《机械基础》中职全套教学课件

机械基础1全套可编辑PPT课件绪论第一章常用工程材料第二章带传动和链传动第三章螺纹连接和螺旋传动第四章齿轮传动与蜗杆传动第五章常用机械运动机构第六章轴系零部件目录2绪论3一、机械机械是指利用力学原理组成的各种装置，可以说，机械在生活和生产中几乎无处不在，从小小的剪刀、钳子、扳手，到由计算机控制的机械设备、机器人、无人机等都属于机械，机械在现代生活和生产中起着非常重要的作用。如图所示的数控机床、挖掘机、3D打印机、自行车、扳手等都是常用机械。4常用机械a）数控机床b）挖掘机c）3D打印机d）自行车e）扳手51．机器与机构（1）机器机器是人们根据某种使用要求而设计及制造的能执行机械运动的装置，用来完成特定的功能。机器可分为动力机器、加工机器、运输机器和信息机器四大类，其功能和示例见下表。6常见机器的类型、功能和示例如图所示的台式钻床（简称台钻）是一种常用的孔加工机器。它由电动机7、带传动机构6、齿轮齿条进给机构4、钻夹头3、可调工作台2、底座1、主轴箱8、立柱9等组成，如图所示。7台式钻床台式钻床的组成1—底座2—可调工作台

3—钻夹头4—齿轮齿条进给机构5—进给手柄6—带传动机构

7—电动机8—主轴箱9—立柱机器尽管多种多样、千差万别，但其组成大致相同，一般由动力部分、传动部分、执行部分、控制部分、支承部分和辅助部分等组成。机器各组成部分的功能和示例见下表。8机器各组成部分的功能和示例9机器各组成部分的功能和示例如图所示台式钻床的动力部分为电动机，传动部分为带传动机构和齿轮齿条进给机构，执行部分为钻夹头及其上的钻头，控制部分为电源开关和进给手柄，支承部分为底座、立柱、主轴箱的箱体等。电动机通过带传动机构带动钻夹头和钻头做旋转运动，转动进给手柄，通过齿轮齿条进给机构带动钻夹头升降，从而完成钻孔工作。10台式钻床的组成1—底座2—可调工作台

3—钻夹头4—齿轮齿条进给机构5—进给手柄6—带传动机构

7—电动机8—主轴箱9—立柱（2）机构机构是具有确定相对运动的实物组合，是用来传递力和运动的构件组合体，是机器的重要组成部分。如图所示为台式钻床的带传动机构，它由主动塔式V带轮、从动塔式V带轮和V带组成。该机构将电动机的动力和旋转运动传递给主轴，从而带动钻头旋转。11台式钻床的带传动机构1—从动塔式V带轮2—V带3—主动塔式V带轮如图所示为台式钻床的进给机构，转动进给手柄1，带动齿轮7旋转，通过齿轮齿条进给机构将齿轮7的旋转运动转换为套筒（齿条）5的上下移动，从而带动钻头9上下运动。12台式钻床的进给机构1—进给手柄2—限位螺杆

3—箱体4—主轴5—套筒（齿条）6—涡卷弹簧

7—齿轮8—钻夹头9—钻头机器与机构都是由若干构件组成的，各构件之间都有确定的相对运动。两者的区别如下：机器能转换机械能或完成有用的机械功，机构只能传递力和运动。一台机器可以有多种机构，也可以只包含一种机构。从结构和运动的观点来看，机器和机构并无区别，因此，人们习惯于用机械一词作为机器与机构的总称。有些简单的机械装置没有动力部分，如自行车、活扳手等，它们不是机器，只能称为机械。132．零件、部件与构件（1）零件组成机械的每一个单独加工的单元称为零件，零件也是用于装配产品的基本单元，机器由若干个零件装配而成。（2）部件部件是机械的一个组成部分，由若干装配在一起的零件组成。在机械产品的装配过程中，往往先将零件装配成部件，然后再将部件装配成机器。14（3）构件从运动学的角度出发，机械包含若干个运动单元体，机构中的运动单元体称为构件。构件可以是一个零件，也可以是几个零件的刚性组合。如图所示为两爪顶拔器。15两爪顶拔器1—旋柄2—沉头螺钉3—压紧螺杆4—挡圈5—横梁6—销轴7—拉爪8—压紧垫二、运动副两个构件直接接触组成的可动连接称为运动副，它限制了两个构件之间的某些相对运动。在机械中，各构件必须以运动副的形式连接起来。在如上图所示的两爪顶拔器中，拉爪与销轴之间、横梁与压紧螺杆之间、压紧螺杆与旋柄之间、压紧螺杆与压紧垫之间的连接都是运动副。运动副是通过点、线、面接触的，根据两构件之间的接触形式不同，运动副可分为低副和高副两大类。161．低副两构件之间为面接触的运动副称为低副。常用的低副有转动副、移动副（棱柱副）和螺旋副等。常用低副的类型、定义和应用见下表。17常用低副的类型、定义和应用18常用低副的类型、定义和应用2．高副两构件之间为点接触或线接触的运动副称为高副。常用的高副有凸轮副和齿轮副等。常用高副的类型、定义和应用见下表。19常用高副的类型、定义和应用20常用高副的类型、定义和应用三、机构运动简图在实际的机构中，构件和运动副的结构通常都很复杂，而构件和运动副的结构、尺寸与构件的运动方式、运动规律无关。因此，在对机构进行运动分析和动力分析时，可以只考虑那些与运动有关的因素，并用最为简洁的方式把构件和运动副所形成的机构图形绘制出来。这种仅用简单的线条和符号来代表构件和运动副，并按一定比例表示各构件、运动副的相对位置和运动关系的图形称为机构运动简图。如图所示为两爪顶拔器的机构运动简图。2122两爪顶拔器的机构运动简图1—移动副2—螺旋副3—转动副常用构件的机构运动简图用图形符号见下表，常用运动副的机构运动简图用图形符号见下表。23常用构件的机构运动简图用图形符号24常用运动副的机构运动简图用图形符号25常用运动副的机构运动简图用图形符号四、工程材料材料是人类用来制造各种产品的物质，是人类生活和生产的物质基础。其历史与人类的历史一样久远，人类社会的发展同时伴随着材料的发明和发展。材料是人类进步的标志之一，任何技术上的重大突破都与新材料的发展相关，任何工程技术都离不开材料。工程材料是指在机械、电气、化工、建筑等工程领域中用于制造工程构件和机械零件的材料，可分为金属材料和非金属材料两大类。机电行业的技能型人才每天都要与各种工程材料打交道，为了正确使用工程材料，充分发挥材料的潜力，节省材料，提高产品质量，就必须熟悉工程材料的牌号，了解工程材料的性能和用途。26第一章常用工程材料27目录28§1-1金属材料的力学性能指标§1-2铁碳合金§1-3钢的热处理§1-4有色金属§1-5硬质合金与滑动轴承合金§1-6非金属材料§1-1金属材料的力学性能指标29金属材料的力学性能是指金属材料抵抗外力与变形所呈现的性能。常用的力学性能指标主要有强度、塑性、刚度、硬度、韧性与冲击韧性等。一、强度金属材料在载荷作用下抵抗变形或断裂的能力称为强度。301．抗拉强度抗拉强度是指金属材料在拉伸过程中抵抗断裂的能力。2．抗压强度抗压强度是指金属材料在承受压力过程中抵抗变形和破坏的能力。3．抗剪强度抗剪强度是指金属材料抵抗剪切载荷作用而不失效的能力。4．抗扭强度抗扭强度是指金属材料抵抗扭转变形和破坏的能力。315．抗弯强度抗弯强度是指金属材料抵抗弯曲变形和破坏的能力。6．屈服强度屈服强度是指金属材料抵抗微量塑性变形的能力。7．疲劳强度交变载荷是指载荷的大小、方向随时间发生周期性变化的载荷。疲劳强度是指金属材料抵抗交变载荷作用而不发生破坏的能力。32二、塑性金属材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。变形分为弹性变形和塑性变形。随载荷的存在而产生、随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。载荷去除后仍不能恢复的变形称为塑性变形。金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力称为塑性。33三、刚度金属材料在载荷作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。四、硬度金属材料抵抗硬的物体压入其表面的能力称为硬度。硬度越高，金属材料的耐磨性越好。根据测量方法不同，常用的硬度测量指标有HBW（布氏硬度）和HRC（洛氏硬度）。34五、韧性与冲击韧性韧性是指金属材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。它反映了金属材料在受力（静载荷、动载荷）时抵抗断裂的综合能力。金属材料抵抗冲击载荷作用而不发生破坏的能力称为冲击韧性。35§1-2铁碳合金36一、非合金钢非合金钢又称碳素钢，是指除了含有碳元素，还含有少量合金元素和杂质的钢，但非合金钢在冶炼时不特意加入合金元素。常用的非合金钢主要有碳素结构钢、优质碳素结构钢、优质碳素弹簧钢、碳素工具钢和铸造碳钢等。下面介绍碳素结构钢、优质碳素结构钢和铸造碳钢。371．碳素结构钢碳素结构钢是用于建筑、桥梁、船舶、车辆及其他结构，必须有一定强度，必要时要求耐冲击能力和焊接性能良好的非合金钢。碳素结构钢的杂质较多，碳含量较低，焊接性好，塑性、韧性好，冶炼容易，价格低，产量大，在性能上能满足建筑、桥梁等工程构件和一些受力不大的机械零件的要求，是工程中应用普遍的钢种。碳素结构钢的牌号以“Q”＋屈服强度值命名，Q代表屈服强度，屈服强度值的单位为MPa。38常用碳素结构钢的牌号、等级、特性和用途见下表。39常用碳素结构钢的牌号、等级、特性和用途2．优质碳素结构钢优质碳素结构钢是指硫、磷及其他非金属夹杂物含量较低的碳素结构钢。优质碳素结构钢的碳含量一般小于0.7%，使用前一般都要经过热处理来改善力学性能，常用于制造机械零件。一般情况下，优质碳素结构钢的牌号用两位阿拉伯数字表示，该数字为碳名义含量（以万分之几计）。常用优质碳素结构钢的牌号、特性和用途见下表

