机械工程概论02机械工程基础

1、2.1机械系统及其功能与组成2.2机器的结构与表达2.3工程材料2.4零件的种类2.5零件的互换性与公差第2章机械工程基础2.1 2.1 机械系统及其功能与组成机械系统及其功能与组成 机械系统是由若干零部件根据一定的功能要求和结构形机械系统是由若干零部件根据一定的功能要求和结构形式组成的有机整体。（机器就是一个机械系统）式组成的有机整体。（机器就是一个机械系统） 机械系统方案设计是根据客观需求，确定预定目标，经机械系统方案设计是根据客观需求，确定预定目标，经过规划、构思、设想、分析和决策，建立能满足预定目标的过规划、构思、设想、分析和决策，建立能满足预定目标的技术系统的活动。技术系统的活动。

2、机械系统的优劣最终体现在整体功能上。因此，设计时机械系统的优劣最终体现在整体功能上。因此，设计时应考虑整个系统的布局和运行，确定各子系统的性能和它们应考虑整个系统的布局和运行，确定各子系统的性能和它们之间的联系，使整个系统获得理想的功能效果。之间的联系，使整个系统获得理想的功能效果。 2.1.1 2.1.1 机械系统机械系统2.1.2 2.1.2 机器的功能与性能机器的功能与性能1. 机器的功能 基本功能必须保证，且在设计中不能改变；基本功能必须保证，且在设计中不能改变； 附件功能一般可以改善产品的性能，可随技术条件和结构方式的改变而取舍；附件功能一般可以改善产品的性能，可随技术条件和结构方式

3、的改变而取舍； 非必要功能，可有可无非必要功能，可有可无 。 （利用价值工程原理进行可行性分析）（利用价值工程原理进行可行性分析）控制面板控制面板电动机电动机带传动带传动减速器减速器波轮波轮潘存云教授研制例：全自动洗衣机例：全自动洗衣机 基本功能：基本功能： 洗涤功能、漂洗功能、脱水功能、自动程序控制功能洗涤功能、漂洗功能、脱水功能、自动程序控制功能2.机器的规格与性能 体现了同样功能机器的差别 产品的规格产品的规格反映了该产品适合的工作能力与范围。 例如，同样是载货的汽车，重型车、中型车、轻型车、微型车之间差别很大。重型车可一次运载10t、20t或更重的货物，而微型车最大载重一般不超过1t。

4、因此，不同规格的汽车从汽车的体积、质量、结构和价格上都不会相同。 产品的性能产品的性能，粗略地说反映了产品的工作能力与工作质量方面的差异，经常用一系列技术指标将其表现出来。 例如，汽车的动力性、平顺性、操纵稳定性、制动性、积极性等；机床加工精度等2.1.3 2.1.3 机器的组成机器的组成 现代机械系统的组成：现代机械系统的组成：1. 1. 动力系统动力系统 为机械系统正常工作提供动力源、实现能量转换的原动机（或动力机）及其配套装置。大多数原动机采用电动机。1. 1.动力系统动力系统按能量转换性质的不同，动力机可分为一次动力机和二次动力机。 一次动力机一次动力机是把自然界的能源(一次能源)直接

5、转变为机械能的机械，如内燃机、汽轮机、燃气轮机等。 汽车、飞机、轮船、潜艇等都是以一次动力机为动力源。 二次动力机二次动力机是把二次能源(电能)或由电能产生的液压能、气压能转变为机械能的机械，如电动机、液压马达、气动马达等。 其中尤以电动机应用更为普遍。比如，各种类型的机床、洗衣机、电风扇、水泵、油泵等，都是以二次动力机作为动力源。 动力机输出的运动通常为转动，而且转速较高。2. 2. 传动系统传动系统将原动机输出的动力和运动传递给执行系统的中间装置。分分 类类（按工作原理）：按工作原理）： 机械传动、液压传动、气压传动和电磁传动四类。 主要功能：主要功能： 1）传递运动 2）变速 3）按工作

6、要求改变运动规律 4）传递动力 5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不相同速度的驱动装置等3. 3. 执行系统执行系统直接用来完成各种工艺动作或生产过程的装置，也称为工作机。 机械执行系统根据加工工艺要求进行设计，直接体现机械系统的功能要求。执行系统的运动设计是机械系统设计的关键之一。 例，机器人的执行机构是抓取机构，为了能可靠抓起不同形状的物体，抓取机构有各种结构形式。 执行系统一般置于机械系统末端，直接与作业对象接触，是整个机械系统的输出部分。4. 4. 辅助控制系统辅助控制系统 保证机械系统各组成部分协调运行，准确可靠地完成整机功能的装置。 辅助控制系统常由各种机械、液压、气动、电

7、气、工业微机等控制装置组成。 其功能是控制或操作各子系统的起动、离合、制动、变速、换向或各部件间运动的先后次序、运动轨迹及行程。此外，还有控制换刀、测量、冷却与润滑的供应与停止工作等一系列动作。例：例： 汽车的总体构造汽车的总体构造1）发动机 2）底盘3）车身4）电气设备2.2 机器的结构与表达 1.1.机器的表达机器的表达 装配图是用来表达部件或机器的一种图样，装配图是用来表达部件或机器的一种图样，是进行是进行设计设计、装配装配、检验检验、安装安装、调试调试和和维修维修时所必需的技术文件。时所必需的技术文件。 机器设备的用途、功能与性能的实现是靠机器的结构来保证的。 装配图以表达装配图以表达

