机械基础期末重点课件

汽车机械工程基础期末总复习导言一、概况二、常用工程材料三、零部件的受力分析四、基本变形和强度分析五、机械动力性能六、公差与配合七、联接八、机械传动九、支承零部件十、弹簧十一、常用机构十二、液压与气压传动十三、机械的润滑与密封导言1、机器定义：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息特征：1）由许多构件组合而成2）各运动实体之间具有确定的相对运动3）实现能量转换、完成有用功2、零件和部件零件:组成机器的基本单元称为零件部件:为完成同一使命在结构上组合在一起的、一套协同工作的零件总称为部件3、构件和机构机构:两个以上的构件以机架为基础,由运动副以一定方式联结形成的具有确定相对运动的构件系统.构件:组成机构的各相对运动的单元4、机械机械:机器和机构的总称从实现运动的结构组成的观点看，机器和机构之间没有区别，因此用机械一词作为它们的总称。因此机械一词没有实质意义，只是作为研究机构和机器学科的一个衍生词而已。制造角度：零件→部件→机器→机械运动角度：构件→机构→机械构件→机构→机器→机械难点分析1、零件与构件零件是制造的单元，而构件是机器中运动的单元2、机器与机构机器是由各种机构所组成，可以完成能量的转换，或做有用的功；如，内燃机，刨床等。

而机构则仅仅是起着运动的传递和运动形成的转换的作用。如，内燃机的凸轮机构，刨床中的齿轮机构。

机器与机构的主要区别是什么？

构件与零件的主要区别是什么？

答：机构不能转化能量。答：构件是运动的最小单元，而零件是制造的最小单元。项目1概况金属材料的性能力学性能物理性能化学性能加工工艺性能金属材料的力学性能力学性能：材料在外力（静载荷、动载荷、交变载荷）作用下，所表现出的性能。包括强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等,是选择、使用金属材料的重要依据。一、强度金属抵抗塑性变形（永久变形）和断裂的能力二、塑性材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。强度是表征材料变形抗力指标，而塑性是描述变形能力的指标。三、硬度材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力四、冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫做冲击韧度。常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧度。金属材料是要经过一系列加工以后，才能制成符合要求的机械零件或结构件。所以，金属材料还要满足加工工艺方面的要求。金属材料的工艺性能一般包括:1.焊接性能

2.切削性能

3.压力加工性能

4.铸造性能

5.热处理性能通过加热和冷却的方法，改变金属内部或表面的绢织结构，以获得预期性能的工艺方法。根据热处理时加热冷却规范的基本特点及其对组织性能的影响，金属热处理可分为普通热处理、表面热处理和特殊热处理。普通热处理包括退火、正火、淬火和回火处理①退火是将金属加热到临界温度以上，保温一段时间后度冷却，使其组织结构接近均衡状态，从而消除或减少内应力，均化组织和成分，有利于加工作业。

②正火是将金属加热保温后，在室温下空气中进行冷却，是一种特殊的退火处理。

③淬火是将金属加热至临界温度以上，保温后快速冷却至室温，以达到强化金属组织，提高金属的强度、硬度等机械性能。

④回火是将淬火后的金属重新加热，再进行保温冷却。其目的是为了消除淬火应力，以达到所要求的组织和性能。这四种号称热处理四把火。退火，加热到高温随炉缓冷，降低硬度，优化组织，提高韧性；正火，加热到高温开炉或出炉空冷，硬度比淬火低，比退火高，优化组织，获得一定强度和韧性；淬火，加热到高温入油、水或高压空气冷却，硬度高，强度高，韧性稍低；回火，淬火后续工序，降低淬火内应力，降低硬度，提高韧性。如果淬火后不回火，工件容易开裂。项目2常用机械工程材料应力极限弹性阶段弹性极限

e屈服阶段屈服点

s强化阶段强度极限

b颈缩阶段低碳钢的应力—应变曲线金属材料的力学性能知识点记忆低碳钢、中碳钢、高碳钢钢中含碳量越高，硬度越大，韧性越小；高碳钢韧性最差，硬度最大，其次是中碳钢，韧性最好是低碳钢，硬度最小硬度是：高碳钢大于中碳钢大于低碳钢

