《機(jī)械基礎(chǔ)》 課件全套 肖保燕 項(xiàng)目1-9 機(jī)械概述-機(jī)械的節(jié)能環(huán)保與安全防護(hù)

機(jī)

械

基

礎(chǔ)項(xiàng)目一

機(jī)械概述

認(rèn)識(shí)機(jī)械一二本課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)三項(xiàng)目學(xué)習(xí)導(dǎo)航機(jī)械環(huán)保與機(jī)械安全防護(hù)知識(shí)認(rèn)識(shí)機(jī)械一問題引入一、猜一猜請大家猜一猜老師的專業(yè)是學(xué)什么的？提問：請大家的想象，我們作為機(jī)械類的專業(yè)，學(xué)成后會(huì)干什么呢？你會(huì)通過努力希望對(duì)人們的生活會(huì)有哪些影響呢？定義1.1機(jī)械概述機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)械是人類在長期的生產(chǎn)實(shí)踐和生活活動(dòng)中創(chuàng)造并不斷改進(jìn)的，用來降低工作難度、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度或提高生產(chǎn)效率的工具或裝置。1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)【課堂互動(dòng)】請同學(xué)們小組討論一下，生活中哪些東西，大家認(rèn)為可以叫做機(jī)器？定義機(jī)器是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來變換或傳遞能量、物料（包括被加工對(duì)象、被搬運(yùn)物體等）和信息。特征1、機(jī)器是由許多構(gòu)件組合而成。單缸內(nèi)燃機(jī)，它是由氣缸1、活塞2、連桿3、曲軸4等構(gòu)件組合而成的。2、各構(gòu)件之間有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)?；钊鄬?duì)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸相對(duì)兩端軸承的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。3、能代替人的勞動(dòng)，完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換能量。1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)機(jī)器的組成卷揚(yáng)機(jī)的五個(gè)組成部分1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)機(jī)器的組成動(dòng)力部分將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，是整個(gè)機(jī)器的動(dòng)力源，如卷揚(yáng)機(jī)中的電動(dòng)機(jī)。執(zhí)行部分直接完成機(jī)器的預(yù)定工作任務(wù)，如卷揚(yáng)機(jī)中的鋼索卷筒。傳動(dòng)部分連接動(dòng)力部分和執(zhí)行部分，用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，如卷揚(yáng)機(jī)中的減速器、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器等?？刂撇糠挚刂茩C(jī)器中動(dòng)力部分、執(zhí)行部分和傳動(dòng)部分協(xié)同工作，以使機(jī)器完成預(yù)定動(dòng)作或?qū)崿F(xiàn)預(yù)定功能，如卷揚(yáng)機(jī)中的電控箱。支撐及輔助部分通常包括基礎(chǔ)件、支承構(gòu)件等，用來安裝和支承其他組成部分，如卷揚(yáng)機(jī)中的底座和支架等。1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)【課堂互動(dòng)】經(jīng)過剛才對(duì)機(jī)器的相關(guān)概念的學(xué)習(xí)，請同學(xué)們再次分析一下剛才所說的那些是否是機(jī)器？機(jī)器的組成請同學(xué)們利用所學(xué)知識(shí)，分析下列機(jī)器的動(dòng)力部分、執(zhí)行部分、傳動(dòng)部分和控制部分：①電動(dòng)三輪車；②電風(fēng)扇；③豆?jié){機(jī)。1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)【課堂互動(dòng)】機(jī)器都有哪些類型？舉例說明機(jī)器的分類1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)機(jī)器的分類機(jī)器的類型、用途及應(yīng)用示例1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)機(jī)器的分類機(jī)器的類型、用途及應(yīng)用示例定義機(jī)構(gòu)是機(jī)器的主要組成部分。1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)常用機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)【課堂互動(dòng)】請大家根據(jù)所講知識(shí)，思考并討論機(jī)器與機(jī)構(gòu)之間有什么聯(lián)系和區(qū)別呢？聯(lián)系：兩者都是人為的實(shí)物組合，各個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)體之間都具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。區(qū)別：機(jī)器與機(jī)構(gòu)的主要區(qū)別在于：機(jī)器包含機(jī)構(gòu)，機(jī)器除傳遞運(yùn)動(dòng)和力外，還能變換或傳遞能量、物料和信息，而機(jī)構(gòu)只能傳遞運(yùn)動(dòng)和力。各種機(jī)械中普遍使用的機(jī)構(gòu)稱為常用機(jī)構(gòu)，如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。1.3構(gòu)件與零件構(gòu)件是指組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的實(shí)物，它是機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)單元。例如，內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括曲柄、連桿和活塞等構(gòu)件。構(gòu)件可以是一個(gè)整體，也可以由更小的單元裝配而成。

定義1.3構(gòu)件與零件內(nèi)燃機(jī)連桿的組成內(nèi)燃機(jī)連桿由連桿體、軸套、軸瓦、連桿蓋、螺母、螺栓等不可拆卸的單元裝配而成。機(jī)器中這種不可拆卸的裝配單元稱為機(jī)械零件，簡稱零件。零件是組成機(jī)器的基本單元。按照適用范圍的不同分為：

通用零件是指在各種機(jī)械中廣泛使用的零件，如螺栓、螺母、軸承和齒輪等；

專用零件是指僅在某一類機(jī)械中使用的零件，如內(nèi)燃機(jī)的曲軸、卷揚(yáng)機(jī)的吊鉤和液壓馬達(dá)的葉片等。零件【課堂互動(dòng)】請同學(xué)們思考一下，“機(jī)構(gòu)由構(gòu)件組成，構(gòu)件又由零件組成”，這句話是不是正確的？1.3構(gòu)件與零件課堂總結(jié)機(jī)械的概述機(jī)器與機(jī)構(gòu)構(gòu)件與零件機(jī)械制造與機(jī)械設(shè)計(jì)二問題引入【課堂互動(dòng)】請同學(xué)們分組討論一下，談?wù)勛约簩?duì)本課程的初步認(rèn)識(shí)和看法？本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程主要內(nèi)容1.選擇機(jī)器的工作原理2、進(jìn)行機(jī)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3、進(jìn)行機(jī)器的動(dòng)力設(shè)計(jì)4、進(jìn)行機(jī)械零、部件的工作能力設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)本課程主要內(nèi)容1.選擇機(jī)器的工作原理機(jī)器的工作原理是實(shí)現(xiàn)預(yù)期職能的根本依據(jù)。同樣的預(yù)期職能可以采用不同的工作原理來實(shí)現(xiàn)，采用的工作原理不同，設(shè)計(jì)出來的機(jī)器也就根本不同。機(jī)器的工作原理是隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的。人們不斷探討與創(chuàng)造更先進(jìn)的工作原理，一臺(tái)機(jī)器是否先進(jìn)，在很大程度上取決于所采用的工作原理是否先進(jìn)。選定機(jī)器的工作原理，需要廣泛的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程主要內(nèi)容2、進(jìn)行機(jī)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)器運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)選定的工作原理，妥善地選擇所需要的機(jī)構(gòu)，擬定機(jī)器的機(jī)構(gòu)組合方案，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程主要內(nèi)容3、進(jìn)行機(jī)器的動(dòng)力設(shè)計(jì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)完成后，即可根據(jù)其所受載荷、工作速度以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)對(duì)機(jī)器進(jìn)行動(dòng)力分析，以便確定出各構(gòu)件所受的力以及機(jī)器所需的驅(qū)動(dòng)功率，作為機(jī)器零件進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)和為機(jī)器選擇合適的原動(dòng)機(jī)的依據(jù)。本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程主要內(nèi)容4、進(jìn)行機(jī)械零、部件的工作能力設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了使設(shè)計(jì)的機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的使用目的，要進(jìn)行工作能力設(shè)計(jì)，并且還要根據(jù)零件的受力情況、裝配關(guān)系、工藝要求等確定出各零件的具體結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。通過機(jī)械零部件的工作能力設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖改變?yōu)榫唧w的裝配圖，進(jìn)而設(shè)計(jì)出全部零件圖。本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程主要內(nèi)容5、進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)機(jī)器及零件的結(jié)構(gòu)、裝配圖紙全部完成后，要根據(jù)制造部門的生產(chǎn)條件，設(shè)計(jì)每個(gè)零件的加工工藝路線和總裝配工藝。除此之外，還要設(shè)計(jì)出各加工過程的操作工藝規(guī)程（包括通用的和專用的），以及加工所必需的工藝裝備，主要為工、量、夾具等。本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)專業(yè)能力目標(biāo)本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)1掌握常用機(jī)械工程材料的分類、性能和應(yīng)用，鋼的熱處理知識(shí)，能夠根據(jù)產(chǎn)品的工作要求合理選擇零件的材料和熱處理方法。2初步掌握構(gòu)件受力及變形的基本分析方法，常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析方法，能夠設(shè)計(jì)與分析簡單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。3掌握不同機(jī)械傳動(dòng)裝置的工作特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，能夠設(shè)計(jì)和分析簡單的機(jī)械傳動(dòng)裝置。4熟悉常用通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)等基礎(chǔ)知識(shí)，能夠合理選擇通用零部件。5了解機(jī)械的節(jié)能環(huán)保與安全防護(hù)知識(shí)，能夠正確使用和維護(hù)一般機(jī)械。思政能力目標(biāo)本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)一增強(qiáng)責(zé)任感、使命感，樹立技能成才的職業(yè)追求，將個(gè)人追求融入國家富強(qiáng)、民族振興、人民幸福的偉大夢想之中。二提高分析問題和解決問題的科學(xué)思維能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。三具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德、踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程的理論性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。本課程學(xué)習(xí)方法一理論聯(lián)系實(shí)際，做到學(xué)以致用。二學(xué)會(huì)歸納和總結(jié)，提高分析和解決問題的能力。三在實(shí)踐中領(lǐng)悟知識(shí)。課堂總結(jié)本課程的內(nèi)容本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程的學(xué)習(xí)方法課后作業(yè)1.請歸納總結(jié)機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)的概念和特征2.寫出汽車、豆?jié){機(jī)、空調(diào)的五個(gè)組成部分3.寫一段對(duì)這門課程的認(rèn)識(shí)理解、學(xué)習(xí)方法或者期望學(xué)到的知識(shí)和技能謝謝！機(jī)

