§1.1機器的組成§1.2機械設計的基本要求與一般過程§1.3本課程的研究內(nèi)容和學習方法第1章緒論1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成1.1機器的組成

動力部分傳動部分

執(zhí)行部分機器的組成（按功能）控制部分1.1機器的組成

實物組合系統(tǒng)；各實物間有確定的運動；做有用作功或轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料、信息的功能。金屬切削機床內(nèi)燃機汽車拖拉機起重機…機器種類:--利用機器來減輕勞動和提高生產(chǎn)率1.機器的組成1.1機器的組成

動力部分動力源電動機內(nèi)燃機氣輪機1.1機器的組成

傳動部分

將動力部分的運動和動力轉(zhuǎn)換成執(zhí)行部分所需要的

運動和動力并傳遞給執(zhí)行部分

執(zhí)行部分

直接完成機器預定功能的部分1.1機器的組成控制裝置

實現(xiàn)或終止各種預定的功能1.1機器的組成1－電動機；2－v帶傳動；3－齒輪傳動；4－聯(lián)軸器；5－卷筒；6－輸送帶；7－控制系統(tǒng)。帶式輸送機的組成1.1機器的組成零件是機械制造中不可拆的最小單元，是制造或加工單元。機器的組成（按結構）1.1機器的組成構件：機構中各相對運動的實體，是一個運動的單元。它可以由一個零件組成，也可以是由幾個零件組成的剛性結構。四缸發(fā)動機曲軸1.1機器的組成機構：具有確定相對運動的構件組合系統(tǒng)稱為機構。

齒輪傳動機構帶傳動機構1.1機器的組成曲柄搖桿機構蝸桿傳動機構凸輪機構平面四桿機構1.1機器的組成機器：

包括構件系統(tǒng)，電氣、液壓等其他系統(tǒng)，具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。機構：是一構件系統(tǒng)，只用于傳遞運動和動力，不能實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。

機構與機器的區(qū)別零件機器機構機械1.1機器的組成實現(xiàn)預定的功能，性能好、效能高；工作安全可靠；工藝性好；操作與維修要安全、簡便；成本低廉，經(jīng)濟性好外形美觀，符合環(huán)保要求基本要求1.2機械設計的基本要求與一般過程機械設計的一般程序確定設計任務書總體方案設計技術設計、結構設計編制技術文件試制和產(chǎn)品鑒定產(chǎn)品定型1.2機械設計的基本要求與一般過程傳動零件軸系零件聯(lián)接零件附件機架1.2機械設計的基本要求與一般過程學習內(nèi)容常用機構(組成原理、運動學和動力學)－機械原理

連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運動機構…通用零件（設計與計算）－機械設計

聯(lián)接：螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接…

傳動:帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動

軸與軸系零部件:軸、軸承、聯(lián)軸器

其它:彈簧…1.3本課程的研究內(nèi)容和學習方法學習方法和目的1.基本概念:機器、機構、構件、零件2.機器、機構的基本特征培養(yǎng)運動想象能力。培養(yǎng)設計思想、掌握設計理論和方法、了解設計一般規(guī)律、培養(yǎng)設計能力、學會運用已有技術資料、掌握實驗知識和技能。1.3本課程的研究內(nèi)容和學習方法§2.1載荷和應力§2.2機械零件的失效形式與設計準則第2章機械設計中的力學基礎知識§2.1載荷和應力1.機械零部件的設計能力

設計機械時首先要保證其功能的實現(xiàn)，同時要考慮零部件加工裝配的工藝性和操作維護的方便合理，并使產(chǎn)品成本盡量降低，這樣才能在市場競爭中取得更大的優(yōu)勢。組成機械的各零部件也應有其自己的功能，如齒輪傳遞動力，軸、軸承和機座支承傳動零件，密封圈密封防漏等。零部件工作能力反映其功能和工作中的性能，如強度、剛度、精度、穩(wěn)定性、壽命等。以傳動為主的零件一般要求有一定的強度和剛度，即在工作負荷下不發(fā)生破壞和過大的變形；具有相對運動并傳力的零件需要有較好的耐磨性；而高速轉(zhuǎn)動的零件則要具有較高的振動穩(wěn)定性。2.機械零件的強度根據(jù)工作條件不同，機械零件的強度分：強度反映機械零件承受載荷時抵抗破壞的能力。

強度必須從引起破壞的主要因素(外載荷)和機械零件本身抵抗破壞的因素(形狀、尺寸和材料)兩個方面同時進行考慮。根據(jù)破壞部位和破壞形式的不同又有各種類型的整體強度和表面強度。靜強度疲勞強度§2.1載荷和應力§2.1載荷和應力3.載荷靜載荷：大小、方向不隨時間變化或變化緩慢

如重力變載荷：大小、方向隨時間作周期性或非周期性變化名義載荷F：根據(jù)原動機或工作機的額定功率計算出的作用于

機械零件上的載荷（未考慮不均勻性及其他影響因素）。周期性變化如內(nèi)燃機等往復式動力機械的曲軸所受的載荷非周期性變化如承受車身質(zhì)量的懸掛彈簧所受的載荷計算載荷：§2.1載荷和應力4.應力1.靜應力和變應力變應力：

穩(wěn)定循環(huán)變應力：變化周期相同、變化幅值相等靜應力：大小、方向不隨時間變化或變化緩慢靜應力譜§2.1載荷和應力材料疲勞的兩種類別sm─平均應力；sa─應力幅值smax─最大應力；smin─最小應力r─應力比（循環(huán)特征）變應力的基本參數(shù)：

描述規(guī)律性的交變應力可有5個參數(shù)，但其中只有2個參數(shù)是獨立的?！?.1載荷和應力對稱循環(huán)變應力根據(jù)循環(huán)特征r可分為：§2.1載荷和應力

非對稱循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力§2.1載荷和應力

循環(huán)應力類型

循環(huán)特征

應力特點

對稱循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力非對稱循環(huán)變應力靜應力表2-1幾種典型變應力的循環(huán)特征和應力特點當零件受變切應力作用時，只需將公式中的§2.1載荷和應力注意：靜應力只能由靜載荷產(chǎn)生，而變應力可能由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生工作應力——由計算載荷產(chǎn)生的應力計算應力——當零件危險剖面上呈復雜應力狀態(tài)時，按某一強度理論求出的、與單向拉伸時有同等破壞作用的應力2.工作應力和計算應力§2.1載荷和應力3.極限應力塑性材料極限應力：屈服極限

失效形式：塑性變形

根據(jù)材料性質(zhì)及應力種類而采用材料的某個應力極限值

靜應力作用下:

脆性材料極限應力：強度極限

失效形式：脆性破壞，

§2.1載荷和應力4.疲勞曲線和疲勞極限零件在變應力作用下的損壞形式是疲勞破壞應力越小，試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)越多。反之，如果應力越大，則試件經(jīng)過很少循環(huán)次數(shù)就會破壞。m—與應力與材料的種類有關。鋼m=9——拉、彎應力、剪應力m=6——接觸應力N—應力循環(huán)次數(shù)—疲勞破壞應力§2.1載荷和應力N0—應力循環(huán)基數(shù)—材料的疲勞極限疲勞曲線在一給定循環(huán)特性的條件下，疲勞曲線在后趨于水平,可以認為在無限次循環(huán)后試件也不會斷裂。當工作的應力循環(huán)次數(shù)時,材料不發(fā)生疲勞破壞時的最大應力稱為材料的有限壽命疲勞極限§2.1載荷和應力5.零件的疲勞極限影響機械零件疲勞極限的主要因素:(1)應力集中的影響——有效應力集中系數(shù)(）—有應力集中試件的對稱循環(huán)彎曲（扭轉(zhuǎn)剪切）疲勞極限。

應力集中；絕對尺寸；表面狀態(tài)（）—無應力集中試件的對稱循環(huán)彎曲（扭轉(zhuǎn)剪切）疲勞極限。

零件受載時，在幾何形狀突變處（圓角、凹槽、孔等）要產(chǎn)生應力集中，對應力集中的敏感程度與零件的材料有關，一般材料強度越高，硬度越高，對應力集中越敏感§2.1載荷和應力(2)絕對尺寸的影響