8、工作原理工作原理，装配关系装配关系为主，为主，力求做到表达力求做到表达正确、完整、清晰正确、完整、清晰和和简练简练。 需很好地掌握国家标准所规定的需很好地掌握国家标准所规定的各种表各种表达方法达方法和和视图方案的选择视图方案的选择问题。问题。 画图时画图时先选主视图先选主视图，再考虑其他视图再考虑其他视图，然后再综合分析确定一组图形。然后再综合分析确定一组图形。 1. 1. 移出移出 断面图断面图2.2.重合重合 断面图断面图机件的表达方法机件的表达方法视图视图（用于表（用于表达机件外达机件外部结构和部结构和形状）形状）剖视图剖视图（用于表（用于表达机件内达机件内部结构和部结构和形状）形状）断

9、面图断面图（用于表（用于表达机件断达机件断面的形状面的形状）1. 1. 基本视图基本视图2. 2. 向视图向视图2. 2. 局部视图局部视图3. 3. 斜视图斜视图1.1.全剖全剖 视图视图2.2.半剖半剖 视图视图3.3.局部局部 剖视图剖视图用于表达机件的用于表达机件的外部结构形状外部结构形状用 于 表 达 机 件用 于 表 达 机 件的局部外形的局部外形用于表达机件的用于表达机件的倾斜部分的外形倾斜部分的外形用于表达机件用于表达机件的整个内形，的整个内形，用于表达机件用于表达机件的内、外形状的内、外形状，且有对称面，且有对称面用于表达机用于表达机件的不对称件的不对称内、外形状内、外形状画

10、在视图轮廓画在视图轮廓线之外，线之外，用粗用粗实线绘制实线绘制画在视图轮画在视图轮廓线内，用廓线内，用细实线绘制细实线绘制基本视图不需标注，向视图要加标注。基本视图不需标注，向视图要加标注。要加标注：要加标注：用字母表示名称，箭头表示投影方向用字母表示名称，箭头表示投影方向。图形可按基本视图配置，也可按向。图形可按基本视图配置，也可按向视图配置，斜视图可转正，转正后要视图配置，斜视图可转正，转正后要加注旋转符号加注旋转符号 可用不同的剖切面剖开机件得到全剖可用不同的剖切面剖开机件得到全剖、半剖、局部剖视图、半剖、局部剖视图 除除单一剖切平面单一剖切平面通过机件的对称面剖通过机件的对称面剖切或剖

11、切位置明显且中间无其它图形隔开时切或剖切位置明显且中间无其它图形隔开时，可省略标注外，可省略标注外，其余情况均需加标注其余情况均需加标注。 局部剖视图波浪线不能穿空，不能超局部剖视图波浪线不能穿空，不能超出图形的轮廓线，不能与图形轮廓线重合或出图形的轮廓线，不能与图形轮廓线重合或在其延长线上。在其延长线上。标注：标注：图形画在剖切面的延长线上时：断图形画在剖切面的延长线上时：断面图形对称，不标注，断面图形不对称，面图形对称，不标注，断面图形不对称，注剖切符号，省略字母；注剖切符号，省略字母； 图形放在其它图形放在其它位置时：断面图形对称，省略箭头，断面位置时：断面图形对称，省略箭头，断面图形不

12、对称，全部标注图形不对称，全部标注图形对称，不标注，图形不对称，省略字母图形对称，不标注，图形不对称，省略字母肋按纵向剖切时肋按纵向剖切时不画剖面符号。不画剖面符号。画画出出。画出画出。画画出出。回转体回转体上均匀上均匀分布的分布的肋和孔肋和孔不在剖不在剖切面上切面上时，应时，应旋转到旋转到剖切面剖切面画出。画出。R RF4F4FN NX XN NFFRA-AF1. 1. 注底板尺寸注底板尺寸; ;2. 2. 注顶板尺寸注顶板尺寸; ;长基准长基准高基准高基准宽基准宽基准3. 3. 注圆柱体尺寸注圆柱体尺寸; ;4. 4. 注凸台及孔尺寸注凸台及孔尺寸; ;5. 5. 注肋板尺寸。注肋板尺寸。

13、零件与部件零件与部件 1.1.机器的表达机器的表达机器简图或机构简图 机构运动简图与机械结构图的区别？机构运动简图与机械结构图的区别？ 如何画机构简图？如何画机构简图？1.1.机器的表达机器的表达运动简图的定义： 用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图。运动简图的内容： 构件数目、运动副的数目和类型、构件联接关系、与运动有关的尺寸、主动件及运动特性。运动简图的作用： 表示机构的结构和运动情况； 机构运动分析和动力分析的依据。构件：构件：机械中最基本的机械中最基本的运动运动单元。将一些相互间无相对运动单元。将一些相互间无相对运动的零件组合起来即成为构

14、件，最简单的构件只有一个零件。的零件组合起来即成为构件，最简单的构件只有一个零件。单一单一零件零件的构件的构件曲轴曲轴多个多个零件零件的构件的构件连杆连杆零件零件机械中制造单元体机械中制造单元体构件构件机械中独立运动的单元体机械中独立运动的单元体构件：构件：机械中最基本的机械中最基本的运动运动单元。将一些相互间无相对运动单元。将一些相互间无相对运动的零件组合起来即成为构件，最简单的构件只有一个零件。的零件组合起来即成为构件，最简单的构件只有一个零件。机构机构=机架机架+原动件原动件+从动件从动件机架：机架：机构中的固定构件；机构中的固定构件； 一般机架相对地面固定不动。一般机架相对地面固定不动

15、。 如机床床身、车辆底盘、飞机机身等。如机床床身、车辆底盘、飞机机身等。原动件：原动件：按给定已知运动规律独立运动的构件；按给定已知运动规律独立运动的构件； 给机构提供原动力。给机构提供原动力。从动件：从动件：机构中其余活动构件。机构中其余活动构件。 其运动规律决定于原动件的运动规律和机其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的结构和构件的尺寸。构的结构和构件的尺寸。 1个个1个或几个个或几个若干若干绘制机构运动简图的步骤：绘制机构运动简图的步骤：1 1）分清机架、主动件；）分清机架、主动件；2 2）循着运动传递的路线；）循着运动传递的路线；3 3）能充分反映机构的特性；）能充分反映机构的特性；

