甘肃省中职学校《机械基础》高考知识点总结

《机械基础》

高考知识点总复习

笫一章机械概述

本章知识结构

r机器的组成

机械的组成

机器的结构

机械的类型

零件的常用材料及选用

绪机械零件的材料、结构和承载力零件的结沟工艺性

论机械零件的标准化、系列化和通用化

零件的强度

r机械中的摩擦

机械零件的摩擦、磨损和润滑t

机械中的磨损

机械中的润滑

知识点精析

第一节机械的组成

一、机器的组成

机器：是人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置。机器用来传递能量、

物料与信息，以代替或减轻人的劳动。

机械：是机器与机构的总称。

机器用来传递能量、物料与信息，以代替或减轻人的劳动。

机器的定义:

（1）是人工的实物组合；（2）各部分之间有确定的运动关系；（3）能实现功能转换。

机器的组成

动力部分机器的动力来源把动力部分的运动和直接完成工作任务

传动部分动力传递到执行部分

执行部分直接完成工作任务

-控制部分让执行部分按一定的运动规律运动的部分

二、机器的结构

机器由若干机构组成;

机构由若干构件组成，能实现功能转换；

构件由若干零件组成；是机器中最小的运动单元。

零件是机器中最小的制造单元。

三、机械的类型

机器的类型种类繁多，应用广泛。主要分类有：

按教材分类：动力机械、加工机械、运输机械、信息机械等。

按行业分类：还有工程、矿山、建筑、化工、食品、农业、医疗机械等等。

第二节金属材料的性能

金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。工艺性能是指金属材料从冶炼到成品的生产

过程中，在各种加工条件下表现出来的性能;使用性能是指金属零件在使用条件下金属材料表

现出来的性能。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。

一、金属材料的物理性能

金属村料的物理性能是金属所固有的属性。物理性能主要有密度、熔点、导热性、导电性、

热膨胀性、磁性等

二、金属材料的化学性能

金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。化学性能主要有耐腐蚀性、抗氧

化性、化学稳定性。

三、金属材料的力学性能

金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所表现出来的性能。

1.强度:金属材料在静载荷作月下抵抗变形和破坏的能力。

由于材料承受载荷的方式不同,其变形形式也不同，所以材料的强度又分为抗拉、抗压、抗扭、

抗弯、抗剪强度等。

2.塑性:金属料在静载有作用下产生永久变形而不破坏的能力。.

塑性指标用伸长率3和断面收缩率甲来表示，3和平值越大，表示材料的塑性越好。

3.硬度:衡量金属材料软硬的一个指标。硬度是指金属材料抵抗其他更硬物体压人其表面的能

力，是金属材料表面抵抗变形或破坏的能力。

在生产上最常用的硬度有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB、HRA)和维氏硬度(HV)。布

