第6章 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論

1、 6-1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 6-2 機(jī)械零件的工作能力準(zhǔn)則 6-3 許用應(yīng)力和安全系數(shù) 6-4 常用材料及其選擇 6-5 機(jī)械零件的工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化基本要求基本要求: : 掌握零件常見(jiàn)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則掌握零件常見(jiàn)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 掌握許用應(yīng)力、安全系數(shù)的概念及確定方法掌握許用應(yīng)力、安全系數(shù)的概念及確定方法 了解零件的常用材料及性能了解零件的常用材料及性能機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論一、機(jī)械零件分類二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)基本要求三、機(jī)械零件設(shè)計(jì)過(guò)程四、機(jī)械零件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論一、機(jī)械零件分類一、機(jī)械零件分類機(jī)器：機(jī)器：機(jī)械、機(jī)構(gòu)的總稱機(jī)械、機(jī)構(gòu)的總稱構(gòu)件構(gòu)件運(yùn)

2、動(dòng)的單元運(yùn)動(dòng)的單元零件零件制造的單元制造的單元 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論通用通用零件零件傳動(dòng)件：傳動(dòng)件：齒輪、蝸桿、帶、鏈齒輪、蝸桿、帶、鏈聯(lián)接件聯(lián)接件：螺栓、鍵、花鍵：螺栓、鍵、花鍵支承件：支承件：軸、軸承軸、軸承機(jī)械零件機(jī)械零件專用零件：水輪機(jī)葉片、活塞、曲軸專用零件：水輪機(jī)葉片、活塞、曲軸,飛機(jī)螺旋槳飛機(jī)螺旋槳 其它：其它：聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)基本要求二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)基本要求1、滿足功能要求，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能、滿足功能要求，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能2、工作可靠，在預(yù)定的工作期限內(nèi)不能失效、工作可靠，在預(yù)定的工作期限內(nèi)不能失效3、經(jīng)濟(jì)性要求、經(jīng)

3、濟(jì)性要求機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論三、機(jī)械零件設(shè)計(jì)過(guò)程三、機(jī)械零件設(shè)計(jì)過(guò)程v零件設(shè)計(jì)時(shí)的共性：零件設(shè)計(jì)時(shí)的共性：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v過(guò)程：過(guò)程：1、擬訂零件的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖、擬訂零件的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖2、確定載荷的大小及位置、確定載荷的大小及位置3、選擇材料、選擇材料4、根據(jù)失效形式選用判定條件，設(shè)計(jì)出零件的主要參數(shù)、根據(jù)失效形式選用判定條件，設(shè)計(jì)出零件的主要參數(shù)5、繪制零件工作圖、繪制零件工作圖工作原理、結(jié)構(gòu)、工作原理、結(jié)構(gòu)、類型、應(yīng)用場(chǎng)合類型、應(yīng)用場(chǎng)合受力分析、受力分析、失效形式失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算四、機(jī)械零件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法四、機(jī)械零件傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法v理論設(shè)計(jì)

4、理論設(shè)計(jì)(半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì))：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v類比設(shè)計(jì)：類比設(shè)計(jì)：與已有的同類產(chǎn)品進(jìn)行比較來(lái)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。這種方法在與已有的同類產(chǎn)品進(jìn)行比較來(lái)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。這種方法在工程實(shí)際中用得較多，特點(diǎn)是節(jié)省時(shí)間，較可靠工程實(shí)際中用得較多，特點(diǎn)是節(jié)省時(shí)間，較可靠v經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)：根據(jù)實(shí)踐中歸納出的經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺根據(jù)實(shí)踐中歸納出的經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏創(chuàng)新乏創(chuàng)新v模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：用于大型、復(fù)雜零件的設(shè)計(jì)用于大型、復(fù)雜零件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件(或剛度或剛度) 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸尺寸校核計(jì)算校核計(jì)算強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件(或剛度或剛度)一、機(jī)械零件常見(jiàn)

