关于机械方面的一些必备知识

灰太狼66

公差
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1 一般情况下使用基孔制原则，这样可以减少公差带的数量，从而减少量具和塞规数量，即经济又合理
/ s" I3 |* g' ~7 [; }
* p: a8 v. T9 F" }. I2 IT01-IT1 适应于量块的尺寸公差 IT1-IT7 适用于量规 IT2-IT5 精密配合 IT5-IT10 有精度要求的配合 IT11-IT12 不重要配合 IT12-IT18 非配合尺寸

7 I( y8 ?1 H4 @9 B' P! {9 c, ~3 对于间隙和过渡配合，标准公差低于IT8 孔要与高一级的轴配合 50H8/f7 当等级高于IT9可同级配合 50H8/e8

4 对于过盈配合，标准公差低于IT7 孔要与高一级的轴配合 50H8/f7 当等级高于IT8可同级配合 50H8/e8
& h- `" `$ K% i) E
5 间隙配合适用于工作时有相对运动或是没有相对运动，要求拆装方便的配合
4 l9 [& u/ j7 B8 N, R
+ P/ M$ r' l/ _过渡配合适用于要求对中性，要求拆装方便，在传递运动需加销或键
0 W1 u- }1 c! _* H: T! Z4 c
- S% ^, j( M: y' N过盈配合适用于要求保证固定或传递运动的配合
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6最大实体尺寸：实际要素在位于公差带内具有最多材料的极限尺寸
) _2 d% |3 _1 ~
/ Z4 f1 S6 J# H/ A# \最小实体尺寸：实际要素在位于公差带内具有最少材料的极限尺寸
0 n" {6 ?, @! K5 `% p4 h" j+ W
( s% y  x( A5 O) h2 n3 Y% T7 F
工程材料
5 ^7 v$ j, \& d. v
1 材料性能：力学性能，化学性能，物理性能，工艺性能

力学性能：强度，硬度，弹性，塑性，冲击韧度
" u; p9 _" }! [
强度：材料在受外力作用下抵抗永久变形的能力

5 B# h: h' c5 r2 F. M塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力
) v: v" I+ j' U# r$ ^$ a
/ d8 P# c/ |7 ~" a3 H+ l硬度：材料抵抗硬物压入表面的能力、

疲劳强度：材料抵抗无数次重复变外力而不破坏的能力(最常用的变载强度)
& H) C. [& k" J% K/ t0 P
) X4 K, M  s: }* D( Q/ j冲击韧度：材料抵抗冲击载荷的能力
4 p/ V/ M) ]7 c
2实验方法 拉力实验，冲击实验，硬度测试，化学分析，金相分析，无损探伤
6 q6 r2 ~( j2 h5 t/ ~" }2 o: N
. G. Q5 [7 ^: v8 r- k# p3材料选择：材料的工艺性，使用性，经济性
; i  B4 Y% O; q; M- s' N
: z  a) M) l2 P$ q1 z4晶格缺陷：点 线 面 缺陷↑→强度↑→韧性，塑性↑
/ M6 k8 Y' a8 j, [1 R
4 V+ z9 H% Q' n& x* f/ [金属内部晶粒越小，则晶界畸变越大，从而使金属强度，硬度提高，并使变形均匀发布在许多晶粒上，塑性，韧性好
- {8 u+ F/ X- l" B0 X2 r( P
9 o5 @) B9 C3 r. P5纯铁Fe 塑性好，硬度低

+ T5 U; ~6 T- p渗碳体Fe3C 硬度高，塑性差
; N! \' q9 k5 x, L
铁素体F 碳溶于a-Fe（体心结构）强度硬度低，韧性好

3 P+ t( u  n# j" b奥氏体A 碳溶于r-Fe（面心结构）强度硬度随C的比率上升而上升
+ \$ M7 Y; R/ q5 [* W' a
珠光体P 由A冷却有较高的硬度和强度，又有一定的塑性和韧性，由F+Fe3C的片状层叠
& O6 j, C- `2 N5 N4 ?: n
+ B( k: ?/ f: B  G0 D6 L8 c7 共析钢——珠光体 过共析钢—珠光体+渗碳体 亚共析钢—铁素体+珠光体

