工业机械基础与专业知识讲义

本文格式为Word版，下载可任意编辑——工业机械基础与专业知识讲义引言考试题型和分数配比

1．理论试卷题型选择题填空题名词解释计算题简答题读图题

2．实务试卷题型回复问题简述工作原理拆画零件图编制工艺规程3．拆画零件图注意点：

（1）视图——选择合理，表达确凿、完整、明了。35%（2）尺寸、表面粗糙度等——装配图中有的必需标注。10%

（3）技术要求、标题栏——如未注圆角、未注粗糙度、零件名称、材料、比例等。5%

制图5105065%机械加工工艺102535%分数比26%30%4%6%14%20%制图2020%工程材料10142430%机构710261035%加工工艺8412%电工基础123%

第一讲机械制图零件图

1-1机械制图的基本知识介绍

一、机械制图的有关规定

1．机械制图→机械图样→“工程语言〞——便于技术管理与交流

对图样的内容、格式、尺寸标注和表达方法作了统一规定。

2．国家标准：GB/T**-*（84、93、96、?、2023）3．图纸幅面及格式（GB/T14689-2023）

A0（841*1189—1m）、A1、A2、A3、A4—5种。需要时可加长、加宽。

4．比例：图样中的图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。（GB/T14690-1993）

原值比例：1：1放大比例：2：1、4：1

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2

缩小比例：1：2、1：1.5、1：5

注意:不管采用何种比例，图形中所标注的尺寸数值必需是实物的实际尺寸。5．图线及其应用（GB/T17450-1998）——15种6.尺寸标注:

（1）尺寸的组成：尺寸界限、尺寸线、尺寸线终端箭头和尺寸数字等组成。（2）标注尺寸的基本规则：

?机件的实物大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，与图形的大小及绘图的确凿度

无关。

?图样中的尺寸以mm为单位时，不需注明。

?对机件的每一尺寸，一般只标注一次，并应标注在反映该结构最明了的图形上。?标注尺寸时，应尽可能使用符号和缩写词。（3）常用符号或缩写词：名称直径半径球直径球半径厚度正方形弧长（4）尺寸标注例如：P9-P13三、投影基础

第一角画法和第三角画法的介绍。P46

?GB/T14692-93中规定：我国按第一角画法布置六个基本视图。?第一角画法和第三角画法的识别符号。

符号或缩写词фRSфSRt□⌒名称45°倒角深度沉孔或锪平埋头孔均布锥度(斜度)参考尺寸（）EQS符号或缩写词C（P129）（观测者-物体-投影面）（观测者-投影面-物体）

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四、机件的常用表达方法

1．视图：主要用于表达机件的外部结构形状。

?基本视图主、俯、左、右、仰、后视?向视图也是基本视图的一种，但配置更加灵活

?局部视图——将机件的某一部分结构向基本投影面投影所得到的视图。?斜视图（包括旋转视图）

2．剖视图：主要用于表达机件的内部结构形状。

?全剖视图?半剖视图?局部剖视图

3．断面图：主要用于表达机件某一断面的形状。

?移出断面图?重合断面图

注意：当剖切平面通过由回转面形成的孔或凹坑的轴线时，这些结构一律按剖视图绘制。

4．局部放大图：用于机件上细小结构的放大。5．简化画法

1-2零件图

一、零件图的概述

1．零件图表示零件结构形状、尺寸大小及技术要求的图样制造、检验的依据装配图表示机器或部件的各组成部分连接和装配关系的图样。2．零件制造单元构件运动单元3．零件的分类：

