機械基礎課件

第1章緒論第2章桿件的靜力分析第3章直桿的基本變形第4章工程材料第5章連接第6章機構第7章機械傳動第8章支承零部件第9章機械的節(jié)能環(huán)保與安全防護第10章機械零件的精度第11章液壓與氣壓傳動機械基礎目錄1編輯版pppt第1章緒論1.2一般機械的組成及基本要求1.1課程的內容、性質、任務和基本要求2編輯版pppt1.1課程的內容、性質、任務和基本要求1.1.1課程的內容《機械基礎》課程的內容包括基礎模塊、選學模塊和綜合實踐模塊三大部分。緒論桿件受力分析直桿的基本變形機械工程材料連接常用機構機械傳動支承零部件機械的節(jié)能環(huán)保與安全防護章節(jié)中配有階段性實習訓練，是各專業(yè)學生必修的基礎性內容和應該達到的基本要求?；A模塊3編輯版pppt1.1課程的內容、性質、任務和基本要求基礎模塊主要學習內容：一般機械的組成及機械零件的材料、結構、摩擦、磨損和潤滑等桿件在力作用下處于平衡的問題直桿軸向拉伸與壓縮時的應力分析及強度計算，連接件的剪切與擠壓，圓軸扭轉，直梁彎曲等選擇工程材料鍵連接、銷、螺紋等連接常用的機構、傳動軸、滑動軸承、滾動軸承等機械潤滑、密封、環(huán)保與安全防護等4編輯版pppt1.1課程的內容、性質、任務和基本要求1.1.1課程的內容選學模塊是根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)的實際需要自主確定的選擇性內容，包括：機械零件的精度液壓與氣壓傳動主要學習極限與配合、形位公差、液壓傳動、氣壓傳動等基本知識。選學模塊綜合實踐模塊是以典型機械拆裝、調試和分析為主的綜合性實踐教學內容，側重實踐技能培養(yǎng)。綜合實踐模塊內容另見《機械基礎實訓指導》一書。5編輯版pppt1.1課程的內容、性質、任務和基本要求1.1.2課程的性質和任務課程性質：是中等職業(yè)學校機械類及工程技術類相關專業(yè)的一門基礎課程。課程任務：1）掌握必備的機械基本知識和基本技能，懂得機械工作原理，了解機械工程材料性能，準確表達機械技術要求，正確操作和維護機械設備；2）培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，使其形成良好的學習習慣，具備繼續(xù)學習專業(yè)技術的能力；3）進行職業(yè)意識培養(yǎng)和職業(yè)道德教育，使其形成嚴謹、敬業(yè)的工作作風，為今后解決生產(chǎn)實際問題和職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎。6編輯版pppt1.1課程的內容、性質、任務和基本要求1.1.3課程的基本要求通過《機械基礎》課程的學習，具備對構件進行受力分析的基本知識，會判斷直桿的基本變形；具備機械工程常用材料的種類、牌號、性能的基本知識，會正確選用材料；熟悉常用機構的結構和特性，掌握主要機械零部件的工作原理、結構和特點，初步掌握其選用的方法；能夠分析和處理一般機械運行中發(fā)生的問題，具備維護一般機械的能力。具備獲取、處理和表達技術信息，執(zhí)行國家標準，使用技術資料的能力；能夠運用所學知識和技能參加機械小發(fā)明、小制作等實踐活動，嘗試對簡單機械進行維修和改進；了解機械的節(jié)能環(huán)保與安全防護知識，具備改善潤滑、降低能耗、減小噪聲等方面的基本能力；養(yǎng)成自主學習的習慣，具備良好的職業(yè)道德和職業(yè)情感，提高適應職業(yè)變化的能力。7編輯版pppt1.2一般機械的組成及基本要求1.2.1一般機械的組成例：小轎車8編輯版pppt1.1課程的內容、性質、任務和基本要求小轎車主要由發(fā)動機、傳動裝置、行駛和控制裝置、車身、電氣設備等五部分組成，各部分的主要功用為：1）發(fā)動機：動力裝置，使供入其中的燃料汽油燃燒而發(fā)出動力；2）傳動裝置：將發(fā)動機輸出的動力傳給驅動車輪的裝置；3)行駛和控制裝置：支承全車并保證汽車正常行駛的裝置；*傳動裝置、行駛和控制裝置合并稱為底盤。4）車身：是駕駛員工作和裝載乘客、貨物的場所；5）電氣設備：汽車照明、信號裝置等。9編輯版pppt1.2一般機械的組成及基本要求機器的組成由小轎車可以得出一般機器組成：（1）動力部分：將非機械能轉換為機械能并為機器提供動力。最常見的動力源是發(fā)動機、電動機。（2）傳動部分：將原動機提供的機械能以動力或運動的形式傳遞給工作部分。傳動部分的形式多種多樣，例如齒輪傳動、帶傳動等。（3）工作部分：完成機器預定功能，如小轎車的行駛和控制裝置、車床的刀架、飛機的客倉等。（4）控制部分：保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調動作，如汽車照明、信號裝置、各種按鈕、操縱手柄、儀表等。10編輯版pppt1.2一般機械的組成及基本要求2.幾個名詞（1）機構：各組成部分之間具有確定相對運動的實物組合。（2）機器：能代替或減輕人類勞動，完成有用的機械功或轉換機械能的機構。（3）機械：機構與機器的總稱。（4）零件：機器組成中不可再拆的最小單元，是機器的制造單元。（5）構件：由一個零件或若干個零件剛性組合成的最小的運動單元。（6）部件：部件是機器的裝配單元，機器是由若干部件組成的。11編輯版pppt1.2一般機械的組成及基本要求2.摩擦和磨損摩擦是指兩物體的接觸表面阻礙它們相對運動的機械阻力。按照兩物體相對運動的狀態(tài)，可以分成滑動摩擦、滾動摩擦、滾滑動摩擦和旋轉摩擦等。磨損是由于摩擦導致機械零件表面材料的逐漸喪失或轉移的現(xiàn)象。通常按照磨損的機理可以分成粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損及腐蝕磨損等。磨損會影響機器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使機器提前報廢。12編輯版pppt1.2一般機械的組成及基本要求磨損曲線13編輯版pppt1.2一般機械的組成及基本要求3.潤滑潤滑實際上就是為了減少機械的兩個相對運動的接觸表面之間的摩擦及磨損而采取的措施。根據(jù)摩擦零件的工作條件和潤滑油在摩擦表面間所起的作用，將機械零件的潤滑分為兩個類型：流體潤滑及邊界潤滑。（1）流體潤滑是指在兩摩擦表面之間存在具有一定壓力的流體薄層，流體將摩擦表面完全隔開，而流體中的壓力平衡了摩擦零件所受的外載荷。（2）邊界潤滑是指不光滑表面之間發(fā)生部分表面接觸的潤滑狀況。14編輯版pppt1.2一般機械的組成及基本要求潤滑類型摩擦系數(shù)表潤滑類型油膜厚度/mm摩擦系數(shù)液體靜力潤滑5×10-2～5×10-310-6～10-3液體動力潤滑10-2～10-310-3～10-2彈性液體動力潤滑10-3～10-410-3～10-2邊界潤滑10-3～10-60.05～0.1515編輯版pppt第2章桿件的靜力分析2.4平面力系的平衡方程及應用*2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用2.2力矩、力偶、力的平移2.1力的概念與基本性質16編輯版pppt2.1力的概念與基本性質2.1.1力的概念1．力的定義力是物體間的相互機械作用。也就是說，物體的機械運動狀態(tài)發(fā)生的變化，都是由于其他物體對該物體所施加力的作用結果。2．力的三要素及表示方法力對物體的作用效果取決于三個要素：力的大小、力的方向和力的作用點。三要素中任何一個要素改變，都會使力的作用效果改變。17編輯版pppt2.1力的概念與基本性質2.1.2靜力學基本公理公理1（二力平衡公理）作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。只受兩個力的作用而保持平衡的剛體稱為二力體。右下圖所示結構中的CD桿，不計其自重時，可視為二力桿。

二力平衡二力桿18編輯版pppt2.1力的概念與基本性質公理2（加減平衡力系公理）在已知上力系上加上或減去任一平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。推論1（力的可傳性）作用在剛體的力，作用點可沿作用線任意移動而不改變其作用效果，如下圖所示。19編輯版pppt2.1力的概念與基本性質公理3（力的平行四邊形公理）作用在物體上同一點的兩個力，可以按平行四邊形法則合成一個合力。此合力也作用在該點，其大小和方向由這兩力為邊構成的平行四邊形的主對角線確定。如下圖所示。

