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加热、保温、随炉温冷却。
降低硬度。
■2.正火:
同上,在空气中冷却。
■3.淬火:
同上,在水、油中冷却提供硬度。
■4.回火:
淬火后重新加热,消除内应力,稳定组织。
调质处理:
淬火加高温回火,钢的综合性能好
5.钢的表面热处理
一、表面淬火
二、化学热处理
(1)渗碳
(2)渗氮(3)氰化
第二章常用机械零件
§
1机械传动
■一.带传动
组成:
主动带轮、从动带轮、挠性带
工作原理:
摩擦传动、啮合传动
■类型:
■按照带的截面:
■平型——截面是矩形
■圆型——截面是圆
■V型——截面是梯形
V带结构:
V带型号:
■Y、Z、A、B、C、D、E
■标记:
A——1400
■表示A型V带,基准长度是1400毫米。
3.带轮的结构
3.带传动受力分析
4.张紧装置
5.打滑和弹性滑动
■打滑:
带驱动从动轮所需的力超过主动带轮上带与带轮之间产生的摩擦力时,带在带轮上全面滑动,传动失效。
■弹性滑动:
由于带的弹性伸缩使得带的运动速度与带轮的圆周速度不等,导致带传动瞬时传动比不准确的现象。
■应用:
■中心距较大的两平行轴
■功率≤75千瓦
■带速在(5~25)m/s
■i≤7
二.齿轮传动
■1.工作原理:
轮齿啮合
■2.特点:
尺寸小、传动效率高、传动比准确、寿命长、但需专用设备加工,成本高;
安装精度高;
不适合远距离传动
■3.类型
■4.渐开线直齿轮传动
齿轮各部分名称:
⑴.齿厚s:
一个轮齿两侧齿廓在某个圆上所截得的弧长。
⑵.齿槽宽e:
所截相邻两个轮齿异侧齿廓在某个圆上得的弧长。
⑶.周节p:
所截相邻两个轮齿同侧齿廓在某个圆上得的弧长。
⑷.分度圆d:
齿厚和齿槽宽相等的圆。
⑸.模数m:
周节与π的比值。
⑹.齿顶圆da:
所有轮齿齿顶所在的圆。
⑺.齿根圆df:
所有轮齿齿根所在的圆。
⑻.齿顶高ha:
轮齿上分度圆到齿顶圆的径向距离。
⑼.齿根高hf:
轮齿上分度圆到齿根圆的径向距离。
⑽.全齿高h:
一个轮齿齿根圆到齿顶圆的径向距离。
传动比
■5.斜齿轮传动,特点:
接触线是斜线,逐渐啮合,逐渐脱离,传动平稳,存在轴向力。
■6.圆锥齿轮传动,功用:
传递两相交轴的运动和动力。
■7.蜗轮蜗杆传动,功用:
传递两交错轴的运动和动力。
■8.轮系
■轮系的概念:
■由一系列互相啮合的齿轮组成的传动系统。
定轴轮系:
周转轮系:
轮系的功用:
■得到很大的传动比;
■实现变速;
■实现分路传动;
■改变输出轴的转向;
■实现运动的合成与分解。
2联轴器与离合器
■一.联轴器
■1.功用:
连接两轴,使之成为一体一起运动。
静态下连接两轴。
■3.可能出现的位置偏差
■4.常用联轴器
二.离合器
动态下连接两轴。
■3.常用离合器
3轴与键
■一.轴
■1.功用:
支承机械中回转零件并传递扭矩。
■2.类型
■按轴承受的载荷:
■心轴——只承受弯矩
传动轴——只传递扭矩
转轴——同时承受弯矩和传递扭矩
■按照截面:
光轴——等截面
阶梯轴——变截面
■按照内部结构:
实心;
空心
■按照形状:
直轴和曲轴
二.键
■功用:
轴上零件的周向定位。
■常用键连接,普通平键:
导向平键:
楔键:
花键:
4轴承
支承轴并承受来自轴上的全部作用力。