5、失效形式二、工作能力準(zhǔn)則三、強(qiáng)度準(zhǔn)則四、剛度準(zhǔn)則五、耐磨性準(zhǔn)則六、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則七、耐熱性準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論一、機(jī)械零件常見(jiàn)失效形式一、機(jī)械零件常見(jiàn)失效形式v失效：失效：?jiǎn)适Чぷ髂芰蜻_(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能，不僅僅指喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能，不僅僅指破壞破壞常見(jiàn)主要失效形式有：常見(jiàn)主要失效形式有：v斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂v表面點(diǎn)蝕：工作表面片狀剝落表面點(diǎn)蝕：工作表面片狀剝落v塑性變形：零件發(fā)生永久性變形塑性變形：零件發(fā)生永久性變形v過(guò)大彈性變形過(guò)大彈性變形v表面破壞表面破壞v過(guò)大振動(dòng)和噪聲、過(guò)熱等過(guò)大振動(dòng)和噪聲、過(guò)熱等機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)

6、械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v例如軸可能的失效形式：例如軸可能的失效形式：斷裂、塑性變形、過(guò)大彈性變形、共振斷裂、塑性變形、過(guò)大彈性變形、共振強(qiáng)度問(wèn)題強(qiáng)度問(wèn)題剛度問(wèn)題剛度問(wèn)題耐磨性問(wèn)題耐磨性問(wèn)題Fn二、工作能力準(zhǔn)則二、工作能力準(zhǔn)則v工作能力：工作能力：不失效條件下零件的安全工作限度不失效條件下零件的安全工作限度v這個(gè)限度通常是以零件承受載荷的大小來(lái)表示，所以又這個(gè)限度通常是以零件承受載荷的大小來(lái)表示，所以又常稱為常稱為“承載能力承載能力”v如：如：v吊鉤最大起重量吊鉤最大起重量50 kNv工作能力或承載能力工作能力或承載能力50 kN機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v工作能力準(zhǔn)則：工作能力準(zhǔn)則：衡量

7、零件工作能力的指標(biāo)衡量零件工作能力的指標(biāo)v對(duì)零件設(shè)計(jì)，針對(duì)其主要失效形式選擇適對(duì)零件設(shè)計(jì)，針對(duì)其主要失效形式選擇適合的工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)合的工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)v具體有：具體有：強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、耐熱性準(zhǔn)則則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、耐熱性準(zhǔn)則50 kN三、強(qiáng)度準(zhǔn)則三、強(qiáng)度準(zhǔn)則v機(jī)械零件工作能力的最基本準(zhǔn)則機(jī)械零件工作能力的最基本準(zhǔn)則v強(qiáng)度：強(qiáng)度：材料抵抗斷裂或殘余變形的能力材料抵抗斷裂或殘余變形的能力v強(qiáng)度準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則：工作應(yīng)力工作應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力v 或或 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v針對(duì)失效形式：針對(duì)失效形式：斷裂、疲勞破壞

8、、殘余變形斷裂、疲勞破壞、殘余變形v典型零部件：典型零部件：軸、齒輪、軸、齒輪、 帶輪等帶輪等Slim 正應(yīng)力：正應(yīng)力：Slim 剪應(yīng)力：剪應(yīng)力：極限應(yīng)力極限應(yīng)力四、剛度準(zhǔn)則四、剛度準(zhǔn)則v剛度：剛度：材料抵抗彈性變形的能力材料抵抗彈性變形的能力v剛度準(zhǔn)則：剛度準(zhǔn)則：實(shí)際變形量實(shí)際變形量許用變形量許用變形量彎曲剛度：撓度條件：彎曲剛度：撓度條件： y y 傾角條件：傾角條件： 扭曲剛度：扭角條件：扭曲剛度：扭角條件：j j j j機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v針對(duì)失效形式：針對(duì)失效形式：過(guò)大的彈性變形過(guò)大的彈性變形v典型零部件：典型零部件：軸、蝸桿等軸、蝸桿等五、耐磨性準(zhǔn)則五、耐磨性準(zhǔn)則v