。40常用优质碳素结构钢的牌号、特性和用途41常用优质碳素结构钢的牌号、特性和用途423．铸造碳钢铸造碳钢是一种通过铸造工艺生产零件的非合金钢，简称铸钢，其碳含量一般为0.20%～0.60%。铸造碳钢具有较高的强度、良好的塑性和韧性，生产成本较低，主要用来制造形状复杂、力学性能要求较高的零件。铸造碳钢的牌号以“ZG”＋屈服强度最低值＋“－”＋抗拉强度最低值命名，ZG表示铸造碳钢，屈服强度最低值和抗拉强度最低值的单位为MPa。铸造碳钢的牌号、特性和用途见下表。43铸造碳钢的牌号、特性和用途44二、低合金钢低合金钢是指在碳素结构钢的基础上加入了少量合金元素而得到的钢。按照GB/T13304.1—2008的规定，低合金钢中至少应有一种合金元素的含量在界限范围内，合金元素总含量不超过5%。由于合金元素的强化作用，低合金钢的强度比碳含量相同的碳素结构钢高，并且具有良好的塑性、韧性、耐腐蚀性和焊接性，广泛用于制造工程构件。低合金钢的种类很多，其中低合金高强度结构钢最常用。低合金高强度结构钢是指用于建筑、桥梁、船舶、车辆、压力容器及其他结构，碳含量一般不大于0.20%，合金元素含量总和一般不大于2.5%，屈服强度不小于295MPa，具有较好的冲击韧性和焊接性的低合金钢。45低合金高强度结构钢牌号的表示方法与碳素结构钢相同，以“Q”＋屈服强度值命名，Q代表屈服强度，屈服强度值的单位为MPa。常用低合金高强度结构钢的牌号、特性和用途见下表。46常用低合金高强度结构钢的牌号、特性和用途47常用低合金高强度结构钢的牌号、特性和用途三、合金结构钢合金钢是在非合金钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。按照GB/T13304.1—2008的规定，合金钢至少应有一种合金元素含量大于等于规定的界限值。合金钢的合金元素含量较高，按用途不同分为合金结构钢、合金工具钢、高速工具钢和特殊性能合金钢等。合金结构钢是合金钢中应用最广泛的钢材之一，它是在优质碳素结构钢的基础上适当加入一种或几种合金元素而制成的。48合金结构钢的牌号主要由两部分组成。第一部分：以两位阿拉伯数字表示碳平均含量（以万分之几计）。第二部分：以化学元素符号和阿拉伯数字表示合金元素的含量。具体表示方法如下：平均含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%等时，在合金元素后相应写成2、3、4、5等。49合金结构钢牌号的标记示例如下：501．合金渗碳钢合金渗碳钢是指通常在渗碳后淬火＋低温回火后使用的合金结构钢，其碳含量为0.12%～0.25%，属于低碳合金钢。低碳含量可使零件心部具有足够的塑性和韧性。合金渗碳钢加入的合金元素可以提高钢的淬透性，使零件在热处理后表层和心部均得到强化。合金渗碳钢具有高的表面硬度和耐磨性，心部具有足够的强度和韧性，常用于制造既要有优良的耐磨性和耐疲劳性，又能承受冲击载荷的零件。合金渗碳钢的类别、特性、常用牌号和用途见下表。5152合金渗碳钢的类别、特性、常用牌号和用途2．合金调质钢合金调质钢是指通常经调质后使用的合金结构钢，其碳含量为0.25%～0.50%，属于中碳合金钢。合金调质钢的类别、特性、常用牌号和用途见下表