■一.滑动轴承滑动轴承与轴颈成面接触,工作时两者产生滑动摩擦。
■特点:
工作平稳、噪音小、承载能力强
向心滑动轴承:
轴瓦:
推力轴承:
二.滚动轴承
阻力小、效率高、径向尺寸大,轴向尺寸小、拆装及润滑方便。
滚动轴承的构造:
常用滚动体:
滚动轴承的代号:
第三章液压传动
第一节液压传动的基本概念
■一.液体传动
■以液体为工作介质进行能量的传递和转换的传动。
■1.液压传动,用液体的压力能进行工作的传动
■2.液力传动,以液体的动能进行工作的传动。
二.液压传动的工作原理
1.帕斯卡定理:
施加于静止液体上压强将以等值同时传递到液体的点。
2.特点:
液压传动是在一个封闭的容器内进行的,液压系统的压力形成是由其所受的外界负载决定的
三.液压系统的组成
■1.油源装置:
将机械能转换为液体的压力能,又称液压泵。
■2.执行装置:
将液体的压力能转换成机械能。
做直线运动称为液压油缸,做回转运动称为液压马达。
3.控制调节装置:
控制液体的压力、流量、流动方向。
■4.辅助装置:
辅助系统完成能量转换,如滤清器、油箱、管路等。
四.液压传动的优缺点
■1.能获得较大的力和力矩
■2.能在极大的范围内无极调速
■3.重量轻、体积小、便于布置
■4.便于实现自动化
■5.液压元件易于实现标准化、系列化、通用化。
■6.液压油粘度随温度变化、效率低、易漏油、加工维修制造成本高。
第二节液压泵和液压马达
1.齿轮泵
特点:
脉动供油、油压低、易泄漏
2.叶片泵
工作压力较高、流量脉动较小、噪音低、容积效率高、结构复杂、零件精度高
3.柱塞泵和柱塞马达
第三节液压油缸
液压油作用在活塞两侧的面积不同,活塞两端分别进出油时,活塞受力和速度不同,当油进入无杆腔时,力大速度低;
当油进入有杆腔时,力小速度快。
无论活塞向哪个方向运动,只要油缸进、回油腔的压力和流量相同,活塞所产生的推力和运动速度是一样的。
■特点:
缸体与柱塞之间没有精密配合要求,缸体内孔无需加工,柱塞与缸盖导向孔间有配合要求,适合行程长、作用力大的场合。
第四节液压控制阀
■一.方向控制阀
换向阀
二.压力控制阀:
减压阀;
顺序阀
三.流量控制阀
第四章内燃机与底盘
第一节内燃机
■一.概述
■1.定义
■发动机:
将燃料燃烧产生的热能转换为机械能的机器。
■外燃机:
燃料在机器外面燃烧将水加热变成蒸汽,将蒸汽送入机械内做功。
内燃机:
燃料在机械内部燃烧做功。
■1774年提出燃烧燃料获得动力,1887年开始装在汽车上,1898年发明柴油机
■二.分类
■按燃料:
气体、液体
■按行程:
二行程、四行程
■按缸数:
2、4、6、8等
■按点火方式:
点燃、自燃
■汽油:
点燃-10°
C、自燃380°
C
■柴油:
点燃40~86°
C、自燃300°
三.基本名词术语
1.止点:
活塞往复运动时,其顶面从一个方向转为相反方向的转折点。
■上止点:
活塞离曲轴中心最远点
■下止点:
活塞离曲轴中心最近点
■2.行程:
上、下止点的距离。
■3.气缸工作容积:
活塞从上止点移动到下止点所扫过的气缸容积。
4.燃烧室容积(余隙容积):
活塞在上止点时,活塞顶部的容积。
■5.工作容积(最大容积):
活塞在下止点时,活塞顶部的容积。
■6.压缩比:
活塞工作容积与余隙容积之比,汽油机6~9、柴油机12-22
四.内燃机构造
■1.气缸体:
气缸盖,气缸体,油底壳
2.曲轴连杆组
3.配气机构
4.供油系统
5.润滑系统
6.冷却系统
7.起动装置
■使内燃机从静止转入工作状态,有人力、辅助发动机、电动机起动
五.内燃机工作原理
1.汽油机(四行程)
■进气行程:
p=(0.0740~0.088)MPa,T=(353~403)K
■压缩行程:
p=(0.833~1.96)MPa,T=(623~723)K
■做功行程:
p=(2.94~4.91)MPa,T=(2273~2773)K
排气行程:
p=(0.103~0.123)MPa,T=(773~1073)K
2.柴油机(四行程)
p=(2.94~4.9)MPa,T=(773~973)K
p=(5.88~8.82)MPa,T=(1773~2273)K
p=(0.103~0.123)MPa,T=(673~873)K
六.内燃机性能指标和特性曲线
■1.性能指标
■有效扭矩:
内燃机飞轮实际输出的扭矩。
■有效功率:
内燃机正常工作时从输出轴输出的功率。
■燃油消耗率:
输出单位有效功率所消耗的燃油克数。
2.特性曲线
■负荷特性:
内燃机的转速不变,性能指标随负荷变化的关系。
■速度特性:
负荷(油门)一定时,性能指标随转速的变化关系。
油门最大时,称外特性曲线。
七.内燃机型号
■缸数、行程、缸径、机器特征(汽车、拖拉机、船用等)、变型符号。
■例:
6135
■8E430Z(带增压器)
■1E56F(风冷)
第二节底盘
■1.底盘的定义:
对于自行式基础车、非自行式牵引车、履带拖拉机,通常把除了动力装置、操纵室和辅助设备之外的全部结构称为底盘。
■2.底盘的功用:
支撑整机并使机械能以所需的速度和牵引力,沿着规定的方向行驶。
■3.底盘的组成:
传动系、转向系、行驶系、制动系
4.底盘的类型
■轮式:
行驶速度快、转移迅速、机动灵活,不能用在松软路面
■履带式:
与地面接触面积大、比压小,可在松软路面工作、爬坡能力强、行驶速度低、转移用专用车辆
二.传动系(机械传动)
■1.定义:
动力装置至驱动轮之间的传动部件总称。
■2.功用:
将动力装置输出的功率传给驱动轮,并解决动力装置输出特性和机械行走机构的使用要求之间的各种矛盾
3.组成
■主离合器,变速箱,变矩器,主传动,终传动,差速器。
为什么传动系这么复杂?
■柴油机有以下几个方面不满足工程机械的使用要求:
■柴油机的输出特性不满足工程机械作业要求;
■驱动轮前进、倒退的行驶要求;
■转向时左右车轮不同速的要求;
■不能帯载起动;
■过载熄火。
4.主要零部件
■a.主离合器:
在机械起步时可以使内燃机与传动系柔和地接合,使机械起步平稳;
换档时能将内燃机与传动系迅速、彻底地分离,以减小换档时齿轮产生的冲击,换档后再平顺地接合起来;
当传动系受到过大的载荷时,离合器打滑,保护传动系零部件免遭损坏。
■b.液力变矩器
替代主离合器,用液体将柴油机输出轴与传动轴连接起来,改变机械输出扭矩。
■工作原理:
液体动能传递扭矩,解决柴油机过载熄火问题。
c.变速箱
改变机械的牵引力和行驶速度,以适应其外界负荷变化的要求;
■在内燃机旋转方向不变的情况下,使机械前进或倒退行驶;
■在内燃机不熄火时,使内燃机和传动系保持分离,实现停车。
利用齿轮传动进行工作,即利用不同齿数的齿轮的啮合来改变传动比,达到变速和变矩的目的。
类型:
■按是否切断动力换档:
机械式,切断动力换档;
液压式,不切断动力换档
■按前进档参加传动的轴数:
两轴式、平面三轴式、空间三轴式
■按倒退档数目:
一般、多倒退档
■按换档操纵不同:
滑动齿轮换档、啮合套换档、离合器换档、齿轮常啮合换档
■按操作不同:
手动、自动、
d.万向节联轴器
e.主传动
将变速箱传来的动力再一次降低转速,增大扭矩,并将旋转轴线改变90°
后,经差速器、半轴传给轮边减速器,驱动车轮旋转。
f.差速器
向两个半轴传递扭矩;
允许两个半轴以不同的转速旋转
g.终传动
传动系最后一次减速增扭,使驱动轮有足够的牵引力;
使履带式底盘得到一定的离地间隙。
三.转向系
■1.功用使施工机械按照道路和作业情况的不同及时改变其行驶方向。
■2.工作原理
通过转向轮在水平面内偏转一定的角度来实现。
履带式:
转向离合器的接合与分离改变两侧驱动轮上的驱动力矩来实现转向。
四.制动系
■1.功用对施工机械施加制动力,以达到减速、停车、下长坡控制车速及稳定停车的要求。
■2.类型:
液压制动、气力制动
五.行驶系
使整个机器成为一个整体,并支撑整个机器的载荷;
将传动系传来的扭矩转化为牵引力,使机械行驶;
承受路面作用于机械的各种反力及扭矩,并缓和冲击和振动,保证机械的正常行驶
2.类型
■轮式、履带式
■3.组成
■轮式:
a.车架:
整个机械的骨架,所以的部件都直接或间接的安装在它的上面,承受各部件传来的力和力矩。
b.车桥:
(车桥两端装有车轮,它通过悬挂装置与车架相连。
)
功用:
支持车架,并在车架与车轮之间传递各种作用力。
驱动桥、支承桥(挂车)、转向驱动桥、转向桥
c.悬挂装置
■将车架与车桥弹性连接起来;
■缓和并吸收车轮在不平道路上所受到的冲击和振动;
■在车架与车桥之间传递力和力矩。
履带式
履带:
驱动轮:
驱动履带
支重轮:
支承整机重量和载荷
托链轮:
托住上部履带,防履带下垂过多,减少履带运动时的跳动现象
导向轮:
支承链轨和引导履带正确的卷绕
张紧装置:
防履带松弛、脱轨,使履带正常运转
悬挂装置:
连接机架和支重轮
第五章
起重机械专用零部件
第一节钢丝绳与滑轮
■一.钢丝绳
■1.钢丝的材料与制造
■优质钢锭热轧φ6mm的圆钢,再经过多次冷拔使之成为φ(0.4~3)mm的钢丝,通过这样的处理,钢丝的抗拉强度可达(1400~2000)MPa。
按照钢丝的韧性钢丝分为:
■特级:
用于制造载人钢丝绳;
■Ⅰ级:
用于制造起重机械用钢丝绳;
■Ⅱ级:
用于制造系物钢丝绳
按照钢丝表面钢丝分为:
光面钢丝:
钢丝表面不做任何处理;
镀锌钢丝:
钢丝表面镀锌,防潮、防锈、耐酸;
镀铅钢丝:
钢丝表面镀铅,耐酸。
2.钢丝绳的特点:
强度高;
承过载能力强;
工作安全可靠,不会突然断裂;
可在特殊环境下工作;
无噪音;
重量轻;
成本低。
3.钢丝绳的种类与构造
■按捻绕次数:
■⑴.单重绕:
是由一定数量的钢丝拧制而成,刚性大,耐磨,挠性差,一般做支撑绳。
■⑵.双重绕:
是由多根单绕绳拧制而成,挠性好,是起重机用绳。
■⑶.三重绕:
是由多根双绕绳拧制而成,挠性特好,但钢丝细,易磨损,起重机不用。
按丝成股和股成绳的旋向分为:
■⑴.同向捻:
丝成股和股成绳的绕制方向是相同的,挠性好,寿命长,通过预变形处理防止松散。
■⑵.交互捻:
