机械制造基础题库练习题复习题测试题.docx

第1章 参考答案
1.制造业是什么样的行业？它的主要任务有哪些？
答：制造业是将可用资源、能源与信息通过制造过程转化为可供人们使用的工业品或生活消费品的行业。
机械制造业的主要任务就是完成机械产品的决策、设计、制造、装配、销售、售后服务及后续处理等。
2.什么是机械制造？
答：机械制造是机械制造过程的简称，是根据加工需要，利用各种机器设备和工具，将原材料加工成为机械产品的劳动过程的总和。
3.产品的生产流程包括哪些环节？
答：产品创意、研发、生产计划、制造加工、产品、市场行销
4.机械制造的生产方式有哪几类？各种生产方式与产品种类、数量有什么对应关系？
答：机械制造的生产方式有单件生产、成批生产、大量生产。
少量多样生产的产品适宜用单件生产；中量生产的产品适宜用成批生产；多量少样生产的产品适宜用大量生产。
5.简述机械制造系统的结构。
答：机械制造系统包括输入、处理、输出及反馈四部分。输入包括人力、能源、材料、投资、顾客需求等；处理包括设计、生产、管理；输出包括消耗品、生产设备；反馈包括客户投诉、品质及改善等。
6.简述机械制造工业的发展趋势。
答：（1）向高柔性化、高自动化方向发展（2）向高精度化方向发展（3）向高速度化、高效率化方向发展（4）向绿色化方向发展
7.解释以下名词：机械、机器、机构、构件、零件。
答：机械：机器和机构的统称
机器：①是构件组合而成的；②各构件间具有确定的相对运动③能代替人的劳动，完成有用的机械功实现能量的转换
机构：①是构件组合而成的；②各构件间具有确定的相对运动
构件：机器中最小的运动单元
零件：机器中最小的制造单元
8.简述我国机械加的发展过程。
答：中国机械发展史可分为六个时期，每个时期又可分为不同的发展阶段。
（1）传统机械的形成和积累时期（2）传统机械的迅速发展和成熟时期（3）传统机械的全面发展和鼎盛时期（4）传统机械的缓慢发展时期（5）中国机械发展的转变时期（6）中国机械发展的复兴时期
9. 机械产品生产的基本过程有哪些？
答：机械产品生产的基本过程包括生产技术准备过程、基本生产过程、辅助生产过程、生产服务过程等。
10. 机械产品的生产过程包含哪些主要环节？
答：机械产品生产过程的主要环节有：产品设计、工艺设计、零件加工、检验、装配、入库。
11.简要说明常用冷加工工种的概念及主要工艺内容。
答：（1）钳工是制造企业中不可缺少的一种用手工方法来完成加工的工种。钳工加工的主要工艺内容有：划线、锯削、锉削、孔加工、螺纹加工、刮削、研磨。
（2）车削加工是一种操作车床（车床按结构及其功用可分为卧式车床、立式车床、数控车床以及特种车床等）对工件旋转表面进行切削加工的工种。车削加工的主要工艺内容有：钻中心孔、钻孔、车孔、铰孔、车锥孔、车端面、车槽、车螺纹、滚花、车短圆锥、车长圆锥、车外圆、车成形面、攻螺纹、车台阶。
（3）铣工是指操作各种铣床设备（如普通卧式铣床、普通立式铣床、万能铣床、工具铣床、龙门铣床、数控铣床、特种铣床等）对工件进行铣削加工的工种。铣削加工的主要工艺内容有：铣平面、铣台阶、铣键槽、铣T形槽、铣V形槽、铣燕尾槽、铣螺旋槽、铣齿轮、铣螺纹、铣特形面、铣成形面、铣圆弧面、切断、刻线。
（4）刨工是指操作各种刨床设备（如普通牛头刨床、液压刨床、龙门刨床和插床等），对工件进行刨削加工的工种。刨削加工的主要工艺内容有：刨垂直面、刨平面、刨斜面、刨台阶面、刨直角沟槽、刨T形槽、刨V形槽、刨曲面、刨成形面、孔内加工、刨齿条、刨复合表面。
（5）磨工是指操作各种磨床设备（如普通平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、万能磨床、工具磨床、无心磨床以及数控磨床、特种磨床等），对工件进行磨削加工的工种。磨削加工的主要工艺内容有：磨削平面、磨削内孔、磨削圆锥面、磨削成形面、磨削齿轮、磨削螺纹、磨削花键。
12.说明常用热加工工种的概念。
答：铸造工是一种将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型中，冷却凝固后获得毛坯或零件的加工工种。
锻压工是一种借助于外力作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得所要求形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工工种。
焊接工是通过加热或加压（或两者并用），并且用（或不用）填充材料，使焊件达到原子间结合制作产品的加工工种。
