机械基础知识.

工程机械机械基础第1章基础知识1概述2公差和表面粗糙度3钢的热处理和金属的表面处理1机械系统的组成现代机械通常为一个机械系统，它主要由动力机、传动装置和工作机三部分组成。1）动力机它是机械系统的动力部分。动力机将自然界的能源或其他形式的能转变为机械能。常见的动力机有交流电动机、直流电动机、汽油发动机、柴油发动机等。2）工作机它是机械系统的执行部分。工作机利用机械能来改变材料或工作的形状和位置，以进行生产或达到其他的预定目的。建筑工程机械中的工作机，如装载机上由铲斗、动臂等组成的工作装置，钢筋切断机上由活动切刀和固定切刀组成的切断装置，钢筋弯曲机上由工作盘、中心轴、成型轴和挡铁轴组成的弯曲装置，起重机上由吊钩、滑轮组、钢丝绳、卷筒等零部件组成的起升装置等。3）传动装置它是将动力机输出的机械能传递到工作机的部分。在传动过程中，传动装置能改变动力机输出的转矩、转速和运动形式，以满足工作机不同工况的要求。传动装置的类型很多，按其工作原理可分为机械传动、流体传动、电力传动和磁力传动。传动装置(1)机械传动它是利用机械传动零件之间的摩擦、啮合等作用或机构中构件的推、拉等作用。驱动工作机的动力传递形式。在传动过程中，机械传动能起增大转矩、减小转速或增大转速、将转动变为摆动或直线往复移动、调节运动速度、改变运动方向的作用。常见的机械传动有摩擦轮传动、带传动、链传动、齿轮传动以及四杆机构、凸轮机构、组合机构等传动。(2)流体传动它分为液压传动、气压传动、液力传动等。液(气)压传动是一种由动力机驱动液(气)压泵，以液(气)体为介质驱动液(气)压马达或液(气)压缸，再以液(气)压马达或液(气)压缸直接驱动工作机的动力传递形式。液力传动是一种由动力机驱动液力偶合器或液力变矩器，再通过液力偶合器或液力变矩器驱动工作机的动力传递形式。液压传动及气压传动能较方便地实现增矩、有级调速、无级调速、将转动变为摆动或直线往复移动。液力传动很容易实现无级调速、自动变速、自动变矩等。液压传动或液力传动常与机械传动组合成液压机械传动或液力机械传动。上述传动广泛应用于建筑工程机械中，如装载机上驱动工作装置的液压传动、驱动行走机构的液力机械传动、汽车起重机上驱动起升装置的液压机械传动等。(3)电力传动．它分为交流电力传动和直流电力传动。电力传动是由内燃机驱动发电机发电，把电能传送到电动机上，再转换为机械能驱动工作机的动力传递形式。电力传动常与机械传动组合成电力机械传动，如大型桁架臂轮胎式起重机就是采用电力机械传动来驱动上车的工作装置。2零件与部件1．零件它是组成机械的基本单元。在各类机械中经常使用的叫做通用零件，它具有通用性。如用于传动的带、带轮、链、链轮、齿轮、蜗杆、蜗轮等，用于支承的轴等2部件它是为同一目的而协调工作的若干零件的组合体，也同样分为通用部件(如齿轮减速器)、专用部件(如吊钩滑轮组)、标准部件(如电动机、发动机、滚动轴承等)。3标准化、通用化和系列化标准化是对产品(零件、部件、机械)的型号、规格、构造、尺寸、材料、加工质量、检验标准和画法等制定的统一规定和要求。通用化是指同一种形式和规格的零部件能在机械的不同部位乃至在不同的机械中通用。系列化是指同一类型产品按一定规律分档，形成系列化产品，以减少产品的规格，且能满足各种不同的需要。如某一类型的塔式起重机，其型号规格分别为QT16、QT25、QT40。4机械图1零件工作图2部件装配图3总体装配图公差与配合1概述互换性的基本概念互换性是指某一产品（包括零件、部件）与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。完全互换：从同一规格的一批零件中任取一件，不经任何修配就能装到部件或机器上，而且能满足规定的性能要求。这种互换性称为完全互换。不完全互换：如果把一批两种互相配合的零件按尺寸大小分成若干组，在一个组内的零件才有互换性；或者虽不分组，但需做少量修配和调整工作，才具有互换性，这种互换性称不完全互换。互换性包括几何参数、物理化学性能等因素。我们主要介绍零件的几何参数的互换性，包括零件的尺寸、形状和相互位置的互换性。