氏硬度用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢以及结构钢调质件的硬度;洛氏硬度常用于测

定工件的表面硬度，如淬火钢;维氏硬度由于测试手续较繁，应用较少。

4.韧性:金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。材料的韧性常用ak表示，；。ak值越大,

冲击韧度越高。

③表面磨损强度:以面接触而做相对运动的零件（如滑动轴示）。

二、机械零件的结构

1.功能要求

2.质量要求

3.创新要求

三、机械零件的承载能力、

1.强度

2.刚度

3.稳定性

第四节机械零件的摩擦、磨损和润滑

一、机械中的摩擦

摩擦在正压力作用下，相互接触的物体表面间有相对运动（或其趋势）时，在接触表面

上就会产生抵抗运动的阻力，这一自然现象被称为，阻力叫作摩擦力。有摩擦现象存在，就

会有磨损产生。

磨损摩擦体接触表面的材料在相对运动中因机械作用或化学作用产生的不断损耗的现

象。

润滑向摩擦磨损表面加注润滑剂，以降低摩擦阻力和减轻磨损，以提高机器的使用性能、

延长机器的使用寿命，并F

摩擦、磨损的利弊

摩擦类别：

「静摩擦一干摩擦

摩擦_

r滑动摩擦边界摩擦

分类_动摩擦一混合摩擦

L滚动摩擦

二、机械中的磨损

影响磨损的因素：

主要是摩擦，还有其它如腐蚀等因素，磨损量随时间增加，软材比硬材磨损量大。

1.磨损的类型

粘附磨损轮廓峰塑变成冷焊结点而粘着。

磨粒磨损灰尘、杂质等硬颗粒引起的磨损。

表面疲劳磨损（点蚀）交变应力的反复作用引起的磨损。

腐蚀磨损摩擦过程中金属与周围介质发生化学或电化学反应造成的磨损。

2.磨损过程（规律）

磨损规律：机械零件典型的磨损分为磨合磨损、

稳定磨损、剧烈磨损三个阶段。

磨合阶段：新投入使用的机器，表面较粗糙，表

面的微观峰易被磨掉，表面由磨损较快。磨合阶段不可

避免。倍削时间）

稳定磨损阶段：磨合阶段结束时，摩擦面粗糙度降低，磨损变轻，进入长期微量稳定磨

损阶段。不同的场合稳定期不一，如：

高质量的机械零件，可达十几年，而一般车刀的稳定磨损期可以只有几十分钟。

剧烈磨损阶段：经稳定磨损的积累，零件磨损面缺陷严重，继续使用会加剧磨损，进入

剧烈磨损期。

在零件进入稳定磨损的后期，就应提前终止零件的使用。

三、机械中的润滑

润滑的作用：降低摩擦、磨损，防锈、冷却、缓冲吸振、密封。

润滑应至少保证实现边界摩擦、混合摩擦，最佳是液体摩擦，避免干摩擦。

润滑的形式：

流体润滑、弹性流体动力润滑、边界润滑、混合润滑。

第二章杆件的静力分析

本章知识结构

r力的产生条件

力的概念T力的作用效果

J力的三要素

一作用力与反作用力

力的概念与力的基本性质一二力平衡

基本性质

杆I力的平行四边形法则

件一力矩

的力矩、力偶与力的平移T力偶

静一l力的平移定理

力L约束与约束力

约束、约束反力、力系

分力系

和受力图的应用受力图

析L

平面力系的平衡方程

平面力系的平衡方程

齿轮与轴的受力分析

及应用

知识点精近

第一节力的概念与基本性质

一、力的概念

力的产生条件：是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。

力的作用效果：运动效果：平衡、不平衡（变速运动）；

变形效果：变形以至破坏。

力的三个要素：力的大小、方向和作用点。

力是矢量：力是一个既有大小，也有方向的矢量。力的单位：N（牛顿），KN、MN

力的基本性质，有四大公理（定律），是本章重要基础，高考题时有概念题出现。

（1）作用与反作用

作用力与反作用力同时存在，两力的大小相等方向相反，沿着同一直线分别作用在两个

相互作用的物体上。两个力性质相同，同时产生、改变、消失。特征：“等值、反向、共

线、异体”

（2）二力平衡公理

作用于同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的充要条件是：两个力大小相等、方向

相反且作用在同一条直线上。也称“二力杆”。

作用在物体上同点的两个力，可以合成一个合力，合

力的作用点仍在该点，合力的大小和方向由这两个力为边

构成的平行四边形的对角线来表示，即合力为原两力的矢

量和。力可以合成，也可以分解。

力的合成力的分解

矢量表达式：FR=F,+F2

第二节力矩、力偶与力的平移

一、力矩

力对点的矩力F对某点。的矩等于力的大小与点。到力的作用线距离h的乘积。记作

Mo（F）=±Fd

式中，点。称为矩心，d称为力臂，Fd表示力使物体绕点。转动效果的大小，正负号

是转动方向。

力矩的方向：使物体逆时针方向转动的力矩为正，反之为负。力矩的单位为牛顿•米

（N,m）或KN，m。

讨论：力矩为0,有两种情况：一是力为0,还有就是力臂为0.

二、力偶

力偶：大小相等、方向相反，但不作用在同一作用线上的一对平行力。注意，力偶不是

二力平衡，力偶只有转动效应，而没有移动效应。

力偶的三要素（1）力偶矩的大小（2）力偶的转向，顺时针（为负）、逆时针（为正）

（3）力偶作用面。

三、力的平移定理

作用在刚体.上A点处的力F,可以平移到刚体内任意点O,但必须同时附加一个力偶，

其力偶矩等于原来的力F对新作用点。的矩。这就是力的平移定理。

第三节约束、约束反力、力系和受力图的应用

一、约束与约束反力

约束：限制物体运动的物体。例如，钢轨是火车的约束。

约束反力：约束对被约束体的作用力，也叫约束力。

约束力的方向：总是与其所限制的物体的运动方向或趋势相反。

约束类型：r

柔性约束

光滑面约束

约束T厂固定较链支座

较链约束£可动较链支座

-固定端约束

一、约束与约束力

1.柔性约束

组成：由柔性构件对物体的约束。如绳、链条等对物体的约束。特点：只受拉力，不

收压力。

2•光滑面约束

组成：由光滑接触面构成的约束。且是理想光滑的约束（忽略摩擦）。约束反力方向:

通过接触点，沿着接触面公法线方向，指向被约束的物体，通常用FN表示。

3.较链约束

（1）固定较链支座约束如果连接较链中有一个构件与地基或机架相连，便构成固定较

链支座，其约束反力仍用两个正交的分力Fx和Fy表示.，

（2）活动较链约束在桥梁、屋架等工程结构中经常采用这种约束。在较链叉座的底部

安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，这种支座的约束性质与光滑面约束反力相同，

其约束反力必垂直于支承面，且通过钱链中心。

4.固定端约束

固定端约束能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动。所以，固定

端A处的约束反力可用两个正交的分力FAX、FRY和力矩为MA的力偶表示。

二、力系「

平面汇交力系

平面平行力系

平面力系

平面力偶力系

_平面任意力系

三、受力图的画法可概括为以下几个步骤。

1.根据问题的要求选取研究对象，画出分离体简图；

2.画出分离体所受的全部主动力；

3.在分离体上原来存在约束的地方，按照约束类型逐一画出约束力。

注意事项：明确研究对象；注意“二力杆”，受力必沿两力作用点的连线。

第三章直杆的基本变形

第一节直杆轴向拉伸与压缩

一、拉伸与压缩时的变形特点

轴向拉压的受力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。

轴向拉压的变形特点：轴向拉伸：杆的变形沿轴向伸长，横向缩短。

轴向压缩：杆的变形沿轴向缩短，横向变粗。

二、内力与应力

（1）内力

外力与内力：杆件所受其它物体的作用力。主动力和约束力都是外力。在外力作用下杆

件要发生变形，而材料内部阻止变形的抗力，就是内力。

内力的特点：内力是由外力引起的，内力随外力增大而增大，消失而消失。

（2）求内力的方法：

截面法求拉压杆件内力的方法。用截面法求杆件内力的步骤：

截一-用假象平而将其从所求内力处截开

取-一取一段为研究对象（先分析有无约束，如果有约束，则取不受约束的一段为研究对

象；如果没有约束，则取任意一段。）

代一一用内力代替舍弃端对保留端的作用力。（取左端内力向右设，取右端内力向左设）

求一一列平衡方程求解（左负有正，上正下负）

（3）应力

应力：单位面积上的内力。杆件的拉、压时，应力方向垂直于截面，称为正应力，用

符号Q表示。（T=—

A

应力单位：Pa,1MPa=106Pa=1N/MM2规定：应力拉伸为正，压缩为负。

三、低碳钢拉伸与压缩的力学性能

低碳钢拉伸过程中的四个阶段

(1)弹性阶段op(2)屈服阶段ps(3)强化阶段sb(4)缩颈阶段bz。

两大强度指标：

屈服强度：J=J屈服强度指标主要用于钢等塑性材料

抗拉强度：?=/抗拉强度指标主要用于铸铁等脆性材料。

铸铁等脆性材料在拉伸与压缩时无明显的屈服点，主要使用抗拉强度指标，且强度远低

于钢(约1/3)o

四、塑性与冷作硬化

1.塑性材料在外力作用下，能产生永久变形而不断裂的能力。塑性指标也由拉伸试验

同时测出。

指标：断后伸长率和断面收缩率。

§=♦-4xwo%11/=4-4xwo%

44

通常，把5>5%材料称为塑性材料，如钢，把b<5%材料称为脆性材料，如铸铁。

2.冷作硬化

冷作硬化现象：塑性材料在室温下受拉伸变形至强化阶段后，出现强度硬度增加而塑性

降低的现象。

好处与害处：强化钢的方式。如拉伸建筑钢筋、冷作弹簧、推土机履带等。对工件进

行冷加工(如冲压)后材料硬化，且内应力增大，导致难于进一步加工，且引起工件变形。

五、直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算(

1、许用应力与安全系数

极限应力：材料丧失正常工作能力时的应力。塑性材料的极限应力是其屈服强度6。

脆性材料的极限应力是其抗拉强度◎2

安全系数：零件材料不能刚好在其极限应力下工作，为保证安全，将极限应力除以一个

大于1的系数（用符号S表示），作为工作时允许的最大应力。安全系数反映了强度储备情

况，不同重要程度的零件，安全系数不同。

许用应力：考虑了安全系数后的最大工作应力，用符号表示。

塑性材料：==脆性材料：［由==

SS

2、拉伸与压缩时的强度条件

为了确保轴向拉、压杆件具有足够的强度，要求杆件最大工作应力小于材料在拉、压时

的许用应力。o=^<M

maxA

材料拉伸与压缩时的强度条件：

强度条件的用法：

强度校核强度设计确定许用载荷

3、应力集中与温差应力

1.应力集中

应力集中现象：在机械零件结构中的尖角、键槽、小孔等发生结构突变的材料内部，应

力分布不均，且应力在突变处显著增大，易产生裂纹的源头。

应力集中的危害：诱使零件发生疲劳破坏。疲劳裂纹源一一裂纹扩展一一疲劳断裂破坏。

2.温差应力：零件结构因温度变化，在热胀冷缩受阻时引起的内应力，也称为热应力。

第二节连接杆的剪切与挤压

一、剪切

1.剪切的概念机械中常用的连接件，如销钉、键和钾钉都是受剪切的零件,

受力特点：作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线很近。

变形特点：位于两力之间的截面发生相对错动。

2.剪力和切应力

二、挤压力

1.挤压的概念零件发生剪切变形的同时，往往还有挤压变形，即

两构件在传力的接触面上，局部承受较大的挤压力，出现塑性变形或压

滑现象。挤压面

2.挤压应力

第三节圆轴的扭转

一、圆轴扭转的变形与应力分布

1.扭转的概念