热处理工是指操作热处理设备，对金属材料进行热处理加工的工种。
13.什么是热处理？热处理有哪些常用类型？
答：热处理是将固态金属材料，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表面或内部的化学成分与组织，获得所需性能的一种金属热加工工艺。
热处理分成整体热处理、表面热处理、化学热处理和其他热处理四类。
14.简要说明常用特种加工方法的概念？
答：（1）电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时放电所产生的高温来熔蚀工件表面的材料，也称为放电加工或电蚀加工。
（2）电解加工是利用金属在电解液中的“阳极溶解＂将工件加工成形的加工方法。
（3）超声加工也称为超声波加工。超声加工是利用工具端作超声频振动，通过磨料悬浮液加工使工件成形的一种方法。
（4）激光加工是由激光器产生激光束，通过光学系统把激光束聚焦成一个极小的光斑（直径仅有几微米到几十微米），获得lO^8-10～10^10W/cm²的能量密度以及lO000℃以上的高温，在千分之几秒甚至更短的时间内使材料熔化和汽化，蚀除被加工表面，通过工作台与激光束间的相对运动来完成对工件加工的一种方法。
15.解释以下名词：工序、装夹、工位、工步。
答：（1）工序是一个（或一组）工人，在一台机床（或一个工作地点），对一个（或同事对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程称为工序。
（2）装夹是将工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。
（3）工位是工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工艺过程。
（4）工步是在被加工的表面、切削用量(指切削速度,背吃刀量和进给量)、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序。
16.什么是机械加工工艺规程？它有哪些作用？其制定原则和制定所需资料有哪些？
答：机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一。
工艺规程的作用有：
（1）它是指导生产的主要技术文件；
(2）它是组织和管理生产的基本依据；
(3）它是新建、扩建企业或车间的基本资料。
工艺规程的制定原则有：
（1）所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量（或机器的装配质量），达到设计图纸所规定的各项技术要求；
（2）应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场；
(3）设法降低制造成本；
(4）注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
工艺规程制定所需原始资料有：
(1）产品装配图、零件图；
（2）产品验收质量标准；
(3）产品的年生产纲领；
(4）毛坯材料与毛坯生产条件；
(5）制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和现在的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料；
(6）工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；
(7）国内外先进制造技术资料等。
17.根据哪些步骤可正确制定机械加工工艺规程？
答：机械加工工艺规程制定的一般步骤为：
(1）分析零件图和产品装配图；
(2）对零件图和装配图进行工艺审查；
(3）由生产纲领研究零件生产类型；
(4）确定毛坯；
（5）拟定工艺路线；
(6）确定各工序所用机床设备和工艺装备（含刀具、夹具、量具、辅具等），对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书；
(7）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；
(8）确定各工序的技术要求及检验方法；
(9）确定各工序的切削用量和工时定额；
(10）编制工艺文件。
18.安全生产的内涵是什么？如何开展安全文明生产？
