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第一章 机械基础概述考纲要求1、了解机械的组成和属性，以及机器、机构、构件、零件和部件的区别。2、了解金属材料的力学性能。3、了解钢的常用热处理。4、了解工程材料的主要性能及应用。5、了解载荷和应力的分类。6、了解机械零件的主要失效形式及工作能力准则。第1课时（内 容）1。2机器的组成（目的要求）1、了解一台完整机器的四个组成部分，并理解其各部分的作用。2、理解各种机器的共同属性。3、正确理解机构、构件、零件和部件等概念的主要属性，认识一些常用的基本构件、零件和部件。（重 点）机器和机构、构件和零件的联系和区别。（复习要点）(一)、机器的组成机器一般由原动力部分、工作部分、传动部分和检控部分组成。例如：拖拉机、汽车等简单机器由前三部分组成。汽车的动力部分为热机，传动部分为齿轮传动，执行部分为车轮子。(二)、机器的属性：（1）人为组合体。（2）各实体之间有确定的相对运动。（3）能够代替或减轻人类的劳动来完成功能转换。仅具有前两个属性的机械称为机构；习惯上将机器和机构总称为机械。机器与机构的区别在于：机器能对外做功或进行能量转换。而机构只能完成运动和动力的传递或改变运动形式。组成机械的各个相对运动的实体称为构件。构件和零件的区别在于：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。(三)、机械零件的分类：通用零件各种机器经常用到的零件，如螺栓、螺母、齿轮、弹簧等。机械零件专用零件某种机器才用到的零件，如电动机的转子、汽轮机叶片、内燃机中的曲轴活塞等。(四)、部件：机械中为了完成同一使命、彼此协同工作的一组零件组成的组合体称为部件，如发动机、减速器、联轴器等。（练 习）一课一练第2-4课时（内 容）1。3材料的力学性能和工艺性能 （目的要求）1、正确理解金属材料强度的概念，熟练掌握金属材料的屈服强度和抗拉强度的有关计算。 2、正确理解金属材料塑性的概念，了解金属材料的伸长率和断面收缩率的有关计算。 3、掌握金属材料硬度的概念及其测量原理和方法。 4、了解金属材料的冲击韧性、疲劳强度等概念。 5、了解金属材料的工艺性能。（重 点）强度、硬度、塑性、韧性的概念及其计算。（复习要点） 力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）使用性能 物理性能（导电、导热、热膨胀性、磁性等） 化学性能（抗氧化性、耐腐蚀性等）金属 铸造性材料 锻造性的性能 工艺性能 焊接性 切削加工性 热处理性(一)、金属材料的力学性能1、金属材料的力学性能包括：强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度。2、通过拉伸试验可测得屈服强度、抗拉强度以及塑性等指标。S= b= 其中FS表示材料产生塑性变形承受的载荷。Fb表示材料拉断前所承受的的最大载荷。AO指试样的原始截面积（mm2）。S、b分别指试样的屈服强度和抗拉强度。3、塑性是金属材料在载荷的作用下产生塑性变形而不破坏的能力。常用的塑性指标是伸长率（）和断面收缩率（）。=100% = 100%4、硬度是指金属材料抵抗其他更硬的物体压入其表面能力，也可以看作是材料对局部塑性变形的抗力。硬度是衡量材料性能的一个综合的工程量或技术量。通常材料硬度越高，耐磨性越好，强度也越高。根据硬度的测量方法可以分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。（1）布氏硬度（HB）测量时用淬火钢球或硬质合金属压入工件表面测量压痕直径，查表得硬度值。用符号HBS（淬火钢球）或HBW（硬质合金球）表示。主要测定铸铁、有色金属、低合金结构钢。不能测很硬、很薄、表面要求高的工件。（2）洛氏硬度（HRC）用锥顶角为120金刚石圆锥体或直径为1.5875mm（1/16in）的淬火钢球压入工件表面。测量压痕深度，读出硬度值。洛氏硬度分为HRA、HRB、HRC三种，常用HRC,测薄工件。（3）维氏硬度（HV）用136金刚石正四棱锥压头压入工件表面，测压痕对角线长度，从表中查值。用来测量硬度高的薄件。5、冲击韧性：金属材料在冲击载荷的作用下抵抗破坏的能力。用KV表示, KV=式中A试样缺口处横截面积（cm2）WKVV型缺口试样冲断时所消耗的冲击功（J）WKV=G（h1-h2）KV值越低，表示材料的冲击韧性越差，在受冲击时越易断裂；反之，KV值越大，则韧性越好，受冲击时，越不容易断裂。6、疲劳强度：表示材料经周期性的交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力。