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1、第一篇 机械元件尽管如此简单，但是任何一台机器都是由每个单一的部分象机械元件或零件所组合成的。因此，如果一台机器被完全地拆卸开，就会看到一堆简单的零件，例如螺母、螺栓、弹簧、齿轮、凸轮和轴所有机器的标准组件构成单元，都执行了确切的功能和其它机械元素的有效结合。有时，某些零件是成对关联的，象螺母和螺栓，或是键和轴。在其它的实例中，一堆机械元件组合装配在一起，例如轴承、联轴器和离合器。大多数的机械元素的实例是一个齿轮，基本上，是一个蜗轮和一个蜗杆结合成一对啮合齿轮。这个齿轮的旋转运动在轮毂或是轴上，驱动其他的齿轮运动，更快或更慢些，这取决于基轮的齿数。制造齿轮的材料决定了它的强度和齿轮表面的硬度，
2、也尽可能地决定了它的尺寸。它在外形的改变促成了不同的用途。这些应用，就和在大多数的机械元件中一样，已经发展形成许多的标准形式例如直齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、斜齿轮和蜗轮。每一种这样形式齿轮的生产制造及其用途都必须建立在特殊科技发展的基础上。其它重要的机械零件已经从轮子和杆件基础上演变。轮子上必须配有可进行旋转运动的轴。轮子通过键被固定在轴上，然后轴通过联轴器与其他的轴相连。轴被放置在轴承中，比如滑动轴承、球轴承或滚柱轴承。轴可以通过一个离合器分开或制动器停止。它可以通过安装有一根平带，一根V带或是一根锁链的皮带轮或链轮而转动，同时联接它到另一根轴的皮带轮或链轮上。支撑结构将会通过螺栓或铆钉装配在一
3、起，或是被焊在一起。这些机械零件确定的功用依赖于结构受力和被使用材料的强度有关的知识。在设计中，计算必须考虑在简化结构中材料和其受力相适合。其他的机械零件也已经发展了，它们在结构上的功能更特别。被普遍利用的机械零件已经被发展成为标准设计。制造业的专家们已专注于标准零件的发展，他们大批量地生产这些零件，并且在减少成本的同时拥有很高的水准。这门课程“机械零件”，作为工程学的一个分支，在机械生产制造的环境的基础上，概述了零件设计的方法、准则和标准，目的是，给予它们最有利的形式和尺寸，选择确定必需的材料，精确度和表面光洁度，供给适当的制造环境。与此同时，对于设计师而言，一个主要的任务应是确保材料尽可能
4、的经济。第二篇 齿轮齿轮是直接接触的传动机构，它们通常成对生产，传递运动和力从一个旋转轴到另一个，或从一根轴到一个齿条，这都依靠于齿形的啮合设计。当一个齿轮拥有笔直且平行于轴线的轮齿时，它就被称为直齿圆柱齿轮。一个直齿圆柱齿轮仅可以用来联接平行轴。平行轴，尽管如此，也能通过其它类型的齿轮相联接，而且，一个直齿圆柱齿轮可以与一个不同类型的齿轮紧密配合。由于紧密配合的一对齿轮的节圆之间发生相对滚动，所以在它们之间的齿距必须相等。齿距因为分度圆而被知晓，它是轮齿尺寸的一个参数，指的是相邻轮齿在节圆上对应点之间的距离。为了预防由于润滑油的热膨胀而造成卡住，和对在制造过程中形成的不可避免的误差进行补偿，
5、所有的传动齿轮之间必然会有强烈的撞击。这就意味着，在相互啮合的一对齿轮的节圆上，小齿轮的齿侧间隙必须大于大齿轮的齿厚，反之亦然。在仪表齿轮上，相互间的撞击可以通过从中间断裂的齿轮而被消除，这种齿轮的一半和其它的齿轮保持相互旋转的运动。一根发条使破裂的轮齿受力，从而占有小齿轮的所有间隙。如果一个渐开线直齿轮由橡胶制造，均匀的扭转，以至于尾部相对于与其他有关联的轴有旋转，那么轮齿开始是直的且平行于轴线，到后来会变成斜的。然后这个齿轮将会变成一个斜齿轮。斜齿轮拥有一定的优势；例如当连接并行轴时，与和它一样的齿数、切削刀具的直齿圆柱齿轮相比，它们有较高的承载能力。正由于轮齿之间的啮合传动，所以齿轮在运
6、转时是平稳的，能够运转在比直齿轮更高的线速度下。线速度是节圆的速度。因为轮齿弯向旋转中心轴线，所以斜齿轮产生轴的运动。如果被单独使用，这种猛冲会直接加载在轴承上。重载撞击的问题可以通过在间隙处切削两部分相对斜齿的方式解决。依靠这种制造方法，齿轮会成为具有连续轮齿的人字形样式，或是一种双斜齿轮，在其两半部分之间有间隙，可以允许刀具自由进出。斜齿轮也被利用于连接不平行的，不相交的轴，与此轴成任何角度。90是齿轮使用的最广泛的角度。当轴线是平行的，在啮合齿轮上轮齿之间的接触是线接触，不管轮齿是直的还是斜的。当轴线是成角度的，接触便成为点接触。正因如此，相交轴线的斜齿轮并没有像平行轴线的直齿轮那样拥有
