機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第2版） 課件匯 林偉 ch1-5 機(jī)械設(shè)計(jì)概論 -平面連桿機(jī)構(gòu)

單元一機(jī)械設(shè)計(jì)概論“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第2版）“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材在一部現(xiàn)代化的機(jī)器中,常會(huì)包含著機(jī)械、電氣液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻、控制、監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)的部分或全部,但是機(jī)器的主體仍然是它的機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)總是由一些機(jī)構(gòu)組成,每個(gè)機(jī)構(gòu)又是由許多零件組成。所以,機(jī)器的基本組成要素就是機(jī)械零件。機(jī)械零件可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是在各種機(jī)器中經(jīng)常都能用到的零件,叫作通用零件,如螺釘、齒輪、鏈輪等：另一類(lèi)是在特定類(lèi)型的機(jī)器中才能用到的零件，叫作專(zhuān)用零件，如葉片、螺旋槳、曲軸等。一、機(jī)器的基本組成要素計(jì)劃階段方案設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段技術(shù)文件編制階段01020304二、設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序三、設(shè)計(jì)機(jī)器應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求使用功能要求經(jīng)濟(jì)性要求勞動(dòng)保護(hù)要求其他專(zhuān)業(yè)要求可靠性要求四、設(shè)計(jì)機(jī)械零件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求工作條件要求經(jīng)濟(jì)性要求質(zhì)量小的要求可靠性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求整體斷裂整體斷裂分為一次斷裂和疲勞斷裂兩類(lèi)。表面破壞機(jī)器中的零件都要與別的零件發(fā)生靜接觸或動(dòng)接觸，或形成配合關(guān)系因此表面破壞是機(jī)械零件經(jīng)常發(fā)生的一種失效形式。過(guò)大的殘余變形如果作用于零件上的應(yīng)力超過(guò)了材料的屈服極限，則零件將產(chǎn)生殘余變形。破壞正常工作條件引起的失效有些機(jī)械零件只有在一定的工作條件下才能正常工作。如果這些工作條件被破壞,就將導(dǎo)致零件失效。五、機(jī)械零件的主要失效形式六、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則強(qiáng)度原則壽命原則振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則壽命原則剛強(qiáng)原則理論設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)是指根據(jù)設(shè)計(jì)理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。七、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)公式或設(shè)計(jì)者本人的工作經(jīng)驗(yàn),或借助類(lèi)比方法所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)是對(duì)一些尺寸巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的重要零件,根據(jù)初步設(shè)計(jì)的結(jié)果,按比例制成小尺寸的模型,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)其各方面的特性進(jìn)行檢驗(yàn),再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行逐步修改,從而達(dá)到完善的設(shè)計(jì)。八、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟選擇零件的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算載荷選擇合適的材料確定零件的主要尺寸和參數(shù)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核計(jì)算繪制零件的工作圖編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)使用性要求使用性要求是指零件的受載情況、工作條件、零件的尺寸和質(zhì)量的限制等。九、機(jī)械零件材料的選用原則工藝性要求工藝性要求是指零件所用材料應(yīng)使其在毛壞制造、熱處理和冷加工時(shí)都易于進(jìn)行。理經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)性要求是一個(gè)綜合性的指標(biāo)。在滿(mǎn)足使用要求的基礎(chǔ)上,盡可能選擇價(jià)格低廉的材料，同時(shí)還應(yīng)考慮使材料的利用率高、加工費(fèi)用低和供應(yīng)狀況好等因素。在機(jī)械設(shè)計(jì)中,標(biāo)準(zhǔn)化的作用非常重要。標(biāo)準(zhǔn)化包括三方面的內(nèi)容,即零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化和部件通用化。標(biāo)準(zhǔn)化在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、便于專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)、擴(kuò)大互換性、便于維修、保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本等方面具有重要意義。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)部標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。出口產(chǎn)品一般應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)。十、機(jī)器設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化謝謝觀看單元二工程材料與鋼的熱處理“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第2版）“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材01材料的力學(xué)性能和工藝性能PARTONE2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能材料在外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的特性是力學(xué)性能。它的主要指標(biāo)是強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度等。材料受外力作用時(shí),會(huì)引起尺寸與形狀的改變,這種外力叫載荷(或稱(chēng)負(fù)荷),尺寸和形狀的改變叫變形。載荷與變形的關(guān)系可用試驗(yàn)的方法測(cè)定。拉伸試驗(yàn)是測(cè)定材料靜態(tài)力學(xué)性能指標(biāo)的常用方法。如圖2-1所示為低碳鋼的拉伸曲線(xiàn)。圖中的縱坐標(biāo)表示載荷F,橫坐標(biāo)表示變形量L。通過(guò)拉伸曲線(xiàn)可測(cè)定材料的強(qiáng)度與塑性。一、金屬材料的力學(xué)性能2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能1、強(qiáng)度強(qiáng)度是材料在載荷(外力作用下抵抗塑性變形和破壞的能力。抵抗塑性變形和破壞的能力越大，則強(qiáng)度越高。（1）屈服點(diǎn)。將開(kāi)始發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力,即開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形時(shí)的應(yīng)力，叫作屈服極限。（2）抗拉強(qiáng)度。抗拉強(qiáng)度是試樣在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用

表示。2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能2、塑性塑性是材料斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。材料斷裂前的塑性變形越大，表示它的塑性越好,反之則表示其塑性越差。常用的塑性指標(biāo)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。（1）斷后伸長(zhǎng)率。斷后伸長(zhǎng)率是指試樣拉斷后的標(biāo)距伸長(zhǎng)量和原始標(biāo)距的百分比,用

