《機械基礎(chǔ)》考前概念梳理與常考題選講第1講機械概述一、考綱要求1．理解機器、機構(gòu)等的定義、特點及組成。2．熟練掌握金屬材料的力學(xué)性能、工藝性能。3．了解載荷、應(yīng)力的概念，掌握機械零件的強度表現(xiàn)形式。4．了解機件的磨損過程及磨損類型。二、知識梳理（一）、機器與機構(gòu)1．機器與機構(gòu)的基本概念機器是人為實體的組合，它的各部分之間具有確定的相對運動，并能代替或減輕人類的勞動，實現(xiàn)能量、物料與信息的轉(zhuǎn)換。機構(gòu)是用來傳遞運動和力的由若干構(gòu)件用運動副連接起來的構(gòu)件系統(tǒng)。它本身不能做機械功。2．機器與機構(gòu)的區(qū)別機器能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能，而機構(gòu)只是完成運動、力傳遞或改變運動形式的實體組合。機器包含著機構(gòu)，機構(gòu)是機器的主要組成部分。一部機器可以只含有一個機構(gòu)，也可以有多個機構(gòu)。3．機器的組成機器主要由動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分、操作或控制部分及輔助部分（潤滑、照明等）組成。（二）、金屬材料的性能1．金屬材料的使用性能（1）物理性能金屬材料的物理性能是指金屬材料所固有的屬性。它包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、導(dǎo)電性和磁性等。（2）化學(xué)性能金屬材料的化學(xué)性能是指金屬材料在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能。它包括耐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性等。（3）力學(xué)性能（機械性能）金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能。它主要包括強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。（4）金屬材料的強度：是指金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形或破壞的能力。強度的大小用應(yīng)力來表示，根據(jù)載荷作用方式不同，強度可分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度和抗扭強度等。（5）金屬材料的塑性：是指金屬材料在靜載荷的作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。其衡量指標是斷后伸長率（A）和斷面收縮率（Z）。其中，斷后伸長率是試樣斷后標距的殘余伸長與原始標距的百分比，用A表示。斷面收縮率是斷后試樣橫截面積的最大縮減量與原橫截面積的百分比，用Z表示。材料的塑性好：金屬材料的斷后伸長率（A）和斷面收縮率（Z）數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。（6）金屬材料的硬度：是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是衡量材料軟硬程度的一個指標。根據(jù)硬度的試驗方法可以把硬度分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。硬度的三個定義：①布氏硬度：用一定直徑的硬質(zhì)合金球施加試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，然后用測量表面壓痕直徑來計算硬度。主要適于灰鑄鐵、非鐵金屬、各種軟鋼等硬度不高的材料。布氏硬度用HBW表示。②洛氏硬度：采用錐角金剛石圓錐或直徑的硬質(zhì)合金球壓頭，壓入金屬表面后，經(jīng)規(guī)定保持時間后除去主試驗力，以測量的壓痕深度來計算洛氏硬度值。可測成品及較薄工件。洛氏硬度用HR表示，不同的壓頭和不同的試驗力產(chǎn)生的不同的組合對應(yīng)于洛氏硬度不同的標尺，有HRA、HRB、HRC、HRD等，其中HRC應(yīng)用最廣。③維氏硬度：用金剛石正四棱錐壓頭壓人工件表面，測量壓痕的對角線長。可測較薄的材料，也可測量表面滲碳、滲透層的硬度，可測定很軟到很硬的各種金屬材料的硬度，準確性高，用符號HV表示。（7）金屬材料的韌度：是指金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。其衡量指標是沖擊吸收能量，常用KV（V形缺口試樣）或KU（U形缺口試樣）表示，KV或KU值越大，表示材料的沖擊韌度越好。實踐中，絕大多數(shù)受沖擊載荷的工件是在小能量多次沖擊作用下而破壞的，而小能量多次的沖擊載荷作用，其沖擊抗力主要取決于材料的強度和塑性。（8）金屬材料的疲勞強度：是指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。交變載荷次數(shù)：鋼為次，非鐵金屬為次。對稱循環(huán)疲勞強度用表示。2．金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能：是指金屬材料在各種加工條件下表現(xiàn)出來的適應(yīng)能力。它包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性、切削加工性能和熱處理工藝性等。（1）鑄造性能鑄造性能是指金屬材料能否用鑄造的方法制成優(yōu)良鑄件的性能。影響因素：材料熔化后液體的流動性、冷卻時的收縮性和偏析性等。（2）鍛造性能（可鍛性）鍛造性能是指金屬材料能否用鍛壓的方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。影響因素：材料的塑性及對塑性變形的抗力。（3）焊接性焊接性是指金屬材料在一定焊接條件下，是否易于獲得優(yōu)良焊接接頭的能力。影響因素：焊縫產(chǎn)生的裂紋和氣孔等傾向、焊縫接頭的力學(xué)性能等。（4）切削加工性能切削加工性能是指金屬材料切削加工的難易程度。影響因素：材料的硬度和韌性。（5）熱處理工藝性熱處理工藝性是指金屬材料通過熱處理改變或改善其性能的能力，是金屬材料的重要工藝性能之一。鋼制工件通過熱處理，可改善其切削加工性能，提高力學(xué)性能，延長其使用壽命。影響因素主要包括淬透性、淬硬性、過熱敏感性、氧化脫碳傾向、回火脆性傾向、變形開裂傾向等。（三）、載荷與應(yīng)力1．載荷載荷指機械零件在使用和制造過程中受到的力或力矩的作用。載荷分靜載荷和動載荷。2．應(yīng)力應(yīng)力是機械受到外載荷作用后，單位截面上的內(nèi)力。靜應(yīng)力由靜載荷產(chǎn)生，變應(yīng)力由靜載荷或變載荷產(chǎn)生。3．機械零件的強度表現(xiàn)形式1）根據(jù)工作條件不同分為：靜強度和疲勞強度2）根據(jù)破壞部位和形式不同分為體積強度和表面強度①體積強度：在載荷作用下，應(yīng)力在較大體積內(nèi)產(chǎn)生的強度，簡稱強度。在靜應(yīng)力下主要失效形式是塑性變形或斷裂，在變應(yīng)力下主要失效形式是疲勞斷裂。②表面強度：點、線接觸的高副連接表面產(chǎn)生彈性變形，出現(xiàn)很大的局部應(yīng)力，稱接觸應(yīng)力，零件的強度表現(xiàn)形式為接觸強度。以面接觸而無相對運動的零件，在載荷作用下，接觸表面產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，零件的強度表現(xiàn)形式為擠壓強度；以面接觸作相對運動的零件，在載荷作用下，零件的強度表現(xiàn)形式為磨損強度。（四）、機件的磨損1．磨損過程：一個機件的磨損過程大致可分為磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損階段。2．磨損類型1）按磨損表面外觀分為點蝕磨損、膠合磨損、擦傷磨損等。2）按磨損機理分為黏著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損及沖蝕磨損。