機(jī)電設(shè)備評(píng)估基礎(chǔ)

機(jī)電設(shè)備評(píng)估根底第一章機(jī)器的組成與制造第一節(jié)機(jī)器的組成一、按功能分析機(jī)器的組成在日常生活和工程中經(jīng)常見到的縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、起重機(jī)、各種機(jī)床、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、機(jī)器人等，都稱為機(jī)器。各種機(jī)器的構(gòu)造不同，工作對(duì)象也不同。機(jī)器的用途不同，因?yàn)榻M成也各不相同。但是，從功能角度分析，大局部機(jī)器都包含有外界輸入能量的動(dòng)力局部、履行機(jī)器功能的執(zhí)行局部、介于動(dòng)力局部和工作局部之間的傳動(dòng)局部及控制局部?！惨弧硠?dòng)力局部動(dòng)力局部是指原動(dòng)機(jī)及其相應(yīng)的配套裝置。它的作用是將飛機(jī)械能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并給機(jī)器提供動(dòng)力。其中，一次動(dòng)力機(jī)是將自然界的一次能源直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，例如水輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等；而二次動(dòng)力機(jī)那么是將二次能源轉(zhuǎn)化，例如電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)等。常用的動(dòng)力機(jī)有電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。電動(dòng)機(jī)根據(jù)使用電源的不同，分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)又分為三相交流異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)是指燃料在汽缸內(nèi)部燃燒，直接將工質(zhì)所含的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)是功率范圍寬，操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng)迅速并且便于移動(dòng)，大多用于野外作業(yè)的工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械和船舶、車輛等、〔二〕傳動(dòng)局部傳動(dòng)局部是在動(dòng)力局部和執(zhí)行局部之間的中間裝置。它的任務(wù)就是將原動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械能以動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的形式傳遞給工作局部。〔三〕工作局部〔執(zhí)行局部〕工作局部是直接完成機(jī)器預(yù)定功能的局部，如車床的刀架；車輛的車廂；飛機(jī)的客艙、貨倉(cāng)等。工作局部是機(jī)器直接進(jìn)行生產(chǎn)的局部，是機(jī)器用途、性能綜合表達(dá)的局部，是機(jī)器設(shè)備區(qū)分和分類的依據(jù)。動(dòng)力局部、傳動(dòng)局部以及控制局部都應(yīng)該根據(jù)工作局部的功能要求、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的合理范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。它們是為了實(shí)現(xiàn)工作局部的技術(shù)能力而效勞的。有不少機(jī)器其原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)局部大致相同，但由于其工作局部不同，而構(gòu)成了用途、性能不同的機(jī)器。如汽車、拖拉機(jī)、推土機(jī)等，其原動(dòng)力均為內(nèi)燃機(jī)，其傳動(dòng)局部也大同小異，但由于其工作局部不同就形成了不同類的機(jī)器?！菜摹晨刂凭植靠刂凭植渴侵笧榱颂岣弋a(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力、物力等而設(shè)置的那些控制器。對(duì)于結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜，控制精度和響應(yīng)速度要求較高的系統(tǒng)，就需要使用控制裝置代替人工操作?？刂葡到y(tǒng)是由控制器和被控對(duì)象組成的。不同控制器組成的系統(tǒng)也不一樣。如手動(dòng)操縱代替控制器的手動(dòng)控制系統(tǒng)；由機(jī)械裝置作為控制器組成的機(jī)械控制系統(tǒng)；由氣壓、液壓裝置作為控制器的氣動(dòng)、液動(dòng)控制系統(tǒng)；由電氣裝置或計(jì)算機(jī)作為控制器的電氣或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。綜上所述，可以看出，控制器要完成被控制參數(shù)的調(diào)節(jié)，應(yīng)有四個(gè)根本局部：〔1〕給定值發(fā)生器。它輸出與被控制量目標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的信號(hào)?！?〕比擬值。把被控制參數(shù)的實(shí)際值與給定值比擬，產(chǎn)生誤差信號(hào)送給驅(qū)動(dòng)器?！?〕驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它把誤差信號(hào)放大，變成能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行的物理量，參與被控制量的調(diào)節(jié)?！?〕檢測(cè)變換原件。對(duì)被控參數(shù)的實(shí)際值進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)得的物理量轉(zhuǎn)化成電量。1.模擬控制與數(shù)字控制控制系統(tǒng)中，連接各環(huán)節(jié)間的信號(hào)分為兩種。一種是模擬量，即時(shí)間上和數(shù)值上都連續(xù)變化的物理量，例如溫度、壓力、流量、電壓、電流等；另一類是數(shù)字量，即在時(shí)間上和數(shù)值上不連續(xù)變化的物理量，例如數(shù)字邏輯電路中的開關(guān)信號(hào)和計(jì)算機(jī)中的數(shù)。在一個(gè)系統(tǒng)中，如果各環(huán)節(jié)間所有的信號(hào)都是模擬量，這個(gè)系統(tǒng)就稱為模擬控制系統(tǒng)或模擬控制器；如果各環(huán)節(jié)間有一個(gè)或多個(gè)信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，那么該系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)或數(shù)字控制器。數(shù)字控制系統(tǒng)代表了當(dāng)前自動(dòng)控制技術(shù)的開展方向。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)〔1〕閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這種控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過測(cè)量元件對(duì)被控制對(duì)象的被控參數(shù)〔如溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、位移等〕進(jìn)行測(cè)量，再將其反應(yīng)到輸入端，與輸入端的給定值進(jìn)行比擬，然后形成誤差信號(hào)?？刂破鞲鶕?jù)誤差信號(hào)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)逐漸減小誤差，從而到達(dá)使被控參數(shù)趨于乃至等于給定值的目的。反應(yīng)就是將輸出量返回饋送，并于輸入量進(jìn)行比擬的過程，比擬的結(jié)果稱為偏差。自動(dòng)控制過程就是測(cè)偏和糾偏的過程。這一原理稱為反應(yīng)控制原理。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，操縱變量作用于被控對(duì)象的被控變量，而被控變量的變化又通過自動(dòng)控制去影響操縱變量。從信息的傳遞關(guān)系來看，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路，所以稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于被控變量的信息要送回到自動(dòng)控制裝置，所以也稱為反應(yīng)控制系統(tǒng)。(2)開環(huán)控制系統(tǒng)。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，輸出量不影響系統(tǒng)的控制作用，即系統(tǒng)的的輸出端與輸入端之間沒有反應(yīng)通道。與閉環(huán)控制系統(tǒng)不同，它不需要被控對(duì)象的反應(yīng)信號(hào)，控制器直接根據(jù)給定值控制被控對(duì)象工作。這種控制系統(tǒng)不能自動(dòng)消除被控參數(shù)與給定值之間的誤差。與閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，其控制功能顯然要差一些。3.計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)控制系統(tǒng)的根本功能是進(jìn)行信號(hào)的傳遞、加工和比擬。這些功能是由檢測(cè)變換裝置、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成的。其中，控制器是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵局部，它決定了控制系統(tǒng)的控制性能和應(yīng)用范圍。假設(shè)將自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制器的功能用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。如果計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)，就稱之為微機(jī)控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來說，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是由各種各樣的計(jì)算機(jī)參與控制的一類系統(tǒng)，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，其特點(diǎn)是：在一般的模擬控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由硬件產(chǎn)生的，要改變控制規(guī)律就要更改硬件電路。而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是用軟件實(shí)現(xiàn)的，計(jì)算機(jī)執(zhí)行預(yù)定的控制程序，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被控參數(shù)的控制。因此，要改變控制規(guī)律，只要改變控制程序就可以了，這就使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和修改更加靈活方便。特別是可以利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的計(jì)算、邏輯能力、記憶、信息傳遞能力，實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的控制規(guī)律，例如非線性控制、邏輯控制、自適應(yīng)控制、自學(xué)習(xí)控制以及智能控制等。二、按結(jié)構(gòu)分析機(jī)器的組成機(jī)器的種類繁多，其構(gòu)造、用途和性能雖然各不相同，但它們都是由許多零件、構(gòu)件和機(jī)構(gòu)組成的。零件是機(jī)器的制造單元。機(jī)器零件時(shí)根據(jù)使用的范圍又分為通用零件和專用零件兩類。通用零件是指各種機(jī)器中常用的零件，如螺栓、螺母、齒輪等。專用零件是指某種機(jī)器中特有的零件，如內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸等。構(gòu)件是機(jī)器的運(yùn)動(dòng)單元，或運(yùn)動(dòng)整體。構(gòu)件可以是一個(gè)零件，也可以是幾個(gè)零件的剛性組合。例如，內(nèi)燃機(jī)的曲軸就是由一個(gè)零件組成的構(gòu)件，而連桿是由連桿體、連桿蓋、連桿軸瓦、螺栓等假設(shè)干零件組合起來的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)是由許多構(gòu)件組合而成的，構(gòu)件件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它在機(jī)器中起到傳遞運(yùn)動(dòng)或變換運(yùn)動(dòng)方式的作用，如齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。最簡(jiǎn)單的機(jī)器中包含一個(gè)機(jī)構(gòu)，如螺旋千斤頂就是由一個(gè)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。大多數(shù)機(jī)器都包含假設(shè)干個(gè)機(jī)構(gòu)。機(jī)器與機(jī)構(gòu)的區(qū)別在于：機(jī)器能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換〔如內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)〕或代替人的勞動(dòng)去做有用的機(jī)械功〔如起重機(jī)、機(jī)床〕，而機(jī)構(gòu)那么沒有這種功能。僅從結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看，機(jī)器與機(jī)構(gòu)并無區(qū)別。為了表達(dá)方便，通常用“機(jī)械”一詞作為機(jī)器與機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱。簡(jiǎn)單的機(jī)械只由少數(shù)零件組成，如滑輪、手電鉆等；復(fù)雜的機(jī)械是由許多零件和部件組成的一臺(tái)機(jī)器，如車床、起重機(jī)、汽車等；成套機(jī)械那么由許多不同的機(jī)器組成，以完成某項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)，如造紙機(jī)械、生產(chǎn)自動(dòng)線等。第二節(jié)機(jī)械工程常用材料一、材料的分類〔一〕按照材料的組成分類材料按照組成可以分為以下幾類：黑色金屬材料金屬材料材料有色金屬及其合金材料無機(jī)非金屬材料非金屬材料有機(jī)高分子材料〔二〕按照材料的應(yīng)用分類結(jié)構(gòu)材料：以力學(xué)性能為主要使用性能并兼具一定物理、化學(xué)性能功能材料：具有特異物理化學(xué)性質(zhì)，如超導(dǎo)材料、激光材料、形狀記憶材料等二、常用的工程材料〔一〕黑色金屬黑色金屬指鋼和以鐵為主的合金。1、碳素鋼〔檢測(cè)碳鋼〕〔1〕根據(jù)碳含量，碳鋼分為：低碳鋼：含碳量S%

中碳鋼：含碳量S%~0.6%

高碳鋼：含碳量>0.6%

〔2〕硫〔S〕與磷〔P〕是鋼中的有害雜質(zhì)，對(duì)鋼的機(jī)械性能影響很大。根據(jù)硫、磷的含量，碳鋼分為：普通質(zhì)量鋼：S的含量為SS0%，P的含量為S%~0.04S%

優(yōu)質(zhì)鋼：S、P含量均小于等于S%

高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S的含量為0.020%~0.030%；P的含量為S%~0.030%

