机械零件材料学基础概论
机械材料概论
对材料的电学、磁学、热 学、光学乃至耐腐蚀性能 都有重大影响
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结合键
组成物质的粒子，如原子、离子或分子之 间的相互作用力称为结合键。
整体材料的性质主要是由结合键的性质决 定的。
从自由原子形成一个结合键，体系能量降 低，降低幅度称为键能
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莱氏体组织
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材料科学的意义
结构是由化学成分、加工（及使用）条件 决定的，性能由结构决定。
材料选择、加工工艺的选择影响零件的性 能与寿命。
材料科学的理论对于选用材料、材料加工、 新材料的研究开发都有指导意义。
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1-5 工程材料的分类
材料的分类方法很多 根据材料的本性和结合键的性质，工程材
材料与机械制造
成形和改性工艺
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课程的性质与任务
机械设计与制造类专业重要的技术基础课， 使学生在获得工程材料一般知识的基础上,了解
常用材料成分、组织、性能和加工工艺之间的关 系及其用途, 初步具备合理选择材料和使用材料、 正确选择加工方法及安排制订加工工艺路线的能 力,也为后继有关课程的学习奠定必要的材料学 基础。 以培养学生具有合理选用材料,正确选定热处理 工艺方法,妥善安排工艺路线的初步能力为主要 目标。
一般情况下,材料的硬度越高,其耐磨性就越好。 对于同一类型材料，硬度与强度相关。
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（6）韧性
韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力---韧度
冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断 裂的能力。
断裂韧性：用KIC表示，表明材料有裂纹存 在时抵抗脆性断裂的能力。
韧性是强度与塑性的综合体现。 韧性与温度有关—脆性转变温度TK
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学习方法
机械设计基础第9章机械零件设计概论(六-1)
一）强度准则
强度准则是指零件中的应力不得超过许用值。
即： σ ≤ σlim
σlim ----材料的极限应力
脆性材料：σlim = σB (强度极限)
延伸率 < 5％
塑性材料：σlim = σS (屈服极限) 延伸率 > 5％
为了安全起见，引入安全系数S，得：
B
如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，
由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在
表层内约20μm处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹中将
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
机器的可靠度——指在规定的使用时间内和预定的环 境下机器能够正常工作的概率。
机器由于某种故障而不能完成预定的功能称为失 效，它是随机发生的，其原因是零件所受的载荷、环 境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化 的。为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零 件性能两个方面使其变化尽可能小。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
其它专用要求——针对不同机器所特有的要求。例如： 1)对机床有长期保持精度的要求； 2)对飞机有质量小，飞行阻力小而运载能力大的要求；
3)对流动使用的机器有便于安装和拆卸的要求；
4)对大型机器有便于运输的要求等等。
机械设计基础中的工程材料概述
机械设计基础中的工程材料概述工程材料在机械设计中扮演着重要的角色，它们是构建可靠机械系统的基础。
本文将从材料的选择和应用角度，对机械设计基础中的工程材料进行概述。
首先，我们将介绍几种常见的工程材料，包括金属材料、聚合物材料和复合材料。
然后，我们将讨论这些材料的物理和力学性质，以及它们在机械设计中的应用。
最后，我们将探讨未来工程材料的发展趋势。
一、金属材料的概述金属材料是一类常见的工程材料，其特点是具有优良的导电性和导热性，同时还具有较高的强度和韧性。
金属材料可以分为两大类：非铁基金属和铁基金属。
常见的非铁基金属材料包括铜、铝、镁等，而铁基金属材料则主要包括铁、钢和铸铁。
金属材料在机械设计中广泛应用于结构件、轴承、齿轮等部件的制造上。
二、聚合物材料的概述聚合物材料是一类具有高分子结构的工程材料，具有较低的密度、良好的耐化学性和电绝缘性。
聚合物材料可以分为两大类：热塑性聚合物和热固性聚合物。
常见的热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯等，而热固性聚合物则主要包括环氧树脂、不饱和聚酯等。
聚合物材料在机械设计中常用于制造轻量化部件、密封件、绝缘件等。
三、复合材料的概述复合材料是由两个或两个以上的不同材料组合而成的工程材料，结合了各种材料的优点。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料和层合板材料等。