?按零件的作用分

一般零件传动零件标准件

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?根据结构形状分为

轴套类零件盘盖类零件叉架类零件箱体类零件

4．零件图的内容：

一组图形尺寸技术要求标题栏

5．零件图上主要技术要求：

表面粗糙度

尺寸的公差（重要）和表面间的几何（形位）公差零件的特别加工要求，检验和试验说明热处理和表面修饰要求

二、零件的视图选择

1．主视图的选择：一组视图的核心

?原则：将表示零件信息量最多的那个视图作为主视图。?考虑方面：安放位置投影方向

工作位置或安装位置箱体、支架等。加工位置轴、盘、套等。结构形状特征

2．其他视图的选择

?所选用的视图应具有独立存在的意义和明确的表达重点。

?优先采用基本视图，再采用剖视、断面等；先表达零件的主要部分（较大结构），后

表达零件的次要部分（较小结构）。?合理布置视图位置。三、零件图的尺寸标注1．正确选择尺寸基准

?基准设计基准

工艺基准定位基准

测量基准装配基准工序基准

?基准线零件上回转面的轴线。

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基准面零件的主要装配面、支承面；零件的主要加工面；零件结构中的对称平面。2．尺寸标注时应注意：

?零件上同一加工面与其它不加工面之间一般只能

有一个联系尺寸。

?重要尺寸尽可能从基准直接注出。?不要注成封闭尺寸链。

?尺寸标注应符合工艺要求。以使设计基准和工艺基

准重合

四、举例

五、表面粗糙度（GB/T1031-2023）

1．表面粗糙度是指零件加工表面上留下的较小间距的峰

谷所组成的微观几何形状特征。

影响：耐磨性、疲乏强度、耐腐蚀性、协同性质、运动灵活性等。2．表面粗糙度评定参数：

?轮廓算术平均偏差（Ra）μm?轮廓最大高度（Rz）μm

轮廓峰顶线与轮廓峰底线之间的距离。

3．表面粗糙度选用应合理手册中有推荐值。

4．表面粗糙度符号：GB/T131-93（新GB/T131-2023）基本符号，表示用任何方法获得。表示用去除材料的方法获得。用不去除材料的方法获得。

5．标注例如：用符号和粗糙度数值表示——

a——表面粗糙度参数；

b——其次个或更多表面粗糙度要求；

c——加工方法、涂层、表面处理等要求，如车、铣等；d加工纹理和方向符号；e加工余量（mm）；

6．Ra的常用推荐值：25、12.5、6.3、3.2、1.6、0.8、0.4、0.2?六、极限与协同

1．互换性：在一批零件中任取一件，不经任何修配，就能装到产品上去，并能达到使用要求

的性质。

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2．基本术语：以φ80

+0.066

+0.020

(IT8级)为例φ80

-0.030

-0.060

?公称尺寸（基本尺寸）设计给定的尺寸?实际尺寸加工后获得的尺寸

?极限尺寸`允许尺寸变化的二个界限值上极限尺寸（最大极限尺寸）

下极限尺寸（最小极限尺寸）

?极限偏差（简称偏差）某一尺寸（实际尺寸或极限尺寸）和公称尺寸差值。

上极限偏差ESes

下极限偏差EIei可正、负值或零

?尺寸公差允许尺寸的变动范围，即上极限尺寸和下极限尺寸的差值，或上极限偏

差和下极限偏差的差值。只有正值。

?零线极限与协同图解中，公称尺寸所在一条线。

?公差带在公差带图中，由代表上、下极限偏差的两条直线所限定的区域。

3．协同：公称尺寸一致、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。

?间隙协同：孔的公差带在轴的公差带之上。?过盈协同：孔的公差带在轴的公差带之下。?过渡协同：孔的公差带与轴的公差带相互重叠。4．标准公差与基本偏差：

?公差带由“公差带大小〞和“公差带位置〞这两个要素组成。?公差带大小标准公差（公差等级）确定

IT01、IT0、IT1??IT18共20个等级公差等级：高←低

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公差数值：小→大?公差带位置基本偏差确定

基本偏差共有28个，大写为孔，小写为轴。（i、j、l、o、q、w没有）

JS（js）没有基本偏差，其对称分布于零线二侧。

?孔和轴的公差带，由基本偏差和标

准公差等级（数字）组成，两种并列、位于公称尺寸之后。

如：Φ56H8——公称尺寸为Φ56的孔，其公差带为H8，H为基本偏差、8为

标准公差等级。

Φ56f7——公称尺寸为Φ56的轴，其公差带为f7，f为基本偏差、7为

标准公差等级。

前面讲这些→尺寸的上、下极限偏差→公差带→公差带（可以逆向←）5．协同制度

?基孔制协同：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各

种协同的一种制度。

“H〞表示基准孔基本偏差为下极限偏差，其值为零。

?基轴制协同：基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各

种协同的一种制度。

“h“表示基准轴基本偏差为上极限偏差，其值为零。如：Φ50H7、Φ50h66．公差和协同的标注：

?在装配图上采用组合式注法，分子为孔的公差带，分母为轴的公差带。

三种标注方法：?在零件图上三种注法。

解释含义：Φ50H7/f7——协同制度?、协同性质?、H7?、f7?