16、4 4）确定比例尺，用规定的符号和）确定比例尺，用规定的符号和线条绘制。线条绘制。运动副：运动副：使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。使两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。按其接触形式分按其接触形式分低副低副- -面接触的运动副。面接触的运动副。高副高副- -点或点或线接触的运动副线接触的运动副转动副转动副（回转副回转副或或铰链铰链）移动副移动副注意：注意：三个条件缺一不可：三个条件缺一不可： 1）两个构件；）两个构件；2）直接接触；）直接接触；3）有相对运动。）有相对运动。（GB4460-84GB4460-84）高副符号高副符号工程中常用机构的基本类型 机构的基本型机构

17、的基本型 (1)(1)平面连杆机构平面连杆机构低副联结而成的机构低副联结而成的机构 全转动副四杆机构的基本型：全转动副四杆机构的基本型：曲柄摇杆机构（图曲柄摇杆机构（图a a） 含有一个移动副四杆机构的基本型：含有一个移动副四杆机构的基本型：曲柄滑块机曲柄滑块机构（图构（图b b） 含有两个移动副四杆机构的基本型：含有两个移动副四杆机构的基本型：正弦机构正弦机构（图（图c c） ( (2)2)凸轮机构凸轮机构凸轮与从动件组成的高副机构凸轮与从动件组成的高副机构直动从动件平面凸轮机构的基本型：直动从动件平面凸轮机构的基本型：直动对心尖直动对心尖底从动件平面凸轮机构（图底从动件平面凸轮机构（图a

18、a） 摆动从动件平面凸轮机构的基本型：摆动从动件平面凸轮机构的基本型：摆动尖底从摆动尖底从动件平面凸轮机构（图动件平面凸轮机构（图b b） 直动从动件圆柱凸轮机构的基本型：直动从动件圆柱凸轮机构的基本型：直动滚子从直动滚子从动件圆柱凸轮机构（图动件圆柱凸轮机构（图c c） 摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型：摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型：摆动滚子从摆动滚子从动件圆柱凸轮机构（图动件圆柱凸轮机构（图d d） (3)(3)齿轮机构齿轮机构齿轮副组成的高副啮合传动机齿轮副组成的高副啮合传动机构构圆柱齿轮传动机构的基本型圆柱齿轮传动机构的基本型外啮合直齿圆柱外啮合直齿圆柱齿轮传动机构（图齿轮传动机构（图

19、a a） 圆锥齿轮传动机构的基本型圆锥齿轮传动机构的基本型外啮合直齿圆锥外啮合直齿圆锥齿轮传动机构（图齿轮传动机构（图b b） 蜗杆传动机构的基本型蜗杆传动机构的基本型阿基米德圆柱蜗杆传阿基米德圆柱蜗杆传动机构（图动机构（图c c） 行星齿轮传动机构的基本型行星齿轮传动机构的基本型渐开线圆柱齿轮渐开线圆柱齿轮行星传动机构（图行星传动机构（图d d） (4)(4)摩擦轮传动机构摩擦轮传动机构由两个相互压紧的摩擦轮组成，由两个相互压紧的摩擦轮组成，主动轮依靠摩擦力作用带动从动轮主动轮依靠摩擦力作用带动从动轮( (图图a) a) (5)(5)带传动机构的基本型带传动机构的基本型利用皮带作为连接主、从

20、动利用皮带作为连接主、从动轮的挠性件，依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动的轮的挠性件，依靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动的机构机构( (图图b) b) (6)(6)链传动机构的基本型链传动机构的基本型由链轮与链条组成的具有中由链轮与链条组成的具有中间挠性件的啮合传动机构间挠性件的啮合传动机构( (图图c) c) (7)(7)螺旋传动机构的基本型螺旋传动机构的基本型由螺杆和螺母组成的螺旋由螺杆和螺母组成的螺旋副传动机构副传动机构( (图图d)d)(8)(8)间歇运动机构间歇运动机构的基本型的基本型指当指当主动件作连续运动主动件作连续运动时，从动件则随之时，从动件则随之出现周期性停歇状出现周期性停

21、歇状态的机构态的机构 (9)(9)气、液传动机构的基本型气、液传动机构的基本型由气压由气压(b)(b)、液、液压压(a a)传动系统控制气缸、液压缸输出动力的机构传动系统控制气缸、液压缸输出动力的机构(10)(10)电磁传动机构的基本型电磁传动机构的基本型由电气传动系统由电气传动系统控制电磁开关等动作的机构控制电磁开关等动作的机构(c)机构的组合机构的组合把一些基本机构通过适当的把一些基本机构通过适当的方式连接起来，组成一个机构系统，各基本方式连接起来，组成一个机构系统，各基本机构均保持原来的结构和运动特性，都有自机构均保持原来的结构和运动特性，都有自己的独立性。己的独立性。组合机构组合机构指

22、若干基本机构通过特殊的组指若干基本机构通过特殊的组合而形成的一种具有新属性的机构。组合机合而形成的一种具有新属性的机构。组合机构中的各基本机构已不能保持各自的独立性，构中的各基本机构已不能保持各自的独立性，所以不能用原基本机构的分析和设计方法进所以不能用原基本机构的分析和设计方法进行组合机构的设计。行组合机构的设计。 【例】【例】绘制图示内燃机的机构运动简图。解解 内燃机是由活塞内燃机是由活塞2 2、连杆、连杆5 5、曲轴、曲轴6 6与气缸体与气缸体1 1组成的组成的曲柄滑块机构曲柄滑块机构；同曲轴固联的齿轮同曲轴固联的齿轮1010，同凸轮轴，同凸轮轴7 7固联固联的齿轮的齿轮9 9与气虹体组

