1、1,一、本课程的性质和内容,1、本课程的性质,2、本课程的内容,机电类专业的主干专业基础课,将原材料制成零件的毛坯，将毛坯加工成机械零件，再将零件装配成机器的整个过程。,2,机械设备的制造过程,3,生产准备,毛坯制造,机械加工,装配调试,（车，铣，刨，磨，钻，镗等）,（组装，部装，总装）,（铸造，锻造，焊接，冲压等）,（市场调查，购买原材料）,学了以后可以做什么,4,机械制造内容可分为热加工和冷加工两大部分,热加工指铸造、压力加工、焊接、表面处理等 冷加工一般是指零件的机械加工工艺过程和装配工艺过程 ,还包括特种加工技术等；我们主要研究,车，铣，刨，磨，钻,5,现代机器以金属材料为基础性能决定
2、工艺性好很少用纯金属，多用合金材料性能决定了解金属材料，有助于理解工艺方法的实质合理选择零件材料及其生产工艺,6,汽车上的材料,铝或铝镁合金:轮毂、变速器壳体、第三代发动机缸体,钢:底盘、车身、曲轴、连杆,铁;底盘部分零件、第二代发动机缸体、汽车铸铁件、凸轮轴 蠕墨铸铁排气歧管,锡;电子元件铜;线束、电子元件,7,橡胶、塑料、玻璃、陶瓷,8,机械工程材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。,金属材料是指黑色金属（即钢和铁）和有色金属（即铝及铝合金、铜及铜合金等）。,本章节主要介绍机械工程材料和金属热处理的一些基本知识。,第1章 机械工程材料与热处理,9,材料的强度和塑性,答案,力学试验,1
3、0,强度是指金属材料抵抗弹性变形，塑性变形（永久变形）和断裂的能力。抵抗塑性变形和断裂的能力越大，则强度越高。（材料抵抗外力不断裂的能力：钢、陶瓷） 强度的分类：屈服强度，抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度 强度的测定方法：拉伸试验,1.1.1 材料的强度,关注符号是什么，单位是什么？,11,1、圆形拉伸试样,2、拉伸动画,12,1.1.1 材料的强度,3、拉伸曲线,右图是低碳钢的力-伸长曲线，图中纵坐标表示力拉伸力F，单位为N；横坐标表示绝对伸长量l，单位为mm。,2、拉伸各阶段试样的变化,比例增加弹性变形,塑性变形弹性变形,载荷不增加，试样伸长,大量的塑性变形,局部直径变小，缩颈,13
4、,1.1.1 材料的强度,4、强度指标(有两个重要的指标),试样受到外力作用时，在其内部产生大小与外力相等而方向相反的相互作用力，称为内力。单位截面积上的内力称为应力，拉伸时的应力用符号表示。,1）屈服点（又称屈服强度）,2）抗拉强度 抗拉强度是指试样断裂前能够承受的最大拉应力，是零件设计的主要依据之一， 用b表示。,原始截面积,14,1.1.1 材料的塑性,断后伸长率是指试样拉伸断裂时的绝对伸长量与原始长度的百分比，用符号表示。即：,延伸率大小与试样尺寸有关。长试样的断后伸长率用10或表示，短试样的断后伸长率用5表示，同一材料的105，但二者不能直接比较大小。,金属材料在外力作用下发生塑性变
5、形而不破坏的能力称为塑性。断裂前的塑性变形越大，塑性越好。,1、延伸率,15,1.1.1 材料的塑性,2、断面收缩率,断面收缩率是指断面缩小的截面积和原始截面积比值的百分率，用符号表示。即：,和是材料的重要性能指标。它们的数值越大，材料的塑性越好。,思考：材料的塑料好，有什么好处,可避免材料在压力加工过程中发生开裂而破坏,答案：,16,在静载荷条件下工作的机械零件，一般都要求具有良好的塑性,1.1.1 材料的塑性,普通铸铁的塑性差，因而不能进行压力加工，只能进行铸造。同时,由于材料具有一定的塑性，故能保证材料不致因稍有超载而突然断裂，增加了材料使用的安全可靠性。大小。,动画,17,1.1.2
6、材料的硬度,硬度：金属材料抵抗比他更硬的物体压入其表面的能力，即抵抗局部塑性变形的能力。硬度越高， 越好，越高,耐磨性,强度,硬度的测定方法：,结论：材料强度越高，抵抗塑性变形能力越 大，硬度值也越高,衡量金属软硬的判据,18,1.1.3 材料的冲击韧性,1 、冲击韧性：金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。,2 、冲击韧性的测定方法：,摆锤一次冲击实验,视频,3 、计算方法:,19,金属疲劳强度,20,简介-国外,1954年，世界上第一款商业客机deHavillandComet接连发生了两起坠毁事故，这使得“金属疲劳”一词出现在新闻头条中，引起公众持久的关注。这种飞机也是第一批使用增压舱的
7、飞行器，采用的是方形窗口。增压效应和循环飞行载荷的联合作用导致窗角出现裂纹，随着时间的推移，这些裂纹逐渐变宽，最后导致机舱解体。Comet空难夺去了68人的生命，这场悲剧无时无刻不在提醒着工程师创建安全、坚固的设计。,疲劳导致飞机失事,21,台“飞安会”表示，在对失事飞机残骸检查时发现，机身残骸后段底部被修理补片覆盖的蒙皮上靠近补片边缘处有疲劳损伤，其中包含一条15.1寸长的主要贯穿裂纹，以及与其相邻的多处损伤裂纹,22,1998年6月3日，德国一列高速列车在行驶中突然出轨，造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过调查，人们发现，造成事故的原因竟然是因为一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起。从而
8、导致了这场近50年来德国最惨重铁路事故的发生。,23,简介,人们所见到的金属，看起来熠光闪闪、铮铮筋骨，被广泛用来制作机器、兵刃、舰船、飞机等等。其实，金属也有它的短处。在各种外力的反复作用下，可以产生疲劳状态，而且，一旦产生疲劳就会因不能得到恢复而造成十分严重的后果。实践证明，金属疲劳已经是十分普遍的现象。 据150多年来的统计，金属部件中有80以上的损坏是由于疲劳而引起的。在人们的日常生活中，也同样会发生金属疲劳带来危害的现象。一辆正在马路上行走的自行车突然前叉折断，造成车翻人伤的后果。炒菜时铝铲折断、挖地时铁锨断裂、刨地时铁镐从中一分为二等现象更是屡见不鲜。,24,什么是金属疲劳？,设计人员通常认为最重要的安全因素是零部件、装配体或产品的总体强度。为使设计达到总体强度，工程师需要使设计能够承载可能出现的极限载荷，并在此基础上再加上一个安全系数，以确保安全。但是，在运行过程中，设计几乎不可能只承载静态载荷。在绝大多数的情况下，设计所承载的载荷呈周期性变化，反复作用，随着时间的推移，设计就会出现疲劳。,Metal Fatigue,25,什么是金属疲劳？,材料在交变应力作用下达到一定的循环次数而不断时，其最大应力就作为材料的疲劳强度，用-1表示。钢铁材料的应用循环次数达到107，零件仍不断裂，有色金属和某些超强度钢应用循环次数达到108仍不断裂的强度,疲劳实验,