9、耐磨性：耐磨性：零件抗磨損的能力零件抗磨損的能力v磨損是相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程磨損是相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程v影響磨損的因素包括載荷的大小和性質(zhì)、滑動(dòng)速度、潤(rùn)滑影響磨損的因素包括載荷的大小和性質(zhì)、滑動(dòng)速度、潤(rùn)滑劑的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)等劑的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)等v具體有：具體有：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖蝕磨損、微動(dòng)磨損蝕磨損、微動(dòng)磨損v耐磨性準(zhǔn)則：耐磨性準(zhǔn)則： vP 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v針對(duì)失效形式：針對(duì)失效形式：零件表面破壞零件表面破壞v典型零部件：典型零部件：齒輪、軸承、鏈等齒輪、軸承、鏈等六、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則六、振動(dòng)穩(wěn)定

10、性準(zhǔn)則v共振：共振：當(dāng)機(jī)器的自振頻率與周期性干擾力變化頻當(dāng)機(jī)器的自振頻率與周期性干擾力變化頻率相同或整數(shù)倍時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)振幅急率相同或整數(shù)倍時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)振幅急劇增大，導(dǎo)致零件破壞或機(jī)器工作條件失常等劇增大，導(dǎo)致零件破壞或機(jī)器工作條件失常等v振動(dòng)穩(wěn)定性：振動(dòng)穩(wěn)定性：機(jī)器工作時(shí)振幅不能超過(guò)許可值機(jī)器工作時(shí)振幅不能超過(guò)許可值v振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：0.85f fp 或或 1.15ffp機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v針對(duì)失效形式：針對(duì)失效形式：共振產(chǎn)生的工作失常共振產(chǎn)生的工作失常v典型零部件：典型零部件：軸等軸等七、耐熱性準(zhǔn)則七、耐熱性準(zhǔn)則v高溫引起承載能力降低、蠕變

11、，也會(huì)造成熱變形、高溫引起承載能力降低、蠕變，也會(huì)造成熱變形、附加熱應(yīng)力，破壞正常的潤(rùn)滑條件，改變零件間附加熱應(yīng)力，破壞正常的潤(rùn)滑條件，改變零件間的間隙，降低精度等的間隙，降低精度等v耐熱性準(zhǔn)則：耐熱性準(zhǔn)則：工作溫度低于許用值工作溫度低于許用值機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v針對(duì)失效形式：針對(duì)失效形式：高溫引起的潤(rùn)滑不良、蠕變高溫引起的潤(rùn)滑不良、蠕變v典型零部件：典型零部件：蝸桿、齒輪、滑動(dòng)軸承等蝸桿、齒輪、滑動(dòng)軸承等一、載荷二、應(yīng)力三、極限應(yīng)力四、許用應(yīng)力和安全系數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論一、載荷一、載荷v載荷：載荷：作用于零件上的力或力矩作用于零件上的力或力矩v工作載荷：工作

12、載荷：機(jī)器正常工作時(shí)所受的實(shí)際載荷機(jī)器正常工作時(shí)所受的實(shí)際載荷 v名義載荷：名義載荷：理想工作條件下的載荷理想工作條件下的載荷v計(jì)算載荷：計(jì)算載荷：作用于零件的實(shí)際載荷，考慮各種附加載荷作用于零件的實(shí)際載荷，考慮各種附加載荷v計(jì)算載荷計(jì)算載荷=K 名義載荷名義載荷機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論載荷系數(shù)載荷系數(shù)二、應(yīng)力二、應(yīng)力v靜應(yīng)力：靜應(yīng)力：不隨時(shí)間改變或變化緩慢的應(yīng)力不隨時(shí)間改變或變化緩慢的應(yīng)力v變應(yīng)力：變應(yīng)力：隨時(shí)間作周期性或非周期性變化的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性或非周期性變化的應(yīng)力v變應(yīng)力：變應(yīng)力：穩(wěn)定變應(yīng)力（穩(wěn)定變應(yīng)力（隨時(shí)間作周期性隨時(shí)間作周期性）、不穩(wěn)定變應(yīng)）、不穩(wěn)定變應(yīng)力（力（非周