答：安全生产就是指在生产经营活动中，为避免造成人员伤生害和财产损失的事故而采取相应的事故预防和控制措施，以保证从业人员的人身安全，保证生产经营活动得以顺利进行的相关活动。
开展安全文明生产必须做到：
工厂要利用各种方法与技术，使工作者确立“安全第一”的观念，使工厂设备的防护及工作者的个人防护得以改善。
劳动者必须加强法制观念，认真贯彻上级有关安全生产、劳动保护政策、法令和规定，严格遵守安全技术操作规程和各项安全生产制度。
19.简述“5S”管理的内涵？
答：5S就是整理、整顿、清扫、清洁和索养。
（1）整理：对生产现场的物品加以分类，区分要与不要的东西，在生产现场除了要用的东西以外一切都不放置；
通过整理,可以改善和增加生产面积，减少由于物品乱放、好坏不分而造成的差错，使库存更合理，消除浪费，节约资金，保障安全生产，提高产品质量。
（2）整顿：是将整理后需要的物品按规定定位、规定方法摆放整齐，明确数量，明确标示,不浪费时间找东西。
通过整顿，使物品摆放科学合理，以使寻找时间和工作量最少。
（3）清扫：是清除生产现场内的脏污，并防止污染的发生，保持生产现场干净、明亮。清扫又称点检。
企业员工在清扫时，可以发现许多不正常的地方。如发现机器的漏油、螺钉松动等问题，进而击及时排除故障。
（4）清洁：是将整理、整顿和清扫以后的生产现场状态进行保持，并使这种做法制度化、规范化，维护其成果。
要做到生产现场的环境整齐，无垃圾、无污染源；设备、工具和物品干净整齐；各类人员着装、仪表和仪容整洁，精神面貌积极向上。
（5）索养：是培养企业员工文明礼貌的习惯，按规定行事，养成良好的工作习惯、行为规范和高尚的道德品质。
素养是一种作业习惯和行为规范，是5s活动的最终目标。5S活动动始于素养，终于素养。
20.简述能源的种类？日常生活生产中如何节能？
答：按能源的产生来源分为一次能源和二次能源，自然界中本来就有的各种形式的能源，称为一次能源；由一次能源经过转化或加工制造而产生的能源，称为二次能源。
按能源能否再产生分为再生能源（可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源）和非再生能源（不能得到补充或在较短周期内再产生的能源）。
按能源使用情况分为常规能源（世界大量消耗的石油、天然气、煤和核能等称为常规能源）和新能源（太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能和生物质能等，相对于常规能源而言，称为新能源）
按能源是否进入市场销售分为商品能源（凡进入能源市场作为商品销售的能源）和非商品能源（主要指薪柴和农作物残余秸秆等）
要采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的措施，来更有效地利用能源资源。
（1）要从能源资源的开发到终端利用，更好地进行科学管理和技术改造，以达到高的能源利用效率和降低单位产品的能源消费。
（2）千方百计地寻求代用能源，开发利用新能源。
21.环境保护的主要措施有哪些？
答：（1）防治由生产和生活引起的环境污染。 包括防治工业生产排放的“三废”、粉尘、放射性物质以及产生的噪声、振动、恶臭和电磁微波辐射；交通运输活动产生的有害气体、废液、噪声，海上船舶运输排出的污染物；工农业生产和人民生活使用的有毒有害化学品，城镇生活排放的烟尘、污水和垃圾等造成的污染。（2）防止由建设和开发活动引起的环境破坏。包括防止由大型水利工程、铁路、公路干线、大型港口码头、机场和大型工业项目等工程建设对环境造成的污染和破坏，农垦和围湖造田活动、海上油田、海岸带和沼泽地的开发、森林和矿产资源的开发对环境的破坏和影响；新工业区、新城镇的设置和建设等对环境的破坏、污染和影响。（3）加强环境保护与教育。
学后评量参考答案
1.试述碳素钢的分类。
答：（1）按碳的质量分数分：低碳钢：ωc≤O.25%；中碳钢：ωc =0.25%-0.6%；高碳钢：ωc≥0.6%
（2）按质量分：普通碳素钢：ωs≤O.050%，ωp≤O.045%；优质碳素钢：ωs ≤O.025%,ωp ≤O.035%；高级优质碳素钢：ωs≤O.020%.ωp≤O.030%
（3）按用途分：碳素结构钢；碳素工具钢
2.解释碳素钢牌号：Q235A-F、45、T10、ZG200-400的含义，并举例说明它们的用途。
答：Q235A-F：表示屈服点的最小值为235Mpa；质量等级 为A级的普通碳素结构钢（沸腾钢）。用于制造建筑结构件和一些受力不大的机械零件，如螺栓、小轴、销子、键、连杆、法兰盘、锻件坯料等.