扭转受力特点：受扭轴两端截面上均受到平行力偶作用，两外力大小相等转向相反，作

用面相互平行。

扭转变形特点：受扭构件各横截面将绕轴线发生相对转动，原来与轴线平行的各纵向线

均变成螺旋线。

二、圆轴扭转的应力

1.圆轴扭转切应力分布规律：

圆心处的切应力为零，圆周上的切应力为最大。

2.工程中提高抗扭能力采取的措施

1）选用合理的截面增大直径、采用空心轴。2）合理改善受力情况，降低最大扭矩。

第六节直梁的弯曲

一、直梁的弯曲

1.弯曲的概念

受力特点：外力垂直于杆的轴线。变形特点：轴线由直线变成曲线。

2.梁的基本形式

简支梁、悬臂梁、外伸梁三类

3.梁的应力分布

梁的外力：载荷和支座反力。梁截面的内力：为弯矩和剪力两个分量。

纯弯曲：剪力为零，而只有弯矩时的特殊情况。

纯弯时的变形：在受拉区与受压区之间，存在既不伸长也不缩短的一层即是中性层。中

性层与横截面的交线叫中性轴。弯曲变形时，横截面绕中性轴转动。

二、提高梁抗弯能力的措施

（1）降低最大弯矩值：合理安排支座位置，合理分布加载点

（2）选择合理的截面形状。

（3）制成变截面梁。

（4）提高梁的抗弯刚度如：增加支承数量。

第四章工程材料

任本章知识镇

物理化学性能

r一金属材料的性能—力学性能

L工艺性能

黑色金属材料r钢的分类、钢的编号

碳素钢、合金钢、铸铁

钢的退火与正火、淬火、回火

★钢的热处理

工程钢的钢的钢的表面热处理

材料铝及铝合金、铜及铜合金

*有色金属

轴承合金、钛合金

「工程塑料、复合材料

非金属材料一新型工程材料

一零件的失效形式及原因

材料选择及运用一选材的原则、方法和步骤

_典型零件选材举例

知识点精析

第一节金属材料的性能

一、金属的物理性能和化学性能

金属材料性能金属材料在给定外界条件下的抵抗能力。

一物理性能密度、熔点、导热性、导电性、热胀冷缩性和磁性等

金属固有的属性。

Y化学性能金属在化学作用下表现出的性能。

耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。

L使用性能

金属材料性能

力学性能强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度

工艺性能铸、锻、焊、切削加工

二、金属的力学性能和工艺性能

（一）金属的力学性能

力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。

主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。

（二）金属的工艺性能

工艺性能金属材料在加工制造过程中所表现出来的性能。

包括铸造性、冲压（锻造）性、焊接性、热处理加工性、切削加工性等等。

一般，低中碳钢的冲压性、焊接性、切削加工性好，铸铁的铸造性、切削加工性好。

第二节黑色金属材料

钢的分类

一黑色金属钢

_铸铁

金属材料一

一除黑色金属以处的其它金属材料

有色金属

―主要是铜、铝、钛等

钢：铁与碳的合金（碳的质量分数＜2.1设），还含有硫（S）、磷（P）、硅（Si）、«（Mn）

等杂质元素。

杂质元素对钢的影响：硅、镐是有益元素，能提高钢的强度、硬度；而硫、磷是有害元

素，造成钢的脆性，其含量决定钢的质量。

钢的分类：主要按钢的化学成分、钢的品质、钢的用途来分类。

一碳素钢如：Q235、45>65Mn、T10A、ZG200-400

按合金元素

_合金钢如：16Mn、20CrMnTi>W18Cr4V

低碳钢CV0.25%如，Q235,08F,20CrMnTi

按碳质量分数［中碳钢C=0.25%〜0.6%如：45、40Cr

高碳钢C>0.6%如：T12、GCrl5^W18Cr4V>9SiCr

钢普通钢如：Q235、16Mn

的

按钢的品质优质钢如：45、T10、20CrMnTi

类S、P杂质

高级优质钢如：T12A、38CrMoA>W18Cr4V.lCrl8Ni9

别

结构钢主要用于制造工程结构、桥梁、建筑结构和机器零件

等，一般为低、中碳钢。如：Q235、45、2OCr

工具钢主要用于制造各种刃具、模具和量具。一般为高碳钢。

如：T12A、W18Cr4V.9SiCr

特殊性能钢具有特殊物理化学性能的钢。

如：不锈钢lCrl8Ni9、耐热钢、耐磨钢ZGMnl5等

二、碳素钢的牌号

1.普通碳素结构钢

牌号：Q+屈服强度+质量等级+脱氧方法例如Q235AF,表示屈服强度为235MPa的

A级质量的碳素结构钢，属于沸腾钢。常用牌号：Q235、Q195

用途：此类钢通常不热处理，用于受力不大的非重要场合。如：一般建筑钢筋、钢板、

要求不高的小轴、螺钉垫圈等标准件。

2.优质碳素结构钢

牌号：用两位数字表示平均碳的质量分数的万分数。如：45号钢表示平均碳的质量分

数为0.45%的优质碳素结构钢。

08F、10、15、20I25、30、35、40、45、45Mn、50、55I60、65Mn、

70

低碳钢中碳钢高碳

钢

用途：大量用作一般机器零件，一般要通过热处理强化零件。如I：冲压件、轴、齿轮、

受力的螺纹标准件等等。

3碳素工具钢

牌号：以“『'+数字表示，数字表示钢中平均碳的质量分数的千分数，碳素工具钢的碳

的质量分数在0.7%〜1.4机若是高级优质碳素工具钢，则在数字后面加“A”，如T10A等。

用途：用作一般工具（刃具、量具），都要通过热处理提高硬度及耐磨性。

如：榔头、手锯条、铿刀、低档游标卡尺等等。

T7、T7A...........T10、T10A.............T12、T12A.....

