机械常识知识体系
机械是工业的基石,理解机械常识不仅能帮助我们更好地使用和维护设备，还能培养严谨的逻辑思维和解决问题的能力，我们可以将机械常识分为以下几个核心部分：
第一部分：基础概念与理论
这是理解一切机械的底层逻辑。
力与运动
- 力: 物体对物体的作用，力可以改变物体的运动状态（产生加速度）或使其发生形变，单位是牛顿。
- 力矩: 力使物体产生转动的效应，等于力与力臂的乘积，单位是牛顿·米。
- 摩擦力: 两个相互接触的物体，当它们有相对运动或相对运动趋势时，会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，分为静摩擦力和动摩擦力。
- 惯性: 物体保持静止或匀速直线运动状态的性质，质量是惯性大小的量度。
- 功与功率:
- 功: 力对物体作用并沿力的方向移动一段距离，单位是焦耳。
- 功率: 单位时间内所做的功，衡量做功的快慢，单位是瓦特。
材料力学
- 应力: 物体单位面积上所承受的内力，分为正应力（拉/压应力）和切应力。
- 应变: 物体在外力作用下发生的相对形变。
- 强度: 材料抵抗永久变形和断裂的能力。
- 刚度: 材料抵抗弹性变形的能力。
- 硬度: 材料抵抗局部硬物压入其表面的能力。
- 常见材料:
- 碳钢: 最常用的金属材料，分为低碳钢（如Q235，易加工）、中碳钢、高碳钢（高硬度）。
- 合金钢: 在钢中加入其他元素（如铬、镍、钼）以获得特定性能（如高强度、耐热、耐腐蚀）。
- 铸铁: 含碳量较高的铁碳合金，分为灰铸铁（减震性好）、球墨铸铁（强度高）。
- 有色金属: 如铝合金（轻质、高强度）、铜合金（导电、导热性好）。
机械传动原理
- 齿轮传动: 通过轮齿的啮合传递运动和动力，特点：传动比精确、传动功率大、结构紧凑。
- 带传动: 利用张紧在带轮上的传动带与带轮之间的摩擦力来传递运动，特点：传动平稳、缓冲吸振、过载打滑保护。
- 链传动: 利用链条与链轮轮齿的啮合来传递运动，特点：平均传动比准确、传动距离远、能在恶劣环境下工作。
- 蜗杆传动: 利用蜗杆和蜗轮的啮合传递空间交错轴的运动，特点：传动比大、结构紧凑、具有自锁性（只能蜗杆带动蜗轮，反之不行）。
- 螺旋传动: 将旋转运动变为直线运动，特点：传动精度高、增力大。
第二部分：核心机械系统
这是构成一台机器的“五脏六腑”。
动力系统
- 功能: 为机械提供原动力。
- 核心部件:
- 电动机: 将电能转换为机械能，是最常用的动力源。
- 内燃机: 将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能，常见于汽车、工程机械、发电机等。
- 液压马达/气动马达: 将液压能/气压能转换为机械能。
传动系统
- 功能: 将动力源的动力和运动传递到执行机构，并实现减速（增速）、变速、改变运动形式等功能。
- 核心部件:
- 轴: 支撑旋转零件并传递扭矩。
- 轴承: 支撑轴或轴上旋转的零件，并减少摩擦，分为滑动轴承和滚动轴承（如滚珠轴承、滚子轴承）。
- 联轴器: 用于连接两根轴，使其一同旋转，并传递扭矩。
- 离合器: 用于在运转中随时接合或分离两轴之间的动力传递。
- 变速箱: 通过改变传动比，改变发动机的输出转速和扭矩，以适应不同工况。
执行系统
- 功能: 实现机器的预定工作，是机器的“手和脚”。
- 核心部件:
- 连杆机构: 如曲柄滑块机构（将旋转运动变为往复直线运动，如发动机活塞）、四杆机构（实现特定运动轨迹）。
- 凸轮机构: 通过凸轮的轮廓曲线，将连续的旋转或往复运动变为从动件的预期规律运动。
- 工作头: 如机床的主轴、机器人的抓手、挖掘机的铲斗等。
控制系统
- 功能: 操纵和控制机器的启动、停止、速度、方向和工作顺序，使其按预定程序工作。
- 分类:
- 机械控制: 如凸轮、挡块、杠杆。
- 电气控制: 如继电器、接触器、PLC（可编程逻辑控制器）。
- 液压/气动控制: 如电磁阀、压力阀、流量阀。
- 计算机数控: 如CNC机床，通过程序精确控制加工过程。
支撑与辅助系统
- 功能: 保证机器的正常、稳定、安全运行。
- 核心部件:
- 机架/床身: 机器的基础，支撑所有零部件。
- 润滑系统: 减少摩擦、降低磨损、冷却、防锈。
- 冷却系统: 对发热部件（如发动机、主轴）进行降温。
- 密封装置: 防止润滑油、工作介质（液压油、水）或灰尘外泄。
第三部分：常用零部件
这是构成机械系统的基本“细胞”。
- 紧固件: 螺栓、螺钉、螺母、垫片、销、键，用于连接和固定。
- 弹簧: 利用材料的弹性和结构特点，在产生或恢复变形时，可以把机械功或动能转变为变形能，或者把变形能转变为机械功或动能。
- 密封件: O型圈、油封、密封垫片，用于防止泄漏。
- 管接头: 连接管路，输送流体（油、水、气）。
第四部分：制造与加工工艺
零件是如何被制造出来的？
- 铸造: 将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能的零件毛坯，如发动机缸体。
- 锻造: 对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，强度高。
- 切削加工: 使用刀具从毛坯上切除多余材料，获得零件的精确形状、尺寸和表面质量，包括车、铣、刨、磨、钻等。
- 特种加工: 利用电、化学、光、声、热等能量进行加工，用于加工高硬度、复杂形状的材料，如电火花、激光切割、3D打印（增材制造）。
第五部分：安全与维护
这是保障人身和设备安全的关键。
安全操作原则
- 熟悉设备: 操作前必须阅读和理解设备说明书。
- 严禁违章: 严禁超载、超速、违规操作。
- 劳保穿戴: 必须按规定穿戴好个人防护用品，如安全帽、防护眼镜、手套、工作服。
- 挂牌上锁: 在设备检修时，必须切断动力源并挂上“禁止操作，有人检修”的警示牌并上锁。
- 保持清洁: 保持工作区域整洁，油污、杂物及时清理，防止滑倒和火灾。
- 紧急停机: 了解并熟悉设备的紧急停止按钮的位置和使用方法。
日常维护
- 清洁: 定期擦拭设备，清除油污、粉尘和铁屑。
- 润滑: 按照设备要求，定期、定点、定量、定质添加或更换润滑油/脂。
- 紧固: 检查并紧固松动的重要螺栓、螺母。
- 调整: 检查并调整皮带松紧度、制动间隙等。
- 防腐: 对设备易锈蚀的表面进行防锈处理。
机械常识是一个庞大而精妙的体系,它建立在力学和材料学的基础之上，通过动力、传动、执行、控制四大系统的协同工作，最终实现特定的功能，无论是设计、制造、维修还是使用机械，都需要对这些核心知识有扎实的理解。
希望这份梳理能为你打开机械世界的大门,你可以根据自己的兴趣和需求，选择任何一个方向进行更深入的学习。
