2016机械设计基础（机工版）教案：第一部分 入门基本理论知识概述.docVIP

《机械设计基础》授课教案 电气、机电班 第一部分：入门基本理论知识概述 机器的概念及组成 （一）机器的概念 1、机械： 机器和机构的总称。 2、机器： 人工物体组合，各部分之间具有确定的相对运动，能够转换或传递能量、物料和信息的机械。 3、机构： 人工物体组合，各部分之间具有一定的相对运动的机械。 构件： 相互之间能作相互运动的机件。 零件：机械的构成单元。 零件与构件的区别： 零件是制造单元，构件是运动单元，零件组成构件，构件是组成机构的各个相对运动的实体。 机构与机器的区别： 机器能完成有用的机械功或转换机械能，机构只是完成传递运动、力或改变运动形式，同时 机构是机器的主要组成部分。 （二）机器的组成 一台完整的机器，通常由四部分组成 原动机部分（动力装置）： 作用是将其它形式的能量转换为机械能，以驱动机器各部分的运动。 执行部分（工作机构）： 　　　　机器中直接完成具体工作任务。 传动部分（传动装置）： 将原动机的运动和动力传递给工作机构。 操纵或控制部分： 显示、反映、控制机器的运行和工作。 (三)、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： 金属材料在各种加工条件下所表现出来的性能。 使用性能： 金属零件在使用条件下材料所表现出来的性能。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。 金属材料的物理性能 物理性能：指金属所固有的属性。它包括密度、熔点、导热性、热膨胀和磁性等。 1、密度 单位体积金属的质量（单位：㎏/m3）。根据密度，可分为轻金属（4.5g/㎝3）/㎝2。αk值越大，冲击韧度超高。 　 疲劳强度：金属材料在无限多次交变载荷（钢107次、有色金属108次）作用下而不破坏的最大应力称疲劳强度或疲劳极限。施加的交变应力是对称循环力时，所得的疲劳强度用σ－1表示。 金属材料的工艺性能：金属材料的工艺性能是指其在各种加工条件下所表现出来的适应能力。 铸造性：金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。 锻压性：金属材料能否用锻压方法制成优良锻压件的性能。 焊接性：金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力。 （五）、机械零件的强度 在外力作用下的零件，要求能够正常的工作，一般应满足以下三个方面的要求： 足够的强度； 必要的刚度； 足够的稳定性。 （一）机械零件的强度 机械零件的强度是指零件受载后抵抗断裂、塑性变形和表面失效的能力。 内力，即是构件内部之间或各质点之间的相互作用力。 构件在未受外力作用时，其中即有内力存在；当受到外力作用时，这些构件内力就要发生相应的变化，可以认为，在外力作用下出现了附加内力，材料力学中，只研究外力与附加内力的关系，故将附加内力简称为内力。 应力：根据“平面假设”可知，内力在横截面上是均匀分布的，若杆轴力为N，横截面面积为A，则单位面积上的内力为： 　　　　　　　　　　　　　　σ＝N/A 　　　　　式中σ称为正应力，它反映了内力中横截面上分布的密度，国际单位为帕斯卡（Pa）。 　 P P P N 许用应力·强度条件 1）在外力作用下材料不被破坏的条件下，应力能够达到的最大限度，称为该材料的极限应力σjx 2）将测定的极限应力σjx作适当降低，规定出杆件能安全工作的应力最大值，这就是许用应力〔σ〕。 为保证零件有足够的强度，必须使零件在受载后的工作应力不超过许用应力。 即：σ≤〔σ〕 (六)、摩擦和磨损 1、摩擦 　摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。 摩擦的基本概念、分类、摩擦状态及物理值见教材P9面表1－1。 2、磨损 1、磨损的过程 　机件的磨损过程大致分为三个阶段 走合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段 2、磨损的类型 　　　根据磨损的机理分可分为以下五种 1）粘着磨损： 摩擦表面不平峰尖在相互作用的各点发生“冷焊”（粘附）后，材料从一个面转移到另一个面形成的磨损。 异类材料比同类材料抗粘性好；脆性材料比塑性材料抗粘性好；表面粗糙度愈小，抗粘能力愈强。 2）磨料磨损： 由外部进入摩擦表面间的游离颗粒或硬的不平峰尖在较软材料表面划刨出许多沟纹而形成的磨损。 材料的硬度超高，耐磨性越好；磨料的平均尺寸越大、硬度越大，磨损越大。 3）疲劳磨损 当作滚动或滚滑运动的高副受到反复的接触应力，如果接触应力超过材料的接触疲劳强度，就会在其表面或表面下形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展和相互连接，就会造成许多颗粒从零件工作表面脱落下来，而形成的磨损。 钢的心部硬度越高，产生疲劳裂纹的危险性越小；提高表面质量，在一定范围内能提高抗疲