0-1 机器的组成 基础
一、机器与机构
人类在生产中使用的各种器械，按其运动与功能特征可分为机器与机构两类。
- 机器：能完成有用机械功或转换能量、代替人劳动的装量。如机床、汽车、起重机、内燃机。
- 机构：用来传递运动和力、改变运动形式的构件组合。如凸轮机构、齿轮机构、连杆机构。
- 关系：机器由一个或多个机构组成；机构只研究运动，机器还要考虑能量与功。两者统称机械。
二、机器的三个特征
- ① 由若干个人为的实物（构件）组合而成；
- ② 各构件之间具有确定的相对运动；
- ③ 能代替人完成有用的机械功或实现能量转换。
判断窍门
只满足①②而不满足③的，是机构（如手摇风扇的摇头机构）；三条都满足的，才是机器。
三、构件与零件
| 概念 | 定义 | 举例 |
|---|---|---|
| 零件 | 机器中单独加工制造、不可拆分的最小单元 | 螺钉、齿轮、轴套、键 |
| 构件 | 机器中作为一个整体参与运动的单元体，可由若干零件刚性连接而成 | 曲轴、连杆、齿轮轴 |
| 部件 | 为完成同一使命而协同工作的若干零件的组合 | 减速器、离合器、轴承座 |
易混点
零件是制造单元，构件是运动单元。一个构件可以是一个零件（如普通轴），也可以是多个零件刚性连接成的整体（如齿轮+轴+键组成的齿轮轴）。
四、机器的四个组成部分
| 组成部分 | 作用 | 典型实例 |
|---|---|---|
| 动力部分 | 提供动力，把其他形式的能量转换为机械能 | 电动机、内燃机、液压马达 |
| 传动部分 | 把动力和运动传递给执行部分，并改变速度、转矩和运动形式 | 带传动、齿轮传动、减速器 |
| 执行部分 | 直接完成机器预定工作任务 | 机床主轴与刀架、汽车车轮、机械手 |
| 控制部分 | 使各组成部分协调动作，实现操纵、检测与保护 | 开关、继电器、PLC、液压阀 |
记忆口诀
“动（动力）— 传（传动）— 执（执行）— 控（控制）”，任何一台完整机器都能按这四部分去拆解分析。
五、运动副（预习）
两构件之间直接接触并能产生相对运动的连接称为运动副。按接触形式分：低副（面接触，如转动副、移动副）和高副（点或线接触，如凸轮副、齿轮副）。详细内容见模块5。
0-2 机械零件的强度 基础
一、载荷与应力
- 载荷：零件工作时所承受的力或力矩。按性质分静载荷（大小方向不变或变化缓慢）和变载荷（随时间变化，如冲击载荷、交变载荷）。
- 内力：构件受外力作用时，内部相邻部分之间产生的相互作用力。
- 应力：单位面积上的内力，用 σ（正应力）、τ（切应力）表示。
二、变形的基本形式
| 变形形式 | 受力特点 | 应力的种类 | 工程实例 |
|---|---|---|---|
| 拉伸 / 压缩 | 沿轴线方向的一对拉力或压力 | 正应力 σ | 起重钢索、立柱 |
| 剪切 | 垂直于轴线、相距很近的一对反向平行力 | 切应力 τ | 螺栓、销、键 |
| 挤压（承压） | 两接触面间的局部压紧 | 挤压应力 σbs | 键与轮毂接触面 |
| 扭转 | 垂直于轴线平面内的一对力偶 | 切应力 τ | 传动轴 |
| 弯曲 | 垂直于轴线的横向力或力偶 | 正应力 σ | 齿轮轴、梁 |
三、强度、刚度与稳定性
- 强度：零件抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。强度不足 → 零件断裂或永久变形。
- 刚度：零件抵抗弹性变形的能力。刚度不足 → 变形过大，虽未坏却不能正常工作（如机床主轴变形影响加工精度）。
- 稳定性：细长杆件保持原有平衡形态的能力。失稳 → 压杆突然弯曲（压杆稳定问题）。
四、许用应力与强度条件
材料发生破坏时的应力称为极限应力 σlim（塑性材料取屈服点 σs，脆性材料取强度极限 σb）。考虑载荷估计、材料性能、加工质量等不确定因素，把极限应力除以一个大于 1 的安全系数 S，得到许用应力：
安全系数怎么选
安全系数过大 → 零件笨重、浪费材料；过小 → 容易失效。一般机械零件取 1.2～2.5；脆性材料、冲击载荷、重要零件取大值。
0-3 摩擦和磨损 基础
一、摩擦的分类
| 分类依据 | 类型 | 特点 |
