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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2222 第一章机械基础知识11 金属材料的机械性能工业上使用的金属材料主要是合金材料。所谓合金是指由两种或两种以上的元素( 其中至少有一种是金属) 所组成的具有金属特性的物质。金属材料的机械性能一般又称为力学性能。它的主要指标是强度、塑性、韧性、 硬度和疲劳强度等。以上指标既是选用材料的重要依据, 又是控制、检验材质的重要参数。一、 强度是指材料在外力作用下抵抗破坏或变形的能力。材料的强度越大, 其抵抗外力的能力就越大。材料的强度可分为抗拉 , 抗压 , 抗弯曲 , 抗扭和抗剪切等强度。二、 塑性是指材料受力时变形而不破坏, 当力
2、除去后 , 变形依然保持的能力。三、 硬度是材料抵抗其它更硬的物体压入其表面的能力。它是衡量材料软硬程度的指标。一般来说, 材料的硬度值越大, 材料的强度就越大, 且其耐磨性就越好。测定金属材料硬度的方法一般有布氏硬度和洛氏硬度试验。四、韧性是材料抵抗冲击破坏的能力。常见材料受冲击破坏时所吸收的功来表示。五、 疲劳强度在规律性变化应力长期作用下 , 材料抵抗破坏的能力。一般材料的疲劳强度与材料的抗拉强度成正比的关系。12 常见金属材料建筑机械中常见的金属材料有铸铁、钢、 铜及铝等 , 其中钢的应用最为主要。一、 钢是指含碳量少于211并含有少量其它元素的铁碳合金。一般钢中含碳量增多 , 钢的硬
3、度、强度会增大 , 但塑性、 韧性会降低。 工业上应用的碳钢的含碳量一般不超过14, 这是因为含碳量超过此值后, 钢表现出很大的硬脆性, 而且锻造、切削等工艺性能也很差, 失去了生产和使用的价值。为了改进钢的某些性能, 在钢的冶炼过程中掺入了合金元素。这种掺有合金元素的钢称为合金钢, 没有掺入合金元素的钢为碳素钢。1合金钢 : 由于合金元素的存在, 合金钢的性能比碳钢好, 它的主要特点是有好的渗透性和较高的综合力学性能。使用合金钢时要进行热处理, 以便充分发挥其精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -
4、第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。潜在能力。合金钢常见于制造受载荷较大的重要零件。合金钢按用途可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三类。合金结构钢的编号是在钢号前用两位数字表示平均含碳量的万分数, 紧接着是合金元素的化学符号, 其后的数字表示该元素平均含量的百分数, 当合金元素的含量少于15时 , 牌号中只表明元素符号而不标其含量。若合金钢是高级优质钢则在牌号的最后加有”A”。如 12CrNi3A 表示此钢的平均含碳量为012, 含 Cr 量少于 15, 含 Ni 量为 3的高级优质合金结构钢。合金
5、结构钢按照用途分为普通低合金结构钢和机械制造结构钢。普通低合金结构钢又称低合金高强度钢, 它是一种低碳结构用钢 , 合金元素含量较少, 但强度却比同等含碳量的碳素结构钢要高得多, 并有良好的焊接性和耐腐蚀性。用它来做机械零件和结构, 在相同受载条件下可使结构的重量减轻20 30。2 普通碳素结构钢该类钢对化学成分要求不甚严格 , 碳、 锰含量可在较大范围内变动 , 有害杂质磷、硫的允许含量相对较高 , 但必须保证其力学性能。普通碳素结构钢的牌号表示方法是用屈服极限”屈”字汉语拼音首位字母Q、 屈服极限数值、质量等级符号 ( A、 B、 c、 D) 、 脱氧方法( 镇静钢z、 特殊镇静钢TZ、
6、半镇静钢 b、 沸腾钢F) 等四部分按顺序组成。例如 : Q235 一 AF, 即表示此钢屈服极限为 235MPa, 质量等级为A 的沸腾钢。若为镇静钢或特殊镇静钢, 其符号”z” 和”TZ ”可省略。碳素结构钢按屈服极限值的大小分为五个牌号 , 即 Q195、 Q215、 Q235、Q25S 和 Q275。随着牌号的增大, 钢中含碳量由小到大, 抗拉强度逐渐提高。塑性和韧性则随着牌号的增大而降低。碳素结构钢的质量等级, 取决于钢中有害元素硫( S) 和磷 ( P) 含量。硫、磷含量越低 , 钢的质量就越好, 其焊接性能和低温抗冲击性能都得到提高。 随质量等级从A 往 D 方向递增 , 钢中含
