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第一章绪论（一）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、制造业和机械工业二.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(ancienthistoryofmachinery，～1750年)机械始于工具b.近代机械工程史(modernhistoryofmechanicalengineering)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。c.现代机械工程史(contemporaryhistoryofmechanicalengineering)多领域、多学科结合3、中国机械工程发展a.简单工具时期：旧石器时代：粗制工具新石器时代：精致工具b.古代机械时期迅速发展阶段：古车成熟阶段：处于世界领先地位缓慢前进阶段：闭关锁国c.近代机械时期半殖民地的社会性质吸收世界科学技术内容与古代机械及传统生产技术联系少d.现代机械时期摆脱对帝国主义的依赖，大力发展四.机械工业的地位1.机械制造业是国民经济的“装备部”2.机械制造业是工业的主要组成部分3.机械制造业是国家高技术产业的基础和载体，是高科技发展的重要平台4.机械制造业是正在工业化国家的国民经济战略性产业5.机械制造业是国家安全的重要保障，是国防实力的重要保证五.我国机械制造业现状1.机械工业生产能力居世界第5位2.提供重大装备的能力不断提高3.具有特色的制造业聚集地逐渐形成4.中国制造业正在成为全球制造和供应基地六.21世纪的机械工程第二章机械工程基础（一）一.机械系统及其功能与组成1.系统：由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体2.机器的功能3.机器的组成a.动力系统b.传动系统c.功能执行系统d.操作和控制系统二.机器的结构1.机器的功能与结构的关系a.机器的表达b.工程中常用机构的基本类型(1)全转动副四杆机构的基本型全转动副四杆机构的基本型为曲柄摇杆机构，可演化为双曲柄机构、双摇杆机构。(2)含有一个移动副四杆机构的基本型含有一个移动副四杆机构的基本型为曲柄滑块机构，可演化为转动导杆机构、移动导杆机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构。(3)含有两个移动副四杆机构的基本型含有两个移动副四杆机构的基本型为正弦机构，可演化为正切机构、双转块机构、双滑块机构。(4)圆柱齿轮传动机构的基本型(5)锥齿轮传动机构的基本型锥齿轮传动机构的基本型为外啮合直齿锥齿轮传动机构，可演化为斜齿锥齿轮传动机构和曲齿锥齿轮传动机构。(6)蜗杆传动机构的基本型蜗杆传动机构的基本型为阿基米德圆柱蜗杆传动机构，可演化为延伸渐开线圆柱蜗杆传动机构、渐开线圆柱蜗杆传动机构。(7)内啮合行星齿轮传动机构的基本型内啮合行星齿轮传动机构的基本型是指渐开线圆柱齿轮少齿差行星传动机构，可演化为摆线针轮传动机构、谐波传动机构、内平动齿轮传动机构、活齿传动机构。(8)直动从动件平面凸轮机构的基本型直动从动件平面凸轮机构的基本型是指直动对心尖底从动件平面凸轮机构，可演化为直动对心滚子从动件平面凸轮机构、直动对心平底从动件平面凸轮机构、直动偏置从动件平面凸轮机构。(9)摆动从动件平面凸轮机构的基本摆动从动件平面凸轮机构的基本型是指摆动尖底从动件平面凸轮机构，可演化为摆动滚子从动件平面凸轮机构、摆动平底从动件平面凸轮机构。