零件的尺寸越大，在各種冷、熱加工中出現(xiàn)缺陷，產(chǎn)生微觀裂紋等疲勞源的可能性（機會）增大。從而使零件的疲勞強度降低。

用尺寸系數(shù)，計入尺寸的影響。

、—標準尺寸試件的對稱循環(huán)彎曲（扭轉(zhuǎn)剪切）疲勞極限。

、—直徑為d的某種尺寸零件的對稱循環(huán)彎曲（扭轉(zhuǎn)剪切）疲勞極限?！?.1載荷和應力疲勞裂紋多發(fā)生在表層，不同表面狀態(tài)（表面質(zhì)量、強化方法）對零件疲勞強度的影響。用表面狀態(tài)系數(shù)、計入表面質(zhì)量的影響。影響疲勞強度的主要因素3(3)表面狀態(tài)的影響—標準表面狀態(tài)(精拋光)試件的對稱循環(huán)疲勞極限?！撤N表面狀態(tài)零件的對稱循環(huán)疲勞極限?！?.1載荷和應力綜合影響

試驗證明：應力集中、尺寸和表面質(zhì)量都只對應力幅有影響，而對平均應力沒有明顯的影響。（即對靜應力沒有影響）零件的疲勞極限為：表面狀態(tài)系數(shù)有效應力集中系數(shù)尺寸系數(shù)§2.1載荷和應力6.許用應力和安全系數(shù)設計零件時，計算應力允許達到的最大值在保證安全可靠的原則下，盡可能選擇較小的安全系數(shù)安全系數(shù)的確定方法：表格法經(jīng)驗數(shù)據(jù)法部分系數(shù)法§2.1載荷和應力7.整體強度和表面強度零件在傳力過程中要同時考慮整體強度與表面強度。零件受載時在本體內(nèi)產(chǎn)生應力為整體強度問題整體強度的形式有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切等連接兩連桿的圓柱銷在載荷的作用下可能發(fā)生剪切破壞§2.1載荷和應力零件受載時，在傳力的接觸表面上產(chǎn)生應力，引起表面強度問題。面接觸傳力時產(chǎn)生擠壓應力，它可能使表面壓潰破壞；而點接觸或線接觸，交變的接觸應力可能使表面發(fā)生疲勞點蝕破壞。圓柱銷連接兩連桿傳力，連桿孔與銷在接觸面上都會產(chǎn)生擠壓應力：傳力時，產(chǎn)生接觸應力§2.1載荷和應力8.接觸強度接觸應力：當兩零件以點、線相接觸時，其接觸的局部會引起較大

的應力。零件1和2初始接觸線上沿連心線方向的彈性位移點接觸時，接觸區(qū)一般呈橢圓形。本教材的接觸應力計算僅為線接觸的情況線接觸：§2.1載荷和應力綜合曲率半徑--正壓力--接觸線長度--兩圓柱體材料的彈性模量--兩圓柱體材料的泊松比--材料彈性系數(shù)理論依據(jù)：赫茲公式接觸應力是脈動循環(huán)變應力§2.1載荷和應力§2.2機械零部件的失效形式與設計準則1.失效與防止失效的對策機械零部件由于某種原因喪失工作能力而不能正常工作時稱為失效。失效形式分類如下：為保證零部件正常工作能力，避免失效，一般采取以下幾方面的措施：

按強度、剛度等工作能力準則計算零件尺寸，使在滿足工作要求條件下尺寸盡量緊湊1）控制零件尺寸2）合理選擇材料和熱處理從考慮強度出發(fā)選擇強度極限較高的材料,使同樣尺寸的零件可承受更大載荷而不破壞。從考慮剛度出發(fā)選擇彈性模量較大的材料，在相同工作條件下可減小變形量。從考慮零件的表面硬度和整體韌性出發(fā)，合理地選擇熱處理工藝方法。合理選配摩擦副材料以減少磨損?！?.2機械零部件的失效形式與設計準則3）確定合理的結構結構合理是保證零部件正常工作能力的重要因素。如箱體兩軸承孔的結構，若能使其一次鏜削加工，可保證對中性，避免軸與軸承間由于不同心而引起的附加磨損。4）合理使用和維護機械使用過程中的維護，如閉式系統(tǒng)的密封，相對運動零件間的潤滑，聯(lián)接件的防松等，都將直接影響其工作能力?！?.2機械零部件的失效形式與設計準則2.失效分析與設計準則

設計零件時，一般從零件的功能要求出發(fā)，根據(jù)其工作條件—運動受力、應力狀態(tài)等分析失效的可能性，然后針對失效形式確定設計準則。所謂設計準則即衡量零件工作能力的條件式。根據(jù)以上所述，除采取其他防止失效的對策外，常見的失效形式及對應設計準則見教材表2-3§2.2機械零部件的失效形式與設計準則§3.1金屬材料的力學性能§3.2常用金屬材料§3.3常用非金屬材料第3章機械工程材料及性能§3.4鋼的熱處理§3.5機械零件的選材3.1金屬材料的力學性能3.1.1強度、剛度與塑形金屬材料的強度和塑形是通過拉伸試驗測定出來的標準試樣低碳鋼的拉伸曲線1.強度是指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。強度極限和屈服極限是表征強度的主要性能指標（1）屈服強度：（2）強度極限：是材料發(fā)生斷裂前所能承受的最大應力，拉伸試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應力，以表示以表示2.剛度是指材料抵抗彈性變形的能力彈性模量E：在彈性變形范圍內(nèi)，應力與應變的比值；

是表征材料剛度的主要性能指標。3.1金屬材料的力學性能3.塑形指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不產(chǎn)生斷裂的能力。工程上一般用材料被拉斷后所留下的殘余變形來表示材料的塑性，一般用兩個指標來表示：塑性指標斷后伸長率斷面收縮率越大塑性越好3.1金屬材料的力學性能3.1.2硬度材料抵抗壓入物壓陷的能力。即：材料對局部塑性變形的抵抗能力，工程上常用的洛氏硬度和布氏硬度。

布氏硬度（HBW）布氏硬度通常用于灰鑄鐵、非鐵合金及較軟的鋼材3.1金屬材料的力學性能洛氏硬度（HBW）根據(jù)最終壓痕深度和初始壓痕深度的差值及常數(shù)和,通過計算給出：

洛氏硬度試驗原理缺點是測得的硬度值重復性較差，這對存有偏析或組織不均勻的被測金屬尤為明顯3.1金屬材料的力學性能3.1.3韌性金屬材料在使用過程中除要求有足夠的強度和塑性外，還要求有足夠的韌性。金屬材料的韌性，就是材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。夏比沖擊性試驗原理3.1.4線膨脹系數(shù)由于物體具有熱膨脹性，所以一個零件的尺寸在不同溫度下會有不同的數(shù)值。零件尺寸與溫度之間的變化關系可表示為：

3.1金屬材料的力學性能3.2常用金屬材料常用的金屬材料主要有：鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、有色金屬3.2.1鑄鐵性能：具有良好的鑄造性、耐磨性、吸振性及切削加工性能，而且價格低廉，生產(chǎn)設備簡單。因此，它是應用最多的一種金屬材料。分類：（1）灰口鑄鐵(如：HT150)；最低抗拉強度300MPa（2）可鍛鑄鐵（如：KT300－6）；300MPa,延伸率為6%（3）球墨鑄鐵（如：QT600－3）；（4）合金鑄鐵（用于耐熱、耐磨、耐蝕等）。是含碳量大于2.11%的鐵碳合金。通常把含碳量在0.02%-2.11%之間的鐵碳合金稱為碳素鋼。碳素鋼中長存的雜質(zhì)：硅(Si)、錳（Mn）、硫（S）、磷（P）。

