第一章机器设备的组成与制造

1、机电设备评估基础机电设备评估基础主讲：杨高英主讲：杨高英电话：电话 Q1.大部分是理工科知识；大部分是理工科知识；一、课程特色一、课程特色2.2.记忆性知识相对较多；记忆性知识相对较多； 3. 3.内容丰富全面。内容丰富全面。二、课程总体框架二、课程总体框架三、课程介绍三、课程介绍情境情境1 1：重要，介绍机器生产的工艺过程，毛坯生产，重要，介绍机器生产的工艺过程，毛坯生产，加工质量等基础知识。加工质量等基础知识。情境情境2 2：重要，介绍机器设备的机械传动、液压传动重要，介绍机器设备的机械传动、液压传动知识。知识。 情境情境3 3：次重要，

2、次重要，机电设备中变压器、交流、直流电机电设备中变压器、交流、直流电动机的必要基础知识动机的必要基础知识。内容晦涩难懂。内容晦涩难懂。情境情境4 4：重要，内容上相对比较简单，以记忆为重要，内容上相对比较简单，以记忆为主，主要是介绍了常见的一些金属加工机床。主，主要是介绍了常见的一些金属加工机床。情境情境5 5：次重点，介绍次重点，介绍数控机床及工业机器人。数控机床及工业机器人。难点在于数控机床的伺服驱动系统，其他的内容难点在于数控机床的伺服驱动系统，其他的内容相对简单。相对简单。情境情境6 6：重点，介绍了多种机器设备，内容较也重点，介绍了多种机器设备，内容较也比较零碎，所以本章学习起来也较

3、为困难。比较零碎，所以本章学习起来也较为困难。情境情境7 7：重点，和前面的知识相联系，这部分内重点，和前面的知识相联系，这部分内容更偏重于财经类知识，所以对资评的学生来说容更偏重于财经类知识，所以对资评的学生来说理解起来并不是很困难。理解起来并不是很困难。情境情境8 8：重要，机器设备寿命估算，涉及到一重要，机器设备寿命估算，涉及到一些力学的知识，所以学习起来较为困难，学习方些力学的知识，所以学习起来较为困难，学习方法是掌握教材例题，记住教材公式并能带入数值法是掌握教材例题，记住教材公式并能带入数值计算即可。计算即可。情境情境9 9：次重要，设备故障诊断。次重要，设备故障诊断。 情境情境10

4、10：次重要，机器设备质量检验及试验。次重要，机器设备质量检验及试验。 四、学习方法四、学习方法1.1.调节心态。调节心态。机电这门课程相对来说要难学一些，学习机电这门课程相对来说要难学一些，学习中要保持平和的心态。中要保持平和的心态。2.2.熟能生巧。熟能生巧。机电评估基础内容全面，考核并不是很机电评估基础内容全面，考核并不是很深，所以只要熟悉教材，顺利通过考试的几率就很大。深，所以只要熟悉教材，顺利通过考试的几率就很大。3.3.趁热打铁。趁热打铁。复习的时候一定要强化复习，比如在复习复习的时候一定要强化复习，比如在复习完传动比相关的知识点时，就需要做一些练习予以巩固。完传动比相关的知识点时

5、，就需要做一些练习予以巩固。题目可以是教材中的例题，也可以是老师发的练习题。题目可以是教材中的例题，也可以是老师发的练习题。总之，学习的时候就需要掌握，而不是停留在总之，学习的时候就需要掌握，而不是停留在“看看看看”上。上。4.4.难得糊涂。难得糊涂。对于教材中的表述，有些内容不必过于深对于教材中的表述，有些内容不必过于深究，记住即可，教材中给出的都是一些通用的知识，可究，记住即可，教材中给出的都是一些通用的知识，可能和特例不符合，所以此时就需要能和特例不符合，所以此时就需要“装糊涂装糊涂”。情境情境1 1：机器的组成与制造：机器的组成与制造 导学：导学： 本章是全书总述，介绍了机器的组成、工

6、程本章是全书总述，介绍了机器的组成、工程材料、机械制造过程、加工质量、生产工艺材料、机械制造过程、加工质量、生产工艺过程、技术经济分析等内容，难度不大，记过程、技术经济分析等内容，难度不大，记忆性的知识点较多，比较零碎。忆性的知识点较多，比较零碎。本章重点、考点本章重点、考点1.机器的组成部分及其功能；机器的组成部分及其功能；2.常用工程材料分类及其牌号；常用工程材料分类及其牌号；3.机械制造加工方法及特点；机械制造加工方法及特点；4.零件的加工质量评定；零件的加工质量评定；5.机械制造的技术经济分析。机械制造的技术经济分析。 单元单元1 1：机器的组成：机器的组成一、按照功能分析机器的组成一

7、、按照功能分析机器的组成各种机器的构造不同，功能也不同。各种机器的构造不同，功能也不同。外界输外界输入能量入能量履行机履行机器功能器功能把动力或能把动力或能量传递给工量传递给工作部分作部分开关、正开关、正反转、反反转、反馈等。馈等。思考：思考：按功能机器由哪几部分组成？按功能机器由哪几部分组成？ （一）动力部分（一）动力部分 原动机及其相应的配套装置。它的作原动机及其相应的配套装置。它的作用是将其它形式的能量转变为机械能。用是将其它形式的能量转变为机械能。 一次动力机：一次动力机：将一次能源直接转化为将一次能源直接转化为机械能，例如机械能，例如水轮机、内燃机水轮机、内燃机等。等。 二次动力机：

8、二次动力机：将二次能源如电能、液将二次能源如电能、液压能等转化为机械能，如压能等转化为机械能，如电动机电动机等。等。 常用的动力机有常用的动力机有电动机、内燃机电动机、内燃机等。等。 （二）传动部分（二）传动部分 在动力部分和执行部分之间的中间装置，任务在动力部分和执行部分之间的中间装置，任务是将动力部分提供的机械能以是将动力部分提供的机械能以动力和运动动力和运动的形式，传的形式，传递给工作部分。递给工作部分。 1.1.传动分为机械传动、流体传动、电力传动和磁传动分为机械传动、流体传动、电力传动和磁力传动。力传动。 2. 2.按照传动比变化的情况分为定传动比按照传动比变化的情况分为定传动比传动

