【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 破壞了原有的間隙和潤(rùn)滑性質(zhì)，使效率降低，溫度升高，沖擊振動(dòng)加大，導(dǎo)致磨損加劇，最終導(dǎo)致零件報(bào)廢。二、磨損的類型 按磨損的機(jī)理不同，機(jī)械零件的磨損大體分為四種基本類型：1．粘著磨損　也稱膠合，當(dāng)摩擦表面的微觀凸峰在相互作用的各點(diǎn)處由于瞬時(shí)的溫升和壓力而粘在一起后，相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成粘著磨損。2．疲勞磨損　也稱點(diǎn)蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變接觸應(yīng)力和摩擦力的作用下，反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的磨損。3．磨粒磨損　也稱磨料磨損，是外部進(jìn)入摩擦表面的游離硬顆粒或硬的輪廓峰尖所引起的磨損。4．腐蝕磨損　當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。三、減小磨損的主要方法（1）潤(rùn)滑是減小摩擦、減小磨損的最有效的方法。合理選擇潤(rùn)滑劑及添加劑，適當(dāng)選用高粘度的潤(rùn)滑油、在潤(rùn)滑油中使用極壓添加劑或采用固體潤(rùn)滑劑，可以提高耐疲勞磨損的能力。(2)合理選擇摩擦副材料由于相同金屬比異種金屬、單相金屬比多相金屬粘著傾向大，脆性材料比塑性材料抗粘著能力高，所以選擇異種金屬、多相金屬、脆性材料有利于提高抗粘著磨損的能力。采用硬度高和韌性好的材料有益于抵抗磨粒磨損、疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。提高表面的光潔程度，使表面盡量光滑，同樣可以提高耐疲勞磨損的能力。（3）進(jìn)行表面處理對(duì)摩擦表面進(jìn)行熱處理（表面淬火等）、化學(xué)處理（表面滲碳、氮化等）、噴涂、鍍層等也可提高摩擦表面的耐磨性。（4）注意控制摩擦副的工作條件對(duì)于一定硬度的金屬材料，其磨損量隨著壓強(qiáng)的增大而增加，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要控制最大許用壓強(qiáng)。另外，表面溫度過(guò)高易使油膜破壞，發(fā)生粘著，還易加速摩擦化學(xué)磨損的進(jìn)程，所以應(yīng)限制摩擦表面的溫升。第三節(jié) 潤(rùn)滑 潤(rùn)滑――是指在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)摩擦表面之間加入潤(rùn)滑劑，以減小摩擦和磨損。此外，潤(rùn)滑還可起到散熱降溫，防銹防塵，緩沖吸振等作用。一、潤(rùn)滑的分類 1．流體動(dòng)力潤(rùn)滑 依靠?jī)赡Σ帘砻娴南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)把潤(rùn)滑油帶入兩表面之間，自行產(chǎn)生足夠的壓力，建立壓力油膜（稱為動(dòng)壓油膜），靠油膜的壓力把兩表面分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)流體潤(rùn)滑。 2．流體靜力潤(rùn)滑 兩摩擦表面被外部供油裝備輸入的壓力油完全分開(kāi)，強(qiáng)迫形成承載油膜，實(shí)現(xiàn)流體潤(rùn)滑。 3．彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 主要是指在理論上為點(diǎn)、線接觸的條件下，考慮流體動(dòng)力效應(yīng)、潤(rùn)滑油的粘－壓特性以及接觸體的彈性變形的基礎(chǔ)上建立的流體動(dòng)壓潤(rùn)滑。 4．邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑 （見(jiàn)前述邊界摩擦和混合摩擦）。二、潤(rùn)滑劑 1．潤(rùn)滑油： 動(dòng)植物油、礦物油、合成油。粘度是潤(rùn)滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)，粘度值越高，油越稠，反之越??；粘度的種類有很多，如：動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、條件粘度等。 1）動(dòng)力粘度 用表示。動(dòng)力粘度的單位是：（） 2）運(yùn)動(dòng)粘度 即動(dòng)力粘度與同溫度下該流體密度的比值。 工程中常用運(yùn)動(dòng)粘度，單位是：St(斯)或 cSt(厘斯)，量綱為(m2/s)；潤(rùn)滑油的牌號(hào)與運(yùn)動(dòng)粘度有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如：牌號(hào)為L(zhǎng)AN10的油在40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度大約為10 cSt。