——公称尺寸为Φ50的孔与轴属基孔制的间隙协同，H7为孔的公差带、f7为轴

的公差带。

七、几何（形位）公差

1．形状误差：零件表面的实际形状对理想形状的变动量。

→形状公差。

位置误差：零件表面、轴心线之间实际位置对其理想位置的变动量。

→位置公差

位置误差有基准概念，理想位置由基确凿定。

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2．形位公差：由项目符号、框格和指引线、公差数值、基准的字母等组成。

形位公差项目及符号：P1403．形位公差的标注：

?由带箭头的指引线及框格表示→（被测要素）

?箭头指向，并垂直于被测要素轮廓线或延长线。?基准符号：→（基准要素）?当被测要素或基准要素为轴线、球心或中心平面

时，指引线箭头或基准符号与该要素的尺寸对齐。?公差值后面符号的含义：

只许中间向材料内凹下（-）只许中间向材料外凸出（+）

?几种常见特例：

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4．图例讲解：

八、零件图例如讲解

看零件图步骤

1．看标题栏：名称、材料、比例、视图画法标注等。2．看视图，分析结构形状：

哪些视图、哪些剖视图、哪些断面图等；想象零件空间形状。3．分析尺寸、形位公差等技术要求：4．综合考虑

举例：轴、盘类、叉架、箱体

其次讲机械制图——装配图

一、装配图的概述

1．装配图是表达机器或部件的各组成部分连接和装配关系的图样。2．装配图的作用：

?设计时画出零件图的依据。?机器或部件装配的依据。?指导生产的重要技术文件。3．装配图的内容：

a.一组图形：用于表示机器或部件的构造、工作原理、零件间的连接关系、装配次序及

主要零件的结构形状等。

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b.一组尺寸：用于表达装配体的规格或性能，以及装配、安装、检验、运输等所需要的

尺寸。

?外形尺寸长、宽、高。

?重要部位的协同或相对位置尺寸。?安装尺寸。

?性能（或规格）尺寸。?其他重要尺寸。c.技术要求：

用文字或说明装配体在装配、检验、调试时需达到的技术条件及使用规范等。d.标题栏：说明部件（或机器）名称、比例、图号、重量等。

明细栏：说明机器（或部件）上各个零件的名称、序号、数量、材料、图号、备注等。

二、装配图的表达方法（和零件图有一致点，也有侧重点）1．装配图的规定画法

?两相邻零件的接触面和协同面规定只能画一条线，但当基本尺寸不一致时，不管间隙

大小，必需画出两条线。

?两相邻零件的剖面线倾斜方向应相反，或方向一致但间隔不等；在各视图上，同一零

件的剖面线倾斜方向和间隔应保持一致。

?对于紧固件以及实心的轴、销、键、手柄、连杆、球等零件，若剖切平面通过其基本

轴线时，这些零件均按不剖绘制。

2．装配图的特别画法：

?结合面剖切或拆卸画法?假想画法?浮夸画法?简化画法?展开画法三、装配图的视图选择

?主视图的选择工作位置，投影方向?其他视图的选择四、装配图上的零、部件序号

1．序号不等于图号（零件）；每个零（部）件可只编写一个序号；2．零部件序号应沿统一方向依次排列整齐；3．序号有规定画法；

4．装配图中某些部件看作一个整体，只编写一个序号。五、看装配图1．概括了解

标题栏→明细表→视图表达方案

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2．分析装配关系和工作原理装配关系（传动关系）→工作原理3．分析零件结构形状4．看懂技术要求六、由装配图拆画零件图