13、期性循環(huán)變應(yīng)力非周期性循環(huán)變應(yīng)力）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v穩(wěn)定變應(yīng)力：穩(wěn)定變應(yīng)力：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力、對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力、非對(duì)稱循環(huán)變脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力、非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力t tminmaxm應(yīng)力參數(shù)應(yīng)力參數(shù)v以正應(yīng)力以正應(yīng)力 為例為例v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: max= m+ av最小應(yīng)力最小應(yīng)力: minv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: a機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v平均應(yīng)力平均應(yīng)力: mv循環(huán)特征循環(huán)特征: r2minmaxa2minmaxmmaxminr11 rt minmax m靜應(yīng)力靜應(yīng)力v應(yīng)力表達(dá)：應(yīng)力表達(dá)： +1（ +1 ）v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: maxv最小應(yīng)力最小應(yīng)力:

14、minv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: av平均應(yīng)力平均應(yīng)力: mv循環(huán)特征循環(huán)特征: r機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論t m0amminmax1r脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力v應(yīng)力表達(dá)：應(yīng)力表達(dá)： 0（ 0 ）v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: maxv最小應(yīng)力最小應(yīng)力: minv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: av平均應(yīng)力平均應(yīng)力: mv循環(huán)特征循環(huán)特征: r機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論 mt 0min 2max ma0 r對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力v應(yīng)力表達(dá)：應(yīng)力表達(dá)： 1（ 1 ）v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: maxv最小應(yīng)力最小應(yīng)力: minv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: av平均應(yīng)力平均應(yīng)力: mv循環(huán)特征循環(huán)特征: r機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械

15、零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論tminmax 0 m 1 rminmax a三、極限應(yīng)力三、極限應(yīng)力1 靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力v與材料性能有關(guān)與材料性能有關(guān)v脆性材料取強(qiáng)度極限脆性材料取強(qiáng)度極限 B( B)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v塑性材料取屈服極限塑性材料取屈服極限 S( S) Be e 玻璃鋼玻璃鋼灰口鑄鐵灰口鑄鐵e e p S BA AB BCDE2 變應(yīng)力下的極限應(yīng)力變應(yīng)力下的極限應(yīng)力v疲勞極限：疲勞極限：依據(jù)防疲勞斷裂的準(zhǔn)依據(jù)防疲勞斷裂的準(zhǔn)則確定則確定v材料經(jīng)過(guò)材料經(jīng)過(guò)N0次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生破次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值壞的應(yīng)力最大值 r( r)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)

16、和計(jì)算概論v各種材料的各種材料的 r可從有關(guān)手冊(cè)中查取可從有關(guān)手冊(cè)中查取0NNNrNr有限壽命區(qū)無(wú)限壽命區(qū)四、許用應(yīng)力和安全系數(shù)四、許用應(yīng)力和安全系數(shù) v許用應(yīng)力：許用應(yīng)力：設(shè)計(jì)零件時(shí)設(shè)計(jì)零件時(shí)所依據(jù)的條件應(yīng)力所依據(jù)的條件應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論v安全系數(shù)安全系數(shù)許用應(yīng)力許用應(yīng)力結(jié)構(gòu)笨重結(jié)構(gòu)笨重v安全系數(shù)安全系數(shù)許用應(yīng)力許用應(yīng)力不夠安全不夠安全SlimSlim許用應(yīng)力許用應(yīng)力極限應(yīng)力極限應(yīng)力安全系數(shù)安全系數(shù)許用應(yīng)力確定許用應(yīng)力確定 1 查許用應(yīng)力表查許用應(yīng)力表v根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制成表格選取根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制成表格選取機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論2 部分系數(shù)法部分系數(shù)法vS=S1S2