。53合金调质钢的类别、特性、常用牌号和用途54合金调质钢的类别、特性、常用牌号和用途四、弹簧钢弹簧钢是指具有弹性且用于制造弹簧或弹性元件的钢，主要有优质碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类。优质碳素弹簧钢属于非合金钢，合金弹簧钢属于合金结构钢。1．优质碳素弹簧钢优质碳素弹簧钢是部分碳含量较高的优质碳素结构钢，其牌号表示方法与优质碳素结构钢相同。常用优质碳素弹簧钢的牌号、特性和用途见下表。5556常用优质碳素弹簧钢的牌号、特性和用途2．合金弹簧钢合金弹簧钢是部分碳含量较高的合金结构钢，其碳含量一般为0.40%～0.60%，常加入锰（Mn）、硅（Si）、铬（Cr）、钒（V）、硼（B）等合金元素，其牌号表示方法与合金结构钢相同。常用合金弹簧钢的牌号、特性和用途见下表。57常用合金弹簧钢的牌号、特性和用途五、工具钢1．碳素工具钢碳素工具钢是指不添加合金元素，用于制造一般小型工具的钢，碳含量为0.65%～1.35%。碳素工具钢的牌号以“T”＋碳名义含量命名，T表示碳素工具钢，碳名义含量以千分之几计。较高锰含量碳素工具钢在符号后面加锰元素符号Mn。常用碳素工具钢的牌号、特性和用途见下表。5859常用碳素工具钢的牌号、特性和用途2．合金工具钢最常用的合金工具钢按用途不同可分为量具刃具用合金钢、耐冲击工具用合金钢、冷作模具用合金钢、热作模具用合金钢、塑料模具用合金钢等类型，其中量具刃具用合金钢最常用。60合金工具钢牌号通常由两部分组成：第一部分：碳含量。碳平均含量小于1.00%时，采用一位数字表示碳名义含量（以千分之几计）；碳平均含量大于等于1.00%时，不标注碳含量。第二部分：合金元素含量，表示方法同合金结构钢第二部分。低铬（平均铬含量小于1.00%）合金工具钢在铬名义含量（以千分之几计）前加数字“0”。61合金工具钢牌号的标记示例如下：62常用量具刃具用合金钢的牌号、特性和用途见下表。63常用量具刃具用合金钢的牌号、特性和用途3．高速工具钢高速工具钢简称高速钢，俗称锋钢，是一种适用于制造高速切削刀具的高碳高合金钢。它最突出的特点如下：当刀头温度高达600℃左右时，硬度仍无明显下降，能以比量具刃具用合金钢更高的速度进行切削。高速工具钢主要用于制造金属切削刀具，也可用于制造冷作模具、高温弹簧、高温轴承等。64高速工具钢牌号的表示方法与合金结构钢相同，但在牌号头部不标明表示碳含量的阿拉伯数字。为了区别牌号，在牌号头部可以加“C”表示高碳高速工具钢。常用高速工具钢的牌号、特性和用途见下表。65常用高速工具钢的牌号、特性和用途66常用高速工具钢的牌号、特性和用途六、不锈钢不锈钢是指在空气、蒸汽和水等弱腐蚀介质中不生锈的合金钢，属于特殊性能合金钢，其铬含量至少为10.5%，碳含量不大于1.2%。1．不锈钢的分类奥氏体不锈钢是指基体以奥氏体组织为主的不锈钢。奥氏体不锈钢具有很好的耐腐蚀性、耐热性、塑性和韧性，适宜冷成型加工，且焊接性良好，但强度较低。此外，它无磁性，故可用于制造抗磁零件。因此，奥氏体不锈钢广泛应用于在强腐蚀介质中工作的化工设备、抗磁仪表和管道等。67（2）铁素体不锈钢铁素体不锈钢是指基体以铁素体组织为主的不锈钢。铁素体不锈钢的耐酸性强，具有良好的抗高温氧化性和塑性，在空气中的腐蚀性、焊接性优于马氏体不锈钢，但其强度较低。（3）奥氏体