2互换性的作用1)有利于组织专业化生产；2)产品设计标准化，缩短设计周期3)维修时易更换配件，减少修理时间和费用，保证设备原有的性能。3误差和公差1)误差与精度零件加工后的实际几何参数与理想零件几何参数相符合的程度，称为加工精度（简称精度）。它们中间的差值称为误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低，故精度可用误差来表示。误差是零件加工过程中实际产生的2)零件几何参数误差的种类（1）尺寸误差：实际尺寸与理想尺寸之差；（2）几何形状误差：实际形状与理想形状之差；（3）位置误差：实际位置与理想位置之差。公差是零件几何参数允许的变化范围。可分为：1、尺寸公差：零件尺寸允许的变动范围；2、形状公差：零件几何要素的形状允许的变动范围；3、位置公差：零件几何要素的位置允许的变动范围。公差是产品设计时给定的公差3尺寸公差与配合1公差与配合的术语和定义(1)尺寸1)基本尺寸设计时给定的尺寸称为基本尺寸。孔的基本尺寸为D，轴的基本尺寸d。孔主要指圆柱形内表面。轴主要指圆柱形外表面。2)实际尺寸通过实际测量得到的尺寸。由于测量误差的存在，所以实际尺寸并非是尺寸的真值。3)极限尺寸允许尺寸变动的两个界线值，以基本尺寸为基数来确定，分为最大极限尺寸和最小极限尺寸：孔的最大极限尺寸Dmax，最小极限尺寸Dmin；轴的最大极限尺寸dmax，最小极限尺寸：dmin实际尺寸和极限尺寸尺寸公差与偏差1)尺寸偏差（简称偏差）某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，称为尺寸偏差。上偏差：最大极限尺寸与其基本尺寸的代数差下偏差：最小极限尺寸与其基本尺寸的代数差上偏差和下偏差统称为极限偏差。实际偏差：实际尺寸与基本尺寸的代数差。ES－孔的上偏差；EI－孔的下偏差；es－轴的上偏差；ei－轴的下偏差；ES=Dmax－D；EI=Dmin－D；es=dmax－d；ei=dmin－d；eseieiesTddddTESEIEIESTDDDDTddDDmaxminminmaxmaxminminmax尺寸公差（简称公差）尺寸公差：允许尺寸的变动量，即最大极限尺寸和最小极限尺寸的代数差的绝对值，也等与上偏差和下偏差的代数差的绝对值。孔的公差：轴的公差：eseieiesTddddTESEIEIESTDDDDTddDDmaxminminmaxmaxminminmax3)．零线与公差带在公差与配合图解（简称公差带图）中，确定偏差的一条基准直线，称为零线。通常用零线来表示基本尺寸。公差带：在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，称为尺寸公差带。BCCDDEEFAFFGGHKMNPRSTUVXYZZAZBZCJS孔+0-基本尺寸bccddeefaffgghkmnprstuvxyzzazbzcjs轴+0-基本尺寸孔：ABCCDDEEFFFGGHJSKMNPRSTUVWXYZZAZBZC轴：abccddeefffgghjskmnprstuvwxyzzazbzc基本偏差系列呈正态分布例一：已知孔、轴基本尺寸为φ25mm,Dmax=φ25.021mm，Dmin=φ25.000mm，dmax=φ24.980mm，dmin=φ24.967mm。求孔与轴的极限偏差和公差，并注明孔与轴的极限偏差在图样上如何标注。021.025021.25minmaxDDTDmm013.0967.24980.24minmaxddTdmm解:孔的上偏差ES=Dmax－D=25.021－25=+0.021mm孔的下偏差EI=Dmin－D=25-25=0轴的上偏差es=dmax－d=24.980-25=-0.02mm轴的下偏差ei=dmin－d=24.967-25=-0.033mm孔的公差：轴的公差：在图样上的标注+0.0210轴为φ25-0.020-0.033孔为φ25配合：是指基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。