8 普通热处理:退火 正火 回火 淬火

9 退火：加热到高于或低于相变点的适当温度，保温一段时间后放在炉里或是导热性差的介质中缓慢冷却，得到平衡状态的铁素体和珠光体
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3 A: j7 ]# f9 F8 t% J目的：降低硬度，改善切削性能，细化晶粒，改善组织，提高力学性能，消除内应力，为淬火做准备，提高塑性和韧性
3 [# I- y2 X; N- f* F: o
退火：1）完全退火2)球化退火（为淬火做准备）3)等温退火、时间较完全退火短一半4)去应力退火（等温退火）5）再结晶退火（恢复冷变形前的塑性）
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10正火：目的与退火相同，得到珠光体组织，但冷却的速度稍快，得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

' D: L+ j) o, X4 g7 F; s11淬火：加温后迅速冷却。目的：得到马氏体，提高钢的硬度和耐磨性

12回火：消除淬火后的内应力和脆性，调整改善韧性
8 |8 g7 R  P) B! ~5 ~- P
8 g$ c5 s0 T6 T6 g  n1 \13化学热处理：渗碳（提高硬度和耐磨性）渗硼（表面具有很高的硬度、耐磨性和抗蚀性） 渗氮（显著提高硬度和耐磨性，提高疲劳强度和耐蚀性） 碳氮共渗 渗金属 渗硫
" {* n- k8 m7 i/ G
9 A* G$ O  x6 e% Q& z14热处理设备：燃烧炉 电阻炉 真空炉

3 u# N" \& ^; r# n! v7 f# e15其他工程材料：常用热塑性材料{聚乙烯 聚丙烯 塑料 尼龙 锦纶 } 常用热固性塑料{酚醛聚酯 环氧塑料}
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16塑料成型方法：压塑，挤塑，注射，中空，压延
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0 Y" C; T+ r* r17渗硼：提高硬度和耐磨性，并提高抗疲劳强度和耐蚀度

18调质处理=淬火+高温回火
$ W0 B$ t9 u4 r6 \6 @$ ^7 D
  f5 u% m6 u( \7 K; T# u% ~19低温回火 150-250° 中温回火 250-500° 高温回火 500-650°
% A2 Y9 x8 T9 m- }$ v7 \" K6 o
20碱性焊条比酸性焊条好，因为含有有益元素比如Mn较多，有害元素O，P，S，H少

21消除焊接应力的方法：1）焊前预热2)焊后热处理
, I' \0 d9 G- R2 g1 P0 k3 }
0 d: s! h; h- w, ~, Y% y1 s22常用焊接方法：熔化焊 压力焊 钎焊
, v; L, f; h7 z. W  h
常用熔化焊：埋弧焊 气体保护焊 气焊

23 正接：工件接正极，焊条接负极，用于焊接厚钢板件，不锈钢，耐热钢等。
) s- _. `0 L0 M( ~. B% @+ K  s
( ?7 x% }5 V$ E$ V4 G7 P! {3 m4 i# s3 O反接：工件接负极，用于焊薄钢板及CO2气体保护焊
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23影响晶核形核效率的因素：过冷度 和未熔杂质
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24细化晶粒的途径：1提高冷却速度2）变质处理3机械振动，超声波振动，机械搅拌

25金属防锈措施：1覆盖保护层（发蓝，磷化，电镀，涂漆）2）形成氧化膜3）提高金属电极的电位
+ \; i& N' r+ l' I
26铸造方法：砂型 金属型 熔模型 磁型