20編輯版pppt2.1力的概念與基本性質推論2（三力平衡匯交定理）若剛體受到同平面內三個互不平行的力的作用而平衡時，則該三個力的作用線必匯交于一點。如下圖所示，剛體受不平行三力F1、F2和F3作用而平衡時，這三個力的作用線必匯交于一點。公理4（作用力與反作用公理）作用力和反作用力同時存在于相互作用的物體之間，這兩個力大小相等方向相反，沿作用線分別作用在這兩個物體上。21編輯版pppt2.2力矩、力偶、力的平移力矩的正負號通常規(guī)定：力使物體繞矩心逆時針轉動時為正，反之為負。2.2.1力矩1．力矩的定義如圖所示，用Fd來度量力使物體繞點O的轉動效應，稱為力F對點O之矩，簡稱力矩，以符號MO(F)表示。22編輯版pppt2.2力矩、力偶、力的平移2．力矩的性質1）力矩不僅與力的大小有關，而且與矩心的位置有關，同一個力，因矩心的位置不同，其力矩的大小和正負都可能不同。2）力矩不因力的作用點沿其作用線的移動而改變。3）力等于零或者力臂等于零時力矩為零，即力的作用線通過矩心。2.2.2合力矩定理平面匯交力系的合力對平面任一點的矩，等于力系中所有各分力對于該點力矩的代數(shù)和。數(shù)學表達式為：23編輯版pppt2.2力矩、力偶、力的平移例2-1已知力的作用點，如圖所示，求力F對坐標原點O的矩。解由于沒有給定明確的力臂，直接應用力矩定義計算就比較麻煩，而利用合力矩定理計算很方便，將力F沿坐標軸分解為兩個分力Fx、Fy，則24編輯版pppt2.2力矩、力偶、力的平移2.2.3力偶和力偶矩1．力偶及其力偶矩由兩個大小相等方向相反且不共線的平行力所組成的力系稱為力偶。力偶對物體作用效果用力偶矩來度量，力偶矩的大小等于力的大小與力偶臂的乘積，即簡單記為：力偶矩的方向規(guī)定：逆時針轉向為正，順時針轉向為負。25編輯版pppt2.2力矩、力偶、力的平移2．力偶的性質1）力偶既無合力，也不能和一個力平衡，力偶只能用力偶來平衡。2）力偶對剛體的作用效果與力偶在其作用面內的位置無關。3）只要保持力偶矩的大小和轉向不變，可以同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短，而不改變其對剛體的作用效果。同平面內力偶的等效定理：在同平面內的兩個力偶,如果力偶矩的大小相等,轉向相同,則兩個力偶等效。

=

26編輯版pppt2.2力矩、力偶、力的平移2.2.4力向一點平移的結果及應用力的平移定理：作用于剛體上的力，可平移到剛體上的任意一點，但必須附加一力偶，其附加力偶矩等于原力對平移點的力矩。

27編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用2.3.1約束與約束力的基本概念對物體的某些位移起限制作用的周圍其他物體稱為約束，如軸承就是轉軸的約束。約束限制了物體的某些運動，約束對物體的作用力稱為約束力。一般將物體所受的力分為兩類：一類是能使物體產(chǎn)生運動或運動趨勢的力，稱為主動力，如重力、拉力、推力。主動力有時也叫載荷。另一類是約束反力，如圖所示的力T，它是由主動力引起的阻礙物體運動或運動趨勢的力，稱為被動力。28編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用2.3.2常見的約束類型2．剛性約束

1．柔性約束（柔索）29編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用3．光滑圓柱形鉸鏈約束（2）固定鉸鏈支座（3）活動鉸鏈支座（1）連接鉸鏈

30編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用4．固定端約束

5．球鉸鏈支座

31編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用2.3.3力系

例2-2已知：系統(tǒng)如圖，不計桿、輪自重，忽略滑輪大,P=20kN，求系統(tǒng)平衡時，桿AB、BC受力情況。解AB、BC桿為二力桿，取滑輪B（或點B），畫受力圖，建立圖示坐標系。32編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用2.3.4受力圖

例2-3如右圖（a）所示，三鉸拱橋由左、右兩半拱鉸接而成。設半拱自重不計，在半拱AB上作用有載荷F，試分別畫出拱AC和BC的受力圖。a）解拱BC受鉸鏈C和固定鉸鏈支座B的約束,BC桿為二力桿。力的指向一般由平衡條件來確定，如圖（b）所示。b）33編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用拱AC在鉸鏈C處的約束反力根據(jù)作用和反作用定律得到,拱在A處受有固定鉸鏈支座給它的約束反力，如圖（c）所示。系統(tǒng)整體受力圖如圖（d）所示。c）d）34編輯版pppt2.3約束、約束力、力系和受力圖的應用左拱AC在三個力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱AC的受力圖，如圖（e）所示。此時整體受力圖如圖（f）所示。f）e）35編輯版pppt2.4平面力系的平衡方程及應用*2.4.1平面平行力系的平衡方程及應用平面受平行力的平衡方程為:各力作用線在同一平面內且相互平行的力系即為平面平行力系。36編輯版pppt2.4平面力系的平衡方程及應用*例2-4塔式起重機機架重P=700kN,作用線通過塔架的中心。最大起重量W=200kN,最大懸臂長為12m，軌道AB的間距為4m。平衡塊重Q到機身中心線距離為6m。求解：1）平衡塊的重量Q。2）當平衡塊重Q=180kN時,滿載時A、B給起重機輪子的反力。

37編輯版pppt2.4平面力系的平衡方程及應用*解取起重機為研究對象，畫出受力圖。1）滿載時,在臨界情況下,FNA=0，38編輯版pppt2.4平面力系的平衡方程及應用*當空載時，W=0，為使起重機不繞點A翻倒，在臨界情況下，F(xiàn)NB=0，這時求出的Q值是所允許的最大值。平衡塊的重量應為：2）Q=180kN時：得39編輯版pppt2.4平面力系的平衡方程及應用*2.4.2平面力偶系的平衡方程及應用

平面力偶系合成的結果為一個合力偶，因而要使力偶系平衡，就必須使合力偶矩等于零。平面力偶系平衡的必要和充分條件是：所有各個力偶矩的代數(shù)和等于零。即2.4.3平面一般力系的平衡方程及應用平面一般力系的平衡方程為:40編輯版pppt第3章直桿的基本變形3.5連接件的剪切與擠壓3.4直桿軸向拉伸和壓縮時的強度計算*3.3材料的力學性能3.2直桿軸向拉伸與壓縮時的應力分析3.6圓軸扭轉3.7直梁彎曲3.8組合變形*3.9交變應力與疲勞強度*3.10壓桿穩(wěn)定*3.1直桿軸向拉伸與壓縮41編輯版pppt3.1直桿軸向拉伸與壓縮1．受力特點如圖所示，作用于直桿上的外力合力的作用線與直桿軸線重合，大小相等，方向相反。即：直桿的軸向拉伸與壓縮是由作用線與桿軸重合的外力所引起的。42編輯版pppt3.1直桿軸向拉伸與壓縮2．變形特點主要變形是長度的伸長或縮短，如圖3.2所示，直桿會沿軸線方向產(chǎn)生縱向伸長或縮短。凡以軸向伸長為主要變形特征的直桿稱為拉桿，以軸向壓縮為主要變形特征的直桿稱為壓桿。43編輯版pppt3.2直桿軸向拉伸與壓縮時的應力分析3.2.1內力、應力、變形、應變的概念內力：由外力引起的桿件內部相互作用力。拉壓桿上的內力又稱為軸力。應力：內力在截面上的集度，其中垂直于桿橫截面的應力稱為正應力，平行于橫截面的應力稱為切應力。應變：桿件單位長度的伸長或縮短量稱為線應變，簡稱應變。FN-直桿的軸力（N）A-直桿的橫截面面積(m2)ΔL