丝成股和股成绳的绕制方向是相反的,刚性大,寿命低,不易松散。
按钢丝绳中钢丝与钢丝的接触分为:
■点接触:
绳股中钢丝的直径相同,内外层的节距不等;
■线接触:
绳股中钢丝的直径不相同,有X、W、T三种;
■面接触:
绳股制成特殊形状,如三角股、扁股等。
按绕制方向:
左旋和右旋,多用右旋。
不旋转钢丝绳:
4.绳芯
作用:
提高绳的挠性、弹性、润滑性。
■材料:
有机芯(浸油的棉、麻)——提高绳的挠性、弹性、润滑性,但不能承横向载荷,不耐高温;
■石棉芯——性能同上,但耐高温;
■金属芯——能承横向载荷,耐高温,但挠性差。
5.钢丝绳的标记
6×
19(1+6+12)---20---1700---Ⅰ--镀锌---Z同GB1102---74
■意义:
6股;
每股19根钢丝,钢丝的排列顺序为第一层1根,第二层6根,第三层12根;
绳直径是20mm;
公称抗拉强度是1700MPa;
Ⅰ级钢丝;
钢丝表面镀Zn;
右旋;
同向捻;
国家1974年颁布的第1102号标准。
6w19+7×
7---20---1700---镀锌---Z同GB1102---74
6股W型钢丝绳;
绳芯是金属芯,7股,每股7根钢丝;
其他同上。
6.钢丝绳的选择
■⑴、钢丝绳受力情况:
拉伸、扭转、弯曲、挤压、接触,这些载荷中既有动载荷又有静载荷,主要载荷是拉伸静载荷。
■⑵、钢丝绳的结构:
丝直径、螺旋角、股数、绳芯均不同。
■⑶经验公式:
■式中:
Sp——钢丝绳的破断拉力;
■K——安全系数;
■ψ——折算系数
■∑Aσb绳中全部钢丝破断拉力总和,∑A为钢丝总面积,σb为钢丝抗拉强度。
7.提高钢丝绳寿命的措施
■避免反向弯曲;
增加滑轮和卷筒的直径;
降低滑轮和卷筒材料的硬度;
搞好绳的润滑。
8.钢丝绳的报废
■GB5972——86中钢丝绳的报废标准规定,钢丝绳使用的安全程度由下列项目判定:
■⑴、断丝的数量和性质;
■⑵、绳端断丝;
■⑶、断丝的局部聚集;
■⑷、断丝的增加率;
■⑸、绳股断裂;
■⑹、由于绳芯损坏而引起的绳径减小;
■⑺、弹性减小;
■⑻、外部及内部磨损。
9.钢丝绳绳端的固接方法
■绳卡固定;
编结法;
楔套固定法;
灌铅法;
压套法。
二.滑轮
■功用:
引导绳并使其改变运动方向。
■材料:
铸铁——工艺性好,易切削,便宜,对绳损伤小,强度低,易脆断。
■铸钢——工艺性不好,硬,绳磨损大,强度高,不断裂。
■球墨铸铁——工艺性好,有一定的强度和韧性,不裂。
■结构:
轮毂、轮辐、轮缘。
直径:
D≥ed
e——工作类型系数;
d——钢丝绳的直径
第二节滑轮组与卷筒
■一.滑轮组
■1.定义:
由钢丝绳依次绕过若干个定滑轮和动滑轮组成的联合装置。
2.滑轮组的种类
■按工作原理:
省力滑轮组:
分单联和双联,一般多用单联滑轮组,单联滑轮组中,只有一根绳,绳的一端固定,一端为自由端。
■增速滑轮组:
增速但费力。
3.滑轮组的倍率
■滑轮组中承重钢丝绳的根数与驱动钢丝绳的根数之比称为滑轮组的倍率a,也可以用绕入卷筒钢丝绳的速度和重物的起升速度之比表示滑轮组的倍率。
即
■对于单联滑轮组,Z驱动等与1,所以
■a=Z承载
5.滑轮组的效率ηn
二.卷筒
贮绳、将绳的回转运动转换为直线运动。
■按卷筒表面:
光面和槽面卷筒
■按贮绳层数:
单层和多层。
按卷筒形状:
柱形、锥形、曲线形。
■3.钢丝绳在卷筒上的固定
