第一章 绪论
第一节 课程的特点
1. 综合性
本课结合了工程力学,机械工程材料,常用机构,支撑零部件,机械传动,液压传动,气压传动的相关知识。 2.基础性
无论从事机械制造,还是使用研究机械,都要运用这些基本知识。
3.一体性
本门课程理论与实践紧密融合,学做一体。
第二节 机械的组成
✧“机械基础”主要研究对象是机械,我们的衣食住行都离不开机械。
✧机械始于石器时代,指南车,地动仪是我们的祖先发明的机械。
✧1840年英国工业革命开启了机械飞速发展的时代,从蒸汽机,发电机,内燃机,计算机到现在的柔性制造单元和智能机器人等。
✧人类凭借智慧,使机械在种类,材料,工艺,性能等方面不断丰富完善。
1.机械是机器和机构的统称
2.机器与机构的特征
●机器特征:(1)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。
●机构特征:具有确定相对运动的构件的组合。具有独立运动的基本单元
●机构不具备机器的第三个特征,是机器的主要组成部分,一部机器可以有多个机构,也可以只含有一个机构
3.机器由哪几部分组成
●动力部分 传动部分 工作部分 操作或控制部分 辅助部分(润滑,照明等)
●机械分类情况
✧动力机械(变换能量):电动机,内燃机等
✧加工机械(变换物料):金属切削机床,压力机等
✧运输机械(变换位置):汽车,缆车等
✧信息机械(变换信息):传真机,数码相机等
4.对机械要求:
功能要求 节能环保 安全防护等
5.零件
●通用零件 指各种机械中经常用到的零件
●专用零件 指在某些机械中才用到的零件
第三节 摩擦与损失
●摩擦和磨损是自然界和社会生活中普遍存在的现象
●30%-50%的能量消耗在各种形式摩擦中
●80%的机器因为零件磨损而失效
●摩擦,指两物体接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力
1.摩擦类型:
✧1.固体摩擦 干摩擦,边界摩擦 除利用外尽量避免
✧2.液(气)摩擦 理论上不产生磨损,理想摩擦状态
✧3.混合摩擦 两者之间
2.磨损
✧运动副之间的摩擦将导致机件表面材料逐渐损耗形成磨损
✧一个机械的磨损过程大概分为三个阶段
✧磨合阶段是有益磨损,如减速器
✧根据磨损机理分类,磨损主要有粘着磨损,磨料磨损,疲劳磨损,腐蚀磨损等
第一章 机械工程材料
第一节 金属材料性能
1.使用性能
定义:金属材料在使用过程中所表现出来的特性
物理特性:密度,熔点,导电性,导热性,热膨胀性,磁性
化学特性:耐蚀性,抗氧化性,化学稳定性
力学特性:强度,塑性,硬度,韧性,疲劳强度
2.工艺性能
定义:金属在加工制造过程中所表现出来的特性
铸造特性:金属材料铸造成型的能力
锻造特性:金属在锻压成型过程中所表现出的能力
切削加工性能:金属被切割难易程度
焊接性:在一定焊接条件下金属材料获得优良焊接接头的能力
第二节 金属材料--非合金钢
●金属材料分类:
●钢铁材料:非合金钢 合金钢 铸铁
●非铁金属:除钢铁材料以外其他金属(有色金属,硬质合金)
●炼铁过程:原料:铁矿石或废铁
✧原料在高炉中经过一系列反应还原出铁
✧铸造生铁,含碳2.11%以上
✧炼钢生铁,在炼钢炉中进一步氧化碳,得到非合金钢
✧在炼钢过程中加入某些合金元素,得到合金钢
非合金钢:一种铁碳合金(碳通常小于1.5%)
分类1:低碳钢<=0.25%
中碳钢=0.25%~0.60%
高碳钢>=0.6%
B.非合金钢中含有少量硅,锰,硫,磷等
C.硅,锰是脱氧剂主要成分,能提高钢的强度和硬度(有益元素)
D.磷,硫是原料中附带的,硫--热脆性,磷--冷脆性,有害元素
按磷硫分:普通质量非合金钢S≤0.035% P≤0.035%
优质非合金钢SP≤0.030%
特殊质量非合金钢S≤0.020% P≤0.025%
按用途分:碳素结构钢;例如铁钉,属于低碳钢,冶炼容易,工艺性好,价格低廉,且在力学性能上也能满足一般的工程结构及普通机械零件的要求,
✧Q195 Q215 Q235:塑性和焊接性较好,但强度不高,可用于桥梁,高压线塔,房屋框架等工程结构,铆钉,螺栓螺母垫片,轴套等
✧Q255 Q275:强度相对较高,可以用来制造链轮,拉杆,安全销等
优质碳素结构钢
例如,60代表C含量0.6%
✧08F:强度硬度很低,塑性韧性很高,具有很好冷变形能力,常用于制
✧造薄板,铁丝,冲压件等
✧20:起重钩,指甲钳等受力不大,韧性较高的零件
✧45:综合力学性能好,常用于制造齿轮,轴等重要运动零件
✧60:弹簧,板簧等弹性零件
✧80:强度较高,常用来制造受巨大拉力的钢丝绳
碳素工具钢:高硬度,高耐磨性(0.7%以上高碳钢)(优质非合金钢)
用T+数字表示 T代表碳数字代表含碳千分数,后加A表示有害元素更低、
✧T7 T8:碳质量分数相对较低,仍具有一定塑性,且有良好硬度,常用于制造斧头,锤子,凿子,定位冲子等切削能力要求不高的工具
✧T9 T10;用于制造钢锯锯条,手攻螺纹用的丝锥和板牙等低速耐磨工具
✧T12 T12A:硬度,耐磨性较高,制造普通刀具,一般性量具,模具。
铸造碳钢:专用制造钢制铸件的非合金钢,零件形状复杂,强度要求较高,采用铸铁又不能满足要求时选用
✧ZG200-400常用于制造电动机机座,截止阀阀体,变速箱壳体
✧ZG340-640常用于制造大型齿轮,大型飞轮,火车车轮,火车车钩(力学性能较高)
易切削钢:在钢中加入较高含量硫 铅 锡 钙等切削元素,可减少刀具磨损,且保证切削后零件表面质量,主要用于制造受力较小,不太重要,且大批量生产的标准件
第三节 金属材料--低合金钢
合金钢:为了改善钢的某些性能或使之具有某些特殊性能,在炼钢时有意加入一种或多种合金元素的钢。
低合金钢:合金含量较低的合金钢。
1.低合金钢
一般指合金元素质量分数小于3.5%且可焊接的低碳低合金结构用钢。
1.低合金高强度结构钢
●在碳的质量分数小于0.2%的碳素结构钢的基础上,加入以锰为主,钒,钛,铝,铌等元素为辅
●具有较高强度和韧性,良好的焊接性,冷热压力加工性能和耐腐蚀性,
●价格与非合金钢接近
●多扎制成板材,型材及无缝钢管等