表示。（2）斷面收縮率。斷面收縮率是指試樣拉斷后,縮頸處橫截面面積的最大縮減量與原始橫截面面積的百分比,用符號(hào)表示。2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能3、硬度硬度是指金屬材料抵抗局部變形,特別是塑性變形、壓痕或劃傷的能力。因此硬度也可以看作是材料對(duì)局部塑性變形的抗力。（1）布氏硬度及其測(cè)定。布氏硬度的測(cè)定是在布氏硬度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的，試驗(yàn)原理如圖2-2所示。用符號(hào)HBS或HBW表示(壓頭為硬鋼球時(shí)用HBS，頭為硬質(zhì)合金球時(shí)用HBW)。2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能3、硬度（2）洛氏硬度及其測(cè)定。洛氏硬度的測(cè)定是在洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。它是以錐頂角為120的金剛石圓錐體或直徑為1.5875mm(1/16in)的淬火鋼球?yàn)閴侯^,以一定的載荷壓人被測(cè)金屬材料的表層,然后根據(jù)壓痕的深度來(lái)確定硬度值。在相同的試驗(yàn)條件下,壓痕深度越小,則材料的硬度越高。2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能3、硬度（3）維氏硬度及其測(cè)定。維氏硬度的試驗(yàn)原理與布氏硬度基本相同,它是用頂角為136的四棱金剛石，在較小的載荷(壓力)F(常用50~1000N)作用下壓人被測(cè)材料表面，并按規(guī)定保持一定時(shí)間，然后用附在試驗(yàn)計(jì)上的顯微鏡測(cè)量壓痕的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度d，以痕單位表面積上所承受的壓力作為維氏硬度值，用符號(hào)HV表示。2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能4、沖擊韌性沖擊韌性是指金屬材料在沖擊載荷的作用下折斷時(shí)吸收變形能量的能力，常用沖擊吸取功或沖擊韌度來(lái)表示。沖擊韌性的測(cè)定方法是將被測(cè)材料制成標(biāo)準(zhǔn)缺口（V或U形）試樣，在沖擊試驗(yàn)機(jī)上由置于一定高度的重錘自由落下而一次沖斷,試驗(yàn)原理如圖2-3所示。沖擊韌度值就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功，用akv(或aku)表示。2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能5、疲勞強(qiáng)度疲勞是指在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變作用下,在材料的一處或幾處產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然斷裂的過(guò)程。這種破壞稱(chēng)為疲勞破壞(或疲勞斷裂)。疲勞強(qiáng)度是表示材料經(jīng)周期性交變載荷作用而不致引起斷裂的最大應(yīng)力，其大小與應(yīng)力變化的次數(shù)有關(guān)。對(duì)于鋼材，一般取循環(huán)次數(shù)N=10,對(duì)有色金屬取N10°為基數(shù)來(lái)確定材料的疲勞強(qiáng)度,稱(chēng)為條件疲勞強(qiáng)度。2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能金屬材料的工藝性能是指金屬材料所具有的能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力，它是力學(xué)、物理、化學(xué)等性能的綜合表現(xiàn),包括鑄造性、鍛造性、焊接性、切削加工性等。1、鑄造性。鑄造性是指金屬在鑄造生產(chǎn)中表現(xiàn)出的工藝性能,如流動(dòng)性、收縮性、偏析性及吸氣性等。二、金屬材料的工藝性能2.1材料的力學(xué)性能和工藝性能2、鍛造性。鍛造性是指鍛造金屬材料的難易程度。3、焊接性。焊接性是指金屬材料對(duì)焊接成形的適應(yīng)性,也就是指在一定的焊接工藝條件下金屬材料獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。4、切削加工性。切削加工性是指金屬材料被切削加工的難易程度。二、金屬材料的工藝性能02常用工程材料PARTtwo2.2常用工程材料1、鑄鐵。鑄鐵是含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%的鐵碳合金。根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形態(tài)不同，鑄鐵可分為下列幾種：（1）白口鑄鐵。白口鑄鐵中碳幾乎全部以滲碳體()的形式存在。工業(yè)上很少直接用它來(lái)制造機(jī)械零件，而主要作為煉鋼的原料。它的斷口呈亮白色,稱(chēng)為白口鑄鐵。（2）灰鑄鐵。灰鑄鐵中的碳大部分或全部以片狀石墨的形式存在，斷口呈灰色，故稱(chēng)為灰鑄鐵。表2-1所示為常用灰鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能及應(yīng)用。一、黑色金屬材料2.2常用工程材料1、鑄鐵。（3）球墨鑄鐵。球墨鑄鐵中的碳以球狀石墨形式存在。它是澆鑄前在熔化的鑄鐵中加人一定量的球化劑(稀土鎂合金)和孕育劑(硅鐵或硅鈣合金)獲得的。球墨鑄鐵常用于制造承受沖擊載荷的零件,如傳遞動(dòng)力的齒輪、曲軸、連桿等。（4）可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵中的石墨呈團(tuán)絮狀,它是由白口鑄鐵經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間高溫石墨化退火而得到的一種鑄鐵。由于它生產(chǎn)周期長(zhǎng),工藝復(fù)雜且成本高,已逐漸被球墨鑄鐵所取代。一、黑色金屬材料2.2常用工程材料2、碳素鋼。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。這類(lèi)鋼通常為熱軋鋼板、型鋼、棒鋼等,可供焊接、鉚接、栓接一般工程構(gòu)件,大多不需進(jìn)行熱處理而直接在供應(yīng)狀態(tài)下使用。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中只含有少量的有害雜質(zhì)硫和磷,既能保證鋼中的化學(xué)成分,又能保證其力學(xué)性能,因此質(zhì)量較高,可用于制造較重要的機(jī)械零件。一、黑色金屬材料2.2常用工程材料2、碳素鋼。（3）碳素工具鋼。碳素工具鋼含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.7%以上,屬于高碳鋼，適宜制作各種工具刃具、量具和模具。（4）鑄鋼。鑄鋼分為碳素鑄鋼和合金鑄鋼，一般情況下多用碳素鑄鋼，當(dāng)有特殊用途和特殊要求時(shí)可采用合金鑄鋼。鑄鋼主要用于承受重載、強(qiáng)度和韌性要求較高、形狀復(fù)雜的鑄件,如大型齒輪、水壓機(jī)機(jī)座等。一、黑色金屬材料2.2常用工程材料3、合金鋼。（1）合金結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)以“兩位數(shù)字十合金元素符號(hào)+數(shù)字”表示。合金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)性能和用途的不同,可分為低合金鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼和滾動(dòng)軸承鋼等。（2）合金工具鋼。合金工具鋼常用來(lái)制造各種刃具、量具和模具,因而對(duì)應(yīng)地就有刃具鋼、量具鋼和模具鋼。一、黑色金屬材料2.2常用工程材料3、合金鋼。（3）特殊性能合金鋼。特殊性能合金鋼是指具有特殊的物理、化學(xué)性能的一種高合金鋼。它主要包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼和磁性鋼。一、黑色金屬材料1、銅與鋼合金。（1）純銅。純銅外觀呈紫紅色，又稱(chēng)紫銅。二、有色金屬材料2.2常用工程材料1、銅與鋼合金。（2）黃銅。黃銅是銅(Cu)與鋅(Zn)的合金。它色澤美觀,具有良好的防腐性能及機(jī)械加工性能。（3）青銅除黃銅和白銅(銅錦合金)外,其余合金統(tǒng)稱(chēng)為青銅。銅錫合金稱(chēng)為錫青銅,其余青銅稱(chēng)為無(wú)錫青銅。二、有色金屬材料2.2常用工程材料3、軸承合金。軸承合金是用來(lái)制造滑動(dòng)軸承的特定材料。對(duì)軸承合金的要求是:摩擦系數(shù)小、耐磨性好、抗壓強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好等。（1）錫基軸承合金（錫基巴氏合金）。錫基軸承合金中含有錦和銅等元素。（2）鉛基軸承合金(鉛基巴氏合金)。鉛基軸承合金中含有錦、錫和銅等元素。二、有色金屬材料2.2常用工程材料1、塑料。塑料是一種以合成樹(shù)脂為主要成分,加上其他添加劑(如增強(qiáng)劑、增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑等)組成的高分子有機(jī)化合物。