機械工程師筆記

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機械工程師筆記簡介
第一部分 工程製圖與公差配合 1、粗線寬度b應按照圖的大小和複雜程度,在0.5~2mm之間選擇,推薦系列為:0.25、0.35、0.5、0.7、1、1.4、2mm。 2、縮小比例(推薦……
機械工程師筆記正文

第一部分 工程製圖與公差配合
1、粗線寬度b應按照圖的大小和複雜程度,在0.5~2mm之間選擇,推薦系列為:0.25、0.35、0.5、0.7、1、1.4、2mm。
2、縮小比例(推薦選用):1:2、1:5、1:10、1:2x10 n、1:5x10n、1:1x10 n 。
3、新標準規定,標題欄中的文字方向為看圖的方向。
4、我國採用第一視角視圖表示方法,后視圖配置在左視圖的右方。歐美等國採用第三視角視圖表示方法。
5、一張工程圖中,一般都包含三個基本內容:標題欄、基本視圖和技術要求。
6、在裝配圖中,相鄰兩金屬零件的剖麵線方向相反或方向相同但是間隔不同,在各個視圖中同一零件的剖麵線方向仍相同。
7、當用塗色代替剖麵線時,塗色僅能用於零件圖中而不可用於裝配圖中。
8、對於狹小面積的剖面,當在圖中的寬度小於或等於2mm時,可以用塗黑代替剖麵線。
9、以剖視圖表示內外螺紋的聯接時,旋合部分按照外螺紋的畫法繪製。
10、花鍵工作長度的終止端和尾部長度的末端均用細實線繪製。
11、當彈簧的有效圈數在4圈以上時可以採用省略中間部分的畫法,但是表示彈簧軸線和鋼絲剖面中心線的三條細點劃線仍應畫出。
12、不論彈簧畫成右旋或者左旋,旋向的“左”字必須標註出。
13、製造的彈簧型材直徑或者厚度在圖形上等於或小於2mm的螺旋彈簧、碟型彈簧、片彈簧允許用示意圖繪製。
14、示意圖在機械製造中常用於表達工藝系統的主要結構原理特徵。
15、標註尺寸線:當採用箭頭而位置不夠時,允許用圓點或斜線代替。
16、在與豎直方向夾角30度的範圍內應該避免標註尺寸,當無法避免時可以採用引出線水平標註。
17、標註斜度、錐度時,符號方嚮應與斜度、錐度方向一致。
18、標註板狀零件厚度時,可以在尺寸數字前加註符號“t”。
19、尺寸公差:是允許尺寸的變動量,即公差帶。
20、配合:是指兩個零件裝配的準則和狀態。
21、標準公差等級分為01,0,1,2…,18共20級。
22、配合的標註中,分子為孔的公差帶,分母為軸的公差帶。
23、形狀公差:零件單一實際要素形狀所允許的變動全量稱為形狀公差;
位置公差:關聯實際要素的位置對基準所允許的變動全量稱為位置公差;
形狀和位置公差簡稱為形位公差。
24、零件表面的幾何形狀總誤差由表面粗糙度、表面波度和形狀誤差三部分組成。
表面粗糙度指已加工表面波距在1mm以下的微觀幾何形狀誤差。
25、在工程製圖中,為加工需要,必須標註加工表面質量要求符號。
26、同一表面粗糙度值Ry>Rz>Ra,且Ry值約為Ra值的8倍。一般表面粗糙度標註優先採用Ra值。
27、工藝尺寸鏈:在零件加工過程中,由同一零件有關工序尺寸所形成的尺寸鏈;
裝配尺寸鏈:在機器設計和裝配過程中,由有關零件設計尺寸所形成的尺寸鏈。

第二部分 工程材料
1、工藝性能是指金屬材料使用某種工藝方法進行加工的難易程度。材料的工藝性能包括鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、機械加工性能和熱處理性能。
