《机械基础》备课笔记

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绪论

机械基础课程——综合性课程。包括工程力学、机械工程材料、机械零件与传动等。 机械基础课程——基础性课程。机械制造或维修；使用、研究机械或机器。 工程力学——为分析构件的强度、刚度与选择合理的结构提供基本理论与方法。 机械工程材料——为合理选择材料，充分发挥材料本身的潜在性能提供基础。 机械零件与传动——了解机构的工作原理、特点及应用，了解通用零件的类型、结构、材料、标准及选择方法。第1页

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第1章 机械概述

1-1 机器的组成

一、机器和机构 1、机器

机器的特征：

①、机器是人为的实体组合；

②、各部分(实体)之间具有确定的相对运动；

③、能够转换或传递能量，代替或减轻人类的劳动。

2、机构

机构：由构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动。

机器包含机构；机构是机器的主要组成部分；机器可以包含一个或多个机构。

3、机械

机械：机器和机构的总称。

4、构件、零件

构件：在机械中具有独立运动的基本单元。 零件：机械制造的基本单元。

构件通常由一个或多个零件组成；构件是机械运动的基本单元。 机器由机构组合而成，机构由构件组合而成。

根据GB 10853-89《机器理论与机构学术语》的定义：

机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。

机构：机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用运动副连接起来的构件系统。

机械：机器与机构的总称。

机械系统：由若干个机器与机构及其附属装置组成的系统。

机械原理：研究机构的结构原理及机器与机构的运动学和动力学的一门学科。 构件：机构中的运动单元体。

二、机器的组成 1、原动机部分

也称动力装置，作用是把其它形式的能量转变成机械能，以驱动机器各部分运动。

2、执行部分

也称工作部分或装置，是机器直接完成具体工作任务的部分。

3、传动部分

是原动机到工作机构之间的传动机构，以完成运动和动力的传递与转换。

4、操纵或控制部分

作用是显示和反映机器的运行位置与状态，控制机器正常运行和工作。

1-2 金属材料的性能

工艺性能：指金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出来的性能。

使用性能：指金属零件在使用条件下表现出来的性能。包括物理性能、化学性能和力学性能。

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一、金属材料的物理性能 1、密度

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单位体积金属的质量，单位为kg/m。

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轻金属：密度小于4.5g/cm的金属，如铝、钛等。

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重金属：密度大于5g/cm的金属，如铜、钨等。

2、熔点

金属从固态向液态转变时的温度，单位一般为℃。金属一般有固定熔点，如铅的熔点为323℃，钢的熔点为1538℃。

低熔点金属：熔点低于1000℃的金属。

中熔点金属：熔点为1000℃～2000℃的金属。 高熔点金属：熔点高于2000℃的金属。

3、导热性

金属材料传导热量的能力，一般用热导率(导热系数)λ表示金属材料导热性能的优劣。热导率大的金属材料的导热性好，导热性好的金属散热性也好。 4、热膨胀性

金属材料存在热胀冷缩现象，常用线(膨)胀系数αl表示热膨胀性。

5、导电性

金属材料传导电流的性能。

6、磁性

金属材料导磁的性能。具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。

二、金属材料的化学性能 1、耐腐蚀性

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。

2、抗氧化性

金属材料抵抗氧化作用的能力。

3、化学稳定性

是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。金属材料在高温下的化学稳定性称为热稳定性。

三、金属材料的力学性能 1、强度

强度：金属材料在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力。

抵抗能力越大，强度越高；强度越高，材料越能承受较大的载荷而不变形和破坏。 由于材料承受载荷的方式不同，变形形式也不同，所以材料的强度分为：抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度等。最常用的是抗拉强度或强度极限σb。

强度极限σb可以通过拉伸试验测定，拉伸试验主要依据GB 228-63及YB 15-64规定。σb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。 2、塑性

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。 塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。

δ和ψ值越大，表示材料的塑性越好。一般认为δ10≥5%的材料为塑性材料，δ10

＜5%的材料为脆性材料。材料具有塑性才能进行压力加工(如汽车外壳、不锈钢用品等)。塑性好的材料制成的零件在使用时也较安全。 3、硬度

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硬度：金属材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力；是金属材料表面抵抗变形或破坏的能力。是材料的塑性、强度等性能的综合体现。

布氏硬度(HB)试验方法依据GB 231-63规定，用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢及调质钢件的硬度。

洛氏硬度(HR)试验方法依据GB 230-63规定，应用最广，常用于测定工件的表面硬度(如淬火钢)。

维氏硬度(HV)应用较少。

4、韧性

韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。

材料冲击韧性一般按GB 229-63及YB 19-64规定，在摆锤冲击试验机上，采用横梁式冲击弯曲试验法进行测试。

冲击韧度(冲击值)：试样在冲断时，断口单位面积所消耗的冲击吸收功，常用aK

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表示，单位为J/cm。 5、疲劳强度

疲劳强度(疲劳极限)：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。

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一般根据YB 40-64规定，钢在经受10次、有色金属经受10次交变载荷作用时不产生断裂的最大应力，称为疲劳强度。

当施加的交变应力是对称循环变化时，所得的疲劳强度用σ-1表示。 疲劳断裂是突然发生的，具有很大的危险性。

四、金属材料的工艺性能 1、铸造性

铸造性(可铸性)：金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。主要取决于金属材料融化后的流动性、收缩率等。

常用金属材料中，灰铸铁的铸造性能较好。

2、锻压性

锻压性(可锻性)：金属材料能否用锻压方法制成锻压件的性能。一般与材料的塑性及塑性变形抗力有关。一般情况下，材料塑性好，变形抗力小，则锻压性好。

通常低碳钢的锻压性最好，中碳钢和高碳钢次之。各类铸铁则不能进行锻压。

3、焊接性

焊接性(可焊性)：金属材料在一定的焊接条件下，能否易于获得优良焊接接头的能力。取决于焊缝是否产生裂纹、气孔等。

低碳钢的焊接性较好，高碳钢较差，各类铸铁更差。

4、可加工性

可加工性(切削加工性)：金属材料切削加工的难易程度。

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。

常见的失效形式：断裂、过量变形(弹性变形或塑性变形)、表面失效(过度磨损、打滑等)。

工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度。

一、载荷和应力 1、载荷

载荷(负荷)：零件在使用和制造过程中受到的力的作用。

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