(dòng)接合，繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)力的傳遞。

見(jiàn)圖3—61、3—62

182 4、超越離合器（滾柱逆止器）183

星輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器接合；反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器分離。

特點(diǎn)：尺寸小，接合、分離平穩(wěn)、無(wú)噪聲，可在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中接合。作業(yè)P963-3、3-4、3-7、3-9、3-11184連續(xù)回轉(zhuǎn)傳動(dòng)185直接接觸的嚙合傳動(dòng)（齒輪傳動(dòng)）有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)（鏈傳動(dòng)）直接接觸的摩擦傳動(dòng)（摩擦輪傳動(dòng)）有中間撓性件的摩擦傳動(dòng)（帶傳動(dòng)）嚙合傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)連續(xù)回轉(zhuǎn)傳動(dòng)第一節(jié) 齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型和特點(diǎn)186187平行軸齒輪傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)齒輪實(shí)物189齒輪實(shí)物190第一節(jié)

齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)：1）傳動(dòng)效率高2）傳動(dòng)比恒定

3）結(jié)構(gòu)緊湊4）工作可靠、壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：1）制造、安裝精度要求較高2）不適于中心距a較大兩軸間傳動(dòng)

3）使用維護(hù)費(fèi)用較高）精度低時(shí)、噪音、振動(dòng)較大類(lèi)型： 閉式齒輪傳動(dòng)—用于重要場(chǎng)合 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)—易進(jìn)雜物、污染潤(rùn)滑、容易磨損、用于不重要、低速場(chǎng)合基本要求：

1.傳動(dòng)準(zhǔn)確平穩(wěn)

2.具有足夠承載能力191第一節(jié)

齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及類(lèi)型按輪齒齒廓曲線(xiàn)形狀的不同，齒輪傳動(dòng)又可分為漸開(kāi)線(xiàn)齒輪傳動(dòng)、儀表圓弧齒輪傳動(dòng)、圓弧齒輪傳動(dòng)和擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)等。

優(yōu)點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，傳動(dòng)效率高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，適用的載荷和速度范圍廣（傳遞功率可達(dá)10MW，線(xiàn)速度可達(dá)300m/s），能在空間任意兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：傳動(dòng)要求較高的制造和安裝精度，制造成本高，不適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。192第二節(jié)

漸開(kāi)線(xiàn)齒輪傳動(dòng)的規(guī)律和主要參數(shù)一、漸開(kāi)線(xiàn)的形成與特性

如圖4-2所示，當(dāng)一直線(xiàn)l

沿半徑為rb的圓作純滾動(dòng)時(shí)，該直線(xiàn)上任一點(diǎn)K的軌跡AK，稱(chēng)為該圓的漸開(kāi)線(xiàn)，該圓稱(chēng)為基圓，直線(xiàn)l稱(chēng)為漸開(kāi)線(xiàn)的發(fā)生線(xiàn)。漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的齒廓就是由在同一基圓上發(fā)生的兩條反向且對(duì)稱(chēng)的漸開(kāi)線(xiàn)構(gòu)成。193圖4-2 漸開(kāi)線(xiàn)的形成

(其中a、d點(diǎn)擊圖片演示動(dòng)畫(huà))壓力角：漸開(kāi)線(xiàn)上某一點(diǎn)的壓力角就是該點(diǎn)所受法向力的方向線(xiàn)與該點(diǎn)速度方向線(xiàn)的夾角。194由式知離基圓越遠(yuǎn)壓力角越大。漸開(kāi)線(xiàn)的形狀取決于基圓的大小，基圓越小，漸開(kāi)線(xiàn)越彎曲。因此，可根據(jù)需要做成不同曲率的齒廓。圖4-3基圓大小與漸開(kāi)線(xiàn)的形狀1、傳動(dòng)比恒定不變

195二、漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的嚙合特點(diǎn)2、中心距允許偏差—傳動(dòng)比不變3、傳遞壓力的方向不變—沿公法線(xiàn)方向4、齒廓間相對(duì)滑動(dòng)—造成摩擦損失和齒廓摩擦