3.2.2碳素鋼按碳的質(zhì)量分數(shù)分類1.低碳鋼(<0.25%)2.中碳鋼(0.25%~0.6%)3.高碳鋼(>0.6%)按鋼的質(zhì)量分類1.普通碳素鋼(S<0.055%P<0.045%)Q1952.優(yōu)質(zhì)碳素鋼(S<0.045%P<0.04%)30453.高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼(S<0.03%P<0.035%)按用途分類1.碳素結構鋼(C<0.038%)2.優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼(SP<0.035%)3.非合金工模具鋼(C0.7~1.35%)T103.2常用金屬材料碳素鋼命名方法：1.碳素結構鋼（普通碳素結構鋼）標志符號Q+屈服強度數(shù)值+等級符號+脫氧程度符號例：Q235—BF屈服點強度235MPaB級碳素沸騰鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼(SP<0.035%)

兩位數(shù)字（萬分）

10F含碳0.1%優(yōu)質(zhì)碳素結構沸騰鋼

08101520253035455055606570753.碳素工具鋼(C0.7~1.35%)

一位或兩位數(shù)字（千分）

T10(C10/1000)T7(C7/1000)

低碳鋼中碳鋼高碳鋼3.2常用金屬材料

合金元素的種類：鉻（Cr）、錳（Mn）、鎳（Ni）、硅（Si）、硼（B）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、鈦（Ti）、鋯（Zr）和稀土元素（Re）等。

目的：

使鋼獲得一般碳素鋼達不到的性能，如硬度、強度、塑性和韌性等；提高耐磨、防腐、防酸性能；獲得高彈性、高抗磁或?qū)Т判缘取?.2.3合金鋼為了改善鋼的性能，專門在鋼中加入一種或數(shù)種合金元素3.2常用金屬材料合金鋼分類按各合金元素的質(zhì)量分數(shù)分類：1.低合金鋼(全部合金元素<5%)2.中合金鋼(全部合金元素5%~10%)3.高合金鋼(全部合金元素>10%)按合金元素種類分：鉻鋼、錳鋼、鉻鎳鋼按主要用途分類：1.合金結構鋼2.合金工模具鋼3.特殊性能結構鋼3.2常用金屬材料用途1.合金結構鋼綜合機械性能好，高強高韌。牌號“兩位數(shù)字（萬分）+合金元素符號+數(shù)字（百分）"滲碳鋼C0.15%～0.25%用于表面耐磨并承受動力載荷的零件

齒輪軸銷20Cr、20Mn2

調(diào)質(zhì)鋼C0.25%～0.50%用于制造高強度、高韌性的零件主軸齒輪40Cr、40Mn2彈簧鋼C0.6%～0.7%用于制造各類彈性零件

60Si2Mn軸承鋼C0.95%～1.1%用于制造滾珠、滾柱、套圈、導軌等GCr15

牌號不同(15/1000)2.合金工具鋼制造刃具、磨具和量具

牌號“一位數(shù)字（千分）+合金元素符號+數(shù)字（百分）"1.刃具鋼高的硬度、耐磨性、熱硬性W18Cr4V2.模具鋼熱模具鋼冷模具鋼5CrMnMo(C5/1000)Cr123.量具鋼硬度、耐磨性、不易變形、工藝性好

GCr15CrWMn9SiCr3.2常用金屬材料3.特殊性能鋼

牌號“一位數(shù)字（千分）+合金元素符號+數(shù)字（百分）"不銹鋼2Cr131Cr18Ni9耐熱鋼15CrMo、4Cr9Si2耐磨鋼ZGMn133.2.4有色金屬材料與鋼鐵相比，有色金屬材料的強度較低，應用它的目的主要是利用其某些特殊的性能，如鋁、鎂、鈦及其合金密度小，銅、鋁及其合金導電性好，鎳、鉬及其合金能耐高溫等。因此，工業(yè)上除大量使用黑色金屬外，也廣泛使用有色金屬。有色金屬及其合金種類繁多，一般工業(yè)部門最常用的有銅及其合金、鋁及其合金、軸承合金等。（狹義的有色金屬又稱非鐵金屬，是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統(tǒng)稱）

3.2常用金屬材料1.銅及其合金

純銅（紫銅）、黃銅（銅鋅合金）、青銅（銅錫鉛合金）

2.鋁及其合金

鋁合金有足夠的強度、較好的塑性和良好的抗腐蝕性，且

多數(shù)可以熱處理強化。

純鋁的密度約為鐵的1/3

鋁合金主要分形變合金和鑄造合金

3.2常用金屬材料工程塑料：

聚酰胺（尼龍）、聚甲醛等。熱塑性塑料和熱固性塑料工業(yè)陶瓷：

普通陶瓷、特種陶瓷等。高抗壓、高硬度、低抗拉、抗高溫、絕緣好復合材料：

由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)人工組成的多相材料。橡膠：

良好的彈性、耐磨、力學性能好，金屬橡膠以金屬絲為原材料，有橡膠一樣的性能。3.3常用非金屬材料熱處理的原因：

生產(chǎn)過程中，鋼制零件除需要經(jīng)過各種熱、冷加工工序外，往往還要在加工工序中進行若干次熱處理，以改善鋼的加工工藝性能，提高鋼的機械性能，增加壽命、耐磨性等。鋼的熱處理：

將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)施以不同形式的加熱、保溫和冷卻，從而改變（或改善）其組織結構，以達到預期性能的操作工藝。熱處理不改變工件形狀，只改變內(nèi)部組織結構，以獲得不同的機械性能。

3.4鋼的熱處理鋼的熱處理可以改善鋼的加工工藝性能、提高鋼的機械性能、增加壽命、耐磨性等。1.概述熱處理方法：3.4鋼的熱處理將鋼件加熱到臨界溫度以上20~30度，經(jīng)保溫一段時間后隨熱處理爐（或埋入石灰石、沙中冷卻）緩慢冷卻至500度以下，然后在空氣中冷卻。目的：降低鋼的硬度，改善切削性能；細化鋼的晶粒，減少組織的不均勻性；消去工件在鍛造、鑄造中出現(xiàn)的內(nèi)應力。2.鋼的退火和正火：（鍛、鑄造后，粗加工前）1）退伙和正火的主要目的調(diào)整硬度以便進行切削加工，經(jīng)適當退火和正火后，可使工件硬度調(diào)整到170HBW～250HBW，該硬度值具有最佳的切削加工性能。消除殘余內(nèi)應力,可減少工件后續(xù)加工中的變形和開裂。細化晶粒，改善組織，提高力學性能。為最終熱處理(如淬火)作好準備。2）退火3.4鋼的熱處理將鋼件加熱到臨界溫度以上30~50度，保溫一段時間后從爐中取出，在空氣中冷卻。目的：正火和退火相似，但正火后機械強度略高。3)正火：3.鋼的淬火和回火：

淬火和回火是生產(chǎn)中應用最廣泛的兩種熱處理工藝。1）淬火和回火的目的淬火的目的是先獲得馬氏體或貝氏體,以提高鋼的硬度和強度,再為以后獲得各種力學性能的實用回火組織做準備?；鼗鸬闹饕康氖窍慊饍?nèi)應,以降低鋼的脆性,防止產(chǎn)生裂紋,同時使鋼獲得所需的力學性能。3.4鋼的熱處理淬火是將工件加熱到臨界溫度以上30－50度，保溫一定時間，然后在水或鹽水或油中急速冷卻。目的：提高鋼的硬度和強度。但急速冷卻引起內(nèi)應力，使鋼變脆，所以淬火后必須回火，以得到較高的強度、硬度和韌性。2）淬火將淬火后的工件加熱到臨界溫度以下，保溫一定時間后，在空氣、水或油中冷卻。目的：硬度、強度略有降低，但消除了內(nèi)應力和脆性低溫回火：150~250