7、更大的承载能力。它们相比较而言不受未对准的影响，但是，它们在仪表和定位装置中是频繁使用的，此时摩擦力是阻碍它们运动的唯一的力。具上所言，适用于平行轴线的齿轮的关于滚动节圆的概念，并不适合于不平行的，不相交的轴线。这意味着，在一对齿轮上高的速率，比如100，当轴是相交的，比起当它是并行时更容易获得。要是为平行轴线，那么齿轮将会有一个不切实际的直径。要是为相交轴，齿轮可以拥有唯一的斜齿，或螺纹，且对于足够的强度尽可能的大。这种小齿轮就像是一个螺钉，而副齿轮则拥有100个轮齿。为了达到线接触和改善相交轴的斜齿轮的承载能力，齿轮某种程度上采用和螺母包围螺钉一样的方式。结果也就是圆柱齿轮和蜗轮。蜗轮加工
8、制造成沙漏的形状，代替圆柱形，以便它们部分的包住齿轮。这样的结果便是拥有了更高的承载能力。由于在轮齿上产生附加的滑行运动，无论怎样，蜗轮产生比并行轴齿轮更容易获得的简单的传动方式。正因为它们的类似性，蜗轮和齿轮的效率取决于和螺钉一样相同的因素。多重螺纹的蜗轮拥有更大的牵引角和更高的效率。对于有15牵引角和低于0.15摩擦系数的摩擦力而言，效率的变化范围从大约55%到95%，而且，齿轮能够带动蜗轮。如此的单位促成了点速度的增加，它们被利用于驱动飞机引擎上的超大电机。在自锁的蜗轮中，齿轮不能驱动蜗轮，而且效率低于50%。锥齿轮被普遍地应用于在一定的角度内传输旋转运动和扭转力。轴线如果延伸将相交的连
9、接轴，通常（但不是必须的）与另一个轴互成直角。锥齿轮的斜表面是滚动的，被切去顶端的圆锥体，在齿厚和齿高上逐渐变小的轮齿，通常是直的或是弯曲的。虽然曲形轮齿的锥齿轮被称为螺旋伞齿轮，但是轮齿的曲线通常是一种圆弧。轮齿的弯曲导致了重叠的齿形，和比直齿更为平稳的动力传输。为了得到高的速度和扭转力，螺旋伞齿轮优越于直齿锥齿轮，大体上与斜齿轮用于连接并行轴时优越于正齿轮一样。当改为不相交轴的时候，螺旋伞齿轮被称为偏轴伞齿轮。这些齿轮的斜表面不是圆锥形，而且它们的分度圆直径不相等。因此，小齿轮会有很少的齿，而且加工制造尽可能的大用来承受载荷。这允许有比相交轴更高的速率，正如具有相交轴线的斜齿轮和蜗轮一样能
10、够供给比平行轴的斜齿轮更高的速率。成比例的光滑表面要求的不存在是有益的。偏轴伞齿轮被利用在汽车上用来连接主动轴和从动轴。在主动轴上的小齿轮的轴线在从齿轮轴线的下方，这可使轴的低点不相交，几个齿轮轴会被驱动，从在简单的小齿轮轴上被配好的小齿轮，当在卡车的串联式轮轴中。第三篇 带轮和带带传动被广泛的应用于传输功率和作为机床上变速的一种方式。在简单的两轮被互相带动的带传动中，其中的一个是主动的，另一个是从动的。被安装在发动机轴上的带轮就是主动带轮。被带动的轮子就被称为从动带轮。如果主、从动带轮是同样的尺寸，即拥有一样的直径，那么两个轮子将以同样的速度转动。尽管如此，假如主动轮是从动轮尺寸的两倍，从动
11、轮或更小的带轮，将以较大带轮或是主动轮两倍的速度进行旋转运动。从这个例子中，我们得到了带轮越小则转速越大，带轮越大则转速越慢这样的基本准则。另外还有，带轮尺寸与主动轮和从动轮之间传输的功率大小有关。例如，当一个小的主动带轮带动一个大的从动带轮时，我们则可以在从动轮上获得更大的功率。在机床上有常用的四种基本带传动方式。它们是：平带轮和平带 这是最原始的和最简单的带轮和带的方式。带轮是一个单一的轮，或是有三或四个不同的直径。一个拥有三四个基本直径的整体式带轮被称为锥齿轮。实际上，带轮不是平的。它是中间稍大，两头渐缩的轮子。我们通常称它为crowned pulley。带轮在中间处造以较大的直径，因为