三、高考常考題選講（一）、判斷題1.機構(gòu)是用來傳遞運動和力的構(gòu)件系統(tǒng)。（）【答案】√2.自行車、電動自行車、摩托車都是機器。（）【答案】×【解析】自行車是機構(gòu)，電動自行車、摩托車都是機器。3.硬度高低表明金屬材料表面抵抗變形的能力。（）【答案】√【解析】硬度高低表明金屬材料的軟硬程度，體現(xiàn)了材料表面抵抗局部變形的能力。4.金屬材料的切削加工性能取決于材料的強度。（）【答案】×【解析】金屬材料的切削加工性能取決于材料的硬度和韌度。5.機床主軸是機器的執(zhí)行部分。（）【答案】√6.接觸應(yīng)力是擠壓應(yīng)力的一種。（）【答案】×【解析】高副連接表面產(chǎn)生接觸應(yīng)力，低副無相對運動的表面產(chǎn)生擠壓應(yīng)力。7.構(gòu)件是加工制造的單元，零件是運動的單元。（）【答案】×8.構(gòu)件是一個具有確定運動的整體，它可以是單一的整體，也可以是幾個相互之間沒有相對運動的物體組合而成的剛性體。（）【答案】√9.機構(gòu)中有且只有一個機架。（）【答案】√10.機構(gòu)中可以有一個或多個原動件。（）【答案】√（二）、填空題1.機器主要由_________部分、_________部分、_________部分、操作或控制部分及輔助部分組成。【答案】動力、傳動、執(zhí)行2.金屬材料的斷后伸長率（A）和斷面收縮率（Z）數(shù)值越大，表示材料的塑性。【答案】越好3.金屬材料的強度是指金屬材料在靜載荷作用下，抵抗的能力。【答案】變形或破壞4.化學(xué)穩(wěn)定性是指與的綜合。【答案】耐腐蝕性、抗氧化性5.金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能。它主要包括強度、、、疲勞強度等。【答案】塑性、硬度、韌性、6.耐蝕性：指金屬材料在抵抗氧、水或其它物質(zhì)腐蝕的能力。如鐵在常溫下被腐蝕后生成Fe2O3,耐腐蝕性差。【答案】常溫下7.抗氧化性：金屬材料在抵抗被氧或其它物質(zhì)氧化的能力。【答案】高溫下8.切削加工性能是指金屬材料切削加工的難易程度。通常影響它的因素是、。【答案】材料的硬度和韌性9.金屬材料的使用性能包括物理性能、性能和性能。【答案】化學(xué)、力學(xué)10.硬度試驗中,采用136°四棱錐金剛石壓頭的是硬度。鑄鐵的硬度測定用硬度實驗法，淬火鋼的硬度測定用硬度實驗法。【答案】維氏、布氏、洛氏（三）、單項選擇題1.金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為（）。A．強度 B．韌度 C．疲勞強度 D．塑性【答案】B2.金屬材料抗斷裂的能力稱為（）。A．強度 B．剛度 C．硬度 D．可靠度【答案】A3.金屬材料的工藝性能主要包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性、切削加工性能和（）。A．耐磨性 B．韌性 C．塑性 D．熱處理工藝性【答案】D4.材料的（）越好，則材料的可鍛性越好。A．強度 B．硬度 C．韌性 D．塑性【答案】D【解析】材料的可鍛性取決于材料的塑性及對塑性變形的抗力。5.零件在靜應(yīng)力作用下，主要的失效形式是（）。A．彈性變形 B．斷裂或塑性變形 C．疲勞斷裂 D．磨損【答案】B【解析】靜應(yīng)力使零件產(chǎn)生塑性變形或斷裂。如自行車在平坦的道路上行駛，前后軸固定不動，受到人的不變載荷作用，前軸太細可能產(chǎn)生彎曲變形，嚴重時會斷裂。6.機件以平穩(wěn)而緩慢的速度磨損，標志摩擦條件保持恒定不變，此階段為（）階段。A．磨合 B．穩(wěn)定磨損 C．劇烈磨損 D．磨損【答案】B7.用刀具對金屬材料進行切削時，容易在刀具表面形成切屑瘤，這是由于（）磨損產(chǎn)生的。A．黏著 B．磨料 C．疲勞 D．腐蝕【答案】A8.韌性是在（）下進行試驗的。A.靜載荷B.沖擊載荷C.交變載荷D.重載荷【答案】B9.洛氏硬度是下列哪一項來測量計算硬度值的（）。A.壓痕深度B.壓痕對角線C.壓痕面積D.壓痕直徑【答案】A解析：維氏硬度測量的是壓痕對角線，布