按受熱后所表現(xiàn)的性能不同,塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類(lèi)。熱塑性塑料經(jīng)加熱后軟化并熔融成流動(dòng)的黏稠液體，冷卻后即成型固化。熱固性塑料經(jīng)加熱后軟化,冷卻后成型固化，發(fā)生化學(xué)變化,再加熱時(shí)不再轉(zhuǎn)化(即變化是不可逆的),如酚醛、環(huán)氧、氨基塑料等。三、非金屬材料2.2常用工程材料2、橡膠。橡膠是一種天然的或人工合成的高聚物的彈性體。工業(yè)上使用的橡膠制品是在橡膠中加入各種添加劑(有硫化劑、硫化促進(jìn)劑、軟化劑、防老化劑和填充劑等),經(jīng)過(guò)硫化處理后所得到的產(chǎn)品。橡膠具有良好的吸震性、耐磨性、絕緣性及足夠的強(qiáng)度和積儲(chǔ)能量等特點(diǎn)。工業(yè)上常用的橡膠牌號(hào)有丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠等。三、非金屬材料2.2常用工程材料3、陶瓷。陶瓷是一種無(wú)機(jī)非金屬材料,它可分為普通陶瓷和特種陶瓷兩大類(lèi)。普通陶瓷是以黏土、長(zhǎng)石和石英等天然原料，經(jīng)過(guò)粉碎成型和燒結(jié)而成。特種陶瓷是用人工化合物(如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等)為原料制成的。陶瓷硬度高、抗壓強(qiáng)度大,耐高溫、抗氧化、耐磨損和耐腐蝕,但質(zhì)脆韌性差,不能承受沖擊,抗急冷、急熱性能差,易碎裂。工業(yè)上常用的陶瓷種類(lèi)有普通陶瓷氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化硼陶瓷等。三、非金屬材料2.2常用工程材料4、復(fù)合材料。復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織結(jié)構(gòu)的材料，用某種工藝方法經(jīng)人工組合而成的多相合成材料。復(fù)合材料按增強(qiáng)材料的類(lèi)型可分為四類(lèi)，分別是：（1）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，如玻璃纖維纖維、硼纖維和碳化硅纖維等。（2）顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，如陶瓷粒與金屬?gòu)?fù)合、金屬粒與塑料復(fù)合等。（3）迭層復(fù)合材料，如雙金屬?gòu)?fù)合、多層板復(fù)合等。（4）夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，如夾層內(nèi)填充蜂寬結(jié)構(gòu)或填充泡沫塑料。三、非金屬材料03鋼的常用熱處理及其作用PARTthree2.3鋼的常用熱處理及其作用金屬材料的熱處理是采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)金屬材料或工件(以下簡(jiǎn)稱(chēng)工件)進(jìn)行加熱保溫和冷卻以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)和性能。根據(jù)熱處理的目的和工藝方法的不同，熱處理一般可分為：整體熱處理(普通熱處理)、表面熱處理、化學(xué)熱處理。根據(jù)作用的不同,熱處理可分為：最終熱處理，其作用是使鋼件得到使用要求的性能，如淬火、回火、表面淬火等。預(yù)備熱處理，其作用是消除加工(鍛、、鑄、焊等)所造成的某些缺陷,或?yàn)橐院蟮那邢骷庸ず妥罱K熱處理做好準(zhǔn)備。2.3鋼的常用熱處理及其作用一、退火退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度,保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。根據(jù)鋼的化學(xué)成分的不同,退火工藝可分為完全退火、球化退火和去應(yīng)力退火等。1、完全退火完全退火就是將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火。2、球化退火球化退火是為使工件中的碳化物球狀化而進(jìn)行的退火。3、去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火是為去除工件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的內(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火。2.3鋼的常用熱處理及其作用二、正火正火是將工件加熱至臨界溫度以上40~60C，保溫一段時(shí)間后,從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧、吹風(fēng)冷卻的一種熱處理工藝,又稱(chēng)?；Ｕ鸬哪康呐c退火相似，主要區(qū)別是正火加熱溫度比退火高,冷卻速度比退火快。三、淬火淬火是將工件加熱奧氏體化后以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝。最常見(jiàn)的有水冷淬火、油冷淬火、空冷淬火等。淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性。2.3鋼的常用熱處理及其作用四、表面淬火表面淬火是僅對(duì)工件表面進(jìn)行淬火。其中包括感應(yīng)淬火、接觸電阻加熱淬火、火焰淬火、激光淬火、電子束淬火等。根據(jù)感應(yīng)電流頻率不同,感應(yīng)加熱表面淬火又分為高頻、中頻和工頻淬火。五、回火回火是工件猝硬后加熱到AC1以下的某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。根據(jù)回火溫度的不同，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。2.3鋼的常用熱處理及其作用六、化學(xué)熱處理學(xué)熱處理是將鋼件放在適當(dāng)?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫，使一種或兒種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。七、熱處理表示方法1、相關(guān)規(guī)定熱處理表示方法推薦采用“金屬熱處理工藝分類(lèi)及代號(hào)”的規(guī)定，并標(biāo)出應(yīng)達(dá)到的力學(xué)性能指標(biāo)及其他要求。2.3鋼的常用熱處理及其作用七、熱處理表示方法1、相關(guān)規(guī)定熱處理工藝代號(hào)標(biāo)記規(guī)定如圖2-4所示。2.3鋼的常用熱處理及其作用七、熱處理表示方法2、圖樣中熱處理標(biāo)注方法如果要在圖樣中標(biāo)記測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)符號(hào)如圖2-5所示謝謝觀看單元三互換性技術(shù)“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第2版）“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材01互換性概念PARTONE3.1互換性概念互換性可以分為廣義互換性和狹義互換性。廣義互換性是指機(jī)器的零件在各種性能方面都具有互換性,如零件的幾何參數(shù)、力學(xué)性能、抗腐蝕性、熱變形、電導(dǎo)性等。狹義互換性是指機(jī)器的零部件只滿(mǎn)足幾何參數(shù)方面的要求,如尺寸、形狀、位置和表面粗糙度的要求。按互換性的程度又可把互換性分為完全互換和有限互換。一、互換性基本概念3.1互換性概念標(biāo)準(zhǔn)化是社會(huì)生產(chǎn)的產(chǎn)物,反過(guò)來(lái)它又能推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化包含了標(biāo)準(zhǔn)制定、貫徹和標(biāo)準(zhǔn)修訂的全部過(guò)程。在機(jī)械制造中,標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性的必要前提。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn))即技術(shù)法規(guī),是從事生產(chǎn)建設(shè)工作以及商品流通等的一種共同技術(shù)依據(jù),它以生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)試驗(yàn)及可靠經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，由有關(guān)方面協(xié)調(diào)制定，由主管部門(mén)批準(zhǔn)，以特定形式發(fā)布,作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)可以按不同級(jí)別頒布。我國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4級(jí)。二、標(biāo)準(zhǔn)化概念02光滑圓柱結(jié)合的公差與配合PARTtwo3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合一、概述圓柱結(jié)合通常指孔和軸的結(jié)合,是機(jī)器中最廣泛采用的一種結(jié)合形式。為使加工后的孔與軸能滿(mǎn)足互換性要求，必須在設(shè)計(jì)中采用公差與配合標(biāo)準(zhǔn)。