12、平带通常往轮子的最高处滑动。平带用于连接任何一对中间距离大的轴，最常用于连接平行轴。当轴不是平行时，它将承受带轮更大的载荷，相比平行轴而言。带轮必须被安装好，让它的中心线和轴线相平行；否则，带将脱落。为了适应这种需求，可以利用惰轮来引导皮带。然而成功的利用钢带的摩擦传动，有许多种材料，如皮革、橡胶、纤维、橡胶布或强化塑料。皮革是最广泛利用的皮带材料。V带和带轮 这种带轮有允许一根V带精确装入到沟槽中。V带是无头带（是一整根），与沟槽的边缘相接触，而非底部。它们运行得比平带更为平稳，通常被大量利用于高速机械中。V带可以一根或多根同时使用。对于一些大尺寸的带的一束，从1个到14个沟槽，作为标准制造
13、单元都是可能的。由于在沟槽中的楔紧作用，V带需要承受的张力比平带要小。这会减小在轴和轴承上的所受载荷。V带更适用于小中心距的传动。当速率大于3：1时，V带传动的优势不经利用大的和贵的在低速轴上的带槽带轮即可获得。这就是我们所知的带传动，它由一个小的槽轮、一个大的平带轮和一套V带组成。因为相当大的速率，在大带轮上的包角是很大的，甚至没有沟槽，在皮带上的摩擦力将是相等的，或者大于小槽轮上的摩擦力。V带传动被经常地用在冲床上，在发动机上的槽轮和飞轮（with an uncrowned cylindrical periphery）用作从动轮。尽管可用的V带的横截面的形状几乎都是标准的，但是结构零件的构
14、成和它们在横截面上的分布并不是。然而，大多数的V带是按这样的方式构成的，弯曲应变被柔性材料所承受，同时传输的载荷被更强硬的材料来承受，位于中间平面处，在此处没有弯曲应变。组合型皮带 其它的两种类型的柔性带，差不多同时出现的，被利用于功率的传输：V带或是带槽的皮带和带牙的（timing）皮带。带槽的带基本上是一种有着尖点的、在靠近槽轮处有V形筋的平带。虽然它类似于一套粘在一起的V带，但是却没有楔紧作用。总体的宽度小于多根V带传动时，而且，通常当大量的V带运行在同样的带轮上时出现的带长匹配问题，将被消除。带牙的，或timing的带(也称为同步带)基本上是一种拥有一系列均匀分配的横向齿的平带，这些齿
15、与在带轮边缘上的沟槽相匹配。这些带传递确定的无滑动的传动，被用在速度高达16，000英尺（5，000米）每分钟时。它们被用在汽车凸轮轴传动、机床、泵、纺织机和作为商业机械的机器，例如电子打字机、分卡机和电子计算机上。尽管这些提供了确定传动的带有许多优点，但是它由于滑动带而缺乏过载和突然起动的保护能力。第四篇 轴和轴类附件作为一个机械元件，轴最普遍的是一个圆柱bar, 用来支撑和传动一些设备，以便获得转动的运动和扭矩。往复式发动机的机轴从它的每一根轴，经由活塞和连杆（曲轴装置）获得旋转的机械运动，然后通过联轴器、齿轮组、链、或皮带带动变速器、凸轮轴、泵和其它的设备来发动。凸轮轴，被轴上的齿轮或链
16、带动，从而驱动阀的开启/关闭设备。轴通常被定义为一种静止的圆柱形单元，在轴上机轮和泵可以转动，但是驱动汽车从动轮的旋转轴也被叫做机轴，毫无疑问，这是马和手推车时代延续下来的。它是很一般的，称在机械中的短轴为机轴，尤其是在机床中的工件支撑轴或传动轴。在一个工厂里所有的机器都由一个关键人或是一个巨大的电机驱动的时候，拥有很长的动力轴在工厂的长度范围内运行和供给动力给稍短的副轴、中间轴和主轴是必需的。这些主传动轴用独立的许多轴段来装配形成，并通过联轴器被夹紧。虽然它通常更适宜于驱动拥有电机的每台机械，而且当今的趋势也是这样的，但是仍然有一些一组驱动更经济的情况。在生产制造中，轴受到剪切应力，这种应力
17、的大小取决于扭矩和横截面的尺寸。这种应力是形容抵抗能力的一个参数，它是轴的材料提供给应用扭矩的。所有的传输扭矩的轴都要受扭转剪切应力。除了剪切应力之外，曲轴还受到扭曲畸变。这种畸形的状态通常被定义为每单位长度上的扭曲角度；一个轴的一个横截面的转动和在稍远一个单位距离的另一个横截面有关。承受齿轮和带轮的轴是弯扭的，其弯曲的凸面受拉，凹面受压，弯曲应力的数值取决于负载、轴承之间的距离和轴横截面的尺寸。弯曲和扭曲的结合形成了这么一种压力状态，它较之于单一的由扭曲造成的剪切或是由弯曲生成的拉伸-压缩更为复杂。对于轴的设计者来说，知晓是否轴会因为过强的应力或剪切力而失效是很重要的。如果一根粉笔受扭曲，他
