2003年钳工培训讲义(《机械零件》).docVIP

总装车间2003年钳工培训讲义 《机械零件》 主讲：王纯兵 定义： 机械零件由于某些原因不能正常工作时，称为失效。 常见的失效形式有：各种破坏和塑性变形；过大的弹性变形；工作表面的点蚀和过度磨损；联接紧密性的破坏；过盈联接的松动；靠摩擦力工作零件的打滑等等。 同一零件发生失效的形式可能有好几种。如，齿轮的失效形式有：1）轮齿脆性断裂；2）轮齿疲劳断裂；3）齿廓塑性变形；4）齿面磨损；5）齿面点蚀；齿轮其他部分的破坏。 失效形式归纳起来，最主要的是由于机械零件的强度、刚度、耐磨性、温度对工作能力的影响以及振动稳定性、可靠性等方面的问题。 零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。 对载荷而言的工作能力称为承载能力。 工作能力有时也对变形、速度、温度、压力而言。 零件对应不同的失效形式有其不同的工作能力。 温度对零件工作能力的影响有：材料机械性能、零件膨胀和收缩、润滑三个方面 摩擦的种类： 干摩擦：两摩擦面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦。1）对粗糙表面，表面愈粗糙，摩擦力愈大；2）对光滑表面，光洁度愈高，接触面积愈大，摩擦力也愈大，滑动速度大时还与速度有关。 边界摩擦：两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，摩擦性质不取决于流体粘度，而与边界膜和表面的吸附性质有关。1）边界膜极薄，其厚度通常为0.002~0.2μm；2）边界膜分吸附膜和化学反应膜两类；3）合理选择摩擦副材料和润滑剂、提高表面光洁度、在润滑剂中加入油性添加剂和极压添加剂都能提高边界膜强度。 流体摩擦：两摩擦表面被一流体层（液体或气体）隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。1）流体粘度越大，摩擦力就越大；2）流体摩擦润滑的主要方法有：流体动压润滑和流体静压润滑。 混合摩擦：在实际使用中，有较多的摩擦副处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦的混合状态。 流体摩擦阻力小、无磨损、使用寿命长，但必须在一定的载荷、速度、流体粘度等工况下才能实现。 零件摩擦副应以维持边界摩擦和混合摩擦为最低要求。 传动： 摩擦轮传动： 传动效率：85~97% 传动比基本固定的形式：1）圆柱平摩擦轮传动；2）圆柱槽摩擦轮传动；3）圆锥摩擦轮传动； 摩擦无级变速传动：由圆盘和圆柱组成； 优点：1）制造简单；2）不会发生类似齿轮节距加工误差所引起的周期性冲击，运转平稳，噪音低；3）过载时发生打滑，能防止机械中重要零件的损坏；4）能实现无级调速； 缺点：1）效率较低；2）当传递功率同样大时，轮廓尺寸和作用在轴/轴承上的载荷都比齿轮传动大；不宜传递很大的功率（多数不超过20KW）；3）不能保持准确的传动比；4）干摩擦时磨损快，寿命低； 带传动 传动效率：90~94% 依带的剖面形状分：平型带、三角带、圆型带、多楔带、同步齿形带； 摩擦力的极限值取决于带材料、张紧程度、包角（接触角）大小等因素。因此，带传动必须适当地控制张紧力和维持不过小的包角，后一要求限制了带传动的最小中心距和最大传动比。 优点：1）能缓和载荷冲击；2）运行平稳、无噪声；3）制造和安装精度不象啮合传动那样严格；4）过载时打滑，可防止其它零件的损坏；5）可增加带长以适应中心距较大的工作条件（可达15m）； 缺点：1）有弹性滑动和打滑，使效率降低和不能维持准确的传动比；2）传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大；3）带的寿命较短。 齿轮传动 传动效率：最大99% 分类： 直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮——用于两平行轴之间的传动； 直齿、斜齿和曲齿圆锥齿轮——用于两相交轴之间的传动； 螺旋齿轮和双曲线齿轮——用于两相错轴之间的传动； 齿轮齿条传动——将旋转运动变为直线运动； 内啮合齿轮传动——减小轴向距离。 优点：传动功率和速度的适用范围很广；具有稳定的传动比；传动效率高；使用寿命长；结构紧凑等。 缺点：制造齿轮需要专用的机床和设备，成本较高；齿轮精度低时，传动的噪声和振动较大；不宜用于轴间距离较大的传动等。 失效形式： 轮齿折断：一般发生在齿根部分。有两种：短时过载或受到冲击载荷时发生的突然折断；多次重复弯曲引起的疲劳折断。 齿面点蚀：由于接触应力的反复作用，首先在厚度约为15～25μm的表层内产生疲劳裂纹，然后裂纹沿着与表面成锐角的方向发展，到达某一深度以后又越出到表面上来，最后以甲壳状的小片而脱落，在零件表面上也就遗留下一个个的小坑。 收敛性点蚀——发生点蚀后，如果继续工作，点蚀不继续发展，或反而消失。 扩展性点蚀——随着工作时间的延长而继续扩展的点蚀。软齿面经跑合后如果接触应力仍高于发生点蚀的极限值，就引起扩展性点蚀。 开式齿轮传动中见不到点蚀现象。这是因为初期接触疲劳裂纹只发生在很薄的（15~25μm）表层上，由于灰尘的存在，齿轮磨损很快，表层材料在产生疲劳裂纹前就被磨掉。 齿面胶合：相配零件表面（有油或无油）