韧性较好性能适中耐磨性好

4.铸造碳钢

牌号：ZG+数字+数字，如“ZG200-400”,“ZG”是“铸钢”二字的拼音字头。200表

示屈服强度2200MP,400表示抗拉强度2400MP。

用途：主要用作形状复杂，适合铸造成型，而强度要求较高，乂不能用铸铁的场合。

如：复杂大型机件。

三.合金钢的牌号

1.低合金高强度钢

牌号：如“Q390A”，与普通碳素结构钢的牌号类似，只是因为加入了Mn、Si等合金

元素，抗拉强度数值更大。

2.合金结构钢

牌号：两位数字+元素符号+数字，两位数字表示碳的质量分数为万分之几，合金元素符

号后的数字表面该元素的质量分数为几％（含量小于1.5%省略不标）；后面的A表示高级优

质钢，无A表示优质钢。如：20Cr、45Mn2、38CrMoA等，是在优质碳素结构钢基础上

加上合金元素组成。

用途：合金渗碳钢20Cr、20CrMnTi,活塞销、汽车变速箱齿轮等。

合金调质钢40Cr、45Mn2,机床主轴、重要齿轮、连杆、曲轴等。

合金弹簧钢60Si2Mn,大尺寸弹簧、板簧等。

3.合金工具钢

牌号：一位数字+元素符号+数字，首位数字是碳的质量分数为千分之几（大于1%省

略不标）；后面是合金元素及其含量（几%,含量W1.5%省略含量不标）；都是高级优质钢

（省略）。

典型：9SiCr、CrWMn.W18Cr4Vo

用途：低合金刃具钢9SiCnCrWMn,低速、复杂的切削刀具，如丝锥，量、模具等。

高速钢W18O4V、W6Mo5Cr4V2,红硬性600°C,各类中速切削刀具，如车刀、铳

刀、齿轮滚刀等。

4.滚动轴承钢

牌号：典型：GCr15、GCr15SiMn,G是滚动轴承钢的拼音字头，都是高碳钢（碳

的质量分数省略不标），Cr元素的质量分数为千分之1.5。都是高级优质钢（省略）。

用途：制造各类滚动轴承的内、外圈和滚动体，也可以制造工、量具等。

5.特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢

不锈钢：如：1Cr18Ni9>0Cr18Ni9>2Cr13,主要用于耐腐蚀要求的零件及工具，

也用于装饰材料。如医疗器械、化工机械、厨具等。

耐热钢：如：2Cr21Nil2N,主要用于高温环境下工作的机件。如发动机排气门、锅炉

燃烧部件等。

耐磨钢（高镒钢）：如：ZGMn13,因为耐磨钢一般铸造后就使用，所以用“ZG”表示。

主要用于强烈磨损的场合。如，履带、铲齿等。

四、铸铁

铸铁：碳的质量分数wc力2.11%（W5.0%）,并含有较多硅、镒、硫、磷等元

素的铁碳合金。

铸铁的分类：按铸铁中碳（石墨）的分布形式，可分为灰铸铁、球墨铸件、可锻铸铁和蠕墨

铸铁等。根据断口颜色不同分为：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。

1.灰铸铁

性能：碳主要以片状的石墨存在，断口呈暗灰色，灰铸铁虽然力学性能不好，抗拉强度

低、脆性大，但与钢相比，还有其它优良性能：抗压强度好、切削加工性好、耐磨性好、铸

造性好、减震性好、小的缺口敏感性等。

牌号：HT+数字等，HT是“灰铁”的拼音字头，后面数字是抗拉强度（如HT200,表

示最小抗拉强度为200MPa）

用途：灰铸铁价格低廉、产量大，广泛用于机床床身、机座、缸体、箱体、手轮等形状

复杂，要求不高的零件。

2.可锻铸铁

性能：碳主要以团絮状的石墨存在，可锻铸铁是传统的高强度铸铁，力学性能比灰铸铁

好，但制造工艺复杂，成本较高，大多被球铁取代。

牌号：KTH（KTZ）+数字十数字，后面数字是抗拉强度和伸长率。如KTH330-08.

3.球墨铸铁

性能：碳主要以球状的石墨存在，球墨铸铁是近几十年发展起来的高强度铸铁，力学

性能比其它铸铁好（接近于钢），且保留了铸件的全部优点。

牌号：QT+数字+数字，QT是“球铁”的护音字头，后面数字是抗拉强度和伸长

率。QT400-15等

用途：能实现“以铁代钢”。用于形状复杂、受力复杂的机器零件、薄壁件等场

合。如：曲轴、连杆、凸轮、阀门、井盖等等。

4.蠕墨铸铁

性能：碳主要以蠕虫状的石墨存在，强度接近于球墨铸铁，有一定的韧性和较高的耐磨

性，铸造性和导热性良好。

牌号：RuT+数字，后面数字是抗拉强度。如RuT300.

