1、拓展应用 1 西 电 东 送 影响西部东部 有 利 影 响 社会 经济 环境 资源优势转化为经济优势 加快基础设施建设 增加就业机会 拉动冶金、化工等高耗能 工业的发展 缓解能源紧缺状况 加快基础设施建设 促进经济发展 生态 环境 促进西部地区生态环境建 设，有利于退耕还林和水 土保持 优化能源消费结构 改善大气质量 不利 影响 社会 经济 生态 环境 造成环境污染及生态破坏 西电东送对西部和东部地理环境的影响 2 读南水北调示意图，完成下列问题。 (1) 我国建设南水北调工程的主要原因是什么？ 我国水资源地区分布不均匀，北方地区缺水严重 （2）南水北调工程对北方地区地理环境的有利影响有哪些？
2、 满足生产用水，促进经济发展； 满足生活用水；改善生态环境。 3 南水北调 4 前言 21世纪是淡水危机的世纪。虽然 我国水资源的总量比较丰富，但人 均占有量只有世界人均占有量的1/4 ，已被列为世界13个贫水国之一， 全国600多座城市有一半缺水，其 中108座城市严重缺水，连天津、 青岛、大连等沿海城市也不得不限 时供水。水资源短缺已经成为制约 我国经济发展的“瓶颈”。 5 如果你不亲身走进八百里沂蒙，你 也许永远不会相信那一个个老农用一 根粗粗的绳子把一个七八岁大的孩子 滑到深深的井底，为的只是一瓢一瓢 舀上两半桶略带泥沙的饮用水。 如果你不走进陕西西安阎良区的关 山镇农户，你也许永远看
3、不到农户在 锅里烧开水的时候，锅的一圈竟然是 泛白的碱性沉淀物。这样的水他们已 经喝了很多年。 6 我国华北地区缺水 的原因是什么?为什么 要从南方调水? 想一想： 7 自然原因： 属于半湿润地区，降水少蒸发量大 ，且降水集中在7、8月份，河流湖泊少 ，积蓄水量少,许多雨水都以洪水形式 流入海洋；特别是春季干旱严重。 人为原因： 工农业发达,人口稠密,需水量大。人 均径流量少; 污染和浪费现象严重。 缺水形式:“水量性”缺水 8 “南水北调”工程示意图 东线：从长江下游的扬州取水，通过水泵站，逐 级送到山东、河北、天津等地。 中线：从长江支流汉江上的丹江口水库取水，沿 京广线西侧自流到北京。
4、西线：从长江上游金沙江、支流雅砻江和大渡河 上游引水到黄河上游。 9 东线工程中线工程西线工程 点 有京杭运河可 以利用，工程 量小 ，前期 投少，工期 短 地形复， 但地南高北低 可自流供水,水 好 路短，水 好 缺点 黄河以南地 南低 北高，需 梯抽水北送 ，耗能多 需挖掘水渠， 工程量大。 地复， 挖隧洞。工 程量大。 10 工程量 调水量 水质现有条件 东线 中线 西线 大 小 小 大 优 劣 差 好 资料一 P94 资料分析 11 资料二 1、北方什么季节缺水？长江什么季节最适合调水？ 北方冬春季节缺水，尤其是春季春旱严 重。长江夏秋季（610月）水量丰富，最 适宜调水。 2、如何解
5、决调、需之间的季节差异？ 长江应修建水库等水利工程，在丰水期蓄 水，枯水期放水，解决水资源因时间分配不 均的矛盾。 P95 12 3、要保证工程向北方稳定供水，还 需采取什么措施？ 修建水库、大坝储水； 建立有关法律法规，沿途水资源的利 用统一管理; 提高公民的节水意识，节约用水; 严格治污，保证水质。 13 资料三 1、在城市生活、工业、应重点保证哪个 方面的需要？ 生活，其次是生态、农业、工业 2、受水区使用调来的水，对生态环境的改善有 何作用？ 3、在规划南水北调工程时，国家提出“先节约后调水， 先治污后调水，先环保后用水”的方针，为什么？ 有利于缓解北方地区生态环境恶化的趋势，缓解 黄