第三讲工程材料及热处理

常用工程材料：金属材料（钢铁材料、非铁材料）、高分子材料、陶瓷材料和复合材料

3-1

一、金属材料的主要性能

力学性能（即金属材料受外力作用时所反映出来的性能）、物理性能、化学性能和工艺性能四种；（前3个称为使用性能）二、金属材料的力学性能

常用：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧度（冲击韧性）、疲乏强度和断裂韧度等

——八种

1．弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去除后能恢复其原来形状的性能。

→弹性变形

弹性变形阶段外力和变形量成正比。

2．塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致于破坏的性能。→塑性变形

塑性变形阶段外力和变形量不成正比。

金属材料的塑性常用断后伸长率来表示，也可用断面收缩率。3．刚度：金属材料在受力时抗争弹性变形的能力。

弹性模量：在弹性范围内，应力与应变的比值。?弹性模量大，刚度也越大。

?弹性模量的大小主要决定于金属材料本身，与热处理无关，即热处理不能改变材料

的刚度。

?一致材料，截面形状和尺寸影响刚度。

4．强度：金属材料在外力作用下抗争塑性变形和断裂的能力。

可分为：抗拉、抗压、抗剪等强度

5．硬度：金属材料抗争更硬的物体压入其内的能力。

常用硬度指标有：

?布氏硬度（HBS/HBW）：硬度较低的材料，如铸铁、非铁金属、低合金钢等。?洛氏硬度（HR）：用于硬度很高、淬火材料等。6．冲击韧度：金属材料抗争冲击载荷作用下断裂的能力。

7．疲乏强度：金属材料在无数次重复或交变载荷作用下而不致于断裂的最大应力。

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金属材料的主要性能

→疲乏破坏

8．断裂韧性：反映材料抗争裂放失稳扩张能力的性能指标。三、金属材料物理性能

密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性等。四、材料的化学性能

材料在室温或高温时抗争各种化学反应的能力。如：耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。五、材料的工艺性能

——指材料在加工制造过程中所表现出的特性，衡量对材料加工的难易程度。如：热处理性能、铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能等。

3-2

一、晶体与合金（P174）二、铁碳合金的基本组织1．在液态时，铁和碳无限互溶。2．在固态时，几种基本组织：

结合方式固溶体、化合物（Fe3C）、机械混合物（固+Fe3C）?铁素体F表示——固溶体?奥氏体A表示——固溶体?渗碳体Fe3C表示——化合物?珠光体P表示——机械混合物?莱氏体Ld表示——机械混合物三、铁碳合金相图（铁碳合金状态图）

1．铁碳合金相图是表示铁碳合金的成分、温度和组织结构之间关系的图形。2．主要线和点的含义

?点：特性点

?线：Fe-C合金内部组织发生

转变时的界限→转变线

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铁碳合金相图

3-3

一、概述

1．钢的热处理：将钢在固态下加热到一定的温度，进行必要的保温，并以适当的速度冷却到

室温的工艺方法——获得所需要的组织与性能2．热处理工艺的基本过程：加热、保温柔冷却。3．影响热处理的主要因素：温度、时间。

4．热处理只改变金属材料的组织和性能，而不改变其形状和大小。5．热处理的主要方法：P182二、钢在加热时的组织转变1．三条线：A1、Ac1、Ar1;A3、Ac3、Ar3Acm、Accm、Arcm

2．加热时，共析钢、亚共析钢、过共析钢组织转变。三、钢在冷却时的组织转变

1．影响奥化体组织转变的因素：冷却方式和冷却速度。2．钢热处理时两种冷却方式：

?连续冷却?等温冷却

3．共析钢过冷奥化体等温转变时产物：

?高温转变产物723℃-550℃珠光体型组织723℃-650℃之间珠光体650℃-600℃之间索氏体600℃-550℃之间屈氏体?中温转变产物550℃-230℃贝氏体型组织550℃-350℃之间上贝氏体350℃-230℃之间下贝氏体?低温转变产物马氏体四、钢的热处理