去應力、高硬度、耐磨;刃具，模具，滾動軸承，耐磨件。中溫回火：350~500

高彈性、高韌性;彈簧、發(fā)條、鍛模高溫回火：500~650

良好的綜合機械性能（高強度、好的韌性）

調(diào)質(zhì)處理

疲勞載荷的中碳鋼重要零件，連桿、曲軸、主軸、齒輪、重要螺釘

時效：也是回火的一種特殊形式，分為自然時效和人工時效

3）回火3.4鋼的熱處理目的：是使工件表面獲得高硬度和耐磨性，而內(nèi)部仍保持足夠的塑性和

韌性。4.鋼的表面淬火：利用火焰或高頻感應電流迅速加熱表面，然后立即淬火。感應淬火其他表面加熱淬火方法火焰淬火接觸電阻加熱淬火3.4鋼的熱處理將鋼件放在某種化學介質(zhì)中，通過加熱、保溫、冷卻的方法使介質(zhì)中的某些元素滲入鋼件表面，改變了表面層的化學成分，從而使其表面具有與內(nèi)部不同的特殊性能。一般都是使表面獲得高硬度、高疲勞極限，以及耐磨、防腐蝕性能。5.表面化學熱處理將低碳鋼工件放在大量含碳的固體（木炭粉和碳酸鹽）或氣體（天然氣、煤氣等）介質(zhì)中，加熱到850～950℃，保溫一段時間，使碳擴散到鋼表面層內(nèi)，使表面層的含碳量達到0.8%～1.2%。再經(jīng)淬火和低溫回火，從而獲得高硬度和耐磨性。鋼的滲碳3.4鋼的熱處理將鋼件放入含有氮的介質(zhì)或利用氨氣加熱分解的氮氣中，加熱到500～620℃，持續(xù)保溫20～50小時，使氮擴散滲入鋼件表面層內(nèi)。經(jīng)氮化處理的鋼件不再經(jīng)淬火便具有很高的表面層硬度及耐磨性，并大大提高疲勞極限、耐腐蝕性能、抗膠合性及耐熱性。鋼的滲氮鋼的碳氮共滲

碳氮共滲是向鋼的表層同時滲氮和氮的過程，習慣上又稱為氰化。氰化是將工件放入含有氰鹽或氰根的活性介質(zhì)中，加熱保溫一定時間后使碳與氮同時擴散滲入到工件表面層。

中溫氣體碳氮共滲以滲碳為主,其目的是提高鋼的硬度、耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其目的是提高鋼的耐磨性和抗膠合性。3.4鋼的熱處理化學處理：金屬零件表面的化學處理主要有氧化和磷化。

在金屬表面附上一層覆蓋層，以達到防腐、改善性能及裝飾的作用。通常分電鍍、化學處理和涂漆三種。6.金屬零件的表面處理電鍍:

是應用電解原理在某些金屬（或非金屬）表面鍍上一薄層其它

金屬或合金的過程。分為：鍍鉻、鍍鎳、鍍鋅涂漆：涂漆是在零件或制品的表面涂上油漆，使零件或制品表面與外界環(huán)境中的有害作用介質(zhì)機械的隔開，并對零件、制品起裝飾作用，有時還可以起絕緣作用。3.4鋼的熱處理3.5機械零件的選材1.一般原則選材一般原則是首先保證使用性能，同時兼顧工藝性和經(jīng)濟性。分析零件的工作條件，確定使用性能

機械零件所用的材料是多種多樣的，常用的材料有：鋼、鑄鐵、有色金屬和非金屬材料等。從各種各樣的材料中選擇出合適的材料和熱處理方式是機械設計加工中一個重要問題，也是受到多方面因素制約的問題。進行失效分析，確定使用性能從零件使用性能要求提出對材料的性能的要求2.工藝性原則指金屬材料所具有的能夠適應各種加工工藝要求的能力。用金屬制造零件的加工方法基本上有四種：鑄造、壓力加工（鍛造、沖壓）、焊接和機械切削加工（車、銑、刨、磨、鉆等）。1）鑄造性能：是指澆注時液態(tài)金屬的流動性、凝固時的收縮性和偏析傾向等灰口鑄鐵和青銅有良好的鑄造性能。各種工藝方法對材料提出的要求2）壓力加工性能：包括壓力加工(如冷沖壓、冷軋、冷擠壓等)和熱壓力加工

(如鍛造、熱軋、熱擠壓等)時材料的塑性和變形抗力及可熱加工

的溫度范圍、抗氧化性和加熱、冷卻要求等，變形鋁合金、銅合

金、低碳鋼的壓力加工性能好、而高碳鋼差。3.5機械零件的選材3）焊接性：指材料在通常的焊接方法和焊接工藝條件下，能否獲得良好焊縫的性能。低碳鋼的焊接性能好，高碳鋼和鑄鐵的焊接性能差。4）切削加工性：是指對材料進行切削加工的難易程度，一般用切削力、零件表面粗糙度、刀具磨損及切屑排除的難易程度來衡量?；铱阼T鐵具有良好的切削加工性。5）熱處理工藝性：包括淬透性、淬硬性、回火穩(wěn)定性、變形開裂性等。碳素鋼的淬透性差，強度低，合金鋼優(yōu)于碳素鋼。3.5機械零件的選材

在滿足使用要求的前提下，選用材料時還應注意降低零件的總成本。零件的總成本包括材料本身的價格和加工制造的費用。機械化、自動化的生產(chǎn)對材料的加工性能及尺寸規(guī)格的一致性要求十分嚴格，因此不能輕易采用劣質(zhì)材料來達到降低成本的目的。3.經(jīng)濟性原則4.選材的一般步驟和應注意的問題選材的一般步驟(1)分析零件的工作條件及失效形式,提出關鍵的性能要求,同時考慮其他性能。(2)與成熟產(chǎn)品中相同型號的零件、通用或簡單零件，可采用經(jīng)驗類比選材。(3)確定零件應具有的主要性能指標。(4)初步選定材料牌號并決定熱處理和其他強化方法。(5)對關鍵零件批量生產(chǎn)前要進行實驗，初步確定材料、熱處理方法是否合理、

冷熱加工性好壞。實驗滿意后方可逐步批量生產(chǎn)。3.5機械零件的選材選材應注意的問題(1)實際性能和實驗數(shù)據(jù)—常用手冊中的性能數(shù)據(jù)都是小尺寸標準試樣的實驗結果，要注意材料尺寸效應。截面越大實際力學性能越差。(2)材料的加工工藝及熱處理—同種材料，不同的加工工藝，其性能數(shù)據(jù)也不同，應注意發(fā)揮材料的潛力。(3)注意材料化學成分與熱處理工藝參數(shù)—由于種種原因，實際使用材料的化學成分與試樣的化學成分有一定的偏差，應注意由于化學成分的波動引起性能和相變點的變化。3.5機械零件的選材§4.1機械零部件結構設計的任務、特點、內(nèi)容和過程§4.2機械零部件結構設計的設計準則§4.3機械零部件的結構工藝性第4章機械零部件設計制造的結構工藝性4.1機械零部件結構設計的任務、特點、內(nèi)容和過程1.機械零部件結構設計的任務和特點1）任務

機械結構設計的任務是在總體設計的基礎上，根據(jù)所確定的原理方案，將抽象的機構運動簡圖具體化為零部件的結構圖，以實現(xiàn)機器所要求的功能。2）特點

集思考、繪圖、計算(有時要進行必要的實驗)于一體的設計過程，是機械設計中涉及問題最多、最具體、工作量最大的工作階段，對機械設計的成敗起著舉足輕重的作用。

具有多解性，即滿足統(tǒng)一設計要求的機械結構并不是唯一的。因此，創(chuàng)新和優(yōu)化是獲得最優(yōu)解的唯一途徑。

機械結構設計階段是一個很活躍的設計環(huán)節(jié),常需反復交叉進行。2.機械零部件結構設計的內(nèi)容和過程1）內(nèi)容包括三個方面的內(nèi)容：功能設計、質(zhì)量設計、優(yōu)化和創(chuàng)新設計(1)功能設計是為滿足主要機械功能要求，在技術上的具體化。將抽象的工作原理圖、運動簡圖具體化為零件圖，并進一步確定它們的加工工藝、材料、公差和裝配等。4.1機械零部件結構設計的任務、特點、內(nèi)容和過程(2)質(zhì)量設計(3)創(chuàng)新設計和優(yōu)化設計

是在功能設計基礎上，兼顧各種要求和限制，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能價格比的工作過程，所謂的要求和限制包括力學、工藝、