金属的疲劳强度与金属材料的种类、应力变化次数有关。(二)、金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是指金属材料所具有的能够适应各种加工工艺要求的能力，它是力学、物理、化学性能的综合表现。它包括铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性和热处理性等。（练 习）一课一练第57课时（内 容）1.4钢的热处理（目的要求）1、正确理解钢的热处理的概念，熟练掌握钢的热处理的目的。 2、了解表面淬火的基本概念及其分类方法。 3、了解化学热处理的概念和基本过程。 4、理解化学热处理和表面淬火的主要区别。（重 点）退火和正火、淬火和回火。（复习要点）钢的热处理是将固态的钢，通过不同的方法加热、保温和冷却，来改变钢的内部结构，从而改善钢的性能的一种方法。 退火 正火 普通热处理 淬火 低温回火 热处理 回火 中温回火 高温回火 表面淬火：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火 表面热处理 化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗（一）退火退火是将工件加热到临界温度以上某一温度，经保温一段时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。(目的)：降低硬度，改善切削性能；细化晶粒；消除内应力，防止工件的变形与开裂。(类型)：完全退火、球化、去应力退火（二）正火正火是将工件加热到临界温度以上某一温度，经保温一段时间，然后出炉冷却（空冷）的热处理工艺。只适用碳素钢和低合金钢。（目的）：细化组织，用于低碳钢可提高硬度，改善切削性能；用于中碳钢和性能要求不高的零件，可代替调质处理；用于高碳钢消除网状碳化物，为球化退火做准备。（三）淬火淬火是将工件加热到临界温度以上某一温度，经保温一段时间，然后快速冷却的热处理工艺。常见的冷却方法：水冷、油冷等。（目的）：提高硬度、强度和耐磨性。淬火后必须配以适当回火。（四）回火回火是把淬火后的工件重新加热到临界温度以下的某一温度，保温一段时间，然后空冷到室温的热处理工艺。（目的）：减少或消除工件的内应力，稳定组织、稳定尺寸；调整硬度，提高韧性，获得良好的力学性能和使用性能。（分类）：低温回火、中温回火、高温回火。1、低温回火（150250）：目的：降低淬火的内应力，提高韧性，并提高硬度和耐磨性。主要用于高碳工具钢、滚动轴承等。2、中温回火（250500）：目的：使淬火钢具有高弹性极限、屈服强度。主要用于弹性零件。如弹簧、发条和热煅模具等。3、高温回火（500650）：目的：使零件获得硬度、强度、韧性、塑性都较好的综合力学性能。主要用于螺栓、连杆、齿轮、曲轴等重要零件。调质处理指淬火后再进行高温回火。淬火+回火通常安排在切削加工之后，是为了提高硬度和耐磨性。（五）表面淬火1、概念：表面淬火是利用快速加热的方法对表面进行淬火，而心部仍保持未淬火状态。常用的有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和电接触加热表面淬火等。2、目的：使工件表面具有高硬度，耐磨性，而心部具有足够的塑性和韧性。主要适用于凸轮、齿轮、曲轴、花键等的热处理。3、要求：工件表面淬火之前，必须正火或调质处理，表面淬火后进行低温回火。（六）化学热处理1、概念：将工件置于适当的活性介质中加热、保温、冷却的方法，使一种或几种元素渗入钢的表层，以改变钢的表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。2、分类：常用的化学热处理有渗碳、氮化、碳氮共渗等。（练 习）一课一练第812课时（内 容）1。5常用工程材料（目的要求）1、理解铸铁的分类、牌号、性能及用途。 2、掌握碳素钢、合金钢的分类、牌号、表示方法及其应用。 3、了解有色金属材料的主要性能和应用。 4、了解非金属材料的特点和应用。（重 点）铸铁、碳素钢、合金钢碳素钢、合金钢的分类、牌号、表示方法及其应用。（复习要点）（一）铸铁 碳几乎全部以Fe3C的形式存在：白口铸铁1、分类 灰口铸铁（片状石墨） 碳大部分以石墨形式存在 球墨铸铁（球状石墨） 可锻铸铁（团絮状石墨）2、牌号：灰口铸铁：“HT”+一组数字。球墨铸铁：“QT”+二组数字。可锻铸铁：“KTH”（KTB、KTZ）+二组数字。例如：HT100表示灰口铸铁，最低抗拉强度为100MPa；QT40017表示球墨铸铁，最低抗拉强度为400MPa，最低伸长率为17%；KTH35010表示黑心可锻铸铁，最低抗拉强度为350MPa，最低伸长率为10%。