纤维增强复合材料由纤维和基体组成，具有较高的强度和刚度，常用于制造航空航天器和高性能汽车等。
颗粒增强复合材料由颗粒和基体组成，常用于制造摩擦材料和摩擦密封材料等。
层合板材料由多个薄板层叠而成，具有较高的抗弯刚度和抗冲击性能。
四、工程材料的物理和力学性质工程材料的物理和力学性质对其在机械设计中的应用具有重要影响。
物理性质包括密度、热导率、导电率等，力学性质包括强度、韧性、硬度等。
这些性质可以通过实验测试和理论计算来确定，以满足设计要求。
例如，在选择材料时，需要考虑到其强度、刚度和耐磨性等方面的要求，以确保系统的可靠性和耐久性。
机械制造中的基本知识与理论解析
机械制造中的基本知识与理论解析机械制造是现代工业中的核心领域之一，它涉及到各种机械设备的设计、制造和维护。
在机械制造的过程中，有一些基本的知识与理论是必不可少的。
本文将从材料选择、工艺流程和质量控制等方面进行论述，以解析机械制造中的基本知识与理论。
一、材料选择在机械制造中，材料的选择是至关重要的。
不同的材料具有不同的特性，因此在选择材料时需要考虑到机械设备的使用环境、受力情况以及使用寿命等因素。
常见的机械制造材料包括金属材料、塑料材料和复合材料等。
金属材料具有良好的强度和导热性能，适用于制造机械零部件。
塑料材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能，适用于制造机械外壳和密封件。
复合材料具有高强度和轻质的特点，适用于制造高性能的机械结构件。
二、工艺流程机械制造的工艺流程包括设计、加工和装配等环节。
在设计环节中，需要根据机械设备的功能和要求进行合理的设计。
设计人员需要掌握机械工程学的基本原理，包括力学、热学和流体力学等知识。
在加工环节中，需要选择合适的加工方法和工艺参数。
常见的加工方法包括铣削、车削、钻削和磨削等。
在装配环节中，需要保证各个零部件的精确配合，以确保机械设备的正常运行。
三、质量控制质量控制是机械制造中的重要环节。
在制造过程中，需要进行各种检测和测试，以确保产品的质量。
常见的质量控制方法包括尺寸检测、材料分析和性能测试等。
尺寸检测可以通过量具和测量仪器进行，以确保零部件的尺寸精度符合要求。
材料分析可以通过化学分析和金相分析等方法进行，以确保材料的成分和结构符合要求。
性能测试可以通过静态试验和动态试验等方法进行，以确保机械设备的性能符合要求。
总之，机械制造中的基本知识与理论对于保证产品的质量和性能至关重要。
材料选择、工艺流程和质量控制是机械制造中的重要环节，需要掌握相应的知识和技能。
只有在掌握了这些基本知识与理论的基础上，才能够设计出高质量、高性能的机械设备。
因此，不论是从事机械制造工作的人员，还是对机械制造感兴趣的人士，都应该加强对机械制造中的基本知识与理论的学习和理解，以提升自己在这一领域的能力和水平。
机械及机械零件设计基础知识
机械及机械零件设计基础知识1. 引言机械设计是机械工程领域的一项重要任务，它涉及到各种机械设备的设计、制造和维护。
在进行机械设计之前，我们需要掌握一些基础知识，这些知识将成为我们设计过程中的指导和依据。
本文将介绍机械及机械零件设计的基础知识，包括材料选择、设计原则、机械连接、机械零件的功能需求等。
2. 材料选择机械设计中，材料的选择是至关重要的。
不同的材料具有不同的物理和机械性质，对于不同的应用场景，我们需要选择合适的材料。
常见的机械材料包括金属材料、塑料材料和复合材料。
金属材料通常具有良好的强度和刚性，适用于承受重载的部件；塑料材料具有良好的韧性和耐腐蚀性，适用于制造需要轻巧和绝缘的零件；复合材料具有优异的特性组合，例如高强度和低密度，适用于制造空间限制且需要高性能的部件。
在选择材料时，我们需要考虑以下因素：•强度：材料的强度直接影响到零件的承载能力，需要选择具有足够强度的材料。
•刚度：材料的刚度决定了零件在负载下的变形程度，需要选择足够刚度的材料。
•耐腐蚀性：如果零件会暴露在腐蚀介质中，需要选择具有良好耐腐蚀性的材料。
•热膨胀系数：材料的热膨胀系数决定了零件在温度变化时的变形程度，需要选择与应用环境相适应的材料。
3. 设计原则在机械设计中，设计原则是指设计师在设计过程中应该遵循的基本原则和规范。
3.1. 安全性原则安全性是机械设计中最重要的考虑因素之一。
设计师应该确保设计的机械设备能够安全运行，并符合安全标准和规定。
为了确保安全性，设计师需要考虑以下方面：•避免设计缺陷和潜在的危险因素。
•设计合适的安全装置，例如防护罩、传感器等。
•考虑人机工程学原则，确保操作方便和人体工程学。
3.2. 功能性原则机械设备的设计应该符合其预期的功能需求。
设计师需要充分了解设备的使用场景和工作原理，确保设计的零件和结构能够满足设备的功能要求。
3.3. 经济性原则设计师在设计机械设备时，应该尽量减少材料和能源的浪费，并控制成本。
机械制造基础知识概述
机械制造基础知识概述机械制造基础知识是指了解和掌握机械制造造领域中的基本概念、原理和技术要点。
了解机械制造基础知识可以帮助我们更好地理解和应用于机械设计和制造过程中的相关技术和方法。
本文将对机械制造基础知识进行概述，包括材料选取、机械元件、机械传动和机械加工几个方面。
一、材料选取在机械制造造过程中，材料是至关重要的因素之一。
材料的选取需要根据机械设计的要求和使用环境来确定。
常见的机械材料有金属材料和非金属材料两大类。
1. 金属材料：包括钢、铝、铜、铁等，在机械制造造中常用于制作机械元件和结构部件，具有强度高、导电性好、耐磨等特点。
2. 非金属材料：包括塑料、橡胶、陶瓷等，在机械制造造中常用于密封件、绝缘件等方面，具有重量轻、绝缘性好、耐腐蚀等特点。
二、机械元件机械元件是构成机械装置的基本部件，根据其功能可以分为传动元件、支撑元件和连接元件三类。
1. 传动元件：主要包括齿轮、皮带、链条等，用于传递动力和实现速度转换。
