机械工程基础知识点
机械工程是工程技术的一个重要分支,是指开发、设计、制造、维护和修理机械设备的学科。在现代工业制造中,机械工程的应用非常广泛。不管是工厂中的自动化生产线,还是产品的研发和创新,都需要机械工程师的技术支持。因此,机械工程师需要掌握一定的机械工程基础知识,才能更好地完成工作任务。
1. 机械力学
机械力学是机械工程的基础学科之一,也是最基本的学科。它研究物体的运动和平衡,涉及力、运动和物体的形状等基本概念。机械力学有静力学、动力学、弹性力学、热力学等分支。
静力学是指研究物体在静止状态下平衡的学科。静力学的基本定理是牛顿第一、第二、第三定律,即物体在静止状态下,受到的合力为0;物体受到的合力等于其质量乘以加速度;作用力和反作用力大小相等、方向相反。
动力学是研究物体的运动状态的学科。动力学的基本定理是质点的牛顿第二定律,即物体的加速度与物体受到的合力成正比,与物体质量成反比。物体在运动中的动能和动量的守恒定律也
是动力学的重要内容。
弹性力学是研究弹性体在受力作用下变形、设置复原以及有关弹性能及弹性极限等问题的学科。弹性力学的基本定理是胡克定律,即在弹性限度内,弹性形变与弹性应力成正比。
热力学是研究热现象及其相互关系的学科,它涉及温度、压力、热功、热能等基本概念。热力学分为热力学第一定律和热力学第二定律两个部分。热力学第一定律是热能守恒定律,热力学第二定律是热能不可逆性原理和热传递中的“热从高温物体向低温物体传递”的不可违背性。
2. 机械设计
机械设计是机械工程中最重要的分支之一,它是将机械力学及其他相关学科的理论知识应用于机械产品的设计、制造、评价和维护方面的学科。
机械设计的主要内容包括产品的设计原则、功能分析、制造工艺、工艺装备、材料科学、检验技术等。在机械设计中,常常需要运用种类繁多的机械零部件,如齿轮、传动装置、轴承、液压系统、传感器等。
机械设计的过程通常包括以下几个方面:确定设计要求和目标,开展市场和技术研究,进行产品概念设计,进行详细设计,进行计算机辅助设计与工程和技术流程组织。
3. 工程材料
工程材料是机械工程中使用的材料,它的选用需要结合了解机械工程原理、所制产品的特点和使用要求、材料的特性及其制造工艺等多方面的因素。
材料的特性主要包括:机械性能、物理性能(如热膨胀性、导热性、电导率等)和化学性质(如抗腐蚀性、氧化性、耐磨性等)。工程材料的种类非常繁多,常见的包括金属材料、高分子材料、复合材料、陶瓷类材料等。
机械加工工艺系统金属材料是一种重要的工程材料,常用的有钢、铜、铝、锌、锡等。各种金属材料的特性不同,使用范围也不同,但是金属材料一般具有良好的导电性、导热性、可塑性、耐磨性等优点。
高分子材料包括一系列塑料,如聚乙烯、聚苯乙烯等。高分子材料的特点是密度小、化学惰性强、不易燃烧、透明度高等。但高分子材料也容易老化、变形以及发生开裂等问题。
复合材料是由两种或两种以上的基体(通常是非金属材料)组成的材料。它具有传统材料没有的一些特性,如强度、刚度、重量比等指标均优于传统材料。但制作和加工过程复杂,成本较高。
陶瓷类材料具有高硬度、高耐磨性、高温抗性等特点,但是其密度大、易碎等特点也限制了其应用范围。
4. 机械加工工艺
机械加工工艺是机械制造中的重要环节,它主要研究加工方法、工具和设备的选择、工艺参数的确定及加工操作的掌握。常见的机械加工工艺包括钻孔、铣削、车削、磨削、拉伸等。
钻孔是通过旋转钻头在工件上切削孔洞的加工方法。钻孔的刀具有各种形状和材料,可钻孔直径从几个微米到几米不等的孔。
铣削则是通过旋转铣刀在工件上切削表面的加工方法。有平面铣削、立面铣削、倒角铣削、钻铣复合等多种铣削方法,其加工精度和表面质量都相对较高。
车削是通过旋转车床上的工件,并使用车刀在其表面切削加工的方法。车削通常用于加工球面、内孔等形状。其优点是加工速度快且精度高。
磨削是通过磨轮切削工件表面,完成加工工艺的方法。磨削可以提高加工精度和表面质量,并且不会产生毛刺和表面拉伸。
拉伸是通过将金属板或板材放在冲压机上,使用冲压工具将其拉伸成所需形状的加工方法。拉伸加工的优点是成本低、效率高,广泛应用于工厂的生产线中。