机械工程基础笔记整理

第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 课程的特点课程的特点 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。 第二节第二节 机械的组成机械的组成     “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 第三节第三节 摩擦与损失摩擦与损失 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.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 1.摩擦类型： 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 第二章第二章 机械工程材料机械工程材料 第一节第一节 金属材料性能金属材料性能 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 第二节第二节 金属材料金属材料-- --非合金钢非合金钢     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=0.6% B. C. D. 非合金钢中含有少量硅，锰，硫，磷等 硅，锰是脱氧剂主要成分，能提高钢的强度和硬度（有益元素） 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%       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。 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 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 第三节第三节 金属材料金属材料-- --低合金钢低合金钢 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 被广泛用于桥梁，船舶，车辆，锅炉工程机械及重要的建筑结构中 牌号表达与碳素结构钢基本相同 通过添加少量铜，铬，钼等元素，使金属表面形成保护层，以提高大气耐腐蚀能力的钢 又称耐大气腐蚀钢 主要可分为焊接耐候钢和高耐候钢 例如通信电力塔，石油井架等（焊接耐候钢） 集装箱，铁道车辆等（高耐候钢） 为了适应某些行业特殊要求，通过对低合金高强度结构钢的化学成分，加工工艺及性能作相应的补充 和调整，从而获得的专业用钢 低合金耐候钢 低合金专业用钢 2.合金钢 工程结构用合金钢 机械结构用合金钢      合金渗碳钢：汽车差速器齿轮，要求表面具有高硬度和高耐磨性，且心部