2. 支撑元件：主要包括轴承、滑动轴承等，用于支撑、限制和定位运动部件。
3. 连接元件：主要包括螺栓、联轴器等，用于连接机械元件并传递力和转矩。
三、机械传动机械传动是指通过机械元件将动力从一个地方传递到另一个地方的过程。
根据传动方式的不同，机械传动可以分为直接传动和间接传动两类。
1. 直接传动：直接将动力从一个部件传递到另一个部件，如通过轴传递动力。
2. 间接传动：通过机械元件进行传递，如通过齿轮传递动力。
四、机械加工机械加工是指利用机械设备对工件进行切削、锻造、焊接等加工过程。
常见的机械加工方法包括铣削、钻孔、车削、研磨等。
在机械加工中，需要注意加工精度、表面光洁度以及刀具的选择和维护等方面。
总结：机械制造基础知识是机械制造造领域中至关重要的一部分。
通过了解和掌握材料选取、机械元件、机械传动和机械加工等方面的知识，我们可以更好地应用于机械设计和制造的实践中。
在实际的机械制造造过程中，我们需要根据具体的要求选择合适的材料、设计合理的机械元件、选择合适的传动方式、并采用适当的机械加工方法来完成所需的产品。
机械工程材料基础共76页文档
第一章机械零件的失效分析一、基本要求本章主要介绍了机械零件在常温静载下的过量变形、在静载和冲击载荷下的断裂、在交变载荷下的疲劳断裂、零件的磨损失效和腐蚀失效以及在高温下的蠕变变形和断裂失效。
要求学生掌握全部内容。
二、重点内容1 零件的过量变形以及性能指标,如屈服强度、抗拉强度、伸长率、硬度等。
2 零件在静载和冲击载荷下的断裂及性能指标，如冲击韧性、断裂韧性等。
3 零件在交变载荷下的疲劳断裂、疲劳抗力指标及影响因素。
4 零件的磨损和腐蚀失效以及防止措施。
5 零件在高温下的蠕变变形和断裂失效。
三、难点断裂韧性及衡量指标，影响断裂的因素。
四、基本知识点第一节零件在常温静载下的过量变形1、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为变形: 材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化。
弹性变形: 外力去除后可恢复变形。
塑性变形: 外力去除后不可恢复。
低碳钢，正火、退火、调质态的中碳钢或低、中碳合金钢和有些铝合金及某些高分子材料都具有图1-1所示的应力-应变行为。
即在拉伸应力的作用下的变形过程分为四个阶段：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形。
图1-1 低碳钢拉伸时的应力-应变曲线示意图图1-2 三种类型材料的应力-应变曲线示意图1-纯金属2-脆性材料3-高弹性材料2 、静载试验材料性能指标刚度：零构件在受力时抵抗弹性变形的能力。
等于材料弹性模量与零构件截面积的乘积。
强度：材料抵抗变形或者断裂的能力，屈服强度、抗拉强度、断裂强度。
弹性指标：弹性比功。
塑性指标：伸长率、断面收缩率。
硬度: 布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC)、维氏硬度(HV)3 过量变形失效过量弹性变形抗力指标：弹性模量E或者切变模量G。
过量塑性变形抗力指标：比列极限、弹性极限或者屈服强度。
第二节零件在静载和冲击载荷下的断裂1、基本概念断裂：材料在应力作用下分为两个或两个以上部分的现象。
韧性断裂：断裂前发生明显宏观塑性变形。
脆性断裂：断裂前不发生塑性变形，断裂后其断口齐平，由无数发亮的小平面组成。
机械零件材料
机械零件材料机械零件材料是指用于制造机械零件的原材料，其质量和性能直接影响着机械零件的使用寿命和性能。
选择合适的材料对于提高机械零件的使用寿命和性能至关重要。
在机械制造行业中，常见的机械零件材料包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
金属材料是机械零件制造中最常见的材料之一，其具有优良的机械性能和热物理性能，包括强度高、硬度大、耐磨损、导热性好等特点。
常见的金属材料包括钢、铝、铜、铸铁等。
钢是一种优质的机械零件材料，其强度高、韧性好、耐磨损，适用于制造各种机械零件。
铝具有较轻的重量和良好的耐腐蚀性能，适用于制造轻型机械零件。
铜具有良好的导电性和导热性，适用于制造导电性能要求高的机械零件。
铸铁具有较高的耐磨损性能和良好的减震性能，适用于制造承受较大冲击载荷的机械零件。
非金属材料也是机械零件制造中常用的材料之一，其包括塑料、橡胶、陶瓷等。
塑料具有较轻的重量、良好的绝缘性能和耐腐蚀性能，适用于制造绝缘性能要求高的机械零件。
橡胶具有良好的弹性和密封性能，适用于制造密封件和减震件。
陶瓷具有较高的硬度和耐磨损性能，适用于制造耐磨损性能要求高的机械零件。
复合材料是由两种或两种以上的材料经过一定的工艺方法组合而成的新材料，其具有两种或两种以上的材料的优点，常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维复合材料等。
玻璃钢具有较高的强度和耐腐蚀性能，适用于制造耐腐蚀性能要求高的机械零件。
碳纤维复合材料具有较高的强度和轻质化特点，适用于制造重量要求轻的机械零件。
在选择机械零件材料时，需根据机械零件的使用环境、工作条件和使用要求来选择合适的材料，以确保机械零件具有良好的使用性能和使用寿命。
同时，在机械零件的设计和制造过程中，还需根据选用材料的特点和性能来进行合理的工艺设计和工艺加工，以确保机械零件的质量和性能。
总之，机械零件材料的选择对于机械零件的使用寿命和性能具有重要影响，需要根据机械零件的使用要求和工作条件来选择合适的材料，并进行合理的工艺设计和工艺加工，以确保机械零件具有良好的使用性能和使用寿命。
材料学概论基础知识点总结
材料学概论基础知识点总结一、材料学概论概念及发展历程材料学是一门研究材料结构、性能、加工工艺及应用的学科，是现代工程技术和科学研究的基础。