18、总会在轴线的45度方向的平面内断裂，而不是在垂直于轴线的平面内。这是由于，最大的拉应力在这个平面内，而且粉笔在拉紧下是易断的。钢轴通常被设计以使由拉伸压缩产生的最大剪切应力小于许可的最大值。圆形横截面的轴，比起其它形状横截面的轴，更容易在钢厂内生产，更容易用机床制造生产，也更易于在轴承中支撑，很少需要利用非圆形截面的情况。此外，在弯曲和扭曲中的强度和硬度对于圆截面轴也更容易计算。最后，对于一个给定的材料参数，圆形截面的轴有着最小的最大剪切应力值，当扭转力和最高的抗扭刚度给定时。圆截面轴的剪切应力值在表面是最大的，而且向内逐渐减小，直到轴线处为零。这就意味着大部分的扭转力被靠近表面的材料所承受。
19、当动力从一个机器单元，如联轴器、离合器、齿轮、飞轮或是带轮传输给装配好的轴时，意味着它必须被供给以阻止轴和其它单元之间的相互运动。在斜齿轮和锥齿轮上，沿着轴向的由猛烈撞击（轴向）造成的相互移动，在轴上被一次性克服，或通过直接连接轴承的齿轮，或通过一个环形垫圈。当轴向负载是附加的且其值很小时，借助于一个空位螺钉，这些单元不会沿轴向滑动。键、花键和螺钉的根本用途就是阻止相互之间的旋转移动。被普遍利用的一种键是有方形的横截面，且它的一半镶嵌在轴里，另一半在其它单元的轮毂内。如果键用钢筋制成（这也是最普通的形式），且和轴是同样的强度，其深度和宽度为轴直径的四分之一（这个比例和实际中的相差不多），如果它
20、的长度是轴直径的1.57倍，那么它拥有和实心轴一样的最大扭矩。另一种键，是矩形的截面，它的深度和宽度的比例是0.75。这两种键在深度上，一种是直的，一种是锥形的。直键正好只贴在键槽的所有边上。凹头键是在一边设计有拆卸槽的楔键。半圆键被广泛用在机床上和电动车上。键是圆盘的一半，正好适合轴上的键槽，利用一把特制铣刀铣削制成。虽然这些键的额外深度相当程度的弱化了轴，凡是它却阻碍了键轴向转动或者移动的趋势。半圆键特别适合于锥形的轴端。因为它们很少削弱轴，直的或锥形的圆形横截面的键有时用于代替方形键和矩形键，至于键槽，一半在轴内，一半在轮毂内，在装配完后必须用钻头切削，零件的互换是不可能办到的。当一个巨
21、大的齿轮毛坯通过收缩一个高强度的边缘被用在一个便宜的铸造中心内时，圆形键，更适合安装，被常用以确保永久连接。花键是一种永久连接键，在轴上是必需的，适合于切在轮毂内的键槽。花键连接的参数对于永久连接和滑动连接都是标准化的。他的齿有直齿形和渐开线齿形，两种；后者比较坚固，更容易考虑，而且当扭转时有自定中心面的能力。锥形的圆形螺钉能被利用于从轴向的和旋转运动方向约束装配组件。螺钉很好的安装于一个与轴线相垂直的锥形孔内，对于轴表面来说或是径向的，或是切向的。大量的直螺钉当被拧入直孔时通过弹性或塑性变形拧紧，这在商业上是可见的。第五篇 轴承轴承是一种连接件，它允许被连接的组件之间相互转动或是转移到其它的
22、元件上，但是阻碍它们在负载的方向上分开。在许多的情况下，其中的一个元件固定，轴承充当移动件的支撑。在轴承中的相互运动通常由于摩擦是相对的，且克服摩擦在所有的机械中将耗费能量。因此，很多的想法和努力都已经致力于引起最小摩擦力的轴承的发展当中。在所有的轴承中有两个表面（其中一个属于被连接件），它们的移动相互影响。对于最小摩擦，co-acting表面会部分的或完全的被一层液体或气体隔离开，这就是滑动接触轴承。表面也同样被滚动元件例如球和滚子隔开，这就是滚动接触轴承。滚动接触轴承 球轴承 一种被广泛利用的现代球轴承的形式由四部分组成：一个内部座圈、一个外部座圈、球和一个保持架或护圈（或叫导圈或滚珠框架
23、）。内部座圈的内表面紧凑装配在其中一个联接件的外表面上（通常这个连接件是一根固定或旋转轴），同时，外座圈的外表面紧凑装配于另一个连接件的内表面上（此连接件可能是机器底座或机架，一个转动件如齿轮、毂轮或带轮）。球滚动的座圈有比球稍微大一些的曲率半径。一些轴承通过移动内座圈，嵌入球，给内座圈定心，将球间隔松散的置于等距的位置上。其他的轴承在一个座圈上有一个凹槽，更多的球可以被嵌入。含有更多的球，轴承能够承担更大径向的载荷，反之由于凹槽的原因，能承受较小的轴向载荷。滚珠轴承 它们在两个座圈之间有很多滚珠来代替球。滚珠是圆柱形的、锥形的或是球面的。圆柱形滚珠轴承有着长和直径比为1：1的滚珠，工作在圆柱
