机械工程概论
机械工程概论课件
玻璃纤维增强塑料(glass-fiber reinforced plastics,GFRP)
具有优异的耐蚀性、轻量性、强度特性、瞬时的耐高温性能 被用来制造人造卫星、导弹和火箭的外壳（耐烧蚀层）
玻璃钢不反射无线电波,微波透过性好，是制造雷达罩的理 想材料
碳纤维增强塑料(carbon-fiber reinforced plastics,CFRP)
是最有代表性、性能最优越的塑料(即树脂)基复合材料 优点 碳纤维的强度比钢大四倍,重量只有钢的1／4，比铝还轻。
与玻璃钢相比,强度高0.5～1倍，弹性模量高2～4倍。 ①很高的耐腐蚀性; ②优良的热特性(绝热性,隔热性和尺寸稳定性等)； ③一定的电性能(通电发热，防静电干扰，导电性等)； ④滑动特性(耐磨性，润滑性)； 2⑤021减/2/6振性能(减振防噪等)；⑥放射线特性(X射线透过性)等。21
（2）中温回火:回火温度为350～500℃。中温回火可大大减小 钢的内应力,提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧 和热锻模等。
（3）高温回火:回火温度为500～650℃。高温回火可以消除内 应力,硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合 机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。
钢的硬度随回火温度的变化（flash格式）
特点: ①只需进行表面改性或强化,可以节约材料。 ②可以获得特殊的表面层。 ③表面涂层很薄，涂层用料少。 ④可以用于修复已损坏、失效的零件。
表面技术的分类
①表面覆层 镀层（电镀、化学镀等）、热喷涂、涂料涂装、陶瓷涂敷、
化学转化膜、堆焊、气相沉积、着色染色等。
2021/2/6
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②表面合金化 表面扩渗、喷焊堆焊、激光合金化、离子注入等
2. 正火
机械工程概论题库
机械工程概论题库一、简述答题1.何谓晶体缺陷?在工业金属中有哪些晶体缺陷?答：晶体中原子排列不完整、不规则的微小区域称为晶体缺陷。
工业金属中的晶体缺陷有点缺陷(空位、间隙原子)，线缺陷(位错)，面缺陷(晶界、亚晶界)。
合金2.简要说明金属结晶的必要条件及结晶过程。
答；金属结晶的必要条件是过冷，即实际结晶温度必须低于理论结晶温度。
金属结晶过程是由形核、长大两个基本过程组成的，并且这两个过程是同时并进的。
3.指出在铸造生产中细化金属铸件晶粒的途径。
答：用加大冷却速度，变质处理和振动搅拌等方法，获得细晶小晶粒的铸件。
4.一般情况，铸钢锭中有几个晶区?各晶区中的晶粒有何特征?典型的铸锭组织有表层细晶区、柱状晶区和中心粗晶区三个晶区。
表层细晶区的晶粒呈细小等轴状，柱状晶区的晶粒为平行排列的长条状，中心粗晶区的晶粒呈粗大的等轴状。
5.固态合金中的相有几类?举例说明。
固态合金中的相有固溶体和金属化合物两种，如铁碳合金中的铁素体为固溶体，渗碳体为金属化合物。
6.形成间隙固溶体的组元通常应具有哪些条件?举例说明。
形成间隙固溶体的两组元原子直径差要大，即d质/d剂<0.59，所以间隙固溶体的溶质元素为原子直径小的碳、氮、硼；溶剂元素为过渡族金属元素。
如铁碳两元素可形成间隙固溶体。
7.置换固溶体的溶解度与哪些因素有关?置换固溶体的溶解度与组元的晶体结构、原子直径差和负电性等因素有关。
8.简要说明金属化合物在晶体结构和机械性能方面的特点。
金属化合物的晶体结构是与任一组元的均不相同，其性能特点是硬度高，塑性、勧性差。
9.指出固溶体和金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。
固溶体仍保持溶剂的晶格类型。
而金属化合物为新的晶格，它与任一组元均不相同。
固溶体一般是塑性、韧性好，强度、硬度低；金属化合物是硬度高，塑性、韧性差。
10.简要说明共晶反应发生的条件。
共晶反应发生的条件是合金液体的化学成分一定，结晶温度一定。
11.比较共晶反应与共析反应的异同点。
机械工程概论复习提纲
第一章绪论（一）. 机械的基本概况1、机构：由两个以上的构件通过活动连接以实现规定运动的组合体，其各组成部分之间具有一定的相对运动用来传递、转换运动和动力，或实现某种特定的运动2、机器：由一个或一个以上的机构组成，具有确定机械运动并完成一定有用工作过程的装置3 、机械：机构和机器的总称4、机构和机器之间的区别与联系5、机构：传递、转换运动与动力实现某种特定的运动6、机器：具有确定机械运动、转换机械能、完成一定有用工作过程7、零件：组成机械不可拆的基本单元；专用零件8、构件：在机构中组成机构彼此间具有一定相对运动关系的基本单元9 、部件：机械的一部分，为可以完成同一功能而在结构上连接在一起、能协同工作的零件的组合体10 、机械、机器、机构、构件、零件之间的关系11 、机械的特征及种类12 、制造业和机械工业. 机械工程的涵义机械工程的工作内容（按工作性质划分）1、建立和发展能直接应用于机械工程的工程理论基础2、研究、设计和发展新的机械产品3、机械产品的生产4、机械制造企业的经营和管理5、机械产品的应用6、环境污染和自然资源过度耗费问题及其处理措施三.机械工程发展1、社会发展与机械工程第一次革命：大约200 万年前，学会了用木棍和石块等天然工具，并锻炼了大脑和手指第二次革命：大约50 万年前，学会了制造和使用简单的木制和石制工具，继而发现了火第三次革命：大约15000 年前，制作和使用简单机械，开始了农耕与畜牧第四次革命：1750 年到1850 年之间，瓦特第一台蒸汽机第五次革命：计算机的发明导致了一场现代工业革命。