4.钢丝绳进出滑轮和卷筒的偏角
三.吊钩
取物装置。
20,16Mn,20Mn等。
■制造:
锻造;
不小于20mm厚的钢片铆接,但决不允许铸造。
■1、长钩:
两根轴,滑轮奇数偶数均可,但有效起升高度小一些。
■2、短钩:
一根轴,滑轮在吊钩两侧,必须用偶数个滑轮,外形高度小,但横梁重量大,尺寸大。
3制动器
■一.功用:
控制机械的运动速度,使其减速或停止。
■二.类型
■按工作状态:
1.常闭式——经常处于合闸状态,机构工作时借外力松闸;
2.常开式——经常处于松闸状态,需制动时借外力合闸;
3.综合式——通电常开,断电常闭。
按构造:
■1.带式——结构简单,紧凑,制动力矩大,但制动轴产生较大的弯矩,带磨损不均匀。
■2.块式——制动力矩小,放在高速轴上。
■3.片式——合闸力为轴向力,用较小的力就可以获得较大的制动力矩,增加摩擦片数就可以增加制动力矩,但散热差。
■4.锥式——利用锥形结构产生摩擦力。
■5.特种——棘轮停止器,防逆转。
三.常用制动器
■1.短行程电磁铁双块式制动器
结构简单,紧凑,制造安装方便,成对制动块压力相互平衡,但电磁铁吸合时冲击和噪声大,松闸力小,用于中小型起重机。
2.带式制动器
结构简单,带的拉力作用引起制动轮轴弯曲,磨损不均匀,散热差。
3.棘轮停止器
构造简单,工作可靠,但冲击大,有噪音。
4卷扬机
■一.定义:
以电动机为动力,并通过各种不同的传动型式使卷筒作回转运动的一种小型机械。
二、常用卷扬机
■1、电动可逆式卷扬机
卷筒的正反转由电动机控制,逆转重物下降,断电立即制动,安全可靠,操纵简便,易远距离自动控制,但重物不能加速下降,电动机逆转需消耗功率,电动机要带栽起动。
■性能:
■牵引力(5——100)KN
■牵引速度(0.15——0.17)m/s
■容绳量(100——350)m
2、双卷筒快速卷扬机
卷筒正转起吊,重物降落靠自重。
■牵引力(5——50)KN
■牵引速度(0.4——0.75)m/s
■容绳量(100——500)m
■重物下降速度2m/s或更大。
第六章起重机械
1概述
■一.起重机械在工程中的应用:
起重机械主要是用做垂直运输的设备,有行走机构的还可兼做短距离水平运输,它是一种循环式、间歇式动作的机械。
二、起重机械的类型
■1.不能回转的起重机械
■⑴.简单起重机械:
各种千斤顶、滑轮组、卷扬机、升降机;
只能沿着Z方向垂直运输。
■⑵.复杂起重机械
■缆索式:
沿着Z、Y两个直线方向运输。
桥式、龙门式,能沿着X、Y、Z三个直线方向直线运输。
2.能回转的起重机械
■⑴、自行式起重机械:
汽车式,轮胎式,履带式
⑵.塔式起重机
三.起重机械的基本构造
■1.工作机构:
起重机械直接完成生产任务的部分,有起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构。
2.金属结构
■起重机的金属结构是起重机械的骨架,它包括用金属制作的吊臂、回转平台、人字架、底架、支腿和塔式起重机的塔身、平衡臂、塔顶。
■起重机各工作机构和零部件都安装或支承在这些金属结构上。
■它承受起重机的自重以及作业时的各种外载荷。
3.动力装置
■是起重机械的动力源,固定式为电
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