第三节钢的热处理

钢的热处理是把钢加热、保温、冷却，通过改变钢的内部组织，来达到改变（强化）钢

的性能的一种工艺方法。

钢热处理的目的

（1）强化作用：通过提高钢的强度和硬度，提高承载能力和耐磨性，达到强化零件、节

省钢材、

延长使用寿命的目的，如淬火等等。

（2）改善钢的加工工艺性能：通过热处理还可以降低材料硬度、提高塑性，达到改善工

艺性能（如切削加工性、冲压性）的目的，如退火等等。

热处理的类别：热处理方法种类很多，主要有：

普通热处理：“四把火”正火、退火、淬火、回火。

表面热处理.：表面淬火、化学热处理

一、钢的退火与正火

退火与正火目的相近，主要是改善切削加工性。

1.退火

退火工艺：将钢加热到适当温度，保温一段时间后，缓慢冷却的热处理方法。

退火目的：降低硬度，改善切削加工性；提高塑性和韧性，以利于冷变形加工；改善钢

的组织；

削除钢中的残余内应力。

退火用途：主要用于高碳钢改善切削加工性；以及去应力退火。

2.正火

工艺：将钢加热到适当温度，保温一段时间后，出炉空冷的热处理方法。

正火目的与用途：低中碳钢调整硬度，改善切削加工性；高碳钢消除网状渗碳体；要求

不高的中

碳钢零件可用正火代替调质；细化组织，为后续热处理作准备。

正火与退火的比较：正火后组织较细，强度、硬度比退火高；操作简便，生产周期短，

成本低。一般中低碳钢常用E火改善切削加工性。一般型钢均以正火状态出厂。

二、钢的淬火

工艺：将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后快速冷却(水冷或油冷)的热处理方

法。(获

得马氏体组织)。

淬火的目的：通过改变钢的内部组织结构，来达到提高钢的强度、硬度和耐磨性的目的。

钢淬火的意义：淬火热处理是强化钢的重要手段，钢通过强化，提高强度与硬度，节省

了材料，

减轻重量，减缓零件磨损，延长零件寿命，总体降低成本。

淬硬性与淬透性

淬硬性：指零件淬火后的硬度，与钢中碳的质量分数有关；低碳钢淬火后硬度仍然不高,

效果差，中、高碳钢淬火后硬度、强度高，强化效果好。

淬透性：指零件淬火后获得淬硬层(马氏体层)深度的能力；淬透性好的钢，能获得

较深的淬硬层以至完全淬透，整体强化效果就更好。钢的淬透性与钢中加入的合金元素有关,

碳钢淬透性差，合金钢淬透性大多很好，这也是合金钢比碳钢好的重要原因。

三、钢的回火

回火方法：将淬火钢重新加热到低于727°C以下的某一温度保温一段时间，然后空

冷到室温的

热处理方法。

回火目的：

(1)消除内应力防止零件变形与开裂。钢淬火后的马氏体组织，残余内应力很大，易发

生变形与开裂而报废，所以钢淬火后要及时回火。

(2)稳定组织稳定尺寸马氏体的组织和尺寸都不稳定，今后容易发生尺寸变化影响精度;

回火

后促成稳定。

(3)调节不同的力学性能钢淬火后的马氏体组织硬度都较高，塑性、韧性差，性能单一,

通过

不同温度的回火，可以调节为软硬不同的力学性能组合，以适应不同类型零件的需要。

1.低温回火(150-250°C)

目的及用途：降低淬火内应力，提高韧性，同时保持高硬度和耐磨性。高碳钢制造的各

种工具、量具和模具，滚动轴承，及其它耐磨零件。

2.中温回火(250〜500°C)