-直桿的伸縮量L-直桿的桿長44編輯版pppt3.2直桿軸向拉伸與壓縮時的應力分析*3.2.2直桿軸向拉伸與壓縮時的內力分析（截面法）將受外力作用的桿件假想地切開來，用以顯示內力并由平衡條件來確定其合力，這種方法稱為截面法。步驟簡記為：假想截開、保留代換、平衡求解。例3-1一直桿受外力作用如圖所示，求此桿各段的軸力。45編輯版pppt3.2直桿軸向拉伸與壓縮時的應力分析解沿截面1-1將直桿分為兩段，取出左段。用N1表示右段對左段的作用，為了保持左段的平衡，由左段的平衡方程∑X=0，得N1=6kN。由于截面1-1左邊的一段受拉，N1為正。同理解得N2=-4kN，N3=+4kN。46編輯版pppt3.3材料的力學性能3.3.1材料的力學性能及其應用標準試件變形：材料在外力作用下會產(chǎn)生應力和應變，即變形。有塑性變形和脆性變形之分。比例極限：材料拉伸試驗的應力與應變滿足線性關系的最大應力值。47編輯版pppt3.3材料的力學性能彈性極限：材料保持彈性形變而不產(chǎn)生永久形變時所能承受的最大的應力。屈服極限：使試樣產(chǎn)生給定的永久變形時所需要的應力。金屬材料試樣承受的外力超過材料的彈性極限時，雖然應力不再增加，但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為屈服，即材料承受外力到一定程度時，其變形不再與外力成正比而產(chǎn)生明顯的塑性變形，產(chǎn)生屈服時的應力稱為屈服極限。強度極限：材料在外力作用下發(fā)生破壞時出現(xiàn)的最大應力。也可稱為破壞強度或破壞應力。根據(jù)應力種類的不同，可分為拉伸強度、壓縮強度、剪切強度等。48編輯版pppt3.3材料的力學性能*3.3.2靜載荷下材料拉伸和壓縮低碳鋼的拉伸

49編輯版pppt3.3材料的力學性能：比例極限：彈性極限：屈服極限：強度極限彈性階段：Oa，ab段屈服階段：cd強化階段：de段局部變形階段：ef段50編輯版pppt3.3材料的力學性能鑄鐵的拉伸51編輯版pppt3.3材料的力學性能低碳鋼的壓縮52編輯版pppt3.3材料的力學性能鑄鐵的壓縮53編輯版pppt3.4直桿軸向拉伸和壓縮時的強度計算*3.4.1極限應力根據(jù)失效的準則，將屈服極限（塑性材料）與強度極限（脆性材料）通稱為極限應力。3.4.2許用應力和安全系數(shù)n-安全系數(shù)3.4.3強度條件

對于等截面拉壓桿，表示為：54編輯版pppt3.4直桿軸向拉伸和壓縮時的強度計算*例3-2如圖所示，起重吊鉤的上端借螺母固定，若吊鉤螺栓內徑，材料許用應力。試校核螺栓部分的強度。解：計算螺栓內徑處的面積吊鉤螺栓部分安全。55編輯版pppt3.5連接件的剪切與擠壓3.5.1剪切與擠壓的概念剪切：構件受大小相等、方向相反、作用線相距很近的兩個力F作用時，把沿受力截面的兩側發(fā)生相對錯動的變形形式稱為剪切變形，簡稱剪切。

剪床剪裁鋼筋剪切產(chǎn)生時被剪構件截面的內力稱為剪力FS。單位面積上所受的剪力稱為切應力τ。56編輯版pppt3.5連接件的剪切與擠壓擠壓：在連接件與被連接件間傳遞壓力的接觸面上，發(fā)生相互壓緊的現(xiàn)象稱為擠壓。在構件發(fā)生擠壓變形時，彼此相互擠壓的作用力稱為擠壓力FB。擠壓面上單位面積所受到的擠壓力就稱為擠壓應力。57編輯版pppt3.5連接件的剪切與擠壓例3-3用直徑d=20mm的沖頭在鋼板上沖孔，已知鋼板的厚度t＝10mm，鋼板的剪切強度極限τb=320MPa。求沖床所需的沖壓力F。解沖床所需的沖壓力F58編輯版pppt3.5連接件的剪切與擠壓3.5.2連接件的受剪面與受擠面判斷59編輯版pppt3.6圓軸扭轉3.6.1圓軸扭轉的概念

在桿件的兩端作用兩個大小相等、轉向相反、作用平面垂直于桿件軸線的力偶，使桿件的任意兩個橫截面都發(fā)生繞軸線的相對轉動，這就是扭轉變形。受力特點：桿件兩端垂直于桿軸線的平面內作用兩個大小相等、轉向相反的外力偶。變形特點：桿件的任意兩個橫截面都將發(fā)生繞桿件軸的相對轉動。60編輯版pppt3.6圓軸扭轉扭矩Np-傳遞的功率（kW）N-轉速（r/min）

右手的四指沿著扭矩的旋轉方向卷曲，當大拇指的指向與該扭矩所作用的橫截面的外法線方向一致時，則扭矩為正，反之為負。61編輯版pppt3.6圓軸扭轉*3.6.2圓軸扭轉時橫截面上切應力的分布規(guī)律扭轉現(xiàn)象：1）各圓周線繞軸線轉動了不同的角度，但其形狀、大小及圓周線之間的距離均無變化。2）所有縱向線仍近似地為直線，只是同時傾斜了同一角度，矩形變成了平行四邊形。62編輯版pppt3.6圓軸扭轉切應力：1）扭轉變形時，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒有縱向變形發(fā)生，所以橫截面上沒有正應力。2）扭轉變形時，各縱向線同時傾斜了相同的角度；各橫截面繞軸線轉動了不同的角度，相鄰截面產(chǎn)生了相對轉動并相互錯動，發(fā)生了剪切變形，所以橫截面上有切應力。圓軸橫截面上任意一點的切應力與該點到圓心的距離成正比，方向與過該點的半徑垂直。63編輯版pppt3.7.1直梁彎曲的概念通常把作用于桿件上且都垂直于桿的軸線的外力稱作橫向力。在橫向力作用下，桿的軸線由直線變成曲線的變形形式稱為彎曲變形，以彎曲變形為主的桿件稱為梁。3.7直梁彎曲

生活實例64編輯版pppt3.7直梁彎曲純彎曲梁：只有彎曲作用而沒有剪力作用的梁。直梁：軸線是直線的梁。對稱梁：有對稱平面的梁。非對稱梁：沒有對稱平面的梁。曲梁：軸線是曲線的梁。65編輯版pppt3.7直梁彎曲梁的載荷：在工程實際中歸納為集中載荷、分布載荷及集中力偶三類。（1）集中力（或集中載荷）（2）分布載荷（3）集中力偶66編輯版pppt3.7直梁彎曲梁的基本形式1）簡支梁：梁的一端為固定鉸支座，另一端為活動鉸支座。2）外伸梁：梁有一個固定鉸支座和一個活動鉸支座，而梁的一端或兩端伸出支座之外。3）懸臂梁：梁的一端固定，另一端自由。67編輯版pppt3.7直梁彎曲梁內力的符號規(guī)定彎曲時，梁的橫截面上產(chǎn)生兩種內力：一個是剪力，一個是彎矩。剪力Q的符號規(guī)定：若被保留的梁段的截面上的剪力Q對該截面作“順時針轉”的Q為正，反之為負。68編輯版pppt3.7直梁彎曲彎矩的符號規(guī)定：在橫截面處彎曲變形凸向下時，這一橫截面上的彎矩規(guī)定為正，反之為負。69編輯版pppt3.7直梁彎曲*3.7.2純彎曲時橫截面上正應力的分布規(guī)律變形特點：1）兩條縱線都彎成弧線,靠近底面的縱線伸長了，靠近頂面的縱線縮短了。2）兩條橫線仍保持為直線,只是相互傾斜了一個角度，但仍垂直于彎成曲線的縱線。3）在縱線伸長區(qū)，梁的寬度減??；在縱線縮短區(qū)，梁的寬度增大。情況與軸向拉伸、壓縮時的變形相似。70編輯版pppt3.7直梁彎曲純彎曲時梁橫截面上正應力的分布規(guī)律：1）只有正應力而無切應力。2）正應力沿截面高度按直線規(guī)律分布。3）截面上的彎矩可以看成是整個截面上各點的內力對中性軸的力矩所組成。71編輯版pppt3.8組合變形*桿件AB的變形為彎、壓組合變形72編輯版pppt3.8組合變形*旋翼機的螺旋槳軸的變形為壓扭組合73編輯版pppt3.8組合變形*絞盤軸承受扭轉和彎曲的組合變形74編輯版pppt3.8組合變形*壓縮、扭轉和彎曲變形的組合75編輯版pppt3.9交變應力與疲勞強度*交變應力：隨時間作周期性變化的應力。輪齒受交變應力作用76編輯版pppt3.9交變應力與疲勞強度*火車輪軸受交變應力作用77編輯版pppt3.9交變應力與疲勞強度*疲勞失效：材料若長期處于交變應力下，即是所受的應力遠小于材料的屈服極限，也可能導致構件的突然破壞，且斷裂前無明顯的塑性變形。這種現(xiàn)象稱為疲勞失效。特征：1）破壞時的名義應力值往往低于材料在靜載作用下的屈服應力；2）構件在交變應力作用下發(fā)生破壞需要經(jīng)歷一定數(shù)量的應力循環(huán)；3）構件在破壞前沒有明顯的塑性變形預兆，即使韌性材料，也將呈現(xiàn)“突然”的脆性斷裂金屬材料的疲勞斷裂斷口上，有明顯的光滑區(qū)域與顆粒區(qū)域。78編輯版pppt3.10壓桿穩(wěn)定*細長的受壓桿當壓力達到一定值時，受壓桿可能突然彎曲而破壞，即產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