24、形的座圈内，其中一个座圈有护肩。它们不能承担轴向载荷。滚针轴承有长的，小直径的滚珠，能通过有无保持架或有无座圈被安装。当没有座圈时，滚针滚动的表面必须被硬化。滚针轴承不能承担轴向载荷，但是它们有最高的径向承载能力，由于它有一个特定的径向距离，在所有的轴承中。因为无引向的滚针有歪的倾向，所以没有保持架的滚针轴承特别适合于摆动载荷、空间受限的情况，如对于在汽车活塞中和所有联结件中的活塞销轴承。圆锥滚珠轴承有滚珠和座圈（被沿着母线截短了的，如果被延长将在共同的顶点相交）；对于在锥形表面的单一滚珠接触，这是基本的需要。这些轴承有高的承载能力，且当成对使用时能承受在任何方向上的轴向载荷。两个座圈是独立的
25、，在装配中被轴向放置，用来对轴承实行预紧，或是带来轴向宽松以允许热胀。圆锥滚珠轴承可见于拥有不同的锥角和一个、两个或四排滚珠。它们被广泛用在滚珠碾磨机、齿轮箱、蜗轮蜗杆和螺旋伞齿轮变速器和机床轴内。在锥形滚珠推力轴承中的滚珠像毂轮中的辐条那样在两个有锥形槽的平垫圈之间放置。滑动接触轴承 这种轴承很容易被区别于球轴承和滚珠轴承，它们能够承受轴上的径向载荷和轴向载荷，也能控制在邻近的机器零件间的线位移。On journal, or sleeve, bearings the inner member, or shaft, is the journal, while the outer member,
26、 or sleeve, is the bearing: journal bearings can carry radial loads only and are the most commonly used typw of sliding bearing.当载荷很轻，运动间歇或很慢时，轴颈轴承工作不用润滑油；利用一些轴承材料，就不需要润滑油了。这些润滑油的供给是油膜的，充分的油膜完全隔离开滑行表面，或在滑行表面间有接触的范围的润滑油。在静止状态下，在轴颈轴承中的轴置于轴承底部。当轴开始转动时它在轴承面上上升运动，如果速度足够高的话，锥形状的受压液体会形成，然后推动轴到轴承的另一边，这时他将漂浮
27、在液体膜上。当完全的油液存在于滑动轴承中时，将没有金属接触，且轴承的材料不会影响它的性能。轴承起动或停止，尽管如此，一些不得不运转于润滑油范围内，或在短时期内无润滑油运行。在如此的状况下，轴承的材料是重要的;在实际中，合适材料的择选在所有滑动轴承的设计中是必须进行的一步。巴氏合金或“白合金”金属对于轴承材料改善的发展是具有重大贡献的。第六篇 钢的热处理在实际中主要的热处理方式，它们不同程度地影响零件的结构和用途，且被用于满足半成品原件（铸件、锻件、碾压件或其它）和完成件的特性和要求，它们包括：（1）退火 （2）正火 （3） 淬火 （4）回火。正火就是在炼钢到温度达到特征点AC3或AC1以上时，
28、进行保持，通常会很慢的冷却。退火过程产生了材料的平衡结构。通常，退火只是工业制造中的一种预热处理方式。它被广泛地应用于铸件、锻件和碾压件中。通过减弱强度和硬度，退火改善了高碳钢和中碳钢的机械性能。通过减小微粒的大小，消除应力和平衡结构，和铸造、锻造和碾压之后相比，退火提高了塑性和韧性。对比于许多大型铸件的特征，退火应用于最后一个阶段的热处理，因为被退火之后的物件实际当中没有残余应力，且它们的曲解程度很小。正火 这个过程存在于加热亚共析钢到温度高出特征点AC3 50C和过共析钢高出特征点ACM50C时，保持短时间到加热整个物件，使得内部结构的转变完成，然后在空气中冷化。正火会导致材料的再结晶和消
29、除保持在铸件或模锻件内的曲解结构。它被广泛的应用以代替淬火和回火，从而改善钢铸件模具。在正火的过程中，在空气中进行的更显著的冷却，引起了低温下的晶体曲解。This increases the dispersity of the ferrite-cementite structure and the amount of pearlite or, more exactly, the quasieutetoid. 这增加了正火的中碳钢和高碳钢10%到15%的强度和硬度，与退火的钢铁相比。正火的效果因钢的内部结构而不同。它被应用于低碳钢，以替代退火。通过缓慢的增加材料的硬度，正火能在加工过程中形成一层