9、和变传动比传动。传动和变传动比传动。 汽车汽车变速箱变速箱传动分类传动分类说说 明明传动举例传动举例定传动比传动定传动比传动输入与输出转速对应输入与输出转速对应适用于工作机工况固定，或其工况与适用于工作机工况固定，或其工况与动力机工况对应变化的场合动力机工况对应变化的场合带、链、摩擦轮传带、链、摩擦轮传动，齿轮、蜗杆动，齿轮、蜗杆变传变传动比动比有级有级调速调速一个输入转速对应若干个输出转速一个输入转速对应若干个输出转速适用于动力机工况固定而工作机有若适用于动力机工况固定而工作机有若干种工况的场合，或用来扩大动力机干种工况的场合，或用来扩大动力机的调速范围的调速范围齿轮变速箱、齿轮变速箱、塔轮

10、传动塔轮传动无级无级调速调速一个输入转速对应于某一范围内无限一个输入转速对应于某一范围内无限多个输出转速多个输出转速适用于工作机工况极多或最佳工况不适用于工作机工况极多或最佳工况不明确的情况明确的情况各种机械无级调速各种机械无级调速器、液力耦合器及器、液力耦合器及变矩器、电磁滑差变矩器、电磁滑差离合器、流体粘性离合器、流体粘性传动传动按周按周期性期性输出角速度是输入角速度的周期性函输出角速度是输入角速度的周期性函数数用来实现函数传动及改善某些机构的用来实现函数传动及改善某些机构的动力特性动力特性非圆齿轮、凸轮、非圆齿轮、凸轮、连杆机构、组合机连杆机构、组合机构构 （三）工作部分（三）工作部分

11、直接完成机器的预定功能的部分，如车床的直接完成机器的预定功能的部分，如车床的刀架；车辆的车厢；飞机的客、货舱等。刀架；车辆的车厢；飞机的客、货舱等。工作部分是机器设备区分和分类的依据工作部分是机器设备区分和分类的依据；不不同机器，其动力部分和传动部分可能相同，而工同机器，其动力部分和传动部分可能相同，而工作部分不同。因此，动力部分、传动部分和控制作部分不同。因此，动力部分、传动部分和控制部分都应该根据工作部分的功能要求和动力参数部分都应该根据工作部分的功能要求和动力参数的合理范围进行设计和选择。的合理范围进行设计和选择。 （四）控制部分（四）控制部分 在工业加热炉中，被控变量是炉温，而操纵变量

12、是送入的煤气在工业加热炉中，被控变量是炉温，而操纵变量是送入的煤气量。通过热电偶检查加热炉的温度并将它转换为电信号，送到比较量。通过热电偶检查加热炉的温度并将它转换为电信号，送到比较器与预先设定的温度值进行比较，再把差值放大后驱动执行机构，器与预先设定的温度值进行比较，再把差值放大后驱动执行机构，调节煤气阀门的开度，从而实现控制炉温的目的。调节煤气阀门的开度，从而实现控制炉温的目的。 控制系统由控制器和被控对象组成。控制系统由控制器和被控对象组成。控制器要完成被控参数的调节，应有控制器要完成被控参数的调节，应有四个基本部件：四个基本部件：给定值发生器给定值发生器、比较器比较器、驱动和执行机构驱

13、动和执行机构、检测变换元件检测变换元件。 门禁控制器门禁控制器遥控器遥控器控制分类控制分类 1.模拟控制与数字控制模拟控制与数字控制 模拟量，模拟量，即时间上和数值上都连续变化的物理量，即时间上和数值上都连续变化的物理量，例如温度、压力、流量、电压、电流等；例如温度、压力、流量、电压、电流等； 数字量，数字量，即在时间上或数值上不连续变化的物理即在时间上或数值上不连续变化的物理量，例如数字逻辑电路中的开关信号和计算机中的数量，例如数字逻辑电路中的开关信号和计算机中的数 在一个系统中，如果各环节间在一个系统中，如果各环节间所有的信号所有的信号都是模拟都是模拟量，这个系统就称为模拟控制系统或模拟控

14、制器；如量，这个系统就称为模拟控制系统或模拟控制器；如果各环节间果各环节间有一个或多个信号有一个或多个信号为数字信号，则该系统为数字信号，则该系统称为数字控制系统或数字控制器。称为数字控制系统或数字控制器。 所有的计算机控制系统都是数字控制系统。所有的计算机控制系统都是数字控制系统。 2. 2.闭环控制系统和开环控制系统闭环控制系统和开环控制系统 闭环控制系统：闭环控制系统：系统通过测量元件对被控对象的被控参数系统通过测量元件对被控对象的被控参数（如温度、压力、流量、转速、位移等）进行测量，再将其反（如温度、压力、流量、转速、位移等）进行测量，再将其反馈到输入端，与输入的给定值进行比较，然后形

15、成误差信号。馈到输入端，与输入的给定值进行比较，然后形成误差信号。 反馈就是将输出量返回，并与输入量进行比较的过程。反馈就是将输出量返回，并与输入量进行比较的过程。比较的结果成为偏差。自动控制过程就是测偏和纠偏的过程。比较的结果成为偏差。自动控制过程就是测偏和纠偏的过程。从信息的传递关系来看，构成了一个闭合回路，所以，称从信息的传递关系来看，构成了一个闭合回路，所以，称为闭环控制系统。由于被控变量的信息要送回到自动控制装为闭环控制系统。由于被控变量的信息要送回到自动控制装置，所以也称之为反馈控制系统。（置，所以也称之为反馈控制系统。（空调空调） 开环控制系统：开环控制系统：输出量不影响系统的控