79編輯版pppt3.10壓桿穩(wěn)定*壓桿穩(wěn)定：受壓桿件處于平衡狀態(tài)時的穩(wěn)定性。

80編輯版pppt3.10壓桿穩(wěn)定*臨界壓力：由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡的壓力的臨界值，又稱為臨界力，用FCR表示。受壓桿在某一平衡位置受任意微小撓動，轉變到其它平衡位置的過程叫屈曲或失穩(wěn)。81編輯版pppt3.10壓桿穩(wěn)定*影響桿件變形的其他因素有：1）交變載荷交變載荷的作用將使桿件發(fā)生疲勞損傷。它是影響桿件疲勞強度的主要因素。2）沖擊載荷沖擊過程中，速度在很短時間內發(fā)生急劇變化，有時降為零，使得加在被沖擊物上的慣性力是很大的，從而在被沖擊構件中引起很大的沖擊應力與變形。3）失穩(wěn)現(xiàn)象4）應力集中82編輯版pppt第4章工程材料4.4其他新型工程材料*4.3工程塑料和復合材料*4.1黑色金屬材料4.5材料的選擇及運用4.2有色金屬材料4.6材料的熱處理*83編輯版pppt4.1黑色金屬材料鐵及鐵合金稱為黑色金屬，也就是鋼和鑄鐵。鋼和鑄鐵都是以鐵和碳兩種元素為主所組成的鐵碳合金。其中碳的質量分數(shù)(含碳量ωc)小于2.11％的鐵碳合金稱為鋼，其余為鑄鐵。

4.1.1鑄鐵鑄鐵是含碳質量分數(shù)(含碳量ωc)大于2.11%的鐵碳合金。根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式和形態(tài)不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。84編輯版pppt4.1黑色金屬材料種類牌號適用范圍及應用舉例灰鑄鐵HT100低負荷和不重要的零件。如蓋、外罩、手輪、支架、重錘等。HT150承受中等負荷的零件，如汽輪機、泵體、軸承座、齒輪箱等。HT200承受較大負荷的零件，如氣缸、齒輪、液壓缸、閥殼、飛輪、床身、活塞、制動鼓、聯(lián)軸器、軸承座等。HT250HT300承受高負荷的重要零件，如齒輪、凸輪、車床卡盤、剪床和壓力機的機身、床身’高壓液壓缸、滑閥殼體等。鑄鐵的牌號及用途

85編輯版pppt4.1黑色金屬材料種類牌號適用范圍及應用舉例可鍛鑄鐵KTH330-08汽車、拖拉機的后橋外殼、轉向機構、彈簧鋼板支座等。KTH350-10KTH370-12KTZ550-04曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸、搖臂等。KTZ650-02KTZ700-02鑄鐵的牌號及用途

86編輯版pppt4.1黑色金屬材料種類牌號適用范圍及應用舉例球墨鑄鐵QT400-18閥體、汽車內燃機零件、機床零件。QT400-15QT500-7機油泵齒輪、機車車輛軸瓦。QT600-3QT700-2曲軸、凸輪軸、氣缸體、氣缸套；括塞環(huán)。QT800-2QT900-2拖拉機減速齒輪，柴油機凸輪軸。鑄鐵的牌號及用途

87編輯版pppt4.1黑色金屬材料種類牌號適用范圍及應用舉例碳素鑄鋼ZG230-450一般用于制造難于用鍛造工藝方法獲得，在性能上又不能用鑄鐵制造的形狀復雜、力學性能要求較高的零件。合金鑄鋼ZG35SiMnZG40CrZG35CrMnMo鑄鐵的牌號及用途

88編輯版pppt4.1黑色金屬材料4.1.2常用碳鋼碳素鋼碳素結構鋼碳素工具鋼普通碳素結構鋼優(yōu)質碳素結構鋼89編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用碳素鋼的牌號及用途

種類牌號適用范圍及應用舉例優(yōu)質碳素結構鋼08強度低，塑性好，適用于制造冷軋鋼板、深沖壓件。1020強度低，塑性、焊接性好，適用于制造焊接件，沖壓件。2535調質處理后具有良好的力學性能，適用于制造受力較大的重要件。4560經(jīng)淬火加中、低溫回火，彈性和耐磨性高，適用于制造彈性件或耐磨件。6590編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用碳素鋼的牌號及用途

種類牌號適用范圍及應用舉例碳素工具鋼T8鑿子、錘子、木工和鉗工裝配工具等高硬度工具。T8AT10刨刀、沖模、絲錐、卡尺、手工鋸條等。T10AT12鉆頭、銼刀、刮刀等。T12A91編輯版pppt4.1黑色金屬材料4.1.3合金鋼●合金鋼是在碳鋼的基礎上加入其他合金元素的鋼?！癯Ｓ玫暮辖鹪赜泄?Si)、錳（Mn）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、鈦（Ti）、鋁（Al）、硼（B）及稀土元素（Re）等。●合金元素在鋼中的作用，是通過與鋼中的鐵和碳發(fā)生作用、合金元素相互之間的作用、以及影響碳鋼的組織和組織轉變過程，從而提高了鋼的力學性能，改善鋼的熱處理工藝性能和獲得某些特殊性能。92編輯版pppt4.1黑色金屬材料合金鋼合金結構鋼合金工具鋼特殊性能鋼低合金結構鋼機械制造用鋼合金滲碳鋼合金調質鋼合金彈簧鋼滾動軸承鋼刃具鋼模具鋼