械

基

礎(chǔ)項(xiàng)目二

工程材料

任務(wù)1認(rèn)識(shí)工程材料一二任務(wù)3鋼的熱處理三項(xiàng)目學(xué)習(xí)導(dǎo)航任務(wù)2認(rèn)識(shí)鋼鐵材料四五六七任務(wù)4認(rèn)識(shí)非鐵金屬材料任務(wù)5認(rèn)識(shí)陶瓷、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料任務(wù)6認(rèn)識(shí)其他新型材料任務(wù)7材料的選用及應(yīng)用認(rèn)識(shí)工程材料一問題引入事故一：阿波羅號(hào)試驗(yàn)飛船在返回地球經(jīng)過大氣層時(shí)解體事故。事故二：2021年8月11日，嵊州市艇湖公園內(nèi)8號(hào)景觀橋發(fā)生局部垮塌，事故現(xiàn)場游客視頻曝光顯示，橋梁局部突發(fā)下陷，一游客從橋上快速通過，緊接著橋體便局部垮塌，所幸無人員傷亡，造成486.99萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失和一定的社會(huì)影響。1.定義一、

工程材料的定義及分類

材料作為人類生活和生產(chǎn)的基本物質(zhì)，是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要條件，它可

以衡量人類社會(huì)文明程度及社會(huì)發(fā)展水平，如圖2-1所示。工程材料是固體材料領(lǐng)域中

與工程（結(jié)構(gòu)、零件、工具等）有關(guān)的材料，它們在建筑、道路、橋梁、機(jī)械制造、航天

航空、化工、電子工程等領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

工程材料是指用來制作各種構(gòu)件和機(jī)械零件等不可分的實(shí)體的材料,以及用于制造工

具的材料。2.分類一、

工程材料的定義及分類(1)按化學(xué)成分分類:主要包括金屬材料、非金屬材料、

高分子材料和復(fù)合材料四大

類,如圖2-2、2-3、2-4、2-5所示。2.分類一、

工程材料的定義及分類(2)按應(yīng)用領(lǐng)域分類:可分為機(jī)械工程材料、

建筑工程材料、

電子工程材料、

航空材料等。如圖2-6、2-7、2-8、2-9所示2.分類一、

工程材料的定義及分類（3)按性能特點(diǎn)分類:可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。

結(jié)構(gòu)材料以力學(xué)性能為主,兼

有一定的物理、

化學(xué)性能;功能材料則是以特殊的物理、化學(xué)性能為主,如電、

磁、光、

熱、聲學(xué)、

生物等功能和效應(yīng)及其轉(zhuǎn)換特性的材料。

2-10

木板

2-11

角鐵

2-12

降噪音海綿(一)金屬材料二、

常見工程材料及其特點(diǎn)1.黑色金屬黑色金屬材料是工業(yè)上對(duì)鐵、

鉻和錳的統(tǒng)稱,亦包括這三種金屬的合金,尤其是合金

黑色金屬鋼及鋼鐵。

與黑色金屬相對(duì)的是有色金屬。

事實(shí)上純凈的鐵及鉻是銀白色的,而

錳是銀灰色。

由于鋼鐵表面通常覆蓋一層黑色的四氧化三鐵,如圖2-13所示。(一)金屬材料二、

常見工程材料及其特點(diǎn)2.有色金屬：狹義的有色金屬又稱非鐵金屬，是指除鐵（有時(shí)也除錳和鉻）和鐵基合金以外的所有金屬，可分為重金屬（如銅、鉛、鋅）、輕金屬（如鋁、鎂）、貴金屬（如金、銀、鉑）及稀有金屬（如鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾）。廣義的有色金屬還包括有色合金，是以一種有色金屬為基體（通常大于50%），加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。有色金屬是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)材料，航空、航天、汽車、機(jī)械制造、電力、通訊、建筑、家電等絕大部分行業(yè)都以有色金屬材料為生產(chǎn)基礎(chǔ)。有色合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高,電阻比純金屬大、

電阻溫度系數(shù)小,具有良

好的綜合機(jī)械性能。(二)混凝土二、

常見工程材料及其特點(diǎn)混凝土是一種由水泥、

砂、石子和水等材料混合而成的建筑材料,具有良好的抗壓強(qiáng)度和耐久性,如圖2-15所示。

它廣泛應(yīng)用于建筑、

道路、

橋梁等工程中,是土木工程中

最常用的材料之一,如圖2-16所示。(三)木材二、

常見工程材料及其特點(diǎn)木材是一種可再生資源,具有良好的強(qiáng)度和可塑性。

在建筑和家具制造等領(lǐng)域得到廣

泛應(yīng)用。

不同類型的木材具有不同的特點(diǎn),如松木適用于輕型結(jié)構(gòu),橡木適用于需要更大

承重能力的結(jié)構(gòu)。(四)高分子材料高分子材料又稱聚合物,是由相對(duì)分子質(zhì)量很大的大分子組成。

它們具有重量輕、

電

絕緣性、

隔熱保溫性、

耐蝕性好等優(yōu)異性能。

高分子材料在工程上應(yīng)用廣泛,如塑料、橡

膠、合成纖維等。(五)陶瓷材料二、

常見工程材料及其特點(diǎn)陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高的抗壓強(qiáng)度、高的耐熱性和耐蝕性能。它們分為

傳統(tǒng)陶瓷、特種陶瓷和金屬陶瓷三大類,在工程中常用于制作耐熱、耐蝕、耐磨等零件。(六)復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同材料組合而成的材料,其性能是其他單質(zhì)材料所不具備的。復(fù)合材料在強(qiáng)度、剛度和耐蝕性方面比單純的金屬、陶瓷和聚合物都優(yōu)越,是現(xiàn)

代工程中一種重要的新型材料。工程材料的選擇原則三、

工程材料的選擇原則在選擇工程材料時(shí),需要考慮多種因素,包括材料的性能、

耐久性、

成本等。

具體原則如下:(1)按零件使用要求選材。

根據(jù)零件的工作條件和使用性能要求來選擇合適的材料。

(2)按制造工藝要求選材。

考慮材料的加工工藝性,確保材料能夠順利加工成所需形狀和尺寸。(3)按經(jīng)濟(jì)性原則選材。在保證使用性能的前提下,盡可能選用成本低廉、貨源充足的材料。工程材料是工程領(lǐng)域中不可或缺的重要組成部分。

隨著科技的不斷進(jìn)步和工程領(lǐng)域的

不斷拓展,工程材料的發(fā)展前景將更加廣闊。

正確選擇和使用合適的工程材料對(duì)于提高工

程項(xiàng)目的質(zhì)量和耐久性具有重要意義。四、

材料識(shí)別實(shí)驗(yàn)【課堂互動(dòng)】

1、材料識(shí)別實(shí)驗(yàn)：

老師準(zhǔn)備好了一系列樣品（如不同種類的金屬片、塑料片、陶瓷片等）。請同學(xué)們通過觀察、觸摸、敲擊等方式，嘗試識(shí)別并說明理由。

2、課堂訓(xùn)練：

和同學(xué)比一比,看誰能列舉出生活中更多的工程材料的應(yīng)用場景。課堂總結(jié)1．工程材料的定義2．工程材料的分類按化學(xué)成分分類，按應(yīng)用領(lǐng)域分類，按性能特點(diǎn)分類。

3．常見金屬材料、混凝土、木材、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料等工程材料及其特點(diǎn)。4．工程材料的選擇原則按零件使用要求，按制造工藝要求選材，按經(jīng)濟(jì)性原則選材。課后作業(yè)1.完成習(xí)題集相應(yīng)練習(xí)。認(rèn)識(shí)鋼鐵材料二問題引入1、展示鋼鐵在建筑、交通、機(jī)械等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用實(shí)例。2、提問：為什么鋼鐵能成為如此重要的工程材料？（一）.定義一、

