建筑设备机械基础及设备知识要点归纳

2222第一章机械基础知识格，碳、锰含量可在较大范围内变动，有害杂质磷、硫金属材料的
机械性能—1§1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“屈工业上使用的金属材料主要是合金材料。

所谓合金”字汉语拼音首位字母Q 是指由两种或两种以上的元素（其中至少有一种是金、屈服极限数值、质量等级符号（A、B、c、D属）所组成的具有金属特性的物质。

）、脱氧方法（镇静钢z、特殊镇静钢TZ、半镇静钢b、沸腾钢F金属材料的机械性能通常又称为力学性能。

它的主）等四部分按顺序组成。

例如：Q235一A．F，即表示此钢屈服极限为235MPa，质量等级为要指标是强度、塑性、韧性、硬度和疲劳强度等。

以上A的沸腾钢。

若为镇静钢或特殊镇静钢，其符号“指标既是选用材料的重要依据，又是控制、检验材质的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重要参数。

号，即Q195、Q215、Q235、一、强度是指材料在外力作用下抵抗破坏或变形的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。

塑性和能力。

材料的强度越大，其抵抗外力的能力就越大。

材韧性则随着牌号的增大而降低。

碳素结构钢的质量等料的强度可分为抗拉，抗压，抗弯曲，抗扭和抗剪切等级，取决于钢中有害元素硫（S强度。

）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二、塑性是指材料受力时变形而不破坏，当力除去击性能都得到提高。

随质量等级从A往后，变形仍然保持的能力。

D方向递增，
钢中含硫和磷量逐渐减少。

三、硬度是材料抵抗其他更硬的物体压入其表面的二、铸铁：一般把含碳量大于2．能力。

它是衡量材料软硬程度的指标。

一般来说，材料11％的铁碳合金称为铁。

由于铁多用铸造方法制成机械零件，故又称为铸的硬度值越大，材料的强度就越大，且其耐磨性就越铁。

与钢相比较铸铁含杂质多，机械性能差，性脆。

但好。

测定金属材料硬度的方法一般有布氏硬度和洛氏硬铸铁的铸造性好，消振性好，且其抗压强度远高于其抗度实验。

拉强度，价格低廉。

所以一般用来铸造成机床的床身来四、韧性是材料抵抗冲击破坏的能力。

常用材料受承受压力。

冲击破坏时所吸收的功来表示。

根据碳在铸铁中存在的形式不同，铸铁可分为灰口五、疲劳强度在规律性变化应力长期作用下，材料铸铁和球墨铸铁。

抵抗破坏的能力。

一般材料的疲劳强度与材料的抗拉强1度成正比的关系。

．灰口铸铁断口呈灰色，其中碳以片状石墨存在。

常用金属材料—§12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
建筑机械中常用的金属材料有铸铁、钢、铜及铝最低抗拉强度极限。

等，其中钢的应用最为主要。

2.％并含有少量其他元素球墨铸铁是通过向一定成分的铁水中加入球化剂112一、钢是指含碳量少于．（镁或镁合金），使铸铁中石墨呈球状。

球状石墨与片的铁碳合金。

一般钢中含碳量增多，钢的硬度、强度会状石墨相比，它具有最小的表面积，使石墨割裂基体组增大，但塑性、韧性会降低。

工业上应用的碳钢的含碳织和应力集中的现象大为减轻，因此球墨铸铁的强度、1％，这是因为含碳量超过此值后，钢．4量一般不超过塑性和韧性都较高，常用来替代钢制造曲轴、齿轮连表现出很大的硬脆性，并且锻造、切削等工艺性能也很杆、缸体等较重要的零件。

球墨铸铁的代号为QT，后面差，失去了生产和使用的价值。

的两组数字分别表示其最低抗拉强度极限和最低延伸为了改善钢的某些性能，在钢的冶炼过程中掺入了率。

合金元素。

这种掺有合金元素的钢称为合金钢，没有掺三、有色金属除铁碳合金以外的金属以及这些金属入合金元素的钢为碳素钢。

的合金统称为有色金属，如铝、铜、锡、铅、锌等。

由．合金钢：由于合金元素的存在，合金钢的性能比1于有色金属具有某些特殊性质，所以成为现代各行各业碳钢好，它的主要特点是有好的渗透性和较高的综合力不可缺少的材料之一。

学性能。

使用合金钢时要进行热处理，以便充分发挥其
1潜在能力。

合金钢常用于制造受载荷较大的重要零件。

．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；主要用于各种导电合金钢按用途可分为合金结构
钢、合金工具钢和特殊性材料。

能钢三类。

2合金结构钢的编号是在钢号前用两位数字表示平均．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含碳量的万分数，紧接着是合金元素的化学符号，其后升高，当含锌量为30％～32％时，塑性达到最大值，含锌量为的数字表示该元素平均含量的百分数，当合金元素的含45％时强度最高。

在普通的铜锌合金中再加入其他元素可组合成特51量少于．％时，牌号中只表明元素符号而不标其含殊黄铜，如锡黄铜、铅黄铜等。

黄铜一般用于制造耐蚀量。

若合金钢是高级优质钢则在牌号的最后加有“A”。

如和耐磨零件。

表示此钢的平均含碳量为12CrNi3A0 量少Cr％，含12．3Ni％，含51于．量为％的高级优质合金结构钢。

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合金结构钢按照用途分为普通低合金结构钢和机械具有很好的性能，是一种很重要的减摩材料。

主要用于制造结构钢。

普通低合金结构钢又称低合金高强度钢，制造摩擦零件和耐蚀零件，如蜗轮、轴瓦、阀门等。

它是一种低碳结构用钢，合金元素含量较少，但强度却
4．铝及铝合金纯铝是银白色金属，导电、导热性能比同等含碳量的碳素结构钢要高得多，并有良好的焊接仅次于铜，塑性好，但是其强度和硬度低。

工业上很少性和耐腐蚀性。

用它来做机械零件和结构，在相同受载直接用纯铝做机械零件，而应用它的合金。

当在纯铝中％。

30％～20条件下可使结构的重量减轻等合金元素后，就组成了铝合金。

Mn，Mg，Cu，Si加入．普通碳素结构钢该类钢对化学成分要求不甚严2．
铝合金保留了密度小的特点，但强度和硬度却大为提面淬火、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，高，是目前轻质结构的主要材料，广泛地应用于航空工易实现机械化和自动化，所以感应加热表面淬火应用广业上。

1—3钢的热处理简介§泛。

2.钢的热处理意义：合理地运用热处理使零件便于加钢的化学热处理是将钢件置于某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，以工，可提高零件的工作能力，延长零件的使用寿命，还改变表层的化学成分和组织，从而使零件获得所需的性能降低成本，节约钢材。

能。

常见的化学热处理有渗碳（用于低碳钢）、渗氮、一、普通热处理：普通热处理工艺主要有退火、正渗铝和惨铬等。

火、淬火和回火。

§1—4公差与配合及表面粗糙度700℃～900℃），保温一定时1.退火将钢加热（约
一、互换性：一批规格相同的零件中，任意取出一间，然后缓慢冷却（一般是随炉冷却）的热处理过程，件，不经过任何修配或辅助加工，就能立即装到机器上称为退火。

退火的目的是：调整硬度以利于切削加工；去，并能完全符合规定的使用性能和技术要求，这种性细化晶粒，改善组织，以提高力学性能或为最终热处理质叫做互换性。

作准备；消除内应力，防止零件变形或开裂，并稳定其
二、公差：了保证零件具有互换性，就必须把零件尺寸。

的制造误差控制在一定范围内，这个尺寸允许的最大误将钢加热（约700℃～900℃），保温一定时.2正火差范围就称为公差。

间，然后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。

正火是四、极限尺寸：许尺寸变化的两个界限值。

大的一退火的一种特殊形式。

与退火相比，正火的冷却速度较个称为最大极限尺寸，用D(快，所以钢的组织更细，强度和硬度都有所提高。

此孔)，d轴)表示；小的一max(max个称为最小极限尺寸，用D(孔)外，正火操作简便，生产周期短，生产效率高，比较经，d(轴)表示。

minmin五、极限偏差是上、下偏差的统称。

济。

所以正火工艺应用广泛。

六、公差带图：由于公差、极限偏差与基本尺寸的淬火3.是将钢加热（约700~C～900℃），保温一定数值相差甚大，所以往往以简洁的公差带图来表示上述时间，然后在水中或油中急速冷却的热处理工艺。

淬火关系，它是零线与公差带所组成。

的目的是为了提高钢的硬度和耐磨性；有的零件的淬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。

正偏差位火，是使钢的强度和韧性得到良好的配合，以适应不同于零线的上方，负偏差位于零线的下方。

2.差带是
在公工作条件的需要。

钢在淬火时获得淬硬层深度的能力称差带图中，由上、下偏差的两条直线所限定的一个区为淬透性。

淬硬层越厚，淬透性越好。

钢在淬火的同时域。

其内应力和脆性会增加，易变形和开裂。

七、标准公差系列与基本偏差系列低于温淬火热新件火把回4.火淬后的工重加（1．标准公差是用以确定公差带大小的标准值，以IT度），保温一定时间，然后在空气或油中冷却的热处理表示。

2工艺，称回火。

回火的目的是为了稳定钢在淬火后的组．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、相互结合的孔和轴织，消除因淬火冷却过快而产生的内应力并稳定其尺公差带之间的关系。

按照相结合的孔和轴的松紧程度可寸，调整强度、硬度，提高塑性，使工件获得较好的综把配合分为如下三种：合机械性能。

故回火总是淬火后必需的热处理工艺。

1淬火钢回火后的性能，与回火的加热温度有关，硬．间隙配合：轴装在孔内存在间隙(包括最小间隙等于零)度和强度随回火温度的升高而降低。

根据加热温度的不的配合。

在公差带图上表现为孔的公差带在轴的公差带的上方。

同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

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150℃～250℃）可1）低温回火（加热温度通常为的公差带在孔的公差带的上方。

3减小工件的淬火应力、降低脆性并保持高硬度。

用于要．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求硬度高、耐磨性好的零件，如刀具、模具等。

种配合。

在公差带图中过渡配合表现为孔的公差带与轴350C～500℃）可显著）中温回火（加热温度为（2的公差带有一部分是重叠的。

减小淬火应力，提高弹性。

常用于各种弹簧和某些模
4 ．配合公差配合公差是间隙或过盈允许的变动量，具。

用T表示。

）高温回火（加热温度为（3500℃～650℃）可消除f5.淬火应力，使零件获得优良的综合力学性能。

通常把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。

“淬火加高温回火”称为调质。

调质广泛用于处理各种（1重要的中碳钢零件，尤其是承受动载荷的零件，如各种）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，轴、齿轮等。

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度。

二、表面热处理
（2 表面热处理包括表面淬火和化学处理等。

）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表面淬火是将钢件表面迅速加热至淬火温度，而1.，es=O）分别与不同基本偏差的孔公差带相结合心部温度仍然较低的情况下用水喷射在钢件表面，使之.形成不同松紧程度的各种配合的一种制度。

九、公差与配合的代号急冷的过程称为表面淬火。

表面淬火能使零件表面具有1.公差带代号：公差带代号是由基本尺寸，基本偏高硬度和耐磨性，心部保持有足够的强度和韧性。

它常差等级和标准公差等级组成。

分别是孔和轴的公差带代用于动载荷和摩擦条件下工作的零件，如齿轮，曲轴，号在图纸上的标注，代号中的“销轴等。

表面淬火后要进行低温回火来消除内应力。

φ”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。

按表面加热方法不同，表面淬火可分为感应加热表．
2.配合代号：是由孔、轴公差带代号按分数形式组在运动副中，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成。

分子为孔公差带代号，分母为轴公差带代号，
动副分为低副和高副。

十、公差与配合的选用：公差与配合的选用是机械1.设计和制造中很重要的问题。

它的选择恰当与否将直接低副：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。

影响到机械产品的使用性能、质量和制造成本。

选用时
2.高副：两构件之间为线与线或点与点的接触为高主要应综合考虑以下三个方面。

副。

如齿轮副、凸轮等。

1.基准制的选择二、机构运动简图：用以分析机构的组成情况、运因为加工一定精度的孔比加工同样精度的轴困难，动规律和受力特点等问题的示意图就是机构运动
简图。

所以一般情况下应优先选用基孔制。

§2—3平面四连杆机构十二、表面粗糙度
平面四连杆机构是在同一平面上的四个杆件彼此用表面粗糙度（原表面光洁度）是指被加工零件表面转动副联接起来组成的机构。

上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。

优点：由于两杆件的联接是低副，所以接触是面接它使本应光滑的表面显得粗糙不平，并对零件的使用性触，单位面积所受的压力较小，且便于润滑，磨损也相能和寿命影响很大。

表面粗糙的零件易磨损，易受腐应减小，因而可承受较大的荷载。

并且加工简单，易于蚀，疲劳强度也低。

表面粗糙度数值的大小，也影响到实现转动等基本运动形式及其转换，连杆上各点的轨迹零件加工的费用的高低。

所以应在满足使用要求的前提形状多样可满足各种不同轨迹的要求。

下，尽可能选用较大的粗糙度值。

一、平面四连杆机构的基本形式。

在加工表面粗糙度一般用表面轮廓算术平均偏差R平面四连杆机构，四个杆件中有一个上面画有斜剖，××Ra数值（或称为粗糙度数表面标注，用▽表示线的杆件是相对地面不动的，我们把它称为静件或机值），其值越大，表示粗糙度越大，这与旧标准中的表架；与静件相联的杆件，若能绕静件作整周转动的杆件面光洁度正好相反。

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。

第二章常用机构§21机械的组成—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。

一、机械1．曲柄摇杆机构机械是能把能量（如热能、电能等）转换成机械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。

能，并利用机械能完成某些工作的装置。

一般一部完整
这种机构一般可将主动件的匀速整周转动转换成从的机械总是由原动机部分、传动装置部分和工作装置部动件的非匀速或匀速整周转动。

双曲柄机构中，若两曲分组成。

当然，此外还有操纵、控制装置及机架等。

一柄的长度相等，且连杆与静件的长度也相等，则此机构般机械又是机器和机构的总称。

为平行四边形机构。

其运动特点是两曲柄的角速度始终原动机是能把其他形式的能量转换成机械能的机1.保持相等，连杆在运动过程中始终作平行移动。

若改变器。

如电动机、内燃机等，它为机械提供机械能。

平行四边形机构，使其两个曲柄转动方向相反，这时的传动装置主要是起传递动力和运动的作用，如一2.机构称为反向双曲柄机构。

般机械中的三角皮带传动、齿轮传动等，它们把原动机3．双摇杆机构：在平面四连杆机构中，若与静件相的高速传动转化为工作装置所要求的运动。

联的两杆件均为摇杆，则此机构称为双摇杆机构。

3.工作装置是直接完成工作的部件，如卷扬机的卷二、平面四连杆机构的几个基本问题筒、起重机的起重钩、混凝土搅拌机的滚筒等。

1二、机器是人们用来进行生产劳动的工具，它具有．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：如下三条基本特征。

11.机器是由许多构件所组成；．如果平面四连杆机构中最长杆长加最短杆长之和2.各构件之间有相对小于或等于其余两杆长度之和时，具有下列三种情况。

机器能利用机械能来完成有效的功或实确定的运动；3.
(1)现不同形式能量之间的转化。

机器的作用体现在它的第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，机构为双曲柄机三条基本特征上。

构；(3)三、机构是具有机器的前两条基本特征的组合体。

以最短杆件相对的杆件为静件时，机构为双摇杆机构。

机构的作用是传递运动和实现不同形式的运动的转化，
2. 这就是它与机器的不同之处。

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，机构四、机械零件及部件：机械零件是组成构件的元都是双摇杆机构。