材料学的研究对象主要包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料等。
材料学概论是材料学的基础课程，主要介绍材料学的基本概念、发展历程、分类、性能和应用等内容。
材料学的发展可以追溯到古代，人类在生产和生活中使用各种原始材料制作工具、器物、建筑等。
随着工业革命的到来，材料学得到了迅速的发展，尤其是在20世纪以来，材料科学和工程学得到了迅速发展，涌现了一大批优秀的材料科学家和工程师，推动了材料学的发展。
二、材料的分类和基本性能1. 材料的分类材料按其化学成分和组织结构可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
根据材料的性能和用途，还可以进一步细分为结构材料、功能材料和特种材料等。
金属材料是由金属元素组成的材料，具有亲密的金属结合，通常具有优良的导电性、导热性和塑性等特点，广泛应用于工程技术中。
无机非金属材料是由非金属元素或其化合物组成的材料，主要包括陶瓷、硅酸盐、玻璃等，具有高硬度、抗热、抗腐蚀等特点，广泛应用于建筑、电子、化工等领域。
有机高分子材料是由含碳的高分子化合物组成的材料，主要包括塑料、橡胶、纤维等，具有轻质、良好的可塑性和绝缘性能，广泛应用于包装、建筑、医疗、轻工等领域。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料，具有多种材料的优点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育用品等领域。
2. 材料的基本性能材料的性能是材料的重要特征，反映了材料在特定工程条件下的行为。
材料的基本性能包括力学性能、物理性能、化学性能、热性能、电性能等。
力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性、抗疲劳性等，是材料抵抗外部力量影响的能力。
物理性能包括密度、导热性、导电性、磁性、光学性能等，是材料与外部物理环境相互作用的特性。
化学性能包括腐蚀性、氧化性、渗透性等，是材料与各种化学介质相互作用的特性。
机械制造技术基础知识点总结
机械制造技术基础知识点总结机械制造技术作为一门基础性的学科，是现代制造业的重要组成部分。
它涉及到众多的知识点和技术应用，对于从事机械制造工作的人员来说，了解并掌握这些知识点是非常重要的。
本文将总结机械制造技术的一些基础知识点，以帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、材料学基础知识点1.材料的分类：材料可以根据其组成、结构和性质的不同进行分类。
常见的分类有金属材料、非金属材料和复合材料。
2.金属材料的特性：金属材料具有良好的导电性、导热性和可塑性等特性。
常见的金属材料包括钢铁、铝、铜等。
3.非金属材料的特性：非金属材料通常具有较低的导电性和导热性，但具有较好的绝缘性和耐腐蚀性。
常见的非金属材料包括塑料、陶瓷、玻璃等。
4.材料的力学性能：材料的力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性和刚性等。
这些性能对于机械制造过程和产品的使用性能起到至关重要的作用。
二、工程图学基础知识点1.工程图的分类：工程图包括平面图、立体图和剖视图等。
不同类型的工程图用于表示不同的信息和细节。
2.工程图的符号和标注：在工程图中，使用一些符号和标注来表示物体的形状、尺寸和位置等信息。
工程师需要掌握这些符号和标注的含义和规范用法。
3.工程图的投影方法：工程图的投影方法包括正投影、斜投影和透视投影等。
不同的投影方法适用于不同的绘图需求。
三、机械加工基础知识点1.常见的机械加工方法：常见的机械加工方法包括车削、铣削、钻削、磨削和切割等。
每种加工方法都有其适用范围和技术要求。
2.刀具和切削参数：在机械加工过程中，选用合适的刀具和设置正确的切削参数对于得到满意的加工效果至关重要。
刀具的种类和切削参数的选择需要根据加工材料和加工要求来确定。
3.精度与表面质量要求：在机械加工过程中，精度和表面质量是衡量加工质量的重要指标。
机械加工工艺和工艺参数的选择将直接影响到加工件的精度和表面质量。
四、工艺规程与工装夹具基础知识点1.工艺规程的编制：工艺规程是机械加工过程中的一项重要工作，它详细描述了加工方法、刀具选用、工艺参数以及检验要求等内容。
公共基础知识机械零件基础知识概述
《机械零件基础知识综合性概述》一、引言机械零件是组成各种机械设备的基本单元，其性能和质量直接影响着机械设备的整体运行效果。
从简单的工具到复杂的工业设备，机械零件都起着至关重要的作用。
了解机械零件的基础知识，对于从事机械设计、制造、维修等领域的人员来说至关重要。
本文将从基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面，对机械零件基础知识进行全面的阐述与分析。
二、基本概念1. 机械零件的定义机械零件又称机械元件，是构成机械的基本单元，是组成机械和机器的不可分拆的单个制件。
它可以是一个单一的零件，如螺栓、螺母、齿轮等，也可以是由多个零件组成的组件，如轴承、联轴器等。
2. 机械零件的分类机械零件的分类方式有很多种，常见的分类方法有以下几种：（1）按功能分类：可分为传动零件、支撑零件、连接零件、密封零件等。
（2）按材料分类：可分为金属零件、非金属零件。
金属零件又可分为黑色金属零件（如钢、铸铁等）和有色金属零件（如铜、铝等）。
非金属零件包括塑料零件、橡胶零件、陶瓷零件等。
（3）按形状分类：可分为轴类零件、盘类零件、箱体类零件等。
3. 机械零件的主要参数机械零件的主要参数包括尺寸参数、几何参数、力学性能参数等。
尺寸参数如长度、宽度、高度、直径等；几何参数如形状、位置精度、表面粗糙度等；力学性能参数如强度、硬度、韧性、疲劳强度等。