16、制作用，即系统的输出量不影响系统的控制作用，即系统的输出端与输入端之间，没有反馈通道。与闭环控制系统不同，输出端与输入端之间，没有反馈通道。与闭环控制系统不同，它不需要被控对象的反馈信号，控制器直接根据给定值控制被它不需要被控对象的反馈信号，控制器直接根据给定值控制被控对象工作。控对象工作。 开环控制系统不能自动消除被控参数与给定值之间的误差。开环控制系统不能自动消除被控参数与给定值之间的误差。其控制功能显然要比闭环控制系统差。（其控制功能显然要比闭环控制系统差。（暖气暖气） 3.3.计算机控制系统计算机控制系统 控制器是控制系统的关键控制器是控制系统的关键，它决定了控制系，它决定了控制系统的

17、控制性能和应用范围。如果控制系统中的控统的控制性能和应用范围。如果控制系统中的控制器功能由计算机来实现，就构成了计算机控制制器功能由计算机来实现，就构成了计算机控制系统。系统。 在一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬在一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件产生的，要改变规律就要改变硬件电路。而在件产生的，要改变规律就要改变硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律由软件实现，要改计算机控制系统中，控制规律由软件实现，要改变控制规律只要修改程序就可以了。变控制规律只要修改程序就可以了。 二、按照结构分析机器的组成二、按照结构分析机器的组成 零件零件是机器的制造单元，如螺丝钉、齿轮等是机器的制造单元

18、，如螺丝钉、齿轮等构件构件机器的运动单元（运动整体），可以是一机器的运动单元（运动整体），可以是一个零件，也可以是几个零件的个零件，也可以是几个零件的刚性组合刚性组合。如曲轴、连杆等。如曲轴、连杆等。机构机构由若干构件组合而成，各构件之间具有确由若干构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动。定的相对运动。机器机器由若干构件组合而成，各构件之间具有确由若干构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动，定的相对运动，能够实现其它能量和机械能够实现其它能量和机械能的转换能的转换。机械机械机器和机构的总称。机器和机构的总称。例题例题1.1.下列机械传动中，（下列机械传动中，（ ）传动不属于啮）传动不属

19、于啮合传动。合传动。A.A.带传动带传动 B.B.蜗杆传动蜗杆传动C.C.链传动链传动 D.D.螺旋传动螺旋传动带传动属于摩擦带传动属于摩擦传动，而不属于传动，而不属于啮合传动。啮合传动。 A2.以下关于机器组成部件的说法中，不正确的有以下关于机器组成部件的说法中，不正确的有（ ）。）。A.内燃机的凸轮轴是一种专用零件内燃机的凸轮轴是一种专用零件B.构件可以是一个零件构件可以是一个零件C.机构由多个零件通过刚性组合构成机构由多个零件通过刚性组合构成D.机构的作用之一是变换运动方式机构的作用之一是变换运动方式E.机械是机器的同义词机械是机器的同义词专用零件是某种机器中特有的零件，如内燃机的凸轮轴

20、等，所专用零件是某种机器中特有的零件，如内燃机的凸轮轴等，所以选项以选项A正确；构件可以是一个零件，也可以是几个零件的刚正确；构件可以是一个零件，也可以是几个零件的刚性组合，所以选项性组合，所以选项B正确；机构是由多个构件组合而成的，各正确；机构是由多个构件组合而成的，各构件之间具有确定的相对运动，它在机器中起到传递运动或变构件之间具有确定的相对运动，它在机器中起到传递运动或变换运动方式的作用，所以选项换运动方式的作用，所以选项C不正确，选项不正确，选项D正确；通常用正确；通常用“机械机械”一词作为机器与机构的统称，所以选项一词作为机器与机构的统称，所以选项E不正确。不正确。CE第二节机械工程

21、常用材料第二节机械工程常用材料 一、机械工程常用材料的分类一、机械工程常用材料的分类（一）按照材料的组成分类（一）按照材料的组成分类 （二）按照材料的应用分类（二）按照材料的应用分类（一）黑色金属：（一）黑色金属：指钢和以铁为主的合金。指钢和以铁为主的合金。1.1.分类分类 二、常用的机械工程材料二、常用的机械工程材料黑色金属碳碳素素钢钢含碳量低碳钢：含碳量0.25%0.25%中碳钢：含碳量0.250.250.6%0.6%高碳钢：含碳量0.6%0.6%硫磷含量普通碳素钢：S S 含量低于0.055%0.055%，P P 含量低于0.045%0.045%优质碳素钢：S S、P P含量均低于0.0

22、40%0.040%高级优质碳素钢：S S 的含量低于0.030%0.030%，P P 的含量低于0.035%0.035%用途碳素结构钢: :用于制造各种工程构件和机器零件，属于低碳和中碳钢。碳素工具钢，用于制造各种刀具、工具、量具、模具等，属于高碳钢合合金金钢钢用途合金结构钢（普通低合金钢、易削钢、弹簧钢、轴承钢等）合金工具钢（刃具钢、模具钢、量具钢等） 特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢等）合金元素含量低合金钢：合金元素含量5%5%中合金钢：合金元素含量5 510%10%高合金钢：合金元素含量10%10%铸铸铁铁C C 2.11% 2.11% 灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁注意注意:

23、铸铁分为灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁。铸铁分为灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁。灰口铸铁：灰口铸铁：脆性大，成本低，铸造性、减振性能好，脆性大，成本低，铸造性、减振性能好， 可制成形状复杂的零件。可制成形状复杂的零件。球墨铸铁：球墨铸铁：含球状石墨，球墨铸铁特点是强度、塑性、含球状石墨，球墨铸铁特点是强度、塑性、 韧性比灰口铸铁好，具有较高的延展性和韧性比灰口铸铁好，具有较高的延展性和 耐磨性，减振性、耐磨性、切削性能、铸耐磨性，减振性、耐磨性、切削性能、铸 造性均优于钢。造性均优于钢。 2.2.牌号牌号 材材 料料举举 例例方方 法法普通普通碳素碳素结构钢结构钢Q235AFQ