17、S3vS1：計(jì)算載荷和應(yīng)力準(zhǔn)確性系數(shù)（計(jì)算載荷和應(yīng)力準(zhǔn)確性系數(shù)（11.5)vS2：材料的均勻系數(shù)（鑄鐵材料的均勻系數(shù)（鑄鐵:1.52.5,鋼鋼:1.21.5）vS3：零件重要性系數(shù)（零件重要性系數(shù)（11.5)一、常用材料二、熱處理方法三、材料力學(xué)性能指標(biāo)四、材料選擇原則機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論一、常用材料一、常用材料常用零件材料的力學(xué)性能等級(jí)和牌號(hào)常用零件材料的力學(xué)性能等級(jí)和牌號(hào)1 鑄鐵：鑄鐵：含含2.06易成型、價(jià)廉、吸振、可靠性差易成型、價(jià)廉、吸振、可靠性差v灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵2 鋼：鋼：含量含量1.4常用常用v碳素鋼碳素鋼：（含、量不同）（含、

18、量不同）普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼v合金鋼：合金鋼：綜合機(jī)械性能好，但較貴綜合機(jī)械性能好，但較貴v合金鋼的優(yōu)良性能取決于化學(xué)成份及熱處理合金鋼的優(yōu)良性能取決于化學(xué)成份及熱處理v鑄鋼：鑄鋼：含含（0.150.6）易成型易成型3 有色金屬合金：有色金屬合金：有特殊性能，價(jià)昂有特殊性能，價(jià)昂少用少用v鋁合金、銅合金（黃銅、青銅）、軸承合金鋁合金、銅合金（黃銅、青銅）、軸承合金4 非金屬材料：非金屬材料：v工程塑料、橡膠、燒結(jié)材料、復(fù)合材料工程塑料、橡膠、燒結(jié)材料、復(fù)合材料機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論一、常用材料一、常用材料常用零件材料的力學(xué)性能等級(jí)和牌號(hào)常用零件材料的力學(xué)性能

19、等級(jí)和牌號(hào)1 鑄鐵：鑄鐵：含含2.06易成型、價(jià)廉、吸振、可靠性差易成型、價(jià)廉、吸振、可靠性差v灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論（1 1）灰鑄鐵）灰鑄鐵 如HT100、HT300,良好的鑄造性、切削加工性、 耐磨性，消振性，但抗拉強(qiáng)度低。（2 2）球墨鑄鐵）球墨鑄鐵 如QT400-18、QT500-7,強(qiáng)度和塑性比灰鑄鐵有 很大的提高，具有良好的耐磨性，但鑄造性較差。（3 3）可鍛鑄鐵）可鍛鑄鐵 如KTH300-06 ,強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性均 較高，能承受沖擊振動(dòng) , 但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本較高。 鑄造大尺寸零件較困難。一、常用材料一、常用

20、材料2 鋼：鋼：含量含量1.4常用常用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼：T7、T8普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 如Q235、Q275等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼低碳鋼C0.25% 如20 合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼 、高速工具鋼、硬質(zhì)合金工具鋼、高速工具鋼、硬質(zhì)合金工具鋼特類鋼特類鋼 不銹鋼，如2Cr13、滾動(dòng)軸承鋼，如GGr9SiMn、 耐熱鋼，如3Gr18Ni25Si2等。合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 如35CrMn2，40CrNiMoA(優(yōu)質(zhì)）低金結(jié)構(gòu)鋼低金結(jié)構(gòu)鋼 如12Mn彈簧鋼彈簧鋼 如60Si2MnA中碳鋼0.6%C0.