|---|---|---|
| 按摩擦副的润滑（摩擦）状态 | 干摩擦 | 表面间无任何润滑剂，摩擦因数最大（0.1～1），磨损严重，应避免 |
| 边界摩擦 | 表面有一层极薄（约 0.1 μm）的边界膜，摩擦因数 0.05～0.15 | |
| 流体摩擦 | 两表面被油膜完全隔开（厚度＞1.5 μm），摩擦因数极小（0.001～0.01），磨损几乎为零，是理想状态 | |
| 按运动形式 | 滑动摩擦 | 接触面相对滑动，如滑动轴承、导轨 |
| 滚动摩擦 | 接触处为滚动，阻力小得多，如滚动轴承 |
核心结论
摩擦不可避免，但可以通过润滑把干摩擦转化为边界摩擦甚至流体摩擦 —— 这正是模块7“机械的润滑与密封”要解决的核心问题。
二、磨损的三个阶段
- ① 磨合（跑合）阶段：新零件表面微观凸峰被磨平，磨损速度由快变慢。磨合质量直接决定使用寿命。
- ② 稳定磨损阶段：磨损缓慢且均匀，是零件的正常工作阶段，这段时间的长短就是零件的使用寿命。
- ③ 剧烈磨损阶段：间隙增大、润滑恶化、温度急升，磨损速度急剧加快，零件迅速失效，必须在此之前维修或更换。
启示
新设备要认真磨合（低速轻载跑合）；使用中要定期润滑和检查，一旦发现进入剧烈磨损阶段必须停机检修。
三、磨损的主要类型
- 磨料磨损：硬颗粒或凸峰引起的切削、犁削（如沙尘进入摩擦面）。
- 粘着磨损：局部粘着点被撕开（如“抱轴”“烧瓦”）。
- 疲劳磨损（点蚀）：交变接触应力下表层产生裂纹剥落，如齿轮、滚动轴承的点蚀。
- 腐蚀磨损：化学或电化学腐蚀与机械磨损共同作用。
四、减少摩擦与磨损的措施
- ① 合理润滑：选用合适的润滑剂与润滑方式（油浴、滴油、脂润滑等），保证形成油膜；
- ② 合理选材与配对：如钢轴配青铜轴瓦、淬硬钢对淬硬钢；
- ③ 提高表面质量与硬度：降低表面粗糙度、表面淬火、渗碳等；
- ④ 改善结构与密封：保证良好密封，防止灰尘杂质进入；
- ⑤ 正确使用与维护：按规定磨合、定期换油、避免过载。
0-4 课程概述 导学
一、课程的性质与任务
《机械基础》是中等职业学校加工制造类专业的专业基础课程，它把工程力学、工程材料、机械原理与机械零件、液压与气压传动等内容整合在一起，为后续专业课程和岗位技能训练打基础。主要任务：
- ① 掌握构件受力分析与强度校核的基本方法；
- ② 熟悉常用工程材料的性能、牌号与选用；
- ③ 认识常用机构、机械传动、连接与支承零部件的结构、原理、特点与应用；
- ④ 初步掌握液压与气压传动的基本知识；
- ⑤ 具备识读简单机械传动装置、选用标准件、拆装维护常用机构的能力。
二、全书内容体系（模块1～8）
| 模块 | 主题 | 要回答的核心问题 |
|---|---|---|
| 模块1 | 构件的静力分析 | 构件受哪些力？怎样平衡？（力的分析基础） |
| 模块2 | 直杆的基本变形 | 受力后变形多大？会不会坏？（强度与刚度） |
| 模块3 | 机械工程材料 | 用什么材料做？怎么热处理？（材料与工艺） |
| 模块4 | 连接 | 零件之间怎么连接？（键、销、螺纹、联轴器） |
| 模块5 | 常用机构 | 运动怎么产生和转换？（连杆、凸轮、间歇机构） |
| 模块6 | 机械传动 | 运动和动力怎么传递？（带、链、齿轮、蜗杆、轮系） |
| 模块7 | 支承零部件 | 轴和轴承怎么支承与维护？（轴、轴承、润滑密封） |
| 模块8 | 液压与气压传动 | 如何用流体传递动力与控制？（液压、气动系统） |
三、学习方法建议
① 先“受力”，后“选材”，再“结构”
分析任何机械零件都按这条主线：明确它受什么力 → 需要什么强度和刚度 → 选什么材料和热处理 → 采用什么结构形式。
② 理论联系实际
多用身边的机械（自行车、缝纫机、机床、汽车）对照理解：看到带传动就想到“打滑和弹性滑动”，看到齿轮箱就想到“润滑和密封”。
③ 重视标准和规范
螺纹、键、销、滚动轴承、齿轮模数等都是标准件/标准参数，要会查表、会标记，这是岗位实际操作的基本功。
④ 学一节，练一节
本站每一节末尾都链接了练习册中本节的练习题，模块学完还有模块自测题；全书学完用三套综合测试检验。做题时先独立作答，再核对答案与解析。