量具鋼不銹鋼

抗氧化鋼熱強鋼耐磨鋼

93編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用合金鋼的牌號及用途種類牌號適用范圍及應用舉例低合金結構鋼16Mn制造橋梁，汽車大梁、船舶等15MnV制造鍋爐、大型廠房等09Mn2制造油罐、油槽等合金滲碳鋼20Cr制造高速、重載、較強烈的沖擊和受磨損條件下工作的零件，例如汽車、拖拉機的變速齒輪、十字軸以及內燃機凸輪軸等。20CrMnTi20MnVB40MnVB94編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用合金鋼的牌號及用途種類牌號適用范圍及應用舉例合金調質鋼40Cr制造重載、受沖擊零件，如機床主軸、汽車后橋半軸、連桿等。40Mn2B合金彈簧鋼制造各種機構和儀表、彈性元件。滾動軸承鋼GCr15制造刃具、冷沖模具、量具及性能要求與滾動軸承相似的零件。GCr15SiMn95編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用合金鋼的牌號及用途種類牌號適用范圍及應用舉例低合金刃具鋼9SiCr高硬度,高耐磨性,高淬透性，變形小。適合制造要求較高的量具及一般模具刃具。CrMn高速鋼W18Cr4V高熱硬性,高硬度,高耐磨性、高強度。適合制造中速切削刃具及復雜刃具，如車刀、銑刀等。W6Mo5Cr4V296編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用合金鋼的牌號及用途種類牌號適用范圍及應用舉例冷變形模具鋼Crl2高硬度,高耐磨性,高淬透性，強度韌性好，變形小。適合制造尺寸大、變形小的冷模具。如沖模。Crl2MoV熱變形模具鋼5CrNiMo高溫下強度韌性高，耐磨性及抗熱疲勞性好。適合制造尺寸大的熱鍛模及熱擠壓模。3Cr2W8V97編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用合金鋼的牌號及用途種類牌號適用范圍及應用舉例鉻不銹鋼1Cr13適合制造汽輪機葉片、水壓機閥。2Cr133Cr13適合制造彈簧、醫(yī)療器械及在弱腐蝕條件下工作而要求高強度的耐蝕零件。4Cr13鉻鎳不銹鋼0Cr18Ni9適合制造吸收塔、貯槽、管道及容器等。1Cr18Ni998編輯版pppt4.1黑色金屬材料常用合金鋼的牌號及用途種類牌號適用范圍及應用舉例抗氧化鋼4Cr9Si2適合制造加熱爐底板、滲碳箱等的零件1Cr13SiAl熱強鋼15CrMo適合制造高溫強度的汽油機、柴油機的排氣閥、汽輪機葉片、轉子等。4Cr14Ni4WMo耐磨鋼ZGMn13適合制造鐵路道岔、坦克覆帶、挖土機鏟齒等。99編輯版pppt4.2有色金屬材料除鋼鐵材料以外的金屬材料，統(tǒng)稱為有金色屬。4.2.1鋁及鋁合金1．純鋁工業(yè)高純鋁純度可達99.80%，呈銀白色，其密度小，導電性和導熱性高，抗腐蝕性能好，塑性好，無鐵磁性。適宜制作導線、電纜及導熱和耐腐蝕的制件。純鋁的牌號：1070、1060、1050、1040、----表示純度依次降低100編輯版pppt4.2有色金屬材料2．鋁合金在鋁中加入適量的硅、銅、鎂、錳等合金元素就可以得到較高強度的鋁合金。鋁合金形變鋁合金鑄造鋁合金防銹鋁硬鋁超硬鋁鍛鋁鋁-硅系鋁-銅系鋁-鎂系鋁-鋅系101編輯版pppt4.2有色金屬材料4.2.2銅及銅合金1.純銅玫瑰紅色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般稱為紫銅。有良好的導電性、導熱性、極好的塑性和耐蝕性。主要用于電線、電纜、電子元件及導熱器件等。T1、T2、T3、T4、----表示純度依次降低純銅的牌號：102編輯版pppt4.2有色金屬材料2.銅合金銅合金根據(jù)主加元素不同，可分為黃銅、青銅、白銅。在工業(yè)上最常用的是黃銅和青銅。黃銅的牌號:H××表示平均含銅量的百分數(shù)例如：H70表示平均含銅量為70%的銅鋅合金。黃銅是以鋅為主加元素的銅合金，因色黃而得名。黃銅敲起來聲音很好聽，因此因此鑼、鈴、號等都是用黃銅制造的。黃銅又分為普通黃銅和特殊黃銅。普通黃銅僅由銅和鋅組成的銅合金。103編輯版pppt4.2有色金屬材料青銅：銅與鋅或鎳以外的元素組成的合金。按化學成分不同，分為普通青銅、特殊青銅兩類。壓力加工用青銅的牌號：鑄造青銅的牌號:QSn××表示Sn含量的百分數(shù)ZSn××除銅外其它元素的符號和含量的百分數(shù)●普通青銅具有耐磨、耐蝕和良好鑄造性能，用于制造蝸輪、軸承和彈簧以及工藝品等?！裉厥馇嚆~(又稱無錫青銅)的力學性能、耐磨性、耐蝕性，一般都優(yōu)于普通青銅，而鑄造性能不及普通青銅，主要用于制造高強度耐磨零件，如軸承、齒輪等。104編輯版pppt4.2有色金屬材料白銅白銅是銅鎳合金，因色白而得名。它的表面很光亮，不易銹蝕，主要用于制造精密儀器、儀表中耐蝕零件及電阻器、熱電偶等。●生產(chǎn)中最常用的錫青銅有較高的抗蝕性、耐磨性，多用于制造軸瓦、軸套等耐磨零件。鋁青銅有較高的強度、抗蝕性、耐磨性、耐熱性和焊接性，常用于鑄造承受重載的耐磨件，如齒輪、蝸輪、軸套、船舶等零件。105編輯版pppt4.3工程塑料和復合材料*4.3.1工程塑料塑料按受熱后所表現(xiàn)的行為可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料可以高溫軟化、低溫硬化，常用的有尼龍（聚酰胺）、聚乙烯等；熱固性塑料加熱時軟化，然后固化成型，但不能重復進行，常用的有酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料等。人們習慣上又將塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。工程塑料通常具有較高的強度或具有耐高溫、耐腐蝕、耐輻射等特殊性能。常用的工程塑料有聚酰胺(尼龍)、聚甲醛、ABS、有機玻璃等。工程塑料不僅用于傳動系統(tǒng)如齒輪、軸承等，還可以制造一般結構零件、耐蝕件、絕緣件、密封件以及礦山機械上的大型蝸輪，直徑幾米的環(huán)套等。106編輯版pppt4.3工程塑料和復合材料*4.3.2橡膠橡膠是一種有機高分子材料，常用作密封、抗振、減振及傳動材料。橡膠具有良好的耐磨性、隔音性和阻尼特性。橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠兩類。天然橡膠是從橡膠樹或杜仲樹等植物的漿汁中制取的，主要成分是聚異戊二烯。天然橡膠的抗拉強度與回彈性比多數(shù)合成橡膠好，但耐熱老化性和耐大氣老化性較差，不耐臭氧，不耐油和有機溶劑，易燃燒。它一般用作輪胎，電線電纜的絕緣護套等。合成橡膠是將石油或乙醇、乙炔、天燃氣體或其他產(chǎn)物經(jīng)過加工、提煉而獲得，并具有類似橡膠性質的合成產(chǎn)物。這種材料可以用來代替天然橡膠。常用的合成橡膠有丁苯橡膠、氯丁橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。107編輯版pppt4.3工程塑料和復合材料*4.3.3復合材料復合材料是由兩種或兩種以上性質不同的材料組合而成，可以得到單一材料無法比擬的綜合性能，是一種新型的工程材料。復合材料一般可以分為纖維復合材料，層疊復合材料，細粒復合材料和骨架復合材料等。纖維復合材料大部分是纖維和樹脂的復合。根據(jù)所用的纖維和樹脂的不同，可分為玻璃纖維復合，碳纖維、石墨纖維復合，晶須復合等。層疊復合材料是把兩種以上不同材料層疊在一起。細粒復合材料一般是粉料間的復合?？煞譃榻饘倭Ｅc塑料復合。骨架復合材料包括多孔浸漬材料和夾層結構材料。108編輯版pppt4.3工程塑料和復合材料*波音飛機109編輯版pppt4.3工程塑料和復合材料*4.3.4陶瓷陶瓷是無機非金屬固體材料，一般可分為傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷兩大類。傳統(tǒng)陶瓷是粘土、長石和石英等天然原料，經(jīng)粉碎、成型和燒結制成，主要用于日用品、建筑、衛(wèi)生以及工業(yè)上的低壓和高壓電瓷、耐酸、過濾制品。特種陶瓷是以各種人工化合物(如氧化物、氮化物等)制成的陶瓷，常見的有氧化鋁瓷、氮化硅瓷等。主要用于化工、冶金、機械、電子工業(yè)、能源和某些新技術領域等，如制造高溫器皿、電絕緣及電真空器件、高速切削刀具、耐磨零件、爐管、熱電偶保護管以及發(fā)熱元件等。110編輯版pppt4.3工程塑料和復合材料*航天飛機表面裝陶瓷防護瓦片111編輯版pppt4.4其他新型工程材料*新型工程材料有納米材料、粉末冶金、貯氫合金、形狀記憶合金、非晶態(tài)合金超導材料等。納米材料和粉末冶金在工程上應用廣泛。

4.4.1納米材料納米實際上是一個長度單位，簡寫為nm。1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m。將大塊的物體細分成超微粒子（直徑約1～100nm）后，材料將會隨著量變而質變，即納米材料的力、電、熱、光、磁以及化學性質都將發(fā)生突變。112編輯版pppt4.4其他新型工程材料*4.4.2粉末冶金粉末冶金是將幾種金屬粉末或金屬與非金屬粉末混合均勻后壓制成型，再經(jīng)過燒結而獲得成型零件的加工方法。粉末冶金具有高的硬度和摩擦系數(shù)，由于材料本身有微小的孔隙，因此具有良好的吸附性和過濾作用。粉末冶金按制品材料的主要成分可分為鐵基粉末冶金和銅基粉末冶金。粉末冶金的典型應用是用來制作含油軸承、摩擦材料和硬質合金。用粉末冶金制造的硬質合金刀具，具有硬度高（69～81HRC），熱硬性好（可達900～1000℃）、耐磨性好、抗壓強度高、壽命長等特點。113編輯版pppt4.5材料的選擇及運用4.5.1選材的基本原則1．保證使用性能材料的使用性能主要是針對材料的強度、剛度、塑性、韌性、耐熱性、耐磨性等性能指標要求，為保證滿足這些要求，通常從零件的工作條件、失效形式和性能指標三個方面進行分析確定。機械零件的工作條件主要是指零件在正常工作過程中的受力狀況、工作溫度及所處的環(huán)境介質類型和性質。失效形式是指零件在使用過程中的過量變形、斷裂和尺寸變化。零件的失效形式?jīng)Q定了其所用材料應滿足的主要力學性能，分析失效形式也是改進設計、制造的重要手段。114編輯版pppt4.5材料的選擇及運用2．考慮工藝性能工藝性能好是指所選材料能用最簡易的方法制造出零件。材料類型鑄造性鍛造性焊接性可加工性灰鑄鐵優(yōu)—極差良可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵良—極差良白口鑄鐵良—極差極差低碳鋼、低合金鋼一般優(yōu)良或優(yōu)一般或良高合金鋼差一般差一般鋁優(yōu)優(yōu)一般良或優(yōu)銅一般或良優(yōu)一般一般或良常用金屬材料的工藝性能表