24、235AFQ + Q + 屈服极限屈服极限 + + 质量等级质量等级 + + 脱氧方法脱氧方法屈服极限为屈服极限为235Mpa235Mpa、质量等级为、质量等级为A A、沸腾钢、沸腾钢优质优质碳素碳素结构钢结构钢454545Mn45Mn万分万分之含碳量之含碳量4545钢，含碳量为钢，含碳量为0.45%0.45%；45Mn45Mn，钢中含锰较多，在，钢中含锰较多，在0.7%0.7%1.2%1.2%碳素碳素工具钢工具钢T8T8T8AT8AT + T + 千分千分之含碳量。之含碳量。含碳量较高（含碳量较高（0.65%0.65%1.35%1.35%）T8AT8A，高级优质碳素工具钢，高级优质碳素工具钢

25、合金合金结构钢结构钢12CrNi312CrNi3万分万分之含碳量之含碳量 + + 合金元素符号合金元素符号 + + 合金元素合金元素百分百分含含量（量（1.5%1.5%以下不注）以下不注）含碳量为含碳量为0.12%0.12%；CrCr含量小于含量小于1.5%1.5%，NiNi的含量为的含量为3%3%合金合金工具钢工具钢9CrSi9CrSi千分千分之含碳量之含碳量（1%1%不注）不注）+ + 合金元素符号合金元素符号+ + 合金合金元素元素百分百分含量含量（1.5%1.5%以下不注）以下不注）表示含碳量为表示含碳量为0.9%0.9%；CrCr、SiSi的含量均小于的含量均小于1.5%1.5%滚动

26、滚动轴承钢轴承钢GGr13GGr13G + Cr + G + Cr + 铬含量的铬含量的千分千分之几之几滚动轴承钢都是高级优质钢，但是不加滚动轴承钢都是高级优质钢，但是不加“A”A”表示铬的含量为表示铬的含量为1.3%1.3%灰口灰口铸铁铸铁HT150HT150HT + HT + 抗拉极限抗拉极限表示抗拉强度为表示抗拉强度为150MPa150MPa球墨球墨铸铁铸铁QT5007QT5007QT +QT +最低抗拉极限最低抗拉极限 + + + + 最小伸长率最小伸长率最低抗拉强度为最低抗拉强度为500MPa500MPa，最小伸长率为，最小伸长率为7%7%（二）有色金属（二）有色金属指非铁金属及其合

27、金。指非铁金属及其合金。铜合金。铜合金。可以分为黄铜、锡青铜、铝青铜、铍青可以分为黄铜、锡青铜、铝青铜、铍青铜以及白铜。其中，黄铜为铜以及白铜。其中，黄铜为铜锌铜锌合金。合金。此外，还有此外，还有铝合金、钛合金铝合金、钛合金等。等。（三）非金属材料（三）非金属材料包括包括工程塑料、橡胶、人工合成矿物及复合材料。工程塑料、橡胶、人工合成矿物及复合材料。 特点特点说明说明工程工程材料材料密度小，耐蚀性好，绝密度小，耐蚀性好，绝缘，加工性好。机械强缘，加工性好。机械强度差，特别是刚性差，度差，特别是刚性差，耐热性低，一般为耐热性低，一般为100100C C以下。散热性以下。散热性差，易老化，易燃。差

28、，易老化，易燃。如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚酰胺（尼龙）、有机玻璃、丙烯和聚酰胺（尼龙）、有机玻璃、ABSABS塑料、塑料袋塑料、塑料袋橡胶橡胶弹性好，绝缘性好，耐弹性好，绝缘性好，耐磨损，耐化学腐蚀，耐磨损，耐化学腐蚀，耐放射性。放射性。常用的橡胶材料有天然橡胶、合成橡胶常用的橡胶材料有天然橡胶、合成橡胶和特种合成橡胶。主要用于弹性材料、和特种合成橡胶。主要用于弹性材料、密封材料、减振材料、传动材料。密封材料、减振材料、传动材料。自行车内胎自行车内胎矿石矿石主要有刚玉和石英主要有刚玉和石英复合复合材料材料力学性能好，并且具有力学性能好，并且具有

29、某种特殊的热、电光、某种特殊的热、电光、磁性。磁性。由基体材料和增强材料组成。基体是强由基体材料和增强材料组成。基体是强度高、韧性好的材料；增强材料是高强度高、韧性好的材料；增强材料是高强度、高弹性模量的材料。汽车轮胎，实度、高弹性模量的材料。汽车轮胎，实际上就是一种复合材料。通俗：钢筋混际上就是一种复合材料。通俗：钢筋混泥土。泥土。（一）力学性能是结构件选材的主要依据。（一）力学性能是结构件选材的主要依据。其中包括其中包括强度、刚度、塑性、韧性、硬强度、刚度、塑性、韧性、硬度度等（三度两性）。等（三度两性）。 三、金属材料的工程性能三、金属材料的工程性能强度强度主要有主要有比例极限、弹性极限

30、、屈服极限比例极限、弹性极限、屈服极限及及强度极限强度极限。（把握（把握“极限极限”两个字）两个字）刚度刚度反映了材料抵抗弹性变形的能力。主要是反映了材料抵抗弹性变形的能力。主要是弹性模量弹性模量，数值上，数值上等于产生单位应变所需要的应力。等于产生单位应变所需要的应力。（举例：橡胶的刚度就很差，因为非常容易变形）（举例：橡胶的刚度就很差，因为非常容易变形）塑性塑性衡量材料延展性性能的指标，包括衡量材料延展性性能的指标，包括伸长率伸长率和和断面收缩率断面收缩率。（黄金的塑形好，可以制成很薄的金箔）（黄金的塑形好，可以制成很薄的金箔）韧性韧性衡量材料承受冲击载荷的能力。韧性是材料破坏所需要的功衡