智能机械开始应用，计算机正在改变人类的传统生活方式和工作方式2、机械工程发展史a. 古代机械史(ancient history of machinery ，〜1750年)机械始于工具b. 近代机械工程史(modern history of mechanical engineering)用生产能力大和产品质量高的大机器取代手工工具和简陋机械。
大一机械工程概论知识点
大一机械工程概论知识点机械工程概论是大一机械工程专业的一门基础课程，主要介绍了机械工程的基本概念、原理以及相关知识点。
在本文中，将全面概述大一机械工程概论的核心知识点，帮助学习者对这门课程有更深入的理解。
一、机械工程概论的概述机械工程概论是机械工程专业的入门课程，旨在帮助学习者系统地掌握机械工程学科的基础理论和基本知识。
它是机械工程专业其他课程的基础，对于学生打下坚实的学科基础具有重要意义。
二、机械工程的定义和发展历程机械工程是工程科学的一个重要分支，它关注与设计、制造、控制和维修各种机械设备的方法和过程。
机械工程的发展经历了漫长的历史，从机械的简单运动到现代复杂的机器系统，在农业、工业和现代社会的发展中起到了重要的推动作用。
三、机械工程学科的基本原理机械工程学科的基本原理包括静力学、动力学、材料力学等。
静力学研究物体在静止或平衡状态下的力学性质，动力学研究物体在运动状态下的力学性质，材料力学研究材料的性能和力学行为。
四、机械零件的设计与构造机械零件的设计与构造是机械工程中的重要内容。
它包括零件的功能要求、设计原则、设计步骤以及相关的设计工具和软件。
合理的零件设计和构造对机械设备的性能和可靠性有着重要的影响。
五、机械传动与控制机械传动与控制是机械工程中的核心内容之一。
它包括了各种传动方式，如齿轮传动、皮带传动和链传动等。
机械传动与控制的目的是实现机械设备的运动和力的传递，提高机械设备的效率和性能。
六、机械制造工艺及其设备机械制造工艺是机械工程的基础环节，它包括了各种加工工艺和制造方法，如切削、焊接、锻造和压铸等。
机械制造工艺的选择和掌握对于实现正确的制造流程和提高产品质量具有重要意义。
七、机械设备的维护与管理机械设备的维护与管理是机械工程中的重要环节。
它包括设备的维修与保养、故障诊断和设备管理等内容。
合理的维护与管理可以延长设备的使用寿命，降低故障率，提高设备的可靠性。
八、机械工程的应用领域机械工程广泛应用于各个领域，如制造业、交通运输、能源等。
郭绍义 机械工程概论 第一章 机械工程概述
1781年瓦特又创造出提供回转力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范 围。蒸汽机的发明和发展，使矿业的工业生产、铁路和航运都得以机械 动力化。
蒸汽机几乎是19世纪惟一的动力源。
19世纪未，电力供应系统和电动机已在工业生产中取代了蒸汽机， 成为驱动各种工作机械的基本动力。
19 世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易 于操纵、并可随时启动的原动机。内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气 发动机的发展，还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。
第一章 机械工程概述
第一章 机械工程概述
1.1 科学和工程
1.1.1 科学的基本概念 科学在不同时期、不同场合有不同意义，科学本身在发展，人们对 它的认识也在不断深化。 一、 科学是对客观事物发展规律的正确认识和总结 二、科学是关于自然、社会和思维的知识体系
三、科学是征服自然、改造社会的武器
第一章 机械工程概述
第一章 机械工程概述
1.3 机械工程学科简介
机械工程学科下设四个二级学科：机械设计及理论、机械制造及其自动 化、机械电子工程和车辆工程。 机械类专业在1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中有机械设 计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程 四个专业。 由于部分高校有自主设置专业的权利，所以在有些高校招生目录上依然 可以看到诸如车辆工程、机械电子工程、机械工程及自动化等专业。
第一章 机械工程概述
1.2 机械与机械工程
1.2.4机械工程的展望 一、机械工程与人类的生存环境 工程技术的发展在提高人类的物 质文明和生活水平的同时，也对自然 环境起了破坏作用。20世纪中期以来 暴露出来的严重问题有两个方面：资 源 (其中最严重的是能源 )的大量消耗 和环境的严重污染。 机械工程一向以增加生产、提高 劳动生产率、提高生产的经济性，即 以提高人类的近期利益为目标来研究 和发展新的机械产品。新产品的研制 将以降低资源消耗，发展洁净的再生 能源，治理、减轻以至消除环境污染 作为超经济的目标任务。
机械工程概论
整机可用性 元件和整机故障多属随即性
元件故障基本独立无关 使用环境一般良好，有密闭和 保护，应力因素可预测
维9修．方式系统可一般靠以性预分防性析维和修预为主计
预防性维修意义不大
可1靠0性．预维计 修困性难设计
可能
数1据1准．备可靠公性用试数据验收集不易，积累尚未正规化
数据已广泛发布，已形成数据
积累制度
第四章 机械设计及现代设计方法
设计：人们根据预定目标来生产满足要求的信息的一种活动。
通过图形、文字、数据、符号表达出来。
§4-1 机械设计基本方法
明朝，设计制造同一人 基本结构的组合装置
直觉设计（远古~1500年） 经验设计（1501~1849年）
专门进行另部件研 究实验，有标准
设计发展阶段 半经验设计（1850~1949年）
早期二维机械CAD 仅仅是计算机辅助绘图 （Computer Aided Drafting）
三维CAD技术才是真正意义上的计算机辅助设计技术 （Computer Aided Design）。
三维CAD的四次技术革命
第一次：由线框造型设计/加工发展到曲（表）面造型设计
第二次：由曲（表）面造型设计发展到实体造型设计