6、河上、下游争水的矛盾，还可减少拦蓄受水区当 地地表径流，使河流保持一定的入海流量，有利于 减轻黄河、海河等河道的泥沙淤积，部分恢复河流 生态功能。 因为我国水资源虽然总量丰富，但分布不均， 人均量少，而且水质污染严重。 14 我国主要的调水工程 1、南水北调 2、引黄(河）济青（岛） 3、引滦（河）入（天）津 4、引滦入唐（山） 5、引黄入晋（山西） 15 南水北调对供水区可能带来的环境问题 1、使供水区下游河流的径流量减少，导 至河口地区盐度升高，水质下降。 2、加重下游泥沙淤积，淤塞河道，影响 航运。 3、东线：使江淮沿线地区地下水位升高 ，容易发生土壤盐碱化。 4、中线：影响汉江下游的水
7、量、水质、 航运、生物等。 16 (1) 南水北调东线方案,基本沿京杭大运河路线 北上,调水沿途要建梯级抽水站,主要是因为 沿线要经过_(地形区)的西侧.根据 资料及所学知识分析,南水北调东线方案的 优点有:_ 缺点有_ (2) 南水北调东线方案经过的省级行政区有(按 自南向北依次写简称) ;该方案能够 实现_,_,_,_四大流域水资源的合 理配置(按自南向北的顺序依次写出). 胶东丘陵 可利用现有京杭运河河道调水,前期投 资少,工期短. 需梯级抽水,耗能多,流经地区可能造成二 次污染 苏鲁 冀 津 、 长江黄河淮河海河 17 (5)分析南水北调工程的经济,政治、生 态效益意义 促进受水区经济
8、发展，对于实现国民 经济可持续发展,恢复、保持生态环境, 具有重要的战略意义. 将缓解城乡争水,地区争水,工农业争 水的矛盾,有利于社会安定团结,使改革, 发展,稳定相协调. 增加生活用水和生产用水，利于各种生物 生长，美化环境；缓解地下水水位下降趋 势，控制地面沉降。 18 大壩動工前，三斗坪的原貌。 再见 19 第一章工程材料及热加工工艺课程设 计的有关事项 1.1 课程设计的目的 工程材料与热加工基础是工程类专业必修的一门工 艺性、实践性很强的综合性技术基础课，其内容包括工程材 料学、铸造、锻压、焊接等。为提高学生的工程实践能力和 综合运用所学知识分析解决实际问题的能力，在学习该课程 后
9、进行为期一周的课程设计，其目的是： 1 1.通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和 巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学 知识分析解决实际问题的能力。 2.通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中 能合理选择材料、选择毛坯的生产方法，并能合理 安排典型零件的热处理工艺、零件制造工艺流程及 结构工艺性分析。 2 1.2课程设计的选题、内容及步骤 1. 课设题目的选定：指导教师与学生自选相结合 供选零件 设计指导书中提供的典型零件 选题要求 要求有3个零件如：轴、齿类；底座、减速箱盖；一个 容器类零件。 3 2. 设计内容及步骤 1)学生根据程 指 中定的零件或由任教指 定的零件，任
10、三个零件（包括件、件和接件各一 个），分析各个零件的工作条件、受力状况、失效形式等 ，合理 各零件所用材料、 毛坯生方法，并能合 理安排零件的 理工、制造工流程，按 指 中要求行构工性分析与工 。 2）设计中制订的工艺方案（如选材方案、毛坯选择方案 、铸造工艺中分型面的选择方案等）,应考虑23个方案 进行比较,充分论证,选取最佳方案,并在设计说明书中详 细叙述,不能只给出简单的结论。 4 4）课程设计报告的格式：首页为题目，依此为任务书，目录 （目录应标明序号、标题和页次），正文、体会和建议、参考 资料。 3）每个学生完成一份完整的课程设计报告。 设计说明书是反映设计结果的技术文件，必须认真写