115編輯版pppt4.5材料的選擇及運用3．滿足經(jīng)濟性經(jīng)濟性好是指所選材料能夠制造出成本最低的機器。選擇鋼材時，應在滿足使用要求的條件下，盡量采用價格便宜供應充分的碳素鋼，如10～25鋼常用作沖壓件和焊接件，35～50鋼常用作齒輪、軸、鍵等零件，60鋼以上的鋼號用于彈簧，Q295(09Mn2)、Q345(16Mn)鋼等用于橋梁、車輛等。必須采用合金鋼時也應優(yōu)先選用我國資源豐富的硅、錳、硼、釩類合金鋼，加35CrMnSi和ZG35SiMn等。需要指出的是機器的價格不僅取決于材料價格，而與加工費用關系很大，有時雖采用了較昂貴的材料，但由于加工簡便，外廓尺寸及重量減小，卻能制出成本低的機器來。116編輯版pppt4.5材料的選擇及運用4.5.2典型零件的選材1．軸、桿類零件軸、桿類零件包括各種傳動軸、絲杠、光杠、連桿、撥叉、搖臂及螺栓等，一般都是各種機械中重要的受力和傳動零件，要求具有優(yōu)良的韌性、疲勞抗力和耐磨性以防止疲勞斷裂。常用的材料是30～50中碳鋼，其中45鋼使用最多，經(jīng)調質后具有較好的綜合力學性能。合金鋼具有比碳鋼更好的力學性能和淬透性能，可以在承受重載并要求減輕零件重量和提高軸頸耐磨性等情況下才用，常用的合金調質鋼有40Cr、40CrNi、35CrMnSi、35CrMo、45Mn2V、40CrMnMo等。有時也可用低碳鋼改性處理以獲得高性能的零件。117編輯版pppt4.5材料的選擇及運用2．齒輪類零件齒輪類零件要求齒輪必須具有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，齒面有高的硬度和耐磨性，齒心部有足夠的強韌性，齒根部有高的抗彎強度。一般齒輪應選用40、45鋼等中碳結構鋼制造，采用正火或調質處理。重要機械上的齒輪，可選用40Cr、40CrNi、40MnB、35CrMo等。118編輯版pppt4.5材料的選擇及運用3．機架、箱體類零件機架箱體類零件包括各類機械的機身、底座、支架、齒輪箱、軸承座、內燃機缸體、缸套等，是機器中很重要的零件。大多數(shù)機架或箱體類零件結構復雜，常選用鑄造毛坯。受力很小，要求自重輕時，可選用工程塑料。受力不大，主要承受靜力的箱體，可選用灰鑄鐵。受力不大，要求自重輕或導熱良好的箱體，可選用鑄造鋁合金。對于受力較大，要求高強度、高韌性或高壓高溫下工作的箱體類零件，如汽輪機機殼等可選用鑄鋼。119編輯版pppt4.6材料的熱處理*4.6.1簡化的Fe-Fe3C狀態(tài)圖*1.鋼鐵材料(Fe-C)合金的組織結構鐵碳合金中會出現(xiàn)鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體及萊氏體等多種基本組織。

鐵素體：是碳溶于α-Fe的體心立方晶格中的間隙固溶體，用F或α表示。鐵素體的組織和性能與純鐵相似，強度、硬度較低，塑性和韌性好。奧氏體：碳溶于γ-Fe的面心立方晶格中的間隙固溶體，用A或γ表示。奧氏體的強度、硬度較低，但塑性較好。120編輯版pppt4.6材料的熱處理*4.6.1簡化的Fe-Fe3C狀態(tài)圖*1.鋼鐵材料(Fe-C)合金的組織結構滲碳體：硬度很高，而塑性和韌性很差，脆性很大，對鋼的性能影響很大。直接從液態(tài)合金中析出的Fe3C，呈粗大的板條狀，用Fe3CI表示；奧氏體中析出的Fe3C，呈網(wǎng)狀分布，用Fe3CII表示。珠光體：鐵素體和滲碳體的機械混合物，用P表示。萊氏體：奧氏體和滲碳體的共晶混合物，用Ld表示。121編輯版pppt4.6材料的熱處理*2．簡化的Fe-Fe3C合金狀態(tài)圖ACD：液相線AECF：固相線GS：A2線ES：ACM線ECF：共晶線PSK：共析線122編輯版pppt4.6材料的熱處理*4.6.2鋼的熱處理熱處理是采用適當?shù)姆绞綄饘俨牧匣蚬ぜM行加熱、保溫和冷卻以獲得預期的組織結構與性能的工藝。根據(jù)加熱和冷卻方法不同，工業(yè)生產(chǎn)中常用的熱處理工藝大致可分為普通熱處理即退火、正火、淬火、回火，表面熱處理即表面淬火、化學熱處理。123編輯版pppt4.6材料的熱處理*1．鋼的退火退火是將工件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。根據(jù)成分和退火目的的不同，退火可分為完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火等。通過退火可以降低硬度，提高塑性，改善切削加工和壓力加工性能；細化晶粒，改善內部組織和性能；為以后的熱處理作準備。2．鋼的正火正火是將工件加熱奧氏體化后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的應用與退火一樣，一般作為預備熱處理。對性能要求不高的零件，以及一些大型或形狀復雜的零件，淬火容易開裂，也用正火作為最終熱處理。124編輯版pppt4.6材料的熱處理*3．鋼的淬火淬火是將工件加熱奧氏體化后以適當方式冷卻獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。淬火常見的冷卻介質有：水、鹽水和礦物油。常用的淬火方法有：單介質淬火、雙介質淬火、分級淬火、等溫淬火。4．鋼的回火回火是將淬火鋼重新加熱到低于727℃的某一溫度，保溫一定時間，然后空冷到室溫的熱處理工藝。通過回火可以消除殘余應力，防止變形和開裂；調整工件硬度、強度、塑性和韌性，達到使用性能要求；穩(wěn)定組織與尺寸，保證精度；改善和提高加工性能。125編輯版pppt4.6材料的熱處理*5．表面淬火表面淬火是僅對工件表面層進行的淬火。其目的是使工件表面具有高硬度、耐磨性而心部具有足夠的強度和韌性。一般包括感應淬火和火焰淬火等。6．鋼的化學熱處理化學熱處理是將工件置于適當?shù)幕钚越橘|中加熱、保溫、冷卻，使一種或幾種元素滲入鋼件表層，以改變鋼件表面層的化學成分、組織和性能的熱處理工藝?；瘜W熱處理的種類很多，根據(jù)滲入元素的不同，化學熱處理分為滲碳、滲氮、碳氮共滲等。126編輯版pppt第5章連接5.4銷連接5.3花鍵連接5.1認識連接5.5螺紋連接5.2平鍵連接5.6彈簧*5.7聯(lián)軸器5.8離合器*127編輯版pppt5.1.1連接的類型與應用皮帶輪與軸的內燃機中錐軸與輪轂的機床的主軸進給箱中的齒輪與齒輪軸間的三通的安全閥的電動機與液壓泵軸間的平鍵連接半圓鍵連接花鍵連接銷連接螺紋連接彈簧連接聯(lián)軸器連接5.1認識連接

128編輯版pppt5.1認識連接5.1.2鍵連接的功用與分類鍵主要用于對軸和軸上的旋轉零件（如齒輪、凸輪、鏈輪等）或擺動零件（如搖臂等）之間進行周向固定，并傳遞轉矩，有時也可作導向零件。有些類型的鍵還可以實現(xiàn)軸上零件的軸向固定。鍵的結構簡單，裝拆方便，工作穩(wěn)定可靠，因此應用較廣。根據(jù)鍵在連接時的松緊狀態(tài)不同，可分為松鍵連接和緊鍵連接兩類。129編輯版pppt5.1認識連接1．松鍵連接松鍵連接工作時以鍵的兩側面為工作面來傳遞轉矩，故鍵的頂面與軸上零件之間有一定的間隙，而鍵寬與鍵槽需緊密配合。松鍵連接所用的鍵有普通平鍵、半圓鍵、導向平鍵及花鍵等。松鍵連接只對軸上零件作周向固定，不能承受軸向力，如果要軸向固定，則需要附加緊定螺釘或定位環(huán)等定位零件。采用松鍵連接時，軸與軸上零件連接時的對中性好，特別在高速精密傳動中應用更多。130編輯版pppt2．緊鍵連接緊鍵可分為楔鍵連接和切向鍵連接。（1）楔鍵連接：楔鍵分為普通楔鍵及。普通楔鍵有圓頭（A型）和方頭（B型）兩種形式。（2）：一個切向鍵由兩個單邊楔鍵組成，其上下面（窄面）為工作面。5.1認識連接鉤頭楔鍵切向鍵連接131編輯版pppt5.2平鍵連接《認識鍵連接》教學視頻