采用最优化设计方法。
优化设计工作包含三个内容:
–建立优化数学模型；
–选取优化方法；
–用计算机进行求解。
（2）优化方法 其基本思想是搜索、迭代和逼近。即求解时，从某一初
始点出发，利用函数在某一局部区域的性质和信息，确定每 一迭代步骤的搜索方向和步长，去寻找新的迭代点，这样一 步一步地重复数值计算，用改进后的新设计点替代老设计点， 逐步改进目标函数，并最终逼近极值点。
现代设计研究设计的一般进程，包括一般设计战略和用于 设计各个具体部分的战术方法。要求设计者从产品规划、方案 设计、技术设计、施工设计到实验、试制，按步骤有计划地进 行设计。
机械工程概论西南交通大学PPT课件
从外界吸入空气作为工质，以空气中所含的氧作为氧化剂的喷 气发动机称为空气喷气发动机。
燃料和氧化剂都由发动机或飞行器本身携带的喷气发动机，称 为火箭喷气发动机，或简称火箭发动机。
蒸气机
汽车动力的演变
汽车发动机构造
桦式犁、圆盘犁、凿式犁和旋耕机等；表土
耕作机械包括圆盘耙、钉齿耙镇压器和中耕
机等；联合耕作机械能一次完成土壤的基本
耕作和表土耕作——耕地和耙地 ，其形式可
以是两台不同机具的组合，如铧式犁—钉齿
耙、铧式犁—旋耕机等，也可以是两种不同
工作部件的组合，由铧式犁犁体与立轴式旋
耕部件组成的耕耙犁等。
耕作机械
第二章 机械工程的应用领域
第一节 农业机械
农业机械是在作物种植业和畜牧业生产 过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程 中所使用的各种机械。
农业机械包括农用动力机械、农田建设 机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植 物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、 农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机 械等。广义的农业机械还包括 林业机械、 渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农 村副业机械。
• 另一部分农业机械则与其他行业通用，可以 根据农业的特点和需要直接选用，如农用动力机 械、农田 排灌机械中的水泵等；或者根据农业的 特点和需要，把这些机械设计成农用变型，如农 业运输机械中的农用汽车、挂车和农田建设机械 中的土、石方机械等。
耕作机械
•
土壤基本耕作机械是用以对土壤进行翻
耕、松碎或深松、碎土 等所用的机械，包括
锤式破碎机
对辊破碎机
颚式破碎机
球磨机
机械工程概论
总结第一章(1) 机械是机器和机构的总称。
机器是人为的实体组合，它的各个部分之间有确定的相对运动，能代替和减轻人类的劳动，完成有用的机械功或实现能量的转换。
机构是具有确定相对运动的各种实物的组合。
(2) 零件是组成机器的基本要素，即机器的最小制造单元。
各种机器中经常用到的零件称为通用零件。
在特定的机器中用到的零件称为专用零件。
(3) 一部完整的机器基本由原动机、工作机和传动装置三部分组成，较复杂的机器还包括控制部分。
(4)根据用途不同，机械可分为动力机械、加工机械、运输机械、信息机械。
动力机械主要用来实现机械能与其他形式能量间的转换；加工机械主要用来改变物料的结构形状、性质及状态；运输机械主要用来改变人或物料的空间位置；信息机械主要用来获取或处理各种信息。
(5)加工机械包括各类加工机床、农业机械、林业机械、矿山机械、冶金机械、化工机械、工程机械、纺织机械、印刷机械、包装机械、食品机械、钻探开采机械等。
(6)动力机械经历了从蒸汽机、电力供应系统和电动机、内燃机到燃气轮机、喷气发动机的发展历程。
(7)机械加工包括铸造、锻压、钣金、焊接、热处理等技术及其装备，以及切削加工技术和机床、刀具、量具等。
(8)从18世纪起，机械设计计算从材料强度方面和机械结构的力学分析方面提高了精确度。
第二章理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。
物体在空间的位置随时间的改变，称为机械运动。
机械运动是物质运动最普遍和最基本的形式。
平衡是机械运动的特殊情况。
理论力学包括三个部分：静力学——主要研究物体在力系作用下的平衡条件。
运动学——研究物体运动的几何性质(轨迹、速度、加速度)。
动力学——研究受力物体的运动与作用力之间的关系。
2.1.1 静力学(1) 基本概念1) 刚体是指物体在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。
刚体是理想化的力学模型。
图片 2-6 刚体2) 力是物体间相互的机械作用。
力的三要素：力的大小、方向和作用点图片 2-7 力的三要素按作用方式，力分为集中力和分布力。
机械工程概论第2章机械工程基础课件
传统的控制系统通常由接触器、继电器、按钮开关、行程开关、电磁铁等电器组成。而随着计算机技术、微电子技术的发展,现代机械正朝着自动化、精密化、智能化的方向发展,计算机控制的机电产品从生产机械(如数控机床)到家用电器越来越普遍。因此控制系统在整台机器设备中的作用显得日益重要,在整机成本中的份额也越来越大。例如,图2-3所示为全自动洗衣机中的程序控制器,早期的方案多用“机械定时器”作为该控制器的基本结构,而现在的洗衣机更多采用计算机(微处理器)作为控制的核心。另外,一些机器还具有其他一些系统,如支承系统,润滑、冷却与密封系统等。
2.1 机械系统及其功能与组成
二次动力机是把二次能源(电能)或由电能产生的液压能、气压能转变为机械能的机械,如电动机、液压马达、气动马达等。它们在各类机械中都有广泛应用,其中尤以电动机应用更为普遍。比如,各种类型的机床、洗衣机、电风扇、水泵、油泵等,都是以二次动力机作为机器的动力源的。由于经济上的原因,动力机输出的运动通常为转动,而且转速较高。 选择动力机时,应全面考虑现场的能源条件,按照执行机构的动作要求、工作载荷等实际情况,来选择动力机的类型和型号。