鋼鐵的定義與分類

鋼鐵材料是指鐵與碳、

硅、

錳、

磷、

硫以及少量的其他元素所組成的合金,主要分

為鑄鐵和鋼兩大類,如圖1-4、1-5所示。

鋼是含碳量在0.02%至2.11%之間的鐵碳合金,鑄鐵的含碳量則較高,一般大于2%。（二）分類一、

鋼鐵的定義與分類1.按化學(xué)成分分類：碳素鋼：以碳為主要合金元素，碳含量在0.05%-2.0%之間，根據(jù)碳含量的不同可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。合金鋼：除了碳以外，還含有其他合金元素（如錳、鉻、鎳、鉬等）的鋼鐵。合金鋼可按主要合金元素進(jìn)行分類，如錳合金鋼、鉻合金鋼等。不銹鋼：主要合金元素為鉻，具有耐腐蝕性能的鋼鐵。不銹鋼又可分為奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼等不同類型。（二）分類一、

鋼鐵的定義與分類2.按用途分類結(jié)構(gòu)鋼:用于制造各種建筑結(jié)構(gòu)、

橋梁、制船等工程。工具鋼:用于制造各種工具的高強(qiáng)度鋼鐵,如冷作工具鋼、

高速工具鋼等。

耐磨鋼:具有較高的耐磨性能的鋼鐵,適用于礦山、

建筑等場合。不銹鋼:具有耐腐蝕性能的鋼鐵,廣泛應(yīng)用于化工、食品、

醫(yī)療等領(lǐng)域。

3.按生產(chǎn)工藝分類鑄鋼:通過熔化后澆注入模具中并凝固形成固態(tài)的鋼鐵。鍛鋼:通過加熱鋼坯至塑性狀態(tài)后,在壓力作用下使鋼坯發(fā)生塑性變形,形成所需形

狀的鋼鐵。軋鋼:通過將鋼坯經(jīng)過連續(xù)軋制工藝,在高溫下使鋼坯發(fā)生塑性變形,形成所需形狀

的鋼鐵。(一)特性二、

鋼鐵的特性與用途(1)高強(qiáng)度:鋼鐵具有很高的強(qiáng)度,能夠承受較大的載荷。(2)良好的塑性和韌性:鋼鐵的可塑性和韌性較高,能夠進(jìn)行深度加工和成型,同時(shí)

承受變形和應(yīng)力。(3)耐腐蝕性和耐磨性:部分鋼鐵材料如不銹鋼具有良好的耐腐蝕性和耐磨性,能夠

在惡劣環(huán)境下使用。(4)良好的導(dǎo)電性和熱導(dǎo)性:鋼鐵是電的良導(dǎo)體,同時(shí)也具有一定的熱導(dǎo)性。(二)用途二、

鋼鐵的特性與用途1.建筑領(lǐng)域：鋼鐵在建筑領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，如橋梁、高層建筑、地下隧道等結(jié)構(gòu)的支撐和構(gòu)建。2.交通領(lǐng)域：汽車、火車、船舶等交通工具的制造需要使用大量鋼鐵材料，如車架、引擎罩、車輪、鐵軌等。3.制造業(yè)領(lǐng)域：機(jī)械制造、工程機(jī)械等行業(yè)依賴鋼鐵材料制造各種設(shè)備和部件。4.家電領(lǐng)域：電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)材料也大量使用鋼鐵。5.能源領(lǐng)域：在石化、電力設(shè)施等能源行業(yè)中，鋼鐵用于支撐設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行。三、鋼鐵的生產(chǎn)流程鋼鐵的生產(chǎn)流程主要包括以下幾個(gè)步驟,如圖1-9所示:鋼鐵的生產(chǎn)流程主要包括以下幾個(gè)步驟：1.原料采集：主要原料包括鐵礦石、焦炭、石灰石等。2.煉鐵：在高溫下將鐵礦石還原成鐵水。3.煉鋼：去除鐵水中的雜質(zhì)并調(diào)整成分，得到鋼水。4.連鑄：將鋼水連續(xù)澆鑄成鋼坯。5.鋼材加工：通過熱軋、冷軋等工藝將鋼坯加工成不同規(guī)格和形狀的鋼材。四、

課堂互動(dòng)【課堂互動(dòng)】

1.課堂訓(xùn)練：和同學(xué)比一比,看誰能列舉出生活中更多的鋼鐵材料的應(yīng)用場景。

2.討論鋼鐵材料在汽車、

火車、船舶、

飛機(jī)等交通工具中的關(guān)鍵作用。

分析交通領(lǐng)域?qū)?/p>

鋼鐵材料性能的特殊要求及其發(fā)展趨勢。課堂總結(jié)1．鋼鐵材料的定義2．鋼鐵材料的分類

3．鋼鐵的特性與用途。4．鋼鐵的生產(chǎn)流程課后作業(yè)1.完成習(xí)題集相應(yīng)練習(xí)。鋼的熱處理三問題引入1、展示不同熱處理狀態(tài)下鋼材的實(shí)物或圖片，如未經(jīng)處理的鋼材與經(jīng)過淬火后硬度顯著提高的刀具。2、提問：為什么同樣的鋼材經(jīng)過不同處理后性能會(huì)有如此大的差異？圖3-1

（一）鋼的熱處理的基本概念一、

鋼的熱處理的基本概念和目的1．熱處理基本概念熱處理是指材料在固態(tài)下,通過加熱、保溫和冷卻的手段,以獲得預(yù)期組織和性能的一

種金屬熱加工工藝。對(duì)于鋼而言,熱處理能夠顯著改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),進(jìn)而提升其性能。2．鋼的熱處理鋼熱處理是鋼的熱處理是一種重要的金屬熱加工工藝,它通過在固態(tài)下對(duì)鋼進(jìn)行加

熱、保溫和冷卻,以改變其內(nèi)部組織,從而獲得所需的物理、

化學(xué)、

機(jī)械和工藝性能的工

藝方法。（二）鋼鐵熱處理的主要目的一、

鋼的熱處理的基本概念和目的鋼鐵熱處理的主要目的：1.提高鋼的硬度、強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能。2.消除殘余應(yīng)力，改善鋼的切削加工性。3.細(xì)化晶粒，提高鋼的組織均勻性。4.賦予鋼特定的化學(xué)、物理性能，如耐腐蝕性、耐磨性等。圖3-2

(一)退火二、

鋼鐵熱處理的主要方法1.定義:將金屬工件緩慢加熱到一定的溫度(溫度范圍根據(jù)不同的退火方法而定),保持一定時(shí)間后緩慢冷卻(通常是爐中冷卻至600℃左右出爐空冷)下來的熱處理工藝稱退火。2.目的:降低硬度,提高塑性,改善切削加工性能,細(xì)化晶粒,消除內(nèi)應(yīng)力等。

3.分類:包括完全退火、

等溫退火、

球化退火、

擴(kuò)散退火、

去應(yīng)力退火等。圖3-3

鋼鐵退火示意圖(二)正火二、

鋼鐵熱處理的主要方法1.定義:將鋼件加熱到AC3或Acm以上30~50℃,保溫適當(dāng)時(shí)間后在空氣中冷卻下

來的工藝,稱為正火。2.目的:提高鋼的強(qiáng)度和硬度,細(xì)化晶粒,改善切削加工性能等等。

3.分類:作為鍛件、焊接件及滲碳零件的預(yù)先熱處理工序火等。圖3-4

鋼鐵正火工藝示意圖(三)淬火二、

鋼鐵熱處理的主要方法1.定義:將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間后快速冷卻(如水冷、油冷等)的熱

處理工藝。2.目的:獲得高硬度的馬氏體組織,提高鋼的耐蝕性、

耐磨性等。

3.分類:包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火、等溫淬火、表面淬火等。圖3-5鋼鐵淬火溫度示意圖圖3-6各種淬火方法示意圖(四)回火二、

鋼鐵熱處理的主要方法1.定義:將淬火后的鋼重新加熱到低于臨界溫度的一定溫度，保溫一段時(shí)間后置于空氣

或水中冷卻的熱處理工藝。2.目的:降低或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開裂;調(diào)整硬度，提高塑性和韌性；穩(wěn)定尺寸等。

3.分類:包括低溫回火、中溫回火、高溫回火等。

表3-1鋼鐵回火的種類

低溫回火中溫回火高溫回火回火溫度150-250℃350-500℃500-650℃回火組織M回T回S回回火目的在保留高硬度、高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力。提高se及ss，同時(shí)使工件具有一定韌性。

獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。應(yīng)用適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。適用于彈簧熱處理

廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。(五)調(diào)質(zhì)處理二、

鋼鐵熱處理的主要方法1.定義:淬火后進(jìn)行高溫回火的一種復(fù)合熱處理工藝。2.目的:使鋼獲得良好的綜合力學(xué)性能，即強(qiáng)度、塑性和韌性的良好配合。

3.應(yīng)用:廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件,如連桿、螺栓、齒輪及軸類等。(六)表面熱處理1.定義:僅對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的工藝。

2.方法:包括表面淬火、滲碳、氮化等。3.目的:提高工件表層的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度等。三、

熱處理的應(yīng)用領(lǐng)域

熱處理工藝在機(jī)械制造行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，如汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、軸承及各種模具等行業(yè)中都需要進(jìn)行熱處理。隨著制造業(yè)和建筑業(yè)需求的增加，以及城市化進(jìn)程的加快，熱處理鋼板市場也在不斷擴(kuò)大。同時(shí)，隨著新材料和新工藝的發(fā)展，熱處理技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和完善。