材料、裝配、實用、美觀、成本、安全、環(huán)保等眾多方面。它們是貫穿機械結構設計的全過程，它涉及結構的功能、加工工藝、強度、剛度、精度、材料的使用、裝拆工藝性結構的宜人性等多個方面。4.1機械零部件結構設計的任務、特點、內(nèi)容和過程2）過程(1)從滿足機器整體的要求出發(fā),明確待設計零部件的要求和空間邊界條件。(2)粗略估算零部件的主要尺寸，并按一定比例繪制草圖，初定零部件的

結構。(3)對初定結構運用分析與綜合的思維法則，構造各種可供選擇的結構方案，

確定優(yōu)化的結構方案。(4)結構設計的計算與改進。

(5)結構設計完善。按技術、經(jīng)濟和社會指標不斷完善，尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，對照各種要求和限制，反復改進。(6)完成結構設計圖，制定技術文件。4.1機械零部件結構設計的任務、特點、內(nèi)容和過程4.2機械零部件結構設計的設計準則1.實現(xiàn)預期功能的設計準則

1．明確功能

零部件結構設計時應考慮其在機器中的功能以及它與其他零部件相互的連接關系。零部件主要的功能有：承受載荷，傳遞運動和動力，以及保證或保持與有關零件或部件之間的相對位置或運動軌跡等。設計的結構應能滿足從機器整體考慮對它的功能要求。

2．功能合理分配

產(chǎn)品設計時，根據(jù)具體情況，通常有必要將任務進行合理的分配，即將一個功能分解為多個分功能。V帶截面的結構，是任務合理分配的一個實際應用。纖維繩用來承受拉力，橡膠填充層承受帶彎曲時的拉伸和壓縮，包布層與帶輪輪槽接觸，產(chǎn)生傳動所需的摩擦力。例：

又如，若只靠螺栓預緊產(chǎn)生的摩擦力來承受橫向載荷時，會使螺栓的尺寸過大，可增加抗剪元件，如銷、鍵和套筒等，以分擔橫向載荷。4.2機械零部件結構設計的設計準則3.功能集中

為了簡化機械產(chǎn)品的結構，降低加工成本，便于安裝，在某些情況下，可有一個零件或部件承擔多個功能。螺釘集成結構4.2機械零部件結構設計的設計準則2.滿足強度要求的設計準則1．等強度準則

零件截面尺寸的變化應與其內(nèi)應變化相適應，使各截面的強度相等。2．合理力流準則

力流在構件中不會中斷，任何一條力線都不會突然消失，必須是從一處傳入，從另一處傳出。力流的另一個特性是它傾向于沿最短的路線傳遞，從而在最短路線附近力流密集，形成高應力區(qū)，其他部位力流稀疏4.2機械零部件結構設計的設計準則3．減小應力集中準則結構設計時，應盡量避免或減小應力集中，如增大過渡圓角、采用卸載結構等，

4．載荷平衡準則

所謂載荷平衡就是指采取結構措施，部分或全部平衡無用力，以減輕或消除其不良的影響。這些結構措施主要采用平衡元件、對稱布置等。4.2機械零部件結構設計的設計準則3.滿足結構剛度的設計準則

1）用拉、壓代替彎曲2）合理設計斷面形狀

構件的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)剛度與其截面慣性矩成正比。在截面面積相同時，工字梁的抗彎慣性矩相對值最大，即抗彎曲剛度最大，但抗扭剛度最??；圓形截面的抗扭剛度最大。4.2機械零部件結構設計的設計準則3)用加強筋或隔板增強剛度4)增加支承或合理布置支承

如機床主軸附加虛約束支承可以提高主軸系統(tǒng)的剛度。由于懸臂結構的彎曲剛度差，應盡量避免采用懸臂軸之類的結構，或盡量減少其懸臂長度。

5)提高接觸剛度

影響接觸剛度的因素，包括接觸表面的粗糙度，接觸表面的實際接觸點數(shù)及其均勻分布的程度，構件材料的彈性和塑性等。4.2機械零部件結構設計的設計準則4.考慮加工工藝性的設計準則

所謂好的加工工藝，是指零部件的結構易于加工制造，任何一種加工方法都有其使用的局限性，或生產(chǎn)成本很高，或質(zhì)量受到影響。設計結構時盡可能揚長避短。常見的加工方法有鑄造、鍛造、焊接、機械切削加工等。

實際應用中，零部件結構工藝性受到諸多因素的制約，如生產(chǎn)批量的大小會影響毛坯件的生產(chǎn)方法；生產(chǎn)設備的條件可能會限制工件的尺寸；此外，造型、精度、熱處理、成本等方面都有可能對零部件結構的工藝性有制約作用。因此，結構設計中應充分考慮上述因素對工藝性的影響。4.2機械零部件結構設計的設計準則5.考慮裝配工藝性的設計準則1）合理劃分裝配單元

整機應能分解成若干可單獨裝配的單元(部件或組件)，以實現(xiàn)平行且專業(yè)化的裝配作業(yè)，縮短裝配周期，并且便于逐級技術檢驗和維修。2）使零部件得到正確安裝(1)保證零件準確定位法蘭盤結構4.2機械零部件結構設計的設計準則(2)避免雙重配合裝配結構(3)防止裝配錯誤裝配定位4.2機械零部件結構設計的設計準則

3）使零部件便于裝配和拆卸留有扳手空間便于軸承拆卸避免過長配合

(a)不合理結構(b)改進后結構

(a)不合理結構(b)改進后結構4.2機械零部件結構設計的設計準則6.考慮造型設計的設計準則

產(chǎn)品設計不僅要滿足功能要求，而且還應考慮產(chǎn)品造型的美學價值，使之對人產(chǎn)生吸引力。外觀設計包括三方面：造型、顏色和表面處理。考慮造型時，應注意以下三個問題。形狀簡單同一色彩、圖案的支持和點綴尺寸比例協(xié)調(diào)4.2機械零部件結構設計的設計準則4.3機械零部件的結構工藝性1.零件熱處理的結構工藝性1）避免厚薄懸殊的截面截面厚薄懸殊的零件，在淬火冷卻時，由于冷卻不均勻而造成的變形、開裂傾向較大，設計時應采取適當?shù)拇胧┤缂雍窳慵〉牟糠?、開工藝孔、合理安排孔洞的位置、變不通孔為通孔2)避免尖角和棱角零件的尖角、棱角部分是淬火應力最為集中的地方，易產(chǎn)生淬火裂紋。因此，在設計時盡量采用圓角或倒角形式，零件形狀不對稱，熱處理時應力分布不均勻，易引起變形，如圖所示的鏜桿截面，設計成對稱結構，結果減小了鏜桿在熱處理時的變形量。3)采用對稱結構鏜桿截面示意圖4.3機械零部件的結構工藝性某些有脆裂傾向而各部分工作條件要求不同的零件或形狀復雜的零件，在可能條件下，可采用組合結構或鑲拼結構，如圖示。對大型模具，采用分離鑲拼結構后，可以化大為小，有利于冷、熱加工，有效地減小變形和開裂，提高產(chǎn)品合格率。4）采用組合結構a)整體結構b)組合結構零件的鑲拼結構4.3機械零部件的結構工藝性2.鑄件的結構工藝性1）壁厚盡可能均勻

鑄件的最小壁厚應滿足液態(tài)金屬的流動性要求，鑄件各部分的壁厚應均勻，且不宜過厚，若鑄件各部分的壁厚差別過大，則厚壁處形成金屬聚集的熱節(jié)，致使厚壁處易于產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。同時由于各部分的冷卻速度差別較大，還將形成熱應力，這種熱應力可使鑄件薄厚變化較大處產(chǎn)生裂紋