11、好 。要求论述清楚，文字简洁，书写（或打印）工整，论述中 应附加必要的插图说明。 5 1.4 课程设计的时间安排 项目内容时间安排 工程材料实验性能、组织测试；热 处理；实验报告 1天 课程设计分组、定题、了解零 件、设计、编写说明 书 4天 6 第2章 工程材料及热加工工艺课 程设计参考资料 2.1机械零件的选材 选材是机械零件设计中不可缺少的工作，材料选择合理与 否直接影响到产品的质量、寿命和生产成本。机械零件选材的 一般原则是： 1. 所选材料应具有满意的使用性能，除特殊要求某些物理性能 、化学性能之外，一般主要要求的是力学性能，即材料抵抗外 加载荷而不致失效的抗力-失效抗力。 2. 材
12、料应具有良好的或可行的加工性能。 3. 材料的价格或成本应尽可能低廉。 7 一、机械零件选材应满足使用性能要求 什么是使用性能指零件在工作时应具备的力学、物理和化 学性能。 1.机械零件选材的基本分析方法 （1）分析零件的工作条件，确定使用性能。 工作条件主要是指：零件的受力情况，包括受力形式，如载 荷形式（拉、压、弯曲等），载荷性质（如静载、动载、交变载 荷）及承受摩擦的状况；环境状况，如工作温度、介质等；特殊 要求如导热性、导磁性等。 8 （2）进行失效分析，确定使用性能。 举例：长期以来人们认为，汽车柴油发动机曲轴的主要使用性能 是高的冲击抗力和耐磨性，应选用45钢。 通过失效分析发现，
13、曲轴的失效形式主要为疲劳断裂，其主 要使用性能为疲劳抗力。因此，以疲劳强度为主要使用性能指标 设计、制造的曲轴，不仅质量和寿命显著提高，而且可以选用价 格低的球墨铸铁制造。 9 （3）从零件使用性能要求提出对材料的性能的要求。 明确了零件的使用性能后，把使用性能的要求， 通过分析、计算量化成具体数值，再按这些数值从手 册的材料性能数据大致应用范围选材。 常见的力学性能指标有HRC或HBS，s , b ； 非常规力学性能指标如KIC及腐蚀介质中的力学性能 ； 对特殊性能要求的零件，如电性能、磁性能、热 性能等。 10 （1）分析零件的工作条件与环境，确定零件的技术要求。 （2）通过分析实验，结合
14、同类零件失效分析结果提出失效抗 力指标，并以此作为选材的基本依据。 （3）根据力学计算，确定零件的主要力学指标。 （4）决定热处理及其他表面强化方法。 （5）试验、投产。对关键零件批量生产前要进行试验、初步 确定材料选择，热处理方法是否合理，热加工性能好坏。满意 后可批量生产。 2.机械零件按使用要求选材的基本步骤 11 3.机械零件选材应注意的几个问题 （1）尺寸效应。尺寸效应是指钢材截面大小不同，即使热处理 状态相同，其力学性能也有差别效应。随着材料截面尺寸增大 ，钢材的力学性能下降。尺寸效应不仅与冶金质量有关，而且 还与淬透性有关。 （2）力学性能与加工状态、处理条件有关。不同的加工状态
15、（ 如铸造、锻造、不同热处理，有否压力加工）其力学性能差别 。 （3）材料的力学性能对同一牌号的材料来说，由于其成分是在 一定范围内变化，因此其力学性能也是有一定的波动范围。 12 二、机械零件选材应满足加工工艺性要求 材料的工艺性是指材料适应某种加工工艺的能 力。所选材料一般应先制成与成品形状相近似的各 种毛坯（例如铸件、锻件、焊接件），再经切削加 工和热处理，最终形成零件，因此，材料应满足这 些不同工艺的要求。材料的工艺性通常指以下几个 方面： 1.铸造性能：包括流动性、收缩性、偏析和吸气性 等。由于接近共晶成分的合金铸造性能良好，因此 铸造合金的成分一般选在共晶成分附近。 13 2. 压