1．退火：将钢件加热到适当温度（Ac1附近），保温一定时间后，随炉或埋在导热性较差的介

质中缓慢冷却的热处理工艺。?退火目的：降低硬度

细化晶粒、改善组织、提高力学性能消除内应力提高钢的塑性和韧性

?退火工艺种类：3种（完全退火、球化退火、去应力退火）

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钢的热处理

2．正火：将钢件加热到一定温度（Ac3或Accm）后，保温，取出在空气中冷却的热处理工艺。

?正火和退火的主要区别：冷却速度。

同样钢件，在正火后强度和硬度较退火的为高，且与含C量有关。?低碳钢正火

中、高碳钢退火

?正火和退火的选择：①切削加工性；②零件的结构形状；③经济性（成本）3．淬火：将钢加热到一定温度，经过保温，后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的

一种热处理工艺。

?目的：提高钢件的硬度和耐磨性。?淬火的加热温度根据淬火的钢材而定。?淬火时常用冷却介质：水一般碳钢油合金钢盐液碱液

?常用淬火方法（单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等）?淬透性——淬火钢件获得淬透层深度的能力。

淬硬性——钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。

4．回火：将淬火钢件重新加热到某一温度（Ac1以下），保温一定时间，然后冷却到室温的热

处理工艺。

?目的：消除淬火时因冷却过快而产生的内应力。降低脆性，使它具有一定的韧性。回火总是伴随着淬火之后进行。?回火种类：

硬度低温回火150℃-250℃各种量具、刃具等。由高中温回火`350℃-500℃弹簧等。到低高温回火500℃-650℃齿轮、曲轴。?调质：淬火+高温加火。

5．表面淬火：利用快速加热的方法使钢件的表面奥氏体化，在热量来不及传到工件心部之前

就进行快速冷却的热处理方法。

?表面淬火的目的：获得高硬度表面层和有利的剩余应力分布。

?常用感应加热表面淬火（高频、中频和工频）、火焰加热表面淬火两种。

6．化学热处理：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，

以改变钢件表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。?由分解、吸收和扩散三个基本过程。?种类：渗碳、渗氮和多元共渗等7．常见淬火缺陷：

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过热与过烧

变形与开裂氧化与脱碳硬度不足与软点

3-4工业用钢

一、钢的分类和应用

1．当含碳量＞2.11%时铸铁

当含碳量＜2.11%时碳钢，一般含碳量＜1.5%2.钢的分类:

?我国长期使用的分类方法

按化学成分分碳素钢（低、中、高）

合金钢（低、中、高）

按用途分结构钢

工具钢特别性能钢

普通质量钢

按品质分优质钢

高级优质钢特级优质钢

读的顺序：品质——化学成分——用途

?新的钢分类方法（GB/T13304—1991）

普通非合金钢非合金钢优质非合金钢特别质量非合金钢普通低合金钢钢低合金钢优质低合金钢特别质量低合金钢合金钢优质合金钢特别质量合金钢二、工业用钢

1．碳素钢（非合金钢）：

?含碳量＜1.5%，其中含有Si、Mn、S、P；

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?含碳量愈多，硬度愈高，塑性愈低；?可分为低碳钢含C＜0.25%中碳钢含C=0.25%-0.6%高碳钢含C＞0.6%

?硫(S)引起热脆

磷(P)引起冷脆因此，钢中的硫和磷含量必需严格控制。1）普通碳素结构钢甲类(A)保证力学性能不热处理。乙类（B）保证化学成份要热处理。Q235AF沸腾钢质量为A级钢材屈服点屈服点≥235Mpa

2）优质碳素结构钢——机械性能和化学成份都保证。钢号表示：用二位数字，平均含碳量万分之几。15钢优质碳素结构钢，含碳量0.15%45钢优质碳素结构钢，含碳量0.45%