(a)不合理構(b)改進后結構4.3機械零部件的結構工藝性2）起摸斜度

鑄件中凡垂直于分型面的立壁必須具有一定傾斜度，此傾斜度稱為起模斜度。

起模斜度的大小取決于立壁的高度、造型方法、模型材料等因素，通常為。立壁愈高，斜度愈?。粰C器造型應比手工造型小，而木模應比金屬

(a)改進前(b)改進后模斜度大。內(nèi)壁的起模斜度應比外壁大，通常為4.3機械零部件的結構工藝性如圖所示鑄件在起模方向存有外部側凹，不便于起模。

3）盡量減少分箱面(a)改進前(b)改進后存有上下法蘭，通常要用三箱造型去掉上部法蘭，對結構進行了簡化改為兩箱造型4.3機械零部件的結構工藝性在不影響強度和剛度的條件下，改進鑄件結構，免去型芯，則鑄件的工藝性得到改善，4）盡量不用型芯(a)改進前有型芯(b)改進后無型芯4.3機械零部件的結構工藝性鑄鐵件的加強肋板應承受壓力，因為鑄鐵的抗壓強度比抗拉強度高的多。肋板承受拉力時，則其結構不合理，應改變結構使鑄鐵肋板受壓力。5）注意肋板的受力(a)肋板受拉結構不合理(b)肋板受壓結構合理4.3機械零部件的結構工藝性3.鍛件的結構工藝性

1）自由鍛的結構工藝性自由鍛鍛件若有錐體或斜面結構將使鍛造工藝復雜，操作不方便改進結構，取消錐體或斜面結構4.3機械零部件的結構工藝性鍛件若由數(shù)個簡單幾何形體構成時，幾何體間的交接處不應形成空間曲線。采用自由鍛方法極難成型改成平面與圓柱、平面與平面相接的結構4.3機械零部件的結構工藝性自由鍛件上不應設計出加強筋、凸臺或空間曲線表面4.3機械零部件的結構工藝性自由鍛鍛件的橫截面若有急劇變化或形狀較復雜，應設計成由幾個簡單件構成的組合體。每個簡單件鍛制成形后，再用焊接或機械連接方式構成整體件。

4.3機械零部件的結構工藝性

模鍛件上必須具有一個合理的分模面，以保證模鍛成型后，容易從鍛模中取出。并且應使敷料最少，鍛模容易制造，由于模鍛件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合的表面才需進行機械加工，其他表面均應設計為非加工表面。模鍛件上與分模面垂直的非加工表面，應設計出模斜度。為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件外形應力求簡單、平直和對稱2）模鍛件的結構工藝性(a)結構不對稱無出模斜度(b)結構對稱有出模斜度4.3機械零部件的結構工藝性(a)分模面位置不合理(b)合理的分模面位置4.3機械零部件的結構工藝性4.焊接件的結構工藝性合理的焊縫位置是焊接結構設計的關鍵，與產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本及勞動條件密切相關。焊縫布置應盡量分散，焊縫密集或交叉，會造成金屬過熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化。因此兩條焊縫的間距一般要大于三倍板厚，且不小于100mm。1）焊縫的布置4.3機械零部件的結構工藝性焊縫的位置應盡可能對稱布置

焊縫應盡量避開最大應力斷面和應力集中位置，對于受力較大、結構較復雜的焊接構件，在最大應力斷面和應力集中位置不應該布置焊縫。4.3機械零部件的結構工藝性

焊縫應盡量避開機械加工表面，有些焊接結構是一些零件，需要進行機械加工，如焊接輪轂、配管件、焊接支架等。其焊縫位置的設計應盡可能距離已加工表面遠一些。4.3機械零部件的結構工藝性

接頭形式應根據(jù)結構形狀、受力、強度要求、工件厚度、焊后變形大小、坡口加工難易程度、焊接方法等因素綜合考慮決定。

2）接頭形式的選擇不合理合理不合理合理4.3機械零部件的結構工藝性5.零件切削加工的結構工藝性

鉆頭進口端避免與斜面或弧面接觸

1）鉆削禁忌一側受力，一側空載鉆頭的進口端結構4.3機械零部件的結構工藝性

2）定位可靠，夾緊簡便

機械零件在加工時(如車削)必須夾持在機床上，因此機械零件上必須有便于夾持的部位。另外，夾持零件必須有足夠大的夾持力，以保證在切削力作用下，零件不會晃動。車削工件夾緊方式刨車削工件夾緊方式4.3機械零部件的結構工藝性在同一工件上相同功能結構要素盡可能尺寸一致，減少換刀次數(shù)。如圖中階梯軸不同軸段的過渡圓角和不同軸段的鍵槽寬度，應改為右圖結構。3）減少結構要素的種類和規(guī)格不合理合理4.3機械零部件的結構工藝性4）減少走刀次數(shù)和行程在同一工件上具有兩個不同高度待加工的凸臺，需兩次走刀，如圖a結構應改成圖b所示的結構，這樣只需一次走刀。(a)(b)4.3機械零部件的結構工藝性只需一次走刀完成

兩工件配合長度較長，增加了走刀的行程，沒有必要，且不利于裝配。

如圖(a)所示軸與套筒的配合，應改為(b)所示結構。

(a)(b)減少走刀行程4.3機械零部件的結構工藝性5）減少裝夾次數(shù)

在同一軸線，不同方向加工有不同直徑或相同直徑的不通孔，需裝夾兩次，

如圖(a)所示，應該為(b)所示結構。一次裝夾就可完成，并易保證孔的

同軸度要求。

(a)(b)減少裝夾次數(shù)4.3機械零部件的結構工藝性6.零部件裝配結構工藝性1)有足夠的緊固件裝拆空間螺栓無法裝入可使螺栓裝入或拆卸。4.3機械零部件的結構工藝性有同軸度要求的零件相連接時應有裝配定位基準面。

(a)(b)2）具有位置精度要求的零件應有定位基面靠螺紋定位不易保證同軸度定位基準借助裝配基準圓柱面保證同軸度要求4.3機械零部件的結構工藝性3）連接件要易于裝拆軸承座連接螺釘安裝在箱體內(nèi)部，裝拆時需用專用工具，并且不方便螺釘布置在箱體外部，便于裝拆。4.3機械零部件的結構工藝性§5.1概述§5.2尺寸公差與配合§5.3表面粗糙度第5章機械精度設計基礎§5.4集合公差5.1概述

機械精度設計是根據(jù)機械的功能要求，正確地對機械零件的尺寸精度、形狀和位置精度以及表面精度按要求進行設計，并將它們正確地標注在零件圖以及裝配圖上。1.互換性的含義互換性是指某一產(chǎn)品（包括零件、部件）與另一產(chǎn)品在尺寸、功能上能夠彼此互相替換的性能。完全互換：從同一規(guī)格的一批零件中任取一件，不經(jīng)任何修配就能裝到部件或機器上，而且能滿足規(guī)定的性能要求。這種互換性稱為完全互換。不完全互換：如果把一批兩種互相配合的零件按尺寸大小分成若干組，在一個組內(nèi)的零件才有互換性；或者雖不分組，但需做少量修配和調(diào)整工作，才具有互換性，這種互換性稱不完全互換?；Q性的作用1)有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)；2)產(chǎn)品設計標準化，縮短設計周期；3)維修時易更換配件，減少修理時間和費用，保證設備原有的性能。2.誤差與公差1)

誤差與精度的概念零件加工后的實際幾何參數(shù)與理想零件幾何參數(shù)相符合的程度，稱為加工精度（簡稱精度）。它們中間的差值稱為誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低，故精度可用誤差來表示。2)零件幾何參數(shù)誤差的種類（1）尺寸誤差：實際尺寸與理想尺寸之差；（2）形狀誤差：實際形狀與理想形狀之差；（3）位置誤差：實際位置與理想位置之差。3)公差零件幾何參數(shù)允許的變動范圍，產(chǎn)品設計時給定的。尺寸公差、形狀公差狀、位置公差5.1概述

5.2.1、公差與配合的術語和定義1.尺寸

1)公稱尺寸設計時給定的尺寸稱為基本尺寸?？祝篋軸：d2)實際尺寸

通過實際測量得到的尺寸。5.2尺寸公差與配合3)極限尺寸

允許尺寸變動的兩個界線值，以基本尺寸為基數(shù)來確定：孔的最大極限尺寸：Dmax，最小極限尺寸：Dmin；軸的最大極限尺寸：dmax，最小極限尺寸：dmin；5.2尺寸公差與配合2.偏差與尺寸公差1)尺寸偏差（簡稱偏差）某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差，稱為尺寸偏差。上偏差：最大極限尺寸與其基本尺寸的代數(shù)差。下偏差：最小極限尺寸與其基本尺寸的代數(shù)差。極限偏差：上偏差和下偏差統(tǒng)稱為極限偏差。實際偏差：實際尺寸與基本尺寸的代數(shù)差。5.2尺寸公差與配合ES－孔的上偏差；EI－孔的下偏差；es－軸的上偏差；ei－軸的下偏差；