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铁素体不锈钢奥氏体

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铁素体不锈钢是指基体兼有奥氏体和铁素体两相组织（其中较少相的含量至少为25%）的不锈钢。68（4）马氏体不锈钢马氏体不锈钢是指基体以马氏体组织为主的不锈钢。马氏体不锈钢的碳含量较高，故具有较高的强度和耐磨性，但塑性和焊接性较差。马氏体不锈钢在空气、蒸汽等介质中耐腐蚀，在酸、碱介质中不耐腐蚀。（5）沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢是指基体以马氏体或奥氏体组织为主，添加适量的强化元素，并能通过沉淀硬化处理使材料硬化的不锈钢。692．不锈钢的牌号、特性和用途不锈钢牌号通常由两部分组成：第一部分：碳含量。一般用两位阿拉伯数字表示碳名义含量（以万分之几计），但对碳含量不大于0.030%的超低碳不锈钢，用三位阿拉伯数字表示碳名义含量（以十万分之几计）。第二部分：合金元素含量。其表示方法与合金结构钢牌号的第二部分相同。即使在钢中有意加入的铌、钛、锆、氮等合金元素的含量很低，也应在牌号中标出。70不锈钢牌号的标记示例如下：71不锈钢的类别、常用牌号、特性和用途见下表。72不锈钢的类别、常用牌号、特性和用途73不锈钢的类别、常用牌号、特性和用途七、铸铁铸铁是一种铁碳合金，一般碳含量为2.0%～4.5%，并含有硅（Si）、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）等元素。铸铁是应用非常广泛的一种金属材料，分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁四类。741．灰铸铁灰铸铁是指碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，其断口呈灰色。灰铸铁具有较高的抗压强度和硬度，好的减振性和减摩性，铸造性和切削加工性良好，但其抗拉强度较低，塑性和韧性差。因灰铸铁的生产工艺简单，成本低，价格低廉，故工业上应用广泛。75灰铸铁的牌号以“HT”＋抗拉强度最低值命名，HT表示灰铸铁，抗拉强度最低值的单位为MPa。灰铸铁的牌号、特性和用途见下表。76灰铸铁的牌号、特性和用途2．球墨铸铁球墨铸铁是指将铸铁液进行球化处理，凝固过程中碳主要以球状石墨析出的铸铁。与灰铸铁的片状石墨相比，球状石墨对基体组织的割裂程度较轻，产生应力集中的作用较小。球墨铸铁的牌号以“QT”＋抗拉强度最低值＋“－”＋最小断后伸长率命名，QT表示球墨铸铁，抗拉强度最低值的单位为MPa，最小断后伸长率用百分之几计。常用球墨铸铁的牌号、特性和用途见下表。7778常用球墨铸铁的牌号、特性和用途3．可锻铸铁可锻铸铁是指石墨呈团絮状的铸铁。可锻铸铁的强度和硬度比灰铸铁高，塑性和韧性更好。常用的可锻铸铁有黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两种。黑心可锻铸铁的牌号以“KTH”＋抗拉强度最低值＋“－”＋最小断后伸长率命名，珠光体可锻铸铁的牌号以“KTZ”＋抗拉强度最低值＋“－”＋最小断后伸长率命名，KTH表示黑心可锻铸铁，KTZ表示珠光体可锻铸铁，抗拉强度最低值的单位为MPa，最小断后伸长率以百分之几计。可锻铸铁的类别、常用牌号、特性和用途见下表。7980可锻铸铁的类别、常用牌号、特性和用途4．蠕墨铸铁蠕墨铸铁是指碳主要以蠕虫状石墨存在于金属基体之中的铸铁。蠕墨铸铁的抗拉强度、韧性、疲劳强度和耐磨性等都优于灰铸铁，对断面的敏感性也较小；但蠕墨铸铁的塑性和韧性比球墨铸铁差，强度接近球墨铸铁。此外，蠕墨铸铁还有优良的抗热疲劳性能、铸造性能和减振能力。蠕墨铸铁的牌号以“RuT”＋抗拉强度最低值命名，RuT表示蠕墨铸铁，抗拉强度最低值的单位为MPa。常用蠕墨铸铁的牌号、特性和用途见下表。8182常用蠕墨铸铁的牌号、特性和用途§1-3钢的热处理83一、整体热处理1．退火与正火退火与正火都是为改善材料的冲压、切削等工艺性能以及调整材料内部的组织状态而进行的一种预备热处理工艺，一般安排在机械加工之前。不同成分的钢进行退火与正火时，所加热的温度和冷却的方式也有所不同。如图所示为退火与正火工艺曲线，正火加热的温度一般比退火高。84退火与正火工艺曲线（1）退火退火是指将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。退火的目的主要有三个方面：一是降低硬度，提高塑性，以便于切削加工和冷变形加工；二是细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做好组织准备；三是消除残余内应力，防止工件变形与开裂。常用的退火方法有完全退火、球化退火和去应力退火。851）完全退火完全退火是指将铁碳合金完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的退火工艺。2）球化退火球化退火是指为使钢中的碳化物球状化而进行的退火工艺。3）去应力退火去应力退火是指为了去除铸件的残余内应力和钢件在塑性变形加工、切削加工或焊接时造成的内应力而进行的退火工艺。86（2）正火正火是指将钢件加热至奥氏体化后保温一段时间，在空气中冷却，获得珠光体组织的热处理工艺。正火的冷却速度比退火快，故正火后得到的组织比较细密，强度、硬度比退火的钢高。正火一般应用于以下几个方面。1）作为预备热处理所有钢铁材料通过正火，均可细化晶粒，消除内应力，为最终热处理提供合适的组织。872）作为最终热处理对于力学性能要求不高的碳素结构钢和优质碳素结构钢零件，经正火后所获得的性能足以满足使用要求的，可用正火作为最终热处理。3）改善切削加工性对于低碳钢或低碳合金钢，经完全退火后硬度太低，切削加工性不好。而用正火，则可提高其硬度，从而改善切削加工性。所以，对低碳钢和低碳合金钢，多用正火代替完全退火。882．淬火、回火与调质（1）淬火淬火是指将钢加热到适当温度，经保温后快速冷却，以提高钢的强度、硬度和耐磨性的热处理工艺。淬火的冷却速度不能过快，否则会造成工件变形及开裂。（2）回火回火是指将淬火后的钢重新加热到某一较低温度，保温后再冷却到室温的热处理工艺。淬火后必须马上进行回火，以稳定组织，消除内应力，防止工件变形、开裂，并获得所需的力学性能。89（3）调质生产中把淬火和高温回火相结合的热处理工艺称为调质。由于调质后工件可获得良好的综合力学性能，不仅强度较高，而且有较好的塑性和韧性，为零件在工作中承受各种载荷提供了有利条件，因此，重要的、受力复杂的零件一般要进行调质。903．时效处理时效处理是指将经冷塑性变形或铸造、锻造以及粗加工后的金属工件，在较高的温度环境下或保持室温放置，使其性能、形状、尺寸随时间而发生缓慢变化的热处理工艺。时效处理的目的是消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善力学性能等。时效处理分为人工时效和自然时效。91二、表面热处理表面热处理常用的方法是表面淬火。表面淬火是一种仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。其工艺是通过快速加热，使钢的表层达到红热状态，在热量尚未充分传递到零件内部时就立即予以冷却。表面淬火的关键是必须有较快的加热速度。目前，表面淬火的方法很多，如火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面淬火等。生产中最常用的方法是火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。92三、化学热处理化学热处理是指将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种化学元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和力学性能的热处理工艺。常用的化学热处理主要有渗碳、渗氮、碳氮共渗等，其方法、特点和应用见下表。93常用化学热处理的类型、方法、特点和应用§1-4有色金属94通常把黑色金属以外的金属称为有色金属，常用的有色金属有铜及铜合金、铝及铝合金等。一、铜及铜合金铜及铜合金具有高的导电性和导热性，易于加工成型，在一定条件下具有良好的耐腐蚀性。因而，铜及铜合金被广泛应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。纯铜是指纯度高于99.70%的工业用金属铜，呈紫红色，俗称紫铜。951．纯铜纯铜的导电性和导热性非常好，是最常用的导电、导热材料。它的塑性非常好，易于进行压力加工，在空气和淡水中具有良好的耐腐蚀性，但在含有二氧化碳的潮湿空气中表面会产生绿色铜膜。纯铜的强度较低，不宜做成受力的结构零件，常用来制造电线、电缆、铜管、散热器和冷却器的导热材料等。96工业用纯铜的类别、牌号和用途见下表。97工业用纯铜的类别、牌号和用途2．黄铜黄铜是指以铜为基体金属，主要由铜和锌组成的合金。不含其他合金元素的黄铜称为简单黄铜（或称为普通黄铜），含有其他合金元素的黄铜称为复杂黄铜（或称为特殊黄铜）。复杂黄铜可依据第二合金元素命名，如铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜、锰黄铜、铁黄铜、硅黄铜、镍黄铜等。（1）压力加工黄铜压力加工黄铜是指通过压力加工工艺（如轧制、挤压、锻造、拉拔等）使其发生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和性能的黄铜，分为压力加工简单黄铜和压力加工复杂黄铜。98压力加工简单黄铜的牌号以“H”＋铜名义含量命名。压力加工复杂黄铜牌号的标记示例如下：99压力加工黄铜的类别、常用牌号、特性和用途见下表。100压力加工黄铜的类别、常用牌号、特性和用途101压力加工黄铜的类别、常用牌号、特性和用途102压力加工黄铜的类别、常用牌号、特性和用途（2）铸造黄铜铸造黄铜是专为铸造工艺设计的黄铜，铸造黄铜的牌号以“ZCu”＋主添加元素符号及名义含量＋其他添加元素符号及名义含量命名。除基体金属的名义含量不标注外，其他合金元素的名义含量均标注于该元素符号之后。铸造黄铜的标记示例如下：103铸造黄铜的类别、常用牌号、特性和用途见下表。104铸造黄铜的类别、常用牌号、特性和用途105铸造黄铜的类别、常用牌号、特性和用途3．白铜白铜是指以铜为基体金属，主要由铜和镍组成的合金。不含其他合金元素的白铜称为简单白铜，含有其他合金元素的白铜称为复杂白铜。白铜具有良好的冷、热加工性能，好的耐腐蚀性，是精密仪器仪表、化工机械、医疗器械和工艺品制造中的重要材料。106压力加工简单白铜的牌号以“B”＋镍名义含量命名。压力加工复杂白铜的牌号以“B”＋第二主添加元素符号＋镍的名义含量＋“－”＋第二主添加元素的名义含量＋“－”＋第三及其他各主添加元素的名义含量（必要时）命名，其标记示例如下：107压力加工白铜的类别、常用牌号、特性和用途见下表。108压力加工白铜的类别、常用牌号、特性和用途109压力加工白铜的类别、常用牌号、特性和用途4．青铜白铜是指以铜为基体金属，主要由铜和镍组成的合金。不含其他合金元素的白铜称为简单白铜，含有其他合金元素的白铜称为复杂白铜。白铜具有良好的冷、热加工性能，好的耐腐蚀性，是精密仪器仪表、化工机械、医疗器械和工艺品制造中的重要材料。110（1）压力加工青铜压力加工青铜是指通过压力加工工艺使其发生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和性能的青铜。压力加工青铜的牌号以“Q”＋第一主添加元素符号＋“－”＋各主添加元素名义含量命名。压力加工青铜的类别、常用牌号、特性和用途见下表。111压力加工青铜的类别、常用牌号、特性和用途112压力加工青铜的类别、常用牌号、特性和用途113压力加工青铜的类别、常用牌号、特性和用途（2）铸造青铜铸造青铜是用于生产铸件的青铜，它以铜为基础，添加了锡、铝、铅、硅、锰、锌、镍、铁等合金元素。铸造青铜的牌号表示方法与铸造黄铜的牌号表示方法相同，以“ZCu”＋主添加元素符号及名义含量＋其他添加元素符号及名义含量命名。铸造青铜的类别、常用牌号、特性和用途见下表。114115铸造青铜的类别、常用牌号、特性和用途116铸造青铜的类别、常用牌号、特性和用途二、铝及铝合金铝是一种具有良好导电性、导热性和延展性的金属，其导电性仅次于银和铜，被大量用于电气设备和高压电缆。铝中加入少量的铜、镁、锰等，可形成坚硬的铝合金，铝合金具有坚硬美观、轻巧耐用、长久不锈的优点。常用的铝合金有变形铝合金和铸造铝合金。1171．变形铝及铝合金（1）变形铝纯铝是指铝含量不低于99.00%的金属，工业中使用的纯铝一般为变形铝，其牌号用四位字符表示。变形铝及铝合金的组别和牌号系列见下表。牌号的第一位数字“1”表示纯铝；牌号的第二位为数字或字母，表示原始纯铝的改型情况；牌号的最后两位为数字，是最低铝百分含量中小数点后面的两位。常用变形铝的牌号、特性和用途见下表。118119变形铝及铝合金的组别和牌号系列120常用变形铝的牌号、特性和用途（2）变形铝合金变形铝合金是指主要通过锻造、轧制或挤压等进行塑性变形，以生产产品的铝合金。其质量小，强度高，是机械工业和航空工业中重要的结构材料。牌号的第一位为数字，表示铝合金的组别；牌号的第二位为数字或字母，表示铝合金的改型情况；牌号的最后两位数字表示同一系列中的不同合金。121变形铝合金根据性能不同分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金四种。1）防锈铝合金防锈铝合金是指在空气、水和油等介质中具有良好耐腐蚀性的变形铝合金，常用的牌号有5A02、3A21等。2）硬铝合金硬铝合金俗称硬铝，可用热处理（淬火＋时效处理）进行强化，具有较高的强度和很好的塑性，常用的有2A11、2A12等。1223）超硬铝合金超硬铝合金是强度最高的变形铝合金，但塑性比硬铝合金差，常用的有7A04等。超硬铝合金的耐腐蚀性、耐热性不好，疲劳性能较差，且温度大于120℃时会软化，常采用包覆纯铝的方法改善其耐腐蚀性。4）锻铝合金锻铝合金在锻造温度范围内有优良的塑性，可锻造成复杂形状的锻件，常用的有2A50等。其力学性能与硬铝合金相近，热塑性、耐腐蚀性较好，适合于锻造，故称锻铝。锻铝合金主要用于强度要求较高的锻件。123常用变形铝合金的牌号、特性和用途见下表。124常用变形铝合金的牌号、特性和用途125常用变形铝合金的牌号、特性和用途2．铸造铝合金铸造铝合金是指通过浇铸方式生产铸件产品的铝合金。铸造铝合金具有良好的铸造性能，广泛用于制造形状复杂的零件。铸造铝合金的牌号表示方法与铸造铜合金的牌号表示方法类似，以“ZAl”＋第一主添加元素符号及名义含量＋其他主添加元素符号及名义含量命名。合金元素平均含量小于1%时，一般不标注含量，只有对合金性能起重大影响的合金元素，允许用一位小数标注其平均含量，其标记示例如下：126127常用铸造铝合金的牌号、代号、特性和用途见下表。128常用铸造铝合金的牌号、代号、特性和用途§1-5硬质合金与滑动轴承合金129一、硬质合金硬质合金是指由作为主要组元的一种或几种难熔金属碳化物和金属黏结剂组成的烧结材料。硬质合金需要通过粉末冶金工艺加工成产品，即将高硬度、难熔的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等难熔金属碳化物和钴（Co）、镍（Ni）等黏结剂金属，经制粉、配料（按一定比例混合）、压制成型，再通过高温烧结制成产品。130按用途不同，硬质合金可分为切削工具用硬质合金、地质和矿山工具用硬质合金、耐磨零件用硬质合金。切削工具用硬质合金在机械加工中应用非常普遍，其牌号按使用领域的不同分成P、M、K、N、S、H六类，见下表。各类别根据耐磨性和韧性不同，分成若干个组，用01、10、20等两位数字表示组号，如P01、M40等。常用切削工具用硬质合金的组别和用途见下表。131132切削工具用硬质合金的类别和使用领域133常用切削工具用硬质合金的组别和用途134常用切削工具用硬质合金的组别和用途二、滑动轴承合金滑动轴承合金是指用于制造滑动轴承轴瓦或轴瓦上衬层的合金。滑动轴承的轴瓦一般采用铸造工艺成型，故滑动轴承合金又称铸造轴承合金。常用的滑动轴承合金有锡基轴承合金、铅基轴承合金、铜基轴承合金和铝基轴承合金，锡基轴承合金和铅基轴承合金又称巴氏合金。135滑动轴承合金的牌号表示方法与铸造铜合金的牌号表示方法类似，以“Z”＋基体元素符号＋主添加元素符号及名义含量＋其他添加元素符号及名义含量命名。滑动轴承合金牌号的标记示例如下：1361．锡基轴承合金锡基轴承合金是以锡为基体金属，加入锑、铜等元素组成的轴承合金。这种合金摩擦因数小，塑性和导热性好，是优良的减摩材料。锡基轴承合金常用于制造重要的轴承。常用锡基轴承合金的牌号、特性和用途见下表。137常用锡基轴承合金的牌号、特性和用途138常用锡基轴承合金的牌号、特性和用途2．铅基轴承合金铅基轴承合金是指以铅和锑为基体金属的轴承合金。铅基轴承合金的强度、塑性、韧性、导热性和耐腐蚀性均低于锡基轴承合金，且摩擦因数较大，但价格较低。铅基轴承合金常用来制造承受中、低载荷的中速轴承，如汽车、拖拉机的曲轴、连杆轴承和电动机轴承。常用铅基轴承合金的牌号、特性和用途见下表。139140常用铅基轴承合金的牌号、特性和用途3．铜基轴承合金铜基轴承合金是以铜为基体金属，添加锡、铅、锌等元素形成的，用于制造滑动