3、用途：铸铁是含碳量大于2.06%的铁碳合金，一般用于制造尺寸大、形状复杂而要求较低的零件。（二）碳素钢1、分类： 低碳纲按含碳量分为 中碳纲 高碳纲 普通碳素钢按质量分为 优质碳素钢 高级优质碳素钢 碳素结构钢按用途分为 碳素工具钢2、牌号：（1）普通碳素结构钢，如Q235AF，Q为钢材屈服点“屈”字汉语拼音的首位字母；235表示屈服强度为235MPa；A（B，C，D）分别为质量等级；F为沸腾钢。（2）优质碳素结构钢：用两位数字表示平均含碳量的万分之数，若钢中含锰量较高，则在钢号后面附以“Mn”，如15、40、460 Mn。（3）碳素工具钢：“T”+一组数字（表示含碳量的千分数），若高级优质钢则在后面加“A”，如T12，T10A。（4）铸钢：“ZG”+两组数字（分别表示屈服强度和抗拉强度），如ZG200400，表示该铸钢的屈服强度值为200 MPa，抗拉强度为400MPa。3、用途：（1）普通碳素结构钢，一般用于要求不高的机械零件或工程工件。（2）优质碳素结构钢，用于制造各种机械零件。（3）碳素工具钢，用于制造低速、小进给量及形状简单尺寸较小的工具、刃具、量具和模具等。（4）铸钢，主要用于承受重载，强度和韧性要求较高而形状复杂难以锻造的铸件。（三）合金钢1、合金钢：是在碳素钢中加入一定量的合金元素（如硅、锰、铬、镍、钼、钒、钛等），即构成合金钢。由于合金元素的加入，细化了钢的晶粒，提高了钢的力学性能和热硬性、淬透性。2合金钢分类： 低合金钢 合金渗碳钢 合金钢结构 合金调质钢 合金弹簧钢 滚动轴承钢合金钢 刃具钢合金工具钢 量具钢 模具钢 不锈钢 特殊性能钢 耐热钢 耐磨钢3、牌号：（1）合金结构钢：“以两位数字+合金元素符号+数字”表示。前两位数字表示含碳量的万分数，合金元素符号后面的数字表示该元素含量的百分数，当合金元素后面没有数字表示时，表示其含量低于1.5%。如：60Si2Mn表示合金钢的平均含碳量为0.6%，含Si量为2%，含Mn量小于1.5%。（2）合金工具钢：其合金元素的含量的表示方法与合金结构钢相同，只是牌号前用一位数字表示含碳量的千分数，含碳量大于或等于1%不标出。如：9 SiCr表示平均含碳量为0.9%，含硅、铬量均小于1.5%的硅铬钢；Cr12MoV则表示平均含碳量1%，含铬量为12%，含钼、钒量小于1.5%的铬钼钒钢。（3）特殊性能钢：编号方法与合金工具钢原则上相同，不同的是如平均含碳量0.1%或0.03%，则特殊钢的牌号要用“O”“OO”表示，如OCr13、OOCr18Ni10等。（四）有色金属材料（1）纯铜：具有良好的导电性，导热性、耐腐性，强度、硬度低，塑性较好，易于冷、热加工。主要用于制作导电材料和耐腐蚀元件。 普通黄铜（铜、锌二元合金）黄铜（铜、锌合金） 特殊黄铜（以锌为主加元素铜合金） （2）铜合金 锡青铜（以锡为主加元素）青铜（主加元素不是锌、镍的铜合金）无锡青铜（不是以锡为主加元素）。黄铜：主要用于制造耐磨、耐蚀零件。青铜：主要用于制造摩擦或耐腐蚀零件，如轴瓦、蜗轮。2、铝及铝合金：（1）纯铝：具有质轻、导电导热性良好，抗蚀性、塑性好，易于压力加工。强度、硬度低。高纯度铝（99.99%）用于科学实验；工业纯铝用于制管、棒、线等型材及配置合金原料。变形铝合金 防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝等用于制造各种型材和结（2）铝合金： 构零件铸造铝合金 铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系，用于制造活塞、汽缸体各类铸造铝合金的代号均以“ZL”加三位数字组成，第一位数字表示合金类别，第二、三数字是顺序号。如ZL102、ZL201等。3、轴承合金：轴承合金是用来制造滑动轴承的特定材料。特点：具有高抗压强度和疲劳强度，足够的塑性、韧性、良好的磨合性能、减振性等。常用的轴承合金有：锡基、铅基、铝基轴承合金。其表示方法如：ZSnSb11Cu6，Z代表铸造，含Sb11%，含Cu6%，其余为Sn。（五）非金属材料1、塑料：塑料是一种以合成树脂为主要成分，加上其他添加剂组成的高分子有机化合物。按塑料受热后表现的性能不同，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。常用的工程塑料有ABS塑料、聚酰胺（PA）、酚醛塑料，氨基塑料，环氧塑料，有机玻璃等。2、橡胶：橡胶是一种天然的或人工合成的高聚物的弹性体。橡胶具有良好的吸振性、耐磨性、绝缘性和足够的强度。