件，又称零件。

而构件是运动的单元，零件是制造单
以摆动慢的行程作为工作行程，以摆动快的行程作元。

部件是为了完成同一工作任务而协调工作
的若干个为空回行程，这就是曲柄摇杆机构的急回特性。

机械零件的组合体。

如滚动轴承、离合器、联轴器等。

4．死点位置：曲柄摇杆机构，若以摇杆为主动件而运动副及机构运动简图2§2—曲柄为从动件，当摇杆摆到极限位置C1D 一、运动副和C2D时，连杆BC与曲柄机构是由若干构件组合而成的。

每个构件都以一定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的方式与其他构件柱互联接，这类联接不同于铆接和焊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点接等刚性联接。

它能使相互联接的两构件之间存在着一位置。

定危式的相对运动。

这种使两构件直接接触而又能产生
曲柄滑块机构及其演化机构4§2—一定相对运动的联接就称为运动副。

．
一、曲柄滑块机构可把曲柄的圆周转动转化为滑块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，的往复直线移动，或把滑块的往复直线移动转化为曲柄它以链条作为中间挠性元件，靠链条与链轮轮齿的啮合的圆周转动。

在内燃机、压气机、冲床等机械中常采用传递动力和运动，因此，它是啮合传动。

这种机构。

滚子链传动的优缺点：与带传动相比，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§2—5凸轮机构和棘轮机构 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；可在高温低一、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本速、有油污的场合工作。

链传动的主要缺点是：瞬时链构件组成，可将凸轮的转动或移动转变成从动件的预期速和瞬时传动比不恒定，因此传动的平稳性较差，工作的运动。

中有一定的冲击和噪声。

凸轮机构的优点是：只须设计适当的凸轮轮廓，便内链板与套筒，外链板与销轴为过盈配合，滚子与可使从动件得到预期的运动规律，而且结构简单、紧套筒间是间隙配合，套筒与销轴为间隙配合。

凑，设计方便，因此在各种自动机中广泛应用。

凸轮的
滚子链的标记为：链号-排数×整链链节数国标号；缺点是：凸轮与从动件间为点或线接触，易于磨损，因链轮齿数不能太少，一般规定最少齿数=9；也不能过此多用于传力不大的控制机构中。

多，一般最多齿数=120。

通常传动中，为了避免链轮与二、棘轮机构：棘轮机构一般由摇杆，棘爪，棘偶数节的链产生不均匀的磨损，小链轮齿数可取17、轮，止动爪和机架等构件组成，棘
轮机构常用在各种机19或21床和自动的进给机构以及某些千斤顶上；此外，在卷扬等奇数齿。

从上式可见，若传动比过大，则小轮同时参加啮合机、提升机及运输设备中还常作停止器或制动器用。

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i<6第三章带传动及链传动，推荐i=2～3.5。

带传动的基本理论1§3—3.链节距p
链节距p 一、带传动的工作原理及类型带传动是由主动带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和紧套在两轮上的传动带3所组成，由、从动带轮轮12主要问题。

在一定条件下，户值越大，链的承载能力就于传动带张紧在带轮上，当主动轮转动时，主动轮与传越高，但传动的尺寸就增大，且传动中的速度波动、冲动带之间的摩擦力就驱使带运动，而传动带与从动轮之击、振动和噪声也随之增加。

所以，在设计链传动时，间的摩擦力又带动从动轮转动。

因此，带传动是一种摩应在保证承载能力的条件下，尽量选用较小的节距。

擦传动。

4.二、带传动的特点和应用链轮的极限转速：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v≤12m带传动的主要优点是：（1）适用于中心距较大的两／s～15m／2
轴间的传动；（）当过载时，带与带轮间会出现打滑，s。

根据极限链速，也就可以求得相应小链轮的极限转速n（r／min）。

从而可防止机器中其他零件损坏，起过载保护作用；13（）带传动结构简单，制造、安装精度要求低，成本第四章）带是弹性体，所以能缓和冲击和吸收振动。

低；（4 齿轮传动。