(3)根據(jù)鋼的用途，碳鋼分為：碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件，屬于低碳或中碳鋼碳素工具鋼：主要用于制造各種道具、工具、量具和模具等，屬于高碳鋼鑄造碳鋼：用于制造形狀復(fù)雜、力學(xué)性能要求比鑄造鐵高的零件2.合金鋼為了提高鋼的性能，在煉鋼時(shí)有意參加一些合金元素，這樣獲得的鋼稱為合金鋼?！?〕根據(jù)用途，合金鋼分為：合金結(jié)構(gòu)鋼：普通低合金鋼、易削鋼、彈簧鋼、軸承鋼等合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼等特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等〔2〕根據(jù)合金元素含量，合金鋼分為：低合金鋼：合金元素含量<S%

中合金鋼：合金元素含量S%~10%

高合金鋼：合金元素含量>10%

〔3〕根據(jù)正火后的組織，合金鋼分為：珠光體鋼、瑪氏體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼以及鐵素體鋼。3.鋼的牌號(hào)〔1〕普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。牌號(hào)由代表屈服極限的拼音字母“Q”、屈服極限數(shù)值〔單位為MPa〕、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)四個(gè)局部表示。質(zhì)量等級(jí)有四級(jí)，分別以ABCD表示。脫氧方法以F、B、Z與TZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼及特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如，Q23SAF表示屈服極限為23Smpa、質(zhì)量等級(jí)為A、沸騰鋼。(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。用兩位數(shù)字表示含碳量為萬分之幾。例如，4S鋼表示含碳量為S%