了解鍵連接的原理和作用132編輯版pppt5.2.1平鍵連接的結構和標準1．平鍵連接的結構根據(jù)連接結構分為、和連接等三種；根據(jù)軸與輪轂之間有無相對移動又分為靜連接和動連接兩類。5.2平鍵連接普通平鍵導向平鍵滑鍵

A型（圓頭）B型（方頭）C型（單圓頭）

133編輯版pppt5.2平鍵連接2．平鍵連接的標準平鍵是標準件，其選用依據(jù)須參照國家標準。鍵的標記方法：鍵b×LGB/T1096—2003B其中：b為鍵寬；

L為鍵的總長度；GB/T1096—2003為國家標準代號；B為B型鍵。注意：A型鍵不用標出A,而B或C則應標明。普通平鍵及鍵槽尺寸公差，見課本表5.1。

134編輯版pppt5.2平鍵連接5.2.2普通平鍵連接的選用*1．普通平鍵的選用原則平鍵的選用先根據(jù)工作要求和連接的結構特點選擇鍵的類型，再根據(jù)軸的直徑d由標準中選定鍵的截面尺寸b

h（如表5.1）。鍵的長度一般可按輪轂的長度而定，即鍵長要略短于（或等于）輪轂的長度，輪轂的長度一般可取（1.5～2）d，d為軸的直徑。注意所選定的鍵長要符合標準L系列。應用實例135編輯版pppt5.2平鍵連接選用如圖所示的減速器輸出軸與齒輪的平鍵連接。已知軸在輪轂處的直徑d=

100mm，齒輪和軸的材料為45鋼，輪轂的長度B＝150mm，試選用平鍵。解：選用平鍵按軸的直徑d＝100mm和輪轂的長度B＝150mm，查表5-1，選用b×h×L＝28×16×140的A型普通平鍵。平鍵尺寸的公差為：鍵寬b＝28h9；鍵高h＝16h11；鍵長L＝140h14標記為：鍵28×140GB1096—79。136編輯版pppt2．平鍵連接的強度計算（1）平鍵的失效形式平鍵連接的主要失效形式有：較弱零件工作面壓潰、磨損、鍵的剪斷（一般極少出現(xiàn)）。（2）平鍵連接傳遞扭矩時的受力假設載荷沿鍵長度與高度方向均勻分布，不計摩擦，則平鍵連接傳遞轉矩時的受力分析，。（3）普通平鍵連接的強度計算普通平鍵屬于靜連接，其主要失效形式為工作面壓潰，只需進行：式中：T-扭矩（N·mm）；k-鍵的工作高度（mm）；l-鍵的工作長度（mm）；d-軸徑（mm）；[σp]-許用擠壓應力（MPa）。5.2平鍵連接如圖所示擠壓強度計算137編輯版pppt應用實例：已知某減速器中的齒輪安裝在軸的兩支點之間，構成靜連接。齒輪與軸的材料均為鍛鋼，齒輪精度為7級，安裝齒輪處的軸徑d＝60mm,齒輪輪轂寬度為110mm。要求傳遞的轉矩T＝2000N·m,載荷有輕微沖擊。試設計此連接。解：1）2）3）4）5.2平鍵連接因為鍵、軸和轂的材料均為鋼，查表5-2得許用應力[σP]＝100～120MPa,取[σP]＝110MPa。鍵的工作長度l＝L﹣b＝100﹣18=82mm,鍵與輪轂的接觸高度k＝0.5h＝0.5×11＝5.5mm?？梢姀姸炔蛔?，應修改設計。改用2個鍵按180o布置。強度計算時按1.5個鍵進行。

強度滿足

確定鍵的類型選擇鍵的截面尺寸鍵連接的強度計算結論根據(jù)鍵所在的軸徑選擇鍵的截面尺寸。軸徑d＝60mm，從表5.2查得：鍵寬b＝18mm,鍵高h＝11mm，鍵長l＝100mm。選用：鍵18×100GB/T1096-2003

由于8級精度以上的齒輪要求一定的定心精度，故該軸轂連接應選擇普通平鍵連接。又因為該齒輪位于兩支點之間所以選擇A型鍵（圓頭）。138編輯版pppt5.3花鍵連接花鍵連接是由花鍵軸和花鍵孔連接而成，花鍵軸相當于多個鍵齒沿軸周向均布，而花鍵孔則相當于多個鍵槽沿輪轂孔周向均布。

139編輯版pppt5.3花鍵連接5.3.1花鍵連接的特點花鍵齒側面為工作面，適用于動連接和靜連接。其特點如下：1）花鍵齒較多且分布均勻，故工作面積大、受力較均勻、承載能力較高。2）齒軸一體且齒槽淺、齒根應力集中小，強度高且對軸的強度削弱減少。3）軸上零件對中性好、導向性較好。4）采用滾齒技術加工花鍵，但是加工需專用設備、制造成本高?；ㄦI連接主要用于定心精度高、載荷大或經(jīng)?；频倪B接?；ㄦI連接的齒數(shù)、尺寸、配合等均應按標準選取。

140編輯版pppt5.3花鍵連接5.3.2花鍵的類型按齒形不同分為

和。矩形花鍵的齒廓是矩形,國標規(guī)定，矩形花鍵采用小徑定心方式，即外花鍵和內花鍵的小徑作為配合表面。其特點是定心精度高，定心的穩(wěn)定性好，可以利用磨削的方法消除熱處理產(chǎn)生的變形。矩形花鍵連接廣泛應用于飛機、汽車、拖拉機、機床等領域。矩形花鍵漸開線花鍵漸開線花鍵的齒廓是漸開線，分度圓壓力角有30o及45o兩種。國標規(guī)定漸開線花鍵采用齒形定心方式。特點是漸開線花鍵的制造工藝與齒輪完全相同，加工工藝成熟，制造精度高，花鍵齒根強度高，應力集中小，易于定心，用于載荷較大、軸徑也大且定心精度高時的連接。多用于輕載、小直徑和薄壁零件的靜連接。141編輯版pppt5.4銷連接銷連接根據(jù)用途不同分為定位銷、聯(lián)接銷和安全銷。定位銷主要用來固定零件間的相對位置，它是組合加工和裝配時的重要輔助零件。

142編輯版pppt5.4銷連接聯(lián)接銷用于連接，可傳遞不大的載荷。143編輯版pppt5.4銷連接安全銷可作為安全裝置中的過載剪斷零件。144編輯版pppt5.4銷連接常用銷的類型、特點和應用

工作可靠，拆卸方便，用于鎖定其他緊固件。開口銷彈性圓柱銷內螺紋圓柱銷銷孔需鉸制，多次裝拆后會降低定位精度和連接的緊固。只能傳遞不大的載荷。內螺紋圓柱銷多用于盲孔，彈性圓柱銷用于沖擊、振動的場合。普通圓柱銷圓柱銷特點和應用圖形類型145編輯版pppt5.4銷連接常用銷的類型、特點和應用

螺尾圓錐銷內螺紋圓錐銷便于安裝。定位精度比圓柱銷高。在連接件受橫向力時能自鎖。銷孔需鉸制。螺紋供拆卸用。普通圓錐銷圓錐銷特點和應用圖形類型146編輯版pppt5.5螺紋連接5.5.1常用螺紋的類型、特點和應用1．螺紋分類1）按螺旋線繞行方向分為右旋螺紋和左旋螺紋。一般常用的是右旋螺紋，左旋螺紋僅用于某些有特殊要求的場合。2）按螺旋線的數(shù)目分為單線螺紋和多線螺紋。單線螺紋一般用于連接，多線螺紋多用于傳動。3）按螺紋截面形狀分為三角形、梯形、鋸齒形、矩形以及其他特殊形狀的螺紋。4）按用途不同分為連接螺紋和傳動螺紋。147編輯版pppt5.5螺紋連接螺紋旋向的判定：方法1：將螺紋豎起來看，螺紋可見部分向右上升的為右旋螺紋，向左上升的為左旋螺紋。方法2：順時針旋入的為右旋螺紋，逆時針旋入的為左旋螺紋。