目的及用途：具有高的弹性极限、屈服强度和一定的韧性。主要用于制造各类较大尺寸

的弹簧。

3.高温回火(500~650°C)淬火+高温回火=调质

目的与用途：中碳钢调质后获得了较合理的硬度、强度、塑性和韧性，具有良好的综合

力学性能。调质广泛用于受力复杂，需要较好综合力学性能的螺栓、连杆、齿轮、主轴等重

要零件的热处理。

四、钢的表面热处理

对于要求表面耐磨，而又承受冲击载荷的某些零件，适合进行表面淬火、渗碳淬火等表

面热处理。对钢进行表面热处理，可以达到“心韧表硬”的特殊效果，如活塞销、齿轮齿面、

机床导轨等。

1.表面淬火

方法：仅对工件的表面进行淬火强化，而工件心部仍保持未淬火的状态。有火焰加热和

感应加热表面淬火。

目的：表面淬火后工件表层硬度高、耐磨性好，而心部具有足够的塑性和韧性。

2.钢的化学热处理

(1)渗碳：将低碳钢零件置于活性碳介质中经长时间加热、保温，然后冷却下来，使零

件表层获得高碳成分。

渗碳后的热处理：淬火、低温回火。

(2)渗氮：在钢表面渗一层氮元素，高硬高耐磨，且不需后续淬火，但氮化层较薄。也

可碳氮共渗。

第四节有色金属

有色金属：除钢铁材料以外的其它金属材料。如：铝合金、铜合金、钛合金、硬质合

全笺笺

一、铝及铝合金

1.纯铝轻金属（密度2.72g/cm3）,导电、导热，抗氧化、塑性好，但强度、硬度低。

牌号；L1~L60

2.铝合金铝与硅、镁、锌等元素的合金。

r防锈铝如：LF5耐蚀性好强度低，主用作铝合金装饰。

硬铝如：LY16用于i般耐蚀机器零部件。

铝一形变铝合金一

超硬铝如：LC10用于要求轻质的受力件：飞机大梁。

合T

锻铝如：LD9汨于高强度复杂零件。

金

」铸造铝合金适合铸造，用于要求轻质的复:杂零件。如：发动机缸体。

二、铜及铜合金

1.纯铜（紫铜）重金属（密度8.9g/cm3）,导电、热，抗氧化、塑性好，强度、硬度

低，价格贵。牌号，如T1~T4,主要用作导电、导热材料。

2.铜合金铜与锌、锡、铅、硅、银等元素的合金。

「普通黄铜；如：H70，弹壳、散热器等

黄铜铜+锌T

铜［特殊黄铜：再加入其它元素，如HPb59,改善性能。

4-

口青铜铜+（锌、银以外的其它金属元素

金

_白铜铜谦

三、轴承合金

一锡基轴承合金（锡基巴氏合金）

轴承合金t铅基轴承合金（铅基巴氏合金）

一铝基轴承合金

第六节非金属材料（P.92）

一、工程塑料、「塑料：通用塑料、工程塑料

高分子材料-可以用作工程结构或机械零件的塑料。

一橡胶

非金属材料y

复合材料

陶瓷材料

工程塑料：工程塑料一般有较好的、稳定的机械性能，耐热耐蚀性较好，且尺寸稳定性

好。如ABS、尼龙、聚甲醛等。是目前大力发展的塑料品种。

第五章连接

可拆卸连接

常用静连接T

J不可拆卸连接期接、焊接、过盈连接、粘接

本章知识结构

r键连接

键连接与销连接T花键连接

L销连接

一螺纹及主要参数

螺纹的类型、特点及应用

螺纹连接

螺纹连接的主要类型及应用

可拆连接

L螺纹连接的拧紧与防松

r弹簧的类型

弹性连接

_弹性连接的功用

一常用联轴器

j-联轴器与离合器r联轴器的选用

知识点精析L常用离合器

第一节键连接与销连接

一、键连接

轴上零件齿轮、带轮等传动零件，其轮毂与轴的连接（主要是周向固定），主要有键连

接、花键连接和销连接。

键连接的作用：对轴上零件进行周向固定并传递扭矩，还有兼起导向作用（滑移齿轮）。

键连接的分类：按结构及工作原理，分为平键、半圆键、楔键，平键多用。

1.平键连接

平键工作面：平键是以两侧面作为工作面。

平键特点：对中性好，加工简单，装拆方便。用于传动精度要求较高的周向连接。

平键连接的类型：

普通平键A、B、C三种型号，注意加工方法与安装方法。

导向平键用于滑移齿轮在轴上滑移。

2.平键连接的选用

类型选择：键的类型应根据键联接的结构、使用特性及

工作条件来选择。

尺寸选择：键的剖面尺寸bXh按轴的直径d由标准中选定。表5—1

键长选择：根据轮毂宽选键长。

键连接公差：表5—1,采用基轴制配合。一般轴槽比轮毂槽紧。

二、花键连接

花键连接：由轴上加工HI的外花键与轮毂孔中加工出的内花键组成。

花键连接特点：齿数多，承载力大,定心性及导向性均好，对轴的削弱较小,适用于载荷较

大和对定心精度要求较高的联接。

按其齿形不同，分为矩形花键，渐开线花键及三角形花键三种。

三、销连接

销连接：主要用于固定零件之间的相互位置，并可传送不大的载荷。

主要形式：圆柱销、圆锥销（锥度1：50）o

用途：定位销、连接销、安全销。

第二节螺纹连接

螺纹连接：由内螺纹和外螺纹组成的螺旋副。

螺纹连接的特点：结构简单、紧凑，轴向力大，自锁性好，装拆方便，类型多样。

粗牙螺纹

r普通螺纹r

连接螺纹T

细牙螺纹

1■-管螺纹

螺纹应用种类

梯形螺纹

传动螺纹方牙螺纹

一锯齿螺纹

一、螺纹及其主要参数

大径d,D；小径D1；中径cl2,D2；螺距P；线数n；导程S；升角1；牙型角a。

螺纹的线数

单线螺纹：自锁性好，多用于连接螺纹，S=Po

多线螺纹：效率较高，多用于传动螺纹，S=nPo

螺纹的旋向

左旋螺纹和右旋螺纹，一对内、外螺纹副，旋向应相同。

一对内外螺纹（各类螺纹）能正确旋合的条件：

牙型、大径、螺距（或导程）、线数、旋向这五大参数必须相同。

注意：螺纹公差、旋合长度则不是必备条件。在螺距、导程、线数三个参数中，只有两

个是独立的，这三个参数不能同时列入上述五个条件。

二、螺纹的类型、特点及应用

螺纹的类型一一牙型

1.普通螺纹

米制三角螺纹，是应用很广的紧固连接螺纹。

尺寸规格：公称直径是大径,牙型角60°.