7、硫和磷量逐渐减少。二、 铸铁 : 一般把含碳量大于2 11的铁碳合金称为铁。由于铁多用铸造方法制成机械零件, 故又称为铸铁。与钢相比较铸铁含杂质多 , 机械性能差 , 性脆。但铸铁的铸造性好, 消振性好 , 且其抗压强度远高于其抗拉强度, 价格低廉。因此一般用来铸造成机床的床身来承受压力。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。根据碳在铸铁中存在的形式不同, 铸铁可分为灰口铸铁
8、和球墨铸铁。1灰口铸铁断口呈灰色, 其中碳以片状石墨存在。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能, 在工业中应用广泛。灰口铸铁的代号为HT, 后面的数字表示其最低抗拉强度极限。2.球墨铸铁是经过向一定成分的铁水中加入球化剂 ( 镁或镁合金 ) , 使铸铁中石墨呈球状。球状石墨与片状石墨相比, 它具有最小的表面积, 使石墨割裂基体组织和应力集中的现象大为减轻, 因此球墨铸铁的强度、塑性和韧性都较高, 常见来替代钢制造曲轴、齿轮连杆、缸体等较重要的零件。球墨铸铁的代号为QT, 后面的两组数字分别表示其最低抗拉强度极限和最低延伸率。三、 有色金属除铁碳合金以外的金属以及这些金属的合金统称为有色金属
9、, 如铝、 铜、 锡、 铅、 锌等。由于有色金属具有某些特殊性质, 因此成为现代各行各业不可缺少的材料之一。1 纯铜 ( 紫铜 ) 它具有良好的导电性、导热性和塑性, 但强度低 , 不易制造机械零件 ; 主要用于各种导电材料。2 黄铜以铜和锌为主组成的合金统称黄铜。其强度、 硬度和塑性随含锌量增加而升高 , 当含锌量为30 32时 , 塑性达到最大值 , 含锌量为45时强度最高。在普通的铜锌合金中再加入其它元素可组合成特殊黄铜 , 如锡黄铜、铅黄铜等。黄铜一般用于制造耐蚀和耐磨零件。3青铜是人类历史上应用最早的合金。青铜有锡青铜和无锡青铜之分。锡青铜在耐腐蚀耐磨及强度等方面具有很好的性能 ,
10、是一种很重要的减摩材料。主要用于制造摩擦零件和耐蚀零件, 如蜗轮、轴瓦、 阀门等。4铝及铝合金纯铝是银白色金属, 导电、 导热性能仅次于铜, 塑性好 , 可是其强度和硬度低。工业上很少直接用纯铝做机械零件 , 而应用它的合金。当在纯铝中加入 Si, Cu, Mg, Mn 等合金元素后 , 就组成了铝合金。铝合金保留了密度小的特点, 但强度和硬度却大为提高, 是当前轻质结构的主要材料, 广泛地应用于航空工业上。13 钢的热处理简介钢的热处理意义: 合理地运用热处理使零件便于加工, 可提高零件的工作能力, 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归
11、纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。延长零件的使用寿命, 还能降低成本, 节约钢材。一、 普通热处理 : 普通热处理工艺主要有退火、正火、 淬火和回火。1.退火 将钢加热 ( 约 700900) , 保温一定时间, 然后缓慢冷却( 一般是随炉冷却 ) 的热处理过程 , 称为退火。 退火的目的是 : 调整硬度以利于切削加工; 细化晶粒 , 改进组织 , 以提高力学性能或为最终热处理作准备; 消除内应力, 防止零件变形或开裂 , 并稳定其尺寸。2.正火 将钢加热 (
12、约 700900) , 保温一定时间, 然后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火是退火的一种特殊形式。与退火相比, 正火的冷却速度较快, 因此钢的组织更细, 强度和硬度都有所提高。另外 , 正火操作简便 , 生产周期短 , 生产效率高 , 比较经济。因此正火工艺应用广泛。3. 淬 火 是 将 钢 加 热 ( 约700C 900) , 保温一定时间, 然后在水中或油中急速冷却的热处理工艺。淬火的目的是为了提高钢的硬度和耐磨性; 有的零件的淬火 , 是使钢的强度和韧性得到良好的配合, 以适应不同工作条件的需要。钢在淬火时获得淬硬层深度的能力称为淬透性。淬硬层越厚 , 淬透性越好。钢在淬火的同时其
