第一章机械基础知识
§1—1金属材料的机械性能
工业上使用的金属材料主要是合金材料。所谓合金是指由两种或两种以上的元素（其中至少有一种是金属）所组成的具有金属特性的物质。
金属材料的机械性能通常又称为力学性能。它的主要指标是强度、塑性、韧性、硬度和疲劳强度等。以上指标既是选用材料的重要依据，又是控制、检验材质的重要参数。
一、强度是指材料在外力作用下抵抗破坏或变形的能力。材料的强度越大，其抵抗外力的能力就越大。材料的强度可分为抗拉，抗压，抗弯曲，抗扭和抗剪切等强度。
二、塑性是指材料受力时变形而不破坏，当力除去后，变形仍然保持的能力。
三、硬度是材料抵抗其他更硬的物体压入其表面的能力。它是衡量材料软硬程度的指标。一般来说，材料的硬度值越大，材料的强度就越大，且其耐磨性就越好。测定金属材料硬度的方法一般有布氏硬度和洛氏硬度试验。
四、韧性是材料抵抗冲击破坏的能力。常用材料受冲击破坏时所吸收的功来表示。
五、疲劳强度在规律性变化应力长期作用下，材料抵抗破坏的能力。一般材料的疲劳强度与材料的抗拉强度成正比的关系。
§1—2常用金属材料
建筑机械中常用的金属材料有铸铁、钢、铜及铝等，其中钢的应用最为主要。
一、钢是指含碳量少于2．11％并含有少量其他元素的铁碳合金。一般钢中含碳量增多，钢的硬度、强度会增大，但塑性、韧性会降低。工业上应用的碳钢的含碳量一般不超过1．4％，这是因为含碳量超过此值后，钢表现出很大的硬脆性，并且锻造、切削等工艺性能也很差，失去了生产和使用的价值。
为了改善钢的某些性能，在钢的冶炼过程中掺入了合金元素。这种掺有合金元素的钢称为合金钢，没有掺入合金元素的钢为碳素钢。
1．合金钢：由于合金元素的存在，合金钢的性能比碳钢好，它的主要特点是有好的渗透性和较高的综合力学性能。使用合金钢时要进行热处理，以便充分发挥其潜在能力。合金钢常用于制造受载荷较大的重要零件。合金钢按用途可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三类。
合金结构钢的编号是在钢号前用两位数字表示平均含碳量的万分数，紧接着是合金元素的化学符号，其后的数字表示该元素平均含量的百分数，当合金元素的含量少于1．5％时，牌号中只表明元素符号而不标其含量。若合金钢是高级优质钢则在牌号的最后加有“A”。如12CrNi3A表示此钢的平均含碳量为0．12％，含Cr量少于1．5％，含Ni量为3％的高级优质合金结构钢。
合金结构钢按照用途分为普通低合金结构钢和机械制造结构钢。普通低合金结构钢又称低合金高强度钢，它是一种低碳结构用钢，合金元素含量较少，但强度却比同等含碳量的碳素结构钢要高得多，并有良好的焊接性和耐腐蚀性。用它来做机械零件和结构，在相同受载条件下可使结构的重量减轻20％～30％。
2．普通碳素结构钢该类钢对化学成分要求不甚严格，碳、锰含量可在较大范围内变动，有害杂质磷、硫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”字汉语拼音首位字母Q、屈服极限数值、质量等级符号（A、B、c、D）、脱氧方法（镇静钢z、特殊镇静钢TZ、半镇静钢b、沸腾钢F）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A的沸腾钢。若为镇静钢或特殊镇静钢，其符号“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号，即Q195、Q215、Q235、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。塑性和韧性则随着牌号的增大而降低。碳素结构钢的质量等级，取决于钢中有害元素硫（S）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击性能都得到提高。随质量等级从A往D方向递增，钢中含硫和磷量逐渐减少。
二、铸铁：一般把含碳量大于2．11％的铁碳合金称为铁。由于铁多用铸造方法制成机械零件，故又称为铸铁。与钢相比较铸铁含杂质多，机械性能差，性脆。但铸铁的铸造性好，消振性好，且其抗压强度远高于其抗拉强度，价格低廉。所以一般用来铸造成机床的床身来承受压力。
根据碳在铸铁中存在的形式不同，铸铁可分为灰口铸铁和球墨铸铁。
1．灰口铸铁断口呈灰色，其中碳以片状石墨存在。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，后面的数字表示其最低抗拉强度极限。
2.球墨铸铁是通过向一定成分的铁水中加入球化剂（镁或镁合金），使铸铁中石墨呈球状。球状石墨与片状石墨相比，它具有最小的表面积，使石墨割裂基体组织和应力集中的现象大为减轻，因此球墨铸铁的强度、塑性和韧性都较高，常用来替代钢制造曲轴、齿轮连杆、缸体等较重要的零件。球墨铸铁的代号为QT，后面的两组数字分别表示其最低抗拉强度极限和最低延伸率。
三、有色金属除铁碳合金以外的金属以及这些金属的合金统称为有色金属，如铝、铜、锡、铅、锌等。由于有色金属具有某些特殊性质，所以成为现代各行各业不可缺少的材料之一。
1．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；主要用于各种导电材料。
2．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升高，当含锌量为30％～32％时，塑性达到最大值，含锌量为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殊黄铜，如锡黄铜、铅黄铜等。黄铜一般用于制造耐蚀和耐磨零件。
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具有很好的性能，是一种很重要的减摩材料。主要用于制造摩擦零件和耐蚀零件，如蜗轮、轴瓦、阀门等。
4．铝及铝合金纯铝是银白色金属，导电、导热性能仅次于铜，塑性好，但是其强度和硬度低。工业上很少直接用纯铝做机械零件，而应用它的合金。当在纯铝中加入Si，Cu，Mg，Mn等合金元素后，就组成了铝合金。铝合金保留了密度小的特点，但强度和硬度却大为提高，是目前轻质结构的主要材料，广泛地应用于航空工业上。
§1—3钢的热处理简介
钢的热处理意义：合理地运用热处理使零件便于加工，可提高零件的工作能力，延长零件的使用寿命，还能降低成本，节约钢材。
一、普通热处理：普通热处理工艺主要有退火、正火、淬火和回火。
1.退火将钢加热（约700℃～900℃），保温一定时间，然后缓慢冷却（一般是随炉冷却）的热处理过程，称为退火。退火的目的是：调整硬度以利于切削加工；细化晶粒，改善组织，以提高力学性能或为最终热处理作准备；消除内应力，防止零件变形或开裂，并稳定其尺寸。
2.正火将钢加热（约700℃～900℃），保温一定时间，然后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火是退火的一种特殊形式。与退火相比，正火的冷却速度较快，所以钢的组织更细，强度和硬度都有所提高。此外，正火操作简便，生产周期短，生产效率高，比较经济。所以正火工艺应用广泛。
3.淬火是将钢加热（约700~C～900℃），保温一定时间，然后在水中或油中急速冷却的热处理工艺。淬火的目的是为了提高钢的硬度和耐磨性；有的零件的淬火，是使钢的强度和韧性得到良好的配合，以适应不同工作条件的需要。钢在淬火时获得淬硬层深度的能力称为淬透性。淬硬层越厚，淬透性越好。钢在淬火的同时其内应力和脆性会增加，易变形和开裂。
4.回火把淬火后的工件重新加热（低于淬火温度），保温一定时间，然后在空气或油中冷却的热处理工艺，称回火。回火的目的是为了稳定钢在淬火后的组织，消除因淬火冷却过快而产生的内应力并稳定其尺寸，调整强度、硬度，提高塑性，使工件获得较好的综合机械性能。故回火总是淬火后必需的热处理工艺。
淬火钢回火后的性能，与回火的加热温度有关，硬度和强度随回火温度的升高而降低。根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
（1）低温回火（加热温度通常为150℃～250℃）可减小工件的淬火应力、降低脆性并保持高硬度。用于要求硬度高、耐磨性好的零件，如刀具、模具等。
（2）中温回火（加热温度为350C～500℃）可显著减小淬火应力，提高弹性。常用于各种弹簧和某些模具。
（3）高温回火（加热温度为500℃～650℃）可消除淬火应力，使零件获得优良的综合力学性能。通常把“淬火加高温回火”称为调质。调质广泛用于处理各种重要的中碳钢零件，尤其是承受动载荷的零件，如各种轴、齿轮等。
二、表面热处理
表面热处理包括表面淬火和化学处理等。
1.表面淬火是将钢件表面迅速加热至淬火温度，而心部温度仍然较低的情况下用水喷射在钢件表面，使之急冷的过程称为表面淬火。表面淬火能使零件表面具有高硬度和耐磨性，心部保持有足够的强度和韧性。它常用于动载荷和摩擦条件下工作的零件，如齿轮，曲轴，销轴等。表面淬火后要进行低温回火来消除内应力。
按表面加热方法不同，表面淬火可分为感应加热表面淬火、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，易实现机械化和自动化，所以感应加热表面淬火应用广泛。
2.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，以改变表层的化学成分和组织，从而使零件获得所需的性能。常见的化学热处理有渗碳（用于低碳钢）、渗氮、渗铝和惨铬等。
§1—4公差与配合及表面粗糙度
一、互换性：一批规格相同的零件中，任意取出一件，不经过任何修配或辅助加工，就能立即装到机器上去，并能完全符合规定的使用性能和技术要求，这种性质叫做互换性。
二、公差：了保证零件具有互换性，就必须把零件的制造误差控制在一定范围内，这个尺寸允许的最大误差范围就称为公差。
四、极限尺寸：许尺寸变化的两个界限值。大的一个称为最大极限尺寸，用Dmax(孔)，dmax(轴)表示；小的一个称为最小极限尺寸，用Dmin(孔)，dmin(轴)表示。
五、极限偏差是上、下偏差的统称。
六、公差带图：由于公差、极限偏差与基本尺寸的数值相差甚大，所以往往以简洁的公差带图来表示上述关系，它是零线与公差带所组成。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。正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。2.差带是在公差带图中，由上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。
七、标准公差系列与基本偏差系列
1．标准公差是用以确定公差带大小的标准值，以IT表示。2．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、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。按照相结合的孔和轴的松紧程度可把配合分为如下三种：
1．间隙配合：轴装在孔内存在间隙(包括最小间隙等于零)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。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的公差带在孔的公差带的上方。3．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种配合。在公差带图中过渡配合表现为孔的公差带与轴的公差带有一部分是重叠的。
4．配合公差配合公差是间隙或过盈允许的变动量，用Tf表示。
5.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。
（1）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，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。
（2）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，es=O）分别与不同基本偏差的孔公差带相结合.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
1.公差带代号：公差带代号是由基本尺寸，基本偏差等级和标准公差等级组成。分别是孔和轴的公差带代号在图纸上的标注，代号中的“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。
2.配合代号：是由孔、轴公差带代号按分数形式组成。分子为孔公差带代号，分母为轴公差带代号，
十、公差与配合的选用：公差与配合的选用是机械设计和制造中很重要的问题。它的选择恰当与否将直接影响到机械产品的使用性能、质量和制造成本。选用时主要应综合考虑以下三个方面。
1.基准制的选择
因为加工一定精度的孔比加工同样精度的轴困难，所以一般情况下应优先选用基孔制。
十二、表面粗糙度