45：碳的平均质量分数为45%的优质碳素结构钢。用于制造重要的机械零件，如冲压件、焊接件、轴、齿轮、活塞销、套筒、蜗杆、弹簧等。
T10：碳的质量分数为1%的碳素工具钢。用于制造刀具、模具和量具，如冲头、锉刀、板牙、丝锥、钻头、镗刀、量规、圆锯片等。
ZG200-400：表示最小屈服强度值为200 Mpa，最小抗拉强度值为400 Mpa的铸钢。用于制造形状复杂、力学性能要求高的机械零件。如机座、箱体、连杆、齿轮等
3.试述合金钢的分类。
答：（1）按合金元素质量分数的多少分：低合金钢：含合金元素总量≤５％：中合金钢：含合金元素总量为5%-10%：高合金钢：含合金元素总量≥10%。
（2）按合金钢质量分：普通低合金结构钢：ωs≤0.050%,ωp≤0.045%（如低合金高强度结构钢）：优质合金钢：ωs≤0.035%,ωp≤0.035%（如低、中合金结构钢）：高级优质合金钢：ωs≤0.030%，ωp≤0.030%如滚动轴承钢、高合金钢、合金工具钢）。
（3）按合金钢的用途分：合金结构钢：含低合金高强度结构钢和低、中合金结构钢（如渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢）；合金工具钢：含刃具钢、量具钢、模具钢；特殊性能钢：含不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。
4.解释合金钢牌号：20CrMnTi、40Cr、60Si2Mn、GCr9、9SiCr、Cr12、CrMn、0Cr19Ni9、15CrMn、ZGMn13的含义，并举例说明它们的用途。
答：20CrMnTi：碳质量分数为0.2%，含合金元素Cr、Mn、Ti的量均小于1.5%的合金渗碳钢。用于制造汽车变速箱齿轮。
40Cr：碳质量分数为0.4%，含合金元素Cr的量小于1.5%的合金调质钢。用于制造受力复杂的零件，如齿轮、轴类零件、连杆。
60Si2Mn：碳质量分数为0.6%，合金元素Si 的含量为1.5%～2.49%，合金元素Mn的含量小于1.5%的合金弹簧钢。用于制造各种弹簧和弹性元件。
GCr9：碳质量分数小于1%，合金元素Cr的含量为9%的滚动轴承钢。用于制造滚动轴承的滚动体及内外套圈等
9SiCr：碳的平均质量分数为0.09%，合金元素Si、Cr的含量均小于1.5%的合金刃具钢。用于制造各种金属切削刀具，如丝锥、板牙、高速切削刀具。
Cr12：碳的平均质量分数≥1%，合金元素Cr的含量为12%的合金模具钢。冷作模具钢具用于制作冷冲模、冷挤压模；热作模具钢具用于制作热锻模、热挤压模；
CrMn：碳的平均质量分数≥1%，合金元素Cr、Mn 的含量均小于1.5%的合金量具钢。用于制造各种量具，如游标卡尺、量规、样板等。
0Cr19Ni9：含碳量为0.03%～0.10%，含Cr量19%，含Ni量9%的不锈钢。低碳铬不锈钢适用于在腐蚀条件下工作、受冲击载荷的零件，如汽轮机叶片、水压机阀门等；高碳铬不锈钢适用于制造弹簧、轴承、医疗器械及在弱腐蚀条件下工作且要求高强度的零件；铬镍不锈钢主要用于制造强腐蚀介质（硝酸、磷酸、有机酸及碱水溶液等）中工作的零件，如吸收塔壁、贮槽、管道及容器等。
15CrMn：含碳量为1.5%，合金元素Cr、Mn 的含量均小于1.5%的耐热钢。抗氧化钢主要用于制造长期在高温下工作但强度要求不高的零件，如各种加热炉底板、渗碳处理用的渗碳箱等；可以制造在300℃-500℃条件下长期工作的零件；也可以制造600℃以下工作的零件，如汽轮机叶片、大型发动机排气阀等。
ZGMn13：碳的平均质量分数≥1%，合金元素Mn的含量为13%的耐磨钢。主要用于制造承受严重摩擦和强烈冲击的零件，如车辆履带、破碎机颚板、挖掘机铲斗等。
5.试述灰口铸铁的类型、性能特点及应用。
答：灰口铸铁的类型、性能特点及应用参下表
序号
类型
性能特点
应用场合
1
灰铸铁
铸造性能和切削加工性能很好
工业上应用最广泛的铸铁；常用来制造各种承受压力和要求消振性好的床身、箱体及经受摩擦的导轨、缸体等
2
可锻铸铁
灰铸铁相比，强度较高，并有一定的塑性和韧性，但不能锻造
主要适用于制造形状复杂，工作中承受冲击、振动、扭转载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥壳、转向器壳和管子接头等
3
球墨铸铁
强度比灰铸铁高得多，并且具有一定的塑性和韧性（优于可锻铸铁），某些性能与中碳钢相近
它主要用于制造受力复杂、承受载荷大的零件，如曲轴、连杆、凸轮轴、齿轮等
4
蠕墨铸铁
力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间
用于制造经受热循环、组织致密、强度较高、形状复杂的零件，如汽缸套、进排气管、钢锭模等
