机械基础第一章
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精品课件
（2）强度是分为抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪等的强度。
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2、塑性 （1）塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。指断裂前材料发生 不可逆永久变形的能力。
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2、塑性
（1）塑性是金属材料在 静载荷作用下产生永久变 形而不破坏的能力。指断 裂前材料发生不可逆永久 变形的能力。
HRC h 0.002
式中，C为常数，压头是金刚 石圆锥时，C＝100；压头为淬火 钢球时,C＝130。
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39
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40
洛氏硬度无单位，需标明硬度标尺符号，在符号前面写出硬度值，如60HRC、 80HRA、90HRB。洛氏硬度各标尺之间没有对应关系，不能直接比较硬度值的高低。
洛氏硬度试验操作简单、迅速、压痕小，主要用于测试热处理后硬度较高的成品 零件及较薄的工件，对于组织和硬度不均匀的材料，硬度值波动较大，准确性不如布 氏硬度值。
4、机械 机械是机器和机构的总称。
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二、机器的组成 1、原动机部分
也称动力装置，其作用是把其他形 式的能量转变成机械能，以驱动机 器各部分运动。
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二、机器的组成 2、执行部分
也称工作装置，它是机器直接完成 具体工作任务的部分。
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二、机器的组成 3、传动部分
原动机到工作机构之间的传动机构，用以完成运动和 动力的传递和转换。
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5. 导电性 （1）定义：金属材料传导电流的性能称为导电性。 （2）各种金属材料的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝次之，工业上用铜、 铝做导电的材料。
导电性差的高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰铜等用于制造 仪表零件或电热元件，如电炉丝。
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6. 磁性 （1）金属导磁的性能称为磁性。 （2）具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。
（2）金属材料在高温下的化学稳定性叫做热稳定性。用于制造在高温下工作的零件
的金属材料，要有良好的热稳定性。
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三、 金属的力学性能
力学性能又称为机械性能，是指材料在力作用下所显示的性能，主要有强度、 塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
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1、强度 （1）强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。是指金属抵抗永 久变形（塑性变形）和断裂的能力。
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（2）塑性指标：断后伸长率和断面收缩率。 断后伸长率 断后伸长率是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
断面收缩率 断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百 分比。
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3、 硬度
（1）硬度是衡量金属材料软硬的能力。是指金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的 能力，是金属材料表面抵抗变形或破坏的能力。 硬度是材料塑性、强度等性能的综合体现。
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2、锻压性 锻压性：金属材料能否用锻压的方法制成锻压件的性能。
锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或 通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状 和尺寸的制件的成形加工方法。
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48
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影响锻压性的因素： （1）塑性 （2）塑性变形抗力
常见材料的锻压性：
170HBS10/1000/30表示用直径10mm的钢球，在9807 N（1000 kgf）的试验载荷作用 下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。
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36
2）洛氏硬度 洛氏硬度主要用来测定工件的表面硬度。
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37
洛氏硬度（HR）测试，当被测样品过小或者布氏 硬度（HB）大于450时，就改用洛氏硬度计量。
低碳钢的锻压性最好
中碳钢次之
高碳钢最差
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50
3、焊接性 焊接性：金属材料在一定 的焊接条件下，是否易于 获得优良焊接接头的能力 称为焊接性。
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51
焊缝质量评价： （1）焊缝气孔 （2）焊接裂纹
常见钢铁材料的焊接性：
较好：低碳钢
较差：中高碳钢
差：铸铁
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52
4、可加工性 可加工性：金属材料切削加工的难易程度称为可加工性。
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HBS(HBW) F A压
kgf/mm2
式中A压—压痕球形表面积，mm2 Ｄ—压头直径，mm2 ｄ—压痕平均直径，mm。
kgf/mm2
(试验力F单位用kgf)
530HBW5/750表示用直径5 mm的硬质合金球，在7355N（750kgf）的试验载荷作用下， 保持10~15s时测得的布氏硬度值为530。
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1-2 金属材料的性能
•材料是机器的物质基础。金属材料的性能是选择材料的主要依据。
工艺性能 •金属材料的性能 使用性能
物理性能 化学性能 力学性能
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一、金属材料的物理性能
1. 密度 （1）定义： 金属的密度即是单位体积金属的质量。 （2）单位：ｋｇ／ｍ3。 （3）根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。
特别说明：各种硬度试验法测得的硬度值不能进行直接比较，必须通过硬度换算 表换算成一种硬度值后，方能比较硬度高低。
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41
4、韧性与疲劳强度
韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可 用来衡量金属材料抵抗冲击载荷能力。
韧性的判据通过冲击试验来测定。
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40Cr钢冲击吸收功测定试验
42
5、疲劳强度 （1）金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为 疲劳强度或疲劳极限。 （2）在工程上，疲劳强度是指在一定的循环次数下不发生断裂的最 大应力。一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
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53
可加工性的评价依据： （1）刀具磨损
（2）加工表面质量
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54
影响可加工性的因素： （1）硬度
过高、过低都不好 （2）切屑
是否容易折断
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55
密度小于4.5ｇ／ｃｍ3 的金属精品叫课件做轻金属， 如铝，钛等。
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2. 熔点 （1）定义：金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔点。 （2）熔点一般用摄氏温度（℃）表示。 （3）各种金属都有 其固定熔点。
如铅的熔点为323℃，钢的熔点为1538℃。（F22叶片温度1700℃） （4）熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合 金等都很重要。
分若基发干本挥传单材动元料机）本构组身组成的成的潜；。在从工性结程能构力提上学供看为了，分基机析础器构。由件若的干强零度件、组刚成度。与要选了择解合机理器的，结就构要提了供解了机基构本 的理工论作与原方理法、。特点及应用和通用零件的类型、结构、材料、标准及选择方法。
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第1章
机械概 述
1-1机器的组成 1-2金属材料的性能 1-3机械零件的强度 1-4摩擦和磨损
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2. 抗氧化性 （1）金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。 （2）金属材料在加热时，氧化作用加速，如钢材在锻造、热处理、焊接等加热作业 时，会 发生氧化和脱碳，造成材料的损耗和各种缺陷。因此，在加热坯件或材料时， 常在其 周围形成一种还原气体或保护气体，以避免金属材料的氧化。 3. 化学稳定性 （1）化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
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3. 导热性 （1）金属材料传导热量的能力称为导热性。
（2）导热性的表示方法：
一般用热导率（导热系数）λ表示金属材料导热性能的优劣。 热导 率大的金属材料的导热性好。在一般情况下，金属材料的导热性比非金属材 料好。金属的导热性 以银为最好，铜、铝次之。 （3）导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器零件，如冰箱、空调的散 热片。
同时具有上述三个特征的 实体组合称为机器。
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2、零件、构件
（1）、零件 零件，指机械中不可分拆的单个制件，是机器的基本组
成要素，也是机械制造过程中的基本单元。
如轴套、轴瓦、螺母、曲轴、 叶片、齿轮、凸轮、连杆体、 连杆头等。
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（2）、构件
机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件。构件是 机械运动的基本单元。
试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体 或直径为1.5875mm/3.175mm/ 6.35mm/12.7mm的 钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕 深度求出材料的硬度。
最常用的三种标尺为A、B、C，即HRA、HRB、HRC， 要根据实验材料硬度的不同，选用不同硬度范围
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的标尺来表示：
铁、钴等为铁磁性材料，锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。 但对某些金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在768℃以上就表现为没有磁性或顺 磁性。
铁磁性材料可用于制作变压器、电机的铁心和测量仪表零件等；无（顺）磁性材 料可用做要求避免磁场干扰的零件。
精品ຫໍສະໝຸດ Baidu件
二、金属材料的化学性能
金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。 1. 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用的能力，称为耐 腐蚀 性。常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。
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1-1 机器的组成
•本节任务： 1、什么是机器、机构、机械、零件和构件？ 2、机器的组成部分。
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1-1机器的组成
一、机器和机构
精品课件
1、机器
机器的共同特性： （1）、机器是人为的实体组合； （2）、各部分之间具有确定的相 对运动。 （3）、能够转换或传递能量，代 替或减轻人类的劳动。
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二、机器的组成 4、操纵或控制部分
显示和反映机器的运行位置和状态，控制机器正常运行 和工作。
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1-2 金属材料的性能
•本节任务：
1、理解金属材料的物理性能：密度、熔点、导热性、热膨胀性、导电性、 磁性。
2、理解金属材料的化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性。
3、理解金属材料的力学性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。
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4. 热膨胀性 （1）定义： 金属材料在受热时体积会增大，冷却时则收缩，这种现象称为热膨胀
性。 （2）各种金属的热膨胀性能不同。在实际工作中有时必须考虑热膨胀的影响。 例如，一些精密测量工具就要选用膨胀系数较小的金属材料来制造；铺设铁轨、架设桥 梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都要考虑到热膨胀的因素。
机械基础
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绪论
•机械基础是一门什么样的课？
机械基础是中等职业学校机械专业的一门综合性的基础课。 工程力学
机械基础
机械工程材料 机械零件与传动
机工械程工零力程件学材与：料传生：动产构：实件为践是了中材正常料确用制的成使机的用械。机设机器备械，和工必工程须程材了部料解件的机都基器是本的由知组许识成多为。构合从件理运（地动具选上有择看独材，立料机运，器动充由的
零件
构件
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3、机构 机构，指由两个或两个以上构件通过活动联接形成
的构件系统。
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机器与机构的区别： 机器是由各种机构所组成，可以完成能量的转换，或做有用的功； 如，内燃机，刨床等。（有动力源）
而机构则仅仅是起着运动的传递和运动形成的转换的作用。如， 内燃机的凸轮机构，刨床中的齿精品轮课件 机构。（无动力源）
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33
（2）目前最常用的硬度试验法是布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法。 1）布氏硬度 布氏硬度主要用来测定铸铁、有色金属、低合金结构钢以及结构钢调质件的硬度。
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34
布氏硬度（HB）是以一定大小的试验载荷，将一 定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表 面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压 痕直径。
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43
四、金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指在各种加工条件下表现出来的适应能力，
包括铸造性、锻压性、焊接性和可加工性。
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44
1、铸造性 铸造性：金属材料能否用铸造的方法制成优良铸件的性能。
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45
影响铸造的性能的因素： （1）、流动性 （2）、冷却时的收缩率
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常见材料的铸造性： 灰铸铁具有良好的铸造性，铸钢的铸造性低于铸铁。 铸造铝合金和铸造铜合金的铸造性也较好。
（2）强度是分为抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪等的强度。
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2、塑性 （1）塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。指断裂前材料发生 不可逆永久变形的能力。
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2、塑性
（1）塑性是金属材料在 静载荷作用下产生永久变 形而不破坏的能力。指断 裂前材料发生不可逆永久 变形的能力。
HRC h 0.002
式中，C为常数，压头是金刚 石圆锥时，C＝100；压头为淬火 钢球时,C＝130。
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40
洛氏硬度无单位，需标明硬度标尺符号，在符号前面写出硬度值，如60HRC、 80HRA、90HRB。洛氏硬度各标尺之间没有对应关系，不能直接比较硬度值的高低。
洛氏硬度试验操作简单、迅速、压痕小，主要用于测试热处理后硬度较高的成品 零件及较薄的工件，对于组织和硬度不均匀的材料，硬度值波动较大，准确性不如布 氏硬度值。
4、机械 机械是机器和机构的总称。
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二、机器的组成 1、原动机部分
也称动力装置，其作用是把其他形 式的能量转变成机械能，以驱动机 器各部分运动。
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二、机器的组成 2、执行部分
也称工作装置，它是机器直接完成 具体工作任务的部分。
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二、机器的组成 3、传动部分
原动机到工作机构之间的传动机构，用以完成运动和 动力的传递和转换。
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5. 导电性 （1）定义：金属材料传导电流的性能称为导电性。 （2）各种金属材料的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝次之，工业上用铜、 铝做导电的材料。
导电性差的高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰铜等用于制造 仪表零件或电热元件，如电炉丝。
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6. 磁性 （1）金属导磁的性能称为磁性。 （2）具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。
（2）金属材料在高温下的化学稳定性叫做热稳定性。用于制造在高温下工作的零件
的金属材料，要有良好的热稳定性。
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三、 金属的力学性能
力学性能又称为机械性能，是指材料在力作用下所显示的性能，主要有强度、 塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
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1、强度 （1）强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。是指金属抵抗永 久变形（塑性变形）和断裂的能力。
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（2）塑性指标：断后伸长率和断面收缩率。 断后伸长率 断后伸长率是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
断面收缩率 断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百 分比。
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3、 硬度
（1）硬度是衡量金属材料软硬的能力。是指金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的 能力，是金属材料表面抵抗变形或破坏的能力。 硬度是材料塑性、强度等性能的综合体现。
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2、锻压性 锻压性：金属材料能否用锻压的方法制成锻压件的性能。
锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或 通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状 和尺寸的制件的成形加工方法。
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影响锻压性的因素： （1）塑性 （2）塑性变形抗力
常见材料的锻压性：
170HBS10/1000/30表示用直径10mm的钢球，在9807 N（1000 kgf）的试验载荷作用 下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。
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2）洛氏硬度 洛氏硬度主要用来测定工件的表面硬度。
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洛氏硬度（HR）测试，当被测样品过小或者布氏 硬度（HB）大于450时，就改用洛氏硬度计量。
低碳钢的锻压性最好
中碳钢次之
高碳钢最差
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3、焊接性 焊接性：金属材料在一定 的焊接条件下，是否易于 获得优良焊接接头的能力 称为焊接性。
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51
焊缝质量评价： （1）焊缝气孔 （2）焊接裂纹
常见钢铁材料的焊接性：
较好：低碳钢
较差：中高碳钢
差：铸铁
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4、可加工性 可加工性：金属材料切削加工的难易程度称为可加工性。
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HBS(HBW) F A压
kgf/mm2
式中A压—压痕球形表面积，mm2 Ｄ—压头直径，mm2 ｄ—压痕平均直径，mm。
kgf/mm2
(试验力F单位用kgf)
530HBW5/750表示用直径5 mm的硬质合金球，在7355N（750kgf）的试验载荷作用下， 保持10~15s时测得的布氏硬度值为530。
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1-2 金属材料的性能
•材料是机器的物质基础。金属材料的性能是选择材料的主要依据。
工艺性能 •金属材料的性能 使用性能
物理性能 化学性能 力学性能
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一、金属材料的物理性能
1. 密度 （1）定义： 金属的密度即是单位体积金属的质量。 （2）单位：ｋｇ／ｍ3。 （3）根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。
特别说明：各种硬度试验法测得的硬度值不能进行直接比较，必须通过硬度换算 表换算成一种硬度值后，方能比较硬度高低。
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4、韧性与疲劳强度
韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可 用来衡量金属材料抵抗冲击载荷能力。
韧性的判据通过冲击试验来测定。
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5、疲劳强度 （1）金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为 疲劳强度或疲劳极限。 （2）在工程上，疲劳强度是指在一定的循环次数下不发生断裂的最 大应力。一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
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可加工性的评价依据： （1）刀具磨损
（2）加工表面质量
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影响可加工性的因素： （1）硬度
过高、过低都不好 （2）切屑
是否容易折断
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密度小于4.5ｇ／ｃｍ3 的金属精品叫课件做轻金属， 如铝，钛等。
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2. 熔点 （1）定义：金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔点。 （2）熔点一般用摄氏温度（℃）表示。 （3）各种金属都有 其固定熔点。
如铅的熔点为323℃，钢的熔点为1538℃。（F22叶片温度1700℃） （4）熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合 金等都很重要。
分若基发干本挥传单材动元料机）本构组身组成的成的潜；。在从工性结程能构力提上学供看为了，分基机析础器构。由件若的干强零度件、组刚成度。与要选了择解合机理器的，结就构要提了供解了机基构本 的理工论作与原方理法、。特点及应用和通用零件的类型、结构、材料、标准及选择方法。
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第1章
机械概 述
1-1机器的组成 1-2金属材料的性能 1-3机械零件的强度 1-4摩擦和磨损
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2. 抗氧化性 （1）金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。 （2）金属材料在加热时，氧化作用加速，如钢材在锻造、热处理、焊接等加热作业 时，会 发生氧化和脱碳，造成材料的损耗和各种缺陷。因此，在加热坯件或材料时， 常在其 周围形成一种还原气体或保护气体，以避免金属材料的氧化。 3. 化学稳定性 （1）化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
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3. 导热性 （1）金属材料传导热量的能力称为导热性。
（2）导热性的表示方法：
一般用热导率（导热系数）λ表示金属材料导热性能的优劣。 热导 率大的金属材料的导热性好。在一般情况下，金属材料的导热性比非金属材 料好。金属的导热性 以银为最好，铜、铝次之。 （3）导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器零件，如冰箱、空调的散 热片。
同时具有上述三个特征的 实体组合称为机器。
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2、零件、构件
（1）、零件 零件，指机械中不可分拆的单个制件，是机器的基本组
成要素，也是机械制造过程中的基本单元。
如轴套、轴瓦、螺母、曲轴、 叶片、齿轮、凸轮、连杆体、 连杆头等。
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（2）、构件
机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件。构件是 机械运动的基本单元。
试验方法是用一个顶角为120度的金刚石圆锥体 或直径为1.5875mm/3.175mm/ 6.35mm/12.7mm的 钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕 深度求出材料的硬度。
最常用的三种标尺为A、B、C，即HRA、HRB、HRC， 要根据实验材料硬度的不同，选用不同硬度范围
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的标尺来表示：
铁、钴等为铁磁性材料，锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。 但对某些金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在768℃以上就表现为没有磁性或顺 磁性。
铁磁性材料可用于制作变压器、电机的铁心和测量仪表零件等；无（顺）磁性材 料可用做要求避免磁场干扰的零件。
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二、金属材料的化学性能
金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。 1. 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用的能力，称为耐 腐蚀 性。常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。
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1-1 机器的组成
•本节任务： 1、什么是机器、机构、机械、零件和构件？ 2、机器的组成部分。
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1-1机器的组成
一、机器和机构
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1、机器
机器的共同特性： （1）、机器是人为的实体组合； （2）、各部分之间具有确定的相 对运动。 （3）、能够转换或传递能量，代 替或减轻人类的劳动。
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二、机器的组成 4、操纵或控制部分
显示和反映机器的运行位置和状态，控制机器正常运行 和工作。
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1-2 金属材料的性能
•本节任务：
1、理解金属材料的物理性能：密度、熔点、导热性、热膨胀性、导电性、 磁性。
2、理解金属材料的化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性。
3、理解金属材料的力学性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。
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4. 热膨胀性 （1）定义： 金属材料在受热时体积会增大，冷却时则收缩，这种现象称为热膨胀
性。 （2）各种金属的热膨胀性能不同。在实际工作中有时必须考虑热膨胀的影响。 例如，一些精密测量工具就要选用膨胀系数较小的金属材料来制造；铺设铁轨、架设桥 梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都要考虑到热膨胀的因素。
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•机械基础是一门什么样的课？
机械基础是中等职业学校机械专业的一门综合性的基础课。 工程力学
机械基础
机械工程材料 机械零件与传动
机工械程工零力程件学材与：料传生：动产构：实件为践是了中材正常料确用制的成使机的用械。机设机器备械，和工必工程须程材了部料解件的机都基器是本的由知组许识成多为。构合从件理运（地动具选上有择看独材，立料机运，器动充由的
零件
构件
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3、机构 机构，指由两个或两个以上构件通过活动联接形成
的构件系统。
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机器与机构的区别： 机器是由各种机构所组成，可以完成能量的转换，或做有用的功； 如，内燃机，刨床等。（有动力源）
而机构则仅仅是起着运动的传递和运动形成的转换的作用。如， 内燃机的凸轮机构，刨床中的齿精品轮课件 机构。（无动力源）
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（2）目前最常用的硬度试验法是布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法。 1）布氏硬度 布氏硬度主要用来测定铸铁、有色金属、低合金结构钢以及结构钢调质件的硬度。
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34
布氏硬度（HB）是以一定大小的试验载荷，将一 定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表 面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压 痕直径。
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四、金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指在各种加工条件下表现出来的适应能力，
包括铸造性、锻压性、焊接性和可加工性。
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1、铸造性 铸造性：金属材料能否用铸造的方法制成优良铸件的性能。
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影响铸造的性能的因素： （1）、流动性 （2）、冷却时的收缩率
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常见材料的铸造性： 灰铸铁具有良好的铸造性，铸钢的铸造性低于铸铁。 铸造铝合金和铸造铜合金的铸造性也较好。