綜上所述，鋼的熱處理是一種重要的金屬熱加工工藝，它能夠通過改變鋼的內(nèi)部組織來顯著提升其性能。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需求和目的選擇合適的熱處理方法和參數(shù)對(duì)于獲得高質(zhì)量的鋼件至關(guān)重要。四、

課堂互動(dòng)【課堂互動(dòng)】

1.和同學(xué)比一比,看誰能列舉出生活中更多的鋼鐵熱處理的應(yīng)用場景。

2.選取幾個(gè)典型工業(yè)案例，如汽車齒輪、刀具、彈簧的熱處理工藝。課堂總結(jié)1．鋼鐵熱處理的基本定義和熱處理的目的。2．鋼鐵熱處理的方法及特性

。課后作業(yè)1.完成習(xí)題集相應(yīng)練習(xí)。認(rèn)識(shí)非鐵金屬材料四問題引入1、展示日常生活中常見的非鐵金屬材料制品，如鋁鍋、銅線、鈦合金眼鏡等。2、非鐵金屬材料與鐵金屬材料相比有哪些獨(dú)特之處？圖4-1鋁鍋

圖4-3鈦合金眼鏡

圖4-2銅線

（一）非鐵金屬材料的定義一、

非鐵金屬材料定義與分類1．非鐵金屬材料的定義非鐵金屬材料，也稱為有色金屬材料，是指鐵和鐵基合金（包括生鐵、鐵合金和鋼）以外的所有金屬。這類材料在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色，盡管其產(chǎn)量可能不及黑色金屬材料（鐵及其合金），但其獨(dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域使其成為不可或缺的一部分，如圖4-4、圖4-5所示。圖4-4圖4-5(二)分類一、

非鐵金屬材料定義與分類

非鐵金屬材料主要包括銅、鋁、鎂、

鋅、鉛、鈦及其合金等。這些材料在化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)方面都具有獨(dú)特的特點(diǎn)，使得它們在不同領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如圖4-6、圖4-7、圖4-8、圖4-9所示。(一)銅二、

主要的非鐵金屬材料及其特點(diǎn)1.特性:銅是一種優(yōu)良的導(dǎo)電材料,具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。

此外,銅還具有較高

的耐腐蝕性和可塑性。。2.應(yīng)用:銅及其合金廣泛應(yīng)用于電氣、

建筑、

交通、

冶金等領(lǐng)域。

例如,銅被用于制造

電線、電纜和電機(jī)等電器設(shè)備。(二)鋁1.特性:鋁是一種密度較小、強(qiáng)度較高的金屬,具有良好的耐腐蝕性和可塑性。

鋁的導(dǎo)

電和導(dǎo)熱性能也非常優(yōu)異。2.應(yīng)用:鋁及鋁合金在航空、

建筑、

汽車、

化工等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

特別是在航空工業(yè)

中,鋁及其合金是重要的輕量化材料。(三)鎂二、

主要的非鐵金屬材料及其特點(diǎn)1.特性:鎂是一種輕質(zhì)高強(qiáng)度金屬,具有良好的生物相容性和生物可降解性。2.應(yīng)用:鎂合金被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械領(lǐng)域,因其能夠被人體有效吸收。

此外,鎂合金

在汽車、

航空航天等工業(yè)領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。(四)鈦1.特性:鈦是一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的金屬,具有良好的耐腐蝕性和耐高溫性能。2.應(yīng)用:鈦及其合金在航空、航天等高科技領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如鈦合金被用于制造

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件和機(jī)身結(jié)構(gòu)等。(五)鋅1.特性:鋅是一種化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬,具有良好的耐腐蝕性和可加工性。2.應(yīng)用:鋅主要應(yīng)用于冶金、化工、建筑等領(lǐng)域。例如鋅被用于制造鍍鋅鋼板以提高

鋼材的耐腐蝕性能。

三、

非鐵金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域非鐵金屬材料因其獨(dú)特的性能而在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。(1)電力工業(yè):銅作為優(yōu)良的導(dǎo)電材料被廣泛應(yīng)用于電線、

電纜和電機(jī)等電器設(shè)備的制造。(2)汽車工業(yè):鋁及其合金因其輕量化和高強(qiáng)度的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于汽車制造中。

(3)航空工業(yè):鈦及其合金在航空器的制造中發(fā)揮著重要作用。(4)化工工業(yè):鋅和其他非鐵金屬材料因其良好的耐腐蝕性能而被廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備的制造。。四、

課堂互動(dòng)【課堂互動(dòng)】

1.和同學(xué)比一比,看誰能列舉出生活中更多的非鐵金屬材料的應(yīng)用場景。

2.非鐵金屬材料因其獨(dú)特的性能特點(diǎn)而在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,舉例說明一下。課堂總結(jié)1．非鐵金屬材料的定義2．非鐵金屬材料的分類3．主要的非鐵金屬材料及其特點(diǎn)4．非鐵金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域。課后作業(yè)1.完成習(xí)題集相應(yīng)練習(xí)。認(rèn)識(shí)陶瓷、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料五問題引入1、展示陶瓷餐具、塑料水瓶、碳纖維自行車等日常生活中的物品。2、提問：這些材料為什么能被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域？圖5-1陶瓷餐具

圖5-3碳纖維自行車

圖5-2塑料水瓶

一、

陶瓷材料

陶瓷作為無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域的廣泛稱謂,傳統(tǒng)上涵蓋了利用天然黏土經(jīng)高溫?zé)贫?/p>

成的陶器與瓷器,歷史悠久且文化底蘊(yùn)深厚。

此外,它還延展至一系列人造無機(jī)非金屬材

料,如玻璃、糖瓷制品、

各種耐火材料、

建筑材料(如磚瓦)、結(jié)構(gòu)材料(如水泥、

石灰、

石膏)等,這些材料在日常生活與工業(yè)建設(shè)中均扮演著不可或缺的角色。

進(jìn)入近二十年來,隨著材料科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,陶瓷材料的范疇得到了極大的拓展

與深化。

通過先進(jìn)的化學(xué)合成與材料工程技術(shù),科學(xué)家們成功研制出眾多高性能的工程陶

瓷,這些新型陶瓷材料不僅具備優(yōu)異的物理、

化學(xué)性能,如高強(qiáng)度、

高硬度、

耐高溫、

耐

腐蝕等,還廣泛應(yīng)用于航空航天、

電子信息、

生物醫(yī)療、

能源環(huán)保等高科技領(lǐng)域,成為現(xiàn)

代工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要支柱之一,如圖230所示。如圖5-4所示。圖5-4鋒利的陶瓷刀具(一)普通陶瓷的性能特點(diǎn)及應(yīng)用一、

陶瓷材料1．力學(xué)性能陶瓷材料的硬度都很高。

彈性模量比金屬高幾倍,比塑料則高出幾十

倍。在常溫下幾乎沒有塑性,受載時(shí)不發(fā)生塑性變形就在較低的應(yīng)力下斷裂。

陶瓷韌性極

低或脆性極高,阻礙其應(yīng)用,所以改善陶瓷韌性的研究非常重要。2．熱性能陶瓷是工程上常用的耐高溫材料,大多數(shù)金屬在1000℃以上即喪失強(qiáng)

度,而陶瓷工作溫度高達(dá)到1400℃左右,但是陶瓷的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱性一般低于金屬,且抗震性較差。(一)普通陶瓷的性能特點(diǎn)及應(yīng)用一、

陶瓷材料3．電性能陶瓷具有極高的電阻率,是傳統(tǒng)的絕緣材料,有些陶瓷具有半導(dǎo)體特

性,可用作整流器元件。4．熱性能陶瓷的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因此不僅抗氧化而且對(duì)大多數(shù)酸、

堿、

鹽物質(zhì)

具有良好的耐腐蝕能力。

普通陶瓷制造工藝簡單，成本低廉，應(yīng)用廣泛。除了用作餐具、茶具及工藝美術(shù)品外，由于其熱穩(wěn)定性好、外觀光澤好，在建筑裝飾、衛(wèi)生潔具方面廣泛應(yīng)用；由于其耐蝕性好，在食品化工管道、耐蝕容器及試驗(yàn)器皿方面廣為應(yīng)用；由于其具有優(yōu)良的電絕緣性、耐熱性、硬度等，可用作電工絕緣件、熱電偶套管等(二)工程陶瓷的性能特點(diǎn)及應(yīng)用一、

陶瓷材料

工程陶瓷的原料為人工合成的各種氧化物、

氮化物、

碳化物等,且原料粉的粒度極

細(xì),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)小致密,各方面性能優(yōu)于普通陶瓷。(1)高強(qiáng)度。工程陶瓷強(qiáng)度很高，特別是氧化錯(cuò)陶瓷，室溫抗彎強(qiáng)度可達(dá)1000~1500Mpa。(2)高硬度、高耐磨性。

工程陶瓷的硬度高,有的還具有自潤滑性,摩擦因數(shù)小,耐

磨性好。(3)耐蝕性極好。工程陶瓷能耐幾乎所有的無機(jī)酸(氫氟酸除外)和30%以下的燒堿

溶液。(4)耐熱性能好。工程陶瓷的耐熱性很高，目前工程陶瓷的最高使用溫度可達(dá)1400℃以上。(5)絕緣性好。

工程陶瓷具有優(yōu)良的電絕緣性。二、

有機(jī)高分子材料

有機(jī)高分子材料,亦稱聚合物或高聚物材料,是一類由單一或多種分子1分子團(tuán)通過共價(jià)鍵連接而成的大型分子化合物,其分子量范圍廣泛,通常高達(dá)106道爾頓(化學(xué)單