27分型面的选择：1）分型面最少2）铸件全部或大部在下3）断面处向上40型芯设置稳定
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28铸造的优缺点:优点1）可以产生形状复杂的零件毛坯2）生产适应性广，工艺灵活性大3）铸造使用的原材料来源广，价格低
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缺点：铸造的组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔，偏孔，气孔等，力学性较差2）质量不够稳定
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5 D  V: p0 r8 D& z( P8 ^29缩孔气孔的防止措施：采用定向凝固原则，合理选择铸件的浇注位置和浇注工艺

1 A, ^7 g# o% ?3 k' C30灰铸铁的脆性大，不能用于冲压，但是切削性能好，耐磨性好，常用于制造机床床身机座
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机械

1 磨损：运动副之间摩擦将导致零件表面材料逐渐丧失或迁移，主要分3个阶段1)磨合磨损阶段2)稳定磨损阶段3)剧烈磨损阶段

2 轴：支撑回转件，传递运动，动力

( M" g+ |- ]: @+ P+ A' N心轴：受弯矩轴 传动轴：受扭矩轴
# u4 U4 v) i9 L, K* d% R
转轴:同时受弯矩和扭矩的轴
  ?8 V% O- t/ \. @0 w1 B
( M/ _: i5 ?4 [. d  A" j) W- \轴要求：强度够高，应力集中敏感性小，良好的工艺性
4 i, r/ K* \7 P1 l" Y
3齿轮的设计要求:传动准确平稳，有足够的强度
) V$ U& Q/ k; X
特点：优点1）传动比准确2）传动效率高3）适应范围广4）可传递空间任意两轴的运动5）结构紧凑，工作可靠，寿命长
5 f2 j$ }/ D, H/ l
! t9 v$ d3 J  B缺点：制造安装精度要求高，不能远距离传动

# y( |# C% U$ L7 [9 |4齿轮的实效形式1）齿断裂-体失效 原因：齿根弯曲强度不足，断裂处主要在齿根受拉处。措施1）改善材料及热处理，提高弯曲强度2）减小应力集中3）提高轮心韧性4）减小偏载，增大轴或支承件的刚度

+ U* \& B" t" ?8 z  H2）齿面磨损:面失效。是开式传动的主要失效形式，措施1)提高齿面强度，降低表面粗糙度，2）将开式改为闭式传动3）加润滑油
4 A! @6 ]' n  d2 z- y/ T
3）齿面点蚀：闭式传动的主要失效形式
4 v. n/ x. c2 u% c" O
措施1)提高齿面强度，降低表面粗糙度，2）增大综合曲率半径3）加润滑油

( n- w1 r) h# \' p$ _6增加齿数，齿面接触应力不变，齿根弯曲应力变大

. t* h/ l3 m* j: f$ n3 G# m7 齿轮为何产生干涉：两啮合齿轮，主动轮齿腹与从动轮齿顶接触时，两齿开始作用，若接触发生在主动轮基圆下侧的非渐开线部分时，则主动轮齿腹有被挖槽的趋势，即产生干涉
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8 产生根切的原因：当刀具的齿顶线与啮合线的交点超过啮合极限点之外，便将已经切削出的渐开线齿廓再切去一部分 避免办法：采用变位齿轮或是有足够的齿数

9 变位齿轮的优缺点：可以制造齿数Z《Zmin而无根切现象，可以使两轮的弯曲强度趋于相等提高齿轮的承载能力，但是两轮必须成对设计制造使用，重合度略有减少，小齿轮易磨损变尖
+ s7 K! |0 h9 H7 U; C
10 斜圆柱齿轮的特点：1传动平稳，冲击和噪声小2）重合度好故承载能力高，传动平稳适用于高速传动3）不产生根切现象的最小齿数比直齿轮小故结构紧凑
) j% y: |8 b4 M& y
% p" x- o7 e6 x& y- c11 蜗杆传动的优缺点：优点：可实现空间交错轴间很大的传动比2）蜗杆传动为线接触，传动平稳噪声小3）易自锁