轴承的合金材料，也是锡青铜、铅青铜和铝青铜中的部分材料。常用铜基轴承合金的牌号有ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuSn10P1、ZCuPb10Sn10和ZCuPb20Sn5。1414．铝基轴承合金铝基轴承合金是以铝为基体金属的轴承合金，最常用的是ZAlSn6Cu1Ni1，它是以铝为硬基体金属、颗粒状锡为软质点的轴承合金。其具有原料丰富、价格低廉、导热性好、疲劳强度高和耐腐蚀性好等优点，还能轧制成双金属，广泛应用于高速、重载下的汽车、拖拉机和柴油机的滑动轴承。142§1-6非金属材料143一、塑料塑料是以合成树脂（合成高分子化合物）为主要成分，加入某些添加剂而制成的高分子材料，它通常在加热、加压条件下塑制成型。塑料因其具有良好的塑性而得名。塑料是目前工业上应用最多的非金属材料，其优点是质量小，电绝缘性能优异，化学稳定性能优良，减摩性、耐磨性好，透光和保暖性能好，减振和消音性能优良，容易成型；缺点是耐热性比较差，易老化。144塑料的品种繁多，分类方法也很多。根据在加热和冷却时所表现的性质不同，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是指在特定温度下能反复加热软化和冷却硬化的塑料。热固性塑料是指在一定条件下能通过化学反应固化成不溶性物体的塑料。热固性塑料在固化后再加热不再软化，也不溶于溶剂。常用热塑性塑料的名称、代号、特性和用途见下表，常用热固性塑料的名称、代号、特性和用途见下表。145146常用热塑性塑料的名称、代号、特性和用途147常用热固性塑料的名称、代号、特性和用途148常用热固性塑料的名称、代号、特性和用途二、橡胶橡胶是以生胶为主要原料，加入适量配合剂而制成的高分子材料。橡胶具有极高的弹性，良好的耐磨性和绝缘性，隔音效果良好。因此，被广泛用于制造密封件、减振件、传动件、绝缘件和轮胎等。橡胶还广泛应用于电气设备的绝缘保护。常用橡胶的名称、代号、特性和用途见下表。149150常用橡胶的名称、代号、特性和用途151常用橡胶的名称、代号、特性和用途三、陶瓷陶瓷是指以天然矿物或人工合成的化合物为基本原料，经粉碎、配料、成型和高温烧结等工序而制成的无机非金属固体材料。1．陶瓷的基本性能（1）力学性能与金属材料相比，陶瓷具有很高的硬度，抗压强度也较高，但脆性较大，韧性较差，抗拉强度很低。152（2）热性能陶瓷的熔点高，抗蠕变性好，具有比金属高得多的耐热性，热硬性可达1000℃以上，热膨胀系数小，隔热性好，是优良的绝热材料。但陶瓷的耐急冷、急热性能差。（3）化学性能陶瓷的组织非常稳定，即使在1000℃也不会被氧化，不会被酸、碱、盐等侵蚀，不会发生老化。（4）电性能陶瓷的导电性变化范围很广，大多数陶瓷都是良好的绝缘体，但也有不少具有导电性的特种陶瓷，如氧化物半导体陶瓷等。1532．陶瓷的种类和应用（1）普通陶瓷普通陶瓷是以天然的硅酸盐矿物为原料，经过原料加工、成型和烧结而成。普通陶瓷广泛用于人们的日常生活、建筑、卫生、电力和化工等领域，如餐具、艺术品、装饰材料、电器支柱、耐酸砖等。（2）特种陶瓷特种陶瓷是以人工合成物为原料，经配料、成型、烧结等工序而制成的陶瓷，常用的有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷等。1541）氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷的优点是硬度较高，耐热性好，蠕变小，不会氧化，绝缘性和耐腐蚀性优良，在酸、碱等腐蚀介质中能够安全工作。缺点是脆性大，抗冲击能力差，在受热时抗振能力差，不能承受环境温度的突然变化。2）氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷是以氮化硅（Si3N4）为主要成分的陶瓷，其硬度高，摩擦因数小，具有自润滑性，蠕变强度高，热膨胀系数小，抗热振性好，化学稳定性好，除氢氟酸外能耐各种酸、碱，还具有优良的电绝缘性。按制造工艺不同，氮化硅陶瓷分为反应烧结氮化硅陶瓷和热压烧结氮化硅陶瓷两种。1553）碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷是以碳化硅（SiC）为主要成分的陶瓷，其高温强度高，导热性好，热稳定性好，抗蠕变性好，耐磨性和耐腐蚀性均较好。碳化硅陶瓷通常用于制作加热元件、石墨表面保护层、砂轮和磨料等。156第二章带传动和链传动157目录158§2-1带传动概述§2-2