6. 解释铸铁牌号：HT200、KTH330-08、RuT340、QT400-18、RTCr16的含义，并举例说明它们的用途。
答：HT200：最小抗拉强度值为200Mpa的灰铸铁。
KTH330-08：最小抗拉强度值为330Mpa ，最小伸长率为8%的黑心可锻铸铁。
RuT340：最小抗拉强度值为340Mpa的蠕墨铸铁。
QT400-18：最小抗拉强度值为400Mpa ，最小伸长率为18%的球墨铸铁。
RTCr16：含Cr量为16%的耐热铸铁。
7. 试述形变铝合金的类型、性能特点及应用。
答：形变铝合金塑性好，适于压力加工，并可通过热处理来强化（其中防锈铝合金除外）。其类型及应用场合参下表：
类别
用途
防锈
铝合金
适用于在液体中工作的中等强度的焊接件、冷冲压件和容器、骨架零件等
适用于要求高的可塑性和良好的焊接性、在液体或气体介质中工作地低载荷零件
硬铝
合金
适用于要求中等强度的零件和构件、冲压的连接部件、空气螺旋桨叶片、局部镦粗的零件
用量最大、适用于要求高载荷的零件和构件
主要用作铆钉材料
超硬
铝合金
适用于受力结构的铆钉
适用于飞机大梁等承力构件和高载荷零件
锻铝
合金
适用于形状复杂和中等强度的锻件和冲压件
8. 解释有色金属牌号：L3、LC4、LD5、ZL202、T2、H62、ZCuZn38、HPb59-1、QSn4-3、B19的含义。
答：L3：3号纯铝
LC4：4号超硬铝
LD5：5号锻铝
ZL202：A1-C u系的2号铸铝
T2：2号纯铜
H62：含铜量为62%的普通黄铜
ZCuZn38：含锌量为38%的铸造黄铜
HPb59-1：含铅量为59%，其它合金元素含量为1%的特殊黄铜
QSn4-3：含锡4%含其他元素3%的锡青铜
B19：镍质量分数为19%的普通白铜
9. 试述常用工程陶瓷的类型、性能特点及应用。
答：常用工程陶瓷的类型、性能特点及应用参下表
序号
类型
性能特点
应用
1
普通陶瓷
质地坚硬、不氧化、耐腐蚀、不导电、成本低、强度较低，使用温度不能过高
广泛应用于电气、化工、建筑等行业
2
氧化铝陶瓷
耐高温性能好、耐蚀性强，硬度高、耐磨性好，但脆性大，不能承受冲击载荷，也不适于温度急剧变化的场合
用于制造熔化金属的坩埚、高温热电耦套管、刀具与模具等
3
氮化硅陶瓷
室温强度不高，高温强度较高，高温蠕变小，抗热展性良好，化学性质特别稳定，有较高硬度，仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼等，耐磨，具有自润滑性，加工性能优良，但脆性较大
用途广泛，可作为机械密封材料，可以用较低的成本生产各种尺寸精确的部件，尤其是形状复杂的部件
4
碳化硅陶瓷
高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，热传导能力很强
可用于制作火箭尾喷管的喷嘴、炉管、高温轴承与高温热交换器等
5
氮化硼陶瓷
有良好的耐热性、热稳定性、导热性和高温介电强度
是理想的散热材料、高温绝缘材料；立方氮化硼陶瓷是超硬工模具材料
10.什么是金属材料的力学性能？它包括哪些方面？
答：力学性能是指金属材料在力作用下显示出来的性能。
包括强度、塑性、硬度、冲击韧度及疲劳强度等，它反映了金属材料在各种外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，是选用金属材料的重要依据。而且金属材料的力学性能与各种加工工艺也有着密切关系。
11.什么是金属材料的强度？它有哪些衡量指标？指标的符号是什么？
答：金属材料在外载荷的作用下抵抗变形和破坏的能力称为强度。金属材料的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，区分分为上屈服强度和下屈服强度。材料在拉断前所能承受的最大载荷与原始截面积之比（即承受的最大应力）称为抗拉强度，用符号表示。
12.什么是金属材料的塑性？它有哪些衡量指标？
答：断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。塑性指标也是由拉伸试验测得的，常用断后伸长率和断面收缩率来表示。
13.什么是金属材料的硬度？
答：材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。
14.简述金属材料常用硬度测试方法的原理、特点及表达方法。
答：硬度常用测试方法的测量原理、特点及表达方法参下表
序号
测试方法
测量原理
特点
表达方法示例
1
布氏硬度试验法
使用一定直径的硬质合金球，施加试验力F压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力。然后测量表面压痕直径、压痕表面积、作用载荷，再用公式计算求得布氏硬度