31、量材料承受冲击载荷的能力。韧性是材料破坏所需要的功主要指标是主要指标是冲击韧度冲击韧度，代表材料缺口处单位面积上所消耗的，代表材料缺口处单位面积上所消耗的冲击功。冲击功。硬度硬度表明材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形表明材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破裂的能力。常采用或破裂的能力。常采用压痕深度压痕深度或或压痕单位表面积所承受的压痕单位表面积所承受的载荷载荷作为硬度值高低的指标。布式、洛式和维式硬度。作为硬度值高低的指标。布式、洛式和维式硬度。黑色金属材料力学性能的影响因素。黑色金属材料力学性能的影响因素。1.1.含碳量的影响：含碳量的影响：钢的含碳量越高，材

32、料的强度和硬度钢的含碳量越高，材料的强度和硬度越高，塑性降低。越高，塑性降低。2.2.合金元素的影响：合金元素的影响：铬可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性；铬可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性；锰可以提高钢的强度和淬透性；锰可以提高钢的强度和淬透性；镍可以提高钢的强度、耐热性和耐蚀性；镍可以提高钢的强度、耐热性和耐蚀性； 钨可以提高钢的硬度和韧性。钨可以提高钢的硬度和韧性。3.3.温度的影响：温度的影响：高温下强度和硬度随温度升高而降低，高温下强度和硬度随温度升高而降低，塑性增高。塑性增高。4.4.热处理的影响：热处理的影响：不同的热处理工艺会使钢的工程性能不同的热处理工艺会使

33、钢的工程性能产生不同程度的变化。产生不同程度的变化。 （二）材料的工艺性能（二）材料的工艺性能材料的工艺性能主要指铸造性、可锻性、可焊性材料的工艺性能主要指铸造性、可锻性、可焊性以及切削加工性等（能否容易被加工的性能）以及切削加工性等（能否容易被加工的性能）（三）在机械工程行业中，（三）在机械工程行业中，物理化学性能物理化学性能不是主不是主要参数，但是在某些情况下，也必须考虑。要参数，但是在某些情况下，也必须考虑。 材料的物理性能材料的物理性能，主要包括密度、熔点、热膨胀，主要包括密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性及磁性等。性、导热性、导电性及磁性等。材料的化学性能材料的化学性能，主要包括耐

34、腐蚀性、抗氧化性，主要包括耐腐蚀性、抗氧化性、以及热化学稳定性等。、以及热化学稳定性等。 四、材料的选用原则四、材料的选用原则（一）使用要求（一）使用要求考虑的主要因素是零件的考虑的主要因素是零件的工作和受载工作和受载情况、对零件情况、对零件尺寸和重量尺寸和重量的限制的限制以及零件的以及零件的重要程度重要程度。若零件的尺寸取决于强度，且尺寸和重量又受到某些限制时，若零件的尺寸取决于强度，且尺寸和重量又受到某些限制时，应选用强度较高的材料。应选用强度较高的材料。若零件的尺寸取决于接触强度，应选用可以进行表面强化处理若零件的尺寸取决于接触强度，应选用可以进行表面强化处理的材料，如调质钢、渗碳钢、渗

35、氮钢等。的材料，如调质钢、渗碳钢、渗氮钢等。若零件的尺寸取决于刚度，则应选用弹性小的材料。若零件的尺寸取决于刚度，则应选用弹性小的材料。 滑动摩擦下工作的零件，为减小阻力应选用减摩性能好的材料。滑动摩擦下工作的零件，为减小阻力应选用减摩性能好的材料。高温下工作的零件，应选用耐热材料。高温下工作的零件，应选用耐热材料。腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料。腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料。采取适当的热处理工艺，可以充分发挥材料的潜力。采取适当的热处理工艺，可以充分发挥材料的潜力。（二）工艺要求（二）工艺要求主要涉及到工艺方法、生产条件以及毛坯的制取主要涉及到工艺方法、生产条件以及毛坯的制取方

36、法。方法。（三）对经济要求的考虑（三）对经济要求的考虑不应片面选用优质材料。在满足使用和工艺要求不应片面选用优质材料。在满足使用和工艺要求前提下，应选用普通材料和价格低廉的材料，以前提下，应选用普通材料和价格低廉的材料，以降低生产成本。降低生产成本。1.对于优质碳素钢，其硫（对于优质碳素钢，其硫（S）、磷（）、磷（P）含量均低于（含量均低于（A）。）。A.0.035% B.0.40%C.0.35% D.0.040%答案解析：优质的碳素钢，答案解析：优质的碳素钢，S、P的含量均小于的含量均小于0.035% 练习题：练习题：2.2.下列金属材料的工程性能中，属于工艺下列金属材料的工程性能中，属于工

37、艺性能的是（性能的是（C C）A.A.抗疲劳性抗疲劳性 B.B.耐热性耐热性C.C.可锻性可锻性 D.D.耐磨性耐磨性 材料的工艺性能主要指可铸造性、可材料的工艺性能主要指可铸造性、可锻性、可焊性以及可切屑加工性。锻性、可焊性以及可切屑加工性。 3.3.金属材料的塑性指标主要有（金属材料的塑性指标主要有（BCBC）A.A.弹性极限弹性极限 B.B.断面收缩率断面收缩率C.C.伸长率伸长率塑性指标是衡量材料延展性性能的指标，塑性指标是衡量材料延展性性能的指标，包括伸长率和断面收缩率。包括伸长率和断面收缩率。 4.4.某黑色金属材料的牌号为某黑色金属材料的牌号为QT500-7QT500-7，这，这