V带传动§2-3同步带传动§2-4链传动§2-1带传动概述159一、带传动的组成由带和带轮组成的传递运动和动力的传动形式称为带传动。如图所示，带传动一般由固定在主动轴3上的主动带轮4、固定在从动轴1上的从动带轮5和紧套在两轮上的挠性带2组成。160带传动的组成1—从动轴2—挠性带3—主动轴4—主动带轮5—从动带轮二、带传动的工作原理带传动是依靠带与带轮接触面间的摩擦力（或啮合力）来传递运动和动力的。静止时，带轮两边带上的拉力相等。传动时，由于传递载荷的原因，两边带上的拉力会有一定的差值，拉力大的一边称为紧边（主动边），拉力小的一边称为松边（从动边）。如图所示，当主动带轮1按图示方向转动时，上边是紧边，下边是松边。161带传动的工作原理1—主动带轮2—从动带轮3—挠性带162三、带传动的传动比在机械传动系统中，始端主动轮与末端从动轮的角速度或转速的比值称为传动比，又称速比。带传动的传动比就是主动带轮转速

n1

与从动带轮转速

n2

之比，用

i12

表示：式中i12——传动比；

n1——主动带轮转速，r/min；

n2——从动带轮转速，r/min。四、带传动的类型、特点与应用带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动两类。摩擦型带传动按带的横截面形状不同又可分为平带传动、V带传动和多楔带传动等。啮合型带传动主要是指同步带传动。常用带传动的类型、特点与应用见下表。163常用带传动的类型、特点与应用164常用带传动的类型、特点与应用165常用带传动的类型、特点与应用§2-2V带传动166一、V带与V带轮的结构和主要几何参数1．V带的结构和横截面主要几何参数（1）V带的结构V带是横截面为等腰梯形或近似等腰梯形的传动带，其工作面为两侧面，带与轮槽底面不接触。V带横截面的形状有四种，如图所示。167V带横截面的形状（2）V带横截面的主要几何参数V带横截面的主要几何参数有顶宽

W、节宽

Wp、高度

T、相对高度

T/Wp、楔角等，如图所示。168普通V带横截面主要参数1）顶宽

WV带横截面中梯形轮廓的最大宽度称为顶宽

W。2）节宽

WpV带绕带轮弯曲时，外部受拉伸长，内部受压缩短，长度和宽度均保持不变的面层称为节面，节面的宽度称为节宽

Wp。3）高度

T高度

T

是指V带横截面梯形轮廓的高度。1694）相对高度

T/Wp相对高度

T/Wp

是指V带的高度与其节宽之比，系无量纲的值。普通V带的相对高度近似为0.7，窄V带的相对高度近似为0.9。5）楔角楔角是指V带两侧面所夹的锐角，普通V带和窄V带的楔角均为40°。1702．V带轮的结构和主要几何参数（1）V带轮的结构V带轮从功能上分为轮缘、轮辐和轮毂三部分，轮槽制作在轮缘上，其结构如图所示。171V带轮的结构1—轮缘2—轮毂3—轮辐（2）V带轮的主要几何参数（见下图）172V带轮的主要几何参数1）基准宽度

Wd

和有效宽度

WeV带轮的基准宽度

Wd

是轮槽两侧的轮廓上与所配用V带的节面处于同一位置的宽度，与V带的节宽一致。V带轮的有效宽度

We

是指轮槽两侧轮廓最外端的宽度，即轮槽的顶宽。2）基准直径

dd

和有效直径

deV带轮的基准直径

dd

是指轮槽基准宽度处带轮的直径。V带轮的有效直径

de

是指轮槽有效宽度处带轮的直径。3）槽角α槽角

α

是指轮槽横截面两侧边的夹角。173二、V带与V带轮的型号、尺寸和材料普通V带是指相对高度约为0.7的V带。窄V带是指相对高度约为0.9的V带。V带传动的带和带轮有两种尺寸制，即基准宽度制和有效宽度制。基准宽度制以V带轮的基准宽度定义V带轮的轮槽尺寸和V带的横截面尺寸，有效宽度制以V带轮的有效宽度定义V带轮的轮槽尺寸和V带的横截面尺寸。普通V带传动只有基准宽度制一种尺寸制，窄V带传动有基准宽度制和有效宽度制两种尺寸制。1741．V带的型号、尺寸和标记（1）V带的型号和横截面尺寸普通V带（基准宽度制）按横截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，国家标准《普通和窄V带传动第1部分：基准宽度制》（GB/T13575.1—2022）对其横截面尺寸进行了规定，见下表。175普通V带的横截面尺寸（摘自GB / T 13575.1—2022）

单位：mm（2）V带的基准长度

Ld

和有效长度

LeV带受力后会变长。V带的基准长度

Ld

是指V带在规定的张紧力下，位于测量带轮基准直径上的周线长度。V带的有效长度

Le

是指V带在规定的张紧力下，位于测量带轮有效直径上的周线长度。普通V带的基准长度系列见下表，基准宽度制窄V带的基准长度系列见GB /T 13575.1—2022，有效宽度制窄V带的有效长度系列见GB/T 13575.2—2022。176普通V带的基准长度系列（摘自GB/T 13575.1—2022）

单位：mm177普通V带的基准长度系列（摘自GB/T 13575.1—2022）

单位：mm（3）V带的标记国家标准规定，每条V带应有用水洗不掉的明显标志，至少包含标记、制造商名或商标、制造年月。V带的标记由型号、基准长度（或有效长度）和标准编号三部分组成。普通V带的标记示例如下：178179基准宽度制窄V带的标记示例如下：有效宽度制窄V带的标记示例如下：2．V带轮的槽型、尺寸和结构（1）V带轮的槽型和尺寸V带轮的槽型和尺寸要与V带一致，如图所示。普通V带轮的槽型也分为Y、Z、A、B、C、D、E七