5.2尺寸公差與配合尺寸公差：允許尺寸的變動量，即最大極限尺寸和最小極限尺寸的代

數(shù)差的絕對值，也等于上偏差和下偏差的代數(shù)差的絕對值。2)尺寸公差（簡稱公差）軸的公差：孔的公差：5.2尺寸公差與配合零線：在公差與配合圖解（簡稱公差帶圖）中，確定偏差的一條基準直線，

通常用零線來表示基本尺寸。公差帶：代表上下偏差的兩條直線所限定的一個區(qū)域，稱為尺寸公差帶或公

差帶。3）公差帶5.2尺寸公差與配合例：已知：孔、軸基本尺寸為φ25mm,Dmax=φ25.021mm，Dmin=φ25.000mm，dmax=φ24.980mm，dmin=φ24.967mm。求：孔與軸的極限偏差和公差，并注明孔與軸的極限偏差在圖樣上如何標注。mmmm孔的上偏差：ES=Dmax－D=25.021－25=+0.021mm孔的下偏差：EI=Dmin－D=25-25=0軸的上偏差：es=dmax－d=24.980-25=-0.02mm軸的下偏差：ei=dmin－d=24.967-25=-0.033mm孔的公差：軸的公差：解：5.2尺寸公差與配合

在圖樣上的標注+0.0210軸為φ25-0.020-0.033孔為φ255.2尺寸公差與配合間隙或過盈：孔的尺寸與軸的尺寸代數(shù)差，此差值為正時是間隙；

為負時是過盈。3.配合是指基本尺寸相同、相互結合的孔和軸公差帶之間的關系。分類：

間隙配合、過盈配合、過渡配合

5.2尺寸公差與配合Xmax=Dmax－dmin=ES-eiXmin=Dmin－dmax=EI-es具有間隙（包括最小間隙等于零）的配合。它的特點是孔的公差帶在軸的公差帶之上。1）間隙配合最小間隙：最大間隙：5.2尺寸公差與配合Ymax=Dmin－dmax=EI-esYmin=Dmax－dmin=ES-ei具有過盈（包括最小過盈等于零）的配合。其特點為孔的公差帶在軸的公差帶之下2）過盈配合最大過盈：最小過盈：5.2尺寸公差與配合可能具有間隙或過盈的配合。此時，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。3）過渡配合5.2尺寸公差與配合間隙或過盈允許的變動量，用表示。間隙配合過盈配合過渡配合配合公差亦等于孔公差與軸公差之和，即4）配合公差5.2尺寸公差與配合1

標準公差標準公差是指國際的標準公差數(shù)值中所列的、用以確定公差帶大小的任一公差值。（表5.1）5.2.2標準公差與基本偏差1）公差等級：

標準公差分為20個等級，IT01、IT0、IT1、…、IT18。IT表示標準公差，其中IT01公差等級最高，IT18公差等級最低。公差等級越低，公差數(shù)值越大。2）基本尺寸段：基本尺寸分為若干尺寸段。在每一個尺寸段內(nèi)，是按各個尺寸的幾何平均值來規(guī)定公差的.

同一公差等級在同一尺寸段內(nèi)，不論孔或軸，也不論何種配合，其標準公差值僅有一個5.2尺寸公差與配合國標規(guī)定基準孔的公差帶在零線以上，下偏差為0，以“H”為基準孔的代號

將孔的公差帶位置固定不變，而變動軸的公差帶位置是以兩個相配零件中的一個零件為基準件，并選定標準公差帶，然后按使用要求的最小間隙（或最小過盈）確定非基準件的公差帶位置，從而形成各種配合的一個制度。國標規(guī)定了兩種基準制：基孔制和基軸制，并規(guī)定應優(yōu)先選用基孔制。2.基準制(1)基孔制5.2尺寸公差與配合國標規(guī)定基準軸的公差帶在零線以下，上偏差為0，以“h”為基準軸的代號將軸的公差帶位置固定不變，而變動孔的公差帶位置(2)基軸制5.2尺寸公差與配合(3)基孔制和基軸制的選用一般情況下優(yōu)先選用基孔制少數(shù)情況下采用基軸制是有利的例：活塞、連桿套與活塞銷配合的情況5.2尺寸公差與配合2.農(nóng)業(yè)機械和紡織機械中，用于某些等直徑長軸的配合。這類軸可用

冷拉鋼材不經(jīng)切削直接與孔配合。這時采用基軸制有明顯的經(jīng)濟效益。3.直徑小于1mm的軸比同級孔加工困難，故采用基軸制較經(jīng)濟。4.用于某些特殊零、部件的配合，如滾動軸承的外圈與基座孔的配合。1.同一基本尺寸的某一段軸，必須與幾個不同配合的孔結合。在下列情況下優(yōu)先選用基軸制：5.2尺寸公差與配合

基本偏差用于確定公差帶相對零線位置的上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個偏差。3.基本偏差1）基本偏差的概念例如，三根直徑為10mm的軸，公差等級均為IT6，標準公差為9μm,圖中表示了三種不同的公差帶位置5.2尺寸公差與配合基本偏差的代號用21個字母和7個雙寫字母表示，共28個基本代號。2）基本偏差的代號5.2尺寸公差與配合3）公差帶中另一極限偏差的確定公差帶在零線上方：公差帶在零線下方：如，三根直徑為10mm的軸，其基本偏差均相同（公差等級不同（分別為g5、g6、g7）標準公差分別為6μm、9μm、15μm，=-5μm），由于三者所以其下偏差的數(shù)值分別為11μm、14μm、20μm，

5.2尺寸公差與配合5.2.3公差與配合在圖上的標注5.2尺寸公差與配合1）公差等級的選用5.2.4公差與配合的選用2）配合的選用

類比法

合理地選用公差等級，是保證機器工作性能和壽命的重要因素，同時也對生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率有重要影響5.2尺寸公差與配合5.2尺寸公差與配合

零件表面加工后，由于切削過程中各種幾何、物理等因素的影響，其幾何形狀在微觀上總呈現(xiàn)“峰”、“谷”相間的起伏不平。把這種微觀幾何形狀偏差，稱為表面粗糙度。

表面越粗糙，表面粗糙度越大5.3表面粗糙度1.表面粗糙度的概念2.表面粗糙度的評定（1）評定基準1）取樣長度:

是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準線長度，它至少包含五個以上輪廓峰和谷。取樣長度L的方向與輪廓走向一致。2）輪廓算術平均中線在取樣長度內(nèi)，劃分實際輪廓為上、下兩部分，且使上、下兩部分面積

相等的線。5.3表面粗糙度1）輪廓算術平均偏差Ra：為波峰和波谷縱坐標絕對值的算術平均值：

Ra的值越大，則表面越粗糙。Ra能客觀地反映表面微觀幾何形狀誤差，但因受到計量器具功能的限制，不宜用做過于粗糙或太光滑表面的評定參數(shù)：（2）評定參數(shù)5.3表面粗糙度

在一個取樣長度內(nèi)，5個最大輪廓峰高的平均值和5個最大輪廓峰谷的平均值之和。2）微觀不平度十點高度Rz值越大，則表面越粗糙。只能反映輪廓的峰高和谷深，不能反映峰頂和谷底的尖銳或平鈍的幾何特性輪廓的最大高度5.3表面粗糙度3.表面粗糙度的選用與標注1）評定參數(shù)值類型的選擇5.3表面粗糙度2）評定參數(shù)值的選用表面粗糙度參數(shù)值的選用原則是在滿足工作性能要求的情況下，盡量把數(shù)值取大。以減少加工難度，降低加工成本。