4SMn表示鋼中含錳較多，在0.7%~1.2%?！?〕鑄造碳鋼。牌號(hào)由代表鑄鋼的拼音字母“ZG”、屈服極限數(shù)值〔單位為MPa〕、橫線、抗拉極限〔單位為MPa〕四個(gè)局部組成、例如，ZG200-400表示屈服強(qiáng)度>=200MPa，抗拉極限>=400MPa的鑄造碳鋼?！?〕碳素工具鋼。含碳量較高，在SS%的范圍內(nèi)。牌號(hào)由T+數(shù)字〔表示含碳量為千分之幾〕組成。例如，T8鋼表示含碳量為0.8%，T8A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼?！睸〕合金結(jié)構(gòu)鋼。由兩位數(shù)字〔含碳量的萬分之幾〕+合金元素符號(hào)+數(shù)字(元素含量的百分之幾，1.S%以下不注)?！?〕合金工具鋼。與合金結(jié)構(gòu)鋼類似，只是當(dāng)含碳量大于等于1%時(shí)，不注明；小于1%時(shí)，以千分之幾表示。例如，9CrSi表示含碳量為0.9%;Cr、Si含量均小于1.S%?！?〕滾動(dòng)軸承鋼。由G〔代表滾字的拼音〕+Cr+數(shù)字〔鉻含量的千分之幾〕表示。滾動(dòng)軸承鋼都是高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，但牌號(hào)后面不加“A”。例如，Gcr13鋼表示鉻的含量為1.30%。4.鑄鐵鑄鐵是含碳量大于等于2.11%的鐵碳合金。分為灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵4種?；铱阼T鐵的特點(diǎn)：脆性大、抗壓極限是抗拉極限的3~S倍，本錢低，鑄造性與減震性能好，可制成形狀復(fù)雜的零件?；铱阼T鐵牌號(hào)用HT表示，后面的數(shù)字表示抗拉極限。例如，HT1S0表示抗拉強(qiáng)度為1S0MPa。球墨鑄鐵：含球狀石墨。球磨鑄鐵特點(diǎn)是強(qiáng)度、塑性、韌性比灰口鑄鐵好，具有較高的延展性和耐磨性，減震性、耐磨性、切削性能、鑄造性均優(yōu)于鋼。球磨鑄鐵牌號(hào)用QT表示，例如，QTS00-7表示最低抗拉極限為S00MPa，而最小伸長(zhǎng)率為7%。(二)有色金屬有色金屬指非鐵金屬及其合金。銅合金?？梢苑譃辄S銅、錫青銅、鋁青銅、鈹青銅以及白銅。其中：黃銅為銅鋅合金，易成型，耐蝕性好，色澤美觀。主要用于光學(xué)儀器零件，齒輪、渦輪、襯套、軸、鏡座的制造。錫青銅為銅錫合金，耐蝕性比黃銅和純銅高。用于制造彈簧、片簧、軸承、軸套、墊圈、抗磁元件等。鋁青銅為銅鋁合金，機(jī)械性能比黃銅、錫青銅好，但鑄造性、焊接性差，因此用量少。用于制造彈簧和高耐蝕性的彈性元件。鈹青銅為銅鈹合金，強(qiáng)度、硬度、彈性極限有提高，具有良好的耐蝕性，導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性好，無磁性，但價(jià)格較高。用于制造精密儀器的重要彈簧。此外，還有鋁合金、鈦合金等。(三)非金屬材料1．工程塑料。密度小，耐蝕性好，絕緣，加工性好。機(jī)械強(qiáng)度差，特別是剛性差，耐熱性低，一般為100攝氏度以下。散熱性差，易老化，易燃。常用的有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、聚碳酸酯、有機(jī)玻璃、聚甲醛和聚酰胺(尼龍)。2．橡膠。彈性好，絕緣性好，耐磨損，耐化學(xué)腐蝕，耐放射性。主要用于彈性材料、密封材料、減震材料、傳動(dòng)材料。常用的橡膠材料有天然橡膠、合成橡膠和特種合成橡膠。3．人工合成礦物。主要有剛玉和石英。4．復(fù)合材料。由兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)結(jié)合起來而得到的一種多相固體材料。復(fù)合材料由根本材料和增強(qiáng)材料組成，基體一般是強(qiáng)度高、韌性好的材料，如聚合物、橡膠、金屬等，而增強(qiáng)材料是高強(qiáng)度、高彈性模量的材料，如玻璃纖維、碳素纖維、硼纖維等。復(fù)合材料的特點(diǎn)是抗疲勞性能好、減摩、耐擦、自潤(rùn)滑性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好。具有某種特殊性能，如隔熱性，特殊的電、光、磁性。三、金屬材料的工程性能(一)力學(xué)性能是結(jié)構(gòu)件選材的主要依據(jù)其中包括強(qiáng)度、剛度、塑性、韌性、硬度等。強(qiáng)度指標(biāo)。強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下，抵抗塑性變形與斷裂的能力。主要強(qiáng)度指標(biāo)有比例極限、彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限與疲勞極限等。剛度指標(biāo)。反映了材料抵抗彈性變形的能力。主要是彈性模量，數(shù)值上等于產(chǎn)生單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力。塑性指標(biāo)。金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。衡量材料塑性性能的指標(biāo)，包括伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。伸長(zhǎng)率在數(shù)值上等于試件伸長(zhǎng)量與原來長(zhǎng)度之比；而斷面收縮率在數(shù)值上等于斷面面積減小與原斷面面積之比。韌性指標(biāo)。衡量材料承受沖擊載荷的能力。主要指標(biāo)是沖擊韌度，其數(shù)值代表試件在沖擊載荷作用下斷裂時(shí)，缺口處單位面積上所消耗的功。硬度。說明材料外表在一個(gè)小體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破裂的能力。常采用壓痕深度或壓痕單位外表積所承受的載荷作為硬度值上下的指標(biāo)。常用的硬度指標(biāo)有布式硬度、洛式硬度與維式硬度。黑色金屬材料力學(xué)性能的影響因素：1．含碳量的影響：一般來說，鋼的含碳量提高，那么材料的強(qiáng)度和硬度升高，而塑性降低。2．合金元素的影響：鉻可以提高鋼的硬度、耐磨性、沖擊韌性和淬透性；錳可以提高鋼的強(qiáng)度和淬透性；鎳可以提高鋼的強(qiáng)度、耐熱性和耐蝕性；鎢可以提高鋼的硬度和韌性。3．溫度的影響：高溫下強(qiáng)度和硬度隨溫度升高而降低，塑性增高。4．熱處理的影響：不同的熱處理工藝會(huì)使鋼的工程性能產(chǎn)生不同程度的變化。〔二〕材料的工藝性能如果所用材料制備工藝復(fù)雜或難以加工，必然帶來生產(chǎn)本錢提高或無法使用。材料的工藝性能主要指鑄造性、可鍛性、可焊性以及切削加工性等?！踩巢牧系奈锢怼⒒瘜W(xué)性能在機(jī)械制造行業(yè)中，雖然物理化學(xué)性能不是構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，但是在某些特定的情況下，也必須考慮材料的物理化學(xué)性能。材料的物理性能主要包括密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性及磁性等；材料的化學(xué)性能主要包括耐腐蝕性、抗氧化性以及熱化學(xué)穩(wěn)定性等。第三節(jié)機(jī)械制造根本過程一、機(jī)器的生產(chǎn)過程和工藝過程〔一〕機(jī)器的生產(chǎn)過程機(jī)器的生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜窟^程。結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程主要包括：1．各種生產(chǎn)效勞過程。包括原材料和半成品的供給、運(yùn)輸和保管，產(chǎn)品的包裝和發(fā)運(yùn)等。2．生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程。指產(chǎn)品投入生產(chǎn)前的各項(xiàng)生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作，如產(chǎn)品的試驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)；工藝設(shè)計(jì)和專用工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造；各種生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備以及生產(chǎn)組織方面的工作。3．毛坯制造過程。如鑄造、鍛造、沖壓、切割下料、焊接等。4．零件的加工過程。如機(jī)械加工、焊接、熱處理和其他外表處理等。S．產(chǎn)品的裝配過程。包括部件裝配和總裝配，調(diào)試、檢驗(yàn)和油漆等。一臺(tái)機(jī)器往往是由幾十個(gè)、幾百個(gè)甚至幾千個(gè)零件組合而成。為了使產(chǎn)品到達(dá)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，一臺(tái)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程往往由許多工廠聯(lián)合完成。這樣做也有利于零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和組織專業(yè)化生產(chǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，汽車的生產(chǎn)是一個(gè)社會(huì)化的過程，是由假設(shè)干不同的專業(yè)化生產(chǎn)廠〔或車間〕合作完成的。為了經(jīng)濟(jì)且高質(zhì)量、高效率地提供汽車生產(chǎn)所需要的零部件，這些專業(yè)化工廠〔車間〕按照產(chǎn)品的協(xié)作原那么組織生產(chǎn)、分工合作。例如，生產(chǎn)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，首先是在鑄造車間和鍛造車間，將各種特性不同的原材料加工制造成毛坯；然后經(jīng)過機(jī)械加工車間、熱處理車間制成合格的零件；再結(jié)合利用其他專業(yè)技術(shù)的產(chǎn)品，如火花塞〔汽油機(jī)〕、燃油泵〔柴油機(jī)〕等各種附件，在總裝廠〔車間〕進(jìn)行部件裝配和總成裝配；最后經(jīng)過調(diào)試試驗(yàn)，到達(dá)要求的性能指標(biāo)，成為一臺(tái)質(zhì)量合格的發(fā)動(dòng)機(jī)。而發(fā)動(dòng)機(jī)再和其他的局部，例如底盤、車身、輪胎、電氣系統(tǒng)等，總裝配而成為汽車。一個(gè)完整的汽車生產(chǎn)過程，除了上述的生產(chǎn)廠〔車間〕外，還應(yīng)該包括為生產(chǎn)準(zhǔn)備和為生產(chǎn)效勞的有關(guān)部門，如原材料和半成品供給，成品品質(zhì)檢測(cè)，工具架和刀具的制造、管理和準(zhǔn)備、設(shè)備維護(hù)等部門?！捕硻C(jī)器的制造工藝過程在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中按照一定順序改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置或性質(zhì)等使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。機(jī)械制造中的工藝過程包括毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理以及裝配等過程。工藝過程是由一系列的工序組合而成的。工序是指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一局部工藝過程。原材料依次通過這些工序變?yōu)槌善?。工序是工藝過程最根本的組成單位。在生產(chǎn)管理上工序又是制定定額、計(jì)算勞動(dòng)量、配備工人、核算生產(chǎn)能力、安排生產(chǎn)作業(yè)方案、進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和班組經(jīng)濟(jì)核算的根本單位。一個(gè)零件往往可以采用不同的加工方法或不同的加工過程進(jìn)行加工。工程技術(shù)人員可以從幾個(gè)不同的方案中選擇在具體生產(chǎn)條件下最合理的一個(gè)，并編制工藝文件，用表格或文字形式確定下來，作為組織生產(chǎn)、指導(dǎo)生產(chǎn)、編制生產(chǎn)方案的依據(jù)。這一工藝文件即是該零件的加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備和方案調(diào)度的主要依據(jù)。工藝過程卡片是生產(chǎn)中一種常用的工藝文件。工藝過程卡片是按工序填寫的表格，用以說明零件各工序的加工內(nèi)容、所需設(shè)備、加工車間及各工序的先后次序。由此可見，有了工藝規(guī)程，在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就可以根據(jù)它進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作。如原材料供給；機(jī)器的調(diào)整；專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造；生產(chǎn)作業(yè)方案的編排；勞動(dòng)力的組織以及生產(chǎn)本錢的核算等。在新建和擴(kuò)建工廠、車間時(shí)，只有根據(jù)工藝規(guī)程和生產(chǎn)數(shù)量才能準(zhǔn)確地確定生產(chǎn)所需機(jī)床的種類和數(shù)量；工廠或車間的面積；機(jī)床的平面布置；生產(chǎn)工人的工種、等級(jí)、數(shù)量以及各輔助部門的配備等。因此，了解了工藝規(guī)程就可以了解工廠生產(chǎn)的根本情況。制定最正確的加工工藝規(guī)程應(yīng)根據(jù)具體要求和具體條件選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?，合理安排加工順序，制定正確的加工工藝，因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懗善返馁|(zhì)量、本錢和生產(chǎn)效率。二、毛坯生產(chǎn)根據(jù)零件或產(chǎn)品所需要的形狀、工藝尺寸而制成的，供進(jìn)一步加工用的生產(chǎn)對(duì)象叫毛坯。鑄造、壓力加工及焊接是獲得毛坯的主要手段。〔一〕鑄造鑄造是將熔化的液體金屬澆注到和機(jī)械零件形狀相似的鑄型型腔中，經(jīng)過凝固冷卻之后，獲得毛坯〔或零件〕的加工方法。鑄造生產(chǎn)在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。在一般機(jī)器中，鑄件占整個(gè)機(jī)器重量的40％~90%；在農(nóng)業(yè)機(jī)械中為40％~70%；金屬切削機(jī)床中為70％~80%；重型機(jī)械、礦山機(jī)械、水力發(fā)電設(shè)備中為8S％以上。用于鑄造的金屬統(tǒng)稱鑄造合金。常用的鑄造合金有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色金屬，其中鑄鐵，特別是灰口鑄鐵使用最普遍。鑄造方法很多，但任何鑄造方法都包括以下幾步：1．制造具有和零件形狀相適應(yīng)空腔的鑄型；2．制備成分、溫度都合格的液態(tài)金屬；3．將液態(tài)金屬澆注入鑄型空腔內(nèi)；4．凝固后取出鑄件并清理它的外表和內(nèi)腔。鑄造中最常用的方法是砂型鑄造，在砂型鑄造過程中，除需有砂箱等工具設(shè)備外，還經(jīng)常使用用于型砂混制的混砂機(jī)。用于機(jī)器造型的造型機(jī)和熔化金屬用的設(shè)備在鑄造中必不可少，如用于鑄鐵熔化的沖天爐、工頻電爐。在現(xiàn)代化工廠中廣泛使用鑄造生產(chǎn)自動(dòng)線。鑄造是最常用的毛坯生產(chǎn)方法，它是液態(tài)成形，因此能生產(chǎn)從幾克到數(shù)百噸、形狀復(fù)雜的各類零件，對(duì)于一些要求耐磨、減振、承壓、廉價(jià)的零件〔如機(jī)床床身、機(jī)架、活塞環(huán)等〕以及一些形狀復(fù)雜、用其他方法難以成形的零件〔如各類箱體、泵體等〕，只能用鑄造法取得毛坯。一般鑄件精度低，加工余量大，其力學(xué)性能特別是抗沖擊性能較差。〔二〕壓力加工壓力加工是利用外力使金屬材料產(chǎn)生永久變形，以制成所需形狀和尺寸的毛坯或零件的加工方法。壓力加工的主要生產(chǎn)方法有鍛造和沖壓。1．鍛造。鍛造可分為自由鍛造和模型鍛造〔簡(jiǎn)稱模鍛〕兩大類。鍛造時(shí)金屬材料需加熱。鋼的始鍛溫度為1200℃左右，終鍛溫度為800℃左右。自由鍛造是把加熱好的金屬坯料放在自由鍛造設(shè)備的平砧之間，使其受鍛擊力或壓力作用，而產(chǎn)生塑性變形的加工方法，如圖1-13(a〕所示。模鍛是把加熱好的金屬坯料放人鍛模模膛內(nèi)，由模腔限制金屬變形，從而獲得與模膛一致的鍛件，如圖l一13(b〕所示。2．沖壓。沖壓是利用沖模對(duì)板料加壓，使其產(chǎn)生別離或變形，從而獲得所需零件的加工方法，如圖1一13(c〕所示。壓力加工是機(jī)械行業(yè)中另一種常用的毛坯制造方法。由于用此方法獲得的毛坯是塑性變形的結(jié)果，因而力學(xué)性能好，所以一些要求強(qiáng)度高、耐沖擊、抗疲勞的重要零件大多采用壓力加工方法制造毛坯。但它是在固態(tài)下塑性成形，難以獲得復(fù)雜的形狀，特別是一些復(fù)雜內(nèi)膛的零件。自由鍛造精度低、生產(chǎn)率不高，適用于單件、小批量生產(chǎn)、形狀簡(jiǎn)單的零件，如軸類零件、齒輪坯等。模鍛可鍛制比自由鍛件形狀復(fù)雜的零件，精度較高，加工余量小，生產(chǎn)率高。但由于受鍛模的影響，只適用于生產(chǎn)大批量中小型鍛件。沖壓件主要適用于塑性良好的板料、條料制品。沖壓件可沖制出形狀復(fù)雜、尺寸精度較高的薄壁件、空心件。其沖壓精度高，一般不需機(jī)械加工即可使用〔三〕焊接焊接是通過加熱或加壓〔或兩者并用〕，使兩個(gè)別離的物體借助于內(nèi)部原子之間的擴(kuò)散與結(jié)合作用，連接成一個(gè)整體的加工方法。焊接的分類方法很多，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分成以下三大類：1．熔焊。熔焊是將焊件接頭處加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力，靠凝固后連接成為一個(gè)整體的焊接方法。2．壓焊。壓焊是將焊件接頭處加熱〔或不加熱〕，但一定要加壓，使之緊密接觸，連接成為一個(gè)整體的焊接方法。3．釬焊。釬焊是將比被焊金屬熔點(diǎn)低的金屬〔稱為釬料〕加熱熔化，但被焊金屬不熔化，釬料熔化后填滿焊件連接處的縫隙，使焊件連接起來的焊接方法。常用的焊接方法分類如圖1一14所示。用焊接方法制造的毛坯的特點(diǎn)是可以以小拼大，氣密性好，生產(chǎn)周期短，不需要重型和專用設(shè)備，可以生產(chǎn)有較好的強(qiáng)度和剛度，而且質(zhì)量輕、材料利用率高的毛坯。缺點(diǎn)是抗振性差，易變形。三、切削加工由于現(xiàn)代機(jī)器的性能要求較高，所以對(duì)組成機(jī)器各局部的零件的加工質(zhì)量也相應(yīng)地提出了很高的要求。目前，除了很少一局部零件是采用精密鑄造或精密鍛造方法直接獲得以外，絕大局部零件要靠機(jī)械加工的方法來獲得。切削加工是用刀具從金屬材料〔毛坯〕上切去多余的金屬層，從而獲得幾何形狀、尺寸精度和外表粗糙度都符合要求的零件的加工方法。它可分為鉗工和機(jī)工兩大局部。鉗工一般是由工人手持工具對(duì)工件進(jìn)行加工，主要內(nèi)容有劃線、鋸削、銼削、鏨削、鉆孔、鉸孔、攻絲、套扣等為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率，鉗工操作已逐漸向機(jī)械化方向開展。機(jī)工是指由工人操縱機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工，常見的加工力法有車削、鉆削、刨削、銑削、鏜削、磨削及齒輪的齒形加工等隨著科學(xué)技術(shù)的日益開展，對(duì)機(jī)器設(shè)備的要求不斷提高，各種新材料不斷出現(xiàn)，各種復(fù)雜形狀的零件也日益增多，用通常的切削加工方法往往不能滿足要求甚至無法加工，于是出現(xiàn)了特種加工，并且隨著科學(xué)技術(shù)的開展而開展。特種加工實(shí)質(zhì)上是直接利用電能光能聲能、化學(xué)能和電化學(xué)能或與機(jī)械能組合等形式將坯料或工件上多余的材料去除的加工方法的總稱，如電火花加工、電化學(xué)加工、激光加工和超聲波加工等。這些在航空、電子、輕工業(yè)等部門以及電機(jī)、電器、儀表、汽車等行業(yè)中已成為不可缺少的加工方法。四、熱處理熱處理是一種改善金屬材料及其制品〔如機(jī)器零件、工具〕性能的工藝。根據(jù)不同目的，將材料或其制件加熱到適應(yīng)的溫度，保溫，隨后用不同的方法冷卻，改變其內(nèi)部組織〔有時(shí)僅使外表組織改變或使外表成分改變〕，以獲得所要求的性能在機(jī)械制造中，所有重要的工具和零件都要進(jìn)行熱處理，而且有的零件在整個(gè)工藝過程中要處理兩次以上。除了合金化以外，熱處理方法是改變金屬材料性能的主要途徑。熱處理和其他加工工序不同，它的目的不是改變零件的形狀和尺寸而是改變其內(nèi)部組織和性能。它是保證零件內(nèi)在質(zhì)量的重要工序根據(jù)熱處理的目的要求和工藝方法的不同，鋼的熱處理分類如圖1-1S所示。四、熱處理熱處理是一種改善金屬材料及其制品〔如機(jī)器零件、工具〕性能的工藝。根據(jù)不同目的，將材料或其制件加熱到適應(yīng)的溫度，保溫，隨后用不同的方法冷卻，改變其內(nèi)部組織〔有時(shí)僅使外表組織改變或使外表成分改變〕，以獲得所要求的性能在機(jī)械制造中，所有重要的工具和零件都要進(jìn)行熱處理，而且有的零件在整個(gè)工藝過程中要處理兩次以上。除了合金化以外，熱處理方法是改變金屬材料性能的主要途徑。熱處理和其他加工工序不同，它的目的不是改變零件的形狀和尺寸而是改變其內(nèi)部組織和性能。它是保證零件內(nèi)在質(zhì)量的重要工序根據(jù)熱處理的目的要求和工藝方法的不同，鋼的熱處理分類如圖1-1S所示。下面介紹普通熱處理和外表熱處理的相關(guān)內(nèi)容?！惨弧称胀崽幚?．退火。把鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻〔隨爐冷、坑冷、砂冷、灰冷〕的熱處理工藝叫退火。2．正火。把鋼加熱到相變溫度以上30-S0℃，保溫一定時(shí)間，然后在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝叫正火。退火與正火主要用于鋼的預(yù)先熱處理，其目的是為了消除鑄、鍛、焊等工序所造成的組織缺陷與內(nèi)應(yīng)力，也為后續(xù)的機(jī)加工及熱處理做好組織與性能上的準(zhǔn)備。對(duì)于一般鑄件、焊接件以及一些性能要求不高的工件，退火與正火也可以作為最終熱處理正火與退火的區(qū)別是冷卻速度不同：正火冷速較大，強(qiáng)度和硬度也較高；正火比退火生產(chǎn)周期短，設(shè)備利用率高，比擬經(jīng)濟(jì)。假設(shè)零件尺寸較大或形狀較復(fù)雜，正火可能會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力和變形，甚至開裂。3．淬火。淬火是指把鋼加熱到相變溫度以上的某一溫度，然后快速冷卻至室溫〔油冷或水冷〕，從而提高鋼的硬度和耐磨性。4．回火。將淬火后的工件加熱至低于相變點(diǎn)某一溫度，保持一段時(shí)間，然后冷卻，使組織成為較穩(wěn)定的狀態(tài)稱為回火?；鼗鸬哪康氖墙档痛慊痄摰拇嘈裕瑴p少或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形和開裂。使不穩(wěn)定的組織趨于穩(wěn)定，以保持工件的形狀尺寸精度，并獲得所要求的組織和性能。鋼淬火后的硬度雖高，但脆性過大，組織不穩(wěn)定，不宜直接使用。經(jīng)過回火硬度下降，但韌性有較大改善。淬火和回火必須配合使用，單獨(dú)進(jìn)行任何一個(gè)操作都是沒有意義的。下面介紹普通熱處理和外表熱處理的相關(guān)內(nèi)容?！惨弧称胀崽幚?．退火。把鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻〔隨爐冷、坑冷、砂冷、灰冷〕的熱處理工藝叫退火。2．正火。把鋼加熱到相變溫度以上30-S0℃，保溫一定時(shí)間，然后在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝叫正火。退火與正火主要用于鋼的預(yù)先熱處理，其目的是為了消除鑄、鍛、焊等工序所造成的組織缺陷與內(nèi)應(yīng)力，也為后續(xù)的機(jī)加工及熱處理做好組織與性能上的準(zhǔn)備。對(duì)于一般鑄件、焊接件以及一些性能要求不高的工件，退火與正火也可以作為最終熱處理正火與退火的區(qū)別是冷卻速度不同：正火冷速較大，強(qiáng)度和硬度也較高；正火比退火生產(chǎn)周期短，設(shè)備利用率高，比擬經(jīng)濟(jì)。假設(shè)零件尺寸較大或形狀較復(fù)雜，正火可能會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力和變形，甚至開裂。3．淬火。淬火是指把鋼加熱到相變溫度以上的某一溫度，然后快速冷卻至室溫〔油冷或水冷〕，從而提高鋼的硬度和耐磨性。4．回火。將淬火后的工件加熱至低于相變點(diǎn)某一溫度，保持一段時(shí)間，然后冷卻，使組織成為較穩(wěn)定的狀態(tài)稱為回火。回火的目的是降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形和開裂。使不穩(wěn)定的組織趨于穩(wěn)定，以保持工件的形狀尺寸精度，并獲得所要求的組織和性能。鋼淬火后的硬度雖高，但脆性過大，組織不穩(wěn)定，不宜直接使用。經(jīng)過回火硬度下降，但韌性有較大改善。淬火和回火必須配合使用，單獨(dú)進(jìn)行任何一個(gè)操作都是沒有意義的。〔二〕外表熱處理1．外表淬火。有些零件在使用中須承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦或沖擊載荷，一般要求其外表具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，而心部在保持一定強(qiáng)度、硬度下，具有足夠的塑性和韌性。對(duì)這類零件進(jìn)行外表淬火是滿足上述性能要求的有效方法之一。外表淬火指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將外表層奧氏體化后進(jìn)行淬火，以強(qiáng)化零件外表的熱處理方法。目前生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的是感應(yīng)加熱外表淬火和火焰加熱外表淬火2．化學(xué)熱處理。是將鋼件置于一定溫度的特定介質(zhì)中保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入鋼件表層，從而改變表層的化學(xué)成分和組織來改變其性能的一種熱處理工藝。與外表淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變表層組織，而且還改變其化學(xué)成分，因此能更有效地改變表層性能化學(xué)熱處理的方法有：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲鉻、滲鋁滲硼等。目前生產(chǎn)中最常用的是滲碳、滲氮和碳氮共滲。五、裝配機(jī)器的裝配是整個(gè)機(jī)器制造過程中的最后一個(gè)過程。它包括安裝、調(diào)整、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、油漆及包裝等。裝配工作的好壞，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性作用。假設(shè)相配零件之間的配合精度不符合要求，相對(duì)位置不準(zhǔn)確，將會(huì)影響機(jī)器的工作性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使機(jī)器無法工作。假設(shè)在裝配過程中不重視清潔工作，粗心大意和不按工藝要求裝配，也不可能裝配出好的產(chǎn)品，而裝配質(zhì)量差的機(jī)器其精度低、性能差、功耗大且壽命短。機(jī)器裝配過程一般分為組件裝配、部件裝配和總裝配。l組件裝配，指將兩個(gè)以上的零件連接組合成為組件的過程；2部件裝配，指將組件、零件連接組合成為獨(dú)立部件的過程；3．總裝配，指將部件、組件、零件連接組合成為整臺(tái)機(jī)器的過程。機(jī)器裝配后要進(jìn)行調(diào)整、精度檢驗(yàn)和試車。調(diào)整是指調(diào)節(jié)零件或機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置、配合間隙和結(jié)構(gòu)松緊等。精度檢驗(yàn)包括工作精度和幾何精度檢驗(yàn)。試車是指機(jī)器裝配后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，包括運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性、工作時(shí)溫升、密封性、轉(zhuǎn)速、功率、振動(dòng)和噪聲等。最后進(jìn)行油漆、涂油和裝箱。第四節(jié)零件加工質(zhì)量一臺(tái)機(jī)器的質(zhì)量主要取決于組成機(jī)器各個(gè)零件的加工質(zhì)量和產(chǎn)品的裝配質(zhì)量；反之，零件加工的質(zhì)量也反映了零件加工中的機(jī)器質(zhì)量、工藝水平和工人技術(shù)水平。應(yīng)當(dāng)如何來評(píng)定零件的加工質(zhì)量呢？盡管機(jī)械零件的種類繁多，結(jié)構(gòu)形狀各異，但任何零件都是由一些具有一定尺寸和形狀的簡(jiǎn)單外表〔平面、圓柱面、圓錐面、成形面等〕按一定相互位置關(guān)系構(gòu)成的。零件外表的尺寸、形狀和相互位置以及外表粗糙度反映了零件的幾何特征；材料的強(qiáng)度、硬度、彈性、剛度等反映了零件的物理機(jī)械特征。在評(píng)定零件的加工質(zhì)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮這些因素?，F(xiàn)僅就零件的幾何特征來闡述零件的加工質(zhì)量。零件加工質(zhì)量的主要指標(biāo)包括加工精度和外表粗糙度兩個(gè)方面。一、加工精度經(jīng)機(jī)械加工后的零件，其實(shí)際幾何參數(shù)〔尺寸、形狀和位置〕與理想幾何參數(shù)相符合的程度稱為零件加工精度。由于加工過程中的種種原因，不可能把零件做得絕對(duì)準(zhǔn)確并同理想的幾何參數(shù)完全相符，實(shí)際上總會(huì)產(chǎn)生一些偏離，這種偏離就是“加工誤差”。事實(shí)上，在實(shí)際應(yīng)用中，也沒有必要把每個(gè)零件做得絕對(duì)準(zhǔn)確。只要能保證零件在機(jī)器中的功用，把零件的加工誤差控制在一定范圍內(nèi)是完全允許的，這個(gè)允許的誤差范圍就叫公差。國(guó)家給機(jī)械工業(yè)規(guī)定了各級(jí)精度和相應(yīng)的公差標(biāo)準(zhǔn)。只要零件的加工誤差不超過零件圖上按零件的設(shè)計(jì)要求和公差標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的偏差，就可以保證零件加工精度的要求。“加工精度”和“加工誤差”這兩個(gè)概念在評(píng)定零件幾何參數(shù)中的作用是等同的。零件加工精度高，加工誤差就小，零件加工質(zhì)量好；反之，加工精度低，加工誤差就大，零件加工質(zhì)量差。零件的加工精度包括如下三個(gè)方面：〔一〕尺寸精度尺寸精度指零件外表本身的尺寸〔如圓柱面的直徑〕和外表間相互的距離尺寸〔如各孔之間的距離〕的精度。圖1-16所示為尺寸與有關(guān)術(shù)語的示意圖。圖1-16中術(shù)語的意義如下：1．根本尺寸，指設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)使用要求，通過強(qiáng)度、剛度計(jì)算或結(jié)構(gòu)方面考慮確定的尺寸。2．極限尺寸，指允許尺寸變化的兩個(gè)極限值，其中較大的一個(gè)稱為最大極限尺寸，較小的一個(gè)稱為最小極限尺寸。3．尺寸偏差，是某一尺寸減去其根本尺寸所得的代數(shù)差。最大極限尺寸減去其根本尺寸所得的代數(shù)差稱為上偏差，最小極限尺寸減去其根本尺寸所得的代數(shù)差稱為下偏差。4．尺寸公差，是尺寸的允許變動(dòng)量。公差數(shù)值越小，那么尺寸精度越高；公差數(shù)值越大，那么尺寸精度越低。S，公差帶，在圖1-16中，代表上、下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域稱為公差帶。尺寸公差帶由“公差帶大小”和“公差帶位置”兩個(gè)要素來決定。例如，一個(gè)外圓面，其尺寸為。指其根本尺寸為S0mm，上偏差為，下偏差為，最大極限尺寸為49.97mm。那么尺寸公差＝最大極限尺寸-最小極限尺寸=