2、力學性能的主要指標有硬度、強度、塑性、韌性、耐磨性和缺口敏感性等。
3、抗拉強度σb=K*HBS (布氏硬度HBS),鋼鐵材料和鋁合金K值一般為3.3~3.5,銅及銅合金約為4.8~5.3。根據洛式(HR)硬度換算σb=-801.24+50.08×HRC。
4、硬度有一定的範圍,一般波動為5個HRC。
5、彈性極限σe,屈服極限σs,抗拉強度σb,條件屈服強度σ0.2,疲勞強度σ-1。
6、衝擊韌度αk或Ak是判斷材料脆斷抗力的重要性能指標。
7、剛度是指零件在受力時抵抗彈性變形的能力。工程中彈性模量E被稱為材料的剛度。
8、熔點低的金屬,鑄造性能好,對鑄造工藝有利。
9、在金屬及合金中,主要是金屬鍵,但是有時也不同程度地混有其他鍵。
10、常見的三種晶體結構類型:體心立方結構、面心立方結構和密排六方結構。
11、晶體缺陷分以下三類:點缺陷(空位、間隙原子和置換原子)、線缺陷(位錯)和面缺陷。
12、晶粒越細,金屬材料的強度和硬度越高,塑性和韌性也越好。
13、每種金屬都有一個平衡結晶溫度,也稱為理論結晶溫度;過冷度(理論結晶溫度與實際結晶溫度之差)是結晶的必要條件。
14、細化晶粒常用的三種方法:提高冷卻速度,增大過冷度;變質處理;機械或超聲波振動、電磁攪拌等。
15、純金屬在固態下的轉變有兩種:同素異晶轉變(包括鐵、錫、鈦、錳等)和磁性轉變(包括鐵、鈷、鎳等)。
16、合金的相結構分為三類:固溶體(固溶強化),金屬化合物,機械混合物(如錫、銻、銅組成的軸承合金)。
17、鐵碳合金相圖三條水平線:包晶轉變線,共晶線,共析線。
18、含碳量:亞共析鋼(0.02-0.77),共析鋼(0.77),過共析鋼(0.77-2.11);
           亞共晶生鐵(2.11-4.3),共晶生鐵(4.3),過共晶生鐵(4.3-6.69);
           低碳鋼(0.02-0.25),中碳鋼(0.25-0.60),高碳鋼(0.60-1.30)。
19、低碳鋼的組織多為鐵素體,強度、硬度較低,而塑性、韌性很高,工業用鋼的含碳量一般不超過1.3%-1.4%。
20、液相線和固相線之間的距離越小,鑄造性能越好,共晶成分的鑄鐵的常用來澆鑄鑄件,其流動性好,分散縮孔小,顯微偏析少。
21、鍛造或者軋制溫度必須選擇在單相奧氏體區的適當溫度範圍內。實際生產中各種碳鋼的始鍛和始軋溫度為1150~1250℃,終鍛和終軋溫度為750~850℃。
22、拉力試驗是用來測定金屬材料的強度、塑性;衝擊試驗主要用於結構鋼。對於在服役條件下承受附加彎曲的零件如螺栓等,必要時做缺口偏斜拉伸試驗。
23、布氏硬度(HB)適用於測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶粒或組成的金屬材料的硬度及鋼件退火、正火和調質后的硬度。表示符號:HBS,適用於值在450度以下,HBW適用於值在450-650的材料。
24、洛式硬度(HR)可以直接在工件上試驗,直接讀出硬度值,廣泛用於熱處理質量檢驗,常用於檢查淬火后的硬度。表示符號:HRA(20-88),HRB(20-100),HRC(20-70)。
25、維氏硬度(HV)適用範圍比較廣,精度高,測量準確,但是效率低。
26、努氏硬度(HK)對錶面淬硬層或鍍層硬度測定較為方便。
27、肖氏硬度(HS)可以在現場測量大型工件的硬度,但是精度較低。
28、里氏硬度(HL)常用於測量大型鑄鍛件、永久組裝部件等,精度高,但是對被測工件要求也較高。