缺点：机械效率低，2)齿面的螺旋方向有很大的滑动速度，易发生热和磨损，须要良好的润滑与耐磨性（青铜合金）3）导程小→螺旋角大→轴承结构复杂
- h* d$ m/ c5 B
12 直齿圆锥齿轮：传递相交两轴的回转运动

( k+ @$ }. H/ t: z13 齿轮系作用：1）实现分路传动2）获得较大的传动比3）实现变速传动4）实现换向传动5）用作运动合成6）用作运动分解7）在尺寸及负载较小时，实现大功率传动。

' H" @  i" P: Y( b, i9 U4 A13 凸轮的优缺点：1只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆达到预期的运动效果，而且响应快速，机构简单紧凑2由于轮廓与推杆之间为点线接触，易磨损，制造困难。
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, W# p& m% M* w0 u- X14 提高弯曲强度的措施：合理安排受力情况，梁的合理载面
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; H, ~  ~7 ?) M% i& B5 M15螺纹的种类与使用：1紧固螺纹（保证旋合性和连接强度）2）传动螺纹（梯形螺纹，锯齿螺纹，保证传递的可靠性和位移的平稳性）3）管螺纹（保证连接强度和密封性）

- f) C  ^, g) S$ ?7 v4 ^* E( f15螺纹连接防松：1、摩擦防松（对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母）2、机械防松（开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝）3、破坏运动副防松（铆合、冲点、涂粘合剂）
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16普通螺纹的牙型半角和牙侧脚都为30°
. }, v% s, B3 i( E
16 改善螺纹载荷不均的办法：1/3的载荷集中在第一圈螺纹，第八圈后基本不受力 1、使螺母受拉（采用悬置螺母）2、减小受力的螺纹和刚度（减小螺柱旋合段受力的受力面，采用钢丝套索）
- x) \2 m5 h' T3 S* t$ d3 s
17 减小应力集中办法：加大圆角，卸载槽、卸载过渡机构。

17影响齿轮载荷均匀性的主要误差：1，齿宽方向的齿向误差2）齿高方向的基节误差与齿形偏差

18产生冲裁毛刺的原因：1)冲裁间隙不合理2）凹模和凸模磨钝形成圆角（主要原因）

7 B0 {+ I! D' U5 v0 J  ^! H" u19降低冲裁力的方法：1阶梯冲裁2）斜刃冲裁3）加热冲裁

. N( |1 O2 f+ v7 i" N" W20影响弯曲回弹的因素：1材料的力学性能2）相对弯曲半径3）弯曲方式4）模具间隙5）工件形状6）弯曲件角度
1 X0 |+ a0 Y6 W
21预紧的目的：增强连接的可靠性，防止受载后出现缝隙或滑移

# v% }/ O8 e' i& B9 @22润滑的目的：减少摩擦磨损，散热减温，缓冲吸振
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7 K. R. r$ P& X0 O5 f) \. o22 松动的原因：冲击、振动、温度变化

23轴承特点：旋转精度高，摩擦力小，启动灵活，载荷，转速，工作温度适应性广，标准化程度高，互换性好，成本低。
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24齿轮泵：抗污能力好 柱塞泵 ：额定效率高

25影响齿轮传动的主要因素：平稳性（基节偏差和齿形偏差） 准确性（几何偏心和运动偏心）载荷分布均匀性（齿宽方向齿形误差 齿高方向的基节误差和齿形误差）

26 曲柄可以绕固定铰链中心作整周回转。摇杆只能在某一角度范围内绕固定铰链中心往复摆动。曲杆可以转360度,摇杆只可以两边摇小于或等于180度

27 带传动：结构简单，传动平稳，价格低廉，属挠性传动，但弹性滑动是无可避免的

28 链传动的优点：1、无弹性滑动和整体打滑2、保持准确传动比、径向压力小3、可在高温高湿环境工作4、制造与安装精度较低

) \* Q; Q* \( c" X. x) y9 L缺点：1、只能实现平行轴同向传动2、不能保持恒定瞬时传动比3、磨损后易跳齿4、工作有噪声5、不宜用在载荷变化很大，高速和急速转向的运动