三、漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和尺寸196設(shè)計(jì)計(jì)算的基準(zhǔn)圓—分度圓d=mz齒距

p=mπ齒高中心距

表4-1 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（GB1357-87）四、漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件1971、正確嚙合條件：兩齒輪的模數(shù)相對(duì)、壓力角相等。2、連續(xù)傳動(dòng)條件：一對(duì)齒輪在任何瞬時(shí)必須有一對(duì)或一對(duì)以上的齒處于嚙合狀態(tài)。第三節(jié)漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的承載能力1、輪齒的失效1）折斷：包括彎曲疲勞折斷和過(guò)載折斷2）點(diǎn)蝕:

由接觸疲勞應(yīng)力引起齒面剝落、出現(xiàn)麻點(diǎn)狀小坑。點(diǎn)蝕經(jīng)常發(fā)生在閉式齒輪、潤(rùn)滑不良、齒輪節(jié)線(xiàn)附近。3）膠合：高速、重載齒輪，嚙合壓力大、溫度高、潤(rùn)滑失效，金屬粘連、撕裂，出現(xiàn)溝紋。4）磨損:

砂粒等雜物進(jìn)入嚙合區(qū)產(chǎn)生磨粒磨損。磨損常發(fā)生在開(kāi)式傳動(dòng)。5）齒面塑形變形：齒輪受到過(guò)大的應(yīng)力而發(fā)生塑性變形。

198一、輪齒的失效和齒輪的材料1991.折斷實(shí)例輪齒折斷

兩平行圓柱的接觸應(yīng)力早期點(diǎn)蝕200破壞性點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕實(shí)例疲勞點(diǎn)蝕201磨損實(shí)例齒面磨損202齒面膠合主動(dòng)輪塑性變形203從動(dòng)輪塑性變形塑性變形2、

齒輪的材料鋼制齒輪齒面硬度分類(lèi)：軟齒面齒輪；硬齒面齒輪。據(jù)失效形式要求：齒面硬、齒芯韌。通常要鍛造、切削、熱處理、磨削等.

204表4-2齒輪的常用材料和機(jī)械性能205注：1.對(duì)于長(zhǎng)期雙側(cè)工作的齒輪傳動(dòng)，許用彎曲應(yīng)力[σF]應(yīng)將表中的數(shù)值乘以0.7。2.表面淬火層的質(zhì)量得不到保證時(shí)，建議將表中的[σH]值乘以0.9。

3.表中表面淬火鋼的許用彎曲應(yīng)力指調(diào)質(zhì)后進(jìn)行表面淬火而得的。熱處理

1軟齒面（≤350HBS)—調(diào)質(zhì)和正火.

通常小齒輪硬度比大齒輪高30~50HBS,不僅使二者壽命趨于一致，而且不易發(fā)生膠合.

2硬齒面（>350HBS)—表面淬火，滲碳淬火和滲氮。如果一對(duì)齒輪均用鋼材制造，考慮到小齒輪的齒根厚度較小，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多，以及有利于抗膠合等原因，在選擇輪齒的熱處理方法時(shí)，一般應(yīng)使小齒輪的齒面硬度比大齒輪高出20～50HBS，甚至更多。206二、齒輪的受力分析與計(jì)算載荷1、受力分析 圓周力： 徑向力：

法向力：207圓周力Ft的方向在主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同。徑向力Fr的方向均為由作用點(diǎn)指向齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心。法向力的方向均指向自己齒的實(shí)體。2、

計(jì)算載荷 公稱(chēng)載荷Fn

計(jì)算載荷KFn

，K為動(dòng)載荷系數(shù)。208表4-3載荷系數(shù)原動(dòng)機(jī)工作機(jī)械不同狀態(tài)下的載荷系數(shù)均勻平穩(wěn)中等沖擊嚴(yán)重沖擊電動(dòng)機(jī)1～1.21.2～1.61.6～1.8多缸內(nèi)燃機(jī)1.2～1.61.6～1.81.9～2.1單缸內(nèi)燃機(jī)1.6～1.81.8～2.02.2～2.4三、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1、齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算

接觸強(qiáng)度

驗(yàn)算式：

設(shè)計(jì)式：

式中：u—齒數(shù)比，u=Z2/Z1

k—載荷系數(shù)，見(jiàn)表10-3

T1—小齒輪轉(zhuǎn)矩,N·mm

b—齒寬，mm

209 a—中心矩，mm —齒寬系數(shù)，（見(jiàn)表4-4）

—許用接觸應(yīng)力，MPa注意事項(xiàng)：

①以上兩式適于一對(duì)鋼齒輪。

②

驗(yàn)算式中為任一齒輪，因 ，兩式中為[σH1]與[σH2]中較小者，因二輪一般不同。

③

，即增大中心距或齒寬即可降低。210211表4-4 齒寬系數(shù)ψd＝b／d12、齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算

驗(yàn)算式：

MPa；

設(shè)計(jì)式：

mm。

式中： ——齒形系數(shù)，見(jiàn)表4－5 ——許用彎曲應(yīng)力，MPa（見(jiàn)表4－2）

——外嚙合取+，內(nèi)嚙合?。?121）彎曲疲勞強(qiáng)度2132）注意事項(xiàng)

①通常 , 故大、小齒輪應(yīng)分別驗(yàn)算。

②設(shè)計(jì)式中 項(xiàng)大，大小齒輪通常不同，取較大者代入。③ ，增大模數(shù)對(duì)降低彎曲應(yīng)力最顯著。

④開(kāi)式齒輪一般將 乘以0.7~0.8作為許用應(yīng)力。214表4-5 齒形系數(shù)YF2153、齒輪強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則在閉式齒輪傳動(dòng)中，軟齒面齒輪的主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，而硬齒面齒輪的主要失效形式是輪齒疲勞折斷。因此：

軟齒面齒輪通常按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核其彎曲強(qiáng)度；

硬齒面齒輪則按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核其接觸強(qiáng)度。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)只進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的計(jì)算，但考慮到嚴(yán)重的磨損會(huì)使齒厚減薄，影響輪齒的彎曲強(qiáng)度，計(jì)算時(shí)通常將許用彎曲應(yīng)力降低20%～30%。216例4-2 用于運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)圓柱齒輪減速器由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，傳動(dòng)比i＝4，輸入功率P1=7.5kW，轉(zhuǎn)速n1＝970r／min。試設(shè)計(jì)此減速器的齒輪并計(jì)算其尺寸。解：1）選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力小齒輪材料用40MnB，調(diào)質(zhì)，[σH]1＝670N／mm2，[σF]1＝285N／mm2（表4-2）。大齒輪材料用45鋼，調(diào)質(zhì)，[σH]2＝560N／mm2，[σF]2＝215N／mm2（表4-2）。由選材及熱處理，可知兩齒輪均為軟齒面。2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)取載荷綜合系數(shù)K＝1.2（表4-3），齒寬系數(shù)ψd＝0.9（表4-4）。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩

T1＝9.55×106P1／n1＝9.55×106×7.5／970＝73840（N·mm）217按式（4-14）求小齒輪直徑齒數(shù)：取z1=24，則z2=u·z1=4×24=96。齒輪模數(shù)：m=d1/z1=56.06/24=2.34(mm)取m=2.5mm(表4-1)。小齒輪分度圓直徑：d1=mz1=2.5×24=60（mm）齒寬：b=ψdd1=0.9×60=54（mm）考慮到齒輪安裝時(shí)的誤差，取b2=54mm,b1=60mm。3）校核輪齒彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)YF1=2.67,YF2=2.21（表4-5）。按式（4-15）校核輪齒彎曲強(qiáng)度（按最小齒寬b=54mm計(jì)算）

（N／mm2）

（N／mm2）σF1<[σF]1，σF2<[σF]2，可見(jiàn)彎曲強(qiáng)度足夠。4）齒輪尺寸計(jì)算（略）4、齒輪的許用應(yīng)力

式中： 、 —分別為試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極 限、彎曲疲勞極限。 、—分別為接觸疲勞安全系數(shù)、彎曲疲勞安全系數(shù)。2185、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1).齒數(shù)比u與齒數(shù)Z1

—— Z1

是小齒輪， Z2是大齒輪

>1——減速Z1是主動(dòng)輪，Z2是從動(dòng)輪

<1——增速

應(yīng)使：u<8 Z1=20~40——閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)

17~20——閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)2).模數(shù)m

初選m=(0.007~0.02)a——閉式

0.02a——開(kāi)式 (m≮2mm) 2193).齒寬系數(shù)

0.3~0.6——閉式

0.1~0.3——開(kāi)式220第四節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)與直齒圓錐齒輪傳動(dòng)一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

斜齒圓柱齒輪的輪齒與柱體母線(xiàn)傾斜一定角度（螺旋角），分左旋和右旋。嚙合條件：兩齒輪模數(shù)、壓力角分別相等，旋向相反。特點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊、噪聲和振動(dòng)小，承載能力強(qiáng)，使