1、如12CrNi3A表示此钢的平均含碳量为012，含Cr量少于15，含Ni量为3的高级优质合金结构钢。合金结构钢按照用途分为普通低合金结构钢和机械制造结构钢。普通低合金结构钢又称低合金高强度钢，它是一种低碳结构用钢，合金元素含量较少，但强度却比同等含碳量的碳素结构钢要高得多，并有良好的焊接性和耐腐蚀性。用它来做机械零件和结构，在相同受载条件下可使结构的重量减轻2030。2普通碳素结构钢该类钢对化学成分要求不甚严格，碳、锰含量可在较大范围内变动，有害杂质磷、硫的允许含量相对较高，但必须保证其力学性能。普通碳素结构钢的牌号表示方法是用屈服极限“屈”字汉语拼音首位字母Q、屈服极限数值、质量等级符号（A
2、、B、c、D）、脱氧方法（镇静钢z、特殊镇静钢TZ、半镇静钢b、沸腾钢F）等四部分按顺序组成。例如：Q235一AF，即表示此钢屈服极限为235MPa，质量等级为A的沸腾钢。若为镇静钢或特殊镇静钢，其符号“z”和“TZ”可省略。碳素结构钢按屈服极限值的大小分为五个牌号，即Q195、Q215、Q235、Q25S和Q275。随着牌号的增大，钢中含碳量由小到大，抗拉强度逐渐提高。塑性和韧性则随着牌号的增大而降低。碳素结构钢的质量等级，取决于钢中有害元素硫（S）和磷（P）含量。硫、磷含量越低，钢的质量就越好，其焊接性能和低温抗冲击性能都得到提高。随质量等级从A往D方向递增，钢中含硫和磷量逐渐减少。二、铸
3、铁：一般把含碳量大于211的铁碳合金称为铁。由于铁多用铸造方法制成机械零件，故又称为铸铁。与钢相比较铸铁含杂质多，机械性能差，性脆。但铸铁的铸造性好，消振性好，且其抗压强度远高于其抗拉强度，价格低廉。所以一般用来铸造成机床的床身来承受压力。根据碳在铸铁中存在的形式不同，铸铁可分为灰口铸铁和球墨铸铁。1灰口铸铁断口呈灰色，其中碳以片状石墨存在。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，在工业中应用广泛。灰口铸铁的代号为HT，后面的数字表示其最低抗拉强度极限。2.球墨铸铁是通过向一定成分的铁水中加入球化剂（镁或镁合金），使铸铁中石墨呈球状。球状石墨与片状石墨相比，它具有最小的表面积，使石墨割裂基体
4、组织和应力集中的现象大为减轻，因此球墨铸铁的强度、塑性和韧性都较高，常用来替代钢制造曲轴、齿轮连杆、缸体等较重要的零件。球墨铸铁的代号为QT，后面的两组数字分别表示其最低抗拉强度极限和最低延伸率。三、有色金属除铁碳合金以外的金属以及这些金属的合金统称为有色金属，如铝、铜、锡、铅、锌等。由于有色金属具有某些特殊性质，所以成为现代各行各业不可缺少的材料之一。1纯铜（紫铜）它具有良好的导电性、导热性和塑性，但强度低，不易制造机械零件；主要用于各种导电材料。2黄铜以铜和锌为主组成的合金统称黄铜。其强度、硬度和塑性随含锌量增加而升高，当含锌量为3032时，塑性达到最大值，含锌量为45时强度最高。在普通的
5、铜锌合金中再加入其他元素可组合成特殊黄铜，如锡黄铜、铅黄铜等。黄铜一般用于制造耐蚀和耐磨零件。3青铜是人类历史上应用最早的合金。青铜有锡青铜和无锡青铜之分。锡青铜在耐腐蚀耐磨及强度等方面具有很好的性能，是一种很重要的减摩材料。主要用于制造摩擦零件和耐蚀零件，如蜗轮、轴瓦、阀门等。4铝及铝合金纯铝是银白色金属，导电、导热性能仅次于铜，塑性好，但是其强度和硬度低。工业上很少直接用纯铝做机械零件，而应用它的合金。当在纯铝中加入Si，Cu，Mg，Mn等合金元素后，就组成了铝合金。铝合金保留了密度小的特点，但强度和硬度却大为提高，是目前轻质结构的主要材料，广泛地应用于航空工业上。13钢的热处理简介钢的热
