机械工程概论

1、机械工程概论机械工程概论 PPT讲演 15校区机制 李飘逸 152219801121 我对专业的认识 机械设计制造及其自动化 培养目标：掌握机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一 线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、运行管理、和经营销售 等方面工作的高级工程技术人才。 培养要求 本专业学生主要学习机械设计与制造的基础理论、学习微电子技术、计 算机技术和信息处理技术的基本知识，受到现代机械工程师的基本训练， 具有进行机械产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力. 主干学科 力学、机械工程 学科背景 随着微电子技术、信息技术、计算机技术、材料技术和新能源技术等高新技术与机械

2、设计制造技术的相互交叉、渗透、 融合，使传统意义上的机械设计制造技术在原有基础上得到了质的飞跃,形成了当代的先进设计制造技术，与传统的机械设 计制造技术相比既有继承，又有很大发展。如今，先进的设计制造技术正成为经济发展和人民生活需要的主要技术支撑，成 为加速高技术发展和国防现代化的主要支撑，成为企业在激烈市场竞争中能立于不败之地并求得迅速发展的关键技术。计算 机技术引入机械领域，使机械设计制造及其自动化技术产生了深刻变化。利用计算机辅助设计与优化设计技术，使设计过程 实现了自动化和最优化；微电子技术与机械技术的结合，实现了机电产品的一体化，出现了数控机床和加工中心、机器人、 微型机电系统等；利

3、用计算机控制技术使机械制造过程实现了自动化和智能化，传感技术、计算机技术和机械设计制造的结 合；机器的设计与运行过程的紧密结合，可以对机电产品的设计过程、制造过程、销售过程、安装与运行过程实现综合的自 动化控制。 机械设计制造及其自动化学科在国民经济中处于极其重要的地位，它对其他技术领域起着支撑性作用，成为国民经济 各行业的基础。机械工业的发展也必将带动其他技术及行业的发展。各种自动化机械设备大大提高了劳动生产率，降低了工 人的劳动强度，各种大型成套设备的开发成功使得各种重点工程的建设成为可能；机械设备的精密化带动了微电子工业和计 算机工业，实现了集成电路的高度集成制造并使存储器的容量成倍提高

4、；航空航天及各种武器装备的研制与生产、科学技术 和教育事业的发展均需依赖于机械设计与制造技术的进步。 机械工程学科理论基础 1. 画法几何(Descriptive Geometry) 2. 机械制图(Machine Drawing) 3. 机械原理(Theory of Machines and Mechanisms) 4. 机械设计(Machine Design) 5. 热力学(Thermodynamics) 6. 燃烧学(Combustion Science) 7. 流体力学(Fluid Mechanics) 8. 摩擦学(Tribology) 9. 互换性(Interchangeabili

5、ty) 机械工程学科理论基础 10.机械振动(Mechanical Vibration) 11.传动(Transmission) 12.金属工艺学(Metal Processing Technology) 13.机械工程材料(Material for Mechanical Engineering) 14.电子学(Electronics) 15.计算机科学与技术(Computer Science and Technique) 就业方向 （1） 从事机械设计与制造加工工艺规程的编制与实施工作； （2） 从事机械、电气、液压、气压等控制设备的维护维修工作； （3） 从事工艺工装的设计、制造工作； （

6、4） 从事数控机床、加工中心等高智能设备的编程及操作工作； （5） 从事机械CAD/CAM技术的应用工作； （6） 从事机械设计与制造的现场技术管理工作； （7） 从事机电产品的销售和服务工作。 （8） 在高等学校、科研机构和国家机关从事教学、科研和行政管理工 作 （9）从事机械模具设计生产及制造相关工作。 工程材料的选用 材料的开发、利用始终贯穿于人类进化史中。从天然材料的使用到陶器和青铜器制造， 从钢铁冶炼到材料合成，人类成功地生产出满足自身需求的材料，进而使自身走出深山、洞 穴，奔向茫茫平原、辽阔海洋，飞向广阔天空。 在与自然界交互作用的过程中，人类首先学会了生产和使用工具。史学家用石器

7、时代、 青铜器时代和铁器时代作为人类文明进化的标志。 有人认为21世纪将是信息时代、知识经济时代，但是，在这样的时代中，材料的基石作 用仍然无法改变。同时，材料的另一作用高新技术的先导，将展现得更加淋漓尽致。 新材料的开发和使用给人类生活带来的便利是实实在在的。在21世纪，人类在推进文明 发展的同时将会更加注重自身生活质量的 提高和周围环境的改善。因此生物材料和环境相容 性材料的开发和使用将会受到重视。 长期以来，人类在材料的提取、制备、生产以及制品的使用与废弃的过程中，消耗了大 量的资源和能源，并排放出废气、废水和废渣，污染着人类自身的生存环境。 现实要求人类从节约资源和能源、保护环境、可持

8、续发展的角度出发，重新评价过去研 究、开发、生产和使用材料的活动，改变单纯追求高性能、高附加值的材料而忽视生存环境 恶化的做法，探索发展既有良好性能或功能，又对资源和能源消耗较低，并且与环境协调较 好的材料及其制品。 工程材料 金属材料 非金属材料 复合材料 金属材料是人们最为熟悉的一种材料，金属元素占地球上所有元素的3/4。金属 材料不仅历史悠久，而且推陈出新不断发展，并在现代工农业生产中占有极其重要的 地位。机械制造、交通运输、建筑、航空航天、国防与科研技术等各个领域都需要使 用大量金属材料，而且人们在日常生活中也离不开金属材料。 非金属材料由非金属元素或化合物构成的材料。自19世纪以来，

