械基础第一章课件.ppt

机 械 基 础,绪论,机械基础是一门什么样的课？机械基础是中等职业学校机械专业的一门综合性的基础课。机械基础,工程力学：生产实践中常用的机械设备和工程部件都是由许多构件（具有独立运动的基本单元）组成的。工程力学为分析构件的强度、刚度与选择合理的结构提供了基本理论与方法。,机械工程材料：构件是材料制成的。机械工程材料的基本知识为合理地选择材料，充分发挥材料本身的潜在性能提供了基础。,机械零件与传动：为了正确的使用机器，必须了解机器的组成。从运动上看，机器由若干传动机构组成；从结构上看，机器由若干零件组成。要了解机器，就要了解机构的工作原理、特点及应用和通用零件的类型、结构、材料、标准及选择方法。,第1章,机 械 概 述,1-1机器的组成1-2金属材料的性能1-3机械零件的强度1-4摩擦和磨损,1-1 机器的组成,本节任务：1、什么是机器、机构、机械、零件和构件？2、机器的组成部分。,1-1机器的组成,一、机器和机构,1、机器,机器的共同特性：（1）、机器是人为的实体组合；（2）、各部分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。同时具有上述三个特征的实体组合称为机器。,2、零件、构件,（1）、零件 零件，指机械中不可分拆的单个制件，是机器的基本组成要素，也是机械制造过程中的基本单元。如轴套、轴瓦、螺母、曲轴、叶片、齿轮、凸轮、连杆体、连杆头等。,（2）、构件 机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件。构件是机械运动的基本单元。,零件,构件,3、机构,机构，指由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。,机器与机构的区别：,机器是由各种机构所组成，可以完成能量的转换，或做有用的功；如，内燃机，刨床等。（有动力源）,而机构则仅仅是起着运动的传递和运动形成的转换的作用。如，内燃机的凸轮机构，刨床中的齿轮机构。（无动力源）,4、机械,机械是机器和机构的总称。,二、机器的组成,1、原动机部分,也称动力装置，其作用是把其他形式的能量转变成机械能，以驱动机器各部分运动。,二、机器的组成,2、执行部分,也称工作装置，它是机器直接完成具体工作任务的部分。,二、机器的组成,3、传动部分,原动机到工作机构之间的传动机构，用以完成运动和动力的传递和转换。,二、机器的组成,4、操纵或控制部分,显示和反映机器的运行位置和状态，控制机器正常运行和工作。,1-2 金属材料的性能,本节任务：1、理解金属材料的物理性能：密度、熔点、导热性、热膨胀性、导电性、磁性。2、理解金属材料的化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性。3、理解金属材料的力学性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。4、理解金属材料的工艺性能：铸造性、锻压性、焊接性、可加工性。,1-2 金属材料的性能,材料是机器的物质基础。金属材料的性能是选择材料的主要依据。金属材料的性能,工艺性能,使用性能,物理性能,化学性能,力学性能,一、金属材料的物理性能,1.密度（1）定义：金属的密度即是单位体积金属的质量。（2）单位：3。（3）根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。密度小于4.53 的金属叫做轻金属，如铝，钛等。,2.熔点（1）定义：金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔点。（2）熔点一般用摄氏温度（）表示。（3）各种金属都有 其固定熔点。如铅的熔点为323，钢的熔点为1538。（F22叶片温度1700）（4）熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合 金等都很重要。熔点低于1000的金属称为低熔点金属，熔点在10002000的金属称为中熔点金属，熔点 高于2000的金属称为高熔点金属。,3.导热性（1）金属材料传导热量的能力称为导热性。（2）导热性的表示方法：一般用热导率（导热系数）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。在一般情况下，金属材料的导热性比非金属材料好。金属的导热性 以银为最好，铜、铝次之。（3）导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器零件，如冰箱、空调的散热片。,4.热膨胀性（1）定义：金属材料在受热时体积会增大，冷却时则收缩，这种现象称为热膨胀性。（2）各种金属的热膨胀性能不同。在实际工作中有时必须考虑热膨胀的影响。例如，一些精密测量工具就要选用膨胀系数较小的金属材料来制造；铺设铁轨、架设桥梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都要考虑到热膨胀的因素。,5.导电性（1）定义：金属材料传导电流的性能称为导电性。（2）各种金属材料的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝次之，工业上用铜、铝做导电的材料。导电性差的高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰铜等用于制造仪表零件或电热元件，如电炉丝。,6.磁性（1）金属导磁的性能称为磁性。（2）具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。铁、钴等为铁磁性材料，锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。但对某些金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在768以上就表现为没有磁性或顺磁性。铁磁性材料可用于制作变压器、电机的铁心和测量仪表零件等；无（顺）磁性材料可用做要求避免磁场干扰的零件。,二、金属材料的化学性能,金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。1.耐腐蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用的能力，称为耐腐蚀 性。常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。,2.