23、成的与气虹体组成的齿轮机构齿轮机构；凸轮凸轮7 7、进气阀顶杆、进气阀顶杆8 8与气缸体组成与气缸体组成的的凸轮机构凸轮机构。气缸体气缸体1 1作为固定件，是作为固定件，是机架机架；燃气推动下的活塞燃气推动下的活塞2 2是是原动件原动件；其余；其余构件都是构件都是从动件从动件。256110978 【例】【例】绘制图示内燃机的机构运动简图。各各构件构件之间的联接方式如下：之间的联接方式如下：9 9和和1010齿轮啮合，齿轮啮合，构成构成高副高副；推杆推杆8 8和气缸体和气缸体1 1之间构成之间构成移动副移动副；活塞活塞2 2和气缸体和气缸体1 1之间构成之间构成移动副移动副。凸轮凸轮7 7（齿轮

24、（齿轮9 9）和气缸体）和气缸体构成构成转动副转动副；凸轮凸轮7 7和推杆和推杆8 8之间构成之间构成高副高副；曲轴（齿轮曲轴（齿轮1010）和气缸体）和气缸体1 1之间构成之间构成转动副转动副；2561109782561109782561109782.3 2.3 工程材料工程材料2.3.1工程材料概述2.3.2金属材料2.3.3高分子材料2.3.4陶瓷材料2.3.5复合材料什么是材料什么是材料( (materials)?)?Materials is the stuff from which a thing is made for using.材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有材料是人类

25、社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。用物品的物质。天然材料天然材料人工材料人工材料人工材料人工材料2.3 2.3 工程材料工程材料2.3.1. 2.3.1. 工程材料概述工程材料概述材料的发展史，就是人类社会的发展史。材料的发展史，就是人类社会的发展史。 人类历史的划分 石器时代陶器时代青铜器时代铁器时代。 现代社会 三三大大支支柱柱能源、信息和能源、信息和材料材料（19981998）生物工程，信息技术和生物工程，信息技术和新材料新材料Computer* * 航空航天的物质基础航空航天的物质基础三高一低的结构材料（高强度、高模量、耐高温、低密度)卫星发射，节省1公斤重量将降低费用$20

26、000。一次发射节约费用20%。材料的发展史，就是科学技术的发展史。材料的发展史，就是科学技术的发展史。 原理成品 发展时间电机18211886 65真空管 18821915 33无线电18871922 35X光18951913 18雷达19351940 5原子堆19391942 3半导体19481951 3激光19581960 2表表1 科学原理的发现时间与其产业化时间的对照科学原理的发现时间与其产业化时间的对照中国的四大发明：纸、火药、指南针、活字印刷1）逻辑推理(古代哲学家，432 BC.)2）宏观形貌观察、观测（by eye, 1669）3）数学理论计算4）科学测定（X-ray dif

27、fraction, electron diffraction,等）古代中国：“日取其半，万世不竭”“道生一，一生二，二生三，三生万物”（老子）；“以土与金、木、水、火杂以成百物”（国语正语）；“太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦交而生万物” （易经）人类对材料微观结构认识的发展过程人类对材料微观结构认识的发展过程工程材料分类工程材料分类（1）工程材料的力学性能）工程材料的力学性能 工程材料的主要性能工程材料的主要性能2）塑性：）塑性：外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力 1）强度：）强度：在外力作用下材料抵抗变形与断裂的能力在外力作用下材料抵抗变形与断

28、裂的能力 4）冲击韧性：）冲击韧性：冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下抵抗断冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的一种能力裂的一种能力5）疲劳强度：）疲劳强度：材料在无数次重复材料在无数次重复“交变应力交变应力”作用下，而作用下，而不引起断裂的最大应力值不引起断裂的最大应力值 6）耐磨性：）耐磨性：材料在一定工作条件下抵抗磨损的能力材料在一定工作条件下抵抗磨损的能力用体积磨损量、质量磨损量和长度磨损量来评定用体积磨损量、质量磨损量和长度磨损量来评定 3）硬度：）硬度：衡量材料软硬程度的指标。硬度越高，表示材料衡量材料软硬程度的指标。硬度越高，表示材料抵抗局部塑性变形的能力越大，材料的耐磨性也

29、较好抵抗局部塑性变形的能力越大，材料的耐磨性也较好 物理性能：指材料在重力、电磁场、热力等物理因素作用物理性能：指材料在重力、电磁场、热力等物理因素作用 下所表现出来的性能或属性，包括材料的密度、熔点、导下所表现出来的性能或属性，包括材料的密度、熔点、导 电性、磁性能、导热性、热膨胀性等电性、磁性能、导热性、热膨胀性等 化学性能：主要指材料的抗氧化性、耐蚀性和耐酸性等，化学性能：主要指材料的抗氧化性、耐蚀性和耐酸性等，反映了材料在常温或高温环境下抵抗各种化学作用的能力。反映了材料在常温或高温环境下抵抗各种化学作用的能力。材料工艺性能：指材料对各种加工工艺的适应性材料工艺性能：指材料对各种加工工

30、艺的适应性 （2）工程材料的物理、化学及工艺性能）工程材料的物理、化学及工艺性能2.3.2 金属材料1.碳素钢 Q+屈服强度值屈服强度值质量等级质量等级*脱氧方法脱氧方法 Q235-A.FS=235N/mm2A（S0.050%，P0.040%）、B、C、D （S0.035%，P0.035%）两位阿拉伯数字两位阿拉伯数字表示平均含碳量的万分之几表示平均含碳量的万分之几 T+ +平均含碳量的千分之几平均含碳量的千分之几+ +质量表示质量表示 2.合金钢 20Cr2Ni4 3、铸铁 HT150KTH370-12QT400-154、非铁金属及其合金 2.3.3 2.3.3 高分子材料高分子材料主要成分