49.97

-49.94=

0.

03

(

mm

)或尺寸公差=上偏差-下偏差＝-0

.03

-〔〔mm〕尺寸公差已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，把尺寸公差分為20級(jí)。即IT01、IT0、IT1~IT18，IT表示標(biāo)準(zhǔn)公差。數(shù)字越大，精度越l低．加工誤差越大，加工越容易，制造本錢越低。各級(jí)精度的大致應(yīng)用范圍舉例如下：IT6

~ITS：在一般機(jī)器制造中用得較少，它主要用于一些精密零件、精密機(jī)器和精密儀器中的零件。IT7

~IT6：在機(jī)床和一般較精密的機(jī)器制造中用得最普遍。如車床的主軸與軸承、動(dòng)力機(jī)中的活塞與氣缸等。IT9

~IT8：在機(jī)器制造中屬中等精度。如用于重型機(jī)床、蒸汽機(jī)的次要局部；農(nóng)業(yè)機(jī)械、重型機(jī)械的較重要局部。IT10

~IT13：用于機(jī)車車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械等機(jī)器的不重要局部IT12

~IT18：用于非配合尺寸的公差。〔二〕形狀精度隨著生產(chǎn)的開展，對(duì)機(jī)械制造產(chǎn)品的要求愈來愈高，為了在機(jī)器零件中實(shí)現(xiàn)正確裝配，有時(shí)單靠尺寸精度來控制零件的幾何形狀已不夠了，還要對(duì)零件外表的幾何形狀及相互位置提出技術(shù)要求。以圖1-17為例，雖然同樣保持在尺寸公差范圍內(nèi)，卻可能加工成圖示的幾種不同的形狀，假設(shè)將此軸裝在精密機(jī)械上，顯然會(huì)有不同的效果。零件的形狀精度是指加工后零件外表實(shí)際測(cè)得的形狀和理想形狀的符合程度。理想形狀是指幾何意義上絕對(duì)正確的圓、直線、平面、圓柱面及其他成形外表等。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，形狀精度用形狀公差等級(jí)表示。〔三〕位置精度位置精度是指加工后零件有關(guān)要素相互之間的實(shí)際位置和理想位置的符合程度。理想位置是指幾何意義上絕對(duì)的平行、垂直、同軸和絕對(duì)準(zhǔn)確的角度關(guān)系等。形位公差特征工程共有14種，其名稱和符號(hào)如表1-3所示：其中形狀公差4種，位置公差8種，形狀或位置公差2種。為便于形狀和位置公差的測(cè)量和標(biāo)注，通常用形狀和位置的公差帶來表示限制形狀與位置變動(dòng)的區(qū)域。一個(gè)完全確定的形狀和位置公差帶由公差帶形狀、公差帶大小、公差帶方向和公差帶位置四個(gè)要素來確定。主要公差帶的形狀及實(shí)用例如如表l-4所示。形狀和位置公差帶的大小即為公差值。按照公差值的大小，除圓度、圓柱度外，各類形狀和位置公差均分為12級(jí)，最高為1級(jí)，最低為12級(jí)。而圓度與圓柱度為適應(yīng)高精度零件的需要，增加了一個(gè)0級(jí)。零件外表的尺寸、形狀、位置精度之間是有聯(lián)系的。通常尺寸精度要求高，相應(yīng)的形狀、位置精度要求也高。對(duì)于特殊功用零件的某些外表，如檢驗(yàn)用的平板，其幾何形狀精度要求可能更高，但其位置精度、尺寸精度并不一定要求高。零件加工外表的精度要求是根據(jù)設(shè)計(jì)要求及工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素綜合分析而確定的。二、外表粗糙度無論采用何種切削加工方法加工，在經(jīng)過加工的零件外表上總會(huì)留下微細(xì)的凹凸不平的刀痕，出現(xiàn)交錯(cuò)起伏的峰谷現(xiàn)象，粗加工后的外表用肉眼就能看到，精加工后的外表用放大鏡或顯微鏡仍能觀察到，這就是零件加工后的外表粗糙度。外表粗糙度對(duì)機(jī)器零件的配合性質(zhì)、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性均有較大影響。評(píng)定外表粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)有六種。目前我國(guó)主要采用輪廓算術(shù)平均偏差Ra，其含義如圖1-18所示，即通過零件外表輪廓做一中線m，將一定長(zhǎng)度的輪廓分成兩局部，使中線兩側(cè)輪廓線與中線之間所包含的面積相等，即F1+F3+……Fn-1=F2+F4+……+Fn，輪廓的平均算術(shù)偏差R。就是在一定測(cè)量長(zhǎng)度l范圍內(nèi)，輪廓上各點(diǎn)至中線距離絕對(duì)值的平均算術(shù)偏差，用公式表示為：零件外表的Ra數(shù)值越小那么外表越光潔，零件質(zhì)量越高，其單位為微米〔μm〕。通常，尺寸公差、外表形狀公差小時(shí)，外表粗糙度參數(shù)值也小。但外表粗糙度參數(shù)值和尺寸公差、外表形狀公差之間并不存在確定的函數(shù)關(guān)系，如手輪、手柄的尺寸公差值較大，但外表粗糙度參數(shù)值卻較小。三、配合〔一〕配合的根本概念配合是指由零件組裝成機(jī)器時(shí)，相互結(jié)合的零件形成一定的配合；配合的選擇是否正確，對(duì)機(jī)器的質(zhì)量和壽命有較大影響。以軸和孔的配合為例，根本尺寸相同、互相配合的軸與孔公差帶之間的關(guān)系稱為配合。根據(jù)使用要求的不同，配合有三種類型。1．間隙配合。在孔與軸的配合中，孔的公差帶在軸的公差帶之上，任取加工合格的一對(duì)軸和孔相配合都具有間隙〔包括最小間隙為零〕。2．過盈配合。在孔與軸的配合中，孔的公差帶在軸的公差帶之下，任取加工合格的一對(duì)軸和孔相配合都具有過盈〔包括最小過盈為0〕。3．過渡配合?？椎墓顜Ш洼S的公差帶互相交疊，任取加工合格的一對(duì)軸和孔相配合，可能具有間隙，也可能具有過盈的配合稱為過渡配合。以上三種情況如表l-S所示?！捕撑浜系倪x擇以軸和孔為例，兩者之間的配合要求有三種情況：1．軸和孔配合后有相對(duì)運(yùn)動(dòng)〔轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)〕的要求，應(yīng)選用間隙配合。用作滑動(dòng)軸承的間隙配合，其間隙的大小與旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)精度、載荷大小、載荷特性、潤(rùn)滑方式、工作溫度、材料、軸承結(jié)構(gòu)、支撐距離、尺寸精度、形狀位置精度以及外表粗糙度等許多因素有關(guān)。用作導(dǎo)向或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的間隙配合，其間隙大小取決于導(dǎo)向精度要求、往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率以及速度等因素。2．軸和孔靠配合面?zhèn)鬟f載荷時(shí)，應(yīng)選用過盈配合。過盈的大小取決于最小過盈量能否承受所要傳遞的最大力矩。載荷增大或承受沖擊載荷時(shí)，過盈量應(yīng)該增大，但最大過盈應(yīng)以零件承受的內(nèi)應(yīng)力不超過其屈服極限為準(zhǔn)。3．軸和孔配合后要求有定位精度，而且經(jīng)常拆卸的，主要選用過渡配合，但也可以根據(jù)情況選用較小間隙的間隙配合或較小過盈的過盈配合。第五節(jié)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型同一零件當(dāng)其生產(chǎn)數(shù)量不同時(shí)，采用的生產(chǎn)方法也不同。如僅生產(chǎn)一個(gè)或幾個(gè)零件，一般采用通用機(jī)床進(jìn)行加工；如要連續(xù)生產(chǎn)成千上萬個(gè)零件，那么采用高效率的專用機(jī)床及專用的夾具和刀具。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)每年應(yīng)能制造合格產(chǎn)品的數(shù)量，通常也稱為年產(chǎn)量，它表達(dá)了生產(chǎn)規(guī)模。生產(chǎn)類型是由產(chǎn)品的大小、復(fù)雜程度和生產(chǎn)綱領(lǐng)來決定的。生產(chǎn)類型可以分為以下三種：第一，單件生產(chǎn)。單個(gè)或少量地制造相同的產(chǎn)品，很少重復(fù)或完全不重復(fù)，稱為單件生產(chǎn)。重型機(jī)器、新產(chǎn)品試制的生產(chǎn)都屬于單件生產(chǎn)。第三，成批生產(chǎn)。成批地制造相同的產(chǎn)品，并且按一定周期重復(fù)地進(jìn)行生產(chǎn)，稱為成批生產(chǎn)。一般的機(jī)床生產(chǎn)屬于成批生產(chǎn)一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品〔或零件〕的數(shù)量稱為生產(chǎn)批量。根據(jù)生產(chǎn)批量多少，成批生產(chǎn)又可分為小批、中批及大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)的組織形式和工藝特征與單件生產(chǎn)相接近，而大批生產(chǎn)那么與大量生產(chǎn)相接近。第三，大量生產(chǎn)。連續(xù)不斷地生產(chǎn)數(shù)量很多的相同產(chǎn)品，稱為大量生產(chǎn)，汽車、軸承及自行車的生產(chǎn)一般屬于大量生產(chǎn)。進(jìn)行大量生產(chǎn)的工廠，其大多數(shù)工作是重復(fù)地對(duì)同一零件進(jìn)行同一工序的加工。各種生產(chǎn)類型的典型標(biāo)準(zhǔn)如表1-6所示。不同的生產(chǎn)類型對(duì)生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、車間管理、毛坯選擇、設(shè)備、工藝裝備、加工方法和工人技術(shù)等級(jí)的要求均有所不同。因此生產(chǎn)類型對(duì)生產(chǎn)工藝過程是有很大影響的。所以，制定的工藝規(guī)程必須使其與生產(chǎn)類型相適應(yīng)，以取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。表l-7列出了各種生產(chǎn)類型的工藝特征。機(jī)械制造工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析一種機(jī)械產(chǎn)品在投入生產(chǎn)之前，需要進(jìn)行周密的工藝設(shè)計(jì)，通過工藝設(shè)計(jì)選擇毛坯種類確定零件〔產(chǎn)品〕的工藝過程和各工序采用的設(shè)備、工藝裝備〔刀具、工具、夾具、量具等〕、機(jī)械加工切削用量、質(zhì)量檢查方法等。往往在同樣能滿足被加工零件的加工精度和外表質(zhì)量的要求下，可以用幾種不同的加工方案來實(shí)現(xiàn)，其中有些方案可能具有很高的生產(chǎn)率，但設(shè)備和工藝裝備方面的投資較大；另一些方案那么可能投資較節(jié)省，但生產(chǎn)率低，因此不同的工藝方案就有不同的經(jīng)濟(jì)效果。為了選取在給定的生產(chǎn)條件下最經(jīng)濟(jì)合理的方案，對(duì)不同的工藝方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)比就具有重要意義。一、工藝本錢的組成制造一個(gè)零件或一臺(tái)產(chǎn)品必需的一切費(fèi)用的總和，就是零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)本錢。這種制造費(fèi)用實(shí)際上可分為與工藝過程有關(guān)的費(fèi)用和與工藝過程無關(guān)的費(fèi)用兩類。因此，對(duì)不同的工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)比時(shí)，就只需分析、評(píng)比它們與工藝過程直接有關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用。所謂工藝本錢是指與工藝過程有關(guān)的費(fèi)用總額。最常用的工藝本錢工程有：S1―毛坯或原材料費(fèi)用；S2―操作工人工資；S3―機(jī)床電費(fèi)；S4―通用機(jī)床的折舊費(fèi)；SS―通用夾具維護(hù)及折舊費(fèi)；S6―刀具維護(hù)及折舊費(fèi)；S7―專用夾具維護(hù)及折舊費(fèi)；S8―專用機(jī)床維護(hù)及折舊費(fèi)；S9―調(diào)整工人工資與調(diào)整雜費(fèi)。工藝本錢按照與生產(chǎn)量的關(guān)系，上述費(fèi)用可以分為可變費(fèi)用D和不變費(fèi)用B?！惨弧晨勺冑M(fèi)用D