(10)直动从动件圆柱凸轮机构的基本型直动从动件圆柱凸轮机构的基本型主要指直动滚子从动件圆柱凸轮机构。(11)摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型主要指摆动滚子从动件圆柱凸轮机构。(12)带传动机构的基本型带传动机构的基本型是指平带传动机构，可演化为V带传动机构、圆带传动机构、活络V带传动机构、同步齿形带传动机构。(13)链传动机构的基本型链传动机构的基本型是指套筒滚子链条传动机构，可演化为多排套筒滚子链条传动机构、齿形链条传动机构。(14)液压、气压传动机构的基本型液压、气压传动机构的基本型是指缸体不动的液压缸和气动缸，它们可转化为摆动缸。(15)螺旋传动机构的基本型螺旋传动机构的基本型是指三角形螺旋传动机构，可演化为梯形螺旋传动机构、矩形螺旋传动机构、滚珠丝杠传动机构。(16)电磁传动机构的基本型电磁传动机构的基本型如图2-12所示。(17)间歇运动机构的基本型间歇运动机构的基本型有外棘轮机构、外槽轮机构。c.机构的组合2.机械运动形态与变换a.连续转动到连续转动的运动变换与实现机构(1)齿轮传动机构由于机械中作为原动机的电动机或内燃机转速较高，而工作机构的速度一般较低，为协调原动机和执行机构之间的运动关系，齿轮传动机构成为机械中应用最广泛的传动机构，用于运动、速度的变换并传递动力。(2)蜗杆传动机构蜗杆传动机构主要由蜗杆和蜗轮组成。(3)带传动机构带传动机构如图所示。(4)链传动机构如图所示，链传动机构由主动链轮、从动链轮和链条组成，在传动过程中通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合来传递两平行轴间的运动和动力，因此链传动是一种依靠中间挠性件(链条)的啮合运动。(5)绳索传动机构除具有带传动的功能外，绳索传动机构还具有独特的作用：由于一轮缠绕，另一轮退绕，所以两轮中间可有多个中间轮。(6)液力传动液力传动利用液体的动能把主动轮的转动传递到从动轮。(7)钢丝软轴传动机构钢丝软轴的内部由钢丝分多层缠绕而成。(8)瞬心线机构瞬心线机构种类很多，这里仅列举两种瞬心线机构。(9)连杆机构能实现转动到转动运动变换的连杆机构有双曲柄机构、平行四边形机构、转动导杆机构及双转块机构等。(10)万向联轴器万向联轴器实际上是一种空间连杆机构，可分为单万向联轴器和双万向联轴器。b.连续转动到间歇运动的变换与实现机构(1)槽轮机构(2)棘轮机构c.连续转动到往复摆动的运动变换与实现机构d.连续转动到往复直线移动的运动变换与实现机构e.直线移动转换为直线移动的运动变换与实现机构(1)螺旋传动机构如图所示螺旋传动由螺杆(也称丝杆或螺旋)和螺母组成，螺杆置于螺母中。(2)齿轮齿条传动机构齿轮齿条传动机构由齿轮与齿条组成，当齿轮为主动件时，它可以将旋转运动变为直线运动，如台式钻床钻头的轴向进给机构。(3)凸轮机构凸轮机构由凸轮、从动件和支持整个机构的机架三个主要部分组成。(4)曲柄滑块机构曲柄滑块机构由曲柄、连杆、滑块以及机架组成。f.直线移动转换为定轴转动或往复摆动的运动变换与实现机构3.机、电、液机构组合的运动与控制a.机、液机构组合的运动形态(1)机、液机构组合的基本型机、液机构组合中，液压缸一般是主动件，并驱动各种连杆机构完成预定的动作。(2)机、液机构组合的常见运动形式由于液压传动可以容易地实现顺序动作、换向动作、速度调节、压力调节与压力保持等多种复杂的工作，而且容易实现自动控制，所以机、液一体化的机械正在迅速发展。1)固定液压缸式机构。2)摆动液压缸式机构。