1.优点：采用的试验力大，球体直径也大，压痕直径也大，能较准确地反映出金属材料的平均性能；布氏硬度与其他力学性能（如抗拉强度）之间存在着一定的近似关系。
2.缺点：操作时间较长；在进行高硬度材料试验时，测量结果不准确；不宜用于测量成品及薄件。
用符号HBW表示，
示例：

2
洛氏硬度试验法
采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后卸除主试验力。以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。
1.优点：操作简单迅速，十分方便，能直接从刻度盘上读出硬度值；压痕较小。几乎不伤及工件表面，故可用来测定成品及较薄丁件；测试的硬度值范围大。
2.缺点：压痕较小，当材料的内部组织不均匀时，硬度数据波动较大，测量值的代表性差，通常需要在不同部位测试数次，取其平均值来代表金属材料的硬度。
符号HR前面的数字表示硬度值，HR后面的字母表示不同洛氏硬度的标尺
示例：

15.什么是金属材料的冲击韧性、疲劳强度？
答：材料抵抗冲击载荷的能力,即冲击韧性。
黑色金属应力循环取10^2周次，有色金属、不锈钢等取1O^8周次交变载荷时，材料不断裂的最大应力称为该材料的疲劳强度。
16.什么是金属材料的工艺性能？它包括哪些方面？
答：工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加工成形的能力，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。
17.什么是热处理？其目的是什么？
答：热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。钢的热处理目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷，更重要的是改善和提高钢的性能，充分发挥钢的性能潜力，这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。
18.什么是退火？其目的是什么？
答：将钢加热到500℃～600℃的温度，保温一定的时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）至室温的热处理工艺称为退火。
退火的目的：
(1）降低钢的硬度、提高塑性、以利于切削加工；
(2）细化晶粒、均匀钢的组织，改善钢的性能，为以后的热处理作组织准备；
(3）消除钢中的残余应力，以防止工件变形与开裂。
19.简述常用的退火方法及应用。
答：常用的退火方法及应用参下表
退火方法
工艺过程
应用范围
完全退火
将工件加热至AC3以上20~30℃，保温一定时间后，缓慢冷却（炉冷或埋入砂中、石灰中冷却）至500℃以下出炉空冷至室温。
亚共析钢和合金钢的铸件、锻件、焊件及热轧型材；过共析钢不宜采用
球化退火
将共析钢或过共析钢加热到Ac1以上20～30℃,保温一定时间后，随炉缓慢冷却至600℃以下，再出炉空冷，或快冷到略低于Ar1温度，保温后炉冷到600℃，再出炉空冷。
主要用于共析钢和过共析钢及合金
去应力退火
将钢件加热到500～650℃，保温后，随炉缓冷至300～200℃，再出炉空冷。
铸、锻、轧、焊接件与切削加工工件等
扩散退火
将钢加点至Ac3以上150～250℃，长时间保温，使钢中元素充分扩散，然后缓冷。
金属铸锭、铸件或锻坯
20.什么是正火？其目的是什么？在哪些生产中经常使用？
答：将钢加热到500℃～600℃，保温一段时间，然后在炉外空气中冷却至室温的热处理工艺称为正火。
正火的目的：
（1）细化晶粒、调整硬度、消除碳化物网、为后续加工及球化退火、淬火等做好组织准备。
（2）改善铸件、锻件、焊接件的组织，降低工件硬度，消除内应力为后续加工做准备
正火常在以下生产中应用：
（1）改善切削加工性。因低碳钢和某些低碳合金钢的退火组织中铁素体量较多，硬度偏低，在切削加工时易产生“黏刀”现象，增加表面结构值。采用正火能适当提高硬度，改善切削加工性。
（2）消除网状碳化物，为球化退火做好组织准备。对于过共析钢或合金工具钢，因正火冷却速度较快，可抑制渗碳体呈网状析出，并可细化层片状珠光体，有利于球化退火。
（3）用于普通结构零件或某些大型非合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理。
(4）用于淬火返修零件，消除内应力，细化组织，以防重新淬火时产生变形和开裂。
21.什么是淬火？其目的是什么？
答：淬火是将钢加热到一定温度，经保温后在在冷却液（水、油）中快速冷却的热处理工艺。其目的是提高钢件的硬度和耐磨性，改善零件使用性能。