3.功能执行系统 功能执行系统由执行构件和与其相连的执行机构组成,是直接完成机器本身所具有功能的部分,常出现在机械系统的末端,直接与作业对象接触,如搅拌机的叶轮、洗衣机的波轮、割草机夹固刀片的夹持器、车床的刀架等。通过它们完成机器预定的功能,因此是直接影响机器工作质量的重要部分。例如,为了提高洗衣机洗净衣服的效果,对作为执行构件的波轮,不同的厂家开发了“棒式波轮”“碟形波轮”“凸形波轮”“偏心波轮”等多种形式。机器人的执行机构是抓取机构,为了能可靠抓起不同形状的物体,抓取机构有各种结构形式。
2.1.2 机器的功能与性能
学习机械工程概论对大学学习机械工程专业之意义一
学习机械工程概论对大学学习机械工程专业之意义摘要：新型材料的出现给机械工程诸多方面带来了积极的作用，故本论文主要从新型材料的种类及作用，新型材料在机械制造和设计方面具有的性质进行展开。
关键词：新型材料；机械制造；机械工程人一出生其实并没有什么所谓的世界观，而是在成长的过程中，通过学习他人，从他人身上观察，总结出来的，并不断反省，改正.完善。
最终得到一个良好的世界观。
机械工程概论对学习机械工程的大学生来说，就如同孩子学习的那个对象，只不过它是抽象的，但是仍然对我们很重要，它就行像是我们的人生导师一般，指引着我们应该如何学习机械工程，并让我们对此有一定的了解，从而让我们可以产生浓厚的兴趣，使我们可以坚持学下去，并有所成就。
在没有了解机械工程概论的我们，肤浅的认为机械工程就是在工厂里拧螺丝罢了。
但机械工程真的就是这样吗？其实并不然。
就像任何事物都有一定的体系一样，机械工程也有着自己的体系。
它就是机械工程概论。
要想了解什么是机械工程，就得先知晓什么是工程。
工程是应用科学知识使自然资源最佳的为人类服务的一种专门技术。
工程一词来源于拉丁文‘injenium’，最初指的是古罗马军团士兵用的撞城锤，到了中世界人们称操纵这种武器的人‘ingeniators’，后来演变成‘engineer’，是指建筑城堡，制造武器的人，这些人所从事的工作和所选用的知识便称为‘engineering’。
这便是工程的由来。
在《机械工程概论》一书中如此写道“机械工程是关于研究、设计、制造和运用各类机器和机械设备的工程化学，涉猎范围机器广泛”—这不是靠数学公式，物理定理，化学方程能推导出来的。
因此我们可以知道，数理化也是学习机械工程的一个条件。
然而学习数理化，我们可以得到的是知识和运用技巧，但是如何将我们所学习得到的知识合理的运用到机械生产制造上却又是一个难题。
因为我们很难将理论运用到实践上。
就比如我们要制做一个小零件的话，我们首先要做的就是先把它的图纸画出来，这就需要数学的应用了制做过程的相关材料又是化学的范畴，但是即使你做好这一切，也不一定可以成功的将零件制作出来。
机械工程概论精选全文
可编辑修改精选全文完整版机械工程概论班级：XX—X 姓名：XXX 学号:XX机械工程概论课是一门专题介绍机械工程学科领域科学、技术、工程等问题的科目，旨在展示机械工程学科所涵盖的主要内容及其对人类社会发展与进步所起的重要推动作用，并介绍了机械工程的最新发展，让我们了解到机械工程科技人员所需的专业知识和技能及其择业范围。
机械工程的发展是从人类制造工具开始，从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。
人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用以吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。
18世纪后期，蒸汽机的应用推广使得机械发展又更进一步。
同时，制作机械的主要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。
机械制造工业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。
机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的和独立的工程技术。
机械工程是促成18～19世纪的工业革命，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。
动力是发展机械生产的重要因素。
17世纪后期，随着各种现实的需求，各种应用机械得以改进和发展。
之后，18世纪初出现了纽可门的大气式蒸汽机，用以驱动矿井排水泵。
但是这种蒸汽机的燃料消耗率很高，基本上只应用于煤矿。
但随着瓦特发明了有分开的冷凝器的蒸汽机和提供回转动力的蒸汽机，降低了燃料消耗率，扩大了蒸汽机的应用范围。
蒸汽机的发明和发展，使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。
蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力源，但蒸汽机及其锅炉、凝汽器、冷却水系统等体积庞大、笨重，应用很不方便。
19世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。
19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易于操纵、并可随时启动的原动机。
它先被用以驱动没有电力供应的陆上工作机械，以后又用于汽车、移动机械和轮船。
20世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的基本动力。
机械工程概论(ppt 85页)
6.2 制造业生产模式的演变
产的序幕,其基本特征为: 1)手工操作通用机床,按用户要求进行单件生产,生产
的产品的可靠性和零件的互换性差,可靠性和一致性不能 得到保证。