位)。

這類材料既源自自然,如纖維素、

蛋白質(zhì)和天然橡膠等天然產(chǎn)物,如圖5-5所示,也廣泛通過人工合成方法獲得,包括合成橡膠、

合成樹脂、

合成纖維等非生物來源的高

聚物。圖5-5

天然有機(jī)高分子材料--橡膠(一)有機(jī)高分子材料的性能特點(diǎn)及應(yīng)用二、

有機(jī)高分子材料(1)力學(xué)性能。有機(jī)高分子材料具有足夠的強(qiáng)度和模量,能夠替代部分金屬材料制造多種機(jī)械零部件。(2)熱性能。高分子材料在高溫下可能發(fā)生分解、軟化或熔化等現(xiàn)象，因此其熱穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)之一。

部分高分子材料具有優(yōu)異的耐熱性，能在高溫環(huán)境下保持性能穩(wěn)定。(3)電性能。多數(shù)高分子材料具有卓越的電絕緣性能，電阻率高、介電損耗小、電擊穿強(qiáng)度高。

這使得它們在電氣、電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通過摻雜、

復(fù)合等方法,可以使部分高分子材料具備導(dǎo)電性能。

導(dǎo)電高分子材料在電磁屏蔽、

防靜電等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。(4)化學(xué)性能。

高分子材料對(duì)酸、堿或某些化學(xué)藥品一般都具有良好的耐蝕性能。在一些特殊介質(zhì)中,其耐蝕能力甚至勝過金屬。有機(jī)高分子化合物通常難溶于水,但在適當(dāng)

的有機(jī)溶劑中可以溶解或發(fā)生一定程度的脹大。

這一特性對(duì)材料的加工和使用性能有重要

影響。

高分子涂料具有優(yōu)良的耐候性、耐磨性和耐腐蝕性,被廣泛用于建筑、

汽車、船舶

等領(lǐng)域的涂層保護(hù)。(二)工程塑料的應(yīng)用二、

有機(jī)高分子材料(1)汽車行業(yè)。

工程塑料在汽車制造中有著廣泛的應(yīng)用,如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、座椅、儀表板等零部件的制造。這些部件不僅要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度,還需要具備良好的耐熱、耐寒、耐沖擊等性能。(2)電子電器行業(yè)。在電子電器領(lǐng)域,工程塑料被用于制造電視、

手機(jī)、

電腦等產(chǎn)品

的外殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件。

這些部件需要具備良好的絕緣性、耐腐蝕性以及美觀的外觀。(3)航空航天行業(yè)。

工程塑料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。

由于其輕質(zhì)高強(qiáng)、

耐腐蝕等特點(diǎn),工程塑料被用于制造飛機(jī)、

火箭等航天器的零部件和結(jié)構(gòu)件。(4)建筑行業(yè)。

在建筑領(lǐng)域,工程塑料可用于制造門窗、

管道、

隔熱材料等。

這些材

料不僅具有良好的力學(xué)性能,還具備優(yōu)良的耐候性和耐腐蝕性。(5)機(jī)械設(shè)備行業(yè)。

在機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域,工程塑料可用于制造軸承、齒輪、密封件等零部件。這些部件要求具有較高的耐磨性和耐疲勞性,以保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。。三、

復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或更多種物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)人工制成的一種多相固體材

料,它既保留原組分材料的特性,又具有原單一組分材料所無法獲得的或更優(yōu)異的特性,近幾十年來發(fā)展迅速。(一)復(fù)合材料的性能特點(diǎn)(1)比強(qiáng)度和比剛度高。

增強(qiáng)劑多是強(qiáng)度很高的纖維,所以復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比彈

性模量高于其基體材料。(2)抗疲勞性能好。

復(fù)合材料基體和增強(qiáng)纖維間的界面能夠有效地阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展。疲勞破壞在復(fù)合材料中總是從承載能力比較薄弱的纖維處開始的,然后逐漸擴(kuò)展到結(jié)

合面上。(3)減振能力強(qiáng)。構(gòu)件的自振頻率與結(jié)構(gòu)有關(guān),并且與材料的彈性模量與密度之比即

比模量)的平方根成正比。

復(fù)合材料的比模量大,所以它的自振頻率很高,在一般加載速

度或頻率的情況下,不容易發(fā)生共振而快速斷裂。三、

復(fù)合材料(一)復(fù)合材料的性能特點(diǎn)(4)高溫性能好。增強(qiáng)劑纖維大多有較高的彈性模量,因而常有較高的熔點(diǎn)和較高

的高溫強(qiáng)度。玻璃纖維增強(qiáng)樹脂工作溫度可以到200~300℃。鋁在400500℃以后完

全喪失強(qiáng)度,但用連續(xù)的硼纖維或碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料,在這樣的溫度下仍有較高的強(qiáng)度。(5)減磨、耐磨、

自潤滑性能好。在熱塑性塑料中加入少量短纖維,或者在金屬中加

入硬質(zhì)陶瓷微顆粒可以大大提高它的耐磨性。

氧化鋁短纖維與鋁合金復(fù)合后,與軸承鋼組

成摩擦副做磨損實(shí)驗(yàn)時(shí),磨損量僅為鋁合金的1/96。碳纖維增強(qiáng)塑料具有良好的自潤滑性

能,可用于制造無油潤滑活塞環(huán)、

軸承和齒輪。三、

復(fù)合材料(二)復(fù)合材料的性能特點(diǎn)復(fù)合材料可用于要求輕質(zhì)高強(qiáng)和高剛度的零件,如飛機(jī)的桁條、

蒙皮,火箭的殼體,衛(wèi)星的機(jī)械工程材料支架、

天線;可用于耐磨件,如汽車火車的制動(dòng)盤、

發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等;可用于耐高溫、

抗燒蝕的零件,如導(dǎo)彈的頭部防熱層、

航天飛機(jī)的防熱前緣和火箭發(fā)動(dòng)

機(jī)的噴管等;可用于有光電性能及磁性能要求的信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域,如光纖、

光纜芯和

管、

磁盤片、

屏蔽罩等。

此外,功能復(fù)合材料還可以制造用于生物分離的各種膜材料。如

圖5-6所示。圖5-6

復(fù)合材料制成的輕量無人機(jī)機(jī)身四、

課堂互動(dòng)【課堂互動(dòng)】

1.和同學(xué)比一比,看誰能列舉出生活中更多的復(fù)合材料的應(yīng)用場景。

2.熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)：將陶瓷和有機(jī)高分子材料樣品置于高溫環(huán)境中，觀察并記錄它們的熱變形或燃燒情況。課堂總結(jié)1．陶瓷材料的定義；2．陶瓷材料的分類及性能；3．有機(jī)高分子材料的性能特；4．復(fù)合材料的性能特點(diǎn)。課后作業(yè)1.完成習(xí)題集相應(yīng)練習(xí)。認(rèn)識(shí)其他新型材料六問題引入1、展示一些含有新型工程材料的日常用品，如智能穿戴設(shè)備、自修復(fù)涂料等。2、提問：你知道哪些新型工程材料？它們有哪些獨(dú)特之處？圖6-1手環(huán)

圖6-2塑料水瓶

(一)納米材的定義一、

納米材料

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1~100nm)或由它們作

為基本單元構(gòu)成的材料。

這類材料因其微小的尺寸而表現(xiàn)出與宏觀材料截然不同的性質(zhì)。。(二)納米材料特性(1)高活性。

納米材料具有極高的表面能,使得其表面原子或分子非?；钴S,從而表

現(xiàn)出高抗菌、

防污、

耐磨等特性。(2)高強(qiáng)度與輕量化。

納米材料的晶粒尺寸小,界面多,能夠顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度,同時(shí)保持較低的密度,實(shí)現(xiàn)輕量化。(3)獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。

納米材料的熔點(diǎn)、磁性、

光學(xué)、

導(dǎo)熱、

導(dǎo)電等性質(zhì)往往

不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)。

例如,納米金屬材料的熔點(diǎn)會(huì)顯著降低,而納

米半導(dǎo)體材料則可能表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能。(三)納米材料應(yīng)用領(lǐng)域一、

納米材料

納米材料因其獨(dú)特的性質(zhì)而在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景:(1)電子信息。納米材料可用于制造更小、更快速、更耐用的電子元件,如芯片、傳

感器、顯示器等。

此外,納米材料在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息傳輸?shù)确矫嬉灿兄匾獞?yīng)用。(2)生物醫(yī)藥。納米材料在藥物載體、生物成像、組織工程等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。

例

如,納米藥物可以實(shí)現(xiàn)藥物的靶向輸送和控釋，提高治療效果并減少副作用。(3)能源環(huán)保。納米材料在太陽能電池、燃料電池、儲(chǔ)能材料等方面有重要應(yīng)用,可以提高能源轉(zhuǎn)換效率并降低環(huán)境污染。

此外，納米材料還可用于水處理、空氣凈化等領(lǐng)域。(4)航空航天。納米材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括制造輕質(zhì)高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件、提高