韧性是：高碳钢小于中碳钢小于低碳钢钢的编号

碳钢的编号方法

(1)碳素结构钢用Q代表屈服强度，如Q235(2)优质碳素结构钢用数字直接表示钢中碳的质量分数的万分之一。如45、35等表示钢中含碳的质量分数为0.45%、0.35%。如果数字后加注A、B等符号表示质量等级。Q

235—A·F沸腾钢A等级235MPa屈服强度碳素结构钢的编号及用途质量等级脱氧方法ZL

201顺序号2系列铝铜合金铸铝铸造铝合金牌号解释1、Q275-C2、ZL3013、65号钢屈服强度σs

为275MPa质量等级为C级的碳素结构钢含碳量为0.65%的优质碳素结构钢铸铝铝铜合金“ZL”是“铸铝”的汉语拼音，“3”表示铝镁系合金，“01”表示铝镁系第1号合金。项目3零部件的受力分析力的概念力的三要素：

力的大小、力的方向、力的作用点。力的三要素决定了力对物体的作用效果力的单位：国际单位制（SI）:牛顿（N）工程上：千牛顿（kN）

1kN=1000N公理1、二力平衡公理公理2、加减平衡力系公理（力的可传性原理）公理3、力的平行四边形公理公理4、作用与反作用公理（牛顿第三定理）

静力学公理二力杆当零部件呈杆状时，则称为二力杆。（二力杆的受力特点是：所受二力必沿其两作用点的连线方向）1)什么叫做物体的平衡状态?为什么说物体的平衡是相对的?

2)如何正确理解力的概念?如何用图来表示力?

物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态;任何物体皆处于永恒的运动中，即运动是绝对的、无条件的，而平衡只是相对的。力是物体间相互的机械作用力的三要素可用带箭头的有向线段（矢线）示于物体作用点上。线段的长度（按一定比例画出）表示力的大小箭头的指向表示力的方向线段的起始点或终止点表示力的作用点3)二力平衡公理和作用与反作用公理有什么不同?

二力平衡是两个作用力作用于同一个物体上作用反作用是作用于不同物体（施力和受力物）上约束力大小——待定方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反作用点——接触处

除约束力外，非自由体上所受到的所有促使物体运动或有运动趋的力，称为主动力。约束力是由主动力引起的，故它是一种被动力。约束与约束力工程中常见的几种约束和定性确定约束力的方法：柔体约束光滑面约束铰链约束固定端约束固定铰链支座

活动铰链支座

小结力、刚体、平衡的概念静力学公理及其推论约束与约束反力物体受力分析和受力图理论运用求解约束力物体平衡条件当物体所受外力的合力为零时，物体将保持静止或做匀速直线运动。因此“合力为零”是共点力的平衡条件，用正交分解法可表示为Fx=0,Fy=0.如果是有固定转轴的物体则平衡条件是合力矩为零，即M＝0，意思是所有力对转轴的力矩的代数和为零。静力学只有三个独立方程，只能求出三个未知数。投影轴和矩心是任意选取的，一般先取矩。矩心选择在多个未知力的交点上；投影轴尽量与未知力垂直或平行。

基本式平面任意力系的平衡方程:1、二力平衡的必要和充分条件是？2、什么叫二力杆？3、力偶矩矢的三要素？作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡只受两个力的作用，且处于平衡状态的杆件力偶矩的大小、力偶的转向、力偶作用面的方位4、如何确定柔体约束、光滑面约束和活动铰链约束的约束力方向？柔体约束:方向沿绳索背离物体。光滑面约束:方向总是沿着接触表面的公法线指向受力物体活动铰链支座:约束反力的作用线必通过铰链中心，并垂直于支承面，其指向随受载荷情况不同有两种可能。项目4零件基本变形和强度分析轴向拉压的外力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。一、概念轴向拉压的变形特点：杆的变形主要是轴向伸缩，伴随横向缩扩。轴向拉伸：杆的变形是轴向伸长，横向缩短。轴向压缩：杆的变形是轴向缩短，横向变粗。轴向拉伸与压缩截面法·轴力内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。①截：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。③代：其弃去部分对留下部分的作用，用作在截开面上相的内力（力或力偶）代替。②取：任取一部分。④平：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。1.截面法的基本步骤：轴力的正负规定:

N

与外法线同向,为正轴力(拉力)N与外法线反向,为负轴力(压力)N>0NNN<0NN规定：轴力以截面外法线方向为正。强度设计准则（StrengthDesign）

其中：[

]--许用应力，

max--危险点的最大工作应力。②设计截面尺寸：依强度准则可进行三种强度计算：保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。①校核强度：③许可载荷：

课堂思考题构件承载能力可以从哪三个方面衡量？强度条件可以解决哪三个问题？是否有足够的强度、刚度和稳定性②设计截面尺寸：①校核强度：③许可载荷：

项目5机械的动力性能不平衡的危害：

不平衡的惯性力→附加动压力→摩擦力↑、内应力↑、磨损↑、效率↓、强度↓；振动↑→工作质量和可靠性↓、噪音↑；共振→设备破坏危及人员安全。项目6公差与配合1)掌握国家标准中公差与配合的基本术语及定义。

2)了解形位公差及其公差标准的基本内容。

3)了解表面粗糙度概念及内容。

4)读懂图中所标尺寸与形位公差、表面粗糙度要求的含义。

5)了解公差与配合的选取原则，初步学会查阅公差表格。尺寸术语及其定义

1．尺寸

（1）定义：

用特定单位表示线性尺寸值的数值称~

（2）组成：

数值特定单位（3）范围包括：

直径，半径，宽度，深度，高度和中心距等。

基本尺寸—指结构设计和强度、刚度计算确定的尺寸.孔(轴)直径的基本尺寸符号:D(d)

2.基本尺寸3.实际尺寸实际尺寸是用一定放入测量器具和方法，在一定的环境条件下，从测量器具上获得的数值，或者是经过数据处理的结果。由于存在测量误差，所以不同的人，使用不同的测量器具，采用不同的测量方法，测量的尺寸值也可能不完全相同，他们都可以称为实际尺寸。表示方法：孔：Da轴：da4.极限尺寸:允许零件实际尺寸变化的两个界限值极限尺寸最大极限尺寸（孔：Dmax，轴dmax，非孔和轴：Lmax)最小极限尺寸（孔：Dmin,轴：dmin,非孔和轴：Lmin)作用：限制加工零件的尺寸变动，零件尺寸在两个极限尺寸之间则为合格。零件合格的条件：

最大极限尺寸≥实际尺寸≥最小极限尺寸

Dmax

≥Da

≥

Dmin

dmax

≥da≥dmin

Lmax

≥La≥Lmin实际尺寸

–

基本尺寸

=实际偏差孔Da

–D=Ea

轴da

–d=ea

极限尺寸

–

基本尺寸

=

极限偏差

最大极限尺寸

–基本尺寸

=上偏差

最小极限尺寸

–

基本尺寸

=下偏差

孔Dmin

–D=EI轴dmin

–d=ei孔

Dmax

–D=ES轴dmax

–d=es有了偏差的概念后，尺寸合格条件也可表示为：

上偏差

≥实际偏差≥下偏差

ES

≥Ea≥ＥI

es

≥

ea

≥ei尺寸公差：允许尺寸的变动量。它等于最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差代数差的绝对值。孔公差：轴公差：课堂问题实际尺寸、极限尺寸和基本尺寸的关系？基本尺寸——设计的理想尺寸。（没误差）极限尺寸——根据偏差算出的最大和最小尺寸。实际尺寸——加工后得到的尺寸。图6-10公差带图解零线公差带公差带三种配合形式间隙配合：具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合(图6-12)。过盈配合：具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合(图6-13)。过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合(图6-14)。项目7联接1)了解联接的种类。

2)熟悉键联接、销联接、螺纹联接、不可拆联接的主要类型、特点和应用。

3)了解螺纹用于传动的类型和应用。

4)了解联轴器、离合器、制动器的功用、主要类型、特点和选用。

键联接的类型键联接平键半圆键斜键花键普通平键——静联接导向平键（短距离）滑键（长距离）—动联接键联接键联接由键、轴和轮毂组成，主要用来实现轴和轴上的零件之间的周向固定，以传递转矩。螺纹种类

