1、機 械 基 礎12021/7/23緒論 機械基礎是一門什么樣的課？機械基礎是中等職業學校機械專業的一門綜合性的基礎課。 機械基礎工程力學：生產實踐中常用的機械設備和工程部件都是由許多構件（具有獨立運動的基本單元）組成的。工程力學為分析構件的強度、剛度與選擇合理的結構提供了基本理論與方法。機械工程材料：構件是材料制成的。機械工程材料的基本知識為合理地選擇材料，充分發揮材料本身的潛在性能提供了基礎。機械零件與傳動：為了正確的使用機器，必須了解機器的組成。從運動上看，機器由若干傳動機構組成；從結構上看，機器由若干零件組成。要了解機器，就要了解機構的工作原理、特點及應用和通用零件的類型、結構、材料、標

2、準及選擇方法。22021/7/23第章機 械 概 述u 1-1機器的組成u 1-2金屬材料的性能u 1-3機械零件的強度u 1-4摩擦和磨損32021/7/231-1 機器的組成 本節任務：1、什么是機器、機構、機械、零件和構件？2、機器的組成部分。42021/7/231-1機器的組成一、機器和機構52021/7/231、機器機器的共同特性：（1）、機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器。62021/7/232、零件、構件（1）、零件 零件，指機械中不可分拆的單個制件，是機器的基本組

3、成要素，也是機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、連桿體、連桿頭等。72021/7/23（2）、構件 機器中每一個獨立的運動單元體稱為一個構件。構件是機械運動的基本單元。零件構件82021/7/233、機構 機構，指由兩個或兩個以上構件通過活動聯接形成的構件系統。92021/7/23u機器與機構的區別：機器是由各種機構所組成，可以完成能量的轉換，或做有用的功；如，內燃機，刨床等。（有動力源）而機構則僅僅是起著運動的傳遞和運動形成的轉換的作用。如，內燃機的凸輪機構，刨床中的齒輪機構。（無動力源）102021/7/234、機械 機械是機器和機構的總稱。112021/

4、7/23二、機器的組成1、原動機部分也稱動力裝置，其作用是把其他形式的能量轉變成機械能，以驅動機器各部分運動。122021/7/23二、機器的組成2、執行部分也稱工作裝置，它是機器直接完成具體工作任務的部分。132021/7/23二、機器的組成3、傳動部分原動機到工作機構之間的傳動機構，用以完成運動和動力的傳遞和轉換。142021/7/23二、機器的組成4、操縱或控制部分顯示和反映機器的運行位置和狀態，控制機器正常運行和工作。152021/7/231-2 金屬材料的性能 本節任務：1、理解金屬材料的物理性能：密度、熔點、導熱性、熱膨脹性、導電性、磁性。2、理解金屬材料的化學性能：耐腐蝕性、抗氧

5、化性、化學穩定性。3、理解金屬材料的力學性能：強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度。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。162021/7/231-2 金屬材料的性能 材料是機器的物質基礎。金屬材料的性能是選擇材料的主要依據。 金屬材料的性能工藝性能使用性能物理性能化學性能力學性能172021/7/23一、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量。（2）單位：3。（3）根據密度的大小，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。182021/7/23192021/7/232. 熔點（1）定義：金屬從固體

6、狀態向液體狀態轉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10002000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。 202021/7/233. 導熱性（1）金屬材料傳導熱量的能力稱為導熱性。（2）導熱性的表示方法： 一般用熱導率（導熱系數）表示金屬材料導熱性能的優劣。 熱導率大的金屬材料的導熱性好。在一般情況下，金屬材料的導熱性比非金屬材料好。金屬的導熱性 以銀為

7、最好，銅、鋁次之。（3）導熱性好的金屬散熱也好，可用來制造散熱器零件，如冰箱、空調的散熱片。 212021/7/234. 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較小的金屬材料來制造；鋪設鐵軌、架設橋梁、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。222021/7/235. 導電性（1）定義：金屬材料傳導電流的性能稱為導電性。（2）各種金屬材料的導電性各不相同，其中以銀為最好，銅、鋁次之，工業上用銅、鋁做導電的材料。 導電性差的高電

8、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。232021/7/236. 磁性 （1）金屬導磁的性能稱為磁性。 （2）具有導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以上就表現為沒有磁性或順磁性。 鐵磁性材料可用于制作變壓器、電機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。242021/7/23二、金屬材料的化學性能金屬材料的化學性能是指金屬在化學作用下所表現的性能。1. 耐腐蝕性金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學介質腐蝕作用

9、的能力，稱為耐腐蝕 性。常見的鋼鐵生銹，就是腐蝕現象。252021/7/232. 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、焊接等加熱作業時，會 發生氧化和脫碳，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氣體，以避免金屬材料的氧化。3. 化學穩定性（1）化學穩定性是金屬材料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穩定性叫做熱穩定性。用于制造在高溫下工作的零件的金屬材料，要有良好的熱穩定性。 262021/7/23力學性能又稱為機械性能，是指材料在力作用下所顯示的

10、性能，主要有強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等。三、三、 金屬的力學性能金屬的力學性能272021/7/231、強度（1）強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。282021/7/23（2）強度是分為抗拉、抗壓、抗扭、抗彎、抗剪等的強度。292021/7/232、塑性（1）塑性是金屬材料在靜載荷作用下產生永久變形而不破壞的能力。指斷裂前材料發生不可逆永久變形的能力。302021/7/232、塑性（1）塑性是金屬材料在靜載荷作用下產生永久變形而不破壞的能力。指斷裂前材料發生不可逆永久變形的能力。312021/7/23（2）塑性指標：斷后伸長

11、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322021/7/233、 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、強度等性能的綜合體現。332021/7/23（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。341）布氏硬度布氏硬度主要用來測定鑄鐵、有色金屬、低合金結構鋼以及結構鋼調質件的硬度。2021/7/23布氏硬度（HB）是以一定大小的試驗載

12、荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。352021/7/23壓AFHBWHBS)(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)36530HBW5/750表示用直徑5 mm的硬質合金球，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。2021/7/23372）洛氏硬度洛氏

13、硬度主要用來測定工件的表面硬度。2021/7/23洛氏硬度（HR）測試，當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。最常用的三種標尺為A、B、C，即HRA、HRB、HRC，要根據實驗材料硬度的不同，選用不同硬度范圍的標尺來表示：382021/7/23002. 0hCHR式中，C為常數，壓頭是金剛石圓錐時，C100；壓頭為淬火鋼球時,C130。392021/7/23402021/7/23洛氏硬度無

14、單位，需標明硬度標尺符號，在符號前面寫出硬度值，如60HRC、80HRA、90HRB。洛氏硬度各標尺之間沒有對應關系，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。2021/7/234、韌性與疲勞強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。韌性的判據通過沖擊試驗來測定。40Cr鋼沖擊吸收功測定試驗鋼沖擊吸收功測定試

15、驗422021/7/235、疲勞強度（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力稱為疲勞強度或疲勞極限。（2）在工程上，疲勞強度是指在一定的循環次數下不發生斷裂的最大應力。一般規定，鋼鐵材料的應力循環次數取108，有色金屬取107。432021/7/23四、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出來的適應能力，包括鑄造性、鍛壓性、焊接性和可加工性。2021/7/23451、鑄造性鑄造性：金屬材料能否用鑄造的方法制成優良鑄件的性能。2021/7/23影響鑄造的性能的因素：（1）、流動性（2）、冷卻時的收縮率462021/7/23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。472021/7/23482、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，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力，使之產生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。2021/7/23492021/7/2350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之高碳鋼最差2021/7/23513