30、更好的表面，并增加它的生产能力。单独正火或经由高温回火再正火，它们被用于中碳钢的铸造，以代替淬火和高温回火。结果是机械性能会降低，但减少量将小于淬火，且裂缝形成的可能性一般能够排除。Hardening consists in heating to a temperature from 30 to 50 degC above pointy AC3for hyoeutectoid steels or above point AC1 for hypereutectoid steels holing until the phase transformations are cpmpleted and t
31、hen cooling at a rate above the critical. 这样的冷去方式被称为淬火，碳钢普遍的要在水中淬火，而合金钢在油中或其它的介质中。淬火硬化不是最后阶段的热处理方式。在它之后必须要进行回火以便减小脆性和淬火应力，和得到需要的机械性能。工具钢被进行主要的淬火和回火来增加它的硬度、摩擦抗力和强度；对于结构钢，来增加它的强度和硬度，和充分得到高的可延展性和刚性；还有对于多种的机械部件，也可得到高的摩擦抗力。回火存在于加热硬化钢到温度低于特征点AC1，保持给定温度，然后按着一定的速度进行冷却。作为得到要求的机械性能，回火是热处理的最后一步。而且，回火能完全地或部分的消除
32、淬火应力。回火温度越高，应力消除地越完全。低温回火进行在加热温度到250度时。它会减小内部应力，通过淬火得到的硬化铁碳转变为回火的硬化铁碳，强度增加且刚性被轻微的改善，没有任何的硬度损失。在58到63RC的硬度，进行这样的回火，得到高的摩擦抗力。调质部件，尽管如此，不能承受大的冲击载荷。（除非它们有坚硬的核心）。由于上述原因，低温回火应用于切削制造和碳钢和低合金钢的测量仪器中，和承受表面硬化，碳化、氰化的组件中。保持时间通常在1到2.5小时的时间内，但是更长的时间被指定于大横截面的工件或测量器具中。中温回火用于在温度350到500时，主要是在片式或线圈式的弹簧，或是金属模子上。这样的操作能得到
33、高的弹性极限，耐用极限和提高摩擦抗力。The tempered steel has a structure consisting of temper troostite and troosto-martensite, and a hardness of 40 to 50 RC. 回火温度应正确选择，以便避免不可改变的材料脆性。在温度达到400到450时，工件在水中冷却。它导致了表面残余应力的形成，这将增加弹簧的忍耐极限。高温回火进行于温度在500到680之间。调质钢会得到回火索氏体。它将得到钢强度和硬度的很好结合。第七篇 工业车床车床在工业中被广泛的应用于生产制造各种各类的机械部件。一些是通用
34、机床，其他的还有用于完成高度专业化作业。普通车床普通车床，也就是被用在世界各地的生产和维修工厂的通用车床。它的规模从小的模型到巨大的重型设备。许多较大的车床安装着附件设备，这在普通的工厂是不常见的，例如滑板和横向进给的自动停止。仿型车床仿型车床被设计用于自动生产形状不规范的零件。这种车床的基本生产内容如下：平面的或三维形状的模板安装在夹具中。然后一个引导板或指示器沿着这个外形移动，它的运动控制着车刀的进给和停止。仿形制品会包括一个方形的或锥形的肩、半径圆弧、沟槽、锥面和轮廓。像发动轴、主轴、value stems、活塞、杆、轮轴、涡轮轴和一些其它种类的部件通过这种车床也能完成生产。锥塔车床锥塔
35、车床是用于制造数量不定的同种零件的生产车床。自动螺纹车床螺纹车床在结构上类似于塔形车床，除了它们的头部用于保持和进给长棒料。否则，在它们之间几乎没有区别。它们用于多种加工，也都能适应于同样的工作。一开始，塔形车床是作为一个卡盘车床应用的，用于加工小的模压品、锻件和不规范的工件。第一个螺纹车床用于供给棒料和金属丝，加工小的螺纹件。但是今天，塔形车床附带一个筒夹装置被频繁利用，而自动螺纹车床能装备一个卡盘来夹紧铸件。单一轴自动化螺纹车床，正如名称所指，这种机床一次性工作在一根棒料上。一根16英尺到20英尺长的棒料通过主轴箱的主轴转动，被筒夹稳固的夹紧。加工作业通过装在塔架和横向滑板上的车刀完成。机
