機(jī)械基礎(chǔ)課件一

機(jī)械基礎(chǔ)

主要內(nèi)容:第一講機(jī)械的認(rèn)識第二講

機(jī)械零件常用材料第三講

機(jī)械加工基礎(chǔ)知識第四講常用金屬切削機(jī)床第五講先進(jìn)制造技術(shù)第一講機(jī)械的認(rèn)識機(jī)械基礎(chǔ)作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究的對象是機(jī)械。機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱。我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)實踐中所見到的機(jī)械產(chǎn)品，如自行車、汽車、各種機(jī)床等，都是機(jī)器或機(jī)構(gòu)。實例一：自行車單缸內(nèi)燃機(jī)實例二

活塞下行，進(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗晃肫谆钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c火后燃?xì)馊紵蛎?，推動活塞下行，?jīng)連桿帶動曲軸輸出轉(zhuǎn)動

活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣工作過程：曲軸連桿組齒輪凸輪組一機(jī)器

機(jī)器的主要特征：

1.它們都是人為實體（構(gòu)件）的組合。

2.各個運(yùn)動實體（構(gòu)件）之間具有確定的相對運(yùn)動。

3.能夠?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，代替或減輕人類完成有用的機(jī)械功。二機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)的主要特征是:1它們都是人為實體（構(gòu)件）的組合;2各個運(yùn)動實體之間具有確定的相對運(yùn)動。

從結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)的角度分析，機(jī)器機(jī)構(gòu)之間并無區(qū)別，都是具有確定相對運(yùn)動的各種實物的組合，所以，通常將機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為機(jī)械。常用機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)、帶傳動機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等構(gòu)件：是機(jī)器的運(yùn)動單元,可以是一個零件,也可以是若干零件的剛性組合體。

三構(gòu)件零件零件：是機(jī)器制造單元。從制造角度來講,機(jī)器由許多機(jī)械零件組成,包括通用零件與專用零件。

通用零件：例如：齒輪、鏈傳動、帶傳動、聯(lián)軸器、離合器、滾動軸承、滑動軸承、螺栓、彈簧等。

例如：葉片、曲軸部件：若干個零件的裝配體專用零件四機(jī)器的組成

根據(jù)功能的不同，一部完整的機(jī)器由以下四部分組成：

1.原動部分：機(jī)器的動力來源。

2.工作部分：完成工作任務(wù)的部分。

3.傳動部分：把原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳遞給工作機(jī)。

4.控制部分：使機(jī)器的原動部分、傳動部分、工作部分按一定的順序和規(guī)律運(yùn)動，完成給定的工作循環(huán)。五機(jī)械的類型

根據(jù)用途不同，機(jī)械可分為：

1動力機(jī)械實現(xiàn)機(jī)械能與其他形式能量間的轉(zhuǎn)換。

2加工機(jī)械改變物料的結(jié)構(gòu)形狀、性質(zhì)及狀態(tài)。

3運(yùn)輸機(jī)械改變?nèi)嘶蛭锪系目臻g位置。

4信息機(jī)械獲取或處理各種信息。材料金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)材料-塑料，橡膠，合成纖維非金屬材料黑色金屬材料－鐵基金屬合金有色金屬材料第二講機(jī)械零件的常用材料黑色

金屬鑄鐵含碳量大于2.06％的鐵碳合金；

制作底座、支架、工作臺合金鋼為改善鋼的性能，在鋼中加入一種或數(shù)種合金元素的鋼－鉻錳鎳硅鋁鎢碳素鋼（含碳量0.04%-1.7％的鐵碳合金稱為鋼）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼－Q255、

Q275制造強(qiáng)度要求高的零件－連桿、軸優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼－鋼號10、

15、

20、

85－一般零部件應(yīng)用（0.01％）碳素工具鋼－T8、

T12A（高級優(yōu)質(zhì)碳素工具剛）－一般零部件應(yīng)用（0.1％）有色

金屬形狀記憶合金在宇航、電子、醫(yī)療等方面應(yīng)用銅及銅合金不宜制造結(jié)構(gòu)零件，常制作電元件和耐磨件，價格貴純銅銅與鋅合金，H80、H59(銅含量)、HPb59-1

