机械基础复习提纲-15年修改.doc

四川省宣汉职业中专学校高三机械专业复习资料（张胜编印） 《机械基础》学习提纲 绪论1、机械基础是一门综合性专业基础课2、生产实践中常用的机械设备和工程部件都是由许多构件组成3、要安全可靠地工作，构件必须有足够的强度、刚度和稳定性4、从运动上看，机器由若干传动机构组成，从结构上看，机器由若干零件组成5、学习机械基础要贯彻理论联系实际的原则 第1章 机械概述1-1 机器的组成一、机器和机构1.机器从组成、运动和功能角度看，机器有下列共同特征：①人为实体组合体②各部分（实体）之间具有确定的相对运动③能转换或传递能量，代替或减轻人类劳动2、机构机构概念：各部分（构件）之间具有确定相对运动的构件组合体机器与机构的主要区别：机器能完成有用的机械功或转换机械能，而机构只是完成传递运动、力、或改变运动形式的实体组合体机器包含着机构，机构是机器的主要组成部分，机器有动力源，而机构无动力源机器强调功用，而机构强调工作原理（如何工作）3、机械：机器和机构的总称4、构件、零件构件：机械中具有独立运动的基本单元（机械运动的基本单元/运动单元）零件：机械制造的基本单元/最小单元（制造单元），是不可分拆的单个制件小结：机器由若干机构组成，机构由若干构件组成，构件由若干零件组成注：机械零部件分为通用零部件和专用零部件二、机器的组成按机器各部分不同功能看，一部完整的机器通常由四部分组成1、原动机部分（动力装置） 常用：电动机和内燃机2、执行部分（工作部分）3、传动部分原动机和工作机构之间的纽带，用以完成运动和动力的传递和转换4、操纵或控制部分简单的机器一般由上述的前三部分组成，有的甚至只有原动机和执行部分拓展：1. 机械零件作为一门学科的具体内容包括:①零（部）件的联接,如螺纹联接、楔联接、销联接、键联接、花键联接、过盈配合联接、弹性环联接、铆接、焊接和胶接等。

②传递运动和能量的带传动、摩擦轮传动、链传动、齿轮传动、绳传动和螺旋传动等机械传动，以及传动轴、联轴器、离合器和制动器等相应的轴系零(部)件③起支承作用的零(部)件，如轴承、箱体和机座等④起润滑作用的润滑系统和密封等⑤弹簧等其他零（部）件2. 部件--实现某个动作(或:功能)的零件组合部件可以是一个零件，也可以是多个零件的组合体在这个组合体中，有一个零件是主要的，它实现既定的动作(或:功能)，其他的零件只起到连接、紧固、导向等辅助作用在机械装配过程中，零件先被装配成部件（部件装配），然后才进入总装配某些部件（称为分部件）在进入总装配之前还先与另外的部件和零件装配成更大的部件由若干分部件组装而成，并且有独立功能的更大部件，在汽车和某些其他机械行业中称为总成1-2金属材料的性能金属材料的性能一般分为使用性能和工艺性能一、使用性能：在使用条件下金属材料表现出来的性能1、物理性能 物理性能包括密度、熔点、导热性、热膨胀性、导电性和磁性等在实际工作中必须考虑热膨胀的影响；快速加热和冷却都易导致内应力过大而造成变形或开裂2、化学性能：金属材料在化学作用下所表现出来的性能①耐腐蚀性耐腐蚀性概念：金属材料在常温下抵抗氧，水蒸气及其它化学介质腐蚀作用的能力常见的钢铁生锈，就是腐蚀的现象。

防腐蚀措施：涂油涂漆及表面处理②抗氧化性抗氧化性概念：金属材料（高温下）抵抗氧化作用的能力发生氧化作用同时还会造成金属材料脱碳，因此在加热时，常在其周围形成一种还原气体或保护气体，以防材料氧化③、化学稳定性化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称3、力学性能能（重点）：金属材料在外力作用下表现出来的性能①强度：金属材料在静载荷抵抗变形和破坏的能力最常用的强度是抗拉强度或强度极限抗拉强度Rm(旧b)是通过拉伸实验测定的，Rm表示材料在拉伸条件下所能承受的最大应力，是机械设计和选材的主要依据之一另一常用的强度是屈服强度（屈服点），常用下屈服强度Rel(旧s)，超过屈服强度金属材料会产生明显的塑性变形，因此工作应力一般应小于屈服强度，以免塑性变形过大而造成失效屈服强度是大多数机械零件选材和设计的依据▲ Rm=Fb/S0 ▲ Rel=Fs/S0②塑性：金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力塑性好坏评定指标：断后伸长率A(旧）和断面收缩率Z(旧)和越大，表示材料的塑性越好 ▲ A=(Lu-L0)/L0×100% ▲ Z=(S0-SU)/S0×100%③硬度：金属材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力评定指标：▲布氏硬度（HB）：布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。

用于测铸铁、有色金属、低合金钢及结构调质件（不能测很硬及很薄的零件）布氏硬度的符号用 HBS或HBW表示HBS表示压头为淬硬钢球(新国标停用），用于测定布氏硬度值在450以下的材料，如软钢、灰铸铁和有色金属等HBW表示压头为硬质合金，用于测定布氏硬度值在650以下的树料布氏硬度的表示方法: HBS或HBW之前的数字为硬度值，后面按顺序用数字表示试验条件:①压头的球体直径（mm);②试验载荷(kgf);③试验载荷保持的时间(10~15s不标注)例：120HBS10/1000/30 530HBW5/750 ▲洛氏硬度：（HR）：测头是锥角为1200金刚石圆锥体或直径为1.5875的球（钢球或硬质合金），根据试样残余压痕深度求出材料硬度用于测很硬及很薄的表面硬度，测量简便，应用最广HRA是压头为1200金刚石圆锥体，（采用较小载荷测定）用于硬度很高的材料例如:硬质合金HRB 是压头直径1.5875mm球，用于硬度较低的材料例如:软钢、有色金属、退火钢、 铸铁等HRC 是压头1200金刚石圆锥体，（采用大载荷测定）用于硬度较高的材料例如:淬火钢等 注：洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用A、B、C三种标尺。