29、測定金屬材料化學成分常用的方法有:化學分析法(最傳統和較準確的方法)、火花鑒別法(只能定性和半定量地對碳鋼和合金元素含量較高的合金鋼進行辨別,適宜於生產現場初步判斷鋼種)、光譜分析法和看譜鏡法。
30、電子探針可以分析合金中第二相或夾雜物的成分,測定金屬材料中的偏析和晶界偏析,化學熱處理滲層中元素分析等。
31、離子探針:對斷口表面的氫元素進行分析是離子探針的主要特點之一,是目前微區成分分析中唯一能檢測氫的儀器。
32、金相分析包含三個方面:原材料缺陷的低倍檢驗、斷口分析和顯微組織檢驗。
33、斷口分析主要用於失效分析、原材料缺陷分析、零件加工缺陷分析、熱處理質量分析、使用環境分析。
34、磁粉探傷和熒光探傷多用於檢驗材料零件表面上的缺陷(如裂紋)、熒光及著色探傷多用於不鏽鋼及有色金屬等非磁性材料的表面缺陷探傷。
35、優質碳素結構鋼主要用於製造機器零件,一般都要經過熱處理以提高力學性能。
36、50、55、60、65號鋼經過淬火+中溫回火后具有高的彈性極限,常用於製造負荷不大、尺寸較小(截面尺寸小於12mm)的彈簧,如調壓和調速彈簧、柱塞彈簧、冷卷彈簧等。
37、根據材料使用性能選材的方法:1)分析零件的工作條件,確定使用性能;2)進行失效分析,確定零件的主要使用性能;3)根據零件使用性能要求提出對材料性能的要求。
38、鑄造鋁合金和銅合金的鑄造性能優於鑄鐵,而鑄鐵又優於鑄鋼。
39、變形鋁合金和銅合金、低碳合金鋼有較好的冷壓力加工性能。
40、鋁及鋁合金機械加工性能較好,鋼中易切鋼的切削性能最好,而奧氏體不鏽鋼及高碳高合金鋼的切削加工性能較差。
41、銅合金和鋁合金焊接性能不好,高碳鋼的焊接性能差,低碳鋼的焊接性能好。
42、大多數鋼和鋁合金、鈦合金都可以進行熱處理強化,少數銅合金可以進行熱處理強化。合金鋼的熱處理工藝性能比碳鋼好。
43、汽輪機主軸的失效方式主要是蠕變變形和內部缺陷引起的低應力脆斷或疲勞斷裂和應力腐蝕開裂。
44、材料分為三大類:金屬材料、高分子材料(常用的包括工程塑料和橡膠材料)、陶瓷材料。
45、工程塑料:是指在工程中做結構材料的塑料。
46、聚醯胺:商品名為尼龍或錦龍,尼龍1010廣泛用於機械零件和化工、電器零件。鑄造尼龍(MC尼龍)可製作幾十千克的齒輪、渦輪、軸承和導軌等。芳香尼龍可用於製作在高溫下工作的耐磨零件、絕緣材料和宇宙服。
47、聚甲醛塑料:尤其適用於製造不允許適用潤滑油的齒輪軸承和襯套。
48、聚碳酸酯:具有優異的衝擊韌度和尺寸穩定性,較好的耐低溫性,良好的絕緣性和加工成型性,可以製作機械零件,防彈玻璃、燈罩、防護面罩、安全帽及其他高級絕緣零件。
49、ABS塑料:“質堅、性韌、剛性大”的優良工程塑料,缺點是耐高溫、耐低溫性能差,易燃,不透明,廣泛用於製造汽車的方向盤、儀錶盤,飛機艙內的裝飾板窗框、隔音板、機械中的手柄、齒輪、泵葉輪等。
50、聚四氟乙烯(塑料王):具有極優越的化學穩定性、熱穩定性和良好的導電性,有自潤滑性,但是強度低,尤其是耐壓強度不高,不能用注射法成型。
51、酚醛塑料:玻璃布層酚醛塑料即玻璃鋼,用於製作電器開關、插頭、外殼等各種電氣絕緣件,還可以製作齒輪、凸輪、皮帶輪、手柄,化工用耐酸泵等。
52、環氧塑料:主要用於製造塑料模具、精密量具和各種絕緣零件,也可製作層壓塑料、澆注塑料等。
53、由於工程陶瓷材料硬度高,常採用洛式硬度HRA、HT45N、小負荷維氏硬度或努氏硬度表示。
54、氧化鋁陶瓷:主要用於製作內燃機的火花塞,火箭、導彈的導流罩,石油化工泵的密封環,坩鍋、熱電偶套管、刀具和拉絲模等。
55、氮化硅陶瓷:主要用於製作耐磨,耐腐蝕、耐高溫的零件,如石油、化工泵的密封環、電磁泵管道、閥門,熱電偶套管,轉子發動機刮片,高溫軸承,刀具等。
56、碳化硅陶瓷:主要用於製作火箭尾噴管的噴嘴,澆注金屬的澆道口,熱電偶套管、爐管,燃氣輪葉片,高溫軸承,熱交換器及核燃料包封材料等。
57、氮化硼陶瓷:常用於製作熱電偶套管,熔煉半導體、金屬的坩鍋和冶鍊用高溫容器的管道,高溫軸承,玻璃製品成型模,高溫絕緣材料等。
58、金屬陶瓷:是製造刀具、模具和耐磨零件的重要材料。
59、光纖:分為用於傳遞信息的光導纖維和用於傳遞能量的導光纖維兩種。
60、納米管的導電率是銅的1萬倍,強度是鋼的100倍,重量只有鋼的六分之一。
61、鋼的熱處理:將鋼在固態下加熱到預定溫度並在該溫度下保持一段時間,然後以一定的速度冷卻,改變鋼的內部組織,提高鋼的性能,延長機器使用壽命的熱加工工藝。
62、通常規定:在加熱到930℃時奧氏體晶粒的大小為本質晶粒度,而在這種條件下具有細晶粒的鋼稱為本質晶粒鋼。
63、晶粒度的大小共分8級,1-4級是本質粗晶粒鋼。
64、加熱速度越快,加熱溫度越高,過熱度也越大,這時鋼在較高溫度下的轉變,得到的奧氏體起始晶粒比較細。
65、鋼中加入微量的鋁、鈦、釩、鎢、鉬、鎳、硅、銅等都會阻礙奧氏體晶粒長大;錳和硫有促使晶粒長大的傾向。
66、過冷奧氏體的高溫727-550℃分解產物為珠光體,中溫550-350℃分解的產物為上貝氏體,硬度40-45HRC,中溫350-240℃分解的產物為下貝氏體,硬度43-58HRC,低溫240℃以下分解的產物為馬氏體。
67、鋼經過奧氏體化后在不同冷卻速度的連續冷卻過程中過冷奧氏體所發生的相轉變稱之為鋼的連續冷卻轉變。
68、冷卻速度切過CCT曲線鼻子尖的速度,即得到馬氏體的最小冷卻速度為臨界冷卻速度。
69、淬火后的組織一般為馬氏體和殘餘奧氏體,在回火過程中將要發生變化:在200℃以下轉變為回火馬氏體;200~300℃時殘餘奧氏體轉變為回火馬氏體;300~400℃時碳化物轉變為Fe3C並最終轉變為回火托氏體;400~A1,最終復相組織為回火索氏體。
70、鋼的整體熱處理:對工件整體進行穿透加熱的熱處理工藝,又稱為常規熱處理。
71、退火:1)完全退火適用於亞共析鋼和過共析鋼,特別是中碳素鋼和中碳合金鋼的鑄、焊、軋製件等。2)不完全退火主要適用於過共析鋼,消除鍛軋內應力,降低硬度和提高韌性;亞共析鋼如果原始晶粒很細小,只是為了消除鍛件產生的內應力或降低硬度,採用不完全退火為好,不必採用完全退火,以降低成本。3)將工件隨爐加熱至500~650℃,保溫一段時間后隨爐冷卻至200℃以下,出爐空冷的工藝為去應力退火。4)等溫退火可以大大縮短退火時間,得到的組織與性能較為均勻,適應於處理小批量生產的碳鋼及合金鋼的中型工件、重型鑄件和鍛件。5)球化退火主要用於共析和過共析碳鋼及合金鋼。6)均勻化退火,又叫擴散退火,可以減少鑄錠、鍛件或鍛坯的化學成分的偏析和組織的不均勻性。7)再結晶退火用於消除變形強化和殘餘應力。
72、正火:工件加熱到AC3(亞共析鋼)或者ACm(過共析鋼)以上30~50℃,保溫一段時間后空冷,AC3以上100~150℃為高溫正火。對低碳鋼而言,完全可以用正火代替退火,時間短費用低。含碳量0.3%~0.4%的鋼,也可以用正火代替退火,大於0.4%的一般不能代替。