(3)机、液机构的控制系统机、液机构中，通常是液压元件为动力元件和控制元件，其控制方法有手动、机动和微机控制。b.电磁机构4.机械运动与控制a.机械运动的换向与控制(1)旋转运动的换向与控制旋转运动的换向是工程中常见的运动变换，很多机器都有正转、反转或正向转过某一角度再反向转过某一角度的要求。1)改变电动机转向。2)限位开关换向。3)介轮换向。4)棘轮换向。5)摩擦轮换向。(2)直线移动的换向与控制要求往复直线移动的机械种类很多，内燃机、压缩机的活塞运动，刨床、插床的刀具运动，推拉电动大门的启闭运动，机床工作台的运动等均需要往复的直线移动。1)改变电动机转向来实现往复的直线移动。2)液压换向。3)自动换向机构。b.机械运动的调速与控制(1)调速电动机。(2)齿轮减速器。(3)其他减速装置。(4)变速器。c.机械运动的离合与控制d.机械运动的制动与控制第二章机械工程基础（二）一.工程材料概述1.材料与人类文明a.材料的开发、利用始终贯穿于人类进化史中。从天然材料的使用到陶器和青铜器制造，从钢铁冶炼到材料合成，人类成功地生产出满足自身需求的材料，进而使自身走出深山、洞穴，奔向茫茫平原、辽阔海洋，飞向广阔太空。b.在与自然界交互作用的过程中，人类首先学会了生产和使用工具。史学家用石器时代、青铜器时代和铁器时代作为人类文明进化的标志。2.工程材料的种类二.金属材料1.碳素钢2.合金钢3.铸铁4.非铁金属及其合金三.高分子材料1.塑料a.产量最大的塑料——聚乙烯(PE)聚乙烯由低分子乙烯聚合而成。b.最耐疲劳的塑料——聚甲醛聚甲醛(POM)是一种由简单的小分子化合物甲醛合成的高分子材料，是第一种真正能够代替铜、铝等金属做结构材料的高分子材料。c.打不碎的玻璃——有机玻璃有机玻璃的化学名称是聚甲基丙烯酸甲酯。d.最耐腐蚀的材料——聚四氟乙烯(PTFE)聚四氟乙烯(TFE或PTFE)简称F—4，是含氟塑料的一种，俗称“塑料王”。e.密度最小的材料——泡沫塑料泡沫塑料是大量气体微孔分散在固体塑料中形成的一类高分子材料，几乎所有的塑料都可以制成泡沫塑料。2.橡胶a.橡胶的组成把未经硫化的天然胶与合成胶称为生胶，硫化后的胶称为橡胶。1)硫化剂：硫化剂能使生胶分子互相交联为网状结构。2)促进剂：常选用有机化合物作为促进剂，目的是缩短硫化时间。3)软化剂：常选用硬脂酸、精制蜡、凡士林作为软化剂，以增加橡胶的塑性。b.橡胶的性能及用途除了大量制造轮胎外，橡胶还广泛用于其他领域，其制品种类繁多，常见的如胶管、胶鞋、电缆包皮、胶辊、各种密封、减振材料(如垫片、垫圈)，胶皮手套等。c.常用橡胶材料1)天然橡胶：天然橡胶是橡胶树上流出的胶乳加工而成，其综合性能好，尤其是有高强的绝缘性能和防振性能，典型制品如轮胎等。2)合成橡胶：其种类很多，主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶和丁腈橡胶等七大品种。3)特殊橡胶：特殊橡胶指具有特殊性能的橡胶。3.化学纤维a.人造纤维人造纤维是用自然界的纤维加工制成的，如叫“人造丝”、“人造棉”的粘胶纤维和硝化纤维以及醋酸纤维等。b.合成纤维合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，产量最多的有六大品种，即涤纶、尼龙、腈纶、维纶、丙纶和氯纶。四.陶瓷材料1.陶瓷的分类a.传统陶瓷。b.特种陶瓷。c.工程陶瓷。d.金属陶瓷。2.陶瓷的性能a.力学性能①模量较大，刚性较好；②塑性差，冲击韧性值低，是脆性材料；③抗压强度比抗拉强度高得多；④硬度高，一般硬度值在莫氏硬度7以上。b.热性能①熔点高，高温强度很好；②在高温下不氧化，抗熔融金属的侵蚀