抗氧化性（1）金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。（2）金属材料在加热时，氧化作用加速，如钢材在锻造、热处理、焊接等加热作业时，会 发生氧化和脱碳，造成材料的损耗和各种缺陷。因此，在加热坯件或材料时，常在其 周围形成一种还原气体或保护气体，以避免金属材料的氧化。3.化学稳定性（1）化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。（2）金属材料在高温下的化学稳定性叫做热稳定性。用于制造在高温下工作的零件的金属材料，要有良好的热稳定性。,力学性能又称为机械性能，是指材料在力作用下所显示的性能，主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。,三、金属的力学性能,1、强度（1）强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂的能力。,（2）强度是分为抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪等的强度。,2、塑性（1）塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。指断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。,2、塑性（1）塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。指断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。,（2）塑性指标：断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率 断后伸长率是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。,断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。,断面收缩率,33,3、硬度,（1）硬度是衡量金属材料软硬的能力。是指金属材料抵抗其他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。硬度是材料塑性、强度等性能的综合体现。,34,（2）目前最常用的硬度试验法是布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法。,1）布氏硬度,布氏硬度主要用来测定铸铁、有色金属、低合金结构钢以及结构钢调质件的硬度。,布氏硬度（HB）是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。,36,kgf/mm2,式中A压压痕球形表面积，mm2 压头直径，mm2 压痕平均直径，mm。,kgf/mm2(试验力F单位用kgf),530HBW5/750表示用直径5 mm的硬质合金球，在7355N（750kgf）的试验载荷作用下，保持1015s时测得的布氏硬度值为530。,170HBS10/1000/30表示用直径10mm的钢球，在9807 N（1000 kgf）的试验载荷作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。,37,2）洛氏硬度,洛氏硬度主要用来测定工件的表面硬度。,洛氏硬度（HR）测试，当被测样品过小或者布氏硬度（HB）大于450时，就改用洛氏硬度计量。试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm/3.175mm/6.35mm/12.7mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕深度求出材料的硬度。最常用的三种标尺为A、B、C，即HRA、HRB、HRC，要根据实验材料硬度的不同，选用不同硬度范围的标尺来表示：,39,式中，C为常数，压头是金刚石圆锥时，C100；压头为淬火钢球时,C130。,40,41,洛氏硬度无单位，需标明硬度标尺符号，在符号前面写出硬度值，如60HRC、80HRA、90HRB。洛氏硬度各标尺之间没有对应关系，不能直接比较硬度值的高低。洛氏硬度试验操作简单、迅速、压痕小，主要用于测试热处理后硬度较高的成品零件及较薄的工件，对于组织和硬度不均匀的材料，硬度值波动较大，准确性不如布氏硬度值。,特别说明：各种硬度试验法测得的硬度值不能进行直接比较，必须通过硬度换算表换算成一种硬度值后，方能比较硬度高低。,42,4、韧性与疲劳强度,韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可用来衡量金属材料抵抗冲击载荷能力。韧性的判据通过冲击试验来测定。,40Cr钢冲击吸收功测定试验,43,5、疲劳强度（1）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称为疲劳强度或疲劳极限。（2）在工程上，疲劳强度是指在一定的循环次数下不发生断裂的最大应力。一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。,44,四、金属材料的工艺性能,金属材料的工艺性能是指在各种加工条件下表现出来的适应能力，包括铸造性、锻压性、焊接性和可加工性。,45,1、铸造性,铸造性：金属材料能否用铸造的方法制成优良铸件的性能。,影响铸造的性能的因素：（1）、流动性（2）、冷却时的收缩率,常见材料的铸造性：灰铸铁具有良好的铸造性，铸钢的铸造性低于铸铁。铸造铝合金和铸造铜合金的铸造性也较好。,48,2、锻压性,锻压性：金属材料能否用锻压的方法制成锻压件的性能。,锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。,50,影响锻压性的因素：,（1）塑性（2）塑性变形抗力,常见材料的锻压性：低碳钢的锻压性最好中碳钢次之高碳钢最差,51,3、焊接性,焊接性：金属材料在一定的焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力称为焊接性。,52,焊缝质量评价：,（1）焊缝气孔（2）焊接裂纹,常见钢铁材料的焊接性：较好：低碳钢较差：中高碳钢差：铸铁,53,4、可加工性,可加工性：金属材料切削加工的难易程度称为可加工性。,54,可加工性的评价依据：,（1）刀具磨损,（2）加工表面质量,55,影响可加工性的因素：,（1）硬度过高、过低都不好,（2）切屑 是否容易折断,