表面粗糙度（原表面光洁度）是指被加工零件表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它使本应光滑的表面显得粗糙不平，并对零件的使用性能和寿命影响很大。表面粗糙的零件易磨损，易受腐蚀，疲劳强度也低。表面粗糙度数值的大小，也影响到零件加工的费用的高低。所以应在满足使用要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度值。
表面粗糙度一般用表面轮廓算术平均偏差R。在加工表面标注，用▽表示，××Ra数值（或称为粗糙度数值），其值越大，表示粗糙度越大，这与旧标准中的表面光洁度正好相反。
第二章常用机构
§2—1机械的组成
一、机械
机械是能把能量（如热能、电能等）转换成机械能，并利用机械能完成某些工作的装置。一般一部完整的机械总是由原动机部分、传动装置部分和工作装置部分组成。当然，此外还有操纵、控制装置及机架等。一般机械又是机器和机构的总称。
1.原动机是能把其他形式的能量转换成机械能的机器。如电动机、内燃机等，它为机械提供机械能。
2.传动装置主要是起传递动力和运动的作用，如一般机械中的三角皮带传动、齿轮传动等，它们把原动机的高速传动转化为工作装置所要求的运动。
3.工作装置是直接完成工作的部件，如卷扬机的卷筒、起重机的起重钩、混凝土搅拌机的滚筒等。
二、机器是人们用来进行生产劳动的工具，它具有如下三条基本特征。
1.机器是由许多构件所组成；2.各构件之间有相对确定的运动；3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化。机器的作用体现在它的第三条基本特征上。
三、机构是具有机器的前两条基本特征的组合体。机构的作用是传递运动和实现不同形式的运动的转化，这就是它与机器的不同之处。
四、机械零件及部件：机械零件是组成构件的元件，又称零件。而构件是运动的单元，零件是制造单元。部件是为了完成同一工作任务而协调工作的若干个机械零件的组合体。如滚动轴承、离合器、联轴器等。
§2—2运动副及机构运动简图
一、运动副
机构是由若干构件组合而成的。每个构件都以一定的方式与其他构件柱互联接，这类联接不同于铆接和焊接等刚性联接。它能使相互联接的两构件之间存在着一定危式的相对运动。这种使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接就称为运动副。
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动副分为低副和高副。
1.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。
2.高副：两构件之间为线与线或点与点的接触为高副。如齿轮副、凸轮等。
二、机构运动简图：用以分析机构的组成情况、运动规律和受力特点等问题的示意图就是机构运动简图。
§2—3平面四连杆机构
平面四连杆机构是在同一平面上的四个杆件彼此用转动副联接起来组成的机构。
优点：由于两杆件的联接是低副，所以接触是面接触，单位面积所受的压力较小，且便于润滑，磨损也相应减小，因而可承受较大的荷载。并且加工简单，易于实现转动等基本运动形式及其转换，连杆上各点的轨迹形状多样可满足各种不同轨迹的要求。
一、平面四连杆机构的基本形式
平面四连杆机构，四个杆件中有一个上面画有斜剖线的杆件是相对地面不动的，我们把它称为静件或机架；与静件相联的杆件，若能绕静件作整周转动的杆件被称为曲柄，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。
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。
1．曲柄摇杆机构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。
这种机构一般可将主动件的匀速整周转动转换成从动件的非匀速或匀速整周转动。双曲柄机构中，若两曲柄的长度相等，且连杆与静件的长度也相等，则此机构为平行四边形机构。其运动特点是两曲柄的角速度始终保持相等，连杆在运动过程中始终作平行移动。若改变平行四边形机构，使其两个曲柄转动方向相反，这时的机构称为反向双曲柄机构。
3．双摇杆机构：在平面四连杆机构中，若与静件相联的两杆件均为摇杆，则此机构称为双摇杆机构。
二、平面四连杆机构的几个基本问题
1．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：
1．如果平面四连杆机构中最长杆长加最短杆长之和小于或等于其余两杆长度之和时，具有下列三种情况。
(1)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，机构为双曲柄机构；(3)以最短杆件相对的杆件为静件时，机构为双摇杆机构。
2.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，机构都是双摇杆机构。
以摆动慢的行程作为工作行程，以摆动快的行程作为空回行程，这就是曲柄摇杆机构的急回特性。
4．死点位置：曲柄摇杆机构，若以摇杆为主动件而曲柄为从动件，当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆BC与曲柄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位置。
§2—4曲柄滑块机构及其演化机构
一、曲柄滑块机构可把曲柄的圆周转动转化为滑块的往复直线移动，或把滑块的往复直线移动转化为曲柄的圆周转动。在内燃机、压气机、冲床等机械中常采用这种机构。
§2—5凸轮机构和棘轮机构
一、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，可将凸轮的转动或移动转变成从动件的预期的运动。
凸轮机构的优点是：只须设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到预期的运动规律，而且结构简单、紧凑，设计方便，因此在各种自动机中广泛应用。凸轮的缺点是：凸轮与从动件间为点或线接触，易于磨损，因此多用于传力不大的控制机构中。
二、棘轮机构：棘轮机构一般由摇杆，棘爪，棘轮，止动爪和机架等构件组成，棘轮机构常用在各种机床和自动的进给机构以及某些千斤顶上；此外，在卷扬机、提升机及运输设备中还常作停止器或制动器用。
第三章带传动及链传动
§3—1带传动的基本理论
一、带传动的工作原理及类型 带传动是由主动带轮1、从动带轮2和紧套在两轮上的传动带3所组成，由于传动带张紧在带轮上，当主动轮转动时，主动轮与传动带之间的摩擦力就驱使带运动，而传动带与从动轮之间的摩擦力又带动从动轮转动。因此，带传动是一种摩擦传动。
二、带传动的特点和应用
带传动的主要优点是：（1）适用于中心距较大的两轴间的传动；（2）当过载时，带与带轮间会出现打滑，从而可防止机器中其他零件损坏，起过载保护作用；（3）带传动结构简单，制造、安装精度要求低，成本低；（4）带是弹性体，所以能缓和冲击和吸收振动。
带传动的主要不足是：（1）由于带与带轮之间存在弹性滑动，所以不能保证有准确的传比；（2）传动的外廓尺寸较大；（3）带的寿命较短；（4）传动效率低；（5）由于带与带轮间有较大压力，所以带轮对轴产生较大的轴压力。
打滑：但在一定条件下，这个摩擦力有一极限值。因此带传递的功率也有一相应的极限值。当带传递的功率超过此极限时，带与带轮就产生相对滑动，这种现象称为打滑，打滑使传动失效。但打滑可保护其他机械零件免受损坏，起过载保护作用。
分析影响最大有效拉力（圆周力）的因素：
1.预拉力F0越大，带与带轮间的压力越大，产生的摩擦力也就越大，最大有效拉力就越大，带不易打滑。2.包角越大，带与带轮间的接触弧就越长，因而产生的摩擦力就越大，传动能力就越高。3.摩擦系数f增大，有效拉力也随之增大。
四、带传动的弹性滑动和传动比
这种由于带的弹性伸缩而引起的带与带轮间的相对滑动，称为带的弹性滑动。这是带传动正常工作时固有的特性，是无法避免的。弹性滑动随着有效拉力的增大而增大，因此使带传动不能保证准确的传动比，并引起带的磨损和使传动的效率降低。
§3—3滚子链传动
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，它以链条作为中间挠性元件，靠链条与链轮轮齿的啮合传递动力和运动，因此，它是啮合传动。
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；可在高温低速、有油污的场合工作。链传动的主要缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不恒定，因此传动的平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。
内链板与套筒，外链板与销轴为过盈配合，滚子与套筒间是间隙配合，套筒与销轴为间隙配合。
滚子链的标记为：链号-排数×整链链节数国标号；链轮齿数不能太少，一般规定最少齿数=9；也不能过多，一般最多齿数=120。通常传动中，为了避免链轮与偶数节的链产生不均匀的磨损，小链轮齿数可取17、19或21等奇数齿。
从上式可见，若传动比过大，则小轮同时参加啮合的齿数就少，将因接触应力过大而加速链的磨损。一般传动比i<6，推荐i=2～3.5。
3.链节距p
链节距p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主要问题。在一定条件下，户值越大，链的承载能力就越高，但传动的尺寸就增大，且传动中的速度波动、冲击、振动和噪声也随之增加。所以，在设计链传动时，应在保证承载能力的条件下，尽量选用较小的节距。
4.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／s～15m／s。根据极限链速，也就可以求得相应小链轮的极限转速n1（r／min）。
第四章 齿轮传动
§4—1齿轮传动的类型和特点
齿轮的要求是：一要运转平稳，即要求齿轮在传动过程中，任何瞬时的传动比都不变，以减少噪声、冲击和振动；二是要有足够的承载能力，即要求齿轮强度高、耐磨损，不易折断，有足够的寿命。
一、齿轮传动的类型
按照两齿轮轴的相对位置和齿向，齿轮传动可分类如下：
1.平面齿轮传动：是指两齿轮轴彼此平行的齿轮传动。按齿向又可分为：直齿圆柱齿轮传动（其中包括外啮合、内啮合及齿轮与齿条的啮合传动、斜齿圆柱齿轮传动及人字齿圆柱齿轮传动
2.空间齿轮传动：是指两个齿轮的轴线彼此不平行的齿轮传动。有齿轮轴线相交的直齿圆锥齿轮和曲齿圆锥齿轮传动；以及齿轮轴交错的齿轮传动。
按照齿廓曲线分类，还有渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮、摆线针轮等。
此外按照工作条件，齿轮传动还可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。闭式传动的齿轮封闭在刚性齿轮箱体内，润滑和工作条件良好。重要的齿轮传动都采用闭式传动。而所谓的开式传动的齿轮是外露的，不能保证良好润滑，且易落入灰尘、杂质，故齿面易磨损，只宜用于低速传动。
二、齿轮传动的特点
与其他机械传动相比，齿轮传动的主要优点是：
1.能保证恒定的传动比，因此传动平稳，这是齿轮传动获得广泛应用的主要原因之一； 2.传递功率和圆周速度范围广，功率可以从很小到几十万千瓦，圆周速度可由很低到300m／s； 3.传动效率高，一对齿轮的传动效率可达98%～99.5％； 4.工作可靠，使用寿命长，结构紧凑。
齿轮传动的主要缺点是：
1.制造和安装的精度要求比较高，而且需要专门的加工、测量设备，成本较高； 2.不宜用于轴间距离较大的传动。
§4-2渐开线齿廓及其特性
1、基圆里面没有渐开线2、渐开线齿廓可以保证传动比为恒定值3、中心距可分性：两轮的中心距稍有改变，也不会影响两轮的传动比。4、齿廓间的正压力方向不变。
§4—3标准直齿圆柱齿轮的基本尺寸及其啮合传动条件
一、齿轮各部分名称及其尺寸关系
在齿轮整个圆周上轮齿的总数称为齿轮的齿数用z表示。其余各部尺寸为：
1.齿顶圆：齿轮各齿顶所确定的圆称为齿顶圆，其直径为da。
2.齿根圆：齿轮各齿槽底部尺寸所确定的圆称为齿根圆，其直径用df表示。
3.分度圆：分度圆是设计齿轮的基准圆。在分度圆上，齿厚、齿槽宽和齿距分别用s，e和户表示，且齿厚等于齿槽宽即s=e。在分度圆上齿距与π的比值被规定为标准值，并使该圆上的压力角也为标准值。分度圆的直径为： d=ρz／π
4.模数：为了便于设计、制造和互换，国家标准将ρ／π的比值规定为标准值，并称之为模数，以mm为单位，用代号“m”表示，即：m=ρ／π
可得齿轮分度圆直径、齿距与模数间的关系为： d=mz
二、渐开线圆柱齿轮的正确啮合条件：齿轮传动是靠两齿轮的齿轮依次啮合来实现连续转动的，因此必须是两齿轮的全部齿轮都能依次啮合，保证前一对齿轮分离前，后一对齿轮不中断地接替转动，这种要求称之为正确啮合。只有两齿轮的法向齿距相等，才能保证两齿轮的相邻齿廓正确啮合。
三、渐开线齿轮连续传动的条件：为了使一对齿轮能连续啮合传动，就要求前一对啮合的轮齿尚未脱离啮合时，后一对齿轮已经进入啮合或刚好进入啮合。
对于标准渐开线齿轮传动，重合度恒大于1，不必进行验算。
三、渐开线齿轮的加工和最少齿数.