普通螺的螺距：有粗牙与细牙之分。同一公称直

径中螺距最人（只有一个）的螺纹是粗牙螺纹，否则

就是细牙。

粗牙特点：耐磨性好，强度高，应用广。

细牙特点：升角小、小径大、自锁性好，不耐磨、易滑扣。用于薄壁零件、受动载荷的

联接和微调机构。

2.梯形螺纹米制螺纹，牙型角30°。主要用于机床上的螺旋传动装置。

3.管螺纹牙型角55。,注意公称直径为管道孔径（英制）。主要用于水、油、气管

开关、接头。

此外还有：矩形螺纹、锯齿形螺纹、米制锥螺纹等。

三、螺纹连接的主要类型及应用

螺纹连接的类型：螺栓连接、双头螺栓连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。

1.螺栓联接螺栓联接的连接强度好。被联接件不切割螺纹，因而不受被联接件材料的

限制。

2.螺钉连接连接方法简单，但螺纹孔磨损后，其螺纹孔将报废，用于不太重要的场合。

3.双头螺柱连接这种连接接用于被联接之一太厚不便穿孔，且需经常装拆或结构上受到限

制不能采用螺栓联接的场合。

4.紧定螺钉连接这种连接用于轻型传动连接，在连接的同时，可传递不大的祖矩。如家

用电器、仪表等。

四、螺纹连接的拧紧与防松

1.螺纹连接的拧紧及控制

预紧目的——保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求，防漏气，接触面积要大,

靠摩擦力工作，增大刚性等。预紧过紧过松都会有不良影响.

预紧力的控制：测力矩板手、定力矩板手

2.螺纹连接的防松措施

螺纹连接，特别是单线螺纹，自锁性好，一般不易松动，但是，在变载、振动等场合下,

可能出现松动，造成危害。常见的防松方法主要有摩擦防松和机械防松两类。

（1）摩擦防松双螺母、弹簧垫圈。

（2）机械防松一一锁住防松止动垫片、开口销与槽形螺母、串钢丝。

（3）机械防松一一不可拆防松冲点，钾、焊、粘接螺纹。

第四节联轴器与离合器

联轴器、离合器及制动器都是机器上的通用部件，种类多，而且多数已标准化。

联轴器联接两轴只有在机器停车后，经拆卸才能使其分离（正常不分离）。

离合器联接两轴一般可在机器运转中随时使它们分离与结合。

制动器是用来减低机械速度或使机械停止运动的装置，有时也用作限速装置。

一、常用联轴器

对联轴器的要求：对要接合的两轴线的偏移有一定适应性，有轴向、径向和角向偏移。

1.刚性联轴器

特点：结构简单，制造容易，承载力强，成本低，但无补偿偏移能力。

用途：适用于载荷平稳、转速稳定，两轴安装对中良好的场合。

2.挠性联轴器

特点与用途：有挠性，能适应对轴安装偏移的补偿。适用于载荷、转速有变化，两轴有

偏移的场合。

二、联轴器的选用

选择联轴器的依据:

考虑两轴工作载荷大小和性质、转速，两轴相对偏移量的大小，环境、装拆维护、经济

性等等因素。

三、常用离合器

离合器联接两轴一般可在机器运转中随时使它们分离与结合。以满足空载启动、变速、

变向、过载保护的要求。如汽车、机床等。

对离合器的要求：接合迅速、分离彻底、动作准确、调整方便。

1.嵌合式离合器利用特殊形状的牙型相互嵌合来传递转矩。适用停车及低速时的接合

与分离。

2.摩擦式离合器利用摩擦副的摩擦力来传递转矩。适用于高速下接合与分离。如汽车

离合器等。

第六章常用机构

本章知识结构

低副：转动副、移动副、螺旋副

F动副

高副：齿轮、凸轮.....

厂较链四杆机构的形式

钱链四杆机构类型的判定

常

平面四杆机构s含有一个移动副的四杆机构

用

_平面四杆机构的基本特性

机

构一凸轮机构的类型

凸轮机构凸轮机构的材料及结构

-凸轮机构的运动分析

一间歇运动机构棘轮机构、槽轮机构

知识点精析

第一节构件、运动副与平面机构

一、运动副

运动副：两个构件之间的可动联接称为运动副，以实现两构件的联接并实现确定的相对

运动。运动副有低副和高副之分。

平面运动副：两个构件之间的相对运动为平面运动时构成平面运动副，以区别空间运动

副。

1.低副：两构件之间通过面与面接触而组成的运动副称为低副。有转动副、移动副、

螺旋副。

低副特点：由于低副是面接触，在承受载荷时压强较低，便于润滑，不易磨损，但传动

效率较低。

2.高副：两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副。如：滚动副、齿轮副、凸轮副

寸守。

高副特点：高副是以点或线接触，易实现复杂的传动