按牙型可分为三角形、梯形、矩形、锯齿形和圆弧螺纹；按螺纹旋向可分为左旋和右旋；按螺旋线条数可分为单线和多线；按螺纹母体形状分为圆柱和圆锥等螺纹基本尺寸和啮合要素

（1）.牙型 （2）.公称直径 （3）.线数 （4）.螺距（或导程） （5）.旋向螺纹的要素

普通螺纹的特征代号和尺寸代号

特征代号：M(表示普通螺纹)

尺寸代号：公称直径×螺距（多线螺纹的导程和螺距均要注出，单线粗牙普通螺纹螺距不标注）。

“M10”表示公称直径为10mm、螺距1.5mm的单线粗牙普通螺纹。

“M10×1”表示 公称直径为10mm、螺距为1mm的单线细牙普通螺纹。

7.4轴间联接与制动器联轴器离合器制动器联轴器的选择1）传递载荷的大小、性质及对缓冲功能的要求。

载荷平稳、传递转矩大、同轴度好，无相对位移的选用刚性联轴器。载荷变化大，要求缓冲、吸振或同轴度不易保证时应选用弹性联轴器。2）工作转速的高低与正、反转变化多少的要求。

高速运转的轴应选动平衡精度较高的联轴器；动载荷大的机器选用重量轻、转动惯量小的弹性联轴器；正、反转变化多，启动频繁，安装不易对中的场合考虑采用弹性联轴器。3）连接两轴相对位移大小的要求。

安装调整后难以保证两轴精确对中，或工作中有较大位移量的两轴连接，要选用弹性联轴器。离合器离合器的分类离合器操纵自动机械操纵离合器液压(操纵)离合器气压(操纵)离合器电磁(操纵)离合器安全离合器离心式离合器超越离合器嵌合式：牙嵌离合器摩擦式圆盘摩擦离合器锥面摩擦离合器项目8机械传动1)了解主要机械传动的类型、特点和应用。

2)了解主要机械传动的组成与工作原理。

3)了解主要机械传动的失效形式和维护方法。

4)能对传动比进行简单的计算。

常见传动类型摩擦轮传动带传动链传动齿轮传动其他传动特点：链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；效率较高(与带传动相比)需要的张紧力小，作用在轴上的径向压力小，可减少轴承的摩擦损失；(与带传动相比)能在高温，有油污等恶劣环境下工作；制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单。(与齿轮传动相比)缺点：瞬时速度不均匀，造成传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声；无过载保护作用；磨损后易发生跳齿、掉链。应用：广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。③工作可靠性高；优点：①传动比稳定；②传动效率高；④结构紧凑；⑤使用寿命长。缺点：①制造和安装精度要求较高；②不适宜用于两轴间距离较大的传动。齿轮机构传动的特点项目9支承零部件轴9.1轴承的作用与分类9.2滑动轴承9.4滚动轴承9.3按轴承受的载荷不同,可将轴分为转轴、心轴和传动轴三种。

轴的分类

9.2轴承的作用和分类滚动轴承：滚动体在内套和外套间运动的轴承统称为滚动轴承滑动轴承：没有滚动体，在滑动摩擦下工作的轴承轴承的作用1.支承轴及轴上转动的零件2.保持一定的旋转精度3.减少摩擦和磨损滚动轴承代号的构成

滚动轴承代号示例选择因素：（1）工作载荷：选择轴承类型的主要依据（2）转速条件：工作转速应低于极限转速（3）轴的刚度：是否选用调心轴承（4）安装与拆卸：常拆卸，内外圈可分离（5）经济性：球轴承价格低于滚子轴承类型的选择

项目10弹簧1)熟悉弹簧的功用。

2)掌握弹簧的类型及其特点和应用。

3)了解弹簧的材料和热处理工艺。

4)了解螺旋弹簧的尺寸、特性线、失稳。一、液压传动的基本原理二、液压传动系统的组成三、液压元件的图形符号四、液压传动的应用特点液压