圓柱結(jié)合的公差與配合是最早建立的，也是最基本的標(biāo)準(zhǔn)，是機(jī)械制造中的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。公差與配合的標(biāo)準(zhǔn)化不僅可以防止任意規(guī)定公差與配合數(shù)值的混亂現(xiàn)象,保證了零部件的互換性和質(zhì)量,而且還有利于刀具、量具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于廣泛組織專(zhuān)業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)和國(guó)際間的技術(shù)交流。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合二、公差與配合的基本術(shù)語(yǔ)和定義1、有關(guān)孔和軸的定義軸與孔結(jié)合在機(jī)械制造中得到了廣泛的應(yīng)用，除圓柱形內(nèi)外表面的軸和孔，還有其他形式的表面也定義為軸和孔，如圖3-1所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合2、有關(guān)尺寸的術(shù)語(yǔ)及定義尺寸是指用特定單位表示長(zhǎng)度值的數(shù)字。長(zhǎng)度包括直徑、半徑、寬度、深度、高度和中心距等。在機(jī)械制造中常用毫米(mm)為單位，在標(biāo)注時(shí)常將單位省略,僅標(biāo)注數(shù)值。(1)尺寸：指的是長(zhǎng)度的值,由數(shù)字和特定單位兩部分組成,包括長(zhǎng)度、寬度和中心距等。(2)基本尺寸：是指設(shè)計(jì)給定的尺寸。(3)實(shí)際尺寸：是指通過(guò)測(cè)量所得的尺寸。(4)極限尺寸：是指允許尺寸變化的兩個(gè)界限值。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合2、有關(guān)尺寸的術(shù)語(yǔ)及定義(5)最大實(shí)體極限：是指對(duì)應(yīng)于孔或軸最大實(shí)體尺寸的那個(gè)極限尺寸，即孔的最小極限尺寸和軸的最大極限尺寸；最大實(shí)體尺寸：是孔或軸具有允許的材料量為最多狀態(tài)下的極限尺寸。(6)最小實(shí)體極限：是指對(duì)應(yīng)于孔或軸最小實(shí)體尺寸的那個(gè)極限尺寸，即孔的最大極限尺寸(Dmx)和軸的最小極限尺；最小實(shí)體尺寸：是孔或軸具有允許的材料量為最少狀態(tài)下的極限尺寸。最大實(shí)體極限和最小實(shí)體極限統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)體極限。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合3、有關(guān)尺寸偏差和公差的術(shù)語(yǔ)及定義(4)零線(xiàn)。在極限與配合示意圖中,表示基本尺寸的一條直線(xiàn)即為零線(xiàn)，以其為基準(zhǔn)確定偏差和公差。通常,零線(xiàn)沿水平方向繪制,正偏差位于其上,負(fù)偏差位于其下,如圖3-2所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合3、有關(guān)尺寸偏差和公差的術(shù)語(yǔ)及定義(5)尺寸公差帶。尺寸公差帶是表示零件的尺寸相對(duì)于其基本尺寸所允許變動(dòng)的范圍,簡(jiǎn)稱(chēng)公差帶。用圖表示的公差帶,稱(chēng)為公差帶圖，如圖3-3所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)及定義配合是指基本尺寸相同的相互結(jié)合的孔、軸公差帶之間的關(guān)系。這種關(guān)系決定著配合的松緊程度，而這松緊程度是用間隙和過(guò)盈來(lái)描述的。(1)間隙或過(guò)盈。孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差,此差值為正時(shí)其配合為間隙,為負(fù)時(shí)其配合為過(guò)盈。配合可分為間隙配合、過(guò)盈配合和過(guò)渡配合三種。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)及定義(2)間隙配合。間隙配合是指具有間隙(包括最小間隙等于零)的配合。此時(shí),孔的公差帶在軸的公差帶之上,如圖3-4所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)及定義(3)過(guò)盈配合過(guò)盈配合是指具有過(guò)盈(包括最小過(guò)盈等于零)的配合。此時(shí),孔的公差帶在軸的公差帶之下,如圖3-5所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)及定義(4)過(guò)渡配合?？赡芫哂虚g隙或過(guò)盈的配合,稱(chēng)為過(guò)渡配合。此時(shí),孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊,如圖3-6所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)及定義(5)配合公差。允許間隙或過(guò)盈的變動(dòng)量,稱(chēng)為配合公差。它表明配合松緊程度的變化范圍。配合公差越大,配合精度越低;配合公差越小，配合精度越高。用直角坐標(biāo)表示出相配合的孔與軸的間隙或過(guò)盈的變動(dòng)范圍的圖形叫作配合公差帶圖,如圖3-7所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合三、公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的組成與特點(diǎn)1、基準(zhǔn)制（1）基孔制：是指基本偏差為一定的孔的公差帶，與不同基本偏差的軸的公差帶所形成的各種配合的一種制度，如圖3-8(a)所示。(2)基軸制：是指基本偏差為一定的軸的公差帶,與不同基本偏差的孔的公差帶形成的各種配合的一種制度,如圖3-8(b)所示。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合2、標(biāo)準(zhǔn)公差系列（1）標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)：為實(shí)現(xiàn)互換性和滿(mǎn)足各種使用要求，公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)形成各種配合的公差帶進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,形成標(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差兩個(gè)系列，即公差帶大小由標(biāo)準(zhǔn)公差確定，公差相對(duì)于零線(xiàn)的位置由基本偏差確定。（2）標(biāo)準(zhǔn)公差值：公差值的大小與公差等級(jí)和基本尺寸有關(guān),計(jì)算公差值分三段：IT5~IT18考慮加工誤差和測(cè)量誤差，并采用了R5優(yōu)先數(shù)系；IT01~IT1因公差值較小主要考慮測(cè)量誤差；IT2~IT4在IT1IT5之間按等比級(jí)數(shù)插的等級(jí)，即IT2=IT1Xq。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合3、基本偏差系列(1)基本偏差代號(hào)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)標(biāo))中已將基本偏差標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)定了孔、軸各28種公帶位置，分別用拉丁字母表示,在26個(gè)拉丁字母中去掉易與其他含義混淆的五個(gè)字母I、L、O、Q、W(l、i、o、q、w),同時(shí)增加CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC(cd、ef、fg、js、za、zb、zc)七個(gè)雙字母,共有28種基本偏差系列。(2)基本偏差系列圖及其特征。圖3-9是基本偏差系列圖,它表示基本尺寸相同的28種軸、孔基本偏差相對(duì)零線(xiàn)的位置。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合3、基本偏差系列(3)軸的基本偏差確定。軸的基本偏差數(shù)值是以基孔制為基礎(chǔ),根據(jù)各種配合要求，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算、試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)分析得到的，見(jiàn)表3-3。(4)孔的基本偏差確定。同一字母的孔的基本偏差與軸的基本偏差相對(duì)零線(xiàn)完全對(duì)稱(chēng)，即孔與軸的基本偏差絕對(duì)值相等，而符號(hào)相反，見(jiàn)表3-4。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合3、基本偏差系列(5)圓柱孔、軸公差配合在圖樣上的標(biāo)注?？缀洼S的公差帶在零件圖上的標(biāo)注如圖3-10所示，主要標(biāo)注上下極限偏差數(shù)值，也可附注基本偏差代號(hào)及公差等級(jí)。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、圖標(biāo)中規(guī)定的公差帶與配合(1)公差帶代號(hào)。