31、主要成分 高分子化合物（分子量大，一般高分子化合物（分子量大，一般在在103107）天然高分子材料天然高分子材料 松香、天然纤维、蛋松香、天然纤维、蛋白质、天然橡胶。白质、天然橡胶。人工合成高分子材料人工合成高分子材料 塑料、合成橡胶塑料、合成橡胶、合成纤维（涤纶等）。、合成纤维（涤纶等）。结构特点结构特点 由一种或几种简单低分子化合物由一种或几种简单低分子化合物重复连接而成链状结构。如聚乙重复连接而成链状结构。如聚乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯聚合而成。烯聚合而成。分类分类 塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂。低强度低强度b100MPa

32、高弹性高弹性 如橡胶的弹性变形率为如橡胶的弹性变形率为1001000%，金属一般为，金属一般为1% ；低弹性模量低弹性模量 塑料和橡胶分别为金属的塑料和橡胶分别为金属的 1/10 和和 1/1000 。高耐磨性高耐磨性 比金属好，如汽车外轮胎。比金属好，如汽车外轮胎。高绝缘性高绝缘性低耐热性低耐热性低导热性低导热性 是金属的是金属的1/100 1/1000 高热膨胀性高热膨胀性 约为金属的约为金属的 310 倍倍高耐腐蚀性高耐腐蚀性 耐酸、碱等。耐酸、碱等。老化老化 受氧、光、热、机械力等长时间作用后，性能逐渐恶受氧、光、热、机械力等长时间作用后，性能逐渐恶化。化。 1.1.塑料塑料组成组成

33、合成树脂合成树脂 高分子化合物，如聚乙烯、酚醛塑料等。高分子化合物，如聚乙烯、酚醛塑料等。 添加剂添加剂 填料或增强、增塑、固化、润滑、稳定、着色、阻燃剂填料或增强、增塑、固化、润滑、稳定、着色、阻燃剂等。等。分类分类 热塑性塑料热塑性塑料 加热软化，冷却后又硬化成形，可反复进行。加工加热软化，冷却后又硬化成形，可反复进行。加工成型简便，机械性能较好；耐热性和刚性较差。如成型简便，机械性能较好；耐热性和刚性较差。如聚乙烯。聚乙烯。 热固性塑料热固性塑料 受热固化后，不会再受热软化。机械性能差；耐热受热固化后，不会再受热软化。机械性能差；耐热性和刚性较好。如酚醛树脂、环氧树脂。性和刚性较好。如酚

34、醛树脂、环氧树脂。有机玻璃有机玻璃（PMMA) 密度仅玻璃的一半，密度仅玻璃的一半，b=4250MPa ，比普通玻璃高，比普通玻璃高718倍。用于透明件，装饰件，绝缘件。倍。用于透明件，装饰件，绝缘件。聚氯乙烯聚氯乙烯（PVC） b = 3060 MPa ，使用温度，使用温度-1555。硬。硬PVC 耐油、耐耐油、耐蚀，用于化工管道，电器绝缘材料及电线绝缘层、套管。软蚀，用于化工管道，电器绝缘材料及电线绝缘层、套管。软PVC 富富有弹性，用作非食品包装薄膜。有弹性，用作非食品包装薄膜。聚丙烯聚丙烯 PP 刚性大刚性大, 重量轻，耐热（重量轻，耐热（-35121 ），绝缘性优越。用于机械），绝缘

35、性优越。用于机械零件（法兰，齿轮），化工容器、管道，电器外壳等。零件（法兰，齿轮），化工容器、管道，电器外壳等。ABS塑料塑料 硬、韧、刚的混合特性较好；容易电镀。用于零件（齿轮，泵叶硬、韧、刚的混合特性较好；容易电镀。用于零件（齿轮，泵叶轮轮, 轴承等轴承等, 电机、仪表外壳，管道，汽车零件及车身。电机、仪表外壳，管道，汽车零件及车身。聚酰胺聚酰胺（PA, 尼龙）尼龙） 耐磨耐磨, 减摩性及韧性好。耐蚀减摩性及韧性好。耐蚀, 无毒。用于耐磨无毒。用于耐磨, 耐蚀的耐蚀的承载转动零件（齿轮承载转动零件（齿轮, 轴承轴承, 螺钉和螺母等小型零件）。螺钉和螺母等小型零件）。酚醛树脂酚醛树脂（PF）

36、 如热固性酚醛树脂（胶木）如热固性酚醛树脂（胶木）, 耐磨、性脆；绝缘性好（不耐磨、性脆；绝缘性好（不小于小于10KV）；耐热、不耐碱。用于电器插座，开关，电话机，仪表）；耐热、不耐碱。用于电器插座，开关，电话机，仪表盒；汽车刹车片盒；汽车刹车片, 内燃机曲轴皮带轮内燃机曲轴皮带轮, 齿轮齿轮, 耐酸泵等；日用非食物器耐酸泵等；日用非食物器皿。皿。2.2.、橡胶、橡胶高弹性，变形量高弹性，变形量1001000%；弹性模数低，仅；弹性模数低，仅1MN /m 天然橡胶天然橡胶 耐油和耐溶剂性差，易老化，不耐高耐油和耐溶剂性差，易老化，不耐高温。温。合成橡胶合成橡胶 如，丁苯橡胶、氯丁橡胶。如，丁苯