工业上常用的橡胶有：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。3、陶瓷：陶瓷是一种无机非金属材料，它可以分为普通陶瓷和特种陶瓷。陶瓷的硬度高，抗压强度大，耐高温，抗氧化，耐磨损和耐腐蚀。但质脆韧性差，不能承受冲击。工业上常用的陶瓷有普通陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化硼陶瓷。4、复合材料：复合材料是由两种或两种以上不同的材料组合而成，二者保留了各自的优点，得到单一材料无法比拟的综合性能，是新型的工程材料。复合材料的主要特性：强度大；化学稳定性好；减摩耐磨、润滑性好。复合材料的主要类型：纤维复合材料；层叠复合材料；细粒复合材料；骨架复合材料。（练 习）一课一练第13课时（内 容）1。6载荷和应力的分类（目的要求）1、了解载荷的分类，理解名义载荷和计算载荷的关系。 2、熟悉应力的分类，掌握各种应力的特征。（重 点）各种应力的循环特性和应力图。（复习要点）（一）载荷的分类静载荷 名义载荷（PO）1、 载荷的分类： 变载荷 计算载荷（Pi）2、计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数K（K1）PiK PO（二）应力的分类1、分类：静应力（r=1）应 非对称循环变应力（r1，0） 稳定循环变应力 脉动循环变应力（r=0）力 对称循环变应力（r=1） 变应力 不稳定循环变应力 随机变应力2、应力分类中的几个主要参数：max变应力最大值；min变应力最小值；m平均应力，a应力幅；r循环特性。平均应力m=应力幅a=循环特性r=3、应力图（练 习）一课一练第14课时（内 容）1。7机械零件的主要失效形式及工作能力准则（目的要求）1、理解机械零件的主要失效形式 2、了解机械零件的工作能力准则。 3、熟悉机械设计过程中安全系数的选择原则。（重 点）机械零件的主要失效形式。（复习要点）（一）机械零件的主要失效形式1、断裂。2、过量变形。3、表面失效。4、破坏正常工作条件引起的失效。（二）机械零件的工作能力的准则1、强度准则 2、刚度准则 yy 式中，y零件工作时的变形量，y 零件的许用变形量，零件工作时的变形角， 零件工作时的许用变形角。3、耐磨性准则。4、耐热性准则。5、振动稳定性准则。（三）许用应力与安全系数1、安全系数S：极限应力1im许用应力的比值称安全系数，即S=2、安全系数的选择原则：在保证机器安全工作的前提下尽可能地减少安全系数的数值，或者说尽可能提高许用应力的数值。3、影响安全系数的因素主要有零件材料数据的可靠性、载荷确定的准确性、零件的重要性和计算方法的合理性等。（练 习）一课一练第1520课时同步强化训练参考答案：一、填空题（参看教材）1、P4；2、P4；3、P4；4、P5；5、P5；6、.P7；7、P7；8、P7；9、P7；10、P8；11、P9；12、P9；13、P11；14、P12；15、P13；16、P13；17、P14；18、P12P14；19、P15；20、P16；21、P16P17；22、P17；23、P15P18；24、P18；25、0.1%、1%、0.72%、0.9%、1%、0.2%、0.03%；26、P22；27、P23；28、P24；29、P24；30、P24；31、P25二、单 选1、D ； 2、D ；3、B；4、C；5、C；6、C；7、A；8、C；9、C；10、D；11、D12、B；13、D；14、A；15、D；16、C；17、A；18、B；19、B；20、A；21、B；22、A；23、C；24、A；25、C；26、C；27、D；28、D；29、A；30、C；31、B；32、A；33、D；34、D；35、B；36、A；37、A；38、A；39、A；40、D；三、双选41、AB；42、BC；43、BC；44、CD；45、BC；46、BD；47、BD；48、BD；49、AC；50、AB；51、BC；52、BD；53、AC；54、AB；55、AB；56、BD；57、CD；58、CD；59、CD；60、AB；61、AB；四多选62、ABCD；63、AB；64、AD；65、ACD；66、CD；67、ACD；68、ACD；69、ABCD；70、ABCD五、连线题。机体、床身型钢、热轧钢板一般机械零件重要机械零件刃具医疗器械坦克履带阀门轴瓦、衬套飞机起落架普通碳素结构钢优质碳素结构钢合金工具钢耐磨钢不锈钢灰口铸铁黄铜锡青钢形变铝合金合金结构钢HT250Q235-A.F60Si2Mn459SiCrZGMn131Cr13H62LC4QSn4-3 牌号 名称 用途第1章检测题答案A卷1.D2.A.3.C4.D5.A6.