38、表示该材料（表示该材料（BCDBCD）。）。A.A.是普通碳素结构钢是普通碳素结构钢 B.B.最小伸长率为最小伸长率为7%7%C.C.最低抗拉强度为最低抗拉强度为500Mpa D.500Mpa D.是球墨铸是球墨铸E.E.屈服极限为屈服极限为500Mpa500MpaQTQT表示的是球墨铸铁、表示的是球墨铸铁、500500表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为500MPa500MPa，最小伸长率为最小伸长率为7%7%。注意，这里很容易和普通碳素结构钢混。注意，这里很容易和普通碳素结构钢混淆，普通碳素结构钢是用淆，普通碳素结构钢是用Q Q表示，后面跟的数字是表示，后面跟的数字是“屈服极屈服极限数值限

39、数值”。 第三节机器制造基本过程第三节机器制造基本过程一、机器的生产过程和工艺过程一、机器的生产过程和工艺过程 （一）机器的生产过程（一）机器的生产过程把原材料转变为产品的全部过程。把原材料转变为产品的全部过程。生生产产服服务务技技术术准准备备毛毛坯坯制制造造零零件件加加工工产产品品装装配配原材料和半原材料和半成品供应、成品供应、运输和保管、运输和保管、产品的包装产品的包装和发运等和发运等产品设计、工艺设计、专用工装的设计与制造、产品设计、工艺设计、专用工装的设计与制造、各种生产资料的准备以及生产组织方面的工作各种生产资料的准备以及生产组织方面的工作铸造、锻造、冲压、切割下料、铸造、锻造、冲压

40、、切割下料、焊接等焊接等机械加工、焊接、热处理、其机械加工、焊接、热处理、其他表面处理等他表面处理等部件总装部件总装/ /调试调试/ /检检验验/ /油漆等油漆等毛坯制造毛坯制造铸件铸件锻件锻件冲压件冲压件焊接件焊接件棒材棒材缸体、曲轴缸体、曲轴连杆、活塞连杆、活塞变速箱变速箱壳体壳体机械加工、热处理机械加工、热处理部件装配、调试部件装配、调试发动机发动机变速器变速器转向盘转向盘驱动桥驱动桥涂涂装装其他其他企业企业标准件标准件协作件协作件电器系统电器系统轮胎轮胎其他零部件其他零部件车架车架驾驶室驾驶室车身车身冲压冲压铆接铆接注塑注塑钢板钢板铝板铝板涂涂装装总总装装检检验验试试验验调调整整汽汽车

41、车教材教材P12发动机的发动机的制造过程制造过程德国大德国大众汽车众汽车装配车装配车间间（二）机器的制造工艺过程（二）机器的制造工艺过程 按照一定顺序改变生产对象的形状、按照一定顺序改变生产对象的形状、尺寸、相对位置或性质等，使其成为成品尺寸、相对位置或性质等，使其成为成品或半成品的过程。包括毛坯制造、机械加或半成品的过程。包括毛坯制造、机械加工、热处理以及装配等过程。工、热处理以及装配等过程。 二、毛坯生产二、毛坯生产毛坯：毛坯：供进一步加工供进一步加工用的生产对象。用的生产对象。铸造铸造、压力加工压力加工、焊接焊接是获得毛坯的主要是获得毛坯的主要手段。手段。（一）铸造（一）铸造将熔化的液体

42、金属浇铸到与机械零件形状将熔化的液体金属浇铸到与机械零件形状相似的铸型型腔中，冷却凝固后，获得毛相似的铸型型腔中，冷却凝固后，获得毛坯（或零件）。坯（或零件）。 常用的铸造合金是铸铁、铸钢和铸造有色金属。常用的铸造合金是铸铁、铸钢和铸造有色金属。其中，铸铁特别是灰口铸铁使用最普遍。其中，铸铁特别是灰口铸铁使用最普遍。最常用的方法是砂型铸造。最常用的方法是砂型铸造。铸造的主要步骤：铸造的主要步骤：1.1.制备具有和零件形状相适应空腔的铸型；制备具有和零件形状相适应空腔的铸型；2.2.制备成分、温度合格的液态金属；制备成分、温度合格的液态金属；3.3.将液态金属浇入铸型空腔内；将液态金属浇入铸型空

43、腔内；4.4.凝固后取出铸件并清理铸件的表面和内腔。凝固后取出铸件并清理铸件的表面和内腔。 注意：注意：一般铸件精度低，加工余量大，一般铸件精度低，加工余量大，其力学性能特别是抗冲击性能较差。其力学性能特别是抗冲击性能较差。 （二）压力加工（二）压力加工利用外力使金属材料产生永久变形，制成利用外力使金属材料产生永久变形，制成所需尺寸和形状毛坯或零件的加工方法。所需尺寸和形状毛坯或零件的加工方法。压力加工的主要生产方法有压力加工的主要生产方法有锻造锻造和和冲压冲压。 锻锻造造自自由由锻锻方法：方法：加热坯料放在平砧之间加热坯料放在平砧之间特点：特点：自由锻精度低、生产率不高，适用于单件、小自由锻

44、精度低、生产率不高，适用于单件、小批量、形状简单的零件。批量、形状简单的零件。（菜刀，镰刀等）（菜刀，镰刀等）模模锻锻方法：方法：加热坯料放在锻模模膛内；加热坯料放在锻模模膛内；特点：特点：模锻精度高、可以锻造形状比较复杂的零件，模锻精度高、可以锻造形状比较复杂的零件，加工余量小，生产率高，但需要锻模，只适用于生产加工余量小，生产率高，但需要锻模，只适用于生产大批量中小型零件。大批量中小型零件。（制作月饼可以看成是模锻的一种）（制作月饼可以看成是模锻的一种）冲冲压压方法：方法：利用冲模对板料（包括带材、管材、型材）加压，利用冲模对板料（包括带材、管材、型材）加压，使之产生分离或变形。使之产生分