三、核心理论1. 材料力学材料力学是研究机械零件在各种外力作用下的强度、刚度和稳定性的学科。
它主要涉及到应力、应变、弹性模量、屈服强度、极限强度等概念。
通过材料力学的分析，可以确定机械零件在不同载荷条件下的应力分布和变形情况，从而为零件的设计和选材提供依据。
2. 机械原理机械原理是研究机械中机构的结构和运动，以及机器的组成和工作原理的学科。
它涉及到机构的自由度、运动副、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等内容。
机械原理为机械零件的设计和运动分析提供了理论基础。
3. 公差与配合公差与配合是保证机械零件互换性的重要技术基础。
机械基础机械零件的材料结构和承载能力
机械基础机械零件的材料结构和承载能力一、材料结构机械零件的材料结构主要包括金属结构和非金属结构两大类。
金属结构主要包括金属晶体结构、晶粒结构和组织结构等；非金属结构包括陶瓷、聚合物、复合材料、橡胶等。
1.金属结构（1）金属晶体结构：金属常见的晶体结构有面心立方(fcc)、体心立方(bcc)和密排六方(hcp)三种。
（2）晶粒结构：金属材料在制造过程中，晶粒是逐渐形成的。
晶粒的大小对材料的力学性能有着重要的影响，晶粒越小，材料的强度和硬度越高。
（3）组织结构：金属材料的组织包括铸态组织、变形组织和热处理组织等。
不同的组织结构对材料的性能有不同的影响。
2.非金属结构（1）陶瓷：陶瓷是由非金属原料经过高温烧结而成的材料，具有高硬度、高耐磨、耐高温等特点，在机械工程中被广泛应用。
（2）聚合物：聚合物是由有机高分子化合物经过化学反应得到的材料，具有轻质、强度高、耐磨等特点。
在机械工程中，聚合物材料主要用于制造轴承、密封件等。
（3）复合材料：复合材料是由两种或两种以上的材料按照一定的比例混合而成的材料。
常见的复合材料有玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料等。
（4）橡胶：橡胶是一种高分子弹性材料，具有优异的弹性、耐磨、抗老化等特点。
在机械工程中，橡胶常用于制造密封件、减震器等。
二、承载能力1.材料性能材料的强度、硬度、韧性等是影响机械零件承载能力的重要指标。
一般来说，材料的强度越高，其承载能力越大。
硬度高的材料常常具有较好的耐磨性，能够减少因磨损而引起的失效。
韧性是指材料在受到冲击或振动时的抗拉伸能力，具有较好的韧性的材料能够有效避免断裂。
2.结构设计机械零件的结构设计对其承载能力有着重要的影响。
合理的结构设计可以提高机械零件的强度和刚度，增加其承载能力。
在结构设计中，应考虑到受力分布的合理性、零件的形状和尺寸等因素。
3.运行工况机械零件在工作过程中所处的工况也会影响其承载能力。
例如，在高温条件下，材料的强度和硬度通常会降低，导致机械零件的承载能力减小；在低温条件下，材料的韧性也会发生变化。
机械工程材料基础
机械工程材料基础机械工程材料基础是机械工程领域中非常重要的一门学科，它对机械工程的发展和应用起着至关重要的作用。
本文将介绍机械工程材料基础的相关知识和理论。
一、机械工程材料的分类机械工程材料可以根据其组成及性质的不同进行分类。
常见的机械工程材料包括金属材料、聚合物材料和陶瓷材料等。
1. 金属材料：金属材料是机械工程中使用最广泛的材料之一。
金属材料通常具有良好的导热性、导电性和可塑性。
常见的金属材料有铁、铜、铝等。
2. 聚合物材料：聚合物材料是由大量重复单元组成的高分子化合物。
聚合物材料通常具有较低的密度、良好的绝缘性能和化学稳定性。
常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。
3. 陶瓷材料：陶瓷材料是由非金属元素组成的材料。
陶瓷材料通常具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性能。
常见的陶瓷材料有瓷器、陶瓷板等。
二、机械工程材料的性能与测试机械工程材料的性能是指材料在受到外力作用下的力学、热学和电学性能等。
为了保证材料在实际应用中的可靠性，需要对材料的性能进行测试和评估。
1. 力学性能测试：力学性能测试包括拉伸试验、压缩试验、扭剪试验等。
通过这些测试可以获得材料的强度、刚度、韧性等力学性能指标。
2. 热学性能测试：热学性能测试包括热膨胀系数测量、导热系数测量等。
这些测试可以了解材料在温度变化下的性能表现。
3. 电学性能测试：电学性能测试包括电导率测量、绝缘电阻测量等。
这些测试可以评估材料的导电性、绝缘性等电学性能指标。
三、机械工程材料的选用与应用在机械工程领域，材料的选用要考虑到材料的性能、成本、制造工艺等因素。
不同的工程要求对材料的性能指标有着不同的要求。
1. 力学性能要求：对于需要承受较大力和载荷的部件，需要选择具有高强度和刚度的材料。
例如，汽车引擎的曲轴通常采用高强度的合金钢材料。
2. 耐腐蚀性能要求：对于在腐蚀环境中使用的部件，需要选择具有较好抗腐蚀性能的材料。
例如，海洋工程中使用的钢材通常会进行特殊的防腐处理。
第9章 机械零件设计概论
图 9.4 材料和零件的极限应力图 由于零件尺寸及几何形状变化，加工质量及强化处理等因素的影响，使得零件的疲劳 极限小于材料试件的疲劳极限。要注意，零件尺寸越大，内部的缺陷就越多，疲劳强度极限
值反而更低。在实际计算中，以弯曲疲劳极限的综合影响系数 k 表示材料对称循环弯曲疲
劳极限与零件对称循环弯曲疲劳极限的比值，实验表明，综合影响系数只影响应力幅而不影 响平均应力。当一个截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。
如图 9.4 所示的 A’D’C’曲线。在此曲线内的任何一点所代表的最大应力（即平均应力和 应力幅之和）都低于材料的最大极限应力，是安全的。在此曲线之外的点则是不安全的，最 大应力大于材料的极限应力。曲线上的点表示应力的临界状态。对于塑性材料通常简化为图