13、内应力和脆性会增加, 易变形和开裂。4.回火 把淬火后的工件重新加热( 低于淬火温度 ) , 保温一定时间 , 然后在空气或油中冷却的热处理工艺, 称回火。回火的目的是为了稳定钢在淬火后的组织, 消除因淬火冷却过快而产生的内应力并稳定其尺寸 , 调整强度、 硬度 , 提高塑性 , 使工件获得较好的综合机械性能。故回火总是淬火后必须的热处理工艺。淬火钢回火后的性能, 与回火的加热温度有关 , 硬度和强度随回火温度的升高而降低。根据加热温度的不同, 回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。( 1) 低 温 回 火 ( 加 热 温 度 一 般 为150250) 可减小工件的淬火应力、降低脆性并保持高
14、硬度。用于要求硬度高、耐磨性好的零件 , 如刀具、模具等。( 2) 中温回火 ( 加热温度为350C500) 可显著减小淬火应力, 提高弹性。常见于各种弹簧和某些模具。( 3) 高温回火 ( 加热温度为500650) 可消除淬火应力, 使零件获得优良精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。的综合力学性能。一般把” 淬火加高温回火” 称为调质。调质广泛用于处理各种重要的中碳钢零件
15、, 特别是承受动载荷的零件, 如各种轴、齿轮等。二、 表面热处理表面热处理包括表面淬火和化学处理等。1.表面淬火是将钢件表面迅速加热至淬火温度 , 而心部温度依然较低的情况下用水喷射在钢件表面, 使之急冷的过程称为表面淬火。表面淬火能使零件表面具有高硬度和耐磨性, 心部保持有足够的强度和韧性。它常见于动载荷和摩擦条件下工作的零件 , 如齿轮 , 曲轴 , 销轴等。表面淬火后要进行低温回火来消除内应力。按表面加热方法不同, 表面淬火可分为感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火等。由于感应加热速度快 , 生产效率高 , 产品质量好 , 易实现机械化和自动化, 因此感应加热表面淬火
16、应用广泛。2.钢的化学热处理是将钢件置于某种化学介质中和保温, 使介质中的一种或几种元素渗入零件的表层, 以改变表层的化学成分和组织, 从而使零件获得所需的性能。常见的化学热处理有渗碳( 用于低碳钢) 、 渗氮、 渗铝和惨铬等。 14 公差与配合及表面粗糙度一、 互换性 : 一批规格相同的零件中, 任意取出一件, 不经过任何修配或辅助加工, 就能立即装到机器上去, 并能完全符合规定的使用性能和技术要求, 这种性质叫做互换性。二、公差 : 了保证零件具有互换性, 就必须把零件的制造误差控制在一定范围内, 这个尺寸允许的最大误差范围就称为公差。四、 极限尺寸 : 许尺寸变化的两个界限值。大的一个称
17、为最大极限尺寸, 用Dmax(孔), dmax(轴)表示 ; 小的一个称为最小极限尺寸 , 用 Dmin(孔), dmin(轴)表示。五、 极限偏差是上、下偏差的统称。六、 公差带图 : 由于公差、极限偏差与基本尺寸的数值相差甚大, 因此往往以简洁的公差带图来表示上述关系, 它是零线与公差带所组成。1.是在公差带图中确定偏差的一条基准直线, 它由基本尺寸确定。正偏差位于零线的上方, 负偏差位于零线的下方。2.差带是在公差带图中, 由上、下偏差的两条直线所限定的一个区精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - -
18、 -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。域。七、 标准公差系列与基本偏差系列1 标准公差是用以确定公差带大小的标准值 , 以 IT 表示。2基本偏差是用以确定公差带位置的标准值。八、 配合是指基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。按照相结合的孔和轴的松紧程度可把配合分为如下三种 : 1 间隙配合 : 轴装在孔内存在间隙(包括最小间隙等于零)的配合。在公差带图上表现为孔的公差带在轴的公差带的上方。2 过盈配合 : 轴安装在孔内存在过盈(包括最小过盈等于零)的配合。在公差带图上表现为轴的公差带在孔
19、的公差带的上方。3 过渡配合指装在孔中轴的尺寸可能比孔的尺寸大 , 也可能比孔的尺寸小的一种配合。在公差带图中过渡配合表现为孔的公差带与轴的公差带有一部分是重叠的。4 配合公差配合公差是间隙或过盈允许的变动量 , 用 Tf表示。5.基准制新国标对配合规定有基孔制和基轴制作为配合的基准制。( 1) 基孔制基孔制是指基本偏差为一定的孔公差 ( 基本偏差等级为H, EI=O) 与不同基本偏差的轴公差带相结合, 形成不同松紧程度的各种配合的一种制度。( 2) 基轴制基轴制是指基本偏差为一定的轴公差带 ( 基本偏差为h, es=O) 分别与不同基本偏差的孔公差带相结合.形成不同松紧程度的各种配合的一种制
20、度。九、 公差与配合的代号1.公差带代号: 公差带代号是由基本尺寸 , 基本偏差等级和标准公差等级组成。分别是孔和轴的公差带代号在图纸上的标注 , 代号中的 ” ” 为直径的符号, 接着就是基本尺寸, 基本偏差和标准公差等级。2.配合代号 : 是由孔、轴公差带代号按分数形式组成。分子为孔公差带代号, 分母为轴公差带代号, 十、 公差与配合的选用: 公差与配合的选用是机械设计和制造中很重要的问题。它的选择恰当与否将直接影响到机械产品的使用性能、质量和制造成本。 选用时主要应综合考虑以下三个方面。1.基准制的选择因为加工一定精度的孔比加工同样精度的轴困难 , 因此一般情况下应优先选用基孔制。精品资
21、料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。十二、表面粗糙度表面粗糙度( 原表面光洁度) 是指被加工零件表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它使本应光滑的表面显得粗糙不平, 并对零件的使用性能和寿命影响很大。表面粗糙的零件易磨损, 易受腐蚀 , 疲劳强度也低。 表面粗糙度数值的大小 , 也影响到零件加工的费用的高低。因此应在满足使用要求的前提下, 尽可能选用较大的粗糙度值
22、。表面粗糙度一般用表面轮廓算术平均偏差 R。在加工表面标注, 用表示 , Ra数值 ( 或称为粗糙度数值) , 其值越大 , 表示粗糙度越大, 这与旧标准中的表面光洁度正好相反。第二章常见机构21 机械的组成一、 机械机械是能把能量( 如热能、电能等 ) 转换成机械能, 并利用机械能完成某些工作的装置。一般一部完整的机械总是由原动机部分、 传动装置部分和工作装置部分组成。当然 , 另外还有操纵、控制装置及机架等。一般机械又是机器和机构的总称。1.原动机是能把其它形式的能量转换成机械能的机器。 如电动机、 内燃机等 , 它为机械提供机械能。2.传动装置主要是起传递动力和运动的作用 , 如一般机械
23、中的三角皮带传动、齿轮传动等 , 它们把原动机的高速传动转化为工作装置所要求的运动。3.工作装置是直接完成工作的部件, 如卷扬机的卷筒、起重机的起重钩、混凝土搅拌机的滚筒等。二、 机器是人们用来进行生产劳动的工具 , 它具有如下三条基本特征。1.机器是由许多构件所组成; 2.各构件之间有相对确定的运动; 3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化。机器的作用体现在它的第三条基本特征上。三、 机构是具有机器的前两条基本特征的组合体。机构的作用是传递运动和实现不同形式的运动的转化, 这就是它与机器的不同之处。四、 机械零件及部件 : 机械零件是组成构件的元件, 又称零件。而构件
24、是运动的单元 , 零件是制造单元。部件是为了完成同一工作任务而协调工作的若干个机械精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - - -