1、機(jī) 械 基 礎(chǔ),緒論,機(jī)械基礎(chǔ)是一門什么樣的課？ 機(jī)械基礎(chǔ)是中等職業(yè)學(xué)校機(jī)械專業(yè)的一門綜合性的基礎(chǔ)課。 機(jī)械基礎(chǔ),工程力學(xué)：生產(chǎn)實踐中常用的機(jī)械設(shè)備和工程部件都是由許多構(gòu)件（具有獨立運動的基本單元）組成的。工程力學(xué)為分析構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度與選擇合理的結(jié)構(gòu)提供了基本理論與方法。,機(jī)械工程材料：構(gòu)件是材料制成的。機(jī)械工程材料的基本知識為合理地選擇材料，充分發(fā)揮材料本身的潛在性能提供了基礎(chǔ)。,機(jī)械零件與傳動：為了正確的使用機(jī)器，必須了解機(jī)器的組成。從運動上看，機(jī)器由若干傳動機(jī)構(gòu)組成；從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)器由若干零件組成。要了解機(jī)器，就要了解機(jī)構(gòu)的工作原理、特點及應(yīng)用和通用零件的類型、結(jié)構(gòu)、材料、標(biāo)準(zhǔn)及選擇方

2、法。,第1章,機(jī) 械 概 述,1-1機(jī)器的組成 1-2金屬材料的性能 1-3機(jī)械零件的強(qiáng)度 1-4摩擦和磨損,1-1 機(jī)器的組成,本節(jié)任務(wù)： 1、什么是機(jī)器、機(jī)構(gòu)、機(jī)械、零件和構(gòu)件？ 2、機(jī)器的組成部分。,1-1機(jī)器的組成,一、機(jī)器和機(jī)構(gòu),1、機(jī)器,機(jī)器的共同特性： （1）、機(jī)器是人為的實體組合； （2）、各部分之間具有確定的相對運動。 （3）、能夠轉(zhuǎn)換或傳遞能量，代替或減輕人類的勞動。 同時具有上述三個特征的實體組合稱為機(jī)器。,2、零件、構(gòu)件,（1）、零件 零件，指機(jī)械中不可分拆的單個制件，是機(jī)器的基本組成要素，也是機(jī)械制造過程中的基本單元。 如軸套、軸瓦、螺母、曲軸、 葉片、齒輪、凸輪、連

3、桿體、 連桿頭等。,（2）、構(gòu)件 機(jī)器中每一個獨立的運動單元體稱為一個構(gòu)件。構(gòu)件是機(jī)械運動的基本單元。,零件,構(gòu)件,3、機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)，指由兩個或兩個以上構(gòu)件通過活動聯(lián)接形成的構(gòu)件系統(tǒng)。,機(jī)器與機(jī)構(gòu)的區(qū)別：,機(jī)器是由各種機(jī)構(gòu)所組成，可以完成能量的轉(zhuǎn)換，或做有用的功；如，內(nèi)燃機(jī)，刨床等。（有動力源）,而機(jī)構(gòu)則僅僅是起著運動的傳遞和運動形成的轉(zhuǎn)換的作用。如，內(nèi)燃機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu)，刨床中的齒輪機(jī)構(gòu)。（無動力源）,4、機(jī)械,機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。,二、機(jī)器的組成,1、原動機(jī)部分,也稱動力裝置，其作用是把其他形式的能量轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，以驅(qū)動機(jī)器各部分運動。,二、機(jī)器的組成,2、執(zhí)行部分,也稱工作裝置，它是機(jī)器直

4、接完成具體工作任務(wù)的部分。,二、機(jī)器的組成,3、傳動部分,原動機(jī)到工作機(jī)構(gòu)之間的傳動機(jī)構(gòu)，用以完成運動和動力的傳遞和轉(zhuǎn)換。,二、機(jī)器的組成,4、操縱或控制部分,顯示和反映機(jī)器的運行位置和狀態(tài)，控制機(jī)器正常運行和工作。,1-2 金屬材料的性能,本節(jié)任務(wù)： 1、理解金屬材料的物理性能：密度、熔點、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、導(dǎo)電性、磁性。 2、理解金屬材料的化學(xué)性能：耐腐蝕性、抗氧化性、化學(xué)穩(wěn)定性。 3、理解金屬材料的力學(xué)性能：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度。 4、理解金屬材料的工藝性能：鑄造性、鍛壓性、焊接性、可加工性。,1-2 金屬材料的性能,材料是機(jī)器的物質(zhì)基礎(chǔ)。金屬材料的性能是選擇材料的主要依據(jù)。

5、 金屬材料的性能,工藝性能,使用性能,物理性能,化學(xué)性能,力學(xué)性能,一、金屬材料的物理性能,1. 密度 （1）定義： 金屬的密度即是單位體積金屬的質(zhì)量。 （2）單位：3。 （3）根據(jù)密度的大小，金屬材料可分為輕金屬和重金屬。 密度小于4.53 的金屬叫做輕金屬， 如鋁，鈦等。,2. 熔點 （1）定義：金屬從固體狀態(tài)向液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱為熔點。 （2）熔點一般用攝氏溫度（）表示。 （3）各種金屬都有 其固定熔點。 如鉛的熔點為323，鋼的熔點為1538。（F22葉片溫度1700） （4）熔點對于冶煉、鑄造、焊接和配制合 金等都很重要。 熔點低于1000的金屬稱為低熔點金屬，熔點在100020

6、00的金屬稱為中熔點金屬，熔點 高于2000的金屬稱為高熔點金屬。,3. 導(dǎo)熱性（1）金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。 （2）導(dǎo)熱性的表示方法： 一般用熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）表示金屬材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣。 熱導(dǎo)率大的金屬材料的導(dǎo)熱性好。在一般情況下，金屬材料的導(dǎo)熱性比非金屬材料好。金屬的導(dǎo)熱性 以銀為最好，銅、鋁次之。（3）導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好，可用來制造散熱器零件，如冰箱、空調(diào)的散熱片。,4. 熱膨脹性 （1）定義： 金屬材料在受熱時體積會增大，冷卻時則收縮，這種現(xiàn)象稱為熱膨脹性。 （2）各種金屬的熱膨脹性能不同。在實際工作中有時必須考慮熱膨脹的影響。 例如，一些精密測量工具就要選用膨脹系數(shù)較

7、小的金屬材料來制造；鋪設(shè)鐵軌、架設(shè)橋梁、金屬工件加工過程中測量尺寸等都要考慮到熱膨脹的因素。,5. 導(dǎo)電性 （1）定義：金屬材料傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。 （2）各種金屬材料的導(dǎo)電性各不相同，其中以銀為最好，銅、鋁次之，工業(yè)上用銅、鋁做導(dǎo)電的材料。 導(dǎo)電性差的高電阻金屬材料，如鐵鉻合金、鎳鉻鋁、康銅和錳銅等用于制造儀表零件或電熱元件，如電爐絲。,6. 磁性 （1）金屬導(dǎo)磁的性能稱為磁性。 （2）具有導(dǎo)磁能力的金屬材料都能被磁鐵吸引。 鐵、鈷等為鐵磁性材料，錳、鉻、銅、鋅為無磁性或順磁性材料。 但對某些金屬來說，磁性也不是固定不變的，如鐵在768以上就表現(xiàn)為沒有磁性或順磁性。 鐵磁性材料可用于制

8、作變壓器、電機(jī)的鐵心和測量儀表零件等；無（順）磁性材料可用做要求避免磁場干擾的零件。,二、金屬材料的化學(xué)性能,金屬材料的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能。1. 耐腐蝕性金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力，稱為耐腐蝕 性。常見的鋼鐵生銹，就是腐蝕現(xiàn)象。,2. 抗氧化性（1）金屬材料抵抗氧化作用的能力，稱為抗氧化性。（2）金屬材料在加熱時，氧化作用加速，如鋼材在鍛造、熱處理、焊接等加熱作業(yè)時，會 發(fā)生氧化和脫碳，造成材料的損耗和各種缺陷。因此，在加熱坯件或材料時，常在其 周圍形成一種還原氣體或保護(hù)氣體，以避免金屬材料的氧化。3. 化學(xué)穩(wěn)定性（1）化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料

9、的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。 （2）金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性叫做熱穩(wěn)定性。用于制造在高溫下工作的零件的金屬材料，要有良好的熱穩(wěn)定性。,力學(xué)性能又稱為機(jī)械性能，是指材料在力作用下所顯示的性能，主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等。,三、 金屬的力學(xué)性能,1、強(qiáng)度 （1）強(qiáng)度是金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。是指金屬抵抗永久變形（塑性變形）和斷裂的能力。,（2）強(qiáng)度是分為抗拉、抗壓、抗扭、抗彎、抗剪等的強(qiáng)度。,2、塑性 （1）塑性是金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。指斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力。,2、塑性 （1）塑性是金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而