1.渐开线的加工方法：如铸造法、冲压法、热轧法、切削法等。其中最常用的为切肖法。切削法的工艺是多种多样的，但就其原理可分为仿形法和范成法两种。
（1）仿形法仿形法是用与齿轮的齿槽形状相同的铣刀在铣床上加工齿轮轮齿的方法，这种方法多用于修配和小批生产中。
（2）范成法范成法是利用齿轮的啮合原理来切削轮齿的。这种加工方法相当于一对齿轮的啮合，或齿轮与齿条的啮合。加工精度和效率都较高，是目前轮齿加工的主要方法。
2.根切现象和最少齿数
（1）渐开线齿廓的根切 用范成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，则刀具的齿顶会将被切齿轮的齿根渐开线切去一部分，这种现象称为根切。轮齿根切后，弯曲强度将大大减弱，重合度也将下降，使传动质量变差，因此应避免发生相切。
（2）不发生根切的最少齿数 为了避免发生根切现象，标准齿轮的齿数应有一个最少的限度度，这个齿数称为最少齿数，用Zmin表示。通过理论推导可得，对于标准渐开线齿轮：α=20º及ha=1时，Zmin=17，α=20º及ha=0.8时，Zmin=14
一对齿轮传动，要使小齿轮的齿数小于Zmin。而又不发生根切，就必须采用变位齿轮。
§4—4齿轮失效与齿轮材料
一、轮齿的失效
齿轮在传递动力时，载荷作用在轮齿上，使轮齿产生折断和齿面损坏现象，这种现象称为轮齿的失效。常见的轮齿失效形式有五种：轮齿的折断，齿面的疲劳点蚀，齿面的胶合，齿面磨损和齿面塑性变形。
1.轮齿的折断有过载折断和疲劳折断两种，在载荷的多次重复作用下，轮齿危险截面的弯曲应力超过弯曲疲劳应力时，齿根危险截面处就会产生疲劳裂纹。随着裂纹的不断扩展，最终导致轮齿折断，这种现象称为疲劳折断。轮齿因短时突然严重过载而引起的折断，则称为过载折断。这种轮齿折断是开式齿轮传动的主要失效形式之一。增大齿根圆角半径，采用较大的模数，提高精度等级，对齿根进行强化处理，选用韧性较好的材料，使齿根危险截面的弯曲应力不超过轮齿的抗弯强度，都有利于提高轮齿的抗折断能力。
2.齿面疲劳点蚀是闭式齿轮传动中软齿面（软齿面即齿面的布氏硬度小于或等于350）上最常见的一种失效形式。
齿轮工作时，齿面接触应力为脉动循环应力。当它超过轮齿材料的接触疲劳极限应力时，在载荷的多次重复作用后，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的蔓延、扩展而致使齿面上的小块金属剥落，因而齿面出现凹坑，这种失效称为疲劳点蚀。疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处。点蚀形成后，破坏了齿轮的正常工作，传递载荷能力降低，齿轮传动时会产生噪声和振动，使啮合情况恶化而失效。在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，一般不出现点蚀现象。
防止点蚀的有效措施是：适当地提高齿面硬度、降低齿面粗糙度和增大润滑油的粘度；合理地选择齿轮的参数，使齿面接触应力不超过齿面接触疲劳强度。
3.齿面胶合:在高速重载的齿轮传动中，由于啮合区温度很高，使润滑油的粘度降低，致使两齿面金属直接接触并在瞬时相互粘连。在传动过程中当两齿面相互滑动时，其中较软齿面上的金属沿滑动方向被撕下，而形成沟纹痕迹，这种现象称为胶合。防止齿面胶合的办法是：选用粘性大或有添加剂的抗胶合润滑油；选用抗胶合性能好的材料；提高齿面硬度和减小表面粗糙度等。
4.齿面磨损:轮齿在啮合过程中，两齿面间会产生一定的相对滑动，所以轮齿在受力时，两齿面间就产生滑动摩擦，使齿面产生磨损。减少齿面磨损的措施：采用闭式齿轮传动，提高齿面硬度，减少齿面粗糙度和保持良好的润滑条件，都可以减轻齿面磨损。
5.齿面塑性变形:齿轮传动在承受重载时，齿面在高压和很大摩擦力作用下，如果齿面的硬度较低，齿面金属层将发生塑性移动，使齿面失去正确的齿形。这种失效形式称为齿面塑性变形。齿面塑性变形常发生在严重过载和启动频繁的传动中。减小齿面塑性变形的措施：适当提高齿面硬度和润滑油粘度，尽量避免频繁启动和过载，都可防止或减轻齿面塑性变形。
从以上五种常见的失效形式可见，除了轮齿折断是齿体失效（可视为一悬臂梁折断）外，其余的四种失效均是齿面失效，都是由于两齿面接触应力引起的齿面损坏。
二、齿轮的材料：齿轮材料的性能必须满足齿面硬度大而齿芯韧性好。
1.锻钢是制造齿轮的主要材料，因为它具有较高的强度和韧性。一般可分为软齿面及硬齿面（1）一般应用可选软齿面（HB≤350），热处理后切齿。为了便于切齿，切齿刀具不致迅速磨损变钝，这种齿轮是将齿轮毛坯经正火或调质处理后再进行切齿。
（2）重要应用可选硬齿面（HB>350），切齿后进行表面硬化处理，热处理方法为表面淬火、渗碳、氮化等。处理后的齿面硬度较高而芯部韧性好，故承载能力大且耐磨性又好。
2.铸钢的强度较高而耐磨性较好，但由于铸造时内应力较大，故应经过正火或退火处理。铸钢常用于尺寸较大而不宜锻造的齿轮。
3.铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性较差，但易于铸造和切削加工。因此铸铁常用于低速、中载、无冲击及无振动的开式齿轮传动中。球墨铸铁的机械性能及抗冲击性远比灰铸铁高，故获得越来越多的应用。
§4—7斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆锥齿轮传动
一、斜齿圆柱齿轮齿面的形成及其啮合特点
1、斜齿圆柱齿轮传动的特点：与直齿圆柱齿轮传动相比，斜齿圆柱齿轮传动有以下特点：
（1）传动平稳，一对斜齿圆柱齿轮啮合时，由于轮齿与齿轮轴线不平行，所以两轮齿齿廓曲面沿着与轴线倾斜的直线接触，在啮合传动过程中，齿面接触线由短变长，再由长变短，直至脱离接触。因此，轮齿受的载荷是逐渐由小到大再由大到小，致使传动比较平稳，冲击、振动、噪声也较小，提高了传动的平稳性。（2）承载力高，在斜齿轮传动中，由于轮齿的倾斜，当轮齿的一端进入啮合时，另一端尚未进入啮合，当轮齿的一端脱离啮合时，另一端仍在继续啮合。如以端尺寸及宽度相同的斜齿轮传动与直齿轮传动相比，斜齿轮同时参加啮合的轮齿对数比直齿轮多，因此斜齿轮传动的重合度比直齿轮的重合度大，这样既可以使传动平稳，又可以提高齿轮的承载能力。
§4—8蜗杆传动
一、蜗杆传动的特点和应用
蜗杆蜗轮传动是在螺旋传动与齿轮传动的基础上发展起来的，它由蜗杆和蜗轮组成，其中蜗杆常为主动件。
1.蜗杆传动的主要优点是：
（1）可实现大传动比传动在动力传动中，单级传动比i=7～80；在分度机构或手动机构中，传动比可达300。由于用较少的零件可实现大传动比传动，所以与齿轮传动相比，蜗杆传动紧凑。（2）传动平稳由于蜗杆为螺旋齿，它与蜗轮齿的啮合传动相当于螺旋传动，同时啮合的齿对较多，所以传动平稳、噪声低。（3）有自锁作用当蜗杆螺旋升角小于齿面啮合的当量摩擦角时，无论在蜗轮上加多大的力都不能使蜗杆转动，这种现象称为自锁。这一性质在起重设备中可以起到安全作用，因而得到广泛使用。
2.蜗杆传动的主要缺点是：由于啮合齿面间滑动速度大，所以摩擦损失大，机械效率低。当工作条件不良时，相对滑动甚至会导致齿面严重磨损；为了减少啮合齿面的摩擦，要求蜗轮的材料有较好的减摩性和耐磨性。因此，通常选用较贵重的金属制作蜗轮，使成本提高。
§4—9轮系
轮系：多对齿轮组成的传动系统称为轮系。
定轴轮系：在传动中，轮系中每个齿轮的几何轴线是固定的称为定轴轮系。
周转轮系：传动时，轮系中至少有一个齿轮的轴线绕另一个固定轴线回转，这种轮系称为周转轮系。
传动比：轮系中首末两轮的转速之比称为传动比。
第五章轴系零部件
§5—1轴
由轴、轴承、联轴器和离合器及轴上的转动零件组合起来的系统，常称为轴系零部件。轴系零部件是机器的重要组成部分。
一、轴的分类和应用
1.按轴的承载情况分类：按轴的受载情况可把轴分为心轴、传动轴和转轴三类。
（1）心轴只承受弯矩作用的轴称为心轴。这类轴只起支承转动零件的作用，不传递扭矩。心轴可以是转动的，如火车车轴；也可以是不转动的心轴，如的滑轮轴。（2）传动轴既传递运动和动力，又支承回转零件，故只承受扭矩和自重引起的弯矩的轴。如的汽车传动轴。（3）转轴既受弯矩又受扭矩作用的轴称为转轴。如齿轮减速器的齿轮轴I、Ⅱ和Ⅲ都是转轴。
2.按轴线形状分类：按轴线形状可把轴分为直轴和曲轴。直轴又有光轴和阶梯轴之分。光轴是指全轴各处直径均相同的轴；而阶梯轴的各段直径不相同，以便于轴上零件的装拆、定位和紧固，应用广泛。此外，还有钢丝软轴。
二、轴的设计
（1）轴的结构工艺性应考虑的问题
为了便于轴上零件的装拆，轴端应有45度倒角，轴上零件装拆时所经过各段轴径都要小于零件的孔径。阶梯轴上相邻轴径的变化不宜过大，定位轴肩的轴环的高度要适当。为了减少阶梯轴阶梯处过渡圆角处的应力集中，提高轴的疲劳强度，圆角半径r应尽可能大。但为了保证轴上零件能紧靠轴肩定位面，其圆角半径r必须小于零件孔的倒角f。
（2）零件在轴上的轴向固定
零件在轴上的轴向固定是为了保证零件有确定的工作位置，防止零件沿轴向移动并承受轴向力。常见的轴向固定有轴肩：套简、轴端挡圈及轴用弹性挡圈；轴向载荷较大时用螺母定位，整个轴系的定位则唱靠轴承实现。
§5—2轴承
根据轴承承受载荷的方向可把轴承分为承受径向载荷的向心轴承和承受轴向载荷的推力轴承，以及同时承受轴向和径向的向心推力轴承。根据轴承工作的摩擦性质，轴承又可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。
1、滑动轴承
滑动轴承包含零件少，工作面为面接触并一般有润滑油膜。所以，它具有承载能力大、抗冲击、低噪声、工作平稳、回转精度高、高速性能好等独特的优点。主要缺点是启动摩擦阻力大，维护较复杂。主要用于转速较高，承受冲击和振动载荷的场合。根据工作表面间的摩擦状态，滑动轴承分为液体摩擦轴承和混合摩擦轴承。液体摩擦轴承工作时，轴颈与轴承的工作面表面完全被一层润滑油膜隔开，从而消除了金属表面之间的摩擦和磨损，摩擦系数很小。而混合摩擦滑动轴承工作时，摩擦表面之间润滑油膜较薄，金属表面的微观凸起仍有直接接触，形成液体摩擦与固体摩擦并存的混合摩擦，不能消除金属磨损。