9 {" t0 u' K  o- o切削原理
5 L. T' q: \; @# p
1切削三要素：主运动 切削运动 背吃刀量

2刀具要求：1）高硬度和耐磨性2)足够的强度和硬度3）高耐热性4）良好的工艺性

% h5 b1 P+ }" l! G7 B9 i3硬质合金刀具的耐磨性和耐热性都很高，许多切削速度远超过高速钢，加工效率高，但是抗弯强度低，脆性大，抗弯矩和振动，抗冲击性不够好
2 [+ p3 _1 T* L
: r' C% `& n; X' o: l. r8 \" A4切削速度对耐用度的影响最大

; `6 B2 P+ W4 c& z& {5铣削方式：顺铣，逆铣

$ y$ a; Q; {0 Q: I! y6 q; |顺铣：切削力小，要使用时必须要求工作台进给丝杆螺母副有消除侧向间隙的装置
- h4 I, `" ]: z
或采用其他有效措施。
+ \% G4 l/ u8 k! Q- [* c
逆铣：切削过程平稳，逆转时，纵向铣削分力和纵向进给方向相反，丝杆螺母副始终贴
* o% E8 b) e7 o3 ~- {' N& M0 N
8 O/ h  }: D( B9 |# W8 T# ]) f紧，刀具耐用度没有逆铣高
0 V% _& k  r. ]5 }9 T' b
6 拉刀特点：1）生产率高，2）拉后工件精度与表面质量高3）刀具耐用度高，4）拉削力简单 5）拉刀成本高
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7齿轮加工方法：滚齿 铣齿 磨齿 插齿
4 r! N$ _! [1 x$ n1 f! n8 _
/ R" I7 e" I6 }- M( @8夹具作用：1）缩短辅助时间，提高生产率2)保证加工精度和精度稳定性3）扩大机床的使用范围4)减低工人技术要求和减轻劳动强度

9工艺误差：工艺系统几何误差 工艺系统受力误差 工艺系统受热误差 工艺系统内应力


误差
+ ]4 T+ e# }" v0 T, w
10工艺系统几何误差 ：1）原理误差2）机床和几何误差3）调整误差4)刀具和夹具的制造误差，5）工件的安装误差6）工艺系统磨损误差
6 Y8 P, w# r) i/ v, |
11切削加工影响表面粗糙度的因素：1）刀具相对工件表面做进给运动时在加工表面留下的切削残留面积2）工艺系统中各种形式的振动

12磨削加工中的表面粗糙度：1砂轮的粒度2）砂轮的修理3）砂轮的速度4）磨削速度与工件速度
2 o4 P5 H: d! a" `! `* ?
13提高工件精度的途径：1）查明原因直接消除2）误差补偿或抵消法3）误差转移法4）误差分组法5）积极控制法6）就地加工法7）误差平均法

14表面质量：零件表面几何特征和物理力学特征，主要有1）表面粗糙度和波度2）表面层的物理机械性能
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表面粗糙的影响：1）耐磨性2)配合的稳定性3）对疲劳强度的影响4）对抗腐蚀的影响，5）工作精度的影响
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15提高表面质量的途径：1控制磨削参数2）采用超精加工作为最终工序3）采用喷丸，碾压抛光等工艺
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16粗基准的选择：1）如果要保证工件上不加工面和加工面的位置要求，选不加工面2）保证工件重要表面的余量均匀，选该表明3）对于多表面工件，为保证表面有足够的加工余量，选余量最小面4）尽量选择平整光滑，有足够大尺寸，没有浇口冒口或飞边等缺陷的表面
9 L2 `7 K( |2 {2 |* M
17切削量选择要素：生产率，加工质量，切削力引起的变形，振动，刀具耐用度，机床功率