10、不破壞的能力。指斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力。,（2）塑性指標(biāo)：斷后伸長率和斷面收縮率。 斷后伸長率 斷后伸長率是指試樣拉斷后的伸長與原始標(biāo)距的百分比。,斷面收縮率是指試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。,斷面收縮率,3、 硬度,（1）硬度是衡量金屬材料軟硬的能力。是指金屬材料抵抗其他更硬物體壓入其表面的能力，是金屬材料表面抵抗變形或破壞的能力。 硬度是材料塑性、強(qiáng)度等性能的綜合體現(xiàn)。,33,（2）目前最常用的硬度試驗法是布氏硬度試驗法、洛氏硬度試驗法和維氏硬度試驗法。,34,1）布氏硬度,布氏硬度主要用來測定鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼以及結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件的硬度。

11、,布氏硬度（HB）是以一定大小的試驗載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球壓入被測金屬表面，保持規(guī)定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。,kgf/mm2,式中A壓壓痕球形表面積，mm2 壓頭直徑，mm2 壓痕平均直徑，mm。,kgf/mm2 (試驗力F單位用kgf),36,530HBW5/750表示用直徑5 mm的硬質(zhì)合金球，在7355N（750kgf）的試驗載荷作用下，保持1015s時測得的布氏硬度值為530。,170HBS10/1000/30表示用直徑10mm的鋼球，在9807 N（1000 kgf）的試驗載荷作用下，保持30s時測得的布氏硬度值為170。,37,2）洛氏硬度,洛氏硬度主

12、要用來測定工件的表面硬度。,洛氏硬度（HR）測試，當(dāng)被測樣品過小或者布氏硬度（HB）大于450時，就改用洛氏硬度計量。 試驗方法是用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.5875mm/3.175mm/ 6.35mm/12.7mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料的硬度。 最常用的三種標(biāo)尺為A、B、C，即HRA、HRB、HRC，要根據(jù)實驗材料硬度的不同，選用不同硬度范圍的標(biāo)尺來表示：,式中，C為常數(shù)，壓頭是金剛石圓錐時，C100；壓頭為淬火鋼球時,C130。,39,40,洛氏硬度無單位，需標(biāo)明硬度標(biāo)尺符號，在符號前面寫出硬度值，如60HRC、80HRA、90HRB。洛

13、氏硬度各標(biāo)尺之間沒有對應(yīng)關(guān)系，不能直接比較硬度值的高低。 洛氏硬度試驗操作簡單、迅速、壓痕小，主要用于測試熱處理后硬度較高的成品零件及較薄的工件，對于組織和硬度不均勻的材料，硬度值波動較大，準(zhǔn)確性不如布氏硬度值。,41,特別說明：各種硬度試驗法測得的硬度值不能進(jìn)行直接比較，必須通過硬度換算表換算成一種硬度值后，方能比較硬度高低。,4、韌性與疲勞強(qiáng)度,韌性是指金屬在斷裂前吸收變形能量的能力,可用來衡量金屬材料抵抗沖擊載荷能力。 韌性的判據(jù)通過沖擊試驗來測定。,40Cr鋼沖擊吸收功測定試驗,42,5、疲勞強(qiáng)度 （1）金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。 （2）

14、在工程上，疲勞強(qiáng)度是指在一定的循環(huán)次數(shù)下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。一般規(guī)定，鋼鐵材料的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)取108，有色金屬取107。,43,四、金屬材料的工藝性能,44,金屬材料的工藝性能是指在各種加工條件下表現(xiàn)出來的適應(yīng)能力，包括鑄造性、鍛壓性、焊接性和可加工性。,45,1、鑄造性,鑄造性：金屬材料能否用鑄造的方法制成優(yōu)良鑄件的性能。,影響鑄造的性能的因素：（1）、流動性（2）、冷卻時的收縮率,常見材料的鑄造性： 灰鑄鐵具有良好的鑄造性，鑄鋼的鑄造性低于鑄鐵。 鑄造鋁合金和鑄造銅合金的鑄造性也較好。,48,2、鍛壓性,鍛壓性：金屬材料能否用鍛壓的方法制成鍛壓件的性能。,鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機(jī)械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。,50,影響鍛壓性的因素：,（1）塑性 （2）塑性變形抗力,常見材料的鍛壓性： 低碳鋼的鍛壓性最好 中碳鋼次