36、器在工作的时候，主轴和棒料据不同的作业在选定的速度下旋转。如果需要的话，主轴径向的明显的反转也是可能的。在单一主轴的机床中，一根确定长度的棒料通过主轴自动运转在加工区域内。在这点上，塔架和十字滑座移动到相应位置和自动地完成加工所需。在机床加工造成的碎片被切除后，棒料再次在加工区域内供给，而全部循环接而复始。多轴自动化螺纹车床有四到八个主轴，它们被放置在主轴支架上。长的棒料，被机床背部支撑，经过这些带凹空部位的轴，被筒夹夹紧。具有单一主轴的机床，塔架在主轴近处移动。当刀具在塔架上进给工作的时候，其它部件不动。拥有单一轴的机床，尽管如此，主轴本身指示出来。因此，棒料针对各种周工作和端部工作的刀具被
37、运载。每个刀具工作在唯一的位置，但是所有的刀具同时作业。所以，四到八个工件可以同时被加工。立式转塔车床一个立式转塔车床基本上是一个主轴箱竖立的转塔车床。它被用于完成多样的旋转式加工。它包括一个塔架、一个旋转台和一个拥有方形塔架的侧端。通过任一把安装在塔架上的刀具完成的操作能被控制。机械加工中心今天的许多很精密车床被称为机械加工中心，自从它们能够加工除了正常的旋转式加工之外的某些磨削和钻削作业。基本上，加工中心能被认为是一个转塔车床和磨床的组合。额外的特点是一些时候被一些制造厂用于增加机床的多功能性。第八篇 磨床磨削是碎片切削式金属切削的过程。磨床的每一个刀片与车削、铣削刀具差不多，只是因为它工
38、作在肉眼难以看到和分辨的切屑的“微观状态”。磨削和其它大型切削机床的另一个根本原因是磨削工具是磨粒，它们没有同一的形状，在刀架中没有一致的走向。它（磨头）可能是磨轮，也可能是其它装置。尽管本文主要论述在特制的金属加工及床上砂轮的磨削问题，但也要注意从磨割、研磨以至在台式砂轮上修磨刀刃都属于基本的磨削加工。磨削也用于许多非金属加工，（其范围）从天体望远镜的镜片成型到石英晶体的精密加工和抛光，这些石英晶体用于计算机的通讯设备的震荡器。从金属切削方面来说，磨削是车削和铣削的合成。像铣削一样，模具是运动的，想车削一样，工件几乎也是运动的，虽然它不是必须旋转。在旋转工件之间的区别，和它们在磨削工具下的直
39、线或摆动式的移动，否则被固定，定义了在磨削应用中的最基本的分配。前者一般的被描述为“圆柱”磨削，而后者则是表面磨削，即使两种类型都能在不必要平圆的工件上制造出精确表面。刀具和工件都是正常移动的这个事实使得磨削作业的分析和控制比起同种情况的车削和铣削相当程度地更复杂。这就是为什么磨削是最主要的金属切削中的最后一个过程，即造成从“黑色艺术”到科学的转变的原因的一部分，而且顺便说，这也是许多磨削制造业仍趋向于设计和构造他们自己的CNC控制系统的一个主要原因。设计基础许多外圆磨床和车床的布置形式相似。它们用一个磨轮和其附属装置的进给机构来代替刀架。但是所有其它的机构，床头箱、尾座、导轨和床身与其它许多
40、和车床相似的任何机床相比也有所区别（能够辨认）。但是最主要的区别是，麽床上的整个刀具夹紧装置通常安装在一组导轨上，从而使工件在磨削过程中能相对砂轮横向进给。外圆磨床也设计成“卡盘车床”的形式，它们常常用于内径的磨削。在这些机械中，砂轮和它的附属装置被安装在通常装尾架的地方，而且，砂轮沿着工件旋转的轴线方向进给。内圆磨床常利用小直径砂轮，且工作时的主轴转速高于外圆磨床。在典型的外圆磨床上，磨轮头（磨头）被径向进给切入工件中，工件可能是静止的或是相对磨头运动的。当工件反复运动时，事实上，横向进给只在每一个进程终点进行。切入式磨削在概念上比较接近传统的单点式车削.它的砂轮可以送进和推出以加工像轴肩这
41、样特定的形状。第三种类型的外圆磨床是“无心”设计，这种设计在车削领域中找不到直接的“样本”。在无心磨床上，工件不用顶心或卡盘夹紧，而是通过磨轮和导轮之间的“拖板”支撑，导轮控制工件的旋转运动。导轮控制工件的旋转速度，起作用就像一个驱动装置，在砂轮引起工件快速运动时也起制动作用。“托板”使工件在两轮之间保持一定位置。表面磨床也拥有几种不同的设计形式。最普通的是使砂轮和它的相关装置固定在往复运动的工作台或其它做线性运动的装置的上方。砂轮在垂直往复运动的轴线方向进给，而工件爱你则在砂轮下方来回（前后）移动。从概念上讲，这种磨床类似于龙门刨床，在它上面的刀架被替换为磨轮和与其相关的附属机构。这种磨床通