可變費(fèi)用D是與年生產(chǎn)量直接有關(guān)，即隨年生產(chǎn)量的增減而成比例變動(dòng)的費(fèi)用。它包括：毛坯或原材料費(fèi)用、操作工人工資、機(jī)床電費(fèi)、通用機(jī)床折舊費(fèi)、通用夾具維護(hù)及折舊費(fèi)、刀具維護(hù)及折舊費(fèi)等。可變費(fèi)用的單位是元／件。即：D=S1+S2+S3+S4＋S5＋S6〔元／件〕(1-1)〔二〕不變費(fèi)用B

不變費(fèi)用B與年生產(chǎn)量無直接關(guān)系，即為不隨年產(chǎn)量的增減而變化的費(fèi)用。它包括：專用夾具維護(hù)及折舊費(fèi)、專用機(jī)床維護(hù)及折舊費(fèi)、調(diào)整工人毛資與調(diào)整雜費(fèi)等不變費(fèi)用的單位是元／年。即：B＝S7＋S8＋S9〔元／年〕采用某一工藝方案所需的年度工藝本錢可按以下公式進(jìn)行計(jì)算：Cn＝D·Q＋B(l一2)式中：Cn―工藝方案年度工藝本錢〔元／年〕;D―工藝本錢中單件產(chǎn)品的可變費(fèi)用〔元／件〕;Q―采用該工藝方案生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量〔件／年〕;B―工藝本錢中，全年不變費(fèi)用〔元／年〕。式〔1-2〕所表示的全年工藝本錢和年產(chǎn)量關(guān)系可用一條直線來表示，如圖l一19所示。采用某一工藝方案的單件零件〔產(chǎn)品〕工藝本錢Cd、可用下式表示：Cd=D+B/Q〔元/件〕(l-3)單件產(chǎn)品工藝本錢與產(chǎn)品年產(chǎn)量呈雙曲線關(guān)系，如圖1-20所示。圖1-20所示的曲線分為I、II、III段。在I段，單件工藝本錢受產(chǎn)量變化的影響很大，年產(chǎn)量發(fā)生很小的變化〔△Q1〕也會(huì)使單件工藝本錢大幅度下降〔△Cd1)。在III段，即年產(chǎn)量增加到一定數(shù)量之后，單件工藝本錢受年產(chǎn)量變化的影響很小。這時(shí)，即使年產(chǎn)量增加較多〔△QIII)，單件工藝本錢也不會(huì)有顯著的降低〔△CdIII〕。二工藝方案的經(jīng)濟(jì)分析對(duì)不同工藝方案的經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行分析，可利用Ca-Q，Cd-Q的關(guān)系，通常有以下兩種情況：〔一〕根本投資相近或使用現(xiàn)有設(shè)備的情況假設(shè)不同工藝方案的根本投資相近，或都采用現(xiàn)有設(shè)備，那么工藝本錢就是衡量各工藝方案經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。當(dāng)產(chǎn)量Q為一定時(shí)，比照兩個(gè)工藝方案的工藝本錢可用公式(1-l〕進(jìn)行計(jì)算，即：比照兩個(gè)工藝方案的工藝本錢可用公式Cn1=Q*D1+B1Cn2=Q*D2+B2Dl+B,DZ+BZ△Cn=Cn1-Cn2=Q(D1-D2)+(B1-B2)〔元／年〕〔1-4〕式中：Cn1、Cn2—工藝方案I與工藝方案II的工藝本錢〔元／年〕;D1、D2—工藝方案I與工藝方案II的可變費(fèi)用〔元／件〕;

B1、B2—工藝方案I與工藝方案II的不變費(fèi)用〔元／年〕;

Q—零件〔產(chǎn)品〕的預(yù)計(jì)年產(chǎn)量。假設(shè)產(chǎn)量Q為變量，那么可用圖解法。設(shè)兩個(gè)工藝方案中B2>B1,D2<D1,那么兩個(gè)方案的年度工藝本錢和生產(chǎn)量的關(guān)系如圖1-21所示。圖1-21中Q0為兩工藝方案工藝本錢相等的年產(chǎn)量，即:Q0*D1+B1=Q0*D2+B2Q0=B2-B1/D1-D2〔1-5〕假設(shè)以方案I為根底方案，方案II為比照方案，Q0稱為比照工藝方案的臨界產(chǎn)量，也可稱為比照工藝方案的最小經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。顯然，當(dāng)預(yù)計(jì)年產(chǎn)量小于Q0時(shí)，采用工藝方案I較采用工藝方案II有利；當(dāng)預(yù)計(jì)年產(chǎn)量大于Q0時(shí)，那么采用工藝方案II較采用工藝方案I有利。〔二〕根本投資相差較大的情況假設(shè)兩種工藝方案的根本投資相差較大，例如第一種方案采用了高生產(chǎn)率、價(jià)格較貴的機(jī)床和工藝裝備，根本投資K1較大，但工藝本錢Cn1降低；第二種方案采用價(jià)格廉價(jià)的一般機(jī)床和工藝裝備，根本投資K2較小，但工藝本錢Cn2較高。第一種方案工藝本錢的減低是由于增加了根本投資而得到的，所以單純比擬工藝本錢是難以全面評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)性的，還必須考慮兩種方案根本投資差額的回收期。所謂回收期是指第一種方案比第二種方案多用的投資需要多長(zhǎng)時(shí)間方能由于工藝本錢的降低而回收?；厥掌诳捎上率角蟮茫簉=K1-K2/Cn2-Cn1=△K/△Cn式中：r=回收期，△K=根本投資差額〔元〕，△Cn=全年本錢工藝節(jié)約額〔元/年〕?；厥掌谠蕉蹋敲唇?jīng)濟(jì)效果越好。一般地，計(jì)算回收期應(yīng)滿足以下要求：1．回收期應(yīng)小于所采用設(shè)備或工藝裝備的使用年限。2．回收期應(yīng)小于市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求年限。3．回收期應(yīng)小于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)回收期。如：一般新夾具的標(biāo)準(zhǔn)回收期為2-3年，新機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)回收期為4-6年。值得注意的是，對(duì)工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)定時(shí)，必須在確保制造質(zhì)量的前提下，全面考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件和促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)開展等問題。通常對(duì)年產(chǎn)量較大的主要零件的工藝方案，應(yīng)通過對(duì)工藝本錢的估算評(píng)定其經(jīng)濟(jì)性。而對(duì)于一般零件，那么可利用各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)〔常用的有：每臺(tái)機(jī)床的年產(chǎn)量―噸／臺(tái)，件／臺(tái)；每個(gè)生產(chǎn)工人的年產(chǎn)量―噸／人，件／人；每平方米生產(chǎn)面積的年產(chǎn)量―噸／平方米，件／平方米，；材料利用率；設(shè)備負(fù)荷率等〕，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不同方案進(jìn)行論證，選取在該生產(chǎn)條件下最經(jīng)濟(jì)合理的方案。第二章機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)機(jī)器設(shè)備的傳動(dòng)裝置是機(jī)器設(shè)備的重要組成局部，它在一定程度上決定了機(jī)器設(shè)備的工作性能、尺寸、重量和價(jià)值。按照傳動(dòng)的工作原理，傳動(dòng)裝置可分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和磁力傳動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中，往往是以上幾種傳動(dòng)方式的組合。本章主要表達(dá)應(yīng)用較為廣泛的機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)的根本知識(shí)。第一節(jié)機(jī)械傳動(dòng)在傳動(dòng)裝置中以機(jī)械傳動(dòng)的應(yīng)用最為廣泛。機(jī)械傳動(dòng)的作用主要表現(xiàn)在三個(gè)萬面：1．傳遞動(dòng)力。傳動(dòng)裝置的主要作用是為了將驅(qū)動(dòng)力傳遞給工作局部以使機(jī)器做功。2．改變運(yùn)動(dòng)速度和方向。一臺(tái)機(jī)器為了更好地完成工作任務(wù)，其工作局部的運(yùn)動(dòng)速度往往在一定的范圍內(nèi)變動(dòng)，其工作運(yùn)動(dòng)方向也往往是變化的這種頻繁的變速或換向要求由變速裝置和換向機(jī)構(gòu)來完成。3．改變運(yùn)動(dòng)形式。一臺(tái)機(jī)器工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)機(jī)器的用途設(shè)計(jì)而來的，所以要求其運(yùn)動(dòng)方式也是多樣的，如工作機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)、間歇運(yùn)動(dòng)或沿任一軌跡運(yùn)動(dòng)。這些不同的運(yùn)動(dòng)方式的完成主要由傳動(dòng)局部的不同機(jī)構(gòu)決定。機(jī)器設(shè)備中常用的機(jī)械傳動(dòng)形式有：螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)和連桿傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)等。一、機(jī)械傳動(dòng)功率和機(jī)械效率在機(jī)械傳動(dòng)中，既有運(yùn)動(dòng)的傳遞，又有動(dòng)力的傳遞，反映動(dòng)力傳遞的參數(shù)是傳動(dòng)功率和機(jī)械效率?！惨弧彻凸β十?dāng)物體受到力F的作用，并在力F的作用下移動(dòng)了一段距離S時(shí)，那么說明力對(duì)物體做了功，如圖2-l(a〕所示。功的大小等于力和物體沿作用力方向移動(dòng)距離的乘積。以W表示功，那么：W=FS(2-l)假設(shè)力的方向與物體移動(dòng)的方向不一致時(shí)，設(shè)其夾角為α，如圖2-1(b〕所示，那么：W=FScosα〔2一2)力在單位時(shí)間所做的功叫做功率，用P表示，假設(shè)在時(shí)間t做功為W，那么：P=W/T=FScosα/t由于物體的速度v=s/t，于是P=FVcosα〔2-3〕即功率等于力在其作用點(diǎn)速度方向上的投影與速度的乘積。在較多的情況下α＝O，那么cosα＝1，于是：P=Fv〔2-4〕式中:F—力，單位為牛頓〔N);

v—速度，單位為米／秒〔m/s);

P—功率，單位為瓦特〔W),IW=1N*1m/s工程上常用千瓦〔kW〕表示功率單位，1kW=1kN*m/s由公式〔2-4〕可以看出，當(dāng)機(jī)器的功率一定時(shí)，力和速度成反比，速度大，力就?。凰俣刃。痛?。對(duì)于機(jī)器中轉(zhuǎn)動(dòng)的零件，如果半徑為R，轉(zhuǎn)速為n，那么圓周上任一點(diǎn)的線速度v=2πR*n/60；又設(shè)圓周上的切向力為F，那么此F力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩〔也就是作用在旋轉(zhuǎn)零件上的力矩〕T=FR。根據(jù)P＝Fv，可得：P=F2πRn/60=Tπn/30(W)假設(shè)以kW計(jì)，那么P=Tπn/30000〔kW〕，即：T=9550P/n〔N*m〕〔2-5〕式中：T―轉(zhuǎn)矩，單位為N·m;