2、轴承材料的选择：轴承材料应满足下列要求：1）良好的减摩性和耐磨性；2）良好的抗胶合性，以避免“抱轴”和烧瓦现象；3）足够的强度；4）良好的顺应性和嵌藏性，顺应性是指轴承材料适应对中误差和其他几何形状误差的能力。嵌藏性是指轴承材料嵌藏尘粒、金属屑，防止刮伤和磨损的能力；5）良好的导热性和耐蚀性；6）良好的润滑和工艺性等。
滚动轴承的类型选择：其选择原则如下：
（1）轴承所承受的载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。1）当承受较大载荷时，应选用线接触的各类滚子轴承。而点接触的球轴承只适用于轻载或中等载荷情况；2）载荷作用方向为纯径向时，通常选用单列向心球轴承和各类径向接触轴承；当承受纯轴向载荷时，通常选用推力轴承；当承受的轴向载荷比径向载荷大时，可选用向心推力轴承，或者采用向心和推力两种不同类型轴承的组合，分别承担径向和轴向载荷。3）载荷平稳时，宜选用球轴承；冲击载荷时，宜选用滚子轴承或螺旋滚子轴承。
（2）轴承的转速各类轴承都有其适用的转速范围，一般应使选用的轴承的工作转速不超过其极限转速。各种轴承的极限转速可参阅有关手册。根据轴承转速选择轴承类型时，可参考以下几点：1）球轴承比滚子轴承的极限转速和回转精度高，高速时应优先选用球轴承；2）推力轴承的极限转速都较低，当工作转速高时，若轴向载荷不是很大时，可采用向心推力球轴承来承受纯轴向载荷；3）高速时，宜选用超轻、特轻及轻系列轴承，以减小离心惯性力，重系列轴承只适用于低速重载的场合。、
（3）调心性能要求当轴的支承跨距大，轴的弯曲变形大，或两轴承座孔的同心度误差大时，要求轴承有较好的调心性能，这时宜用调心球轴承或调心滚子轴承，且应成对使用。各类滚子轴承对轴线的偏斜很敏感，在轴的刚度和轴承座孔的支承刚度较低的情况下，应尽量避免使用。
（4）经济性同等规格同样精度等级的各种轴承，球轴承较滚子轴承价廉，调心滚子轴承最贵。同型号的G、E、D、C级轴承，它们的价格比约为1：1.8：2.7：7。
§5—3联轴器和离合器
1、联轴器与离合器的不同之处是：用联轴器联接的两轴，在工作过程中，两轴不能分开，只有在轴停止运转时才能将联接拆开，使两轴分离。离合器则可根据工作需要，在轴运转时随时使两轴脱开或接合，通常用作操纵机械传动系统的启动、停止、换向及变速。此外，特殊的联轴器和离合器，还可以起到保护和自动控制的作用。
一、联轴器
按照被联接两轴的相对位置可把联轴器分为固定式和可移式两类。固定式联轴器用于轴必须严格对中，并在工作时不发生相对位移的场合；而可移式联轴器则用于两轴的轴线有偏斜或在工作中有相对位移的场合。
1.固定式联轴器：固定式联轴器的式样很多，常见的有套筒联轴器、凸缘联轴器等。
2.可移式联轴器：分为刚性和弹性两种，其中弹性可移式联轴器具有吸振和缓冲的能力。
二、离合器：离合器的作用是根据需要接合或分离两轴，接通或断开传动，以实现机械的启动、停止、换向、变速以及起过载保护作用等。离合器根据接合元件的传力方式不同，可分为牙嵌式和摩擦式两种。
第六章液压传动
§6—1液压传动的基本概念
液压传动是以油液为中间介质，借助于液体的压力能来传递动力的一种传动方式
液压传动装置实质上是一种能量转换装置。它将机械能转换成液体的压力能，随后又将液压能转换成机械能而做功。并且液压传动系统具有如下工作特征： 1）液压传动是在密封容器内进行的； 2）力的传递是通过液体的压力来实现的；
3）运动的传递是按液体容积变化相等原理进行的； 4）工作压力取决于外部载荷的大小
1.液压传动的工作原理：液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，即在一个装满液体的密封容积内，如果不计液体的自重，那么容积内各点的压强大小相等。
2.液压系统的组成
一个完整的液压传动由以下几个部分组成： 1）动力装置，即液压泵。其作用是将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，为液压系统提供压力油，是液压系统的动力元件。2）执行装置。其作用是将液体的压力能转换为机械能。它包括液压油缸和液压马达。其作用是在压力油液的推动下，完成有效的功。3）控制装置，它包括各类液压阀。如换向阀、压力阀、流量阀等。用以改变液流的方向，调节液体的压力或流量。4）辅助装置，包括油箱、油管、滤油器、冷却器、蓄能器和压力表等。其作用是在液压传动中协助和完善能量传递，保证系统正常工作。它对液压系统的工作效率、工作寿命的影响甚大，应予以重视。
二、液压传动的优缺点
与机械传动和电气传动相比，液压传动具有以下主要优点和缺点：
1.液压传动的主要优点：（1）能实现较大范围的无级调速，使传动机构简化。（2）传动装置的体积小、重量轻，从而惯性小、启动及换向也迅速。（3）采用油液作为工作介质，所以零件运动平稳、润滑好、寿命长。（4）操作简便省力，易于实现自动化。（5）自锁性好，易于实现过载保护。（6）液压元件大多数是标准化、系列化、通用化产品，便于设计和推广应用。
2.液压传动的缺点：（1）液压系统的性能受温度变化的影响。（2）因为液压系统不能避免泄漏，所以液压传动不能得到定比传动。（3）液压传动系统中由于存在着机械摩擦、液体压力和油液泄漏损失，因此，传动效率较低，不宜远距离传动。（4）出了故障不易查找原因，并且空气渗入液压系统会引起系统工作不良，如产生噪声、振动、爬行等。（5）零件的制造精度要求高，因而液压元件的成本高。
三、液压传动的基本参数：压力、油液的流量和平均流速、功和功率。
四、液压油的粘度及选择
液压油是作为传递动力的液体，同时对液压元件又起润滑作用。液压油的几种性质，在工作油的选择、保管和使用中必须要给予充分重视。下面主要对液压油的重要特性指标粘度及其选择作一简介。
1.液压油的粘度
当液体受外力作用而发生相对运动时，其内部各个液流层之间产生内摩擦力或切向力的性质称为液体的粘性。表示粘性大小程度的物理量称为粘度。液压油的粘度会随着温度的升高而显著降低。粘度的变化会直接影响液压系统的工作性能和泄漏量。因此，油液的粘度随着温度的变化应越小越好。
2.液压油的选择
液压油应具有适当的粘度、良好的耐温特性、抗氧化性、抗燃烧、无腐蚀作用、无毒，不易腐化并有一定的消泡能力。普通的机械油、柴油、汽轮机油和变压器油等均可作为一般液压油用。
在选择液压油时一般可作如下考虑：
（1）当液压系统工作环境温度高时，宜选用粘度较高的油；反之温度较低时，宜选用粘度较低的油液。
（2）当液压系统工作压力高时，宜选用高粘度的油液；反之，则宜选择粘度较小的油液。
（3）当液压系统中运动部件速度较高时，油液的流速也高，此时宜选择粘度较低的油液；反之，宜选择粘度较高的油液。
五、液压传动中若干问题
1.液压冲击：液压冲击在液压传动系统中由于某种原因引起油液的压力在某一瞬间突然急剧上升，形成一个油压的峰值，这种现象称为液压冲击。
减缓液压冲击的措施有：在产生冲击源处设置蓄能器，以吸收能量；在适当的位置装设溢流阀，限制压力升高；采用缓冲装置，减缓液压油缸换向速度和换向阀启闭油路的速度等。
2.气穴：在液压系统中，若油液流速突然增快，或供油不足，油液压力便会迅速下降，当压力降到空气分离压力以下，原来溶于油液中的空气就游离出来，形成气泡。当压力继续降低到当时温度下液体的饱和蒸气压力时，油液就开始沸腾，形成气泡。这些气泡混杂予油液中，使原来充满在导管或元件中的油液成为不连续状态，这种现象称为气穴。
气穴除了使液压系统产生噪音、振动外，由于气泡占据一定空间，破坏了液体的连续性，降低了吸油管的通过能力，而影响油泵的流量，在压油管中，就会造成流量和油压的波动。油泵零件承受冲击载荷，也会降低油泵的工作寿命。
防止气穴的方法有：合理确定油泵管径，控制油流速度；减小节流处的压力降；前后压力比一般为P1／p2<3.5；尽量避免系统管路急弯、多弯及局部窄缝。
3.压力损失和流量损失
在液压系统中由于油液流动，所以其内部各质点以及液体与固体壁面之间存在着摩擦、碰撞，会造成能量损耗，表现为压力的降低，叫做压力损失，用△p表示。在正常情况下，从液压元件的密封间隙漏出少量油液的现象称为泄漏。
§6—2液压动力元件
在建筑机械的液压系统中常用的有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。以上三种泵均是容积式泵，它们能正常工作就必须具备如下两个条件：
1）液压泵必须有周期变化的密封工作容积；
2）必须有一个与密封工作容积变化相协调的配油机构。这个配油机构能自动保证工作容积增大时只能从油箱中吸入油液，工作容积变小时只能从泵出口压出油液。此外，油液被“吸入”泵的密封容积，实际上是大气压作用的结果，所以在这种情况下，油箱要和大气相通。
一、齿轮泵
齿轮泵的工作原理。一对相互啮合的齿轮装在泵体内。齿轮两端面靠端盖密封。壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽这三者形成密封的工作容积，当齿轮旋转时，右侧吸油腔的牙齿逐渐分离，工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中油液在外界大气压力的作用下，经过吸油管进入吸油腔。吸入到齿间的油液在密封工作容积中随着齿轮旋转带到左侧压油腔，因左侧的牙齿逐渐啮合，工作容积逐渐减小，所以齿间的油液被挤出泵口，经管道输送到执行元件中。
齿轮泵结构简单，制造容易，工作可靠，价格便宜，维护也很方便。其主要缺点是泄漏较多（主要指从压油腔到吸油腔的内泄漏），效率低。这主要是由于轮齿在啮合过程，普通齿轮泵的工作压力不高，常用于低压轻载系统。
二、叶片泵
叶片泵具有结构紧凑、运转平稳、输油量均匀性能好、噪声小、排量大等优点；但也存在着结构复杂、吸油特性差、对油液的污染较敏感等缺点。
和两次压油，故称为双作用式叶片泵。由于吸油腔和压油腔是对称分布，所以转子承受的液体作用力能自相平衡。
三、柱塞泵.