6、处理意义：合理地运用热处理使零件便于加工，可提高零件的工作能力，延长零件的使用寿命，还能降低成本，节约钢材。一、普通热处理：普通热处理工艺主要有退火、正火、淬火和回火。1.退火将钢加热（约700900），保温一定时间，然后缓慢冷却（一般是随炉冷却）的热处理过程，称为退火。退火的目的是：调整硬度以利于切削加工；细化晶粒，改善组织，以提高力学性能或为最终热处理作准备；消除内应力，防止零件变形或开裂，并稳定其尺寸。2.正火将钢加热（约700900），保温一定时间，然后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火是退火的一种特殊形式。与退火相比，正火的冷却速度较快，所以钢的组织更细，强度和硬度都有所提高。此
7、外，正火操作简便，生产周期短，生产效率高，比较经济。所以正火工艺应用广泛。3.淬火是将钢加热（约700C900），保温一定时间，然后在水中或油中急速冷却的热处理工艺。淬火的目的是为了提高钢的硬度和耐磨性；有的零件的淬火，是使钢的强度和韧性得到良好的配合，以适应不同工作条件的需要。钢在淬火时获得淬硬层深度的能力称为淬透性。淬硬层越厚，淬透性越好。钢在淬火的同时其内应力和脆性会增加，易变形和开裂。4.回火把淬火后的工件重新加热（低于淬火温度），保温一定时间，然后在空气或油中冷却的热处理工艺，称回火。回火的目的是为了稳定钢在淬火后的组织，消除因淬火冷却过快而产生的内应力并稳定其尺寸，调整强度、硬度，
8、提高塑性，使工件获得较好的综合机械性能。故回火总是淬火后必需的热处理工艺。淬火钢回火后的性能，与回火的加热温度有关，硬度和强度随回火温度的升高而降低。根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。（1）低温回火（加热温度通常为150250）可减小工件的淬火应力、降低脆性并保持高硬度。用于要求硬度高、耐磨性好的零件，如刀具、模具等。（2）中温回火（加热温度为350C500）可显著减小淬火应力，提高弹性。常用于各种弹簧和某些模具。（3）高温回火（加热温度为500650）可消除淬火应力，使零件获得优良的综合力学性能。通常把“淬火加高温回火”称为调质。调质广泛用于处理各种重要的中碳钢零件
9、，尤其是承受动载荷的零件，如各种轴、齿轮等。二、表面热处理表面热处理包括表面淬火和化学处理等。1.表面淬火是将钢件表面迅速加热至淬火温度，而心部温度仍然较低的情况下用水喷射在钢件表面，使之急冷的过程称为表面淬火。表面淬火能使零件表面具有高硬度和耐磨性，心部保持有足够的强度和韧性。它常用于动载荷和摩擦条件下工作的零件，如齿轮，曲轴，销轴等。表面淬火后要进行低温回火来消除内应力。按表面加热方法不同，表面淬火可分为感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火等。由于感应加热速度快，生产效率高，产品质量好，易实现机械化和自动化，所以感应加热表面淬火应用广泛。2.钢的化学热处理是将钢件置于某
10、种化学介质中和保温，使介质中的一种或几种元素渗入零件的表层，以改变表层的化学成分和组织，从而使零件获得所需的性能。常见的化学热处理有渗碳（用于低碳钢）、渗氮、渗铝和惨铬等。14公差与配合及表面粗糙度一、互换性：一批规格相同的零件中，任意取出一件，不经过任何修配或辅助加工，就能立即装到机器上去，并能完全符合规定的使用性能和技术要求，这种性质叫做互换性。二、公差：了保证零件具有互换性，就必须把零件的制造误差控制在一定范围内，这个尺寸允许的最大误差范围就称为公差。四、极限尺寸：许尺寸变化的两个界限值。大的一个称为最大极限尺寸，用Dmax（孔），dmax（轴）表示；小的一个称为最小极限尺寸，用Dmin
11、（孔），dmin（轴）表示。五、极限偏差是上、下偏差的统称。六、公差带图：由于公差、极限偏差与基本尺寸的数值相差甚大，所以往往以简洁的公差带图来表示上述关系，它是零线与公差带所组成。1.是在公差带图中确定偏差的一条基准直线，它由基本尺寸确定。正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。2.差带是在公差带图中，由上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。七、标准公差系列与基本偏差系列1标准公差是用以确定公差带大小的标准值，以IT表示。2基本偏差是用以确定公差带位置的标准值。八、配合是指基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。按照相结合的孔和轴的松紧程度可把配合分为如下三种：1间隙配合：轴装
12、在孔内存在间隙（包括最小间隙等于零）的配合。在公差带图上表现为孔的公差带在轴的公差带的上方。2过盈配合：轴安装在孔内存在过盈（包括最小过盈等于零）的配合。在公差带图上表现为轴的公差带在孔的公差带的上方。3过渡配合指装在孔中轴的尺寸可能比孔的尺寸大，也可能比孔的尺寸小的一种配合。在公差带图中过渡配合表现为孔的公差带与轴的公差带有一部分是重叠的。4配合公差配合公差是间隙或过盈允许的变动量，用Tf表示。5.基准制新国标对配合规定有基孔制和基轴制作为配合的基准制。（1）基孔制基孔制是指基本偏差为一定的孔公差（基本偏差等级为H，EI=O）与不同基本偏差的轴公差带相结合，形成不同松紧程度的各种配合的一种制
13、度。（2）基轴制基轴制是指基本偏差为一定的轴公差带（基本偏差为h，es=O）分别与不同基本偏差的孔公差带相结合.形成不同松紧程度的各种配合的一种制度。九、公差与配合的代号1.公差带代号：公差带代号是由基本尺寸，基本偏差等级和标准公差等级组成。分别是孔和轴的公差带代号在图纸上的标注，代号中的“”为直径的符号，接着就是基本尺寸，基本偏差和标准公差等级。2.配合代号：是由孔、轴公差带代号按分数形式组成。分子为孔公差带代号，分母为轴公差带代号，十、公差与配合的选用：公差与配合的选用是机械设计和制造中很重要的问题。它的选择恰当与否将直接影响到机械产品的使用性能、质量和制造成本。选用时主要应综合考虑以下三
14、个方面。1.基准制的选择因为加工一定精度的孔比加工同样精度的轴困难，所以一般情况下应优先选用基孔制。十二、表面粗糙度表面粗糙度（原表面光洁度）是指被加工零件表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它使本应光滑的表面显得粗糙不平，并对零件的使用性能和寿命影响很大。表面粗糙的零件易磨损，易受腐蚀，疲劳强度也低。表面粗糙度数值的大小，也影响到零件加工的费用的高低。所以应在满足使用要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度值。表面粗糙度一般用表面轮廓算术平均偏差R。在加工表面标注，用表示，Ra数值（或称为粗糙度数值），其值越大，表示粗糙度越大，这与旧标准中的表面光洁度正好相反。第二章常用机构21
15、机械的组成一、机械机械是能把能量（如热能、电能等）转换成机械能，并利用机械能完成某些工作的装置。一般一部完整的机械总是由原动机部分、传动装置部分和工作装置部分组成。当然，此外还有操纵、控制装置及机架等。一般机械又是机器和机构的总称。1.原动机是能把其他形式的能量转换成机械能的机器。如电动机、内燃机等，它为机械提供机械能。2.传动装置主要是起传递动力和运动的作用，如一般机械中的三角皮带传动、齿轮传动等，它们把原动机的高速传动转化为工作装置所要求的运动。3.工作装置是直接完成工作的部件，如卷扬机的卷筒、起重机的起重钩、混凝土搅拌机的滚筒等。二、机器是人们用来进行生产劳动的工具，它具有如下三条基本特