常用方法：類比法。（考慮重要性和加工方法）3）表面結構標注用圖形符號及其標注①——用去除材料的方法（如車、銑、磨等）獲得的表面——用不去除材料的方法（如鑄、鍛等）獲得的表面；③——基本符號，若單獨使用則無意義表面粗糙度的基本特征代號為：5.3表面粗糙度

a—注寫表面結構的單一要求。標注表面結構參數(shù)代號、極

限值和傳輸帶或取樣長度b—如果需要，注寫第二個表面結構要求

c—注寫加工方法

d—注寫表面紋理和方法

e--加工余量（需要時可注上，一般不注）

在表面粗糙度基本符號的周圍標注有關的參考值或代號其中各代號的內(nèi)容為：5.3表面粗糙度

4.表面粗糙度參數(shù)值的選用及標注舉例5.3表面粗糙度5.4幾何公差1.概述（1）幾何誤差對零件和產(chǎn)品功能的影響對機械零件幾何要素規(guī)定合理的形狀、方向和位置等精度（稱幾何精度）要求，用以限制其形狀、方向和位置誤差（稱幾何誤差），從而保證零件的裝配要求和保證產(chǎn)品的工作性能。零件的幾何誤差對零件使用性能的影響主要有以下三方面：影響零件的功能要求如機床導軌表面的直線度、平面度不好，將影響機床刀架的運動精度。齒輪箱上各軸承孔的位置誤差，將影響齒輪傳動的齒面接觸精度和齒側隙。影響零件的配合性質(zhì)如圓柱結合的間隙配合，圓柱表面的形狀誤差會使間隙大小分布不均，當配合件有相對轉(zhuǎn)動時，磨損加快，降低零件的工作壽命和運動精度。影響零件的自由裝配性如軸承端蓋螺釘孔的位置不正確，在螺栓往機座上緊固時，就可能影響其自由裝配。總之，零件的幾何誤差對其工作性能的影響不容忽視，它是衡量機器裝置質(zhì)量的重要指標之一。5.4幾何公差(2)幾何要素及分類

任何機械零件都是由點、線、面組合而成的，這些構成零件幾何特征的點、線、面稱為幾何要素。由多種幾何要素組成的零件5.4幾何公差1）按結構特征分類組成要素指零件表面或表面上的線，如圖中的球面、圓錐面、平面和圓柱面及素線按存在狀態(tài)分為：公稱組成要素和實際組成要素5.4幾何公差導出要素（中心要素）指一個或幾個組成要素得到的中心點、中心線或中心圓按存在狀態(tài)分為：公稱導出要素和提取導出要素2）按檢測關系分類被測要素被測要素為A、B兩面，測量垂直度時，A面為基準要素，B面為關聯(lián)要素。在測量A、B兩面的平面度時，他們都屬于單一要素。圖紙上給出了形狀或位置公差的要素，也就是需要測量和研究的要素。用來確定被測要素的理想方向或位置的要素。基準要素通常由設計者在圖紙上注明?；鶞室?.4幾何公差(3)形位公差帶幾何公差是實際被測要素對理想形狀、理想方向和理想位置的允許變動量是限制實際要素的變動的一個區(qū)域。構成實際要素形狀和位置的點、線或面必須控制在此區(qū)域內(nèi)。形位公差帶具有形狀、大小、方向和位置四個特征，如兩平行直線、兩等距曲線、一個圓、一個圓柱……等；公差帶的大小及公差值；公差帶的方向和位置由形位公差的特點決定。1）形狀公差：2）方向公差、位置公差:3）幾何公差帶：實際關聯(lián)要素相對基準的方向或位置所允許的變動量。單一實際要素的形狀所允許的變動量。5.4幾何公差2.幾何公差項目及其選用原則（1）幾何公差的項目及其符號分為：形狀公差、方向公差、位置公差、跳動公差5.4幾何公差（2）幾何公差的選用原則

在同一要素上給出的形狀公差值應小于位置公差值。如要求平行的兩個表面，其平面度公差值應小于平行度公差值。

圓柱零件的形狀公差值(軸線的直線度除外)一般情況下應小于其尺寸公差值。

平行度公差值應小于其相應的距離尺寸公差值。5.4幾何公差（3）幾何公差的標注實例減速器輸出軸幾何公差的標注示例5.4幾何公差減速器上齒輪幾何公差的標注示例5.4幾何公差§6.1平面機構的運動簡圖§6.2機構的自由度計算§6.3鉸鏈四桿機構的基本形式及其演化

§6.4平面四桿機構曲柄存在的條件和特性第6章機構的組成及平面連桿機構

§6.5平面連桿機構的設計平面機構－

組成機構的所有構件都在一個或幾個相互平行的平面中運動6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖1.機構的組成工程中常見的機構一般都是平面機構當構件構成機構時，構件與構件之間通過一定的相互接觸與制約，構成保持相對運動的可動連接，這種可動連接稱為運動副。

構件所具有的獨立運動數(shù)目稱為機構的自由度。一個做平面運動的自由構件有三個自由度。當兩個構件構成運動副之后，它們的相對運動就受到約束，構件自由度數(shù)目即隨之減少。運動副按接觸方式不同分為：低副和高副（1）轉(zhuǎn)動副（鉸鏈）

低副組成轉(zhuǎn)動副的兩構件只能在一個平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動。6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖組成運動副的兩構件只能沿某一軸線相對移動。（2）移動副6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖高副兩構件通過點或線接觸組成的運動副6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖運動副低副高副移動副轉(zhuǎn)動副點接觸線接觸特點：面接觸特點：點、線接觸6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖運動鏈

若干個構件通過運動副連接而成的構件系統(tǒng)運動鏈封閉鏈開式鏈機構

將運動鏈中的一個構件固定作為參考坐標系，則這種運動鏈稱為機構。6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖2.平面機構的運動簡圖當研究機構的運動時，為了使問題簡化，常用一些簡單的線條和符號來表示構件和運動副，并按比例定出各運動副的位置。這種說明機構各構件間相對運動關系的簡化圖形，稱為機構運動簡圖。機構運動簡圖，具有和原機構相同的運動特性，故可根據(jù)該圖對機構進行運動和動力分析。機構中的構件分三類：

6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖固定件、原動件、從動件兩運動構件構成的運動副移動副121212121212212121兩構件之一為固定時的運動副121222112211222112轉(zhuǎn)動副6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖平面高副2121兩運動構件構成的運動副兩構件之一為固定時的運動副6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖構件表示方法

例：

顎式破碎機結構及機構運動簡圖繪制6.1機構的組成及平面機構的運動簡圖6.2平面機構的自由度計算

自由度是指機構具有確定運動時所需外界輸入的獨立運動的數(shù)目。其運動確定的條件是機構原動件的數(shù)目等于機構的自由度數(shù)目?；剞D(zhuǎn)副和移動副約束了兩個自由度高副約束了一個自由度當兩個構件構成運動副之后，它們的相對運動就受到約束，構件自由度數(shù)目即隨之減少

對于具有n個活動構件的平面機構，若各構件之間共構成了PL個低副和PH個高副，則它們共引入(2PL+PH)個約束。機構的自由度F顯然應為:平面機構自由度的計算公式6.2平面機構的自由度計算該公式不適應于全移動副機構該機構共有5個活動構件，各構件間構成了7個回轉(zhuǎn)副，沒有高副，即：故該機構的自由度為：例：6.2平面機構的自由度計算1）計算下面運動鏈的自由度b.鉸鏈四桿機構=3×3－2×4－0＝1F＝3n－2PL－PHa.三角架機構不動F＝3n－2PL－PH2.機構具有確定運動的條件＝3×2－2×3－0

＝0B′C′6.2平面機構的自由度計算c.鉸鏈五桿機構＝3×4－2×5－0＝2F＝3n－2PL－PH給定1個原動件給定2個原動件2.機構具有確定運動的條件6.2平面機構的自由度計算運動不確定運動確定1)若機構自由度Ｆ≤0，則機構不能動；2)若Ｆ>0且與原動件數(shù)相等，則機構各構件間的相對運動是確定的。3)若Ｆ>0，而原動件數(shù)<F，則構件間的運動是不確定的;4)若Ｆ>0，而原動件數(shù)>F，則構件間不能運動或產(chǎn)生破壞。

機構具有確定運動的條件：（1）機構的自由度F>0。（2）機構的原動件數(shù)等于