發(fā)動(dòng)機(jī)效率等。(5)其他領(lǐng)域。

納米材料還在紡織、化工、

機(jī)械等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,如納米纖維的制備、納米催化劑的開發(fā)等。(一)智能材料的定義二、

智能材料

智能材料是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材

料。它們是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料，具有傳感、反饋、信息識(shí)別與積累、響應(yīng)、自診斷、自修復(fù)和自適應(yīng)等多種功能。(二)智能材料特性(1)感知功能。能夠檢測并識(shí)別外界(或內(nèi)部)的刺激強(qiáng)度，如電、光、熱、應(yīng)力、應(yīng)變、化學(xué)、核輻射等。(2)驅(qū)動(dòng)功能。

能夠響應(yīng)外界變化，并按照設(shè)定的方式選擇和控制響應(yīng)。(3)自適應(yīng)性。能夠隨著環(huán)境條件或內(nèi)部狀態(tài)的變化自動(dòng)調(diào)整其性能或形狀。(4)自診斷與自修復(fù)。能夠自我發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行修復(fù)，提高材料的可靠性和使用壽命。(三)智能材料特性分類二、

智能材料

智能材料根據(jù)功能特征可劃分為感知材料和響應(yīng)/驅(qū)動(dòng)材料兩大類：(1)感知材料。對(duì)外界的刺激具有感知作用，可用于制造傳感器。常見的感知材料包

括電感材料、光敏材料、濕敏材料、熱敏材料、氣敏材料、光導(dǎo)纖維、形狀記憶材料、磁

致伸縮材料、壓電材料等。(2)響應(yīng)/驅(qū)動(dòng)材料。

對(duì)外界環(huán)境條件或內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生的變化做出響應(yīng)或驅(qū)動(dòng)，用于

制造執(zhí)行器。

常用作執(zhí)行器的材料包括形狀記憶材料、壓電材料、電流變體、磁流變體、

電致伸縮材料和某些智能高分子材料等。(四)智能材料應(yīng)用領(lǐng)域二、

智能材料(1)航空航天。智能材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用包括智能蒙皮、自適應(yīng)機(jī)翼、智能輪胎等，能夠提高飛行器的性能、安全性和可靠性。(2)醫(yī)療領(lǐng)域。智能材料制成的醫(yī)療器材如人工器官、藥物控制器、智能矯治器等，能夠提升醫(yī)療水平，改善患者的生活質(zhì)量。(3)能源與環(huán)保。智能材料在儲(chǔ)能、污水處理、空氣凈化等領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠提高能源利用效率，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。四、

課堂互動(dòng)【課堂互動(dòng)】

1.和同學(xué)比一比,看誰能列舉出生活中更多的新型工程材料的應(yīng)用場景。

課堂總結(jié)1．納米材的定義和特性2．智能材料的定義和特性。課后作業(yè)1.完成習(xí)題集相應(yīng)練習(xí)。材料的選用及應(yīng)用七問題引入1、展示一些日常生活中的物品（如手機(jī)、水杯、建筑等）。2、請同學(xué)們思考這些物品是由哪些材料制成的，并討論這些材料的選擇對(duì)物品性能的影響。圖7-1手機(jī)

圖7-2水瓶

(一)鋼的選用原則一、

鋼(1)強(qiáng)度與韌性。

根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求和承載力計(jì)算,選擇具有足夠抗拉強(qiáng)度和屈服

強(qiáng)度的鋼材。

這是確保結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)。鋼材的韌性也很重要,特別是在承受動(dòng)荷載或

沖擊荷載的情況下,需要選擇韌性好的鋼材以防止脆性斷裂。(2)耐久性。

考慮鋼材的耐腐蝕性和抗疲勞性。

在潮濕、腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境中,應(yīng)選用

耐候鋼、不銹鋼等耐久性能好的鋼材。

根據(jù)工程的使用時(shí)長和負(fù)荷頻率,選擇具有足夠耐久性的鋼材以延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。(3)經(jīng)濟(jì)性。在滿足強(qiáng)度和耐久性要求的前提下,考慮鋼材的價(jià)格和成本。通過代用鋼材或調(diào)整構(gòu)件尺寸來降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。(二)鋼的運(yùn)用實(shí)例一、

鋼(1)建筑結(jié)構(gòu)。高層建筑、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)物廣泛采用鋼材作為承重構(gòu)件。鋼材因其強(qiáng)度高、自重輕、剛度大等特點(diǎn),特別適用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。

在建筑結(jié)構(gòu)中，常用的鋼材類型包括H型鋼、中厚板、高強(qiáng)鋼等。

這些鋼材通過焊接或螺栓連接等方式組合成各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，以滿足不同的工程需求。(2)機(jī)械設(shè)備。

鋼材在機(jī)械設(shè)備制造中也有廣泛應(yīng)用。例如機(jī)床、

起重機(jī)、挖掘機(jī)等重型設(shè)備通常采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼制造,以確保設(shè)備的強(qiáng)度和剛度要求。

鋼材還用于制造設(shè)備的傳動(dòng)部件、支撐部件和連接部件等關(guān)鍵部件,以提高設(shè)備的整體性能和可靠性。(3)壓力容器。

在石油化工、

氣體儲(chǔ)運(yùn)等領(lǐng)域,壓力容器是不可或缺的設(shè)備之一。

這

些設(shè)備通常采用低合金高強(qiáng)度鋼或不銹鋼等優(yōu)質(zhì)鋼材制造,以確保其能夠承受高壓、

高溫

和腐蝕性介質(zhì)等惡劣工況。(4)其他領(lǐng)域。

鋼材還在交通運(yùn)輸、

能源電力、

船舶制造等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

例如,在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,鋼材用于制造鐵路軌道、

汽車車身等部件;在能源電力領(lǐng)域,鋼

材用于制造發(fā)電機(jī)組、

輸電塔等設(shè)備;在船舶制造領(lǐng)域,鋼材則是船體結(jié)構(gòu)的主要材料.(一)塑料的選用原則二、塑料(1)性能匹配。根據(jù)產(chǎn)品對(duì)塑料性能的需求，如強(qiáng)度、韌性、耐溫性、耐腐蝕性、絕緣性等，選擇合適的塑料種類。例如需要承受高溫環(huán)境的部件應(yīng)選用耐熱性好的塑料，如聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)。(2)成本考慮。

在滿足性能要求的前提下,盡量選用成本較低的塑料種類,以降低生

產(chǎn)成本。

不同種類的塑料價(jià)格差異較大,如通用塑料(如聚乙烯、

聚丙烯)的價(jià)格相對(duì)較

低,而工程塑料(如尼龍、

聚碳酸酯)的價(jià)格則較高。(3)環(huán)保性。

隨著環(huán)保意識(shí)的提高,越來越多的企業(yè)和消費(fèi)者開始關(guān)注塑料的環(huán)保

性。

在選用塑料時(shí),應(yīng)考慮其可回收性、

生物降解性以及對(duì)環(huán)境的影響。

例如,聚乳酸(PLA)是一種生物基塑料,具有良好的生物降解性,是環(huán)保塑料的代表之一。(一)塑料的選用原則二、塑料(4)加工性。

塑料的加工性也是選用時(shí)需要考慮的重要因素。

不同種類的塑料在加工

過程中表現(xiàn)出不同的特性,如流動(dòng)性、

成型溫度、

模具收縮率等。選用加工性好的塑料可

以提高生產(chǎn)效率,降低廢品率。(5)安全性。

對(duì)于與食品、

藥品等直接接觸的產(chǎn)品,應(yīng)選用無毒、

無害的塑料種類,以確保產(chǎn)品的安全性。

例如,食品包裝材料常選用聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等無毒

塑料。(二)塑料的運(yùn)用實(shí)例二、塑料(1)包裝材料。

塑料因其輕質(zhì)、

耐摔、

防潮、

易加工等特點(diǎn),在包裝領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)

用。例如,聚乙烯(PE)薄膜用于食品包裝,聚丙烯(PP)用于制作塑料瓶和容器,聚對(duì)

苯二甲酸乙二醇酯(PET)則廣泛用于瓶裝水和飲料的包裝。(2)建筑領(lǐng)域。

塑料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。

例如,聚氯乙烯(PVC)管道用于給排水系統(tǒng),聚氨酯(PU)泡沫用于建筑保溫隔熱材料,聚碳酸酯(PC)板材則用于采

光頂糊等。(3)汽車工業(yè)。

塑料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用非常普遍,從車身外殼到內(nèi)飾件,再到發(fā)動(dòng)機(jī)部件,都可以看到塑料的身影。

例如,聚丙烯(PP)用于制造保險(xiǎn)杠、儀表板等部件,尼龍(PA)則用于制造傳動(dòng)部件和發(fā)動(dòng)機(jī)部件。(4)電子電器。在電子電器領(lǐng)域,塑料因其絕緣性好、

重量輕、易加工等特點(diǎn)而得到

廣泛應(yīng)用。

例如,聚碳酸酯(PC)用于制造電腦外殼、

手機(jī)屏幕等部件,聚苯硫醚(PPS)則用于制造高溫環(huán)境下的電子元件。(5)醫(yī)療領(lǐng)域。

醫(yī)療領(lǐng)域?qū)λ芰系囊筝^高,需要無毒、

無害、

耐腐蝕、

易消毒等特

性。例如聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(PTFE)等塑料在醫(yī)療器械和醫(yī)療包裝中得到廣泛應(yīng)用。四、