45、离或变形。特点：特点：冲压主要应用于加工塑性良好的板材或其它薄壁的冲压主要应用于加工塑性良好的板材或其它薄壁的型材。冲压可以冲制出形状复杂、尺寸精度较高的零件，型材。冲压可以冲制出形状复杂、尺寸精度较高的零件， 一般不经机械加工即可使用一般不经机械加工即可使用。（铁皮脸盆）。（铁皮脸盆）手工自由锻手工自由锻 说明：说明：1.1.钢的始锻温度一般在钢的始锻温度一般在12001200，终锻温度，终锻温度为为800800。2.2.锻造需要对毛坯加热，然后再施加外力锻造需要对毛坯加热，然后再施加外力使之变形；而冲压则在常温下进行。使之变形；而冲压则在常温下进行。 （三）焊接（三）焊接 熔焊熔焊方法：方

46、法：焊接接头处加热至熔化状态，凝固后连焊接接头处加热至熔化状态，凝固后连接成一个整体。接成一个整体。举例：举例：气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊。气焊、电弧焊、电渣焊、等离子焊。压焊压焊方法：方法：接头处加热（或者不加热），但一定要接头处加热（或者不加热），但一定要加压，使之紧密接触，连接成一个整体。加压，使之紧密接触，连接成一个整体。举例：举例：摩擦焊、摩擦焊、 电阻焊电阻焊。钎焊钎焊方法：方法：被焊金属不熔化，利用熔点较低金属作被焊金属不熔化，利用熔点较低金属作为钎料熔化后将焊件连接起来。为钎料熔化后将焊件连接起来。举例：举例：铜导线的焊接铜导线的焊接手工电弧焊手工电弧焊气焊气焊优点：优点：

47、可以以小拼大，气密性好，生产周期短，可以以小拼大，气密性好，生产周期短，不需要重型和专业设备，可以生产出较好不需要重型和专业设备，可以生产出较好强度和刚度，质量轻，材料利用率高的毛坯。强度和刚度，质量轻，材料利用率高的毛坯。缺点：缺点：抗振性差，易变性。抗振性差，易变性。 利用刀具从金属材料（毛坯）上切去多余的金属利用刀具从金属材料（毛坯）上切去多余的金属层，从而获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度层，从而获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件加工方法。主要分为钳工、机都符合要求的零件加工方法。主要分为钳工、机工以及特种加工。工以及特种加工。（一）钳工：（一）钳工：使用手持工具加工。

48、使用手持工具加工。（二）机工：（二）机工：使用机床加工。使用机床加工。（三）特种加工：（三）特种加工：直接利用电能、声能、光能、直接利用电能、声能、光能、化学能或与机械能组合等形式将坯料或工件上多化学能或与机械能组合等形式将坯料或工件上多余的材料去除的加工方法。余的材料去除的加工方法。 三、切削加工三、切削加工钢的热处理是指在固态下对钢进行不同的加热、钢的热处理是指在固态下对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的内部组织，从而得到所需保温、冷却来改变钢的内部组织，从而得到所需组织和性能的一种工艺方法。组织和性能的一种工艺方法。在机械制造中，所有重要的工具和零件都要进行在机械制造中，所有重要的工

49、具和零件都要进行热处理，而且有的零件在整个工艺过程中要处理热处理，而且有的零件在整个工艺过程中要处理二次以上。除了二次以上。除了合金化合金化以外，以外，热处理热处理方法是改变方法是改变金属材料性能的主要途径。金属材料性能的主要途径。热处理和其他加工工序不同，它的目的不是改变热处理和其他加工工序不同，它的目的不是改变零件的形状和尺寸，而零件的形状和尺寸，而只是改变内部组织和性只是改变内部组织和性能能。它是保证零件内在质量的重要工序。它是保证零件内在质量的重要工序。 四、热处理四、热处理（一）普通热处理（一）普通热处理 退火退火把钢加热到把钢加热到一定温度一定温度，保温一定时间，然后，保温一定时间

50、，然后缓慢缓慢冷却冷却（随炉冷、坑冷、砂冷、灰冷）的热处理工（随炉冷、坑冷、砂冷、灰冷）的热处理工艺叫退火。艺叫退火。正火正火把钢加热到把钢加热到相变温度以上相变温度以上30305050度度，保温一定时，保温一定时间，然后间，然后空冷空冷的热处理工艺。的热处理工艺。淬火淬火把钢加热到把钢加热到相变温度以上的某一温度相变温度以上的某一温度，然后快速，然后快速冷至室温冷至室温（油冷或水冷）（油冷或水冷），从而提高钢的硬度和从而提高钢的硬度和耐磨性。耐磨性。回火回火将将淬火后的工件淬火后的工件加热至加热至低于相变点某一温度低于相变点某一温度，保，保持一段时间，然后冷却，使组织成为较稳定的状持一段时间

51、，然后冷却，使组织成为较稳定的状态，叫回火。态，叫回火。目的是使经过铸造、锻轧、目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性件软化，改善塑性和韧性 (1) 降低硬度，改善切削加工降低硬度，改善切削加工性；性； (2)消除残余应力，稳定尺寸，消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；减少变形与裂纹倾向； (a)消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；开裂； (b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；用性能要求； (c)稳定组织与尺寸，保证精度；

52、稳定组织与尺寸，保证精度； (d)改善和提高加工性能。改善和提高加工性能。 注：注：相变温度相变温度:物质从一种状态转变成另一种状态的温度。物质从一种状态转变成另一种状态的温度。比如从固态转变到液态的温度。比如从固态转变到液态的温度。退火与正火的比较：退火与正火的比较：共同点：共同点：是主要用于铸、锻、焊毛坯的预备热处理，以是主要用于铸、锻、焊毛坯的预备热处理，以改善毛坯机械加工性能，去除内应力，为最终热处理作改善毛坯机械加工性能，去除内应力，为最终热处理作准备，也可用于性能要求不高的机械零件的最终热处理。准备，也可用于性能要求不高的机械零件的最终热处理。不同点：不同点：是冷却速度不同：正火冷