37、橡胶、氯丁橡胶。用途用途 轮胎，工业、生活及医疗用品。轮胎，工业、生活及医疗用品。特种橡胶特种橡胶 耐高、低温，耐酸、碱、油，辐射等耐高、低温，耐酸、碱、油，辐射等的橡胶。的橡胶。2.3.4 2.3.4 陶瓷材料陶瓷材料1.陶瓷陶瓷 用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成，用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成，由无机非金属化合物（硅酸盐等）构成的多相固体材料由无机非金属化合物（硅酸盐等）构成的多相固体材料。2.性能性能 力学性能力学性能 刚性、硬度、脆性大，抗压强度大，抗拉强度、塑韧性低刚性、硬度、脆性大，抗压强度大，抗拉强度、塑韧性低。 熔点高、高温下不易氧化，

38、但不耐温度的急剧变化。耐蚀性、绝缘性好熔点高、高温下不易氧化，但不耐温度的急剧变化。耐蚀性、绝缘性好。3.分类及用途分类及用途 玻璃玻璃 工业（光学，电工，仪表，实验室用）、建筑、日用玻璃。工业（光学，电工，仪表，实验室用）、建筑、日用玻璃。普通陶瓷普通陶瓷 日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工等用途。日用，建筑卫生，电器（绝缘），化工等用途。特种陶瓷特种陶瓷 氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化物陶瓷等，用于电容器，压电，磁性，电光，高温零件化物陶瓷等，用于电容器，压电，磁性，电光，高温零件等。等。金属陶瓷金属陶瓷 工具（硬质合

39、金），耐热零件等。工具（硬质合金），耐热零件等。 1 .复合材料定义复合材料定义：由两种或两种以由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料，称为复合材料。料，称为复合材料。注意注意：由两种或两种以上的材料。由两种或两种以上的材料。特殊加工不是简单的混合，而特殊加工不是简单的混合，而是复杂的物理化学变化。是复杂的物理化学变化。2.3.5 复合材料 复合材料复合材料 合金合金成分成分两种或两种以两种或两种以上不同材料上不同材料两种或两种以上两种或两种以上金属材料或金属金属材料或金属与非金属与非金属形成工艺形成工艺特殊加工特殊加工熔合熔合性质性质 优于原

40、材料优于原材料2.复合材料的性能特点复合材料的性能特点复合材料复合材料性能性能预测预测3.复合材料的分类：复合材料的分类：（1）按基体分类）按基体分类树脂基复合材料树脂基复合材料金属基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料（2）按增强体）按增强体 的形状分类的形状分类颗粒增强复合材料颗粒增强复合材料夹层增强复合材料夹层增强复合材料纤维增强复合材料纤维增强复合材料2.4 零件的种类按其在部件中所起作用及标准化程度分：l一般零件：包括轴、盘、盖、叉架、箱体等。l传动零件：包括胶带轮、链轮、齿轮、蜗轮、蜗杆、丝杠等。l标准件：包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、键、销、铆钉和各种滚动轴承等

41、。 零件在部件中所起作用通过其结构形状和尺寸实现。 零件的结构形状、尺寸和技术要求，主要应以部件的功用为依据，但也要考虑制造加工的要求，还要考虑使用维修的方便。 铣刀头是专用铣床上的一个部件，用于装铣铣刀头是专用铣床上的一个部件，用于装铣刀盘，装上铣刀盘可用来铣削平面，共有刀盘，装上铣刀盘可用来铣削平面，共有1616个零个零件组成。件组成。 工作时，通过胶带轮工作时，通过胶带轮4 4、轴、轴7 7、键、键5 5、键、键1313等传等传动件和连接件等结构，将电机的扭矩传送到铣刀动件和连接件等结构，将电机的扭矩传送到铣刀盘。盘。举例：铣刀头铣刀头装配图铣刀头装配图销销3 3螺钉螺钉2 2挡圈挡圈1

42、 1带轮带轮4 4键键5 5端盖端盖1111螺钉螺钉1010轴轴7 7座体座体8 8轴承轴承6 6铣刀盘铣刀盘挡圈挡圈1414螺栓螺栓1515垫圈垫圈1616键键1313毡圈毡圈1212调整环调整环9 9铣刀头轴测图铣刀头轴测图键槽键槽较大空腔减少加较大空腔减少加工量、节约材料工量、节约材料轴轴承承位位置置退刀槽退刀槽中心孔中心孔支板形状考虑工作情支板形状考虑工作情况和安装位置需要况和安装位置需要支板设计在轴承位下支板设计在轴承位下键槽键槽轴肩，轴向定位轴肩，轴向定位结合面的形状应协调结合面的形状应协调零件的结构形状零件的结构形状配合的表面结构要求的参数值比其它表面要小配合的表面结构要求的参数

43、值比其它表面要小尺寸链各环节误差总和由该尺寸调整，尺寸链各环节误差总和由该尺寸调整，保持保持255=5+23+194+23+5+5255=5+23+194+23+5+5零件的尺寸与表面结构要求零件的尺寸与表面结构要求自由表面自由表面(不接触面不接触面)尺寸精度可低一点，尺寸精度可低一点，表面结构要求的参数值可大一些表面结构要求的参数值可大一些配合尺寸的公称尺寸应一配合尺寸的公称尺寸应一致，配合精度和松紧程度致，配合精度和松紧程度由轴与孔的尺寸公差说明由轴与孔的尺寸公差说明需要控制的尺寸要直接注出需要控制的尺寸要直接注出两结合面的尺寸标注方两结合面的尺寸标注方式和尺寸数值应协调式和尺寸数值应协调

44、重要尺寸直接注出重要尺寸直接注出2.5 2.5 零件的互换性与公差零件的互换性与公差互换性：互换性：在同一规格的一批零件或部件中，任取在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑选或附加修配其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配如钳工修配)就能装在机就能装在机器上，达到规定的功能要求。这样的一批零件或部件就称为器上，达到规定的功能要求。这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。具有互换性的零、部件。 由定义可知，具有互换性的零部件在装配过程中，必须满足三个条件：装配后 满足使用要求装配前 不挑装配时 不调整或修配缺一不可实现互换性的条件实现互换性的条件2 2）检测：）检测：检

45、测包含检验与测量。 3）实现互换性的条件：标准化是实现互换性的前提。2.5.2 极限与配合1.1.尺寸公差的有关术语：(1)基本尺寸基本尺寸：根据零件设计要求所确定的尺寸。：根据零件设计要求所确定的尺寸。(2)实际尺寸实际尺寸：通过测量得到的尺寸。：通过测量得到的尺寸。(3)极限尺寸极限尺寸：允许尺寸变动的两个界限值：允许尺寸变动的两个界限值( (最大、最小）。最大、最小）。(4)尺寸偏差（简称偏差）尺寸偏差（简称偏差）：某一尺寸减其基本尺寸所得的代某一尺寸减其基本尺寸所得的代数值。数值。 尺寸偏差有：尺寸偏差有： 上偏差上偏差= =最大极限尺寸最大极限尺寸- -基本尺寸基本尺寸 下偏差下偏差

46、= =最小极限尺寸最小极限尺寸- -基本尺寸基本尺寸 国标规定：孔的上、下偏差代号分别用国标规定：孔的上、下偏差代号分别用ESES、EI EI表示；表示； 轴的上、下偏差代号分别用轴的上、下偏差代号分别用eses、ei ei表示。表示。(5)尺寸公差尺寸公差：允许尺寸的变动量。：允许尺寸的变动量。 尺寸公差尺寸公差= =最大极限尺寸最大极限尺寸- -最小极限尺寸最小极限尺寸= =上偏差上偏差- -下偏差下偏差基本尺寸基本尺寸最大极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸公差公差下偏差下偏差ei ei上偏差上偏差eses上偏差上偏差ESES下偏差下偏差EI EI公差公差最大极限尺寸最大极限尺寸

47、最小极限尺寸最小极限尺寸轴轴孔孔1.1.尺寸公差的有关术语：孔孔轴轴2.5.2 极限与配合以轴为例计算各参数以轴为例计算各参数: :基本尺寸：基本尺寸：3232最大极限尺寸：最大极限尺寸：32.05032.050最小极限尺寸：最小极限尺寸：32.03432.034上偏差：上偏差：+0.050+0.050下偏差：下偏差：+0.034+0.034公差：公差：0.0160.0161.1.尺寸公差的有关术语：2.5.2 极限与配合2.5.2 极限与配合2. 2. 公差带图 公差带公差带由代表上、下偏由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域来差的两条直线所限定的区域来表示。表示。 零线零线公差带公差带 为

48、了便于分析，一般将为了便于分析，一般将尺尺寸公差与基本尺寸寸公差与基本尺寸的关系，按的关系，按放大比例画成简图，称为放大比例画成简图，称为公差公差带图带图。 零线零线是表示基本尺寸的一是表示基本尺寸的一条直线，条直线，正偏差正偏差位于零线之上，位于零线之上，负偏差负偏差位于零线下。位于零线下。公差带图公差带图3. 标准公差与基本偏差标准公差与基本偏差 国家标准规定孔、轴公差带由以下两个要素组成：国家标准规定孔、轴公差带由以下两个要素组成： 标准公差：标准公差：确定公差带大小。确定公差带大小。 基本偏差：基本偏差：确定公差带位置。确定公差带位置。指孔和轴的公差带中靠近指孔和轴的公差带中靠近零线的

49、那个偏差零线的那个偏差基本偏差基本偏差确定公差带位置确定公差带位置标准公差标准公差确定公差带大小确定公差带大小基本尺寸基本尺寸基本偏差为下偏差基本偏差为下偏差EI EI或或ei ei基本偏差为上偏差基本偏差为上偏差ESES或或eses孔或轴公差带孔或轴公差带EI EI或或ei eiESES或或esesIT IT轴或孔公差带轴或孔公差带EI EI或或ei eiESES或或esesIT IT+ +0 0- -2.5.2 极限与配合3. 标准公差与基本偏差标准公差与基本偏差(1)标准公差标准公差 标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来确定，其中标准公差的数值由基本尺寸和公差等级来确定，其中公差等级确定

50、尺寸的精确程度公差等级确定尺寸的精确程度 标准公差顺序分为标准公差顺序分为2020个等级，即个等级，即IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、 IT18IT18 ；ITIT表示公差，数字表示公差等级。表示公差，数字表示公差等级。 标准公差数值表见下表标准公差数值表见下表2.5.2 极限与配合标准公差数值表标准公差数值表查表举例查表举例: : 轴的直径为轴的直径为32 mm32 mm，标准公差等级，标准公差等级IT IT为为7 7，则其公差为：，则其公差为： 3 6 0.4 0.6 1 1.5 2.5 4 5 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.30 0.48 0.7

51、5 1.2 1.8大于大于 至至 IT01 IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18- 3 0.3 0.5 0.8 1.2 2 3 4 6 10 14 25 40 60 0.1 0.14 0.25 0.40 0.60 1.0 1.4 6 10 0.4 0.6 1 1.5 2.5 4 6 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22 0.36 0.58 0.90 1.5 2.210 18 0.5 0.8 1.2 2 3 5 8 11 18 27 43 70 11

52、0 0.18 0.27 0.43 0.70 1.10 1.8 2.718 30 0.6 1 1.5 2.5 4 6 9 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84 1.30 2.1 3.330 50 0.6 1 1.5 2.5 4 7 11 16 25 39 62 100 160 0.25 0.39 0.62 1.00 1.60 2.5 3.950 80 0.8 1.2 2 3 5 8 13 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46 0.74 1.20 1.90 3.0 4.680 120 1 1.5 2.5 4 6 10 15 22 35

53、54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40 2.20 3.5 5.4120 180 1.2 2 3.5 5 8 12 18 25 40 63 100 160 250 0.40 0.63 1.00 1.60 2.50 4.0 6.3180 250 2 3 4.5 7 10 14 20 29 46 72 115 185 290 0.46 0.72 1.15 1.85 2.90 4.6 7.2250 315 2.5 4 6 8 12 16 23 32 52 81 130 210 320 0.52 0.81 1.30 2.10 3.20 5.2 8.1315 400 3 5 7

54、 9 13 18 25 36 57 89 140 230 360 0.57 0.89 1.40 2.30 3.60 5.7 8.9400 500 4 6 8 10 15 20 27 40 63 97 155 250 400 0.63 0.97 1.55 2.50 4.00 6.3 9.7标标 准准 公公 差差 等等 级级（m）（mm）基本尺寸基本尺寸mm0.025 mm0.025 mm ? 252.5.2 极限与配合(2) 基本偏差基本偏差 国标规定孔、国标规定孔、轴分别有轴分别有2828个基本个基本偏差。偏差。 当公差带在零线的上当公差带在零线的上方时，基本偏差为下偏差；方时，基本偏差为下偏

55、差；反之则为上偏差。反之则为上偏差。3. 标准公差与基本偏差标准公差与基本偏差孔孔轴轴基本偏差系列基本偏差系列2.5.2 极限与配合(3)公差带代号公差带代号 由由基本偏差代号基本偏差代号与与标准公差等级代号标准公差等级代号组成。组成。3. 标准公差与基本偏差标准公差与基本偏差5050H H8 8公差等级代号（大小要素）公差等级代号（大小要素）基本偏差代号（位置要素）基本偏差代号（位置要素）基本尺寸基本尺寸孔的公差带代号孔的公差带代号2.5.2 极限与配合4. 4.尺寸公差带的注法尺寸公差带的注法零件图上标注公差有三种形式：零件图上标注公差有三种形式： (1)标注公差带代号标注公差带代号 这种

56、标注法和采用专用这种标注法和采用专用量具检验零件统一起来，适量具检验零件统一起来，适应大批量生产的需要，不需应大批量生产的需要，不需标注偏差数值。标注偏差数值。2.5.2 极限与配合4. 尺寸公差带的注法尺寸公差带的注法 (2) 标注偏差数值标注偏差数值 这种注法主要用于小量或单件生这种注法主要用于小量或单件生产，以便加工和检验时减少辅助时间。产，以便加工和检验时减少辅助时间。 +13 +5 0 0 0 0 -10 -19 +43 +24 +18 +27 +43 +110 +6 -5 +35 +20 +15 +22 +36 +90 +5 -4 F G H K N 8 7 7 8 9 11 7

57、7 +16 +6 0 0 0 0 -12 -23 +53 +28 +21 +33 +52 +130 +6 -7 +20 +7 0 0 0 0 -15 -28 -76 -28 -14 -9 -15 -36 -90 +1 -50 -16 -6 0 0 0 0 +12 -40 -13 -5 0 0 0 0 +10 d f g h k 9 7 6 6 7 9 11 6 -93 -34 -17 -11 -18 -43 -110 +1 -65 -20 -7 0 0 0 0 +15 -117 -41 -20 -13 -21 -52 -130 +2 18基本尺寸基本尺寸mm大于大于至至610101414183

58、02424 已知公差带代号，查表可获得极已知公差带代号，查表可获得极限偏差。限偏差。H7g62.5.2 极限与配合4. 尺寸公差带的注法尺寸公差带的注法(3) 标注公差带代号和标注公差带代号和偏差数值偏差数值 在生产批量不明时，可在生产批量不明时，可将偏差数值和公差带代号同将偏差数值和公差带代号同时标注。时标注。2.5.2 极限与配合5. 配合配合 在机器装配中，将在机器装配中，将基本尺寸相同基本尺寸相同的、的、相互结合的孔和轴公相互结合的孔和轴公差带之间的关系差带之间的关系，称为配合。，称为配合。 配合种类配合种类: : (1) 间隙配合间隙配合 孔的公差带完全在轴的公差带之上，任取其中一对

59、孔孔的公差带完全在轴的公差带之上，任取其中一对孔和轴相配合都成为具有间隙的配合。和轴相配合都成为具有间隙的配合。 孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带 最大间隙最大间隙最小间隙最小间隙孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带最大间隙最大间隙最小间隙为零最小间隙为零2.5.2 极限与配合5. 配合配合配合种类配合种类: : (2)过盈配合过盈配合 孔的公差带完全在轴的公差带之下，任取其中一对孔和孔的公差带完全在轴的公差带之下，任取其中一对孔和轴相配合都成为具有过盈的配合。轴相配合都成为具有过盈的配合。轴公差带轴公差带孔公差带孔公差带最大过盈最大过盈最小过盈最小过盈轴公差带轴公差带孔公差带孔公差带最大过盈最大

60、过盈最小过盈为零最小过盈为零2.5.2 极限与配合5. 配合配合配合种类配合种类: : (3)过渡配合过渡配合 孔和轴的公差带相互交叠，任取其中一对孔和轴相配合，孔和轴的公差带相互交叠，任取其中一对孔和轴相配合，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。最大间隙最大间隙最大过盈最大过盈最大过盈最大过盈最大过盈最大过盈最大间隙最大间隙最大间隙最大间隙2.5.2 极限与配合6.配合制配合制国家标准规定了两种常用基准制：国家标准规定了两种常用基准制： (1)基孔制基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同：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构成各种配