潤(rùn)滑油粘度與溫度和壓力的關(guān)系a） 粘度與溫度的關(guān)系：潤(rùn)滑油的粘度一般隨溫度的升高而降低（圖310，）b） 粘度與壓力的關(guān)系：潤(rùn)滑油的粘度會(huì)隨壓力的增加而增大，在高壓時(shí)尤為顯著。但在一般潤(rùn)滑情況下，壓力對(duì)潤(rùn)滑油的粘度影響不大，可以忽略。當(dāng)壓力增加到5MPa以上時(shí)(例如彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑條件下)，影響不宜忽略。 2．潤(rùn)滑脂： 由潤(rùn)滑油+稠化劑混合而成。 潤(rùn)滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)是：錐入度，反映其稠度大小。 滴點(diǎn)，決定工作溫度。 3．固體潤(rùn)滑劑： 石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。 4．氣體潤(rùn)滑劑： 空氣、氮?dú)狻⒍趸嫉葰怏w和固體潤(rùn)滑劑主要在一些特殊的場(chǎng)合下應(yīng)用。三、添加劑為了提高油的品質(zhì)和性能，常在潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂中加入一些分量雖小但對(duì)潤(rùn)滑劑性能改善其巨大作用的物質(zhì)，這些物質(zhì)叫添加劑。添加劑的作用：提高油性、極壓性，延長(zhǎng)使用壽命，改善物理性能油性添加劑極壓添加劑分散凈化劑消泡添加劑抗氧化添加劑降凝劑增粘劑 添加劑的種類油性添加劑 第四節(jié) 流體動(dòng)力潤(rùn)滑的基本原理一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程（雷諾方程）的建立建立流體動(dòng)力平衡方程時(shí)，作如下假設(shè)：◆ 流體為牛頓流體◆ 流體的流動(dòng)是層流，即層與層之間沒(méi)有物質(zhì)和能量的交換； ◆ 忽略壓力對(duì)流體粘度的影響◆ 略去慣性力及重力的影響◆ 流體不可壓縮◆ 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)在以上假設(shè)下，從兩平板所構(gòu)成的楔形空間中，取某一層液體的一部分作為單元體，通過(guò)建立平衡方程和給定邊界條件，可得一維雷諾方程： 二、形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的條件 由一維雷諾方程分析可知，形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的必要條件是： 1）相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面間構(gòu)成楔形間隙。2）楔形間隙中充滿具有粘性的液體。 3）兩板相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶著液體由楔形間隙的大端流向楔形間隙的小端 。（舉例：滑水運(yùn)動(dòng)。）第五章 螺紋聯(lián)接及螺旋傳動(dòng) 由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運(yùn)輸?shù)仍?，機(jī)器中有相當(dāng)多的零件需要彼此聯(lián)接。 聯(lián)接分為： 本課程所講“聯(lián)接”通常主要是指“靜聯(lián)接”。 聯(lián)接的類型：可拆聯(lián)接：是指聯(lián)接拆開(kāi)時(shí)，不破壞聯(lián)接中的零件。重新安裝后，可以繼續(xù)使用。不可拆聯(lián)接：是指拆開(kāi)時(shí)，要破壞聯(lián)接中的零件，不能繼續(xù)使用的聯(lián)接。本章主要討論螺紋聯(lián)接的構(gòu)造，計(jì)算和設(shè)計(jì)。 第一節(jié) 螺紋一、 螺紋的主要參數(shù)（在制圖課中已講過(guò)，這里不細(xì)講） 螺紋分為 分為 等 主要參數(shù)有：二、 常用的螺紋 按用途不同分為 按牙型不同分為：牙型斜角β自鎖性效率加工強(qiáng)度普通螺紋30176。易低易高矩形螺紋0176。不易高不易低梯形螺紋15176。較易較高較易較高矩齒形螺紋3176。不易較高較易較高注：目前：除了矩形螺紋尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)以外，其它三種均已標(biāo)準(zhǔn)化。使用時(shí)，可查閱標(biāo)準(zhǔn)。第二節(jié) 螺紋聯(lián)接一、主要聯(lián)接形式 （對(duì)照教材上的表講解） 實(shí)現(xiàn)螺紋聯(lián)接，通常有兩種方式：① 在被聯(lián)接件上直接做出，內(nèi)、外螺紋，把兩個(gè)被聯(lián)接件直接擰在一起。