中的 A’D’G’C 折线。其中，几个特征点的坐标为：A’(0, 1 )，D’( 0 / 2, 0 / 2) )和 C( S ,0)。
(3) 最小应力为常数 min c
如图 9.6 中应力点 S 的纵横坐标分别代表零件的应力幅和平均应力，求在 min c 状况
下零件的极限应力，则经过 S 点作与横坐标夹 45O 射线，和 AGC 线段交于 S1 点，则该点的 纵横坐标分别代表极限应力点的应力幅和平均应力。
图 9.6 零件的极限应力求法 用极限应力点的纵横坐标之和除以应力点的纵横坐标只和就得零件的安全系数。如果 求出的极限应力点在 AG 段，则零件在安全系数不够的情况下会发生疲劳破坏，如极限应力 点在 GC 段，则零件在安全系数不够的情况下会发生静应力破坏。例如图 9.6 中,在 M,N 点 的应力状况下，零件的失效形式是疲劳破坏，而 S 点的应力状况下会发生静应力破坏，与 综合影响系数的大小无关。读者也可用解析法确定强度，在应力比为常数时，安全系数为：
机械零件设计概论及原理
表层萌生疲劳磨损：表层萌生疲劳磨损造成扇形疲劳坑，磨屑多为扇形颗粒，故又称其为点蚀 表面萌生疲劳磨损：表面萌生疲劳磨损造成浅而大的疲劳凹坑，磨屑呈片状，故又称其为剥落。
接触疲劳准则
σHmax≤4τs 最大接触应力；剪切屈服点。
五、润滑剂及其特性
凡能降低摩擦阻力、且人为加入摩擦副的介质都称为润滑剂。
1．润滑剂的基本类型
液体润滑剂：矿物油、有机油、矿物油、合成油等 润滑脂：皂基脂、无机脂、烃基脂和有机脂 固体润滑剂：软金属，如Pb、Au、Ag、Sn、In等；无机化合物
２．润滑油
粘度 表征流体流动的阻力，在流体动力和静力润滑状态，粘度与油膜厚度、摩擦阻力直接相关。
强度准则
一、静强度
在静应力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性变形或断裂。材料种类不同，所取极限应力也不同。
塑性材料
单向应力状态下：
，
复合应力状态下：
按第三或第四强度理论计算当量应力。
脆性材料
单向应力状态下：
，
复合应力状态下： 按第一强度理论计算当量应力。
对于塑性材料和组织不均匀的材料（如灰铸铁），在计算静强度时，可不考虑应力集中的影响。 对于组织均匀的低塑性材料（如淬火钢），在计算静强度时，应考虑应力集中的影响。
工作能力——机械零件具有足够的抵抗失效的能力
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则
因为失效类型不同，所以机械零件的工作能力类型也不同，故机械零件的计算准则也不同
载荷和应力
１、载荷
动载荷：由于运动中产生的惯性力和冲击等引起的载荷
静载荷
变载荷
按是否随时间变化，载荷
机械基础考试知识点总结
机械基础考试知识点总结第一章机械基础概论1.1 机械基础概念机械是人们利用物理学、力学、材料科学等知识和技能制造的用以改变和传递力的设备，广泛应用于各行各业。
1.2 机械基础的重要性机械基础是机械工程的基础学科，它是机械工程学科的基础和基础。
它包括了机械的工作原理、结构、性能和应用等内容，是机械设计和制造的重要基础。
1.3 机械基础的内容机械基础涉及力学、材料学、机械工程制图、机械工程制造等多个学科，内容包括机械工程的基本知识，制图规范，机械零部件的设计、制造和检测等。
第二章力学基础2.1 力的基本概念力是物体之间相互作用的结果，它是物体的一种性质，具有大小、方向和作用点等特性。
2.2 力的性质力的性质包括大小、方向、作用点和作用面积等，力的性质决定了物体受力的情况。
2.3 力的作用力对物体的作用可以使物体产生形变、速度变化或者转动等，力是物体运动和静止的原因。
2.4 力的计算力的计算需要考虑力的大小、方向和作用点等，利用力的平衡条件和力的合成等方法可以求解力的大小和方向。
第三章静力学3.1 静力学的基本概念静力学是研究物体在静止状态下受力分布和平衡条件的学科，它是力学的一个重要分支。
3.2 平衡力和平衡条件物体处于平衡状态时，它受到的合力和合力矩均为零，这就是物体的平衡条件。
3.3 结构的平衡条件在结构分析中，可以利用平衡条件求解结构体系的受力情况，对于不平衡条件可以进一步进行力的分析，求解结构的稳定性。
3.4 杆件的受力分析杆件的受力分析是静力学的一个重要内容，杆件的受力分析主要涉及平衡条件、力的合成、静摩擦等内容。
第四章动力学4.1 动力学的基本概念动力学是研究物体运动和受力状况的学科，它是力学的一个重要分支，与静力学相互补充。
4.2 牛顿定律牛顿定律是动力学的基本原理，它包括了三个定律：惯性定律、动量定律和作用-反作用定律，这些定律揭示了物体运动和受力的规律。
4.3 物体的运动规律物体的运动规律包括匀速直线运动、变速直线运动、曲线运动等不同的运动方式，对于这些运动可以利用牛顿定律进行分析。
机械设计基础理论讲解
机械设计基础理论讲解在机械工程领域，机械设计是一门重要而广泛应用的学科。
机械设计的基础理论涵盖了许多方面，包括机械材料、力学、热力学、流体力学等。
本文将就机械设计的基础理论进行讲解，帮助读者更好地理解和应用这些理论知识。
一、机械材料机械设计中的材料选择对于产品的性能和寿命至关重要。
常见的机械材料包括金属材料、塑料材料和复合材料等。
金属材料常用于制造机械零部件，具有较高的强度和刚度。
塑料材料具有较低的密度和良好的加工性能，适用于制造轻型结构部件。
复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，可根据需要调节其性能。
在机械设计中，需要根据产品的工作条件和要求选择合适的材料。
二、力学力学是机械设计中不可或缺的基础理论。
力学研究物体的受力和力的作用效果。
在机械设计中，力学理论可以应用于结构分析、疲劳强度计算、运动学和动力学分析等方面。
1. 结构分析结构分析是机械设计中最基本的内容之一。