、HMn58-2（特殊）黃銅銅與錫鉛等元素的合金

－錫青銅（銅錫合金）

－無錫青銅（含鋁鈹錳等元素）青銅鋁及鋁合金鑄鋁合金變形鋁合金超硬鋁合金非金屬

材料工程塑料陶瓷材料密度小，質(zhì)量輕，耐腐蝕性好，易加工；硬度高、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕人工合成礦物寶石石英橡膠耐腐蝕性好，耐磨損和耐放射性；一機(jī)械零件常用材料1碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、鑄鐵.2.有色金屬.3.非金屬材料及各種復(fù)合材料。其中，碳素結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵應(yīng)用最廣。碳素鋼齒輪灰口鑄鐵齒輪減速箱二金屬材料的機(jī)械性能機(jī)械性能強(qiáng)度剛度塑性材料抵抗塑性變形和斷裂的能力材料抵抗彈性變形的能力在外力作用下金屬產(chǎn)生塑性變形而不產(chǎn)生斷裂的能力硬度材料抵抗局部塑性變形能力的性能指標(biāo)金屬的疲勞當(dāng)應(yīng)力的周期循環(huán)次數(shù)增加到某一數(shù)值N后，材料也會產(chǎn)生斷裂線膨脹系數(shù)α材料在軸向拉伸或壓縮時的機(jī)械性能力變形應(yīng)力應(yīng)變?nèi)饘俨牧系臒崽幚砼c表面精飾熱處理普通熱處理鋼的熱處理：將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)施以不同形式的加熱、保溫和冷卻，從而改變（或改善）其組織結(jié)構(gòu)以達(dá)到預(yù)期性能的操作工藝。表面熱處理退火正火淬火回火表面淬火化學(xué)熱處理火焰加熱感應(yīng)加熱滲碳氮化氰化普通熱處理退火將鋼加熱稍高于臨界溫度－保持一定時間－緩慢冷卻；

目的：軟化鋼件，以利于切削，細(xì)化晶粒，改善組織以提高化學(xué)性能；消除殘余應(yīng)力，以防止變形、干裂；正火淬火回火將鋼加熱稍高于臨界溫度－保持一定時間－在空氣中冷卻；

目的：強(qiáng)度硬度比退火后高；利于切削加工將鋼加熱高于臨界溫度－保溫－在水或油中迅速冷卻；

目的：提高零件硬度和耐磨性；將淬火后零件－重新加熱低于臨界溫度－保溫－在水或油中迅速冷卻；

目的：消除淬火時冷卻過快產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；是淬火后必須程序；表面熱處理表面淬火化學(xué)熱處理快速加熱－－迅速冷卻

目的：使表面變硬；內(nèi)部塑性和韌性較好；－－齒輪、蝸桿、絲桿、軸頸；將工件在一定介質(zhì)中加熱和保溫－使介質(zhì)中活性原子滲入表層－改變表層化學(xué)成分和組織－使具有特殊的力學(xué)或物理化學(xué)性能；滲碳；氮化；氰化

金屬零件的表面精飾電鍍化學(xué)處理涂漆目的：在金屬表面加覆蓋層，以達(dá)到防腐、改善性能和裝飾作用；四碳鋼、合金鋼的牌號表示45鋼：含碳量為0.45％優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235－A：屈服強(qiáng)度≥235MPa，質(zhì)量等級為A的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼65Mn:含碳量為0.65％,Mn含量0.9～1.2％（﹤1.5％）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20CrMnTi:含碳量為0.2％,Cr、Mn、Ti平均含量﹤1.5％表

部分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、力學(xué)性能及用途（摘自GB699—88)表

灰鑄鐵的牌號、力學(xué)性能及用途五材料的選擇原則保證零件在使用過程中具有良好的工作能力，同時還要考慮其加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。1.滿足使用性能要求

(1)零件的受力狀況。當(dāng)零件（如螺栓、銷等）受拉伸或剪切這類分布均勻的靜載荷時，應(yīng)選用組織均勻的材料，按塑性和強(qiáng)度性能選材。