种，其轮槽横截面尺寸见下表。180V带轮的槽型和尺寸普通V带轮轮槽的横截面尺寸（摘自GB/ T 13575.1—2022）

单位：mm181（2）V带轮的基准直径

dd

和有效直径

de普通V带轮和基准宽度制窄V带轮以基准直径

dd

作为设计带轮的公称直径，有效宽度制窄V带轮则以有效直径

de

作为设计带轮的公称直径，它们是设计V带轮的主要参数之一，数值已标准化，设计时应按国家标准规定的标准系列值选用。182（3）普通V带轮的槽角

α普通V带和窄V带的楔角均为40 °，但安装在V带轮上后，V带弯曲程度不同会使其楔角产生不同的变化。为了保证V带和V带轮的轮槽工作面接触良好，V带轮的槽角

α

需要根据V带轮的槽型和基准直径（或有效直径）合理选择。在V带横截面尺寸大或V带轮基准直径

dd

小的V带传动中，V带变形严重，对应的V带轮的槽角应小；反之槽角应大。183（4）V带轮的结构形式V带轮的结构形式分为实心式（见下图）、腹板式（见下图）、孔板式（见下图）和轮辐式（见下图）四种。184实心式V带轮腹板式V带轮185孔板式V带轮轮辐式V带轮3．V带和V带轮的材料V带的包布、顶布和底布一般采用含氯丁二烯的棉、聚酯纤维织物等材料；顶胶、底胶和缓冲胶可采用天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶等材料；抗拉体的材料要具有较小的断后伸长率和较大的断裂强度，多为聚酯纤维制成的线绳，也有采用芳纶制成的线绳与钢丝等材料的。普通V带轮一般用灰铸铁制造，带速较高时可采用铸钢，功率较小的传动可采用铸造铝合金或工程塑料等。186三、V带传动的主要参数1．V带传动的传动比

i根据带传动的传动比计算公式，对于V带传动，如果不考虑V带与V带轮间打滑因素的影响，其传动比计算公式可用主动轮和从动轮的基准直径来表示：187式中i12——传动比；

n1——主动轮的转速，r/min；

n2——从动轮的转速，r/min；

dd1——主动轮的基准直径，mm；

dd2——从动轮的基准直径，mm。通常情况下，V带传动的传动比

i≤7，常用2～7。1882．小V带轮的包角

θ1带轮的包角是指带与带轮接触弧所对应的圆心角，如图所示。189带轮的包角θ1—小带轮包角θ2—大带轮包角C—中心距dd1—小带轮基准直径dd2—大带轮基准直径小V带轮包角的计算公式如下：式中θ1——小V带轮包角，（°）；

dd1——小V带轮基准直径，mm；

dd2——大V带轮基准直径，mm。1903．中心距

C中心距

C

是两带轮中心连线的长度（见上图）。两带轮中心距越大，带轮的包角也越大，带的传动能力也越强；但中心距过大，又会使整个装置不够紧凑，在高速传动时易使带产生振动，反而使带的传动能力下降。因此，两带轮中心距一般为两带轮基准直径之和（dd1

＋

dd2）的70%～200%。1914．带速

v带速

v

过低或过高都不利于带的传动。带速太低，在传递功率一定时所需圆周力增大，容易引起打滑；带速太高，离心力又会使带与带轮间的压紧程度减小，传动能力降低。带速

v

一般取5～25 m/s。5．V带的根数

ZV带的根数

Z

影响带的传动能力。根数越多，传递功率越大，所以V带传动中所需V带的根数应按具体的传递功率大小而定。但为了使各V带受力比较均匀，V带的根数不宜过多，一般取2～5根为宜，最多不能超过10根；否则，应改选型号或加大带轮直径后重新设计。192四、普通V带传动的应用特点1．普通V带传动的优点（1）结构简单，制造、安装精度要求不高，使用与维护方便，适用于两轴中心距较大的场合。（2）V带具有良好的弹性和挠性，可吸收振动并缓和冲击，从而使传动平稳，噪声低。（3）过载时，V带在带轮上打滑，可以防止零件损坏，起安全保护作用。1932．普通V带传动的缺点（1）由于有弹性滑动存在，故不能保证准确的传动比，传动效率

η

较低（η=0.85～0.95）。（2）带传动装置的外廓尺寸大，带的使用寿命较短。（3）张紧力会产生较大的压轴力，使轴和轴承受力较大。（4）不宜在高温、油污、易燃易爆和有腐蚀性介质的场合下工作。194五、V带传动的安装与维护1．套装V带时，应先调小两带轮的中心距，将V带装入轮槽后再进行张紧。不得在未调小中心距的情况下，将V带强行撬入V带轮的轮槽中。张紧时应在传动装置同一边上试一下每根V带的松紧程度，如不均匀，可空转几圈使其均匀后再张紧到规定的位置。在生产实践中，往往根据经验来调整V带的张紧程度，在中等中心距的V带传动中，一般以拇指能将V带按下15 mm左右时的张紧程度为合适，如图所示。195V带的张紧程度1962．安装V带轮时，两带轮的轴线应互相平行，两带轮轮槽的对称平面应重合，其偏角误差应小于20′，如图所示。197V带轮的安装位置a）理想位置b）、c）允许位置3．V带的型号与V带轮要一致。V带安装后，V带顶面应与带轮外缘表面平齐（新安装时略高出一些），底面与轮槽底面间有一定的间隙，这样V带的两侧面和轮槽的工作面之间可充分接触，如图a所示。图b和图c所示为V带与V带轮型号不一致的情况。198V带在V带轮中的安装情况a）型号一致b）、c）型号不一致4．V带在使用过程中应定期检查并及时调整。若发现一组带中有疲劳撕裂（裂纹）等现象，应及时更换所有V带。不同类型、不同新旧程度的V带不能同组使用。5．为保证安全生产和V带的清洁，应给带传动装置加装防护罩。6．V带不宜与酸、碱、油等介质接触，工作温度一般应不超过60 ℃，以防带过快老化。199六、V带传动的张紧方法V带传动常用张紧方法的原理和应用见下表。200V带传动常用张紧方法的原理和应用201V带传动常用张紧方法的原理和应用202V带传动常用张紧方法的原理和应用§2-3同步带传动203同步带传动是啮合型带传动，它通过传动带内表面上等距分布的横向齿与带轮上的相应齿槽啮合来传递运动和动力，如图所示。204同步带传动一、同步带1．同步带的结构同步带是具有等距横向齿的环形传动带，一般由齿布、带齿、芯绳和带背四部分组成，如图所示。205同步带的结构1—齿布2—带齿3—芯绳4—带背2．同步带的类型同步带的类型很多，常用的有梯形齿同步带和圆弧齿同步带，其齿形如图所示。206同步带的齿形a）梯形齿b）圆弧齿同步带按齿的分布情况不同分为单面齿同步带（单面有齿）和双面齿同步带（双面有齿）两种类型。双面齿同步带又分为对称双面齿同步带（代号为DA）和交错双面齿同步带（代号为DB）。梯形齿同步带分为周节制梯形齿同步带、T型梯形齿同步带和AT型梯形齿同步带，周节制梯形齿同步带以英寸（in）制为标准，T型和AT型梯形齿同步带以毫米（mm）制为标准。周节制梯形齿同步带最为常用，分为MXL、XXL、XL、L、H、XH、XXH七种型号，其截面尺寸按型号顺序依次增加，承载能力逐渐递增。207二、同步带轮每种类型和规格的同步带都有与之对应的同步带轮，梯形齿同步带轮和圆弧齿同步带轮的齿形如图所示。同步带轮分为有挡圈同步带轮和无挡圈同步带轮两种，其结构如图所示。208同步带轮的齿形a）梯形齿b）圆弧齿209同步带轮的结构a）无挡圈同步带轮b）有挡圈同步带轮三、同步带和同步带轮的主要参数1．同步带的主要参数（1）节线长

Lp当带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的任意一条周线称为节线，如图所示。210同步带的节线（2）带齿节距