P―功率，單位為kW;

n―轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)／分〔r/min〕。由公式〔2-5〕可以看出：當(dāng)機(jī)器功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，轉(zhuǎn)速大時(shí)轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)速小時(shí)轉(zhuǎn)矩大。汽車上坡時(shí)，需要較大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，駕駛員就換用低速擋，使汽車的速度減小，以便在一定功率的情況下產(chǎn)生較大的牽引力。[例2-l］電動(dòng)機(jī)功率P=6kW，轉(zhuǎn)速為144Or/min，求輸出轉(zhuǎn)矩。解:由T=9550P/n可求得輸出轉(zhuǎn)矩：T=9550*6/1440=39.8(N*m)〔二〕機(jī)械效率機(jī)器工作時(shí)，由于摩擦等阻力存在，必然要消耗一局部功率，這樣使機(jī)器的輸出功率〔P出〕小于輸入功率〔P入〕。功率損耗的大小，是衡量機(jī)器性能的一個(gè)很重要的指標(biāo)。常用機(jī)械效率η來量度機(jī)器輸入功率被利用的程度。η=P出/P入〔2-6〕顯然，機(jī)械效率η恒小于1。這種功率之間的關(guān)系，既表現(xiàn)在整臺(tái)裝置的總體上，也表現(xiàn)在各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。它是衡量各種傳動(dòng)形式性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在機(jī)械傳動(dòng)中，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一般常見機(jī)構(gòu)和軸承的機(jī)械效率的大致數(shù)值為：一對(duì)齒輪傳動(dòng)0.94~0.99

平型膠帶傳動(dòng)0.92~0.98〔包括軸承損失〕三角帶傳動(dòng)090~0.94〔包括軸承損失〕一對(duì)滑動(dòng)軸承0.94~0.98

一對(duì)滾動(dòng)軸承0.99

滑動(dòng)絲杠0.30~0.60二、機(jī)器上常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)關(guān)系〔一〕螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用內(nèi)、外螺紋組成的螺旋副來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。它主要用來將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。螺紋按牙形剖面可分為三角形、矩形、梯形和鋸齒形等。根據(jù)螺旋線旋轉(zhuǎn)方向，螺紋可分為右旋和左旋兩種，當(dāng)螺紋軸線垂直于水平面時(shí)，正面的螺旋向右上方傾斜上升為右旋螺紋，如圖2-2(a〕、(c〕所示；反之為左旋螺紋，如圖2-2(b〕所示。一般機(jī)器中大都采用右旋螺紋。根據(jù)螺旋線的數(shù)目，螺紋可分為單線、雙線、三線和多線等幾種，圖2-2中，(a〕為單線螺紋：(b〕為雙線螺紋；(c〕為三線螺紋。螺紋中，在同一螺旋線上的相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離叫做導(dǎo)程。相鄰兩牙在中線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向距離叫做螺距。假設(shè)導(dǎo)程用s代表，螺距用p代表，那么由圖2-2可知，對(duì)于單線螺紋導(dǎo)程就等于螺距，即s=p；而雙線螺紋為，s=2P；三線螺紋為s=3p。由此可知，線數(shù)為k的螺紋，其導(dǎo)程與螺距的關(guān)系是：S=kp〔2-7)在普通螺旋機(jī)構(gòu)中，螺桿〔或螺母〕旋轉(zhuǎn)一周，螺母〔或螺桿〕移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程s。因此，不管是螺母位移或螺桿位移，其位移量L與螺旋傳動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系為：L=nst〔2-8〕式中：L―螺母或螺桿位移〔mm〕S-螺紋的導(dǎo)程〔mm〕N-螺桿或螺母的轉(zhuǎn)速〔r/min〕時(shí)間〔min〕。【例2-2】圖2-3所示螺母位移溜板機(jī)構(gòu)中，其螺紋的導(dǎo)程s=4mm，螺桿的轉(zhuǎn)n=50r/min。試求螺母1分鐘帶動(dòng)溜板的位移量。解：螺母1分鐘帶動(dòng)溜板的位移量L，按公式〔2-8〕計(jì)算為:

L=nst=50x4x1＝200(mm)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與其他將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)相比具有以下特點(diǎn)：l結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需內(nèi)、外螺紋組成螺旋副即可。2，降速比大，可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)和降速傳動(dòng)。3省力，在主動(dòng)件上作用一個(gè)不大的轉(zhuǎn)矩，在從動(dòng)件上能獲得很大的推力，如千斤頂。4．在普通螺旋傳動(dòng)中，無論軸向加多大力，只要不損壞螺牙，都不會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，這種現(xiàn)象叫自鎖。螺旋傳動(dòng)能實(shí)現(xiàn)自鎖是使用中的一個(gè)重要特點(diǎn)。5．工作連續(xù)、平穩(wěn)，無噪聲。由于普通螺旋傳動(dòng)螺旋之間產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)，因而摩擦大，效率低。特別是當(dāng)用于機(jī)構(gòu)要有自鎖作用時(shí)，其效率低于50%，這是螺旋機(jī)構(gòu)的最大缺點(diǎn)。為了克服螺旋傳動(dòng)效率低的缺點(diǎn)，采用以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦的滾珠螺旋傳動(dòng)，如圖2-4所示。滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由絲杠、螺母、滾珠和反向器組成。在絲杠和螺母的螺紋滾道之間裝入許多滾珠，將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。當(dāng)絲杠與螺母之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，并沿反向器的通道返回，構(gòu)成封閉循環(huán)。滾珠螺旋傳動(dòng)按滾道回路形成形式的不同分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，如圖2-4所示。滾珠在回路過程中離開螺旋外表的就叫外循環(huán)；滾珠在整個(gè)循環(huán)過程中始終不脫離螺旋外表的叫內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)螺母上開有側(cè)孔，孔內(nèi)鑲有反向器，將相鄰兩螺紋滾道聯(lián)通起來。滾珠越過螺紋頂部進(jìn)人相鄰滾道，因此內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)比外循環(huán)結(jié)構(gòu)緊湊，返回通道短，有利于減少滾珠數(shù)量，使?jié)L珠流暢，減少摩擦，提高效率，但其反向器加工復(fù)雜。與普通螺旋傳動(dòng)相比，滾珠螺旋傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：1．傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)械效＝0.90~0.95。2．磨損小，能較長(zhǎng)時(shí)間保持原始精度，使用壽命長(zhǎng)。3．由于摩擦阻力小，且摩擦力的大小幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，故起動(dòng)轉(zhuǎn)矩接近于運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)靈敏、平穩(wěn)。4．給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，可消除螺桿與螺母螺紋間的間隙，因而有較高的傳動(dòng)精度和軸向剛度。5．不能自鎖，傳動(dòng)具有可逆性，故需采用防逆轉(zhuǎn)措施。6．制造工藝復(fù)雜，本錢較高。由于滾珠螺旋傳動(dòng)具有以上特點(diǎn)，在要求高效率、高精度的場(chǎng)合已廣泛應(yīng)用，如數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)；重型機(jī)械的升降機(jī)構(gòu)及自動(dòng)控制裝置等。〔二〕帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是利用膠帶與帶輪之間的摩擦作用將主動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到另一個(gè)被動(dòng)帶輪上去，根據(jù)傳動(dòng)帶的截面形狀，帶傳動(dòng)又分平帶傳動(dòng)、三角帶傳動(dòng)、圓形帶傳動(dòng)和齒形帶傳動(dòng)，如圖2-5所示。由圖2-5(a〕中可看出，平帶傳動(dòng)有以下幾種形式：1．開口式傳動(dòng)，用于兩軸軸線平行且旋轉(zhuǎn)方向相同的場(chǎng)合；2．交叉式傳動(dòng)，用于兩軸軸線平行且旋轉(zhuǎn)方向相反的場(chǎng)合；3．半交叉式傳動(dòng)，用于兩軸軸線互不平行且在空間交錯(cuò)的場(chǎng)合。目前機(jī)器中用得最多的是三角帶，它是具有梯形截面的無接頭膠帶，通常幾根同時(shí)使用。三角帶與平帶相比，主要是傳動(dòng)能力強(qiáng)〔在相同條件下，約為平帶的3倍〕。因?yàn)槠綆У墓ぷ髅媸莾?nèi)外表，而三角帶的工作面是兩個(gè)側(cè)面。圖2-6所示為帶傳動(dòng)在車床上的應(yīng)用及傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。在實(shí)際工作中，常常需要計(jì)算傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。傳動(dòng)比是指機(jī)構(gòu)中兩轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件角速度或轉(zhuǎn)速的比值。具體在本書中，傳動(dòng)比是指被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比。由圖2-6(b〕可知，如不考慮膠帶與帶輪之問的滑動(dòng)對(duì)傳動(dòng)的影響，帶輪的圓周速度v1、v2和膠帶速度V帶的大小是一樣J，即：V1=v2==v帶πd1n1＝πd2n2所以：n2/n1=d1/d2=I〔2-9〕式中：d1、d2-主、被動(dòng)帶輪直徑〔mm);n1、n2-主、被動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速〔r/min)i-傳動(dòng)比，即被動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比由公式〔2-9〕可知，帶傳動(dòng)比等于主動(dòng)帶輪與被動(dòng)帶輪直徑之比。如果考慮膠帶與帶輪之問的滑動(dòng)，那么其傳動(dòng)之比為：由于帶傳動(dòng)是以傳送帶作為中間撓性件來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，因而具有以下特點(diǎn)：1．運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無噪聲，可以緩沖沖擊和吸收振動(dòng)；2．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞距離遠(yuǎn)；3．制造和安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，不需潤(rùn)滑；4．當(dāng)機(jī)器發(fā)生過載時(shí)，傳動(dòng)帶會(huì)發(fā)生打滑，對(duì)整機(jī)可起到保護(hù)作用；5．外廓尺寸大，效率較低，傳動(dòng)帶壽命較短，且傳動(dòng)精度不高。〔三〕齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是機(jī)器中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。齒輪傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，如圖2一7所示，當(dāng)一對(duì)齒輪相互嚙合而工作時(shí)，主動(dòng)輪的輪齒通過力的作用逐個(gè)地推動(dòng)從動(dòng)輪的輪齒，使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，因而將主動(dòng)軸的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給從動(dòng)軸。設(shè)z1和n1分別為主動(dòng)齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速，z2和n2分別為從動(dòng)齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速，那么：N1*z1=n2*z2故傳動(dòng)比為：I=n2/n1=z1/z2(2-11)從公式〔2-11〕可知，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比等于主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪齒數(shù)之比，或齒輪轉(zhuǎn)速與其齒數(shù)成反比。齒輪傳動(dòng)的種類很多，按照兩軸相對(duì)位置的不同，齒輪傳動(dòng)可分為兩大類，如圖2-8所示。1．兩軸平行的齒輪機(jī)構(gòu)〔平面齒輪機(jī)構(gòu)〕。常見的是圓柱齒輪。依齒形可分為直齒〔圖2-8(a)〕、斜齒〔圖2-8(b)〕和人字齒〔圖2-8(c)〕。圖2-8(a〕、〔b〕、〔c〕均為外嚙合齒輪，傳動(dòng)時(shí)兩輪回轉(zhuǎn)方向相反。圖2-8(d〕為內(nèi)嚙合齒輪，大齒輪的齒分布在圓柱體內(nèi)外表，成為內(nèi)齒輪。傳動(dòng)時(shí)大小齒輪的回轉(zhuǎn)方向相同。圖2-8(e〕為齒輪與齒條傳動(dòng)，這種傳動(dòng)相當(dāng)于大齒輪直徑為無窮大的外嚙合圓柱齒輪、傳動(dòng)時(shí)，齒輪做回轉(zhuǎn)運(yùn)勸，齒條做直線運(yùn)動(dòng)。2兩軸不平行的齒輪機(jī)構(gòu)〔空間齒輪機(jī)構(gòu)〕。兩軸不平行的齒輪機(jī)構(gòu)根據(jù)兩軸空間位置的不同可分為兩軸相交〔多數(shù)為垂直相交〕的圓錐齒輪傳動(dòng)〔圖2-8(f)〕、螺旋〔曲線〕圓錐齒輪傳動(dòng)2-8〔g)〕和兩軸相錯(cuò)的螺旋齒輪傳動(dòng)〔圖2-8(h〕齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：1傳遞運(yùn)動(dòng)可靠，瞬時(shí)傳動(dòng)比恒走；2、適用的載荷和速度范圍大，圓周速度可達(dá)300米／秒，功率可以從幾瓦到幾十萬千瓦；3使用效率高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小4可傳遞在空間任意配置的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)：l與螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)相比，齒輪傳動(dòng)振動(dòng)和噪聲較大，且不可無級(jí)調(diào)速；2傳動(dòng)軸之間的距離不能過大；3加工復(fù)雜，制造本錢高。前面表達(dá)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)僅由一對(duì)齒輪組成，是齒輪傳動(dòng)的最簡(jiǎn)單形式，實(shí)際上，在多數(shù)齒輪傳動(dòng)中，只用一對(duì)齒輪傳動(dòng)是不夠的，如起重機(jī)的提升系統(tǒng)，就需要將電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)榫硗驳牡退俎D(zhuǎn)動(dòng)；在機(jī)床中那么要求將電機(jī)的轉(zhuǎn)速變?yōu)橹鬏S的多種轉(zhuǎn)速；在汽車的后橋差速器中，可將發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的一種轉(zhuǎn)速分解為后輪的兩種轉(zhuǎn)速。因此，為滿足機(jī)器工作的需要，通常在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間，采用一系列相互嚙合的齒輪系統(tǒng)來傳遞運(yùn)動(dòng)。這種由一系列齒輪所組成的齒輪系統(tǒng)稱為輪系。輪系的分類有多種，根據(jù)輪系中各齒輪的軸線在空間位置是否固定，將根本輪系分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。定軸輪系。當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，假設(shè)各齒輪幾何軸線的位置都是固定不變的，那么稱為定軸輪系或普通輪系，如圖2-9所示變速器為定軸輪系。在圖2-9中，雖然雙聯(lián)齒輪2、齒輪4可做軸向移動(dòng)．但其幾何軸線仍然是固定的，故屬于定軸輪系。〔2〕周轉(zhuǎn)輪系。輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線是繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的軸系，稱為周轉(zhuǎn)輪系。如圖2-10所示為由外齒輪1、齒輪2及內(nèi)齒輪3和構(gòu)件H組成的周轉(zhuǎn)輪系．當(dāng)圖示輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空套在構(gòu)件H的心軸O2的齒輪2既繞自身幾何軸線O2轉(zhuǎn)動(dòng)，又隨構(gòu)件H繞齒輪1的軸線O1轉(zhuǎn)動(dòng)，就像行星一樣兼做自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，這種具有運(yùn)動(dòng)軸線的齒輪稱為行星輪。其齒輪1和齒輪3繞定軸軸線O1轉(zhuǎn)動(dòng)，這種在周轉(zhuǎn)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)中軸線位置不變的齒輪稱為中心輪或太陽輪。支承行星輪并使行星輪的軸線能繞中心輪軸線回轉(zhuǎn)的支承件H稱為轉(zhuǎn)臂〔又稱系桿或行星架〕。所以周轉(zhuǎn)輪系是由行星輪、中心輪及轉(zhuǎn)臂組成。周轉(zhuǎn)輪系又分差動(dòng)輪系和行星輪系兩大類。假設(shè)周轉(zhuǎn)輪系中有一個(gè)中心輪是固定不動(dòng)的，如圖2-11(b〕所示的輪系中，中心輪3固定不動(dòng)，這種輪系稱為行星輪系。假設(shè)周轉(zhuǎn)輪系中沒有固定的中心輪，如圖2-11(a〕所示的輪系，中心輪1、中心輪3都能轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的輪系稱為差動(dòng)輪系。實(shí)際應(yīng)用中，有的輪系是由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系組合而成，這種輪系稱為混合輪系，如圖2-12所示。虛線方框以內(nèi)局部為周轉(zhuǎn)輪系，方框以外局部那么為定軸輪系。輪系的功用如下：(l〕通過輪系可使主功軸與從動(dòng)軸之間的速度有較大的變化；(2〕可連接相距較遠(yuǎn)的兩軸，而防止單級(jí)傳動(dòng)時(shí)外形尺寸過大；(3〕通過假設(shè)干齒輪適當(dāng)組合，從動(dòng)軸可獲得幾種不同的傳動(dòng)比；(4〕通過改變輪系中參加工作的輪數(shù)，可獲得從動(dòng)軸不同旋向；(5〕實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成或分解?！菜摹虫渹鲃?dòng)機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由一個(gè)具有特殊齒形的主動(dòng)鏈輪，通過閉合鏈條帶動(dòng)另一個(gè)與主動(dòng)鏈輪具有相同齒形的從動(dòng)鏈輪，進(jìn)行傳遞運(yùn)動(dòng)和功力的機(jī)構(gòu)，如圖2-13所示。在鏈傳動(dòng)中，設(shè)主動(dòng)輪齒數(shù)為z1，轉(zhuǎn)速為n1，從動(dòng)輪的齒數(shù)為z2，轉(zhuǎn)速為n2。主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，鏈條就移動(dòng)一個(gè)節(jié)，而從動(dòng)鏈輪也被鏈條帶動(dòng)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。在每一分鐘內(nèi)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)過齒數(shù)為n1z1，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過齒數(shù)為n2z2。顯然，每一分沖內(nèi)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪所轉(zhuǎn)過的齒數(shù)相等，即：n1z1＝n2z2那么：傳動(dòng)比為I=n2/n1=z1/z2〔2-12〕由公式〔2-12〕可知，鏈傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速比和鏈輪齒數(shù)成反比。鏈傳動(dòng)是嚙合傳動(dòng)的一種，它利用撓性零件工作，有一定的緩沖吸振作用。它與帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)相比，具有以下特點(diǎn)：1．優(yōu)點(diǎn)(l〕與帶傳動(dòng)相比，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，比帶傳動(dòng)的傳動(dòng)功率大，輪廓尺寸?。弧?〕與齒輪傳動(dòng)相比，可在中心距較大情況下傳動(dòng)；(3〕能在低速、重載和高溫條件及塵土飛揚(yáng)的不良環(huán)境下工作；(4〕效率較高,η≈0.95~0.98，最大可達(dá)0.99。2．缺點(diǎn)(l〕不能保持恒定的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和瞬時(shí)傳動(dòng)比；(2〕鏈的單位長(zhǎng)度重量較大，工作時(shí)有周期性動(dòng)載荷和嚙合沖擊，引起噪聲。急速反向性能差，不能用于高速傳動(dòng)?；阪渹鲃?dòng)的特點(diǎn)，在有上述工況要求而又不宜采用帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)處，多采用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)廣泛地應(yīng)用于輕工、農(nóng)業(yè)、石油化工、起重運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)以及機(jī)床、摩托車、自行車等的機(jī)械傳動(dòng)中?！参濉澄仐U傳動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是通過蝸桿與蝸輪間的嚙合，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。蝸桿傳動(dòng)如圖2-14所示，主要由蝸桿1和蝸輪2組成。其兩軸線在空間相錯(cuò)，既不平行，又不相交，最常見的是蝸桿與蝸輪的軸心線在空中互相垂直。蝸桿傳動(dòng)中，一般情況下蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。普通圓柱蝸桿傳動(dòng)可看做螺旋結(jié)構(gòu)的演變。其中，蝸桿為一具有梯形截面或接近梯形截面的螺桿，它只能繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能沿軸向移動(dòng)，蝸輪那么為一個(gè)變形螺母。因此蝸桿與螺紋一樣，有單線、多線、左旋、右旋之分。另外由齒輪嚙合原理可知，螺桿傳動(dòng)也可看做是由螺旋齒輪傳動(dòng)演變來的。設(shè)蝸桿線數(shù)為k，轉(zhuǎn)速為n1，蝸輪齒數(shù)為z：，轉(zhuǎn)速為n2，觀察圖2-15中節(jié)點(diǎn)處，因蝸桿每轉(zhuǎn)過一周便有k個(gè)齒經(jīng)過P點(diǎn)，故每分鐘將有n1k個(gè)齒經(jīng)過P點(diǎn)；同樣，蝸輪每轉(zhuǎn)一周有：個(gè)齒經(jīng)過p點(diǎn)，故每分鐘將有n2z個(gè)齒經(jīng)過p點(diǎn)。在嚙合過程中，這兩個(gè)數(shù)目必然相等，即：N1k=n2z故傳動(dòng)比i為：I=n2/n1=k/z(2-13)蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：1．降速效果好。由于蝸桿傳動(dòng)中蝸桿線數(shù)可以小到1，比起蝸輪齒數(shù)少得多，由公式〔2-13〕中可看出，蝸桿傳動(dòng)可獲得較好的降速效果。但它的結(jié)構(gòu)卻很緊湊。2傳動(dòng)平穩(wěn)。由于蝸桿的齒形是連續(xù)的螺旋形，故與蝸輪嚙合時(shí)傳動(dòng)較為平穩(wěn)。3．有自鎖作用。在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿外觀如同螺桿，因此在一定條件下蝸桿傳動(dòng)可以自鎖，即只能蝸桿帶動(dòng)蝸輪，蝸輪不能帶蝸桿。4效率低。蝸桿傳開工作時(shí)，因蝸桿與蝸輪的齒面之間存在著劇烈的滑動(dòng)摩擦，所以發(fā)熱嚴(yán)重，效率低。效率一般為，具有自鎖時(shí)效率小于0.5。這就限制了它傳遞的功率。連續(xù)工作時(shí)，要求有良好的潤(rùn)滑與散熱。〔六〕平面連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是用鉸鏈、滑道等方式將構(gòu)件相互聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)功變換和傳遞動(dòng)力。連桿機(jī)構(gòu)按各構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)不同、，可分為空間連桿機(jī)構(gòu)和平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)。平面連桿機(jī)構(gòu)在各種機(jī)器中應(yīng)用非常廣泛，如各種原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)和操作裝置中，特別是紡織、印刷等輕工機(jī)械中，都采用了不同的平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件形狀大都是桿狀，然而因?qū)嶋H結(jié)構(gòu)及要求不同，并非都為桿狀，但從運(yùn)動(dòng)原理來看，非桿狀件可由等效的桿件代替，所以通稱為連桿機(jī)構(gòu)在平面連桿機(jī)構(gòu)中，有一種由四個(gè)桿件相互用鉸鏈聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)．簡(jiǎn)稱四桿機(jī)構(gòu)圖2-16所示破碎機(jī)的破碎機(jī)構(gòu)就采用了四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)輪子繞固定中心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)．通過輪子上的偏心銷B和連桿BC，使動(dòng)腭板CD往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)動(dòng)腭板擺向左方時(shí)，它與固定腭板間的空間變大，使礦石下落；擺向右方時(shí)，礦石便在兩板之間被軋碎。在分析研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了方便起見，井不需要完全畫出機(jī)構(gòu)的真實(shí)圖形，只畫出能表達(dá)其運(yùn)動(dòng)特性的簡(jiǎn)化圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。圖2-17所示為破碎機(jī)破碎機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，圖中箭頭表示構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方向。在上述四桿機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件AD固定不動(dòng)，稱為靜件或機(jī)架；桿件AB可繞A做整周運(yùn)動(dòng)，稱為