② 是利用具有，內(nèi)、外螺紋的輔助零件（螺紋緊固件）來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于第二種方式，根據(jù)輔助零件的不同可以分為四種基本類型：對(duì)照教材講注意：二 、螺紋聯(lián)接的擰緊 擰緊的目的： 根據(jù)裝配時(shí)是否擰緊分為 多數(shù)情況下，螺紋聯(lián)接在裝配時(shí)需要擰緊，稱為“預(yù)緊”。預(yù)緊使聯(lián)接中的零件受到的力，稱為“預(yù)緊力”。 預(yù)緊力的大小會(huì)影響聯(lián)接的可靠性，強(qiáng)度和密封性。所以對(duì)重要的聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力。預(yù)緊力的控制通常是通過(guò)控制擰緊時(shí)所施加的擰緊力矩來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 擰緊螺母時(shí)，需要克服的摩擦阻力矩由兩部分組成： （見(jiàn)教材計(jì)算公式） 經(jīng)推導(dǎo)分析得擰緊力矩 T= 即 T＝ 式中：——螺栓所受預(yù)緊力 d——螺栓的直徑 ——擰緊力矩系數(shù)?！挚刂茢Q緊力矩的常用方法是用測(cè)力矩扳手，定力矩扳手來(lái)實(shí)現(xiàn)。見(jiàn)教材上的圖。例如：汽車的生產(chǎn)流水線，用風(fēng)洞的或電動(dòng)的定力矩扳手?jǐn)Q緊螺栓。所施加的力矩是一個(gè)定值。控制預(yù)緊力的更精確的方法：通過(guò)測(cè)量擰緊時(shí)螺栓的伸長(zhǎng)量來(lái)控制。由于摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，和加在扳手上的力難于準(zhǔn)確控制。對(duì)于直徑較小的螺栓，有時(shí)可能會(huì)被擰斷。所以，對(duì)于重要的聯(lián)接，不宜采用小于M12~M16的螺栓。三 螺紋聯(lián)接的防松 （防松的本質(zhì)是弦之螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)） 螺紋聯(lián)接雖然在設(shè)計(jì)上都是滿足自鎖條件的，但在實(shí)際中，由于會(huì)遇到?jīng)_擊、振動(dòng)，溫度變化等因素的影響，使聯(lián)接也可能出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。所以設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到防宋的問(wèn)題。以保證連接安全可靠。 通常采用的防松措施很多（見(jiàn)教材上的表，對(duì)照表講解）。按工作原理分為注：前述內(nèi)容比較零散，但是都不可缺少。（要求最起碼記住幾種常用的防松方法）第三節(jié) 單個(gè)螺栓聯(lián)接的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算 單個(gè)螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算是螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)。螺栓、螺柱、螺釘聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算基本相同，本節(jié)以螺栓聯(lián)接為代表，分析螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題。 就單個(gè)螺栓聯(lián)接而言，工作中所受的載荷（力）有兩種基本形式： 下邊就按螺栓受力方向不同，分別討論強(qiáng)度計(jì)算方法。一 受剪螺栓（鉸制孔螺栓）強(qiáng)度計(jì)算（通?？烧J(rèn)為不擰緊，不受預(yù)緊力） 如圖所示：工作中螺栓受橫向力 的作用。螺栓聯(lián)接的可能失效形式為：復(fù)習(xí)：兩表面接觸受壓因此，針對(duì)這兩種可能的失效進(jìn)行剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算。1. 螺栓桿的剪切強(qiáng)度（安全）條件為：τ＝式中：m——螺栓受剪面數(shù)（如前面圖為 m＝2）——螺栓桿受剪面直徑［τ］——螺栓材料的許用切應(yīng)力 見(jiàn)表592. 螺栓桿或孔壁的擠壓強(qiáng)度（安全）條件 式中：h——計(jì)算對(duì)象的受壓高度 ［］——計(jì)算對(duì)象的材料許用擠壓應(yīng)力 見(jiàn)表59注意：①計(jì)算對(duì)象可能是螺栓，也可能是兩個(gè)被聯(lián)件之中的一個(gè)。 ②考慮到各零件的材料和受壓高度不同，應(yīng)取乘積最小者為計(jì)算對(duì)象。（普通螺栓）的強(qiáng)度計(jì)算 受拉螺栓 受拉螺栓的強(qiáng)度計(jì)算主要是：確定或驗(yàn)算螺紋危險(xiǎn)剖面的尺寸，以保證螺栓桿不破環(huán)（即不失效）。至于螺栓的其他部分（如：螺紋牙、螺栓頭）以及螺母、墊圈的結(jié)構(gòu)尺寸，是根據(jù)等強(qiáng)度條件以及適用經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)的。 ［等強(qiáng)度－—就是說(shuō)：在一個(gè)螺栓聯(lián)接中，如果具有螺紋的螺桿處不被破壞。那其它部分也不會(huì)破壞］。 所以，除了螺桿以外的其他部分一般無(wú)需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，可根據(jù)螺栓的公稱直徑從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查取。 受拉螺栓工作中又可分為：（一） 松螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 裝配時(shí)，不擰緊，不受預(yù)緊力。工作中只承受軸向工作拉力F，例如起重吊鉤或滑輪。拉伸強(qiáng)度安全條件：→ （按計(jì)算值去選標(biāo)準(zhǔn)的螺紋直徑）式中：——螺紋的小徑［σ］—螺栓的許用應(yīng)力F——所受的軸向拉力（二） 緊螺栓聯(lián)接1. 只承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接 例如：工作中只承受橫向力?？拷Y(jié)合面間的摩擦力承受。摩擦力是由預(yù)緊力產(chǎn)生的。安裝時(shí)已經(jīng)“預(yù)緊”，在工作中螺栓也只受的作用。除此之外，再擰緊或松開(kāi)螺栓的瞬間，螺栓還會(huì)受到我們施加的螺紋力矩的作用。此時(shí)，螺栓桿處于拉、扭復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。 由產(chǎn)生拉應(yīng)力 另外，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)計(jì)算知道：對(duì)于M10～M68的普通螺紋，擰緊螺紋時(shí)，有螺紋力矩產(chǎn)生的扭切應(yīng)力：τ＝ （） 按照第四強(qiáng)度理論：可計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力： 則 強(qiáng)度（安全）條件為： 式中：［σ］——螺栓的許用應(yīng)力 安裝時(shí)預(yù)緊，已經(jīng)受到了 ，工作中又受到工作拉力F，例如；氣缸蓋上的螺栓即屬此類： 這種形式在實(shí)際中最常見(jiàn)。 雖然螺栓同時(shí)受到和F的作用，但是，螺栓實(shí)際受到的總拉力 ＋F。 這是為什麼？ 下邊就帶著這個(gè)問(wèn)題，分析它的受力情況。 用三個(gè)圖表示螺栓預(yù)緊后又受F的過(guò)程：(a)圖是螺母沒(méi)預(yù)緊，各件沒(méi)受任何力的狀態(tài)。(b)圖是預(yù)緊后的狀態(tài)。螺栓受預(yù)緊拉力，相應(yīng)伸長(zhǎng)量為。同時(shí)，被聯(lián)接件受到預(yù)緊壓力,相應(yīng)的壓縮變形量為。（c）圖是在預(yù)緊的狀態(tài)下，又受到了工作拉力F。雖然，螺栓所受總拉力增大了，相應(yīng)的拉伸變形量也要增大。假設(shè)伸長(zhǎng)變形的增加量為：△δ。此時(shí)，螺栓總變形量為：（＋△δ），此時(shí)螺栓的總拉力用表示。 同時(shí)，隨螺栓的伸長(zhǎng)，被聯(lián)接件的壓縮變形量會(huì)相應(yīng)減小。減小量雖然就等于螺栓拉伸變形的增加量△δ。此時(shí)，被聯(lián)接件總的壓縮變形量為：（－△δ）。相應(yīng)受到的壓力用——稱之為“剩余預(yù)緊力”。 單獨(dú)分析一個(gè)被聯(lián)接件的受力情況： 由于實(shí)際中，工作拉力F總是直接作用在被聯(lián)接件上（如氣缸蓋）。通過(guò)被聯(lián)接件在作用在螺栓上。雖然被聯(lián)接件上的三個(gè)力F、和處于平衡狀態(tài)。所以得： ＝＋F ①即：螺栓的總拉力＝剩余預(yù)緊力與工作拉力之和。（又由于：，所以 ＝＋F ＋F）下邊用載荷變形圖分析各力之間的關(guān)系： 在預(yù)緊狀態(tài)下；只受。 給出載荷變形圖如右圖示： 把兩個(gè)圖合并為一個(gè)圖為： 當(dāng)受到作用時(shí)，螺栓拉力由→增加為，變形量為（＋△δ）；被聯(lián)件變形量為：（－△δ），所受壓力為：。右圖可以看出：式中：——為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)。其值與螺栓、被聯(lián)件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、以及等因素有關(guān)?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)求出。（見(jiàn)教材 P76 表54） 聯(lián)接的設(shè)計(jì)應(yīng)保證：被聯(lián)件的結(jié)合面不出現(xiàn)間隙。因此應(yīng)保證：0。通常是根據(jù)的性質(zhì)不同，按經(jīng)驗(yàn)公式確定。（可以見(jiàn)教材P76）問(wèn)題：如果由 計(jì)算的為負(fù)值，說(shuō)明神麼哪？