16、力加工性能：包括冷压力加工（冷冲压、冷轧、冷挤压 ）和热压力加工（如锻造、热轧、热挤压等）时材料的塑性 和变形抗力。有可热加工的温度范围、抗氧化性和加热、冷 却要求。变形铝合金、铜合金、低碳钢的压力加工性能好、 而高碳钢就差。 3. 焊接性能：焊缝处形成冷裂或热裂及形成气孔的倾向，低 碳钢的焊接性能好，高碳钢及铸铁的焊接性能差。 14 4. 切削加工性能：指材料的切削加工性、磨削加工性等 ，一般用切削抗力、零件的表面粗糙度值的大小、刀具 磨损和切削排除的难易程度来衡量其好坏。 5.热处理工艺性：包括淬透性、淬硬性、回火稳定性、 氧化脱碳倾向、变形开裂倾向等。 15 材料 铸造性能 流动性 收缩
17、性 偏析 熔点 对壁厚冷却敏感性 其他 灰铸铁 很好 小 小 较低 较大、壁厚处强度低 铸钢 差 大 大 高 小、壁厚增加强度无明显降低 铸造铝 合金 好 小 较大 比铸铁低 大、强度随壁厚增加而降低 16 三、机械零件选材应兼顾经济性 1. 材料价格：一般材料成本约占零件成本的 3070%。 2. 材料的加工费用：一般加工费约占零件成 本的30%左右， 生产批量越小，所占比例越 高 17 四、选材实例 1. 零件名称：某汽车变速齿轮 2. 齿轮简图略（尺寸） 3. 技术要求与生产性质 （1）技术要求：齿表面要求有较高的硬度（5864HRC）、 耐磨性和疲劳强度，而心部则要求较高的强度与韧性。
18、心部强 度b 1000MPa ak 60J/cm2 （2）生产性质：大批量生产。 18 4. 选材分析 该齿轮的作用是将汽车发动机功率传递到后轮倒车作用 。工作条件比较恶劣，受力大常超载和受冲击力作用。因此， 要求较高的心部强度和冲击韧性，对于齿轮来说还受摩擦力和 交变载荷作用。因此，要求齿表面有较高的硬度、耐磨性和疲 劳强度。根据上述要求选材方案如下： 方案一：选择调质钢。这类钢经调质后有较好综合性能，但对 该齿轮来说其心部塑性，韧性较低，而且再经过表面淬火后， 其表面的耐磨性不理想，因此该方案难以满足技术要求。 19 选15、20Cr等渗碳钢，经渗碳、淬火、低温回火后， 表面硬度、耐磨性可
19、以满足要求，但该齿轮的的厚度较大， 这两种材料的淬透性小，从而使齿轮心部达不到要求。因此 ，必须选择淬透性较大的合金渗碳钢。 可选择20CrMnTi钢,该渗碳钢的淬透性较大,临界淬透 直径达30-40mm,经渗碳、淬火、低温回火后，表面硬度 、耐磨性可以满足要求,心部也满足要求。 因此,选择20CrMnTi钢制造齿轮。 方案二：在渗碳钢中选择 20 2.2 机械零件毛坯的选择 概述 毛坯的选择是机械设计与制造中的一项重要任务。毛 坯与零件的制造除直接用型材加工外,主要由铸造、锻压及 焊接三种制造工艺方法制成。毛坯分为：铸件、锻件、焊 件和型材件。 1。影响毛坯选择的因素 毛坯选用液态成形的铸件
20、或塑性变形的锻件、薄板冲压 件或焊接连接的冲压焊结构、轧制焊结构、铸-焊的 焊件。应取决于以下六个方面： 21 （1）零件选用的材质，基本决定了毛坯的种类。零件的材质 是根据设计要求的使用性能、金属材料的工艺性能及其经济性 能的综合考虑选定的。 （2）零件的结构形状，决定了毛坯的制造方法。例如薄壁复 杂件只能用铸造（最好为压力铸造），大截面简单件不宜用铸 造，适用于自由锻。特大的薄壁结构宜用焊接结构。 （3）零件的生产类型，对毛坯的选择也起决脹(辬讀缁H缀窚蚂椀鴂弃洄洗洗焗蔗輗輗輗酥炋瀀琀瀀瀀琀昀戀愀愀戀戀挀愀搀攀最椀昀酥炋瀀琀瀀瀀琀尀尀挀攀挀昀搀攀愀搀攀愀昀欀樀樀吀欀眀椀洀稀稀挀戀瀀稀爀儀最
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