关于机械方面的一些必备知识

灰太狼66

公差
$ B& c8 Y+ U# J. r5 T
0 y& Y/ @0 m' @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
; T$ d6 E1 n; D; D9 i1 C
2 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

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
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' N3 P& l( y( l, F4 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
: B1 j8 ]  A+ U
7 A# A8 [3 P0 a$ [8 E  }* P/ _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

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
/ m, E) G! A, @9 p
( o- y( T* a% U过盈配合适用于要求保证固定或传递运动的配合

) }2 s3 k8 X; Y+ Z6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

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

1 t% j/ Z$ Y1 u
工程材料

1 材料性能：力学性能，化学性能，物理性能，工艺性能
5 ~6 ]5 ~0 _! J9 n2 Y8 w1 a
/ ]6 w% I$ A& I0 O  f+ _力学性能：强度，硬度，弹性，塑性，冲击韧度

强度：材料在受外力作用下抵抗永久变形的能力
# G6 ]  d- R* e- v- }4 k& t
, }8 }7 N2 b* H8 x/ v3 Q6 u塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力
/ ?* |3 C3 A- s4 `& g
9 T7 l3 u( s# d+ p, Y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)
" d) q' C1 b% E
& D7 u- }  y+ X# J/ E4 r! Q- @/ ~% K冲击韧度：材料抵抗冲击载荷的能力
9 I  E# C, Z  p
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

* E, }; p. l6 l; h3材料选择：材料的工艺性，使用性，经济性
, k" x) R5 e' t5 N" X2 O/ E
% z' y! Z  D" r, ?$ n7 f4晶格缺陷：点 线 面 缺陷↑→强度↑→韧性，塑性↑

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

5纯铁Fe 塑性好，硬度低

' `8 u" S8 ~& f- j! i渗碳体Fe3C 硬度高，塑性差

铁素体F 碳溶于a-Fe（体心结构）强度硬度低，韧性好

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

( |/ ~7 _. q( Z* {" B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

; r9 B8 _6 y1 A1 n& Y2 N1 E7 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
# f0 ?+ {/ B8 Z. {, H
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
, ~0 p* P) v$ \) b
, b6 ~/ K7 ~2 {( l0 i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

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。

11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
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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
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14热处理设备：燃烧炉 电阻炉 真空炉

15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

17渗硼：提高硬度和耐磨性，并提高抗疲劳强度和耐蚀度

6 I- H6 |, p& y, Q" T6 ~9 C18调质处理=淬火+高温回火

19低温回火 150-250° 中温回火 250-500° 高温回火 500-650°
# V6 p3 a/ K0 Q) T& ^
- l- t" r" L0 H9 {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
: F* Y# G' i# l0 [% v$ s
# I8 E; ^* e5 Q6 U21消除焊接应力的方法：1）焊前预热2)焊后热处理
+ g5 {" R0 V$ q* ~6 g& D5 e8 o5 z
; u8 ^: C6 Q" ^, u: a$ Y22常用焊接方法：熔化焊 压力焊 钎焊
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+ @! U4 ~9 c( ?' W常用熔化焊：埋弧焊 气体保护焊 气焊

& _2 N7 A! _8 D: ]& u% o2 i4 O23 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。
2 }' C0 p0 g9 i0 o; D
# g, ?: n% R) l4 g/ Z! E9 ~反接：工件接负极，用于焊薄钢板及CO2气体保护焊
+ R- Q$ S, p' {1 u
; X& i$ a% y' h9 r" b1 ]23影响晶核形核效率的因素：过冷度 和未熔杂质

$ H; _- \+ e6 Z0 \$ e8 y5 N24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
# K$ w1 v5 A8 x& q+ ?
* P2 K+ X3 a; t; D3 e25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

26铸造方法：砂型 金属型 熔模型 磁型
2 w9 j( @. ^) t0 Q+ l& {+ C
1 H6 O3 c4 p7 h, W) d2 v' \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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  D! _) H1 j, M" T. j. P28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
; J" s' Y' U4 w2 }  y. {
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
6 a  M6 O, ]# K, f) u
$ ]& z% e7 `8 J# A; U9 S29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
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30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
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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
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2 轴：支撑回转件，传递运动，动力
+ r2 I' S" ]% D1 d" ^
心轴：受弯矩轴 传动轴：受扭矩轴
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转轴:同时受弯矩和扭矩的轴
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轴要求：强度够高，应力集中敏感性小，良好的工艺性

3齿轮的设计要求:传动准确平稳，有足够的强度

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

( j# M" }' N5 G9 @缺点：制造安装精度要求高，不能远距离传动
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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

2）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

3）齿面点蚀：闭式传动的主要失效形式

3 M, i: I4 n- I3 u" W% O7 p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
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9 D! l! C) t  k/ m$ B6增加齿数，齿面接触应力不变，齿根弯曲应力变大