它通过对物体的受力和应力进行分析，确定物体的强度和刚度。
结构分析可以采用静力学方法、动力学方法或有限元方法等进行计算和模拟。
通过结构分析，可以评估产品的性能和安全性，并进行相应的优化设计。
2. 疲劳强度计算在机械工作中，零部件会受到循环载荷的作用，长期受力容易导致疲劳破坏。
疲劳强度计算是机械设计中的重要内容之一。
通过对材料的疲劳性能进行评估，计算零部件的疲劳寿命，从而确定其可靠性和安全性。
3. 运动学和动力学分析运动学研究物体的运动状态和轨迹，动力学研究物体的运动原因和力的作用。
在机械设计中，运动学和动力学分析可以帮助工程师了解机械系统的运动规律和力学特性。
通过分析物体的运动学和动力学特性，可以进行机械传动设计、运动控制和系统优化等。
三、热力学热力学是机械设计中的另一个重要理论。
它研究能量转化和传递的规律，涉及热量、功和功率等概念。
在机械设计中，热力学可以应用于动力系统的能量转换效率分析、热机的循环过程计算等方面。
1. 动力系统的能量转换效率分析在机械设计中，往往需要将一种能量形式转换为另一种能量形式。
第2章机械零件常用材料和机械设计基础知识
第一节 机械零件常用材料、热处理方法及其选择（续）
三、机械零件材料的选择原则 1、满足机械零件的使用要求：
载荷、几何条件、尺寸及重量、特殊要求
2、满足工艺性要求 (便于加工制造): 零件结构的复杂程度、尺寸大小、毛坯制造
3、满足经济性要求： 材料价格、加工和热处理的成本等
第二节 机械零件的工作能力和计算准则 一、机械零件的工作能力
M
C
可以求得
0
50 100 150 200 250 300 350 400
m e m a x e m i n e ( 1 9 0 1 1 0 ) M P a 1 5 0 M P a
m /MPa
2
2
在极限应力线图上标出零件工作应力
a e m a x e m i n e ( 1 9 0 1 1 0 ) M P a 4 0 M P a 点M(150,40)。
第三节 机械零件的疲劳强度计算
例 某零件材料的力学性能为： s 4，0M 0 Pa13，0M 0 Pa。 0.2
已知零件上的最大工作应力 m axe 1 9 0 最M 小P 工a ,作应力
m ine110M P a,
应力变化规律为 me常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数 K。试2确.0定该零
件在单向稳定变应力情况下的计算安全系数。
三种典型应力变化规律：
（1）变应力的循环特性保持不变 C ，如转轴的应力状态。
（2）变应力的平均应力保持不变 meC, 振动受载弹簧的应力状态 （3）变应力的最小应力保持不变 mien C, 如受轴向变载荷螺栓的应力状态
第三节 机械零件的疲劳强度计算
三、稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算
（单向稳定变应力的机械零件疲劳强度计算1 ）
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滑动轴承
联轴器
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滚动轴承
电 机
数
控
立
式
升
起
降
重
台
机
铣
床
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连 杆
曲 柄
156 齿轮机构 178 凸轮机构 1234曲柄滑块机构 1-气缸体；2-活塞；3-连杆；4-曲轴；5、6-齿轮；7-凸轮；8-进气阀顶杆
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机器的组成 （实例）
辅助系统（润滑、显示 、照明等
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1.钢 （含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金）
碳素钢
75等 低碳钢C＜0.25% 如20
优质碳素结构钢 中碳钢0.6%＜C＜0.25% 如45
碳素工具钢：T7、T8
高碳钢0.6%＜C 如60
和底盘。 控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板、离合器及其油门。 辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电
压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系 统；前后灯、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为 信号系统。
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2. 课程性质
综合性、应用性很强的培养学生设计能力的专业技术基础课。 课前应具有必要的基础理论和金属加工工艺知识。
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具体内容
常用机构设计 连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机构、不完全 齿轮机构）等。 常用通用零部件设计
传动零件：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动、螺旋传动、摩 擦传动等。
联接零件: 螺纹联接、键联接、销联接等。 轴系零件：轴、 轴承（滑动轴承、滚动轴承）、 联轴器等 。
机械系统的调速与回转件的平衡 机械系统设计（运动方案设计及结构设计） 现代设计法方法简介
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齿轮传动