22.简述常用淬火冷却方法的操作方法及应用。
答：常用淬火冷却方法的操作方法及应用参下表
冷却方法
操作方法
应用
单液淬火
将加热后的钢件，在一种冷却介质中进行淬火。通常碳钢用水冷却，合金钢用油冷却
碳钢及合金钢机器零件在绝大多数的情况下均用此法
双液淬火
将工件加热到淬火温度后，先在冷却能力较强的介质中冷却至400℃～300℃，再把工件迅速转移到冷却能力较弱的冷却介质中继续冷却至室温的淬火
用于高碳工具钢制造的易开裂工件，如丝锥、板牙等
分级淬火
将加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化的工件，放入温度为200℃左右（MS附近）的热介质（熔化的盐类物质或热油）中冷却，并在该介质中作短时间停留，然后取出空冷至室温。
主要适用于合金钢零件或尺寸较小、形状复杂的碳钢工件。
等温淬火
把奥氏体化的钢，放入稍高于MS温度的盐浴中，保温足够时间，使奥氏体转变为下贝氏体；目的是为了获得下贝氏体组织
用于处理形状复杂，要求强度、韧性较好的工件，如各种模具、成形刀具等。

23.什么是回火？其目的是什么？
答：回火是钢件在淬火后，加热到727℃以下的某一温度，经保温后再冷却到室温的热处理工艺。回火的目的是为了提高钢的韧性，消除或减小钢的残余内应力。
24.简述常用的回火方法及应用。
答：常用的回火方法及应用参的下表
类型
回火方法
作用及应用
高温回火（调质）
钢件淬火后，加热到500℃～650℃，经保温后再冷却到室温
具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。
一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。
中温回火
钢件淬火后，加热到250℃～500℃，经保温后再冷却到室温
获得较高的弹性和强度。用于各种弹簧的制造
低温回火
钢件淬火后，加热到250℃以下，经保温后再冷却到室温
降低内应力和脆性。用于各种工、模具及渗碳或表面淬火工件
25.什么是表面淬火？常用的表面淬火方法有哪些？
答：表面淬火，就是用高速加热法使零件表面层很快地达到淬火温度，而不等其热量传至内部，立即迅速冷却使表面层淬硬的工艺方法。
常用的表面淬火方法有：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火
26.什么是化学热处理？其目的是什么？
答：将工件放在一定的活性介质中加热，使某些元素渗入工件表层，以改变表层化学成分和组织，从而改善表层性能的热处理工艺，称为化学热处理。其目的是通过改变钢件表层化学成分，使表层和心部组织不同，从而使表面获得与心部不同的性能。
27.简述常用的化学热处理方法及应用。
答：常用的化学热处理方法及应用
化学热处理方法
应用
渗碳
渗碳件经淬火和低温回火后，表面具有高硬度、高耐磨性及较高的疲劳强度，而心部仍保持良好的韧性和期性。低碳钢或低碳合金钢可采用渗碳处理。
渗氮
和渗碳相比，渗氮层有更高的硬度、耐磨性和疲劳强度、耐蚀性。渗氮后不需淬火，变形小，但渗氮生产周期长、工艺复杂、成本高、需用专用渗氮钢如38CrMoA1A。
碳氮共渗
碳氮共渗与渗碳相比，不仅加热温度低、零件不易过热、变形小，而且渗层有较高的硬度、耐磨性、疲劳强度。适用钢种：低、中碳钢及合金钢。
渗金属
它是使钢的表面层合金化，以使工艺表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。

28.简述新材料的发展趋势。
答：新材料发展趋势有：
(1）高分子材料。资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。提高工作温度是研制的重要课题。各种塑料、合成橡胶和合成纤维将有很大发展，成为重要的新材料。
(2）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。
(3）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。
(4）能源材料。太阳能、磁流体发电、氢能等新能源发展，同时促进了各种高温热、储能、换能材料的发展。
(5）高性能、高强度结构材料。
(6）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称为“21世纪材料”复合材料更放光彩。
(7）金属新材料。非品态金属（金属玻璃）、记忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。
(8）极限材料。在超高压、超高温、超低温、超高真空等极端条件下应用和制取的各种材料。如超导、超硬、超塑性、超弹性、超纯、超晶格膜等材料。