1.径向柱塞泵：径向柱塞泵的流量大（转子的轴向方向上可制成多排柱塞），压力高，流量调节方便，易冲击，工作可靠。但这种泵结构复杂，径向尺寸大，体积大，制造较难。
2.轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小。由于柱塞孔都是圆柱面，容易得到高精度的配合，密封性好，泄漏少，因此效率和工作压力都较高，适用于高压系统。其次，这种泵还容易实现流量的调整和流向的改变。但是，它的结构复杂，价格较贵。
§6—4液压控制元件
液压控制元件主要是液压系统中的各种阀，按阀的功用液压控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。
力控制阀和流量控制阀三大类，每一类又有很多种。下面对几种控制阀作些简要的介绍。
一、方向控制阀
方向控制阀是用来控制液压系统中流液的流动方向，以使执行元件按要求的动作进行工作。它主要有单向阀和换向阀两类。
1.单向阀：控制油液单方向流动的液压阀称为单向阀，它分为普通单向阀和液控单向阀两种。
（1）普通单向阀这种阀只允许油液单方向流动，而不能反方向流动。（2）液控单向阀液控单向阀除了具有普通单向阀的作用外，还可以通过接通控制压力油液打开阀口，使进、出油口互通。
2.换向阀：利用阀芯和阀体间相对位置的改变来控制油液的接通、截断和流动方向的液压阀，称为换向阀。按阀芯在阀体内的工作位置数，有二位和三位和多位（三位以上）阀；按阀体与系统的油管连通的数，有二通、三通、四通和五通阀；按阀芯在阀体内运动的操纵方式，有手动、机动、电磁、液动等几种换向阀。因此换向阀的全称都包含以上三个内容，如二位四通电磁换向阀、三位六通手动换向阀等。
三位换向阀当阀芯处于中间位置（简称中位）时，其各油口间的通路有各种不同的连接形式，以适应各种不同的工作要求，这种中位时的内部油口通路形式称为中位机能。
二、压力控制阀
压力控制阀一般分为溢流阀、减压阀、顺序阀等。
1.溢流阀：溢流阀有两个作用：一是限制液压系统最高压力，防止系统过载，起安全保护作用，故又称安全阀，二是维持系统压力近似恒定，起稳压作用。
2.减压阀：一般串联在子系统中，使子系统获得比主系统压力低的液压油，以适应工作的需要。减压阀的降压作用是使油液流过缝隙造成压力损失而形成的。缝隙越小，压力降低越大，减压作用也就越强。
3.顺序阀：在某些液压系统中，往往不只有一个液压执行元件，而是有多个执行元件。其动作或许有先后顺序的要求。利用液压系统中压力变化来控制各执行元件按先后顺序动作的液压阀，称为顺序阀。
§6—5液压基本回路和液压系统实例
由若干个液压元件和油路组成，主要能完成某一特定功能的液压回路单元称为液压基本回路。常用的基本回路按功能可分为压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路和多油缸间配合动作回路。
一、压力控制回路
能够控制调节系统或系统中某一部分液体压力的回路，称为压力控制回路。这种回路通常用以实现调压、减压、增压或卸荷等功能。
二、速度控制回路：是用以控制或变换液压执行元件运动速度的回路。
1.节流调速回路这类调速回路的优点是结构简单、性能可靠、微调机能好、使用和维护方便、制造成本低，但能量损失大，效率较低，油温升高。
2.容积调速回路的压力损失和流量损失都较小，能量利用合理，故效率高，发热少。缺点是变量泵和变量马达的结构复杂，价格较贵。
三、方向控制回路
控制液压系统油路的通断或换向，以实现工作机构的启动、停止或变换运动方向的回路，称为方向控制回路。组成方向控制回路的主要液压元件是方向控制阀。
第七章起重机械
§7—1概述
一、起重机的主要性能参数
起重机的主要性能参数是用来说明起重机的性能和规格，也是设计和选用起重机械的主要依据。主要包括：1．起重量（Q）（起重量是起重机起吊重物的重量，随着幅度的加大起重量相应减少）2.工作幅度（反映了起重机的实际工作能力）3.起重力矩（全面反映起重机的起重能力）4.起升高度（起重机吊钩上升的最高极限）5.运动速度6.轨距和轮距7.起重机的自重、配重与压重。
§7—2起重零、部件
起重零、部件是指起重机械中专用的零件和部件，如钢丝绳、滑轮组、卷筒等。
一、钢丝绳
1．钢丝绳的种类和构造
钢丝绳是由许多抗拉强度为（1400～2000）MPa的高强度钢丝编绕而成，它具有强度高、卷绕性好、自重轻、工作可靠、不易突然断裂等优点。
起重用钢丝绳是双绕绳，即先由一定数量的钢丝按一定螺旋方向（右或左螺旋）绕成股，再由多股围绕着绳芯拧成绳。
按照钢丝绕成股和股绕成绳的相互方向，可把钢丝绳分为：
（1）顺绕绳钢丝绕成股的方向与股绕成绳的方向相同。这种绳挠性好，使用寿命长，但容易松散和扭转。因此只宜用于经常保持张紧状态的地方，不宜用作自由端悬吊物品的起升绳。
（2）交绕绳钢丝绕成股与股绕成绳的方向相反。这种钢丝绳的绕向钢丝绳的挠性与使用寿命都较顺绕绳差。但是由于绳与股的扭转趋势相反，克服了扭转和易松散的缺陷，故在起重机中应用较广。
为了吸取上面两种钢丝绳的优点，避免其缺点，工艺上可采用钢丝预变形的同向捻，即在钢丝绕制前预先把其弯成在绳中应有的形状，然后绕成绳。这样绕成的绳既挠性好、使用寿命长又不会松散、扭转。
根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同，钢丝绳又分为点接触绳和线接触绳两大类。点接触钢丝绳中各钢丝直径相同，层与层之间呈点接触，故局部应力大，易磨损，寿命短，但制造方便，成本较低；线接触绳中各钢丝直径不同，各股间钢丝呈线接触，故接触应力低，使用寿命长，可承受较大的载荷，抗疲劳破坏能力也好些。现代建筑机械中广泛采用线接触钢丝绳。
2．钢丝绳的标记方法
钢丝绳是标准化产品，由专门的工厂生产制造，其国家标准号为GBll02—74，标记方法如下：
其中：结构型式往往有：6×19，6×37和6×61，它们分别表示：此绳中有6股钢丝，而每股钢丝是由19、37或61根丝绕成的；钢丝绳的直径单位是mm；绳的公称抗拉强度的单位是熹的实际公称抗拉强度（MPa）；韧性号为：钢丝韧性好——特，钢丝韧性较好——I，钢丝韧性一般——Ⅱ；表面情况为：光面钢丝——光，甲级镀锌钢丝——甲镀，乙级镀锌钢丝——乙镀，一般甲镀的钢丝绳可用于严重腐蚀条件下，而乙镀的绳可用于一般腐蚀场合；捻制方法为：右交互捻——右交，左交互捻——左交，右同向捻——右同，左同向捻——左同。
例如：6×37—15.0一170一特一甲镀一右同GBll02—74的钢丝绳为：此绳中有6股钢丝，每股中37根丝，绳的直径为15mm，公称抗拉强度为1700MPa，特级韧性，丝表面经过甲级镀锌处理，采用右旋顺绕法捻制成。
3．钢丝绳的选用与保养及报废标准
（1）在实际选用钢丝绳时，常用绳所受的最大静拉力来确定其直径。
（2）钢丝绳的使用与保养除了选择合适的钢丝绳的直径和型号外，为了延长钢丝绳的使用寿命，应采用如下一些保养方法：
1）钢丝绳绕过滑轮和卷筒时，反复弯折会使绳的疲劳加剧，降低使用寿命。因此应尽可能减少绳的弯折次数，尤其应避免反向弯折。
2）滑轮和卷筒必须有足够大的直径，否则会因绳绕过时，引起绳的弯曲应力、挤压应力太大而降低绳的使用寿命。要求滑轮或卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值大于或等于规定的值e，即D／d≥e，
3）滑轮和卷筒的材料不宜太硬，这样有利于提高钢丝绳的寿命。
4）钢丝绳在使用中应保持绳面清洁和定期润滑，防止钢丝绳生锈和腐蚀。
（3）钢丝绳的报废标准钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损首先开始断裂，随着外层的断丝数的增加，破坏速度逐渐加快，当断丝数量发展到一定程度时，就保证不了钢丝绳的使用安全性。所以钢丝绳的报废标准规定为：当钢丝绳在一个节距内（即钢丝绳一股的螺距）的断丝数达到规定的数时，即为报废。此外，径向的磨损与腐蚀对钢丝绳的使用寿命也有直接影响，故报废标准也考虑了这一因素。当径向表面磨损或腐蚀量≥40％时，不论断丝数多少，均应报废。
二、滑轮、滑轮组和卷筒
1．滑轮：滑轮在起重机械中常用来改变钢丝绳的走向和平衡钢丝绳分支拉力。轴线位置固定不变的滑轮称定滑轮，它只能用来改变钢丝绳的走向。动滑轮则是装在移动的心轴上，可与定滑轮一起组成滑轮组达到省力或增速的目的。
2．滑轮组
钢丝绳依次绕过若干个定滑轮和动滑轮所组成的装置称为滑轮组。
（1）滑轮组的种类按照构造形式滑轮组可分为单联滑轮组和双联滑轮组，单联滑轮组常用于建筑起重机中，双联滑轮组则多用于桥式类型起重机中。按工作原理，又可把滑轮组分为省力滑轮组和增速滑轮组。在起重机的起升机构中常用的是省力滑轮组。增速滑轮组用于轮式起重机的吊臂伸缩机构中，以达到多节伸缩臂同步伸缩的目的
（2）滑轮组的倍率滑轮组的倍率是钢丝绳绕过动滑轮的分支数。如单联滑除组，钢丝绳绕过动滑轮的分支数为m，那么它的倍率就是m，它表示滑轮组的省力倍数。然而对于省力滑轮组，其倍率也是滑轮组减速的倍数。
（3）单联滑轮组的效率及钢丝绳的拉力计算
若不计钢丝绳绕过滑轮时的僵性阻力和滑轮轴承的摩擦阻力，则各承载分支拉力均相等，于是由式
即钢丝绳每一处的拉力均为滑轮组的倍率分之一总起重量。
就可算得动滑轮引出绳的拉力F1为：
滑轮组的效率η组为不计钢丝绳绕过滑轮的僵性阻力和滑轮轴承的摩擦阻力时动滑轮引
出绳的拉力与实际情况下引出绳拉力的比值，即为：
由上式可知，滑轮组的效率η组与倍率η及滑轮的效率节有关。
计算承载分支中最大拉力的公式
卷筒上钢丝绳的最大拉力F为
3．卷筒
（1）卷筒的种类卷筒的作用是卷绕、收存钢丝绳，传递动力，把旋转运动变为直线运动。
按照绕绳层数不同，卷筒有光面和槽面两种。光面卷筒上的钢丝绳为多层卷绕，它可使容绳量增加，所以建筑起重机中一般采用多层绕卷筒。
卷筒的材料一般采用铸铁、铸钢，重要的卷筒还可采用球墨铸铁。卷筒的外圆直径D，按D≥ed来决定，其他几何尺寸和具体结构可参考有关手册。
（2）卷筒的容绳量卷筒容绳量是卷筒容纳钢丝绳长度的数值。按定义规定，它不包括钢丝绳安全圈的长度。对于单层绕光面卷筒，卷筒容绳量为：
式中d——钢丝绳直径；D——光面卷筒的直径；Z——卷绕钢丝绳的总圈数；zo——为了增强钢丝绳与卷筒联接而不放出的钢丝绳的安全圈数。对于多层绕卷筒，若每层绕的圈数为z，则绕到第m层时，卷筒容绳量为：
三、制动器（刹车）
制动器是用以实现停止和减缓机械运动速度的装置。为了保证机构安全、准确、可靠地进行工作，起重机的起升、变幅、旋转和运行机构都必须装设制动器。
制动器的类型很多，按其用途有停止式或调速式两种。前者只有停止作用（如支持重物悬在空中）；后者则既有前者的功用，又具有调速的功能。按制动器的工作状态有常闭式和常开式两种。常闭式是指制动器通常都处于合闸（制动）状态，要使机构运行，必须使制动器松闸；而常开式是指制动器通常都处于松闸状态，只有施加制动力，才能合闸（制动）。一般起升机构中的制动器都是常闭式的。另外，按制动器的构造特征不同有块式、带式、圆盘式和圆锥式四种。