蜗杆传动
第5页/共34页
带传动
(a)
(b)
(c)
螺旋传动
（a）滑动螺旋 ;(b）滚动螺旋;（c）静压螺旋
链传动
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圆柱平摩擦轮传动
螺纹联接
销联接
第7页/共34页
键联接
轴
按设计任务书的要求，尽量构思出多种可行的设计方案，通过对 比、筛选，优选出一种功能满足要求、工作原理可靠、结构设计合理、 制造成本低廉的最优方案。 3. 技术和施工图设计
对已选定的设计方案进行分析计算，确定机构和零件的工作参数 以及机械（机器）的主要结构尺寸，完成每一个零件的结构设计，按 照国家标准，绘制出整台机器的设计总图和全部零、部件的施工图， 编写有关技术文件 。 4. 试制、调试、鉴定
原动机
传动系统
工作机
控制系统
原动机： 驱动机器完成预定功能的动力源 工作机： 完成机器预定功能的组成部分 传动系统：传递运动和动力 。有机械传动、电力传动和液力传动等。
本课程只研究机械传动。
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机器组成实例
原 动 机： 汽油机和柴油机。 传动系统：离合器、变速箱、
传动轴和差速器。 工 作 机： 车轮、悬挂系统
用所学的有关知识设计机械传动装置和简单机械的能力。
（5）掌握典型零件的实验方法和培养实验技能 。 （6）了解常用的现代设计方法及机械发展动向 。
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二、机械设计的一般过程简介
1. 产品规划
根据社会的需要和市场的需求，确定所设计机械（机器）的功能 范围和性能指标，拟订设计任务书。 2. 方案设计
验算压强 p ≤ [p] 验算pv pv ≤ [pv]
验算速度 v ≤ [v]
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第二节 机械零件材料学基础
机械零件通常都是由金属材料制成的，有 时也用非金属材料和复合材料制造。
一、 金属材料 二、 非金属材料 三、 复合材料 四、钢的热处理简介
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一、 金属材料 1．钢 2．铸铁 3. 有色金属
第一节 绪 论
一、课程的内容、性质和任务 二、机械设计的一般过程简介 三、机械零件的设计准则
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一、课程的内容、性质和任务
1.课程内容 2.课程性质 3.课程任务
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1.课程内容
具体研究内容 研究机械中常用机构和通用机械零部件（各种机 械中普遍使用的零部件）的工作原理、结构特点、基本设计理论 和设计方法。
时，就可能发生断裂，属强度不合格。 疲劳断裂 过载断裂
变形过大： s 时发生,属刚度不合格。 振动过大甚至共振 ：振幅超过了许用值。 零件表面失效：
过大接触应力作用造成。 胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、 磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。 在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效 。
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机器 若干个机构组合而成的具有确定运动的运动装置，能实现 能量的转化或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如内燃 机、电动机、起重汽车、金属切削机床、 电话机和计算机等。 机构 是机器的组成部分，是由两个或两个以上的构件通过可动 联接构成的运动确定的系统，用来传递运动和力 。 构件 是由若干零件刚性联接而成，是机器运动的最小单元。 零件 是机器加工制造的最小单元。 机器的组成 由原动机、工作机、传动系统等组成。
必要的先修课程有
高等数学 机械制图 工程力学
几何精度规范学 金属材料学 金工实习
第13页/共34页
3.课程任务
（1）获得认识、使用和维护机械设备的一些基本知识。 （2）运用有关设计手册、图册、标准、规范等有关设计
资料的能力。 （3）掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。 （4）通过课程设计的训练，了解机器设计原则和主要内容,
2、机械零件的设计准则
保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。
强度准则 刚度准则
[ ]
[ ] lim
S
， [ ]
[ ] lim S
挠度 偏转角 扭转角 振动稳定性准则
磨擦学准则
y y
使受激振作用的各个零件的固有频率f 与激振源的频
率 f p 错开。通常应保证
f p 0.85f 或 f p 1.15f
进行样机试制，对样机进行试验、测定，从技术上、经济上作出 评定，提出改进意见。
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三、机械零件的设计准则
失效：在规定的工作条件下机械零件失去了正常工作能力。 1、机械零件的主要失效形式 2、机械零件的设计准则
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1、机械零件的主要失效形式
断裂：零件在拉、弯、扭载荷作用下 ，当 [ ] 或 [ ]