2)劳动生产率低,生产成本高。 3)生产者是整台机器的作坊业主。 4)工厂组织结构松散,管理层次简单。 2.大批量生产阶段 从19世纪中叶到20世纪中叶,在E.Whitney提出的 “互换性”和“大批大量生产”,Oliver Evons将传送带 引入生产系统和F.Taylor倡导的“科学管理”的基础 上,Henry Ford开创了汽车装配自动流水生产线,从而导 致了一种新的生产模式即大量生产方式(Mass
1)市场需求波动,消费者行为更加具有选择性,产品需 求朝多样化发展。开放—自由表达—多样化潮流的发展, 是消费者价值观念结构性变化的必然结果,消费者不仅要 求产品体现个性,且其需求的变化十分迅速。
2)市场对产品性能、质量要求更高,产品寿命缩短。
6.2 制造业生产模式的演变
3)国际合作成为科学发展的强大势头。科学技术、经 济、生产及市场的全球化、一体化、社会化已成为必然趋 势,国家间的市场界线即将消失,企业经营处于全球化竞争 环境之中,科技的发展对经济和社会的影响将空前广泛,愈 加深刻。
6.2 制造业生产模式的演变
别是计算机技术、信息技术的发展,引起人类生产力的飞 跃和社会生产方式的巨变,成为推动企业全面变革的主导 力量。先进制造生产模式主要有:以空间换取时间、多专 业、多人员协同一致工作的并行工程(CE,Concurrent Engineering);集单件生产与批量生产优点于一体的精益 生产(Lean Production),和以灵活应变为目标,基于柔性 技术、知识化熟练工人及创新管理机制的敏捷技术与企业 (Agile Technology & Enterprise);从仿生学角度提出 了仿生制造;从分形理论(Fractal Theory)提出了分形公 司;为了保护环境又提出绿色制造等管理模式。
机械工程概论
测量方法 直接测量 间接测量 绝对测量 相对测量 接触测量
非接触测量
描述 直接获得被测量的量值 测得与被测量有一定函数关系的量，然后运用函数求得被测量 在计量器具上可以表示出被测量的全值 被测量与同类标准量进行比较，测出两个量值之差的测量法 计量器具的测量部位与被测表面直接接触 计量器具的测量部位与被测表面不直接接触
➢ 测量方法
❖机械测量技术
➢ 测量方法
❖机械测量技术
➢ 测量方法
❖机械测量技术
➢ 三坐标测量技术
随着以数控技术为代表的先进加工制造技术的产生和发展， 机械零件可以达到的加工精度越来越高，常规量具已经远远不 能满足机械零件对高精度的要求。也可以说，精密测量技术是 现代机械工业发展的基础和先决条件。目前国际上机床的加工 水平已能稳定地达到1μm的精度，正在向着稳定精度为纳米级 的加工水平发展。因此，精密测量与控制是适应精密加工技术 而发展起来的先进测量技术，它与精密加工相结合，形成了现 代制造技术的完整体系。三坐标测量技术是广泛应用于高精度 复杂机械零件的精密测量与控制技术的典型代表。
❖零件成形技术
➢机械பைடு நூலகம்件的分类
在机械零件的制造中，经常遇到的典型零 件有轴类零件、盘套类零件、箱体类零件等。
轴类零件
❖零件成形技术
❖零件成形技术
盘 套 类 零 件
❖零件成形技术
箱 体 类 零 件
❖零件成形技术
➢ 零件成形方法
机械零件种类繁多，但其形状都是由一些基本表面组合 而成。零件的最终成形，实际上是由一种表面形式向另一种 表面形式的转化，包括不同表面的转化以及不同尺寸精度的 转化。转化过程的实现，主要依靠切削运动。不同切削运动 （主运动和进给运动）的组合便形成了不同的切削加工方法。 常用的机械切削加工方法有车削、钻削、镗削、刨削、铣削、 磨削等。对某一表面的加工可采用多种方法，只有了解了各 种加工方法的特点和应用范围，才能合理选择加工方法，进 而确定最佳加工方案。
工程机械概论
1、各种工程机械的分类：起重机械、运输机械、土方机械、桩工机械、石料开采加工机械、钢筋混凝土机械和设备、装修机械、路面机械、线路机械、隧道施工机械、桥梁施工机械等。
2、工程机械常用的动力装置分类：是驱动各类工程机械行驶和工作的动力源，根据能力转换形式不同，动力装置可分为热力的、电力的、水力的和风力的等。
3、涉及内燃机工作原理介绍：上止点：活塞顶在气缸中离曲轴中心距离最远的位置，称为上止点。
下止点：活塞顶在气缸中离曲轴中心距离最近的位置，称为下止点。
活塞冲程：活塞从上止点到下止点所移动的距离，称为活塞冲程，如果符号””表示曲轴的回转半径，则活塞冲程等于曲轴回转半径R的两倍，即S=2R。
气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点移到下止点所包容的容积，称为气缸的工作容积。
燃烧室容积：活塞在上止点时，活塞顶上部的气缸容积，称为燃烧室容积。
气缸总容积：活塞在下止点时，活塞顶上部的气缸容积称为气缸总容积。
气缸总容积为燃烧室容积与气缸工作容积之和。
压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比。
是内燃机的一个重要技术指标，一般汽油机的压缩比约为6~10，柴油机的压缩比为16~21。
4、四冲程内燃机的基本工作原理：①进气冲程，当曲轴移动，活塞由上止点向下止点移动，由于气缸容积逐渐增大，新鲜空气在气缸内外压力差的作用下被吸入气缸内，当活塞移动到下止点，进气门关闭，进气冲程结束；②压缩冲程，曲轴继续转动，活塞便由下止点向上止点移动。
这时由于进、排气门关闭，气缸容积不断缩小，受压缩气体的温度和压力不断升高，为喷入柴油自行着火燃烧创造良好的条件。
当活塞移动到上止点时，压缩冲程便结束。
③做功冲程，当压缩冲程接近结束时，由喷油器向燃烧室喷入一定数量的高压雾化柴油，雾化柴油遇到高温、高压的空气后，边混合边蒸发，迅速形成可燃混合气并自行着火燃烧，接着受热气体膨胀推动活塞由上止点迅速向下止点移动，并通过连杆迫使曲轴旋转而产生动力。