机器中，不同孔和轴的配合有不同的松紧要求。松紧程度用间隙和过盈的大小表示。所谓间隙或过盈，就是孔的尺寸与轴的尺寸代数差，此差值为正时是间隙；为负时是过盈。配合分类：间隙配合、过盈配合、过渡配合（3）配合Xmax=Dmax－dminXmin=Dmin－dmax具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。它的特点是孔的公差带在轴的公差带之上。1）间隙配合Ymax=Dmin－dmaxYmin=Dmax－dmin具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。其特点为孔的公差带在轴的公差带之下2）过盈配合过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠3）过渡配合dDffffTTTXYYXTYYYYTXXXXTmaxmaxmaxmaxmaxminminmaxmaxminminmax配合公差：间隙或过盈允许的变动量，用Tf表示。4）配合公差（1）标准公差标准公差是指国际的标准公差数值中所列的、用以确定公差带大小的任一公差值。（表2.4）标准公差与基本偏差基本尺寸mm公差等级um大于至IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10┆305080120┊┆5080120180┊┉┉┉┉┊781012┊┊11131518┊┊16192225┊┊25303540┊┊394654100┊┊627487100┊┉┉┉┉标准公差数值1）公差等级：标准公差分为20个等级，IT01、IT0、IT1、…、IT18。IT表示标准公差，其中IT01公差等级最高，IT18公差等级最低。公差等级越低，公差数值越大。2）基本尺寸段：基本尺寸分为若干尺寸段。同一公差等级再同一尺寸段内，不论孔或轴，也不论和种配合，其标准公差数值只有一个。同一公差等级，对于不同的基本尺寸段，虽然标准公差数值不同，但被认为具有同等的精度。公差等级与基本尺寸段基准制：是以两个相配零件中的一个零件为基准件，并选定标准公差带，然后按使用要求的最小间隙（或最小过盈）确定非基准件的公差带位置，从而形成各种配合的一个制度。国标规定了两种基准制：基孔制和基轴制，并规定应优先选用基孔制。基准制基孔制－基准孔的公差带在零线以上，其下偏差为零，以H为基准孔的代号；基轴制－基准轴的公差带在零下以下，其上偏差为零，以h为基准轴的代号；3）基准制的选用实例在下列情况下选用基轴制是有利的：a同一基本尺寸的某一段轴，必须与几个不同配合的孔结合。b用于某些等直径长轴的配合。这类轴可用冷轧棒料不经切削直接与孔配合。这时采用基孔制有明显的经济效益C用于某些特殊零、部件的配合，如滚动轴承的外圈与基座孔的配合。公差带图上的公差带，由公差带的大小和公差带的位置两个要素组成。公差带的大小由标准公差确定；公差带的位置由基本偏差确定。1）基本偏差的概念基本偏差用于确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。基本偏差基本偏差的代号用21个字母和7个双写字母表示，共28个代号。公差带在零线上方：ES=EI+IT；es=ei+IT公差带在零线下方：EI=ES-IT；ei=es-IT公差带中另一极限偏差的确定公差与配合在图上的标注公差与配合的选用1）公差等级的选用2）配合的选用分类孔摘要H6H7H8H11过盈配合轴pp5p6轻压入轴rr5r6压入轴ss5s6s7重压入轴tt5t6t7轴uu5u6u7重压入或热装轴v过盈量依次增大，一般不推荐轴x轴y轴z分类孔摘要H6H7H8H11过渡配合轴j*j5j6j7推合轴kk5k6k7用木锤轻击联接轴mm5m6m7用铜锤打入轴nn6n7用轻压力联接p7r7n5分类孔摘要H6H7H8H11过盈配合轴pp5p6轻压入轴rr5r6压入轴ss5s6s7重压入轴tt5t6t7轴uu5u6u7重压入或热装轴v过盈量依次增大，一般不推荐轴x轴y轴z试试看例二：