53、速较大，强度和硬度是冷却速度不同：正火冷速较大，强度和硬度也较高。正火比退火生产周期短，设备利用率高，比较也较高。正火比退火生产周期短，设备利用率高，比较经济。经济。注意：注意：若零件尺寸较大或形状较复杂，正火可能会产生若零件尺寸较大或形状较复杂，正火可能会产生较大的内应力和变形，甚至开裂。较大的内应力和变形，甚至开裂。回火与淬火的关系：回火与淬火的关系：淬火淬火后，钢的硬度虽高，但脆性过大，组织不稳后，钢的硬度虽高，但脆性过大，组织不稳定，不宜直接使用。经过回火硬度下降，但韧性定，不宜直接使用。经过回火硬度下降，但韧性有较大改善。有较大改善。回火回火的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内的目

54、的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，防止工件变形和开裂。使不稳定的组织趋应力，防止工件变形和开裂。使不稳定的组织趋于稳定，以保持工件的形状尺寸精度，并获得所于稳定，以保持工件的形状尺寸精度，并获得所要求的组织和性能。要求的组织和性能。注意：注意：淬火和回火必须配合使用，单独进行任何淬火和回火必须配合使用，单独进行任何一个操作都是没有意义的。一个操作都是没有意义的。 （二）表面热处理（二）表面热处理 表面表面淬火淬火在不改变钢的化学成分及心部在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热组织的情况下，利用快速加热将表面层进行淬火，以强化零将表面层进行淬火，以强化零件表面的热处理方法。件

55、表面的热处理方法。目前生产中广为应用的是目前生产中广为应用的是感应加热表面淬火感应加热表面淬火和和火火焰焰加热表面淬火加热表面淬火化学化学热处热处理理将钢件置于一定温度的特定介将钢件置于一定温度的特定介质中保温，使介质中的活性原质中保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，从而改变表子渗入钢件表层，从而改变表层的化学成分和组织来改变其层的化学成分和组织来改变其性能的一种热处理工艺。性能的一种热处理工艺。化学热处理的方法有：化学热处理的方法有：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗铬、渗铝、渗硼等。渗铬、渗铝、渗硼等。目前生产中最常用的是目前生产中最常用的是渗渗碳、渗氮和碳氮共渗碳、渗氮和碳

56、氮共渗。注意：注意：与表面淬火相比，化学热处理与表面淬火相比，化学热处理不仅改变表层组织不仅改变表层组织，而且还而且还改变其化学成分改变其化学成分，因此能更有效的改变表层性能。因此能更有效的改变表层性能。 采用采用渗碳渗碳的多为低碳钢或低合的多为低碳钢或低合金钢金钢 经氮化处理的制品具有优异的经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。耐高温的特性。 五、装配五、装配包括包括安装、调整、检验、试验、油漆及包装安装、调整、检验、试验、油漆及包装等。等。 1.1.下列关于压力加工的叙述中，正确的是（下列关于压力加工的叙述中，正确的是（ ）。）。A.A

57、.采用压力加工方法制造的毛坯力学性能不好采用压力加工方法制造的毛坯力学性能不好B.B.模锻加工需要模具而冲压加工不需要模具模锻加工需要模具而冲压加工不需要模具C.C.模锻适用于大批量生产而冲压只适用于小批量模锻适用于大批量生产而冲压只适用于小批量生产生产D.D.模锻适用于加工多种形状的金属原材料而冲压模锻适用于加工多种形状的金属原材料而冲压适用于板料、条料加工适用于板料、条料加工练习题练习题由于获得的毛坯是塑性变形的结果，因而力学性能好，所以选项由于获得的毛坯是塑性变形的结果，因而力学性能好，所以选项不正确；自由锻不需要模具，而模锻和冲压均需要模具。不正确；自由锻不需要模具，而模锻和冲压均需要

58、模具。 D2.2.下列关于热处理工艺的说法中，错误的是（下列关于热处理工艺的说法中，错误的是（ ）A.A.热处理是保证金属零件内在质量的重要工序热处理是保证金属零件内在质量的重要工序B.B.热处理方法是改变金属材料性能的唯一方法热处理方法是改变金属材料性能的唯一方法C.C.有的金属零件在整个工艺过程中要进行两次以上有的金属零件在整个工艺过程中要进行两次以上热处理热处理D.D.渗氮也是一种热处理工艺渗氮也是一种热处理工艺 金属材料的合金化，热处理工艺均可以改变金属材料性能。金属材料的合金化，热处理工艺均可以改变金属材料性能。 B 3.3.下列毛坯加工方法中，（下列毛坯加工方法中，（ ）方法生产的

59、制件）方法生产的制件通常不需要机械加工即可使用。通常不需要机械加工即可使用。A.铸造铸造 B.自由锻造自由锻造C.模锻模锻 D.冲压冲压冲压可以冲制出形状复杂、尺寸精度较高的薄壁件、空心冲压可以冲制出形状复杂、尺寸精度较高的薄壁件、空心件等。其冲压精度高，一般不需要机械加工即可使用。因件等。其冲压精度高，一般不需要机械加工即可使用。因为模锻需要对材料进行加热，所以制造出来后，为了消除为模锻需要对材料进行加热，所以制造出来后，为了消除内应力，改善零件的性能，通常需要进行热处理。内应力，改善零件的性能，通常需要进行热处理。 D4.4.在机器生产的过程中，产品的调试在（在机器生产的过程中，产品的调试

60、在（ ）中）中进行。进行。A.A.生产技术准备过程生产技术准备过程 B.B.生产服务过程生产服务过程C.C.产品的营销过程产品的营销过程 D.D.产品的装配过程产品的装配过程产品的装配分为组件装配、部件装配和总装配，通常包产品的装配分为组件装配、部件装配和总装配，通常包括安装、调整、检验、试验、油漆及包装等。括安装、调整、检验、试验、油漆及包装等。 D零件加工精度零件加工精度 一、加工精度：一、加工精度：经过加工的零件，其经过加工的零件，其实际几何参数实际几何参数（尺（尺寸、形状和位置）与寸、形状和位置）与理想几何参数理想几何参数相符合相符合的程度。的程度。误差：误差：实际与理想的偏离。实际与