用途见书上P198

3）碳素工具钢：用T表示，后一位(或二位)数字表示含C量千分之几。当高级优质时,

在数字后加“A〞。

如:T8碳素工具钢，含C量0.8%

T12A高级优质碳素工具钢，含C量1.2%

4）铸造碳钢：ZG310-570最低抗拉强度570Mpa最低屈服点310Mpa铸造碳钢2．合金钢：

?在碳钢中，有目的地参与某些合金元素合金钢

Cr、Mo、W、V、Ti等加强铁素体，细化晶粒，提高钢的强度。

?合金钢一般可根据参与的合金元素而命名。1）低合金高强度结构钢——使用时一般不进行热处理牌号表示：同普通碳素结构钢，如Q295、Q345等。2）机械结构用合金钢

牌号：含碳量以万分之几计，合金元素含量以百分之几计，滚动轴承钢除外，如40Cr含C量0.4%，含Cr＜1.5%合金结构钢

12Cr2Ni4A含C量0.12%，含铬2%，含镍4%的高级优质合金钢（合金元素含量＜1.5%时，在钢号中不标出其含量）

合金渗碳钢——Wc在0.15%-0.25%之间，经过渗碳、淬火和低温回火处理。合金调质钢——Wc在0.25%-0.50%之间，调质处理后，具有良好的综合力学性能。

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合金弹簧钢——Wc在0.45%-0.70%之间，经过淬火及中温回火处理。

滚动轴承钢——Wc在0.95%-1.15%，Wcr在0.4%-1.65%，即高碳低铬，如GCr15。

3）合金工具钢（量具刃具钢、模具钢）和高速工具钢4）特别性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢等三、金属零件的选择

1．选材时主要考虑：零件的使用性能、材料的工艺性能、生产成本。

2．选材的主要依据：根据零件的工作条件和失效形式，确定所选材料的力学性能。

3-5工程铸铁

一、铸铁的概述

1．铸铁是含C量大于2.11%(寻常为2.8-3.5%)的铁碳合金。

2.根据碳的存在形式，铸铁可分为:★C的两种形态：

?白口铸铁碳以Fe3C的形式存在——①化合状态渗碳体?灰铸铁碳以片状石墨形式存在

?可锻铸铁碳以团絮状石墨形式存在②自由状态石墨?球墨铸铁碳以球状石墨形式存在?蠕墨铸铁——碳以蠕虫状石墨形式存在还有：稀土球墨铸铁、合金铸铁等二、铸铁的石墨化

1．石墨化：铸铁中碳以石墨状态析出的过程。2．影响铸铁石墨化过程的因素：?化学成份：C、Si、P、SC、Si促进石墨化。S阻碍石墨化。

Mn阻碍石墨化，但强度不如SP影响不大。?冷却速度：

冷却愈慢，愈有利于石墨化的进行。三、灰铸铁

1．灰铸铁中的碳大部分或全部以片状石墨形态存在。2．灰铸铁的性能：6点（P207）

3．应用：机床床身、导轨、箱体、机架等。4．牌号表示：

HT200（旧HT20-40）HT——灰铸铁200——最低抗拉强度（Mpa）5．热处理：

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消除应力退火、软化退火、表面淬火。

注：热处理不能从根本上消除片状石墨的有害作用。四、可锻铸铁（又名马铁）1．碳以团絮状石墨形态存在。

2．可分为黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类。3．牌号表示：

KT（KTH）300-06（旧KT（KTH）30-6）KTH——黑心可锻铸铁300——最低抗拉强度Mpa06——最低断后伸长率五、球墨铸铁：

1．碳以球状石墨的形态存在。

2．球墨铸铁的性能取决于基体类型、球状石墨的大小及分布。3．球墨铸铁的力学性能比灰口铸铁和可锻铸铁都高。4．牌号：

QT400-17（旧QT40-17）QT——球墨铸铁

400——最低抗拉强度（Mpa）17——最低断后伸长率

5．热处理：退火

正火

调质或等温淬火

3-6

非铁金属与粉末冶金材料

非铁金属：指除钢铁材料以外其他金属的总称也称有色金属一、铝及其合金1．工业纯铝：

2．铝合金：在纯铝中参与一定量的硅、铜、镁、锰等合金元素。?变形铝合金塑性较高，适用于压力加工。

防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝。?铸造铝合金：

——共晶组织、熔点低、塑性差，适用于铸造。

二、铜及其合金

1．纯铜（紫铜）T1、T2、T32．铜合金：黄铜、青铜、白铜。(