課堂互動(dòng)【課堂互動(dòng)】

1.課堂訓(xùn)練：和同學(xué)比一比,看誰能列舉出生活中更多的材料選擇的一般原則的案例。。

課堂總結(jié)1．鋼的選用原則2．塑料的選用原則課后作業(yè)1.完成習(xí)題集相應(yīng)練習(xí)。謝謝！機(jī)

械

基

礎(chǔ)項(xiàng)目三

常用機(jī)構(gòu)項(xiàng)目學(xué)習(xí)導(dǎo)航平面連桿機(jī)構(gòu)一二認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三任務(wù)一

平面連桿機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)概念一二鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化三任務(wù)一學(xué)習(xí)導(dǎo)航平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及組成鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)工作特性四問題引入

飛機(jī)能平安著陸，它的起落架是靠一種穩(wěn)定的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可控的收放和承重。它的結(jié)構(gòu)是怎么樣的呢？平面連桿機(jī)構(gòu)概念一定義1.1平面連桿機(jī)構(gòu)概念平面連桿機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件是用銷軸、滑道（低副）等方式連接起來的，各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均在同一平面或互相平行的平面內(nèi)。最簡單的平面連桿機(jī)構(gòu)是由4個(gè)桿件組成的，簡稱平面四桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、工作可靠，因此應(yīng)用非常廣泛。1.2

平面連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)【課堂互動(dòng)】討論這些機(jī)構(gòu)有什么特性？平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及組成二2.1平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),其四個(gè)運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副。轉(zhuǎn)動(dòng)副2.1平面四桿機(jī)構(gòu)分類分類1.雙曲柄機(jī)構(gòu)：

定義：由兩個(gè)曲柄組成，主動(dòng)曲柄做等速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄做變速運(yùn)動(dòng)。

特點(diǎn)：兩個(gè)曲柄都可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)復(fù)雜。2.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：

定義：由一個(gè)曲柄和一個(gè)搖桿組成，能夠?qū)⑶倪B續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。

特點(diǎn)：曲柄作等速運(yùn)動(dòng)，而搖桿則作變速往復(fù)擺動(dòng)。具有急回特性，即搖桿在空回行

程時(shí)具有較大的平均速度，這在某些機(jī)械中可以用來縮短空回行程的時(shí)間，提高生產(chǎn)率。3.雙搖桿機(jī)構(gòu)：

定義：由兩個(gè)搖桿組成，兩個(gè)搖桿都只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)。

特點(diǎn)：兩個(gè)搖桿的運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)復(fù)雜，可以實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)要求。2.1.1雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)曲柄都可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)復(fù)雜。特點(diǎn)2.1.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄作等速運(yùn)動(dòng)，而搖桿則作變速往復(fù)擺動(dòng)，具有急回特性。特點(diǎn)2.1.3雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)搖桿的運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)復(fù)雜，可以實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)要求。特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化三3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化--曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是指用曲柄和滑塊來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中與機(jī)架構(gòu)成移動(dòng)副的構(gòu)件為滑塊，通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接曲柄和滑塊的構(gòu)件為連桿。3.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化--導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若取曲柄為機(jī)架,則演變?yōu)閷?dǎo)桿機(jī)構(gòu)3.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化--雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)是一種特殊的平面四桿機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)在于具備兩個(gè)滑塊。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)工作特性四4.1急回特性四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件做勻速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件搖桿的往返擺動(dòng)行程和往返速度往往是不一樣的，返程比往程要快，這種運(yùn)動(dòng)特性稱為急回特性。急回運(yùn)動(dòng)的特性，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，它可以使工作行程平均速度小，因而工作行程平穩(wěn)，非工作行程速度加快，以縮短非工作時(shí)間，達(dá)到提高工作效率的目的。4.2死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置是指在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中，從動(dòng)件上的傳動(dòng)角等于零（或壓力角等于90°）的位置，此時(shí)驅(qū)動(dòng)力對(duì)從動(dòng)件的有效回轉(zhuǎn)力矩為零。在機(jī)構(gòu)中，這通常表現(xiàn)為連桿與從動(dòng)件（如曲柄）共線的狀態(tài)。4.2死點(diǎn)位置【課堂互動(dòng)】講述一下在生活中你是否看到過這樣的機(jī)構(gòu)，它有什么樣的特點(diǎn)？課堂總結(jié)本課程的內(nèi)容本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程的學(xué)習(xí)方法掌握比較簡單的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法小組學(xué)習(xí)法、預(yù)習(xí)法、網(wǎng)絡(luò)資源、理論聯(lián)系實(shí)際掌握平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性及應(yīng)用課后作業(yè)1.完成四桿機(jī)構(gòu)類型的判別；2.分別講述每種機(jī)構(gòu)的功能與用途；3.找一找生活中的例子。任務(wù)二

認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)的概念一二凸輪輪從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律三任務(wù)二學(xué)習(xí)導(dǎo)航凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型和應(yīng)用盤形凸輪設(shè)計(jì)方法四問題引入為什么凸輪機(jī)構(gòu)能夠在各種機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用？它的工作原理是什么？凸輪機(jī)構(gòu)的概念一定義1.1凸輪機(jī)構(gòu)的概念

凸輪機(jī)構(gòu)是能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的高副機(jī)構(gòu),它廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械中。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的是根據(jù)工作要求合理地確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并設(shè)計(jì)凸輪輪廓，從而實(shí)現(xiàn)周期性的規(guī)定動(dòng)作。1.2凸輪機(jī)構(gòu)特征【課堂互動(dòng)】討論凸輪機(jī)構(gòu)有什么特性？凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型和應(yīng)用二2.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成1.凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪1、從動(dòng)件2、機(jī)架3三個(gè)基本構(gòu)件及鎖合裝置組成。是一種高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則在凸輪輪廓的控制下按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。

高副機(jī)構(gòu)2.2.1凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類分類1.對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)；2.偏置移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)；3.擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)；2.2.2凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類分類①尖端移動(dòng)從動(dòng)件；

②滾子移動(dòng)從動(dòng)件；

③平底移動(dòng)從動(dòng)件；2.2.3凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件和凸輪保持高副接觸的方式分類分類①力封閉凸輪機(jī)構(gòu)：利用從動(dòng)件的重力、彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與凸輪保持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)

②形封閉凸輪機(jī)構(gòu)：依靠凸輪與從動(dòng)件的特殊幾何結(jié)構(gòu)來保持兩者接觸的凸輪機(jī)構(gòu)。2.2.4凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場景①自動(dòng)車床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)：凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)從動(dòng)桿2往復(fù)擺動(dòng),再通過從動(dòng)桿2上的扇形齒輪3帶動(dòng)橫刀架4運(yùn)動(dòng),完成進(jìn)刀和退刀的動(dòng)作。

②繞線機(jī)機(jī)構(gòu)：軸3轉(zhuǎn)動(dòng),通過蝸桿5和蝸輪6帶動(dòng)凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng),擺動(dòng)從動(dòng)件2的往復(fù)擺動(dòng)使得線繩通過從動(dòng)件2端部的撥叉被均勻地纏繞到線軸4上。凸輪輪從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律三3.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)工作循環(huán)包括推程、遠(yuǎn)休、回程和近休四個(gè)階段。其中，推程是指凸輪推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的過程；遠(yuǎn)休是指凸輪停止推動(dòng)，從動(dòng)件自由運(yùn)動(dòng)的過程；回程是指從動(dòng)件在凸輪作用下返回原位的過程；近休是指從動(dòng)件停止運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)備下一輪推程的過程?；鶊A—以凸輪輪廓的最小向徑為半徑的圓。推程—從動(dòng)件以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律由距離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置B。與推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ為推程運(yùn)動(dòng)角?；爻獭獜膭?dòng)件在彈簧或重力作用下，以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到起始位置。與回程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ’為回程運(yùn)動(dòng)角。遠(yuǎn)休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φs

，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停止不動(dòng)。近休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φ’s

，從動(dòng)件在最近位置停止不動(dòng)。3.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)工作循環(huán)包括推程、遠(yuǎn)休、回程和近休四個(gè)階段。其中，推程是指凸輪推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的過程；遠(yuǎn)休是指凸輪停止推動(dòng)，從動(dòng)件自由運(yùn)動(dòng)的過程；回程是指從動(dòng)件在凸輪作用下返回原位的過程；近休是指從動(dòng)件停止運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)備下一輪推程的過程?；鶊A—以凸輪輪廓的最小向徑為半徑的圓。推程—從動(dòng)件以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律由距離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置B。與推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ為推程運(yùn)動(dòng)角。回程—從動(dòng)件在彈簧或重力作用下，以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到起始位置。與回程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ’為回程運(yùn)動(dòng)角。遠(yuǎn)休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φs

，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停止不動(dòng)。近休—當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φ’s