73、淬火:方法有單液淬火、雙介質淬火、分級淬火和等溫淬火。淬硬性僅與含碳量有關,鋼的淬透性大小取決於鋼的臨界冷卻速度。
74、回火:250℃以下為低溫,250~500℃為中溫,500℃以上為高溫。鉻鋼、鉻錳鋼、硅錳鋼等在400~600℃回火后應急冷(水冷或油冷),避免第二類回火脆性。
75、淬火併高溫回火稱為調質處理。
76、表面淬火:1)火焰淬火,深度一般為2~6mm,適用於但見或小批量生產的零件,如軋鋼機齒輪、軋輥、礦山機械的齒輪、軸、機床導軌和齒輪等。2)感應加熱淬火,高頻(100~1000kHz)深度0.2~2mm,適用於中小齒輪、軸等零件;中頻(0.5~10kHz)深度2~8mm,適用於中型齒輪、軸等零件;工頻(50Hz),深度>10~15mm,適用於直徑大於300mm的軋輥、軸的大型零件。
77、滲碳:可以使工件經熱處理后表面具有高的硬度和耐磨性。滲碳鋼一般都是含碳量在0.25%以下的低碳鋼和低合金鋼。常用的如20鋼、20Cr鋼、18CrMnMo鋼、12Cr2Ni4A鋼、20CrMnMo鋼等。分為固體滲碳、液體滲碳和氣體滲碳。
78、碳氮共滲:可以提高零件表面的硬度、耐磨性、抗蝕性和疲勞強度。
79、滲氮:可以提高工件表面硬度、耐疲勞和耐蝕性以及熱硬性,主要用於交變載荷下工作的,要求耐磨和尺寸精度高的重要零件,如高速傳動精密齒輪、高速柴油機曲軸、高精密機床主軸、鏜床鏜桿、壓縮機活塞桿等,也可以用於在較高溫度下工作的耐磨、耐熱件,如閥門、排氣閥等。
80、灰鑄鐵熱處理:1)去應力退火(人工實效),緩慢加熱至500~560℃適當保溫后爐冷至150~200℃后空冷,一般去應力退火不能超過560℃。2)消除白口降低硬度的退火或正火,退火800~950℃×1~4h后隨爐緩冷,正火800~950℃×1~4h后空冷。
81、可鍛鑄鐵石墨化退火,950~1000℃×30~40h后以200~300℃/h冷卻速度冷卻到770℃后,再以極緩慢的冷卻速度(2~3℃/h)冷卻到720℃左右,再空冷。
82、球墨鑄鐵熱處理包括退火、正火、調質處理和等溫淬火。
83、蠕墨鑄鐵:澆鑄前向高於1400℃的液態鑄鐵中加入了稀土硅鈣合金進行蠕化處理,處理后加入少量孕育劑以促進石墨化。
84、合金鑄鐵:1)高強度合金鑄鐵,稀土鎂鉬系和稀土銅鉬系合金鑄鐵,用於製造要求較高強度的重要結構件如曲軸、凸輪軸、變速齒輪等。2)耐磨合金鑄鐵,分為抗磨鑄鐵和減磨鑄鐵,如高鉻白口鑄鐵用於大型球磨機襯板和粉碎機的鎚頭等。
85、有色金屬熱處理。(P58)
86、電阻爐分為空氣爐、鹽浴爐、控制氣氛爐和真空爐。
87、鹽浴爐,適用於尺寸較小、形狀複雜、要求高的工件淬火、回火處理,特別適用於高速鋼刀具、高合金鋼小模具的淬火,適用於小批量、多品種的產品零件淬火。其中:鹼浴爐最高使用溫度300℃,用於分級淬火、低溫回火;硝鹽爐最高溫度580℃,用於等溫淬火、回火;高速鋼分級鹽浴爐最高800℃;中溫鹽浴爐最高950℃,適用於結構鋼淬火;高溫鹽浴爐最高1350℃,適用於高速鋼刀具淬火、高合金模具鋼淬火。
88、真空熱處理具有防氧化、脫碳,表面光亮,可以進行成品熱處理,是熱處理的主要設備,但是一次性投資大,回收時間長。
89、感應加熱不僅是一種生產效率高的表面強化工藝,而且在一定條件下可以代替滲碳、碳氮共滲等,可以大量節能而且少公害,配少量計算機易於實現自動化。

 

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