机械工程导论复习

机械工程导论

第一章：机械工程及学科总论

机械工程

机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。

其基本构成是零件和机构，最终产品是机器。

机械就是机器和机构的总称。

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机械的组成

（1）原动部分，是机械的动力源，机械依赖其驱动其他部分，如电动机、内燃机等。

（2）传动部分，是将原动部分的运动和动力传递给执行部分的中间装置，常由凸轮机构、齿轮机构等组成。

（3）控制部分，是控制机械的原动部分、执行部分和传动部分按一定的顺序和规律运动的装置，它包括各种控制机构、电气装置、计算机和液压系统等。

（4）执行部分，是直接完成机器预订功能的工作部分，如汽车的车轮、机床的主轴等。

机器是由若干不同零件组装而成：

零件是组成机器的基本要素，即机器的最小制造单元。

各种机器经常用到的零件称为通用零件，如螺钉、螺母、轴、齿轮、弹簧等。

在特定的机器中用到的零件称为专用零件，如汽轮机中的叶片、起重机的吊钩、内燃机中的曲轴、连杆、活塞等。

构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性联接而成，也可以是单一的零件。

机器的特征：

1.都是由许多构件组合而成。

2.组成机器的各运动实体之间有确定的相对运动关系。

3.能实现能量的转换，代替或减轻人的劳动，完成有用的机

械功。

凡具备上述三个特征的实体组合体称为机器。

机器组成

完整的机器由原动机、工作机和传动装置三部分组成：

原动机：机器的动力来源。电动机、内燃机及液压机等。

工作机：处于整个机械传动路线终端，是完成工作任务的部分。传动装置：主要作用是把动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。

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什么是机构：

具有确定相对运动的各种实物的组合，即符合机器的前两个特征。

机构的特征：

1.都是由许多构件组合而成。

2.组成机器的各运动实体之间有确定的相对运动关系。

机器与机构的区别：

机构主要用来传递和变换运动，而机器主要用来传递和变

换能量，从结构和运动学的角度分析，机器与机构之间并

无区别。

第二章机械工程中的力学

2.1 机械中的理论力学

理论力学：研究物体的机械运动一般规律的学科。

¾理论力学的研究对象通常是固态物体，称为固体。¾力对固体的作用：当力作用在物体上时，物体将会发生变形，称为内效应；与此同时，物体还整体运动，称为外效应。

理论力学—研究刚体，研究力与运动的关系。

材料力学—研究变形体，研究力与变形的关系。

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2.2 机械中的材料力学

材料力学的任务

在满足强度、刚度、稳定性的要求下，为构件的安全工作提供计算方法和理论依据。

¾强度：构件在载荷作用下抵抗破坏（断裂或严重的塑性屈服）的能力；

¾刚度：在外力作用下构件抵抗变形的能力；

¾稳定性：构件保持其原有平衡状态的能力。

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2.2 机械中的材料力学

什么是安全因数：机械结构适度的强度储备，以保证其安全运行达到预期的使用寿命，安全因数是一个大于1的数值。

许用应力：许用应力是实际工程设计中构件所允许达到的最大应力，材料的极限应力除以该安全因数后，得到许用应力。

¾塑性材料的安全因数1.5~2之间：由于其具有较高的韧度，在破坏之前有比较长的塑性流动阶段，同时，在屈服后的强化阶段，实际上也使得结构的强度有所提高，所以塑性材料的安全因数可以取得比较小一些，比如低碳钢。

¾脆性材料的安全因数2.5~3之间：对于脆性材料，由于其破坏通常是突然的、不可预料的，同时，其破坏形式是断裂，一旦发生，由于没有预警，将产生严重的后果，为了确保构件的安全工作，需要采用比较大一些的安全因数，比如铸铁。

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2.2 机械中的材料力学

材料的力学性质是材料的最重要的性质，也是保证该种材料加工制造的构件能够安全工作的基础。

典型金属材料：低碳钢、铸铁。

以低碳钢为代表的材料称为塑性材料，以屈服失效时的应力屈服极限（屈服强度）作为标志应力。

以铸铁为代表的材料称为脆性材料，以断裂破坏时的应力强度极限（抗拉强度）作为标志应力。

强度要求：构件工作的最大应力不允许超过许用应力。

2.3 机械中的断裂力学

断裂力学：研究含裂纹物体的强度和裂纹的扩展规

律的分支学科，称为断裂力学。

断裂问题：

材料的强度和韧性是两个概念。高强、低韧材料引起的断裂。

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2.5 机械中的振动力学

什么是振动？

激励作用在物体上引起物体发生周期性的循环往复运动，这就是振动。

共振：系统在周期性外力作用下发生受迫振动，若外力频率跟系统的固有振动频率接近或相等时，受迫振动达极大值，这种现象叫做共振，共振振幅理论上无限大，对结构产生彻底破坏。

转子运转时，不平衡离心力导致的动挠曲量很小，这样的转子是刚性转子。

随着运转速度的提高，在接近或超过固有频率转速时运转，转子的变形不容忽视，转变为柔性转子。

在振动的抑制

转子在旋转时，主失和主矩的方向都在变化，成为引起轴承振动的激励源。

所以理论上认为，刚性转子的平衡条件是惯性力系任一简化的主失和主矩都为零

振动的利用--振动机械：

振动筛分机械

超声波清洗机

核磁共振-成像共振武器-次声波