16、征。1.机器是由许多构件所组成；2.各构件之间有相对确定的运动；3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化。机器的作用体现在它的第三条基本特征上。三、机构是具有机器的前两条基本特征的组合体。机构的作用是传递运动和实现不同形式的运动的转化，这就是它与机器的不同之处。四、机械零件及部件：机械零件是组成构件的元件，又称零件。而构件是运动的单元，零件是制造单元。部件是为了完成同一工作任务而协调工作的若干个机械零件的组合体。如滚动轴承、离合器、联轴器等。22运动副及机构运动简图一、运动副机构是由若干构件组合而成的。每个构件都以一定的方式与其他构件柱互联接，这类联接不同于铆接和焊接等刚
17、性联接。它能使相互联接的两构件之间存在着一定危式的相对运动。这种使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接就称为运动副。在运动副中，两构件的联接可能是面与面接触，线与线接触，或点与点接触；按两构件的接触形式可把运动副分为低副和高副。1.低副：两构件之间为面与面的接触称为低副。低副一般有转动副、移动副等。2.高副：两构件之间为线与线或点与点的接触为高副。如齿轮副、凸轮等。二、机构运动简图：用以分析机构的组成情况、运动规律和受力特点等问题的示意图就是机构运动简图。23平面四连杆机构平面四连杆机构是在同一平面上的四个杆件彼此用转动副联接起来组成的机构。优点：由于两杆件的联接是低副，所以接触是面接触
18、，单位面积所受的压力较小，且便于润滑，磨损也相应减小，因而可承受较大的荷载。并且加工简单，易于实现转动等基本运动形式及其转换，连杆上各点的轨迹形状多样可满足各种不同轨迹的要求。一、平面四连杆机构的基本形式平面四连杆机构，四个杆件中有一个上面画有斜剖线的杆件是相对地面不动的，我们把它称为静件或机架；与静件相联的杆件，若能绕静件作整周转动的杆件被称为曲柄，不能绕静件作整周转动的杆件则被称为摇杆或摆杆；而与静件相对的杆件被称为连杆。根据平面四连杆机构中是否存在曲柄，有一个曲柄或两个曲柄，可把它分为下面三种基本形式。1曲柄摇杆机构2双曲柄机构：平面四连杆机构中若有两个曲柄存在，这样的机构称为双曲柄机构
19、。这种机构一般可将主动件的匀速整周转动转换成从动件的非匀速或匀速整周转动。双曲柄机构中，若两曲柄的长度相等，且连杆与静件的长度也相等，则此机构为平行四边形机构。其运动特点是两曲柄的角速度始终保持相等，连杆在运动过程中始终作平行移动。若改变平行四边形机构，使其两个曲柄转动方向相反，这时的机构称为反向双曲柄机构。3双摇杆机构：在平面四连杆机构中，若与静件相联的两杆件均为摇杆，则此机构称为双摇杆机构。二、平面四连杆机构的几个基本问题1平面四连杆机构的三种基本型式的区分方法平面四连杆机构的三种基本型式的组成规律为：1如果平面四连杆机构中最长杆长加最短杆长之和小于或等于其余两杆长度之和时，具有下列三种情
20、况。（1）以最短杆件相邻的任一杆件为静件时，机构为曲柄摇杆机构；（2）以最短杆件为静件时，机构为双曲柄机构；（3）以最短杆件相对的杆件为静件时，机构为双摇杆机构。2.如果平面四连杆机构中最长杆长与最短杆长之和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一杆为静件，机构都是双摇杆机构。以摆动慢的行程作为工作行程，以摆动快的行程作为空回行程，这就是曲柄摇杆机构的急回特性。4死点位置：曲柄摇杆机构，若以摇杆为主动件而曲柄为从动件，当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆BC与曲柄AB重叠共线和拉直共线，这时连杆作用于从动曲柄的力通过曲柄的转动中心A，此力对A点不产生力矩，因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死