148編輯版pppt5.5螺紋連接適用于高溫、高壓和潤滑系統(tǒng)。圓錐管螺紋多用于水、煤氣管路，潤滑和電線管路系統(tǒng)中。圓柱管螺紋應用最廣。一般連接多用粗牙，細牙用于薄壁零件，也常用于受沖擊、振動零件，如微調機構。普通螺紋聯(lián)接螺紋應用牙型外觀牙型名稱種類常用螺紋的特點與應用149編輯版pppt5.5螺紋連接用于傳力或傳導螺旋。矩形螺紋用于單向受力的傳力螺旋，如螺旋壓力機千斤頂?shù)取ｄ忼X形螺紋應用較廣，用于傳動，如機床絲杠等。梯形螺紋傳動螺紋應用牙型外觀牙型名稱種類常用螺紋的特點與應用150編輯版pppt5.5螺紋連接5.5.2螺紋連接的主要類型、結構、應用和防松方法螺紋連接是指利用螺紋零件構成可拆卸的固定連接。螺紋連接具有結構簡單、緊固可靠、裝拆快捷方便的特點，因此應用極為廣泛。1.螺紋連接的類型、結構及應用151編輯版pppt5.5螺紋連接螺紋連接的基本類型有四種：、、和。螺栓連接雙頭螺柱連接螺釘連接緊定螺釘連接螺栓穿過被連接件的通孔，與螺母組合使用，結構簡單、裝拆方便，適用于被連接件厚度不大且能夠從兩面進行裝配的場合。螺栓連接特點和應用結構類型將螺柱上螺紋較短的一端旋入并緊固在被連接件之一的螺紋孔中，不再拆下，適用于被連接件之一較厚不宜制作通孔及需經(jīng)常拆卸，連接緊固或緊密程度要求較高的場合。雙頭螺柱連接特點和應用結構類型螺釘穿過較薄被連接件的通孔，直接旋入較厚被連接件的螺紋孔中，不用螺母，結構緊湊，適用于被連接之一較厚，受力不大，且不經(jīng)常裝拆，連接緊固或緊密程度要求不太高的場合。螺釘連接特點和應用結構類型緊定螺釘旋入被連接件之一的螺紋孔中，其末端頂住另一被連接件的表面或相應的凹坑中，以固定兩零件的相對位置，并可傳遞不大的力或轉矩。緊定螺釘連接特點和應用結構類型152編輯版pppt5.5螺紋連接2.螺紋連接防松方法螺紋連接件常為單線螺紋，滿足自鎖條件，一般情況下不會自行脫落。但在受沖擊、振動、變載荷作用以及工作溫度大幅變化時，螺紋連接有可能松開，影響工作，甚至發(fā)生事故。為了保證螺紋連接的安全可靠，必須采取有效的防松措施。常用的防松措施有摩擦力防松和機械防松兩類。153編輯版pppt5.5螺紋連接螺紋連接防松方法

利用兩螺母的對頂作用使螺栓始終受到附加的拉力和附加的摩擦力。結構簡單，用于低速重載場合，外廓尺寸大，應用不如彈簧墊圈普遍。雙螺母防松彈簧墊圈材料為彈簧鋼，裝配后墊圈被壓平，其反彈力使螺紋間保持壓緊力和摩擦力。結構簡單、應用廣泛。彈簧墊圈防松摩擦力防松說明簡圖防松措施154編輯版pppt5.5螺紋連接螺紋連接防松方法

在旋緊螺母后，止動墊圈一側被折轉；墊圈另一側折于固定處，則可固定螺母與被連接件的相對位置；要求有固定墊片的結構。止動墊圈防松在旋緊槽形螺母后，螺栓被鉆孔。銷釘在螺母槽內插入孔中，使螺母和螺栓不能產(chǎn)生相對轉動。安全可靠，應用較廣。開口螺母防松機械方法防松說明簡圖防松措施155編輯版pppt5.5螺紋連接螺紋連接防松方法

螺釘緊固后，在螺釘頭部小孔中串入鐵絲，但應注意串孔方向為旋緊方向。常用于無螺母的螺釘連接。串聯(lián)金屬絲防松將墊圈內翅插入螺栓（軸）的槽內，而外翅翻入圓螺母的溝槽中，使螺母和螺桿沒有相對運動。常用于滾動軸承的固定。止動墊圈和園螺母防松機械方法防松說明簡圖防松措施156編輯版pppt5.5螺紋連接螺紋連接防松方法

用粘合劑涂于螺紋旋合表面，擰緊螺母后粘合劑能自行固化，防松效果良好。粘結防松用沖頭沖2～3個點。焊接和沖點防松其他防松說明簡圖防松措施157編輯版pppt5.5螺紋連接5.5.3螺紋連接的拆裝1.螺紋連接件的裝配（1）螺母或螺釘與零件貼合的表面應當經(jīng)過加工，否則容易使聯(lián)接松動或使螺釘彎曲。（2）螺母或螺釘和接觸表面之間應保持清潔，螺孔內的臟物應當清理干凈。（3）裝配時，必須對擰緊力矩加以控制。（4）在裝配過程中必須保證裝配工具和零件有活動的余地。圖例無法裝配158編輯版pppt5.5螺紋連接（5）雙頭螺柱的軸心線必須與被聯(lián)接件的表面垂直。（6）成組螺栓或螺母擰緊時，應根據(jù)被連接件形狀和螺栓的分布情況，按一定的順序逐次(一般為2～3次)擰緊螺母，以防止螺栓受力不一致，甚至變形。

159編輯版pppt5.5螺紋連接2.螺紋連接件的拆卸螺紋連接的拆卸要點如下：1）選擇好工具，觀察拆裝螺紋連接件的扳手空間，正確選用扳手規(guī)格，按順序拆卸，并將拆卸零件按順序擺放在零件存放盤內，邊拆卸邊觀察連接結構及螺紋防松的方法，做好記錄。2）較細小、易丟失的零件（如緊定螺釘、螺母、墊圈及銷子等）清理后盡可能再裝到主要零件上，防止遺失。3）對容易產(chǎn)生位移而又無定位裝置或有方向性的相配件，要先作好標記，再拆卸，以便復裝時容易辨認。160編輯版pppt5.6彈簧*彈簧是彈性元件。由于它具有剛性小、彈性大、在載荷作用下容易產(chǎn)生彈性變形等特性，被廣泛用于各種機器、儀表及日常用品中。彈簧的類型很多，分類如下：根據(jù)受力的性質主要分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧等四種；根據(jù)彈簧的形狀可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、盤簧等；根據(jù)制造材料彈簧又可分為金屬彈簧和非金屬彈簧。161編輯版pppt5.6彈簧*常用彈簧的類型、類型及應用

承受壓力。當空間尺寸相同時，矩形截面彈簧比回形截面彈簧吸引能量大，剛度更接近于常數(shù)。矩形截面壓縮彈簧承受壓力。結構簡單，制造方便，應用最廣。圓截面壓縮彈簧圓柱螺旋彈簧特點及應用簡圖類型162編輯版pppt5.6彈簧*常用彈簧的類型、類型及應用

承受轉矩。主要用于壓緊和蓄力以及傳動系統(tǒng)中的彈性環(huán)節(jié)。圓截面扭轉彈簧承受拉力。圓截面拉伸彈簧圓柱螺旋彈簧特點及應用簡圖類型163編輯版pppt5.6彈簧*常用彈簧的類型、類型及應用

承受沖擊載荷。緩沖、吸振能力強。用于要求緩沖和減振能力強的重型機械。對置式碟形彈簧承受壓力?？煞乐构舱?，穩(wěn)定性好，結構緊湊。多用于承受較大軸向載荷和減振的場合。圓截面壓縮彈簧圓錐螺旋彈簧特點及應用簡圖類型164編輯版pppt5.6彈簧*常用彈簧的類型、類型及應用

類型簡圖特點及應用環(huán)形彈簧承受沖擊載荷。圓錐面間具有較大的摩擦力，因而具有很高的減振能力，常用于重型設備的緩沖裝置，如機車、鍛壓設備和飛機著陸裝置等。165編輯版pppt5.6彈簧*常用彈簧的類型、類型及應用

承受彎矩。主要用于汽車、拖拉機和鐵路車輛的車箱懸掛裝置中，起緩沖和減振作用。多板彈簧板彈簧承受轉矩。圈數(shù)多，變形角大，儲存能量大。多用于作壓緊彈簧和儀器、鐘表中的儲能彈簧。非接觸型蝸卷形盤簧特點及應用簡圖類型166編輯版pppt5.7聯(lián)軸器5.7.1聯(lián)軸器的功用聯(lián)軸器主要用于軸與軸之間的