1．块式制动器块式制动器是利用制动块对制动轮压紧而产生的摩擦力来进行制动。
对于起升机构，制动力矩通常是根据重物能可靠地悬吊在空中的条件来确定的，悬重在制动器轴上产生的静力矩为：
式中F——卷筒绳索上的牵引力，N；Db——卷筒的计算直径，m；i——制动轴到卷筒的传动比；
η——制动轴到卷筒轴的传动效率。
为了保证制动可靠，应有一定的制动储备。因此，所需的制动力矩为
式中S——制动安全系数。对于起升机构，轻级取S一1．5；中级取S一1．75；重级取S一2．0。
2．带式制动器
带式制动器是靠制动带压紧制动轮产生摩擦力矩（Tb）来实现制动的。制动力矩为：
式中D——制动轮直径；e——自然对数的底；a——包角，见图7-8所示；
f——制动带与制动轮间的摩擦系数。
如果制动轮的转动方向相反，则W作用下产生的制动力矩为：
带式制动器有如下特点：结构简单紧凑，包角大，制动力矩大。但制动轮轴受较大的弯曲作用力，制动带的比压和磨损不均匀，散热差。
四、卷扬机
卷扬机是建筑施工中最简单的一种起重设备，它既可单独使用，又可作为起重机的组成部分。它是由电动机、制动器、减速器和卷筒所组成的钢丝绳驱动系统，通常又称之为铰车。卷扬机的种类很多，有电动与手动、快速与慢速、单卷筒与双卷筒之分。
1．电动可逆卷扬机电动可逆卷扬机是电动机和卷筒之间有固定联系作直接传动，卷筒的正反转都是靠电动机的正反转动来实现的。这种卷扬机工作可靠，牵引能力较大，操作轻便，所以在施工中被广泛使用。．
2．电动摩擦式卷扬机
3．卷扬机使用时应特别注意以下问题：
（1）卷扬机的地锚固要牢固，并加足够的压重，以防止在荷载作用下倾翻和滑移。
（2）钢丝绳一般应从卷筒下方绕出，以减小倾覆力矩。
（3）为了确保钢丝绳在卷筒上卷绕均匀、排列整齐，并避免钢丝绳堆挤和松散，安装卷筒上钢丝绳的导向滑轮时，应以保证钢丝绳的最大偏角γ小于或等于允许的角度（自然排绳时γ≤1．5°，有排绳器排绳时γ≤2°）为条件来确定导向滑轮至卷筒的最近距离Smin。
（4）为保证钢丝绳末端与卷筒不因荷载而拉脱，工作时卷筒上最少应保留3圈钢丝绳不绕出。
（5）重物在空中长时间停驻时，必须用棘轮与棘爪制止，不得单靠制动器来制动，以确保安全。
§7—3起重机的主要工作机构
起升机构、变幅机构、回转机构和运行机构是起重机的主要工作机构。其中起升机构是任何起重机中都不可缺少的主要机构，否则就不能称为起重机了。
一、起升机构的作用是使重物作升降运动，完成起重载荷的垂直上下运输。其性能的优劣将直接影响起重机的整机性能。一般起升机构由驱动装置、传动装置、卷筒、钢丝绳、滑轮组联轴器及制动器等组成。
二、变幅机构的作用是改变起重机的工作幅度，即改变起重机吊钩到回转中心轴线的水平距离，以扩大起重机的工作范围，并使起吊的重物可作水平移动。不同类型的起重变幅方式也不同。基本上可分三种：小车式变幅、动臂式变幅和伸缩臂式变幅。
1.小车变幅机构的主要优点是变幅速度均匀，工作平稳可靠，所需驱动功率小，幅度利用率大。但吊臂受弯矩较大。塔式起重机常采用此种变幅方式变幅。
2．动臂式变幅是通过起重机的起重臂的仰俯角的改变而实现幅度的改变。其优点是：起重臂架受力情况好，起重机的重心低，工作稳定性好，起升高度大。缺点是不易获得最小幅度，有效空间小，变幅速度不稳定。大多数自行式起重机和部分塔式起重机均采用这种变幅形式。
三、回转机构的作用是使吊起的重物绕起重机的回转中心轴线作旋转运动，使起重机能在一定的平面范围内工作。全回转的回转机构主要是由回转驱动装置和回转支承装置组成。
四、运行机构的作用是移动整个起重机的位置，以扩大起重机的作业范围。运动机构有“无轨”和“有轨”两大类。前者是采用轮胎或履带，可在普通的道路上行走，其机动性好，行驶速度快，作用范围广，转移方便，但构造复杂，制造技术水平要求高，一般自行式动臂起重机（汽车式、履带式和轮胎起重机）都属于“无轨”运行；有轨运行机构需要在专用的轨道上行驶，其结构简单、紧凑，负载能力大，运行阻力小，使用方便，但铺轨费钱、费工，且只宜在固定作业区工作，转移工地不方便，塔式起重机等具有这类行走装置。
§7—4塔式起重机
一、概述
塔式起重机是工业与民用建筑结构及设备安装工程的主要施工机械之一。它的适用范围广，回转半径大，起升速度高，操作简便，工作效率高，目前应用很广。
1．塔式起重机的主要特点塔式起重机有下列优点：
（1）塔式起重机具有较大的作业范围和较高的吊装高度。
（2）塔式起重机有可靠的自平衡，吊运性能好，能同时进行垂直和水平吊运，并作360。的回转运动。
（3）塔式起重机具有多种工作速度，机械化程度高，工作平稳，安全可靠，生产效率较高。
（4）塔式起重机制造较简单，单位起重量消耗材料较少，近代塔式起重机多采用通用化和标准化的零部件，架设、装拆迅速方便，机动性能好。塔式起重机的主要缺点是：机体庞大，运输和转移时间长，安装、拆卸费时间；轨道式塔式起重机还要铺设轨道，费工、费时、成本高。
2．塔式起重机的类型、编号及主要组成：（见附表）
塔式起重机主要由钢结构、工作机构、电气设备及安全装置四部分组成。
3．起重量特性曲线和起升高度曲线
起重能力和起升高度是塔式起重机的主要特性参数，它们是选用起重机的重要指标，可以用曲线表示出来。
（1）起重量特性曲线，用幅度作为横坐标，起重量作为纵坐标。
（2）起升高度特性曲线用起重高度作为纵坐标，起重幅度作为横坐标。绘出起重幅度与高度的关系曲线，这种曲线就是起升高度特性曲线。
二、塔式起重机常用机型简介
1．QT60／80型塔式起重机其最大特点是构造简单，制造方便，造价低廉，使用技术要求不高，因此在全国各地使用相当普遍。但是这种塔式起重机也有严重的不足：（1）轨距比轮距小，因此，侧向稳定性差。（2）采用旋转法进行安装，安装场地大（安装时至少要80m长的空地），这时日渐增多的“插入式”城市建筑是较为困难的；安装时需设牢固的地锚，并需大量的垫木，费工、费时，且具有一定的危险性。
§7—5自行式起重机
按底盘形式不同，自行式起重机可分为履带起重机、汽车起重机、轮胎起重机和特殊底盘起重机。
一、履带起重机是将起重装置安装在履带行走底盘上的动臂式起重机。履带起重机的特点是：起重能力强，爬坡能力大，接地比压小，能在高低不平、松软、泥泞的地面上行驶、作业。作业时，支承面大，稳定性好，不设支腿，能在原地转弯，带载行驶。所以使用广泛。其缺点是行驶速度慢，易损坏路面。
二、汽车起重机是指各工作机构全部装在通用或专用汽车底盘上的一种起重机。汽车式起重机特点是行驶速度较高，机动灵活，操作轻便，起重范围大，特别适用流动性大、场所不固定的作业。其不足之处是车身较长，故转弯半径较大，工作时需打支腿，并且因支腿的影响，工作时只能在车的左、右和车后吊装作业．限制了工作范围。
三、轮胎起重机是将起重装置和动力装置安装在专门设计的轮胎底盘上而组成一种起重机。轮胎起重机与汽车起重机的主要区别是：轮胎起重机只有一个司机室，能带载行驶，转弯半径小，越野性好；而汽车起重机有两个司机室，不能带载行驶，转弯半径大，越野性差，工作时必须打支腿，不能在前方吊装作业
第八章土方工程机械
常用的土方工程机械有：装载机、挖掘机、推土机、铲运机和各种碾压夯实机械。除此外，还有一些辅助性的土方工程机械，如松土机、拔根机、平地机等。
§8—1装载机
装载机是装载松散物料的工程机械。它主要用子对松散物料的装、运、卸作业和短距离（1．3km以内）运土，也可对松软岩石、硬土进行轻度的铲掘和推土作业等。按工作方式不同，装载机可分为间断循环工作的单斗装载机和连续作业的链式与轮斗式装载机两种。
装载机根据铲斗有无托架，其工作装置可分为有托架式和无托架式两种。装载机用于装卸松散物料时，其作业过程主要由铲装、收斗提升、卸料和空车返回四个工序组成。
§8—2单斗挖掘机
单斗挖掘机是用于开挖和装载土石方的主要机械之一，在建筑工程中使用广泛。它的特点是挖掘力大，可以挖Ⅵ级以下的土壤和爆破盾的岩石。
一、单斗液压式挖掘机的应用与类型
1、单斗挖掘机的种类很多，若按传动方式不同可分为机械式和液压式两类。在中、小型单斗挖掘机中机械式的已逐渐被淘汰，主要发展液压式的。
2、按工作装置的不同，液压单斗挖掘机有反铲、正铲、抓铲和起重四种主要形式。
（1）反铲特点前进向上，强制切土，用于挖掘停机面以下的土壤，工作灵活，使用较多，是液压挖掘机的一种主要工作装置型式。（2）正铲特点后退向下，强制切土，用于挖掘停机面以上的Ⅰ～Ⅲ类土壤，挖掘深度不大于4m，大面积开挖时可采用此型式。（3）抓铲特点后退向下，自重切土则主要用于小面积深挖，含水量大的水下松软土和普通土的挖掘如挖井、深坑等，土质坚硬不能用。
3、按行走机构的不同，液压挖掘机可分为履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式及拖式等型式。履带式具有良好的通过性，轮胎式具有良好的越野性，而后三种是以汽车或拖拉机为底盘，其结构简单、成本低。
4、按斗容量大小又可区分为小型、中型、重型和巨型四类。
二、单斗液压挖掘机主要由工作装置、回转平台和行走装置三大部分组成。
油送往有关执行元件，驱动相应机构进行工作。
图中所示为液压挖掘机最常用的反铲工作装置工作情况。作业时，操纵换向阀，接通回转机构的液压马达，使转台转动，以致工作装置转到挖掘地点，同时操纵换向阀，使动臂油缸5的活塞杆回缩，动臂下降至铲斗接触挖掘工作面。然后再操纵换向阀使斗杆液压油缸6和铲斗液压油缸7，迫使活塞杆伸出，铲斗进行挖掘。斗满后，将油缸6和7关闭，操纵换向阀使油缸5的大腔进油，动臂离开工作面，随后操作换向阀接通回转液压马达，让斗转到卸载地点，再操纵换向阀使油缸6和7的活塞杆回缩，让铲斗反转卸土，卸完后，再进行第二次循环挖掘工作。
§8—3推土机
推土机是土方工程中主要的施工机械之一。由于其本身有动力和推土工作装置，运行机动灵活，所以能适应各种较复杂的地形和环境。推土机主要用于铲土、集堆、压实等作业，宜用于100m内运距、I～Ⅲ类土的挖运。当配置其他作业装置时，还可进行松土、除根、清除石块等作业，使用范围甚广，利用率甚高。
一、推土机的种类和特点
1．履带式推土机
履带式推土机其主要特点是附着力大，通过性好，爬坡能力强，履带与地面接触压强小，可在松软、湿地作业。但是，由于履带对路面有损坏作用，所以运输转移不便，并且经济运距小。履带式推土机有带宽为500mm左右的一般履带和带宽为910mm的宽履带两种，宽履带推土机特别适应于松软、湿地的行驶作业。
2．轮胎式推土机
轮胎式推土机是靠轮胎与地面接触，所以对一些软弱地面的通过性差，但是这种推土机的底盘结构简单，维修方便，而且灵活机动，行驶平稳，速度快，转移方便，生产率高。随着低压胎和超低压胎的出现，基本上克服了轮胎式推土机的附着牵引力不足的缺点。
3．液压式推土机