9、随着生产和科学技术 的进步，尤其是无机化学和有机化学工业的发展，人类以天然的矿物、植物、石油等 为原料，制造和合成了许多新型非金属材料，如水泥、人造石墨、特种陶瓷、合成橡 胶、合成树脂（塑料）、合成纤维等。这些非金属材料因具有各种优异的性能，为天 然的非金属材料和某些金属材料所不及，从而在近代工业中的用途不断扩大，并迅速 发展。 复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观 （微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应， 使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料 分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有

10、铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体 主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼 纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 金 属 材 料 铁 基 合 金 碳素钢普通碳素钢 (Q235) 优质碳素钢 (15、45) 碳素工具钢 (T8 A) 铸造碳钢 (ZG200) 合金钢低碳合金钢 (Q295) 渗碳钢 (20CrMnTi) 调质钢 (40CrMnSi) 弹簧钢 (30CrMn) 滚动轴承钢 (GCr1SSiMn) 铸铁灰铸铁 (HT150) 球墨铸铁 (QT400-16) 可锻铸铁 (KTH300-06) 非 铁 合 金 轻金属及其 合

11、金 重金属及其 合金 非 金 属 材 料 无 机 材 料 水泥 陶瓷 玻璃 塑料 热固性PF,EP 有 机 材 料 合 成 高 分 子 材 料 热塑性PP,PE,PS, POV,PA, 纤维丙纶涤纶 橡胶 天然 高分子 材料 木材纸纤维皮革胶 金属材料的性能 使用性能 加工工艺性能 机械性能：强度、硬度、塑性、韧性等 物理性能：导电、导热、电磁、膨胀等 化学性能：抗氧化性、耐腐蚀性等 铸造性能：流动性、收缩性等 锻造性能：压力加工成型性等 切削加工性能：车，铣、刨、磨的切削量，光洁度等 焊接性能：熔焊性、焊缝强度等 热处理性能：淬透性、回火稳定性等 材料的硬度 布氏硬度； 洛氏硬度； 维氏硬度

12、； 强度和塑性 (1)比例极限； (2)弹性极限； (3)屈服强度； (4)抗拉强度； (5)断裂强度； 弹性极限 图2-5 结晶器弯月面渣圈示意图 弹性变形的最大 拉力 0 S Fe e e F 初始横截面积 0 S 弹性变形能u 现代加工方法和工艺 机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状、尺寸、性能或相对 位置，使之成为成品或半成品的方法和过程。机械制造工艺是机械工业 的基础技术之一。从形成学的角度出发，机械制造工艺是成型工艺，即 是在成型学指导下，研究与开发产品制造的技术、方法和程序。依据现 代成型学的观点，从物质的组织方式上，可把成型方式分为如下四类： 1）去除成型 2）受迫成型 3

13、）堆积成型 4）生成成型 机械制造工艺的发展现状 1. 加工精度不断提高 2. 高速切削技术的兴起和发展 3. 少、无夹具制造技术 4. 材料科学促进制造工艺变革 5. 重大技术装备促进加工制造技术的发展 6. 新一代制造装备技术有了较大的发展和突破 7. 优质清洁表面工程技术获得进一步发展 8. 精密成型技术取得较大进展 9. 热成型过程的计算机模拟技术研究有一定发展 机械制造工艺技术的发展趋势 随着社会经济和科学技术的不断发展，新材料、新能源、新设计、 新产品将会不断涌现，人们对物质产品的需求更加多样化，因而对机械 制造工艺技术提出更多、更高的要求。从总体发展趋势看，优质、高效、 低耗、灵

14、捷、洁净是机械制造业永恒的追求目标，也是先进制造工艺技 术的发展目标。 加工制造技术的热点和发展趋势大致是：高速/超高速加工技术、精 密/超精密加工技术、微纳加工技术、激光加工技术、生物制造技术； 采用新型能源和复合加工技术解决新材料加工和表面改性难题；采用自 动化技术实现工艺过程优化控制；采用清洁生产技术实现绿色制造；加 工和设计向集成和一体化方向发展；工艺技术和信息技术、管理技术不 断融合。 机械产品的制造过程 毛坯机械加工(I)粗加工 半精加工 机械加工(II)精加 工 装配（形成产品） 调试 检测 跑合运行 热处理 (I) 正火，退火 热处理(I)目 的： 均化晶粒，消 除内应力，提 高易切削性。 铸造 锻造 焊接 车 工件：主运动 刀具 进给 切深 铣 刀具：主运动 工件 进给 切深 刨 刀具：主运动 工件：进给 钻，扩，铰，锉，攻丝 用比工件还 硬的刀具进 行切削加工 热处理 (II) 淬火+回火，调质 渗碳、氮，淬火+回火 高频感应淬火+回火 热处理(II)目 的： 细化晶粒 提高硬度、耐 磨性 提高综合性能 磨削加工 砂轮：主运动 工件 进给 切深 检验 防锈