(2)零件的環(huán)境狀況及特殊要求。

2.有良好的加工工藝性

(1)熱加工工藝性。

(2)切削加工性能。

3.選擇材料要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性要求

(1)材料價格。

(2)提高材料的利用率。

(3)零件的加工和維修費(fèi)等要盡量低。

(4)采用組合結(jié)構(gòu)。

(5)材料的合理代用。第三講機(jī)械加工基礎(chǔ)知識

一、零件表面的形成表面加工方法

二、切削運(yùn)動及切削用量

進(jìn)給運(yùn)動(圖中Ⅱ)主運(yùn)動(圖中Ⅰ)切削速度VC

進(jìn)給量f(或進(jìn)給速度Vf)背吃刀量ap切削運(yùn)動(cutting

motions)

切削用量(cutting

conditions)切削層參數(shù)(parametersofundeformedchip)切削用量三要素切削要素1.主運(yùn)動和切削速度

主運(yùn)動(primarymotion)

是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，促使刀具接近工件而實現(xiàn)切削的運(yùn)動。

主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(如車削、銑削等)，切削速度一般為其最大線速度

m/s或m/min

主運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動(如刨削、插削等)，以其平均速度為切削速度

m/s或m/min

2.進(jìn)給運(yùn)動和進(jìn)給量

進(jìn)給運(yùn)動(feedmovement)使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對運(yùn)動，加上主運(yùn)動，即可連續(xù)地切除余量。

刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對工件的位移量稱為進(jìn)給量

(feedrate)。

3.背吃刀量

通過切削刃上選定點并垂直于該點主運(yùn)動方向的切削層尺寸平面中，垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向測量的切削層尺寸，稱為背吃刀量，以aP表示，單位為mm

。車外圓時，aP可用下式計算，即

mm

三、切削刀具1.車刀切削部分的組成

車刀(turningtools)切削部分由下列要素組成2.多齒刀具(1)麻花鉆標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆結(jié)構(gòu)

(2)銑刀銑刀的類型及用途3.常用的刀具材料常用刀具材料基本性能高速鋼(highspeedsteel)含W、Cr、V等合金元素較多的合金工具鋼硬質(zhì)合金(carbides)P類硬質(zhì)合金(藍(lán)色)，適合加工長切屑的黑色金屬M(fèi)類硬質(zhì)合金(黃色)，適合加工長(短)切屑的金屬材料K類硬質(zhì)合金(紅色)，適合加工短切屑的金屬或非金屬材料涂層(coated)刀具材料通過氣相沉積或其它技術(shù)方法，在硬質(zhì)合金或高速鋼的基體上涂覆一薄層高硬度、高耐磨性的難熔金屬或非金屬化合物而構(gòu)成的刀具材料陶瓷刀具材料按化學(xué)成分可分為Al

2O3基和Si3N4基兩類。具有很高的硬度、耐熱性和耐磨性，能以更高的速度，并可切削難加工的高硬度材料。缺點：抗彎強(qiáng)度低，性脆、抗沖擊韌度差超硬(superhard)刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼3種4、刀具磨損和刀具壽命后刀面磨損后刀面磨損量以后刀面上磨損寬度值VB表示前刀面磨損前刀面的磨損量以月牙洼的最大深度KT表示前后刀面同時磨損在常規(guī)條件下加工塑性金屬時，常出現(xiàn)（1）.刀具磨損過程硬質(zhì)合金車刀主后刀面磨損量VB與切削時間之間的關(guān)系(磨損曲線)（2）影響刀具磨損的因素

切削用量中，切削速度對刀具磨損的影響最大，進(jìn)給量f次之，背吃刀量ap最小。（3）刀具壽命

一把新刀(或重新刃磨過的刀具)從開始使用直至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實際切削時間，稱為刀具壽命，以T表示。

一把新刀從第一次投入使用直至完全報廢(經(jīng)刃磨后亦不可再用)時所經(jīng)歷的實際切削時間，叫做刀具總壽命。1.生產(chǎn)過程和工藝過程

由原材料制成各種零件并裝配成機(jī)器的全過程，稱為生產(chǎn)過程

生產(chǎn)過程中，直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、表面質(zhì)量、性質(zhì)及相對位置等，使其成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程

采用機(jī)械加工的方法按一定順序直接改變毛坯的形狀、尺寸及表面質(zhì)量，使其成為合格零件的工藝過程，稱為機(jī)械加工工藝過程四機(jī)械加工工藝過程基本概念2.機(jī)械加工工藝過程的組成(1)工序

階梯軸單件生產(chǎn)階梯軸的工藝過程大批量生產(chǎn)階梯軸的工藝過程(2)安裝

一道工序中，工件在加