液压式推土机一般指采用液压操纵铲刀升降的推土机。其特点是结构紧凑，操纵灵活，坚固耐用，并能进行强制铲土，平整作业性能好，有的还能自动调整铲刀位置。所以是正在大力发展的机型，并逐步取代机械钢丝索操纵式推土机。
4．回转式推土机
回转式推土机的推板可以向左或向右平斜，也可在垂直面上侧倾5°～8°，使用范围较广。当作为回转式时，可连续进行铲土、运土和卸士，生产率较高。
5．其他新型推土机．
目前新型推土机很多，主要有：
（1）爆破式推土机：在推土板后背装置一个或几个筒式燃烧室，燃油混合气在燃烧室燃烧，燃烧后的高压气流从推土板下缘喷气口喷出，爆开泥土，加快铲运速度，提高作业效率，这种推土机的生产效率比一般同功率推土机可高4倍。
（2）铲刀表面气流润滑式推土机：作业原理与爆破式相似，只是以压缩空气为动力，在铲刀表面与土壤间形成气垫，以减少切削阻力，提高作业效率，与一般推土机比较，作业效率可提高34％，单位土方施工成本可降低16％。
（3）振动铲刀推土机：在铲刀背后装置一个高频率、低振幅的振动器，作业时铲刀在土壤中振动，破坏土壤结构，减少切削阻力，推土能力可提高2倍，牵引力可节省50％～80％。
§8—4铲运机
铲运机是带刀片的铲斗能独立、综合地完成铲装、运输、卸土三个工序的土方机械。由于铲运机的运距比推土机远（一般拖式铲运机运距为70m～800m，自行式可达5000m），铲挖的条状薄片土壤（如重粘土）有利于压实，生产率较高，因此在大型土方工程中得到广泛的应用。
一、铲运机的类型及其特点
目前铲运机产品的类型较多，按运行方式可分为拖式、半拖式和自行式3种；按卸土方式可分为自由式、强制式和半强制式3种；按操纵机构可分为液压式和机械式（钢丝绳操纵）2种；按铲斗容量有2.5、6、7、9、10、12m3等。铲运机的类型及其特点（见附表）
二、铲运机的工作过程：铲运机在工作过程中，可独立地完成铲、运、卸三个工序。工作时铲运机工作装置的斗门打开，斗体落地，斗体前部的刀片即切入土壤，借助牵引力在行驶中将土铲入斗内，装满后，关闭斗门抬起斗体，使铲运机进入运输状态，到达卸土地点后，一边行驶一边打开斗门，在卸土板的作用下强制卸土，与此同时，斗体前面的刀片将土拉平，完成铲、运、卸三个工序。
§8—5压实机械
完成压实土壤工序的机械统称压实机械。压实机械种类繁多，但按其工作原理大体可分为如下三类。
一、冲击式压实机械
这类压实机械的工作原理是：把重物提升到一定高度，然后利用重物的自重落下冲击土壤，使土壤在动载荷作用下产生永久形变而被压实。冲击式压实机械压实土的厚变大，冲击时间短，对土壤的作用力大，适用于压（夯）实粘性较低的土壤。但是有工作噪音大、产生噪音公害的缺点。
1．蛙式打夯机是冲击式小型夯实机械，其结构简单，体积小，重量轻，操作和维护简单，夯实效果好。这种小型夯实机械适用于沟槽、基坑地基夯实，以及素土、灰土回填夯实和室外场地平整等建筑场地密实的夯实工作。虽然蛙式打夯机有前面前述的优点，但由于连续冲击，机体金属结构部分易断裂，且夯头架上连接螺栓也易松动，应注意经常检查以防造成偏心块飞出，发生伤人事故。
2．内燃式打夯机是一种冲击式打夯机，由于其冲击频率很高因此实际上具有振动作用。它适用于各种土壤，尤其适用于砂质土壤。振动冲击夯适应于窄小场地和沟槽压实作业，可用于屋内地面的压实，特别适应于柱角、屋角和墙边的压实。
二、碾压式压实机
这种压实机分为拖式和自行式，按碾轮又分为羊足碾、轮胎压路机、光面压路机。钢滚筒的平滚压路机，它在筑路工程中使用较多，对碾压碎石路面效果较好，但它不适宜碾压粘土，对非粘土质碾压的深度也不大。
1．羊足碾是基础土方压实的常用机械，最适用于粘性和半粘性土壤的碾压。
2．轮胎碾是通过充气轮胎，利用碾的自重碾压土壤的一种静压式机械，又称之为轮胎式压路机。轮胎碾在土方压实工程中应用比较广泛，既可作为基础压实，又可作为路面压实；既适应于砂质土壤的压实，又适用于粘性土壤的压实。轮胎碾与光面碾相比较，有以下优点：
（1）在高低不平的土层面压实时，能使整个作业地段均匀压实。（2）压实时有揉压作用，既有垂直压力，又有水乎压力，使土粒在各个方向上都能位移，从而提高压实质量，对于含有碎石和卵石的土壤更为有效。（3）轮胎压实土壤时是呈椭圆形接触，压实深度大，施工进度快；又由于轮胎的变形关系，压实时间长，特别适应于粘性土壤的压实。（4）轮胎碾可通过改变两个性能参数，即增减配重改变每个轮胎的负载和增减轮胎内压改变接触压力，从而可适应不同土壤和不同土层厚度的压实性能，其压实费用也比羊足碾低。
三、振动式压实机
利用机械的高频振动，把能量传给土壤，使土壤颗粒重新组合丽达到密实的机械称为振动式压实机。
振动式压实机有两种，一为手扶平板式振动压实机（又称振动平板夯）；二为振动压路机。前者可用于小面积的地基夯实，后者可用在大面积的土壤压实。
振动式压路机是目前比较高效、经济的压实机械，其生产率高，压实效果好，能压实多种性质的土壤，在大型的土石方填筑工程中，配合大容量、高功能的挖装和运输机械施工，施工进度快，使用成本低，应用较广。振动式压路机基本上可分为自行式和牵引式两种，自行式的机型小（机重0．66t～10t，行驶速度快，机动灵活，适用于狭小场地的压实；牵引式的机型较大（机重5t～15t），由拖拉机牵引，压实厚度大，生产率高，一般多用于大型的水工建筑。
第九章钢筋机械
一般根据钢筋的直径是否大于14mm把钢筋分为细钢筋和粗钢筋。
细钢筋大都以盘圈方式出厂，在制成骨架前要经过：冷拉、冷拔、除锈、调直、弯曲、剪切、点焊等工序。粗钢筋大都是以8m～9m长的线材出厂的，在制成骨架前要经过：调直、除锈、剪切、对接（焊）、弯曲、绑扎等工序。
钢筋的处理和加工机械主要有：1．钢筋强化机械（如钢筋冷拉设备、钢筋拔丝机）；2．钢筋加工机械（如钢筋剪切、弯曲、调直及除锈等机械）；3．钢筋焊接机械（如钢筋点焊机、对焊机等）。
§9—1钢筋强化机械
一、钢筋冷拉机
所谓冷拉，就是常温下对钢筋进行拉伸，使其产生一定的塑性变形，从而可使冷拉后的钢筋的屈服强度提高20％～25％，长度增长3％～8％，因此对于节约钢材是一种相当有效的措施。并且还可以起到拉直钢筋及除掉钢筋表面氧化铁皮的作用。粗钢筋也可以冷拉，但粗钢筋拉直所需的拉力甚大，一般冷拉多用于冷拉细钢筋。一般冷拉设备有卷扬机式、液压缸式及螺旋式的等数种。卷扬机式的机构简单、维护方便，是最常用的冷拉设备。
二、钢筋冷拔机
钢筋冷拔是在强拉力作用下，将钢筋在常温通过一个比钢筋直径小0．5mm～1mm的模孔（即拔丝模，多为钨合金制成的），使钢筋在拉应力和压应力作用下被强行拔过去。进行这种工作的机械叫作冷拔机。被冷拔的钢筋一般是声Φ6mm～8mm，最大为ΦlOmm的I级光面圆钢筋，经过数次冷拔后的钢筋称之为低碳冷拔钢丝，其强度将提高40％～90％，同时塑性降低，没有明显的屈服阶段。并且冷拔后的钢丝的长度也大幅度增加，而且还进行了除锈。
§9—1钢筋加工机械
对钢筋进行调直、切断、弯曲成型等工序的机械称之为钢筋加工机械。
液压钢筋切断机与机械式钢筋切断机相比，液压钢筋切断机具有体积小，重量轻，价格低等优点。但生产率较低，可靠性较差。使用钢筋切断机时，必须注意：工作前，要将切断刀片安装正确、牢固，在运转零件处加足润滑剂，待试车正常后才允许进行切断钢筋工作。固定刀片与活动刀片之间应有0．5mm～lmm的水平间隙。间隙过大，钢筋切断端头容易产生马蹄形。工作时，钢筋要放平、握紧，切不可摆动，以防刀刃崩裂，钢筋蹦出伤人。
三、钢筋弯曲机是将调直、切断后的钢筋弯曲成设计所要求的各种形状的专用机械。
虽然钢筋弯曲机的外形各有不同，但都是由电动机、传动部分、机架和工作台等组成。
钢筋弯曲机是利用工作盘的旋转来使钢筋弯曲的，其工作过程为工作盘的中心有一个与盘固定的滚轴1，工作盘上的外周有孔，可插入滚轴2，另一个滚轴3固定在工作台上，这样当工作盘以低速回转时，就可把放在滚轴2、3与1之间的钢筋5弯曲，其内侧的曲率也就是心轴1的曲率，而弯曲角度可以依照需要而停止工作盘；另外，如要改变钢筋弯曲的曲率，可以更换不同直径的中心滚轴来实现。
第十章混凝土机械
混凝土是由水泥、砂、石子和水按一定比例（配合比）混合后，经搅拌、输送、浇注、密实成型和养护硬化而形成的一种用量极大的主要建筑材料。为了确保混凝土的工程质量，加速工程进展，降低生产成本和工人的劳动强度，就必须对混凝土的以上各道工序用机械来代替人工作业，混凝土工程所使用的机械即为混凝土机械。它包括称量、搅拌、输送和成型四类。
称量机械主要是备种重量和体积的称量设备。它的作用是使混凝土的各项原材料的量在允许偏差范围内，以保证混合料有准确的配合比。
搅拌机械是指各种类型的混凝土搅拌机，它使混凝土的混合料得到均匀的拌合。
输送机械，包括混凝土搅拌输送车、混凝土泵等，是将搅拌好的混凝土拌合料从制备地点输送到浇灌现场的机械。
成型机械主要是使混凝土拌合料密实地填充在模板中或构筑物表面，使之最后成型而制成建筑结构或构件的机械。主要包括各种混凝土振动器、空心楼板挤压机等。
§10—1混凝土搅拌机
一、混凝土搅拌机的类型和工作原理
混凝土搅拌机的作用是使水泥浆体均匀地分布在粗细骨料表面，并使粗细骨料搅拌均匀。按搅拌原理可把混凝土搅拌机分为自落式和强制式两大类，自落式搅拌机的工作情况，它的主要工作装置为一个搅拌筒，筒壁内设置若干搅拌叶片。工作时，搅拌筒绕其轴线（轴线呈水平或倾斜）回转，从而叶片对物料进行分割、提升。当物料被提升到一定高处时，物料又在其重力的作用下洒落、受到冲击，而得到搅拌。自落式搅拌机结构简单，工作可靠，易损件少，维修方便，功率消耗小，但搅拌作用不够强烈，生产率较低。它主要用于搅拌较大粒径、重骨料、塑性混凝土。
强制式搅拌机的工作情况，搅拌工作装置是由垂直设置在搅拌筒内的转轴及轴上安装的若干搅拌叶片所组成。工作时，转轴带动叶片转动。叶片对物料进行强制性的剪切、挤压、翻滚和抛出等组合作用，使物料在剧烈的相对运动中得到均匀的搅拌。强制式搅拌机搅拌强烈、均匀，生产率高；但其结构较复杂，叶片磨损大，功率消耗大，并对骨料的粒径有严格限制。这种搅拌机特别适合于搅拌干硬性、低流动性混凝土和轻质骨料混凝土。
二、自落式搅拌机
根据构造原理不同，自落式搅拌机可分为：鼓筒式、锥形反转出料式和锥形倾翻出料式三种。
1．锥形反转出料搅拌机的主要优点是：
（1）上料、搅拌和供水动作协调，搅拌筒内叶片布置比较合理、搅拌质量好，卸料干净、方便；
（2）与倾翻出料式搅拌机相比较，省去了倾翻装置，重量轻、结构简单。维护和检修、操作均方便。它的主要缺点是反转出料时是重载启动，消耗功率大。如做成大容量搅拌机，则容易出现启动困难和出料时间较长的现象。这种搅拌机能搅拌普通流质混凝土：塑性混凝土和半干硬性混凝土，搅拌适应性较强，生产率亦高。
锥形反转出料搅拌机由上料系统、搅拌系统、供水系统、电气系统及底盘等组成。
§10一2混凝土搅拌输送车和输送泵
一、混凝土搅拌输送车