（9）原子分子设计材料。这是在材料科学深入研究的基础上，对表面、非晶态、结构点阵与缺陷、固态杂质、非平衡态、相变以及变形、断裂、磨损等领域研究探索的发展方向，以期获得原子、分子组成结构按性能要求设计的新材料。
(10）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世界首位，因此稀土的开发对我国更为重要。

第三章 学后评量参考答案
1．平面四杆机构：
由四个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构。
铰链四杆机构：
若平面四杆机构中的连接全部都是转动副，则称其为铰链四杆机构。
2. 机 架：固定不动的构件， 连架杆：与机架相连的杆，
连 杆：不与机架相连的杆。
连架杆按其运动特征可分为曲柄和摇杆两种：
能作整周回转运动的连架杆称为曲柄，
仅能在某一角度内摆动的连架杆称为摇杆。
3. 根据两连架杆运动形式的不同，铰链四杆机构有三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
曲柄摇杆机构的应用形式有： 搅拌机构 脚踏砂轮机构
缝纫机踏板机构 汽车雨刮器机构
双曲柄机构的应用形式有: 惯性筛机构 天平机构
机车车辆机构 车门启闭机构
双摇杆机构的应用形式有: 汽车前轮转向机构 可逆式座椅
飞机起落架 港口起重机
4. 根据运动分析，可得铰链四杆机构中曲柄存在的条件是：
(1) 最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和；
(2) 连架杆或机架中有一为最短杆。
曲柄不一定是最短杆，可能是机架也可能是连杆。
a．以最短杆的相邻杆作机架时，为曲柄摇杆机构
b．以最短杆为机架时，为双曲柄机构
c．以最短杆的相对杆为机架时，为双摇杆机构
5. a)双曲柄机构 b）曲柄摇杆机构
c）双摇杆机构 d）双摇杆机构
6. 在某些连杆机构中，当曲柄作等速转动时，从动件作往复运动，且返回时的平均速度比前进时的平均速度要大，这种现象称为连杆机构的急回特性。
急回特性用行程速比系数K来表示, 即：

7. 在铰链四杆机构中，当连杆与从动件处于共线位置时，驱动力对从动件的回转力矩等于零。此时，无论施加多大的驱动力，均不能使从动件转动，且转向也不能确定。我们把机构中的这种位置称为死点位置。
四杆机构中是否存在死点，取决于从动件是否与连杆共线。对曲柄摇杆机构，以摇杆为原动件，连杆与从动件曲柄会出现两次共线，这时就出现了死点位置。
通过死点位置的方法：
（1）在机器上加装惯性较大的飞轮，利用惯性来通过死点(如缝纫机)
（2）利用错位排列的方法通过死点

8. 在曲柄摇杆机构中，将摇杆的回转中心移至无穷远处，此时弧形槽变成了直槽，弧形滑块变成了平面滑块，滑块3上C点的轨迹变成了直线，转动副D也就演化成了移动副，曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构。
曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而成。
曲柄滑块机构中，当以滑块作为主动件，曲柄作为从动件时，曲柄与滑块两次共线时，存在死点位置。
9. （1）曲柄滑块机构中，若以曲柄为机架，演化成导杆机构。

若L1 ＜ L2，杆件2作连续转动时，导杆4也作连续转动，称为转动导杆机构；
若L1 ＞ L2，杆件2作连续转动时，导杆4 只能作往复摆动，称为摆动导杆机构。
（2）曲柄滑块机构中，若取杆件2为机架，杆件1作整周运动，则滑块3成了绕机架上C点作来回摆动的摇块，机构演化为摇块机构。
（3）曲柄滑块机构中，若取滑块3为机架，即得到定块机构。
10. 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。
11. 与平面连杆机构相比，凸轮机构有以下特点：
①结构简单、紧凑，工作可靠。
②设计方便。只需要设计出适当的凸轮轮廓，就可使从动件实现任何预期的运动规律。
③易磨损。因为凸轮副是高副，容易磨损。故凸轮机构主要用于传递动力不大的场合。
12.
13.凸轮机构的应用：
（1）单轴转塔车床上的刀架进给凸轮机构
（2）内燃机的配气机构
（3）汽车快怠速机构
（4）车床仿形机构
14. 在凸轮上，以凸轮的最小向径rb为半径所作的圆称为基圆。
15. 等速运动规律是指当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数。其位移线图为一斜直线。
在凸轮机构做等速运动的过程中，从动件运动的起点和终点处，从动件的瞬时速度发生变化，从而使得瞬时加速度在理论上趋于无穷大， 引起从动件发生刚性冲击。