對(duì)于基本尺寸一定的孔和軸,若定了基本偏養(yǎng)代號(hào)和公差等級(jí)，則其公差帶的位置和大小即已完全確定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在基本偏差代號(hào)之后加注公差等級(jí)的代號(hào)(數(shù)字),就稱(chēng)為公差帶代號(hào)。(2)配合代號(hào)。將相配合的孔、軸的公差帶代號(hào)寫(xiě)成分?jǐn)?shù)形式,分子為孔的公差帶代號(hào),分母為軸的公差帶代號(hào),就稱(chēng)為配合代號(hào)，即為配合代號(hào)。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、圖標(biāo)中規(guī)定的公差帶與配合(3)公差帶與配合的優(yōu)化。圖3-12所示的軸的一般公差帶為116種常用公差帶(方框內(nèi)的)為9種優(yōu)先公差帶(圓圈中)為13種。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合4、圖標(biāo)中規(guī)定的公差帶與配合(3)公差帶與配合的優(yōu)化。圖3-13所示的孔的一般公差帶為105種常用公差帶(方框內(nèi)的)為44種優(yōu)先公差帶(圓圈中)為13種。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合5、一般公差線(xiàn)性尺寸的未注公差一般公差是指在車(chē)間一般加工條件下可保證的公差，是機(jī)床設(shè)備在正常維護(hù)和操作情況下,能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度。采用一般公差時(shí),在該尺寸后不標(biāo)注極限偏差或其他代號(hào)，所以也稱(chēng)未注公差。一般公差主要用于較低精度的非配合尺寸。一般公差適用于金屬切削加工的尺寸、一般沖壓加工的尺寸。對(duì)非金屬材料和其他工藝方法加工的尺寸亦可參照采用。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合四、公差與配合的選擇1、基準(zhǔn)制選擇設(shè)計(jì)原則優(yōu)先采用基孔制壽命原則特殊情況可以采用非基準(zhǔn)制有些情況下選擇基軸制3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合2、尺寸公差等級(jí)的選擇(1)公差等級(jí)的選擇原則。選擇公差等級(jí)就是解決制造精度與制造成本之間的矛盾。在滿(mǎn)足使用性能的前提下盡量選取較低的公差等級(jí)。(2)公差等級(jí)的選擇方法。a.類(lèi)比法(經(jīng)驗(yàn)法)；b.計(jì)算法。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合(3)確定公差等級(jí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題：a.一般的非配合尺寸要比配合尺寸的公差等級(jí)低；b.遵守工藝等價(jià)原則；c.在滿(mǎn)足配合要求的前提下,孔,軸的公差等級(jí)可以任意組合,不受工等價(jià)原則的限制；d.與標(biāo)準(zhǔn)件配合的零件,其公差等級(jí)由標(biāo)準(zhǔn)件的精度要求所決定；e.用類(lèi)比法確定公差等級(jí)時(shí)，一定要查明各公差等級(jí)的應(yīng)用范圍和公差等級(jí)的選擇實(shí)例；f.在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)盡量考慮工藝的可能性和經(jīng)濟(jì)性配合的選擇。3.2光滑圓柱結(jié)合的公差與配合3、配合的選擇(1)配合選擇的任務(wù)。當(dāng)基準(zhǔn)配合制和孔、軸公差等級(jí)確定之后,配合選擇的任務(wù)是：確定非基準(zhǔn)件(基孔制配合中的軸或基軸配合制中的孔)的基本偏差代號(hào)。(2)配合選擇的方法。配合的選擇方法有類(lèi)比法、計(jì)算法和試驗(yàn)法三種。(3)配合選擇的步驟。確定配合的類(lèi)型確定非基準(zhǔn)件的基本偏差代號(hào)配合選擇的注意事項(xiàng)03形狀和位置公差PARTthree3.3形狀和位置公差形位公差的研究對(duì)象是構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線(xiàn)、面,統(tǒng)稱(chēng)為幾何要素,簡(jiǎn)稱(chēng)要素,如圖3-16所示。一、形位公差的研究對(duì)象————幾何要素3.3形狀和位置公差1.幾何要素分類(lèi)。(1)按結(jié)構(gòu)特征分為“輪廓要素”和“中心要素”；(2)按存在的狀態(tài)分為“理想要素”和“實(shí)際要素”；(3)按所處地位分為“被測(cè)要素”和“基準(zhǔn)要素”；(4)按功能關(guān)系分為“單一要素”和：關(guān)聯(lián)要素“。一、形位公差的研究對(duì)象————幾何要素3.3形狀和位置公差2、形位公差的特征項(xiàng)目及符號(hào)。一、形位公差的研究對(duì)象————幾何要素3.3形狀和位置公差3，形位公差的標(biāo)注。按形位公差國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在圖樣上標(biāo)注形位公差時(shí)，應(yīng)采用代號(hào)標(biāo)注。形位公差框格有兩格或多格,它可以水平放置，也可以垂直放置，自左至右依次填寫(xiě)公差符號(hào)、公差數(shù)值(單位為mm)基準(zhǔn)代號(hào)字母，如圖3-17所示。一、形位公差的研究對(duì)象————幾何要素3.3形狀和位置公差4、形位公差帶。形位公差帶是用來(lái)限制被測(cè)實(shí)際要素變動(dòng)的區(qū)域。只要被測(cè)要素完全落在給定的公差帶區(qū)域內(nèi)，就表示被測(cè)要素的形狀和位置符合設(shè)計(jì)要求。一、形位公差的研究對(duì)象————幾何要素3.3形狀和位置公差盡管零件的種類(lèi)繁多,但構(gòu)成零件幾何形狀的要素不外乎是直線(xiàn)、曲線(xiàn),平面、回轉(zhuǎn)面和曲面等。形狀公差項(xiàng)目有下列6項(xiàng)。1、直線(xiàn)度。直線(xiàn)度公差用于控制直線(xiàn)、軸線(xiàn)的形狀誤差。根據(jù)零件的功能要求,直線(xiàn)度可分為在給定平面內(nèi)、在給定方向上和任意方向上三種情況。二、各項(xiàng)形狀公差及其公差帶3.3形狀和位置公差2、平面度。平面度公差帶是距離為公差值的兩平行平面之間的區(qū)域，如圖3-25(b)所示。當(dāng)零件的上表面有平面度要求,如圖3-25(a)所示,則被測(cè)表面必須位于距離位公差值0.1mm的兩平行平面之內(nèi)。二、各項(xiàng)形狀公差及其公差帶3.3形狀和位置公差3、圓度。圓度公差帶是垂直于軸線(xiàn)的任一正截面上半徑為公差值t的兩同心圓之間的區(qū)域。圓度公差用于控制回轉(zhuǎn)表面(如圓柱面、圓錐面、球面等)的徑向截面輪廓。二、各項(xiàng)形狀公差及其公差帶3.3形狀和位置公差4.圓柱度。圓柱度公差帶是半徑差為公差值t的兩同軸圓柱面之間的區(qū)域。圓度公差是控制圓柱形、圓錐形等回轉(zhuǎn)體橫截面的形狀誤差的，圓柱度公差則綜合控制圓柱面縱橫截面的各種形狀誤差。二、各項(xiàng)形狀公差及其公差帶3.3形狀和位置公差5、線(xiàn)輪廓度。線(xiàn)輪廓度的公差帶是包絡(luò)一系列直徑為公差值t的圓的兩包絡(luò)線(xiàn)之間的區(qū)域。線(xiàn)輪廓度公差用以控制平面曲線(xiàn)(或曲面的截面輪廓)的形狀或位置誤差。二、各項(xiàng)形狀公差及其公差帶3.3形狀和位置公差位置公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素的位置對(duì)基準(zhǔn)所允許的變動(dòng)全量。根據(jù)關(guān)聯(lián)要素對(duì)基準(zhǔn)功能要求的不同,位置公差又分為定向公差、定位公差和跳動(dòng)公差3類(lèi)。定向公差是指關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在方向上允許的變動(dòng)全量。定位公差是關(guān)聯(lián)實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在位置上允許的變動(dòng)全量。跳動(dòng)公差是以特定的檢測(cè)方式為依據(jù)而給定的公差項(xiàng)目。三、位置公差3.3形狀和位置公差1、形狀公差帶與位置公差的關(guān)系。同一要素上給定的形狀公差值應(yīng)小于位置公差值。如同一平面,平面度公差值應(yīng)小于該平面對(duì)基準(zhǔn)的平行度公差值。2、形狀公差與尺寸公差的關(guān)系。圓柱形零件的形狀公差(軸線(xiàn)直線(xiàn)度除外)應(yīng)小于其尺寸公差值,平行度公差值應(yīng)小于其相應(yīng)的距離尺寸的公差值。四、形位公差的選擇04表面結(jié)構(gòu)PARTfore3.4表面結(jié)構(gòu)一、零件表面結(jié)構(gòu)的基本概念零件表面經(jīng)過(guò)加工后,看起來(lái)很光,經(jīng)放大觀察卻凹凸不平,如圖3-45所示。3.4表面結(jié)構(gòu)一、零件表面結(jié)構(gòu)的基本概念1、粗糙度輪廓。粗糙度輪廓是指加工后的零件表面輪廓中具有較小間距和谷峰的那部分。2、波紋度輪廓。波紋度輪廓是表面輪廓中不平度的間距比粗糙度輪廓大得多的那部分。3、原始輪廓。原始輪廓是忽略了粗糙度輪廓和波紋度輪廓之后的總的輪廓。3.4表面結(jié)構(gòu)一、零件表面結(jié)構(gòu)的基本概念4、評(píng)定表面結(jié)構(gòu)常用的輪康參數(shù)。對(duì)于零件表面結(jié)構(gòu)的狀況,可由三大類(lèi)參數(shù)加以評(píng)定：輪廓參數(shù)(由GB/T3505一2000定義)、圖形參數(shù)(由GB/T18618-2002定義)支撐率曲線(xiàn)參數(shù)(由GB/T18778.2-2003和GB/T18778.3-2006定義)。5、有關(guān)檢驗(yàn)規(guī)范的基本術(shù)語(yǔ)。檢驗(yàn)與評(píng)定表面結(jié)構(gòu)參數(shù)值必須在特定條件下進(jìn)行。3.4表面結(jié)構(gòu)二、表面結(jié)構(gòu)的圖樣表示法1、表面結(jié)構(gòu)完整圖形符號(hào)的組成。為了明確表面結(jié)構(gòu)的要求,除了標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)值外,必要時(shí)應(yīng)標(biāo)注補(bǔ)充要求補(bǔ)充要求包括傳輸帶、取樣長(zhǎng)度、加工工藝、表面紋理及方向、加工余量等。2、標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)的圖形符號(hào)。標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)的圖形符號(hào)的書(shū)寫(xiě)示例如圖3-48所示,表3-14中列出了符號(hào)的種類(lèi)、名稱(chēng)及其含義。3.4表面結(jié)構(gòu)二、表面結(jié)構(gòu)的圖樣表示法3、表面結(jié)構(gòu)代號(hào)。圖樣上標(biāo)注的表面結(jié)構(gòu)代號(hào),是表示該表面完工后的要求。4、表面結(jié)構(gòu)代號(hào)在圖樣中的標(biāo)注。表面結(jié)構(gòu)要求對(duì)每一表面一般只標(biāo)注一次,并盡可能標(biāo)注在相應(yīng)的尺寸及其公差的同視圖上。3.4表面結(jié)構(gòu)二、表面結(jié)構(gòu)的圖樣表示法5、表面結(jié)構(gòu)要求在圖樣中的簡(jiǎn)化標(biāo)注法。(1)有相同表面結(jié)構(gòu)要求的簡(jiǎn)化標(biāo)注法。3.4表面結(jié)構(gòu)二、表面結(jié)構(gòu)的圖樣表示法5、表面結(jié)構(gòu)要求在圖樣中的簡(jiǎn)化標(biāo)注法。(2)多個(gè)表面有共同要求的標(biāo)注法。6、表面結(jié)構(gòu)參數(shù)值的選用。選用表面結(jié)構(gòu)參數(shù)值總的原則是：在滿(mǎn)足功能要求的前提下顧及經(jīng)濟(jì)性，使參數(shù)的允許值盡可能大。謝謝觀看單元四工程力學(xué)基礎(chǔ)“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第2版）“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材01靜力學(xué)基礎(chǔ)PARTONE4.1靜力學(xué)基礎(chǔ)1、力的概念。力是物體間的相互作用。這種作用會(huì)使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，或使物體產(chǎn)生變形。即物體受力后將產(chǎn)生兩種效應(yīng)：一是使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,稱(chēng)為力的外效應(yīng)；另一是使物體產(chǎn)生變形,稱(chēng)為力的內(nèi)效應(yīng)。一、力的概念及力的性質(zhì)4.1靜力學(xué)基礎(chǔ)2、力的平衡公理。(1)二力平衡公理：若一物體僅受兩個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài),其充要條件為此二力必等值、反向、共線(xiàn)這一原理稱(chēng)為二力平衡公理,如圖4-2(a)所示。(2)三力平衡定理：若物體在三個(gè)共面而又互不平行的力的作用下處于平衡狀態(tài)，則此三力必交匯于一點(diǎn)。一、力的概念及力的性質(zhì)4.1靜力學(xué)基礎(chǔ)3、作用與反作用公理。若將兩物體間相互作用之一稱(chēng)為作用力,則另一個(gè)稱(chēng)為反作用力,兩物體間的作用力與反作用力必等值、反向、共線(xiàn),分別同時(shí)作用于兩個(gè)相互作用的物體上。一、力的概念及力的性質(zhì)5、力對(duì)點(diǎn)的矩和合力矩定理。一般以物理量F·d及其轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)度量力使物體繞O點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng),這個(gè)物理量稱(chēng)為力F對(duì)O點(diǎn)的矩，簡(jiǎn)稱(chēng)力矩,記作。若有n個(gè)力F組成的力系可以合成一個(gè)合力F,則合力F對(duì)某點(diǎn)的矩,等于力系中各力對(duì)同一點(diǎn)力矩的代數(shù)和,用下式表示：。4.1靜力學(xué)基礎(chǔ)一對(duì)等值反向(方向相反)且不共線(xiàn)(作用線(xiàn)不在同一直線(xiàn)上)的平行力組成的力系稱(chēng)為力偶。把力偶中的力P和力偶臂d的乘積加上正負(fù)號(hào)作為力偶對(duì)物體動(dòng)效應(yīng)的量度，這個(gè)量稱(chēng)為力偶矩，用符號(hào)

或M來(lái)表示。力偶矩為一代數(shù)量,其正負(fù)號(hào)是區(qū)別物體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的,通常規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?順時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)，如圖4-8所示。二、力偶和力偶矩4.1靜力學(xué)基礎(chǔ)若將原作用在物體上A點(diǎn)的力平移至物體上任一點(diǎn)O時(shí)，必須附加一力偶,才能與原力的作用等效，附加力偶的力偶矩等于原力對(duì)平移點(diǎn)O的力矩，上述即為力的平移定理。三、力的平移定理02剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)PARTtwo4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)一、剛體的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析1、運(yùn)動(dòng)方程。為了描述點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，需要用點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程來(lái)確定點(diǎn)在空間的位置。表示點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程常用有自然法和直角坐標(biāo)法。4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)一、剛體的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析2、速度和加速度。(1)用自然法求點(diǎn)的速度和加速度。(2)用直角坐標(biāo)法求速度和加速度。用直角坐標(biāo)法求速度和加速度,先求出速度和加速度在x和y軸上的分矢量，再進(jìn)行矢量合成。4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)一、剛體的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析3、速度合成定理。在工程中,經(jīng)常會(huì)遇到同時(shí)在兩個(gè)不同的參考系中分析同一動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。如圖4-17所示的橋式起重機(jī)起吊重物時(shí),小車(chē)沿橫梁作直線(xiàn)平動(dòng),并同時(shí)將重物M鉛垂地向上提升?？梢宰C明，動(dòng)點(diǎn)的絕對(duì)速度、相對(duì)速度和牽連速度二者之間存在著以下關(guān)系4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)一、剛體的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析4、剛體平動(dòng)(質(zhì)點(diǎn))的動(dòng)力學(xué)。(1)動(dòng)力學(xué)基本定律。a.第一定律（慣性定律）；b.第二定律（力與加速度關(guān)系定律）。(2)運(yùn)動(dòng)微分方程。a.自然法的運(yùn)動(dòng)微分方程；b.直角坐標(biāo)法的運(yùn)動(dòng)微分方程。二、剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體運(yùn)動(dòng)時(shí),體內(nèi)有一條直線(xiàn)始終保持不動(dòng),則這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)。1、剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)方程：。4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)二、剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)2、角速度。角速度是表征剛體轉(zhuǎn)動(dòng)快慢和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的物理量。4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)二、剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)3、角加速度。角加速度是反映角速度變化快慢的物理量。4、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)。（1）剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的微分方程；（2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（3）慣性半徑（回轉(zhuǎn)半徑）。4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)三、剛體的平面運(yùn)動(dòng)1、剛體平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程。剛體上的任意一點(diǎn)與某一固定平面始終保持相等的距離,這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為剛體的平面運(yùn)動(dòng)。4.2剛體的運(yùn)動(dòng)力學(xué)三、剛體的平面運(yùn)動(dòng)2、平面運(yùn)動(dòng)剛體上各點(diǎn)的速度。下式即為用基點(diǎn)法求平面運(yùn)動(dòng)剛體上各點(diǎn)速度的方法。03載荷和應(yīng)力的分類(lèi)PARTthree4.3載荷和應(yīng)力的分類(lèi)一、載荷分類(lèi)作用在機(jī)械零件上的載荷可分為靜載荷和變載荷兩類(lèi)。不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷稱(chēng)靜載荷,如鍋爐所受的壓力。隨時(shí)間變化的載荷稱(chēng)變載荷,如發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸或汽車(chē)、摩托車(chē)等機(jī)動(dòng)車(chē)中齒輪所受的載荷。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，通?？砂演d荷分為名義載荷和計(jì)算載荷。名義載荷是根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出作用在零件上的載荷。計(jì)算載荷是考慮實(shí)際載荷隨時(shí)間作用的不均勻性、載荷在零件上分布的不均勻性及其他因素的影響而得的載荷。4.3載荷和應(yīng)力的分類(lèi)二、應(yīng)力分類(lèi)按應(yīng)力隨時(shí)間變化的特性不同，可分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力。不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力稱(chēng)為靜應(yīng)力，如圖4-25(a)所示。隨時(shí)間變化的應(yīng)力稱(chēng)為變應(yīng)力,如圖4-25(b)(c)(d)所示，絕大多數(shù)機(jī)械零件都是在變應(yīng)力狀態(tài)下工作的。變應(yīng)力可分為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力,如圖4-25(b)所示；不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力,如圖4-25(c)所示；隨機(jī)變應(yīng)力,如圖4-25(d)所示。4.3載荷和應(yīng)力的分類(lèi)二、應(yīng)力分類(lèi)穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力有非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力三種基本類(lèi)型,如圖4-26所示。04機(jī)械零件的主要失效形式及工作能力準(zhǔn)則PARTfore4.3機(jī)械零件的主要失效形式及工作能力準(zhǔn)則機(jī)械零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求性能時(shí),稱(chēng)為失效,失效并不意味著破壞。常見(jiàn)的失效形式有以下幾種。1、斷裂。斷裂是一種嚴(yán)重的失效形式,它不但使零件失效，有時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的人身及設(shè)備事故。一、機(jī)械零件的主要失效形式2、過(guò)量變形。在允許范圍內(nèi)的微小彈性變形,對(duì)機(jī)器工作影響不大,但過(guò)量的彈性變形會(huì)使零件或機(jī)器不能正常工作,或者會(huì)造成較大的振動(dòng),致使零件損壞。4.3機(jī)械零件的主要失效形式及工作能力準(zhǔn)則3、表面失效。機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量很大程度上取決于零件的表面質(zhì)量,零件的損壞如磨損、疲勞點(diǎn)蝕、腐蝕、膠合等多出現(xiàn)于零件的表面,零件的使用壽命在很大程度上受到表面失效的限制破壞正堂工作條件引起的失效。一、機(jī)械零件的主要失效形式4、破壞正常工作條件引起的失效。如靠表面摩擦力保持工作能力的帶傳動(dòng),當(dāng)傳遞的實(shí)際工作圓周力超過(guò)臨界摩擦力時(shí)就將發(fā)生打滑失效；液體摩擦滑動(dòng)軸承,當(dāng)潤(rùn)滑油膜破裂時(shí)將發(fā)生過(guò)熱、膠合、磨損等形式的失效。4.3機(jī)械零件的主要失效形式及工作能力準(zhǔn)則1、強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度是衡量機(jī)械零件工作能力最基本的計(jì)算準(zhǔn)則。為了保證零件具有足夠的強(qiáng)度應(yīng)使其在載荷作用下危險(xiǎn)截面或工作表面的工作應(yīng)力不超過(guò)零件的許用應(yīng)力,其表達(dá)式為二、機(jī)械零件的工作能力準(zhǔn)則2、剛度準(zhǔn)則。剛度是零件受載荷后抵抗彈性變形的能力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足剛度條件：4.3機(jī)械零件的主要失效形式及工作能力準(zhǔn)則3、耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指零件在載荷作用下抵抗磨損的能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)約有80%的機(jī)器是因?yàn)榱慵哪p而失效的。一般常采用適當(dāng)降低零件表面粗糙度、采用合理的潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式等方法來(lái)提高零件的耐磨性,延長(zhǎng)機(jī)器的工作壽命。二、機(jī)械零件的工作能力準(zhǔn)則4、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)會(huì)使零件承受額外的變應(yīng)力,使零件和機(jī)器的運(yùn)動(dòng)精度降低,并產(chǎn)生噪聲。對(duì)易于失穩(wěn)的高速機(jī)械應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)分析和計(jì)算，以確保零件及系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定性。謝謝觀看單元五平面連桿機(jī)構(gòu)“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第2版）“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材01機(jī)器與結(jié)構(gòu)PARTONE5.1機(jī)器與結(jié)構(gòu)一、機(jī)器及其特性1、機(jī)器的含義。任何機(jī)器都是為實(shí)現(xiàn)某種功能而設(shè)計(jì)制作的,它是人類(lèi)在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中創(chuàng)造出來(lái)的重要工具,利用機(jī)器可以減輕人類(lèi)的勞動(dòng),大大提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,創(chuàng)造出更多的物質(zhì)財(cái)富。2、機(jī)器的組成。機(jī)器的種類(lèi)繁多，其結(jié)構(gòu)和用途各不相同,然而一部完整的機(jī)器可歸納為由四大部分組成：原動(dòng)機(jī)部分、執(zhí)行部分、傳動(dòng)部分和檢控部分。5.1機(jī)器與結(jié)構(gòu)二、機(jī)構(gòu)及其特征如果僅有上述三個(gè)特征中前兩個(gè)特征的組合體，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)。因此,機(jī)構(gòu)只是完成傳遞運(yùn)動(dòng)、力或改變運(yùn)動(dòng)形式的實(shí)體組合。機(jī)構(gòu)是機(jī)器的主要組成要素。一臺(tái)機(jī)器可以只有種機(jī)構(gòu)(如顎式破碎機(jī)只有一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)),也可以由數(shù)種機(jī)構(gòu)組成，如工業(yè)機(jī)器人等。三、構(gòu)件和零件組成機(jī)械的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)體稱(chēng)為構(gòu)件。構(gòu)件可以是單一的零件，也可由多個(gè)零件剛性連接而成。因此,構(gòu)件和零件的區(qū)別：構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的單元，而零件是制造的單元。02平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖PARTtwo5.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、構(gòu)件自由度和運(yùn)動(dòng)副。構(gòu)件具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱(chēng)為構(gòu)件的自由度。顯然,作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件具有三個(gè)自由度,可用x、y、a這三個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的位置參數(shù)來(lái)表示。兩個(gè)構(gòu)件既直接接觸又能保持一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接，稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)副。一、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)5.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2、運(yùn)動(dòng)副的分類(lèi)。運(yùn)動(dòng)副按兩構(gòu)件接觸的幾何特征分為高副和低副。一、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)5.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3、構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)，見(jiàn)表5-1。一、運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)5.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖以圖5-9所示的縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的方法和步驟。二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制5.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、平面機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)。自由度是指機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，平面機(jī)構(gòu)自由度F的計(jì)算公式如下：2、機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件。絕大多數(shù)只有一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)，只要使某一構(gòu)件按給定的規(guī)律運(yùn)動(dòng),機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)便完全確定了,即只需一個(gè)主動(dòng)件。而對(duì)于具有兩個(gè)自由度的機(jī)構(gòu),即需要兩個(gè)主動(dòng)件,依此類(lèi)推。三、平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件5.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3、幾種特殊情況的處理。機(jī)構(gòu)中有三種特殊情況，須經(jīng)處理后才能用式(5-2)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，這三種情況是：復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。三、平面機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件03平面四桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用PARTthree5.3平面四桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用一、鏈四桿機(jī)構(gòu)較鏈四桿機(jī)構(gòu)是將四個(gè)構(gòu)件用四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu),如圖5-15所示。1、較鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型。按連架桿的運(yùn)動(dòng)特性,鏈四桿機(jī)構(gòu)可分為三種基本類(lèi)型：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)。5.3平面四桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用一、鏈四桿機(jī)構(gòu)較鏈帶移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)是將四個(gè)構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副連接成的平面機(jī)構(gòu)。帶移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)按移動(dòng)副的數(shù)目分為單移動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)和雙移動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu)。1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖5-24所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。5.3平面四桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用一、鏈四桿機(jī)構(gòu)較鏈2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。若將對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖5-24(a))中的構(gòu)件1作為機(jī)架,就形成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)兩種。5.3平面四桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用一、鏈四桿機(jī)構(gòu)較鏈3、定塊機(jī)構(gòu)。若取對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖5-24(a))中的構(gòu)件3(滑塊)為機(jī)架,如圖5-28(a)所示，則滑塊固定不動(dòng)，故稱(chēng)為固定滑塊機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)定塊機(jī)構(gòu)。4、搖塊機(jī)構(gòu)。若取對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖5-24(a))中的構(gòu)件2為機(jī)架如圖5-29(a)所示,因滑塊3只能相對(duì)機(jī)架搖動(dòng),故稱(chēng)為搖動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)搖塊機(jī)構(gòu)。5.3平面四桿機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用三、平面四桿機(jī)構(gòu)的急回特性和行程速比系數(shù)1、極位夾角。如圖5-30所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件AB在AB1和AB2兩位置之間所的銳角，稱(chēng)為極位夾角。2、急回特性與行程速比系數(shù)