Pb在规定的张紧力下，带的纵截面上相邻两齿对称中心线的直线距离称为带齿节距

Pb，如图所示。（3）带宽

bs带背面的横向尺寸称为带宽

bs，如图所示。211同步带的带齿节距和带宽a）带齿节距b）带宽2．同步带轮的主要参数（1）节径

d节圆是指带轮上与带的节线重合的圆，其直径称为节径

d，如图所示。（2）节距

Pb节圆上相邻两齿同侧齿面间的弧长称为节距

Pb，如图所示。212同步带轮的节径和节距四、同步带的标记不同类型的同步带，其标记方法有所不同。周节制梯形齿同步带的标记由长度代号、型号、宽度代号组成；对于双面齿同步带，还应在最前面标出代号DA或DB。周节制梯形齿同步带的标记示例如下：213五、同步带传动的特点和应用1．同步带与带轮工作时无相对滑动，传动准确，具有恒定的传动比，广泛用于精密传动的各种设备中，如传真机、打印机、扫描仪等办公设备广泛采用同步带传动。2．传动平稳，带具有缓冲、减振能力，噪声低，在轻工机械上得到广泛应用，如纺织机械中大量采用了同步带传动。其他如印刷、造纸、食品、烟草和医疗机械等也都广泛采用同步带传动。3．传动效率非常高（η=0.98～0.995），节能效果明显。2144．传动比较大（一般情况下，i≤10），线速度可达50 m/s，具有较大的功率传递范围（可从几瓦到几百千瓦），常用于可靠性、耐磨性和耐腐蚀性要求较高且传递功率较大的场合，如汽车、摩托车发动机的传动系统广泛采用同步带传动。5．传动机构比较简单，维护与保养方便，维护费用低。2156．结构紧凑，适用于多轴传动，如数控机床、3D打印机、工业机器人等设备广泛采用同步带传动。7．不需要润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较恶劣的场合下正常工作，可用于食品、矿山、石油等行业的机械设备中。同步带传动的缺点是带与带轮价格较高，对制造、安装要求高。216§2-4链传动217一、链传动的组成和工作原理链传动由分装在两平行轴上的链轮和绕于两链轮上的链条所组成，如图所示。链传动通过链轮的轮齿与链条的链节相啮合而传递运动和动力。218链传动的组成二、链传动的传动比在链传动中，主动链轮每转过一个齿，链条移动一个链节，从动链轮被链条带动转过一个齿。如图所示，设主动链轮的齿数为

z1、从动链轮的齿数为

z2，当主动链轮的转速为

n1、从动链轮的转速为

n2

时，单位时间内主动链轮转过的齿数

z1n1

与从动链轮转过的齿数

z2n2

相等，即219链传动的传动比主动链轮的转速

n1

与从动链轮的转速

n2

之比称为链传动的传动比，表达式如下：式中i12——传动比；

n1、n2——主动链轮和从动链轮的转速，r/min；

z1、z2——主动链轮和从动链轮的齿数。220三、滚子链传动1．滚子链常用的滚子链主要有单排链、双排链和三排链三种结构形式，如图所示。221滚子链a）单排链b）双排链c）三排链（1）滚子链的结构如图所示为单排滚子链的结构，它由内链板4、外链板2、销轴1、套筒3、滚子5组成。222单排滚子链的结构1—销轴2—外链板3—套筒4—内链板5—滚子滚子链接头处一般可用弹簧锁片（见图a）或开口销（见图b）锁定。223滚子链接头形式a）弹簧锁片b）开口销c）过渡链节（2）滚子链的主要参数1）节距链条相邻两销轴轴线之间的距离称为节距，用符号

p

表示，如图所示。224节距2）节数链节是组成链条的最小单元，链条的节数是指每一根链条中链节的总数，滚子链的长度与节数有关。为了使链条两端便于连接，节数应尽量选取偶数，以便连接时正好使内链板和外链板相接。3）链条速度链条速度不宜过大，链条速度越大，链条与链轮间的冲击力也越大，会使传动不平稳，同时加速链条和链轮的磨损。一般要求链条速度不大于15 m/s。225（3）滚子链的标记滚子链是标准件，其标记形式为“链号

－

排数”。依据链号可查阅国家标准《传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮》（GB/T 1243 —2024）得到滚子链的相关尺寸。国家标准规定链条的标记应刻印在链条上。2262．滚子链链轮滚子链链轮要与滚子链配套，其种类分为单排、双排和多排等，如图所示。滚子链链轮的轮齿形状如图所示。227滚子链链轮的种类a）单排b）双排c）多排滚子链链轮的轮齿形状四、链传动的特点1．链传动的优点（1）与摩擦型带传动相比较的优点1）没有弹性滑动，平均传动比保持恒定。2）承载能力较强，传递功率大，传动效率高（η=0.95～0.98），工作更为可靠。3）适应工作环境条件宽，能在低速、重载和高温条件下以及油污、酸污等不良环境中工作。4）张紧力小，作用在轴上的载荷较小。228（2）与齿轮传动相比较的优点1）可以发挥挠性传动的优势，轻松实现较大中心距和多轴传动。2）制造、安装精度要求略低，便于制造和安装。2292．链传动的缺点（1）由于链节的多边形运动，所以瞬时传动比是变化的，链的瞬时速度不是常数，传动中会产生振动、冲击和噪声，因此不宜用于要求精密传动的机械上。（2）链传动装置往往无法完全隔绝外部环境，润滑油容易被污染，从而造成链条和链轮的磨损。（3）链条的铰链磨损后使链条节距变大，传动中链条容易脱落。（4）链节与链轮进入啮合时会产生冲击与噪声。（5）无过载保护作用。230五、链传动的润滑1．手工润滑如图所示，手工润滑是指用刷子向链条刷油或用油壶向链条上注油。加油量和频率应保证能有效防止链条过热或铰链部位因润滑不足而出现氧化变色现象。231手工润滑2．滴油润滑使用滴油润滑装置将润滑油施加在链条内侧，如图所示。232滴油润滑3．浸油润滑链条低边要浸入油池中运行，一般浸油深度为6～12 mm，如图所示。233浸油润滑4．飞溅润滑如图所示，在链箱内设置一个油池，小链轮上安装一个甩油盘，链条在油位以上运转，甩油盘旋转时将油甩起并溅到链条上。甩油盘的直径应使其边缘处的线速度大于3 m/s。234飞溅润滑5．喷油润滑通常由油泵提供一个连续的油流施加到链条上。润滑油对准链条的松边，均匀地喷在链条内侧，如图所示。235喷油润滑六、链传动的维护与保养1．链的松紧度要适宜，太紧会增加功率消耗，且轴承容易磨损；太松则容易使链跳齿和脱链。一般应保证链提起或压下的距离为两链轮中心距的2%～3%。2．链轮装在轴上应没有摆动和歪斜。在同一传动组件中两个链轮的对称平面应位于同一平面内，如果两轮偏移过大，容易产生脱链现象并加速链与链轮的磨损。2363．链轮齿面磨损到一定程度后应及时翻面使用（指可调面使用的链轮），以延长其使用寿命。若链轮磨损严重，应同时更换新链轮和新链条，以保证啮合良好。4．当链条因磨损而伸长但并不严重时，可调整中心距（链轮中心距可调整时），以改善链条和链轮啮合状态，预防跳齿和脱链。新链过长或经使用伸长后难以调整中心距时，可拆去部分链节，但必须为偶数。接头链节的销轴应从链轮背面穿过，弹簧锁片（或开口销）安装在外面，弹簧锁片的开口应朝着运动的相反方向。5．链传动机构在工作中应及时加注润滑油。润滑油必须进入滚子和套筒的间隙，以改善工作条件，减小磨损。237第三章螺纹连接和螺旋传动238目录239§3-1螺纹基本知识§3-2螺纹标记§3-3螺纹连接§3-4螺旋传动§3-1螺纹基本知识240一、螺旋线的概念螺旋线是指沿着圆柱（或圆锥）表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移与相应角位移成定比，如图所示为在圆柱表面上形成的螺旋线。241螺旋线的形成a）右旋螺旋线b）左旋螺旋线二、螺纹的形成在圆柱（或圆锥）表面上，具有相同牙型、沿螺旋线连续凸起的牙体称为螺纹。在圆柱（或圆锥）外表面上形成的螺纹称为外螺