混凝土搅拌输送车是在普通的载重汽车或专用运载底盘上安装着一种独特的混凝土搅拌装置而得到。它兼有搅拌和运载的双重功能，可以在运送的同时进行搅拌，以防止混凝土离析或初凝等现象的发生，从而有效地保证混凝土的质量。
根据混凝土搅拌站至施工工地的距离或材料站的情况不同，搅拌输送车有三种使用方式：
（1）预拌混凝土的搅动输送这是最常用的一种工作方式。预拌混凝土的搅动输送的运距一般在lOkm以内。
（2）湿料搅拌输送指输送车在配料站按比例装入水泥、砂石和水，在行驶中，搅拌筒以8r／min12r／min的转速进行搅拌，一直到浇灌现场，卸出混凝土的作业方式。这种作业方式可延长运距，但混凝土的搅拌质量不如前一种方式。
（3）干料注水搅拌输送搅拌筒内只装干拌合料（即按比例装入砂、石子和水泥），而搅拌．所用的水加在车内水箱中。行驶中，在适当的时候（距浇灌地点15min～20min路程时）向搅拌筒内喷水进行搅拌，到达浇灌现场时即可卸料。此方式的运距更长。
二、混凝土输送泵
混凝土输送泵是将机械能转换成流动混凝土的压力能，使混凝土拌合料沿水平、垂直的输送管道连续输送到浇灌地点的设备。主要分为1.双缸液压活塞式混凝土泵，2.混凝土泵车
三、混凝土输送泵和泵车的使用
为了使混凝土泵和泵车正常工作、防止堵塞，使用混凝土泵和泵车时应注意以下问题：
（1）骨料中碎石最大粒径与输送管道内径之比不超过1：3，卵石不超过1：2．5，以防止骨料在输送管道内形成稳定性堵塞；泵送混凝土的含砂率应比非泵送混凝土的含砂率高2％～5％，以提高可泵性；水泥用量除应满足混凝土质量要求以外，还要满足泵送管道的要求（即水泥浆润滑管壁，减小管道的摩擦力），一般不小于300kg／m3，并且为了利于泵送最好不用矿渣水泥，一般使用普通硅酸盐水泥。
（2）增大混凝土的坍落度，或在混凝土中加泵送剂，以利于泵送。
（3）在一次作业完毕后，或者因故停止作业时间较长，都必须在规定时间内对混凝土泵、泵车及管道尽快进行清洗，以防止残留的混凝土在泵体和管道内凝结。
（4）一旦发现泵送管路系统被堵塞，应及时进行反泵运转处理，使初期形成的骨料集结松散后，再恢复正常泵送。切勿强行压送，以免造成骨料集结更严重。若泵送系统已被堵塞，应及时检查堵塞原因，判明堵塞部位，尽快加以排除。
（5）由于泵送管路中各段输送管道的形状、直径大小、铺设方向不同，所以各段管道对输送混凝土的阻力不一样。于是计算混凝土泵的输送距离时，要把各种管道折算成水平管道，并计算出水平输送距离。
§10-3混凝土振动器
一、混凝土振动器的工作原理和类型
混凝土振动器的工作原理是，通过一定传遍方式把振动嘉的高频振动传递给混凝土拌合料，迫使拌合料颗粒之间的精着力松弛，摩擦力减小，呈现出重质液体状态，粗细骨料在重力作用下向新的稳定位置沉落，存在的间隙完全被水泥浆充满；并排出气泡，使混凝土迅速密实地填充于模板之中，最终达到密实混凝土的目的。按振动方式不同，振动器分为内部振动器、外部振动器、表面振动器和振动台四种。
二、内部振动器又叫插入式振动器。它是插入到浇灌后的混凝土内部进行振动的，主要用来振实各种深度或厚度尺寸较大的混凝土结构和构件，如梁、柱、墙、桩、基础等。其工作部分由一个棒状空心圆柱体及棒内的振动子组成，称为振动棒。在动力驱动下，振动棒产生振动，在20s～30s的时间内，就能将棒体四周约10倍于棒径范围的混凝土振动密实，效率较高。
三、外部振动器是通过混凝土外表面，将振动传入混凝土内部进行振实的机械。它由电动机振子与模板或平板组成为附着式或平板式两种振动器。
附着式振动器宜用于形状复杂的薄壁构件和钢筋密集的特殊构件的振动，对无法使用内部振动器的地方尤其适用。平板式振动器适用于振动面积大、厚度小的混凝土构件板、地坪、路面等，振实深度一般为150mm～250mm。
四、振动台是混凝土的振动成型机器。主要用于预制构件厂大批生产混凝土构件。
五、混凝土振动器的应用参数选择与计算
1.振动频率的选择
振动器的振动频率是影响捣实效果的最重要因素，只有振动器的振动频率与混凝土颗粒的自振频率相同或相近，方能达到最佳捣实效果，由于颗粒的共振频率取决于颗粒的尺寸，尺寸大的自振频率较低，尺寸小的自振频率较高。故对于骨料颗粒大而光滑的混凝土，应选用低频、振幅大的振动器，对于骨料颗粒小的混凝土，则宜用高频、小振幅的振动器。
干硬性混凝土则应选用高频振动器，高频振捣可改善振实效果，增加混凝土拌合料的液化作用，扩大振实范围，缩短振捣时间。但高频振捣不适用于塑性混凝土，否则混凝土将会产生离析现象。
第十一章装饰机械
装饰工程包括：灰浆、石灰膏的制备，灰浆的输送、抹灰，水磨石地面、墙裙、踏步的磨光，壁板的钻孔，内外墙面的装饰等。一切代替或协助人工去进行装饰工程施工的机械，如灰浆搅拌机械、灰浆喷涂机械、磨光机械和辅助机械等均称为装饰机械。
§11—1灰浆制备机械
一、灰浆搅拌机
灰浆搅拌机是将砂：水及胶合材料（如白灰、水泥等）均匀地搅拌成灰浆、砂浆的机械。因为灰浆中无大骨料但有粘性较大的胶合材料，所以搅拌原理均与强制式混凝土搅拌机的工作原理相同，不能采用自落式搅拌。
灰浆搅拌机，按其生产方式分为周期式和连续式，按搅拌方式分为单卧轴式和立轴式，按安装方式分为移动式和固定式，以及按卸料方式分为活门卸料和倾翻卸料式。
现在各工地使用的绝大多数为周期式灰浆搅拌机。如倾翻卸料式的有HJ一150型、HJ一200型，活门卸料式的HJ一325型等型号。其型号中字母H、J分别表示灰浆、搅拌机，其后的数字为搅拌筒的装料容量。
§11—2灰浆喷涂机械
灰浆喷涂机械包括灰浆输送泵、喷枪、喷灰机械手等，
一、柱塞式灰浆泵有直接作用式和隔膜式两类。直接作用式的，其柱塞在工作缸中与灰浆直接接触，构造简单，维修方便，泵送距离远，但柱塞与缸口磨损严重。隔膜式的柱塞通过水和橡胶隔膜间接作用于灰浆，因而保护了柱塞与缸口，延长了泵的使用寿命，但结构略复杂，泵送距离也小一些。
二、挤压式灰浆泵结构简单，不易堵塞，便于操作和维修，体积小，重量轻，灰浆压力脉冲小，喷涂密实均匀；其缺点是胶管容易磨损。
三、喷枪是把泵送来的灰浆喷涂在基层上的专用机具。它装在输浆管的末端，在人工或喷灰机械手的控制下，将灰浆喷涂在建筑物表面。按工作原理不同可把喷枪分为气压式和非气压式两类。气压式喷枪同时接入压力灰浆和压缩空气，灰浆在枪口与压缩空气混合成灰浆射流后喷射在建筑物表面。
§11—3磨光机械
水磨石及天然石材的地面，墙裙和墙面大都需要磨光，完成这一工作的机械称之为磨光机械。
一、水磨石机按磨盘的个数，水磨石机有单盘水磨石机和双盘水磨石机。
双盘式适用于大面积的磨平、磨光，与单盘式相比，耗电增加不到40%，工效却可提高80％以上，工作时能自行前进。
二、地面抹光机应用于地面、道路、预制件、屋面找平层的水泥砂浆或细石混凝土的压平抹光工作。
第十二章桩工机械
桩基础施工的关键在于成桩。按施工方法的不同，桩分为预制桩和灌注桩两大类。预制桩施工是将事先预制好的桩沉入设计要求的深度；灌注桩施工则是先在地基上按设计要求的位置、尺寸成孔，然后在孔内安置钢筋、灌注混凝土而成柱。桩工机械主要有预制桩施工机械和灌注桩施工机械两类。
§12—1预制桩施工机械
预制桩施工主要有打入、振动沉入和压入三种施工方法。
一、柴油打桩机
1．柴油桩锤的工作原理
柴油锤实质上是一个单缸二冲程的柴油发动机，是利用柴油燃烧释放的能量提升冲击体进行打桩。
按桩锤的结构和动作特点不同，柴油锤分为导杆式、汽缸式和筒式三种型式。筒式柴油锤的汽缸固定，活塞往复运动，而进行打桩。其工作循环可分为如下几个阶段：
（a）扫气、喷油 上活塞在重力作用下降落，进行清扫气缸内的废气。当上活塞继续下降触碰油泵的曲臂时，燃油泵就将一定量的燃油注入下活塞的凹球碗内；
（b）压缩 上活塞继续下降，将吸排气口关闭，气缸内的空气被压缩，空气的压力和温度升高；
（c）冲击 上活塞下降与下活塞相碰撞，产生强大的冲击力，使桩下沉。这是使桩下沉的主要作用力；
（d）爆发 在上活塞冲击下活塞的同时，下活塞球碗中的燃油被雾化，雾化的燃油与高温气体混合而燃烧，爆发出很大的压力，一方面使桩再次下沉，同时又使活塞向上跳起；
（e）排气 上活塞因燃油爆发燃烧产生的压力作用而上升至一定高度时，吸气口和排气口都打开。燃烧过的废气在膨胀压力作用下由吸排气口排出。当上活塞越过油泵的曲臂后，曲臂在弹簧力作用下恢复原位，此时吸入一定燃油、准备下一次喷油；
（f）吸气 上活塞在惯性作用下，继续向上运动，当气缸内产生负压时，从进排气口吸入新鲜空气；
（g）降落 重复上述过程。
2．柴油打柱机的特点和主要技术参数
柴油锤的特点是：结构简单、打桩能量大。本身既是原动机又是工作机，不需另设能源机器，工作过程自动化。打桩能量可随沉桩阻力自行增减调节。当外阻力大时。上活塞上跳高度大，打桩能量就大；阻力小时，桩下沉量大，打桩能量随之减小，对打桩工作非常有利。柴油锤的主要缺点是产生噪音、振动和对空气有污染等。其主要参数为：冲击部分质量w；行程H；每次冲击最大能量E和每分钟冲击次数n。
三、自由落锤打桩机的特点是构造简单，使用方便。由于其打桩效率较低，贯入能量小，对桩的损伤大，所以仅能在小规模的工程中采用。
四、振动打桩机又称振动锤，振动打桩机的主要特点是沉桩效率高、费用低、不需辅助设备、桩头不易损坏、沉桩横向位移小、桩体变形小，这些都是柴油打桩机所不及的。
振动打桩机按其工作原理可分为振动式振动打桩机和振动冲击式振动打桩机。
振动器与原动机直接刚性联接的称为刚性式振动打桩机，它的构造简单，但原动机的寿命短。振动器与原动机用减振弹簧分开的振动打桩机，可提高原动机的使用寿命，但其构造复杂。这种型式称为柔性式振动打桩机。
2．振动冲击式打桩机
这种打桩机具有很大的振幅和冲击力，适合于粘土层或硬土层上打桩；又因它的振动器不是直接带动桩一起振动，所以功率消耗较少。其缺点是噪音大，能量有损失。电动机受频繁振动易损坏。
3．振动打桩机的主要性能参数
（1）偏心力矩M（N·m）一般有固定和可调两种形式。（2）激振力它是影响沉桩效果的主要因素之一。（3）振动频率
（4）振幅振幅是桩下沉速度的主要参数。（5）电动机功率
§12—2灌注桩成孔机械
灌注桩施工的关键是成孔，机械成孔的方法主要有挤土成孔和取土成孔，所以灌注桩成孔机械分为两大类：挤土成孔和取土成孔机械。
一、挤土成孔机械是用振动打桩机或锤击式打桩机将钢管桩（桩尖为活瓣或用钢筋混凝土预制桩尖）沉入地基土中至设计要求的深度后，边拔管边浇灌混凝土的方法。这种方法适用于直径为50cm以下的桩。
二、取土成孔机械
1．螺旋钻孔机适用于地下水位以上的施工。所用的螺旋钻孔机包括长螺旋钻孔机（连续排土，一次完成钻进深度）、短螺旋钻孔机（周期性钻进、排土）和螺旋钻扩机（施工扩底桩）。
缺点：这种钻孔机钻孔完毕后不能把钻下的土壤全部排到孔外，致使留在孔底的松土影响浇灌桩的承载能力，因此往往得采用各种措施，努力把孔底的土壤压实。
2．冲抓式成孔机是利用冲抓斗为钻具，它以自由落体的速度冲入土中，将土、石凿成碎块，然后抓起碎土碎石抛至孔外，而成孔。冲抓式成孔机适用于在土夹石、砂夹石、卵石及岩石层的地基上成孔。