18提高生产率：1缩短单件时间2）采用成组技术
7 [+ v( g! t! s/ {
19选择加工方法因素：1）材料的质量2）工件的形状和尺寸3）生产类型4）具体生产条件5）特殊要求

: J. t+ t7 S1 R5 ^$ R7 S4 c: _! x20影响切削力的因素：1工件材料2）切削用量3）刀具几何参数4）刀具材料5）切削液6）刀具刀面磨损情况

21切削角度参考平面：正交平面参考系 法平面参考系 家定平面 背平面参考系

, U2 d, P" G5 m/ d3 d22刀具材料：1）硬质合20 金高速钢(能承受较大冲击载荷，可磨性好)

23切削温度的影响因素：1)切削用量2）刀具的几何参数3）工件材料4）刀具磨损5）切削液类型
: t) {7 ~. w; f% o/ R
切削温度影响工件材料的性能，前刀面摩擦系数，切削力大小，刀具磨损和刀具

0 o7 ]) ~; y8 J' b7 i! b2 U耐用度，影响积屑瘤的产生
0 l7 z  g: n7 ]
6 @2 C; X" P9 ?1 `24切削热：在切削过程中有98-99%的能量转化为热能，近似认为切削热=切削功率
9 V% A/ ?! L9 O; o7 F
25先进制造技术的发展方向：柔性化 智能化 敏捷化
7 x* O0 E: o0 a+ V/ t
2 y& t8 l' f% y! @4 M26 数控NC 计算机数控CNC 计算机辅助工艺规程设计CAPP 计算机辅助检测柔性制造单元CAT 柔性制造系统FMC 计算机集成制造系统CIMS 智能制造系统IMS
, E* R) b3 D! N& U, a% Y/ k
6 Z8 ]1 E; R: G) P& l" Z9 }27 改善切削加工的途径：1）改善材料的切削加工性能（调整材料的化学成分和进行适当的热处理）2）改善切削加工条件（采用合适的刀具材料和切削用量，选用合适的设备和加工方法，选择材料加工性好的材料状态
* {7 N8 B2 K( c! b$ T6 d
7 G' ^. d' m! F; O8 P28 孔加工刀具：扁钻 麻花钻（30MM以下用） 深孔钻 扩孔钻 铰刀（精加工） 镗刀（箱体）
7 Q  r/ O" _' V; I
29 加工余量的影响因素：1)上道工序加工表面的表面粗糙度和表面缺陷层要在本道工序消除2）上道工序尺寸公差应计入本道工序加工余量3）上道工序位置误差要在本道工序修正4）本工序加工的安装误差也要求和余量进行补偿
1 G: t5 j9 F8 r
30工艺装备的选择和设计原则：1）保证产品装配质量，并要求提高产品质量，延长使用寿命2）合理安排装配工艺，尽量减少工人工作量，以提高效率和缩短周期3）尽量减小装配场地面积，提高单位面积生产率
8 S4 W' A6 b( ~+ I+ A) k
31切削用量的选择要素：生产率 加工质量（主要是表面质量） 切削力引起的弹性变形 刀具耐用度 切削振动 机床功率
  O, ]) e0 z; _8 g; ?
: N  H8 q( ~' e7 j32安全生产：防火 防爆 防静电 防噪声

33刀具磨损：机械磨损 热磨损 化学磨损

34 刀具前角的选择：增大前角，刀具锋利，可减低切削力，切削温度和功率损耗，减轻刀具磨损和提高耐用度，还可以抑制切屑瘤，减轻振动，改善加工质量，另一方面，增大前角会使刀具到头强度减低，易造成刀具崩断或是早期失效
2 }7 B8 \9 C- Q9 e  t+ t0 j+ ^

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