21、点位置。24曲柄滑块机构及其演化机构一、曲柄滑块机构可把曲柄的圆周转动转化为滑块的往复直线移动，或把滑块的往复直线移动转化为曲柄的圆周转动。在内燃机、压气机、冲床等机械中常采用这种机构。25凸轮机构和棘轮机构一、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，可将凸轮的转动或移动转变成从动件的预期的运动。凸轮机构的优点是：只须设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到预期的运动规律，而且结构简单、紧凑，设计方便，因此在各种自动机中广泛应用。凸轮的缺点是：凸轮与从动件间为点或线接触，易于磨损，因此多用于传力不大的控制机构中。二、棘轮机构：棘轮机构一般由摇杆，棘爪，棘轮，止动爪和机架等构件组成，棘轮机
22、构常用在各种机床和自动的进给机构以及某些千斤顶上；此外，在卷扬机、提升机及运输设备中还常作停止器或制动器用。第三章带传动及链传动31带传动的基本理论一、带传动的工作原理及类型 带传动是由主动带轮1、从动带轮2和紧套在两轮上的传动带3所组成，由于传动带张紧在带轮上，当主动轮转动时，主动轮与传动带之间的摩擦力就驱使带运动，而传动带与从动轮之间的摩擦力又带动从动轮转动。因此，带传动是一种摩擦传动。二、带传动的特点和应用带传动的主要优点是：（1）适用于中心距较大的两轴间的传动；（2）当过载时，带与带轮间会出现打滑，从而可防止机器中其他零件损坏，起过载保护作用；（3）带传动结构简单，制造、安装精度要求低
23、，成本低；（4）带是弹性体，所以能缓和冲击和吸收振动。带传动的主要不足是：（1）由于带与带轮之间存在弹性滑动，所以不能保证有准确的传比；（2）传动的外廓尺寸较大；（3）带的寿命较短；（4）传动效率低；（5）由于带与带轮间有较大压力，所以带轮对轴产生较大的轴压力。打滑：但在一定条件下，这个摩擦力有一极限值。因此带传递的功率也有一相应的极限值。当带传递的功率超过此极限时，带与带轮就产生相对滑动，这种现象称为打滑，打滑使传动失效。但打滑可保护其他机械零件免受损坏，起过载保护作用。分析影响最大有效拉力（圆周力）的因素：1.预拉力F0越大，带与带轮间的压力越大，产生的摩擦力也就越大，最大有效拉力就越大，
24、带不易打滑。2.包角越大，带与带轮间的接触弧就越长，因而产生的摩擦力就越大，传动能力就越高。3.摩擦系数f增大，有效拉力也随之增大。四、带传动的弹性滑动和传动比这种由于带的弹性伸缩而引起的带与带轮间的相对滑动，称为带的弹性滑动。这是带传动正常工作时固有的特性，是无法避免的。弹性滑动随着有效拉力的增大而增大，因此使带传动不能保证准确的传动比，并引起带的磨损和使传动的效率降低。33滚子链传动链传动是一种应用较广的机械传动。它由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成，它以链条作为中间挠性元件，靠链条与链轮轮齿的啮合传递动力和运动，因此，它是啮合传动。滚子链传动的优缺点：与带传动相比，