④排气冲程，当做功冲程结束时，气缸内充满废弃，由于飞轮的惯性作用使曲轴继续旋转推动活塞又从下止点向上止点移动，排气门打开进气门关闭，废气经排气门迅速排除气缸外。
1机械工程概论--绪论
游标卡尺
压气泵
1.什么是机械 ---现代科学中机械的定义
齿轮副
进气阀3
凸轮副
以齿轮或凸轮实现的 联接
活塞2 顶杆8 连杆5
曲轴6
排气阀4 气缸体1
齿轮10
凸轮7
1.什么是机械 ---现代科学中机械的定义
以螺纹形式实现的联接
螺旋 副
可通过运动副进行联接，构件间运动副可减小构件 间相对运动的随意性，合理组合可实现构件确定的 运动规律。
机械工程 概论
1.什么是机械—文字解读
➢ “械”与“器”对应，均表示工具， ➢ “内盛为器，外盛为械”，“有盛为器，无盛为
械”，器械、器具、械具
➢ “机械”一词中的“机”本为“機”， “机，桤木也”，“機，巧术也” ➢“機械”也可称“機器”，即为“機之械”或“機之 器”的意思，现简称“机”
1.什么是机械
2.什么是机械工程
机械工程的发展史
机械工程在国民经济中的地位
机械是现代社会进行生产和服务的五大要素 （人、资金、能源、材料和机械）之一，并 参与能量和材料的生产。Байду номын сангаас
3.本课的教学内容和目标
➢以机械工程所涉及的经典内涵为教学内容， 形成关于机械工程的总体概念和关联关系
➢本课将以介绍典型机构的工作原理和常用 机械零件设计方法为重点。
部件、组件
部件：多零件组成的装配单元 组件：多零件组成的功能单元
1.什么是机械 ---现代科学中机械的定义
运动副：两个构件相互接触而又能保持一定相对运 动的联接方式。
回转副：两构件只能绕一个轴相对回转。也称转动副、铰链
剪刀
1.什么是机械 ---现代科学中机械的定义
移动副： 两个构件只允许做相对移动的联接，也称滑动副
机械工程概论
机械工程概论机械工程是一门涵盖机械设计、制造、控制等多个方面的工程学科。
它以满足人类对各种机械设备的需求为目标，通过研究、设计、制造和维护各种机械装置来提高工作效率、节约能源和改善生活质量。
本文将从机械工程的定义、发展历程、应用领域以及未来发展趋势等方面来介绍机械工程的概论。
一、机械工程的定义机械工程是一门工程科学，它涉及到机械原理、力学、材料科学、流体力学、热学等多个学科知识的综合应用。
它的主要任务是研究、设计、制造和运行各种机械设备，包括但不限于机械结构、机械传动、机械控制、机械制造等方面的内容。
二、机械工程的发展历程机械工程作为一门学科的发展可以追溯到人类文明的起源。
最早的机械装置如杠杆、滑轮等简单机械结构的使用可以追溯到古代文明时期。
而现代机械工程的形成则可以追溯到大规模工业化生产的开始。
工业革命为机械工程的发展提供了条件，蒸汽机、汽车、火车等机械设备的发明和应用推动了机械工程的进一步发展。
随着科学技术的进步，机械工程越来越多地应用于各个领域，并且不断创新和发展。
三、机械工程的应用领域机械工程的应用领域非常广泛，几乎涵盖了人类生活的各个方面。
在工业领域，机械工程被广泛应用于制造业、能源行业、交通运输等领域。
机械工程应用于制造业，可以提高生产效率，降低生产成本；在能源行业，机械工程用于研究和开发更高效、更环保的能源设备；在交通运输领域，机械工程用于设计和制造各种交通工具，如汽车、飞机、船舶等。
此外，机械工程还应用于医疗卫生、农业、建筑等领域。
在医疗卫生方面，机械工程被应用于医疗设备的设计与制造，如MRI扫描仪、心脏起搏器等。
在农业方面，机械工程被应用于农业机械的设计和制造，提高农业生产效率和农产品质量。
在建筑领域，机械工程则用于设计和制造建筑设备，如起重机、混凝土搅拌机等。
四、机械工程的未来发展趋势随着科学技术的不断进步和社会的需求不断增加，机械工程在未来将会迎来更加广阔的发展前景。
在工业领域，随着工业自动化程度的不断提高，机械工程将更加注重智能化与自动化技术的研究和应用。
对机械工程概论的认识和总结
对机械工程概论的认识和总结机械工程概论是机械工程专业的一门基础课程，它介绍了机械工程的基本概念、原理和应用领域等内容。
对于机械工程专业的学生来说，学好这门课程对于他们的学习和今后的工作都具有重要的意义。
首先，机械工程概论使学生对机械工程的范畴有了基本的了解。
机械工程是一门应用学科，它研究的是机械的设计、制造和运行等方面的问题。
在机械工程概论中，学生将会学到机械工程的定义、特点和发展历史等内容，这有助于学生形成对机械工程领域的整体认识。
其次，机械工程概论介绍了机械工程学科的基本原理和方法。
机械工程是建立在物理学、数学和工程学等基础学科之上的，学习这门课程可以帮助学生掌握机械工程的基本原理和方法。
例如，学生将会学到力学、热力学、流体力学等基础知识，这些知识是机械工程设计和分析的基础。
此外，机械工程概论还介绍了机械工程的应用领域和行业发展情况。
机械工程是一个广泛的学科，它在工业、航空航天、交通运输等领域都有广泛的应用。
在机械工程概论中，学生将会了解到机械工程在各个领域中的具体应用和发展趋势，这有助于学生对机械工程专业的就业方向和发展前景有更加清晰的认识。
另外，机械工程概论还涉及了机械工程的设计和制造等方面的内容。
机械工程的设计和制造是该学科的核心内容，学生通过学习机械工程概论可以初步了解到机械产品从概念设计到成品制造的整个过程，并了解到在设计和制造中需要考虑的各种因素，如功能性、可靠性、经济性等。
综上所述，机械工程概论是机械工程专业的一门基础课程，学好这门课程对于机械工程专业的学生来说非常重要。
通过学习这门课程，学生可以对机械工程的基本概念、原理和应用领域有了初步的认识，为深入学习与研究机械工程奠定了基础。
机械工程概论第1章 绪论
1.3 机械工程发展
2.近代机械史(1750年~1900年) 1847年，在英国伯明翰成立了机械工程师学会，机械工程作为工程 技术的一个分支得到了正式的承认。 在这一历史时期内，世界上发生了引起社会生产巨大变革的工业革 命。在工业革命中最主要的变革是：