，從動(dòng)件在最近位置停止不動(dòng)。3.2.1從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律--從動(dòng)件等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在推程（或回程）中的速度為常數(shù)。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，適用于低速輕載的場合。運(yùn)動(dòng)特性分析剛性沖擊:從動(dòng)件的瞬時(shí)加速度趨于無窮大時(shí)，慣性力也趨于無窮大，致使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，這種沖擊稱為剛性沖擊。適用范圍由于產(chǎn)生剛性沖擊，故只適用低速、輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。3.2.2從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律--從動(dòng)件等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律在前半程采用等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，后半程采用等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩部分加速度的絕對(duì)值相等。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律會(huì)產(chǎn)生柔性沖擊，適用于中低速的場合。運(yùn)動(dòng)特性分析柔性沖擊:從動(dòng)件的瞬時(shí)加速度發(fā)生有限值變化，慣性力也發(fā)生有限值變化，機(jī)構(gòu)由此受到的沖擊稱為柔性沖擊。適用范圍由于存在柔性沖擊，故僅適用中、低速場合。盤形凸輪設(shè)計(jì)方法四4.1盤形凸輪設(shè)計(jì)原理凸輪反轉(zhuǎn)原理：

給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上繞凸輪軸心O點(diǎn)的公共角速度-ω1，機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不變，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件一方面隨機(jī)架和導(dǎo)路以角速度-ω1繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面沿導(dǎo)路按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)。尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。O-ω13’1’2’331122ω14.2對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓繪制

對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度ω和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：①選比例尺μl作基圓r0；②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏；③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)的位置。④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。4.2死點(diǎn)位置【課堂互動(dòng)】講述一下在生活中你是否看到過的凸輪機(jī)構(gòu)，它有什么樣的特點(diǎn)？課堂總結(jié)本課程的內(nèi)容本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程的學(xué)習(xí)方法掌握凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型和應(yīng)用方法小組學(xué)習(xí)法、預(yù)習(xí)法、網(wǎng)絡(luò)資源、理論聯(lián)系實(shí)際了解凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律課后作業(yè)1.完成凸輪機(jī)構(gòu)類型的判別；2.分別講述每種凸輪機(jī)構(gòu)的功能與用途；3.找一找生活中的例子。任務(wù)三

認(rèn)識(shí)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)了解棘輪機(jī)構(gòu)的基本形式、工作原理及應(yīng)用一二應(yīng)用實(shí)例三任務(wù)三學(xué)習(xí)導(dǎo)航了解槽輪機(jī)構(gòu)的組成、工作原理及應(yīng)用問題引入生活中常見的放映機(jī)、卷尺、棘輪扳手可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，它的原理是什么呢？棘輪機(jī)構(gòu)的基本形式、工作原理及應(yīng)用一1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型

棘輪機(jī)構(gòu)是利用棘爪推動(dòng)棘輪上的棘齒和從棘齒上滑過的方式，以實(shí)現(xiàn)周期性間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

棘輪機(jī)構(gòu)的組成：棘輪、棘爪和機(jī)架組成。1-棘輪2-驅(qū)動(dòng)棘爪3-扭簧4-原動(dòng)件（搖桿）5-止回棘爪1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型工作過程

搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)→棘爪插入棘齒槽內(nèi)推動(dòng)→棘輪轉(zhuǎn)過一定角度；搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)→棘爪沿棘齒背滑過→棘輪停止不動(dòng)→獲得間歇運(yùn)動(dòng)。止回棘爪可阻止棘輪的逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。1.1

棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型【課堂互動(dòng)】討論這種機(jī)構(gòu)有什么應(yīng)用場景？1.2棘輪機(jī)構(gòu)類型按工作原理分1）齒式棘輪機(jī)構(gòu)2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)1.2棘輪機(jī)構(gòu)類型按嚙合方式分1）外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)2)內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)1.2棘輪機(jī)構(gòu)類型按運(yùn)動(dòng)情況分類1）單向棘輪機(jī)構(gòu)2)雙向棘輪機(jī)構(gòu)1.3棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（1）棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和運(yùn)動(dòng)可靠；（2）從動(dòng)棘輪的轉(zhuǎn)角大小可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，止回棘爪具有防止反轉(zhuǎn)的作用；（3）傳動(dòng)時(shí)有較大沖擊較大和噪聲、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差；

棘輪機(jī)構(gòu)常應(yīng)用于速度較低，載荷不大，運(yùn)動(dòng)精度要求不高的場合。如：如：

自行車：自行車的后撥鏈器就采用了棘輪機(jī)構(gòu)，使得鏈條能夠單向傳動(dòng)，防止倒轉(zhuǎn)。

鐘表：鐘表的秒針和分針通常采用棘輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確的間歇運(yùn)動(dòng)。

紡織機(jī)械：在紡織機(jī)械中，棘輪機(jī)構(gòu)常用于控制紗線或布匹的輸送速度和方向。

制動(dòng)器：棘輪機(jī)構(gòu)可用于杠桿控制的帶式制動(dòng)器中，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。1.4

棘輪機(jī)構(gòu)【課堂互動(dòng)】討論棘輪機(jī)構(gòu)特性與用途？槽輪機(jī)構(gòu)的組成、工作原理及應(yīng)用二2.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型當(dāng)主動(dòng)撥盤作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽輪會(huì)被驅(qū)動(dòng)作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次和停歇一次構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。

主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪和機(jī)架組成。2.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型工作過程靜止階段：在主動(dòng)撥盤上的圓柱銷進(jìn)入槽輪的徑向槽之前，凸鎖止弧會(huì)將凹鎖止弧鎖住，此時(shí)槽輪處于靜止?fàn)顟B(tài)。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)：當(dāng)主動(dòng)撥盤上的圓柱銷進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，凸鎖止弧和凹鎖止弧剛好分離，圓柱銷便開始驅(qū)動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。再次靜止：隨著主動(dòng)撥盤的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)圓柱銷脫離徑向槽時(shí)，凸鎖止弧又會(huì)將凹鎖止弧鎖住，從而使槽輪再次靜止不動(dòng)。2.1

槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型【課堂互動(dòng)】討論這種機(jī)構(gòu)有什么應(yīng)用場景？2.2槽輪機(jī)構(gòu)類型按傳動(dòng)軸的位置關(guān)系分1）平面槽輪機(jī)構(gòu)2）空間槽輪機(jī)構(gòu)2.2槽輪機(jī)構(gòu)類型按槽輪與撥盤的相對(duì)位置分1）外槽輪機(jī)構(gòu)2)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)2.3槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用（1）槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，能運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。（2）對(duì)一個(gè)已定的槽輪機(jī)構(gòu)來說，其轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)；且在轉(zhuǎn)動(dòng)始、末，加速度變化較大，有沖擊。

因此，槽輪機(jī)構(gòu)不適用于高速傳動(dòng)，一般用于轉(zhuǎn)速不很高、轉(zhuǎn)角不需要調(diào)節(jié)的自動(dòng)轉(zhuǎn)位和分度機(jī)械中。2.4

槽輪機(jī)構(gòu)【課堂互動(dòng)】討論槽輪機(jī)構(gòu)特性與用途？應(yīng)用實(shí)例三3.1

棘輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例自行車后輪軸上的棘輪機(jī)構(gòu)，是內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。3.2

槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)是槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例。課堂總結(jié)本課程的內(nèi)容本課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程的學(xué)習(xí)方法了解棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場景小組學(xué)習(xí)法、預(yù)習(xí)法、網(wǎng)絡(luò)資源、理論聯(lián)系實(shí)際了解棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的基本形式、工作原理課后作業(yè)1.完成棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)類型的判別；2.分別講述每種機(jī)構(gòu)的功能與用途；3.找一找生活中的例子。謝謝！機(jī)

械

基

礎(chǔ)項(xiàng)目四

軸與軸承認(rèn)識(shí)軸一二項(xiàng)目學(xué)習(xí)導(dǎo)航認(rèn)識(shí)軸承認(rèn)識(shí)軸一問題引入本章學(xué)習(xí)目標(biāo)4.軸與軸承軸和軸承是機(jī)械中常用的不可缺少的重要零件，用來支承回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)零件，如帶輪、齒輪及蝸輪等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)同一軸上不同零件間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。

通過本項(xiàng)目兩個(gè)工作任務(wù)的開展，能夠使學(xué)生認(rèn)識(shí)軸和軸承的類型、結(jié)構(gòu)，懂得軸和軸承的作用和工作原理。定義4.1認(rèn)識(shí)軸軸的功用是支承軸上零件（如齒輪、帶輪等），承受扭矩和彎矩，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)4.1認(rèn)識(shí)軸（1）了解軸的分類和用途。（2）認(rèn)識(shí)軸的結(jié)構(gòu)和材料。（3）掌握軸和軸上零件的固定方法。4.1認(rèn)識(shí)軸軸的主要功用是支承旋轉(zhuǎn)零件(如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等)，以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是組成器的重要零件之一。一、軸的分類根據(jù)承載情況不同，軸可分為心軸、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)軸三類。根據(jù)軸線形狀，軸又可分為直軸、曲軸、撓性鋼絲軸。二、軸的用途支承回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、帶輪等），傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。4.1認(rèn)識(shí)軸1.直軸直軸在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛,按外形不同可分為光軸(如圖41)、階梯軸(如圖4-2)及一些特殊用途的軸(如花鍵軸、齒輪軸蝸桿軸、凸輪軸和傳動(dòng)軸)。光軸與階梯軸的最大區(qū)別在于光軸直徑無變化而階梯軸直徑有變化。