25、链传动无弹性滑动和打滑现象，能保证准确的平均传动比，传动效率较高，可达O.98；链不需要像带那样张紧在带轮上，所以作用在轴上的压力较小；结构紧凑；可在高温低速、有油污的场合工作。链传动的主要缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不恒定，因此传动的平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。内链板与套筒，外链板与销轴为过盈配合，滚子与套筒间是间隙配合，套筒与销轴为间隙配合。滚子链的标记为：链号-排数整链链节数国标号；链轮齿数不能太少，一般规定最少齿数=9；也不能过多，一般最多齿数=120。通常传动中，为了避免链轮与偶数节的链产生不均匀的磨损，小链轮齿数可取17、19或21等奇数齿。从上式可见，若传动比过大，则小
26、轮同时参加啮合的齿数就少，将因接触应力过大而加速链的磨损。一般传动比i6，推荐i=23.5。3.链节距p链节距p是决定链的工作能力，链及链轮尺寸的主要参数。正确地定出户是进行链传动设计时所要解决的主要问题。在一定条件下，户值越大，链的承载能力就越高，但传动的尺寸就增大，且传动中的速度波动、冲击、振动和噪声也随之增加。所以，在设计链传动时，应在保证承载能力的条件下，尽量选用较小的节距。4.链轮的极限转速：为了控制链传动的动载荷与噪声，必须对链的速度加以限制，一般要求v12ms15ms。根据极限链速，也就可以求得相应小链轮的极限转速n1（rmin）。第四章 齿轮传动41齿轮传动的类型和特点齿轮的要
27、求是：一要运转平稳，即要求齿轮在传动过程中，任何瞬时的传动比都不变，以减少噪声、冲击和振动；二是要有足够的承载能力，即要求齿轮强度高、耐磨损，不易折断，有足够的寿命。一、齿轮传动的类型按照两齿轮轴的相对位置和齿向，齿轮传动可分类如下： 1.平面齿轮传动：是指两齿轮轴彼此平行的齿轮传动。按齿向又可分为：直齿圆柱齿轮传动（其中包括外啮合、内啮合及齿轮与齿条的啮合传动、斜齿圆柱齿轮传动及人字齿圆柱齿轮传动2.空间齿轮传动：是指两个齿轮的轴线彼此不平行的齿轮传动。有齿轮轴线相交的直齿圆锥齿轮和曲齿圆锥齿轮传动；以及齿轮轴交错的齿轮传动。按照齿廓曲线分类，还有渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮、摆线针轮等。
28、此外按照工作条件，齿轮传动还可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。闭式传动的齿轮封闭在刚性齿轮箱体内，润滑和工作条件良好。重要的齿轮传动都采用闭式传动。而所谓的开式传动的齿轮是外露的，不能保证良好润滑，且易落入灰尘、杂质，故齿面易磨损，只宜用于低速传动。二、齿轮传动的特点与其他机械传动相比，齿轮传动的主要优点是：1.能保证恒定的传动比，因此传动平稳，这是齿轮传动获得广泛应用的主要原因之一； 2.传递功率和圆周速度范围广，功率可以从很小到几十万千瓦，圆周速度可由很低到300ms； 3.传动效率高，一对齿轮的传动效率可达98%99.5； 4.工作可靠，使用寿命长，结构紧凑。齿轮传动的主要缺点是：1.制造和安装的精度要求比较高，而且需要专门的加工、测量设备，成本较高； 2.不宜用于轴间距离较大的传动。4-2渐开线齿廓及其特性1、基圆里面没有渐开线2、渐开线齿廓可以保证传动比为恒定值3、中心距可分性：两轮的中心距稍有改变，也不会影响两轮的传动比。4、齿廓间的正压力方向不变。43标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸及其啮合传动条件一、齿轮各部分名称及其尺寸关系在齿轮整个圆周上轮齿的总数称为齿轮的齿数用z表示。其余各部尺寸为：1.齿顶圆：齿轮各齿顶所确定的圆称为齿顶圆，其直径为da。2.齿