7 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
* }4 v, x+ ]3 C6 Z9 z
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
7 [( ~6 a4 d% Y& p, Y0 e5 {3 p5 \
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

5 q" w9 U+ L4 E. W2 o( r10 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
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11 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
2 K% V5 M5 i6 ]& S0 U
+ L! E% e5 ~8 x- L5 w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
7 Q  N: `6 ?4 w! x+ q9 Y* Q
12 直齿圆锥齿轮：传递相交两轴的回转运动

13 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。

4 y# u0 y' p: h9 o: I7 t13 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。
7 a- x+ @1 r8 g% @: ]9 q8 E
" {; g9 b4 W, U. i7 C. \5 N14 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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15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）
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15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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0 [5 `9 N7 c7 x, b- ?5 c1 V16普通螺纹的牙型半角和牙侧脚都为30°

+ O: m1 U- Z. B) y16 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）

17 减小应力集中办法：加大圆角，卸载槽、卸载过渡机构。

4 O3 T( K2 D; k& Z7 D) }) @6 v17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

& M0 z$ G3 u3 d5 @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）
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19降低冲裁力的方法：1阶梯冲裁2）斜刃冲裁3）加热冲裁

1 v" u; ~- C: ]- E7 ]; n20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
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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
2 I8 a+ `- \6 J+ F& J4 i2 i# ^
' A/ x; t  f8 m8 g) \. t3 ^4 k* F22润滑的目的：减少摩擦磨损，散热减温，缓冲吸振

22 松动的原因：冲击、振动、温度变化
, E9 ~& S) ^6 U( |- t6 J
' \6 e; t3 k; n, e5 e' w23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。

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）
6 U" \" V& l6 b. u1 Z
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

6 x& P2 q! i% O' ^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

/ M# O! _: ?# a28 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
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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


切削原理
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5 x4 r( a$ }8 y1 \" ]" ?$ x1切削三要素：主运动 切削运动 背吃刀量

# ?: Y3 [/ ?! X; p* a# ?9 b8 s. N2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
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* g2 W3 Z9 S9 N, n2 @3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 X# k  F9 e' C
4切削速度对耐用度的影响最大
1 e  @; f. I# b) x. j+ k' }* a
( f0 E1 q) ?& h5 u$ T0 F# i5铣削方式：顺铣，逆铣
" R5 u; ]! D* [
+ f- S& O+ D+ d+ K! F/ ~$ P0 v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

5 o8 a6 L, a4 [" V或采用其他有效措施。
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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

紧，刀具耐用度没有逆铣高

9 g8 k( P4 ?0 a8 e/ U' W3 e6 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
( v' C: A, [3 M7 w
( I; E: s$ R: d. A0 I) }$ _& T! B7齿轮加工方法：滚齿 铣齿 磨齿 插齿

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
7 h9 k5 k5 Z) r5 X2 R1 k) q
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
% ]5 p2 p1 U) s3 c/ r- V% e: B

2 S  _* C& E" y, h$ n$ f误差
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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

/ ~! }1 ~: r- ^% x6 T11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

% X( D& @  {3 d- N12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
9 W8 \. X5 ]; j$ e) _
3 m# f* w* P+ y13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
5 S6 H. D, N4 U9 J" K; L
9 E$ l- R; p- r! w; b14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
  f$ v4 t- l5 [
6 n( i, U% O: v, \; U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

  U$ E$ v5 t7 ?" O15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
) x- }+ ?$ o: w' h2 _( n& _( ^! @. P
% d( R; w3 n/ k8 h& J# i16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
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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

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

20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
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22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)

  \6 I- Q2 F% v. O* C4 @: d23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
! t6 a8 z- s) u& S; p+ Y
2 P# U+ H/ I& w: I8 z5 P2 f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
. b, _/ a. G/ G; k$ Q( e/ k
- y3 v7 x! a5 Z; B5 I耐用度，影响积屑瘤的产生

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
6 d! A0 O+ ^$ S/ t8 X
. G# M9 U6 X( D4 q  E25先进制造技术的发展方向：柔性化 智能化 敏捷化

26 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
7 W2 N; J5 U' G6 G3 `5 n
+ m) v& l3 o! b3 D% j& @/ I27 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
. C( X3 }8 @& V0 d' ~% X0 D# P/ Y
28 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）
, k) ]; P- Q) p- k# w2 Z
. f, f7 @- Q9 s/ T& M29 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
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* A' j0 U2 r: C- U1 I! M30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

4 m& F) k1 u( L1 Z- B31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
8 h" g0 A4 s) P
32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
1 N9 v& b, I6 _4 }  ^
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
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