用生产能力大和产品质量高的大机器取代手工工具和简陋机械。 用蒸汽机和内燃机等无生命动力取代人和牲畜的肌肉动力。 用大型的集中的工厂生产系统取代分散的手工业作坊。在这期间,动力机械、生产机械
图1-1 内燃机机构 a)模型 b)简图 1—气缸 2—活塞 3—连杆 4—曲轴
5、6—齿轮 7—凸轮轴 8—顶杆
图1-1所示为内燃机机构,活塞2在气缸1内做直线往复运动,通过 连杆3带动曲轴4做回转运动,输出动力,同时通过齿轮5、6带动凸轮轴 7旋转,由凸轮轴7推动顶杆8做上下运动,开启或关闭进、排气门。
和石制工具，从事劳动，继而发现了火，学会了钻木取火，从地上站 立起来，开启了从古猿到古人类的新纪元。 第三次发生在大约15000年前，古人类学会了制作和使用简单的机械， 开始了农耕与畜牧。此后，大约5000年前,古人类进入新石器时代。 4000年前发现金属，并学会了冶炼技术，金属器械逐步取代了石制、 骨制的器械。继而约2000年前发现了铁金属，进入铁器时代，各种复 杂的工具和简单机械相继发明出来。
1.1 机械的基本概况
1.1.2 机械的特征及种类
尽管各种机械的构造、性能和用途各异，但从它们的组成和运动形 式来看，却有两个共同特征:
它们是一种人为的实物构件的组合。 它们各部分之间具有确定的相对运动。
机器除了具备上述两个特征外，还必须具备第三个特征:能代替人类 完成有用的机械功或转换机械能。
如图1-2所示，活塞连杆部件由17种零件组成，它的功能就是把活塞
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电化学加工技术摘要：电化学加工技术广泛用于加工发动机叶片、火炮膛线、汽车锻模、汽轮机整体叶轮、花键及异形孔等零件。
常用的电化学加工有电解加工、导电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。
本论文介绍了电化学加工技术的基本原理、加工特点以及发展前景。
对其中的电化学抛光、电镀、电刻蚀、电解磨削技术、超纯水电解加工、微细电化学加工、数字化设计与制造技术作了详细的阐述。
关键词：电化学加工、产生背景、种类、电解液、电极、发展前景电化学加工技术及特点电化学加工是通过化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工，主要利用电化学反应（或称电化学腐蚀）对金属材料进行加工的方法。
电化学反应具有很高的反应速度，反应速率远远高于其他的制造工艺,其电流密度达到10～500安/厘米；两电极的距离很小，约为0.1～1毫米，且阴极对阳极被加工工件作相对运动；电解液在电极间隙高速通过,具有高液压、高流速的特点，从而带走反应中产生的大量金属溶解产物和气体以及热量。
电解加工工艺与一般的机制工艺相比较，具有以下特点：能同时进行三维的加工，一次加工出形状复杂的型面、型腔、异形孔；由于加工中工件与刀具（阴极）不接触,不会产生切削力和切削热,不生成毛刺，且与材料的机械性能(如硬度、韧性、强度)无关，因此可加工一般机制工艺难以加工的高硬度、高韧性、高强度材料，如硬质合金、淬火钢、耐热合金、钛合金，但与材料的电化学性质、化学性质、金相组织密切有关。
电化学加工技术的原理电化学加工的基本原理是用两片金属作为电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。
导线和溶液中均有电流通过。
但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。
当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应。
电化学加工技术的种类（一）电解加工利用阳极溶解的电化学反应对金属材料进行成型加工的方法。
电解加工时，当工具阴极不断向工件推进时,由于两表面之间间隙不等,间隙最小的地方，电流密度最大，工件阳极在此处溶解得最快。
因此，金属材料按工具阴极型面的形状不断溶解，同时电解产物被电解液冲走，直至工件表面形成与阴极型面近似相反的形状为止，此时即加工出所需的零件表面。
电解加工采用低压直流电源（6～24伏）。
为了能保持连续而平稳地向电解区供给足够流量和适宜温度的电解液，加工过程一般在密封装置中进行。
（二）导电磨削又称电解磨削。
是电解作用和机械磨削相结合的加工过程。
导电磨削时，工件接在直流电源的阳极上，导电的砂轮接在阴极上，两者保持一定的接触压力，并将电解液引入加工区。
当接通电源后，工件的金属表面发生阳极溶解并形成很薄的氧化膜，其硬度比工件低得多，容易被高速旋转的砂轮磨粒刮除，随即又形成新的氧化膜，又被砂轮磨去。
如此进行，直至达到加工要求为止。
（三）电化学抛光又称电解抛光。
直接应用阳极溶解的电化学反应对机械加工后的零件进行再加工，以提高工件表面的光洁度。
电解抛光比机械抛光效率高，精度高，且不受材料的硬度和韧性的影响，有逐渐取代机械抛光的趋势。
电解抛光的基本原理与电解加工相同，但电解抛光的阴极是固定的,极间距离大（1.5～200毫米）,去除金属量少。
电解抛光时，要控制适当的电流密度。
电流密度过小时金属表面会产生腐蚀现象，且生产效率低；当电流密度过大时，会发生氢氧根离子或含氧的阴离子的放电现象，且有气态氧析出，从而降低了电流效率。
（四）电镀用电解的方法将金属沉积于导体(如金属)或非导体(如塑料、陶瓷、玻璃钢等)表面，从而提高其耐磨性,增加其导电性,并使其具有防腐蚀和装饰功能。
对于非导体制品的表面，需经过适当地处理（用石墨、导电漆、化学镀处理，或经气相涂层处理），使其形成导电层后,才能进行电镀。
电镀时,将被镀的制品接在阴极上，要镀的金属接在阳极上。
电解液是用含有与阳极金属相同离子的溶液。
通电后，阳极逐渐溶解成金属正离子，溶液中有相等数目的金属离子在阴极上获得电子随即在被镀制品的表面上析出，形成金属镀层。
例如在铜板上镀镍，以含硫酸镍的水溶液作电镀液。
通电后，阳极上的镍逐渐溶解成正离子，而在阴极的铜板表面上不断有镍析出。