▲维氏硬度（HV)：测定原理与布氏硬度相似压头为相对面夹角为136°的方锥形金刚石测量范围：维氏硬度计测量范围宽广，可以测量目前工业上所用到的几乎全部金属材料，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬的材料（3000个维氏硬度单位）都可测量硬度表示：HV前面的数值为硬度值，后面则为试验力，如果试验力保持时间不是通常的10-15秒，还需在试验力值后标注保持时间如：600HV30/20---采用30千克力的试验力，保持20秒，得到硬度值为600.④韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力评定指标：冲击韧度或冲击值K，K越大，抵抗冲击的能力越大冲击韧度ak表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力ak值的大小表示材料的韧性好坏一般把ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧性材料材料的ak值随温度的降低而减小，且在某一温度范围内，ak值发生急剧降低，这种现象称为冷脆，此温度范围称为“韧脆转变温度（Tk），因此材料工作最低温度必须高于材料的韧脆转变温度⑤疲劳强度：金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力无限多次交变载荷规定：钢经受107次，有色金属经受108次 疲劳强度常用-1表示（对称循环交变应力下） 疲劳破坏包括疲劳断裂和疲劳点蚀疲劳断裂的特点：①是突然发生的，具有很大的危险性②低应力破坏。

疲劳断裂与应力大小、循环特性、应力循环次数有关） 疲劳破坏的特征:1）破坏时的名义应力值往往低于材料在静载作用下的屈服应力；2）构件在交变应力作用下发生破坏需要经历一定数量的应力循环；3）构件在破坏前没有明显的塑性变形预兆，即使韧性材料，也将呈现“突然”的脆性断裂，金属材料的疲劳断裂断口上，有明显的光滑区域与颗粒区域疲劳破坏属于反复荷载作用下的脆性破坏，是机械零件失效的主要原因之一据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造 应力幅值、平均应力大小和循环次数是影响金属疲劳的三个主要因素补充：一定循环特征下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线，称应力寿命曲线，也称S—N 曲线 二、工艺性能：各种加工条件下表现出来的性能1、铸造性能：能否用铸造方法制成优良铸件的性能铸造性能好坏取决于：融化后的流动性、冷却时的收缩率和偏析性灰铸铁具有优良的铸造性，铸钢铸造性低于铸铁铸造铝合金和铸造铜合金的铸造性也较好2、锻压性/可锻性（属于压力加工性的一种）：能否用锻压方法制成锻压件的性能锻压性好坏取决于：塑性及塑性变形抗力低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢较次。

低合金钢的锻压性近似于中碳钢，高合金钢的锻压性比碳钢差3、焊接性/可焊性：在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力焊接性好坏取决于：焊缝是否产生裂纹及气孔等碳质量分数是焊接好坏的主要因素碳质量分数和合金元素质量分数越高，焊接性能越差 低碳钢有较好的焊接性，高碳钢较差，铸铁则更差铜、铝合金的焊接性一般都比碳钢差4、可加工性（切削加工性）：切削加工的难易程度切削加工性的好坏取决于：硬度及韧性切削加工性能一般用切削后的表面质量（以表面粗糙度高低衡量）和刀具寿命来表示金属具有适当的硬度（170HBS～230HBS）和足够的脆性时切削性能良好改变钢的化学成分（加入少量的铅、磷元素）和进行适当的热处理（低碳钢正火、高碳钢球化退火）可提高钢的切削加工性能硬度过高或过低的金属材料其切削加工性都较差因此低碳钢和高碳钢的切削加工性都较差，中碳钢及灰铸铁铸造性较好5、 热处理工艺性能 （补充） 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性比较差1-3 机械零件的强度失效：零件丧失工作能力或达不到要求的性能机械零件常见的失效形式：断裂、过量变形（弹性或塑性）、表面失效（过度磨损、打滑等）零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。

强度是反映机械零件承受载荷时不发生失效的重要指标一、载荷和应力1、载荷（负荷）：受到力的作用▲静载荷：载荷的大小、方向不随时间变化或变化缓慢▲冲击载荷：突然增加的载荷▲交变载荷：物体受到大小、方向随时间呈周期性变化的载荷作用周期性变化，可以是力，也可以是方向，也可以现时是力和方向的变化　比如工作中的转轴、齿轮、连杆和弹簧等机械零件就受到交变载荷2、应力：单位面积上的内力应力单位：Pa（帕），工程上常用Mpa（兆帕）1Mpa=106Pa=1N/mm2应力分类：应力分为静应力（静载荷下）和变应力(变载荷或静载荷下)变载荷产生变应力，但变应力也可能由静应力产生如水平放置两端定位的圆柱滚动体，在中间施加向下的恒定力，那圆柱体下方任一点的应力变化就是呈正弦变化的对称循环变应力如果受力面积与施力方向垂直则称正应力σ ；如果受力面积与施力方向互相平行则称剪应力（切应力）τ同截面垂直的称为正应力或法向应力，同截面相切的称为剪应力或切应力按照载荷作用的形式不同，应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力应力集中：材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增大，这种现象称为应力集中对于组织均匀的脆性材料，应力集中将大大降低构件的强。