42、常用砂轮的外圆进行磨削。课程的延伸（引申、扩展）磨削有一个广泛应用范围，因而，在这些基本理论上的延伸这些年已经得到发展，所以没有必要在这里一一细谈。坐标磨床、高精度轴承球式磨床和其它一些专业化的磨床，每一个都能写成比这种磨床更长的一篇论文的主题。然而这些原理基本上是一致的，且它们稍加更变都能够适用于具体实际（应用）。需要简单提及的一个专业化磨床被用于磨尖和修复切削刀具。外圆磨削和表面磨削是它们完成的专业化任务所必需的。基本上，这些磨床是外圆磨床和表面磨床的综合产物。包括在刀具磨床之内的一种附属专业磨床是用于扭转钻头的修复特殊设计的磨床。它们相当自然地被称为钻头磨床。刀具磨床的选择标准是很独立的
43、，所以无特点的方针就是唯一的受约束的数值，且不讲被除了这种磨床本身之外，它最重要的特征是刚性和稳定性。这在缓进给应用上是特别实在的，一个特殊形式的磨床，单件生产，拥有高的磨削深度，和低的进给速度。缓进给磨床能够磨削全部的加工时间直到50%，没有任何空间上或几何上精度和表面光洁度质量的损失。然而，为实现这些目标必须将磨床设计的特别适用于缓进给操作要求。原因是该技术对机器的静态和动态稳定性非常敏感，并且要求机床主轴的功率高达类似普通磨削操作的三倍。缓进给磨削还要求有独特的精整能力、对砂轮“硬度”要求严格、冷却控制充分以及丰富的加工经验。与其他所有的加工工艺一样，在特定的情况下正确使用缓进给磨削有许
44、多优点。但它也不是万能的，并不能解决所有磨削问题。鉴于其非常专用的性质，建议选择该工序时必须加倍小心，在你投资以前必须肯定你的选择是正确的。由于与车床情况一致，对磨床的结构设计而言无秘密可谈，只是比车床或加工中心更可能看到这样的情况，即将聚合物或混凝土填充在机座中，以起到增强稳定性、减振的作用。但一般来说，你面临的结构选择问题是熟悉的，而且相对容易解决。第十二篇 液压马达和伺服电机液压马达除了电式发动机之外，液压马达同样也应用于机床中，用于主运动和进给运动。液压马达的一个特点，显著的功率增加是它强于其它的电动式发动机的主要优势。这使得总的来说结构尺寸较小，因而就减少了它的重量，和加快了制造速率
45、。相反的，就是液压马达的缺点，它包括低的效率、灰尘的敏感度、温度变化的影响，和与摩擦力相关的高功率的缘由所导致的某些个别的结构元件的显著摩损。电力发动的油压泵为能量的传送建立了油液循环，这将反馈给液压马达或油缸，进而把它转变为机械动力。油液流动的控制取决于值的大小。压力油的流动形成了线形的或转动式的机械运动。油液的动能相比较低，因此术语“水压传动”有时被应用。在发动机之间存在着小的结构差异。在已定时间的油液流量因规范值或变量泵的利用而呈多样化。在一般期间，液压传动可分为旋转型和直线型。周转式传动生成旋转式运动，同时以活塞和油缸形式的线型装置造成了往复的运动。下面的部分将介绍大多数类型的发动机的
46、结构工作原理。所有的液压马达基本上以同样的基本原理而运行。受压的液体交替的进入和离开一个阀体，油液循环从最小的阀体容量开始。当阀体达到它的最大容量（最大容积）的时候，通过阀体与供给线的隔离，油液的循环结束。油液然后通过回路返回到油箱中，同时下一个阀体被充满油。伺服电机伺服电机应用于转变输入的控制信号（以伏特为单位）为机械运动。自动控制系统会使用像交流伺服电机、直流电机、步进电机、磁电式发动机和连接器。利用控制信号，除了电动之外，伺服电机可以是液压式的或气动的。交流电动机 最广泛应用的伺服电机是整流子式电动机，拥有单独的激励和各种各样的电枢电压。电枢线路可以从一个放大器或一个电流接触器来反馈。电枢转动的方向和速度取决于电枢电压的值和极性。直流发电机 在直流发动机中应用最广的伺服电机是commutator motor电磁马达供给一个它们的电枢的小的预置，这附属于自动控制系统的最适单元。这样的发动机工作类似于平原螺线管。