（五）电刻蚀又称电解刻蚀。
应用电化学阳极溶解的原理在金属表面蚀刻出所需的图形或文字。
其基本加工原理与电解加工相同。
由于电刻蚀所去除的金属量较少，因而无需用高速流动的电解液来冲走由工件上溶解出的产物。
加工时,阴极固定不动。
电刻蚀有以下4种加工方法。
①按要刻的图形或文字，用金属材料加工出凸模作为阴极，被加工的金属工件作为阳极，两者一起放入电解液中。
接通电源后，被加工件的表面就会溶解出与凸模上相同的图形或文字。
②将导电纸（或金属箔）裁剪或用刀刻出所需加工的图形或文字，然后粘贴在绝缘板材上，并设法将图形中各个不相连的线条用导线在绝缘板背面相连，作为阴极。
适于图形简单，精度要求不高的工件。
③对于图形复杂的工件，可采用制印刷电路板的技术,即在双面敷铜板的一面形成所需加工的正的图形,并设法将图形中各孤立线条与敷铜板的另一面相连，作为阴极。
不适于加工精细且不相连的图形。
④在待加工的金属表面涂一层感光胶，再将要刻的图形或文字制成负的照相底片覆在感光胶上，采用光刻技术将要刻除的部分暴露出来。
这时阳极仍是待加工的工件，而阴极可用金属平板制成。
（六）电解冶炼利用电解原理，对有色和稀有金属进行提炼和精炼。
分为水溶液电解冶炼和焙盐电解冶炼两种。
水溶液电解冶炼在冶金工业中广泛用于提取和精炼铜、锌、铅、镍等金属。
焙盐电解冶炼用于提取和精炼活泼金属（如钠、镁、钙、铝等）。
电化学技术的发展前景近年来,延续了自20世纪90年代后期以来的良好发展态势,电化学加工专业领域工艺技术水平及设备性能均取得了稳步发展,应用领域进一步扩展,产业发展也达到了一个新的高度。
近期电化学加工工艺技术研究涉及的方向主要集中在超纯水电解加工、微细加工、加工间隙的检测与控制、数字化设计与制造技术等重点领域。
（一）超纯水电解加工超纯水电解加工是在常规电解加工原理的基础上,利用超纯水作电解液,并采用强酸性阳离子交换膜来提高超纯水中OH- 离子的浓度,使电流密度达到足够去除材料的一种新型电解加工工艺方法。
日本学者率先提出以超纯水代替常规电解液,实现绿色、微细电解加工的思想。
国内学者近年来也开展了超纯水电解加工的机理、超纯水小孔电解加工、超纯水电化学扫描直写加工、超声辅助纯水微细电解加工等研究 ,为超纯水电解加工的应用奠定了基础。
（二）微细电化学加工微细加工是当前电化学加工研究中最活跃也是最热点的方向。
从原理上而言,电化学加工中材料的去除或增加过程都是以离子的形式进行的。
由于金属离子的尺寸非常微小,因此,以离子方式去除材料的微去除方式使电化学加工技术在微细制造领域、以至于纳米制造领域存在着理论上的极大优势,只要精细地控制电流密度和电化学发生区域,就能实现电化学微细溶解或电化学微细沉积。
近年来,基于毫秒、微秒、纳秒及群脉冲电源,采用单纯电解、电解与超声复合、电解与电火花复合、电解与线切割复合等加工工艺,在蜂窝状微坑、微细槽、微细轴、微细群孔、微细群圆柱、微器件等加工中,投入了大量的研究。
为此,还开发了多功能三维微细电解加工系统、电化学微细加工监控系统、微螺旋电极等装置。
（三）加工间隙的检测与控制电化学加工是一个复杂的非线性时变系统。
由于加工间隙处于电场和流场的共同作用下,是时间和空间的变化函数,且空间极小,因而在加工过程中适时测量非常困难,特别是对于三维空间的间隙,至今尚无成熟的采样方案的实际应用。
但是,随着计算机技术、传感器技术、测试技术、信号处理技术、电源技术等现代技术的发展,测控过程中存在的难题将逐一得到解决,并最终实现在线测控加工间隙。
近阶段,加工间隙的检测与控制的研究引起了众多关注。
研究主要集中在以下方面: (1)采用循环迭代间隙控制方案,快速调整工具进给速度,使之近似等于工件去除速度,以精确地维持恒定的小间隙。
(2)把加工电流作为研究参数,用最小二乘多变元线性拟合法,分别建立平面、斜面阴极加工电流与加工间隙之间的关系式,用叶片型面加工数据对建立的关系式进行检验和修正,得到最终的修正关系式。
3)把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数,设计通电解液不通电、通电加工两大类工况,从定性和定量两个角度分析六维力与加工间隙之间的关系,用最小二乘多变元线性拟合法,分别建立平面、斜面阴极加工的六维力与加工间隙之间的关系方程式,用叶片型面加工数据对建立的关系方程式进行检验与修正,得到最终的修正关系式。
(4)采集真实电解加工过程中阴极表面上的力信号,利用小波变换和BP神经网络,实现间隙的在线通报,并设计了一个模糊控制器。
(5)提出基于极间固 界面双电层电容的高频窄脉冲电化学加工数学模型。
(6)针对高频窄脉冲电化学加工,对加工间隙进行建模分析,提出了间隙平均电流检测法。
（三）数字化设计与制造技术数字化设计与制造技术是指在网络和计算机辅助下通过产品数据模型,全面模拟产品的设计、分析、装配、制造等产品开发全过程。
数字化设计与制造技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术,是一项多学科的综合技术,已在制造业中获得广泛应用。
但是,该技术在电化学加工领域起步较晚,研究及应用较少。
近年来,这种局面大为改观,已在下列几方面有所突破: (1)数字化建模(2)加工运动设计(3)工具阴极及工装的设计(4)数控电解加工过程的模拟与仿真。
总之，数字化制造技术的应用,可弥补电解加工技术现存的许多不足,如加工周期长,加工间隙及加工过程难以控制,加工质量不易保证及复杂结构零件的阴极设计和检测困难等问题,使电解加工从部分量化和部分经验化、定性化逐步转向全面数字定量化,真正实现优质、高效、低成本、快速响应的加工目标。
参考文献：［1］.曾繁章，郭钟宁，刘江文. 微细电化学加工技术.机电工程技术.2005［2］.李小海王振龙赵万生. 微细电化学加工研究新进展. 电加工与模具.2004［3］.陈远龙，杨涛，万胜美，王天霁.电化学加工技术的概况与展望.2010。