21、25% 如45 高碳鋼0.6%C 如60 鋼鋼一、常用材料一、常用材料3 有色金屬合金：有色金屬合金：有特殊性能，價(jià)昂有特殊性能，價(jià)昂少用少用v鋁合金、銅合金（黃銅、青銅）、軸承合金鋁合金、銅合金（黃銅、青銅）、軸承合金機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論（1）銅合金）銅合金 黃銅 銅與鋅的合金，含少量錳、鋁等元素，如 ZCuZn38等。 青銅 青銅以主加元素的不同又可分為錫青銅和鋁青銅等，如 CuAl10Fe3、 ZCuSn5PbZn5。青銅比黃銅有更高的強(qiáng)度、硬度、 耐磨性和耐腐蝕性。 （2）鋁及鋁合金）鋁及鋁合金 鋁合金具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，其導(dǎo)電性 能大約為銅的60%， 但由于重量輕

22、，在遠(yuǎn)距離輸送 的電纜中常代替銅線 。一、常用材料一、常用材料4 非金屬材料：非金屬材料：v工程塑料、橡膠、夾布膠木、復(fù)合材料工程塑料、橡膠、夾布膠木、復(fù)合材料機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論 1工程塑料工程塑料 （1） 尼龍 品種、數(shù)量及應(yīng)用上居工程塑料之首，它強(qiáng)度高，耐磨 性好，耐化學(xué)腐蝕。但易吸收水分而影響尺寸的穩(wěn)定性。 （2）聚碳酸脂 在工程塑料中韌性最好，透光率達(dá)90%，連續(xù)使用溫 度達(dá)135145，它正取代玻璃和有機(jī)玻璃，作為飛機(jī)上的擋風(fēng) 夾層和天窗。 （3）聚甲苯 在工程塑料中彈性模量最高，并有高硬度，低摩擦系數(shù)和較好的耐疲勞性能，適用于制造小齒輪及軸套等。 （4）聚苯醚 在工

23、程塑料中硬度最高，熱膨脹系數(shù)最小，最耐熱。 （5）ABS 具有良好的綜合性能。廣泛應(yīng)用在管材、家用電器和紡織機(jī)械 中。用ABS制成的泡沫夾層板，可作小轎車的車身。一、常用材料一、常用材料4 非金屬材料：非金屬材料：v工程塑料、橡膠、夾布膠木、復(fù)合材料工程塑料、橡膠、夾布膠木、復(fù)合材料機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論 2橡膠橡膠 常用來(lái)制造輪胎、墊板、隔熱板、傳動(dòng)帶和減振零件等 3夾布膠木夾布膠木 常用來(lái)制造板材、電工元件，輕載無(wú)噪聲齒輪和耐腐蝕元件等。 4其他其他 工業(yè)上，經(jīng)常使用的非金屬材料還有陶瓷、皮革、木材、紙板等 。 二、熱處理方法二、熱處理方法1 退火2 正火3 淬火4 回火5 表

24、面熱處理機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論熱處理比較熱處理比較1 退火退火v降低硬度、提高韌性、細(xì)化晶粒、降低硬度、提高韌性、細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力消除內(nèi)應(yīng)力2 正火正火v用于處理低中碳鋼，代替低中碳鋼用于處理低中碳鋼，代替低中碳鋼的退火。提高硬度，增加韌性，的退火。提高硬度，增加韌性， 易易于切削，減少應(yīng)力于切削，減少應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論3 淬火（蘸火）淬火（蘸火）v提高硬度和耐磨性、但內(nèi)應(yīng)力增大，會(huì)發(fā)脆，應(yīng)再回火提高硬度和耐磨性、但內(nèi)應(yīng)力增大，會(huì)發(fā)脆，應(yīng)再回火4 回火回火 v消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，以獲得零件所需的性能，提高韌性消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，以獲得零件所需的性能，提高韌性

25、v低溫回火：低溫回火：高強(qiáng)度、高硬度及良好的耐磨性高強(qiáng)度、高硬度及良好的耐磨性v中溫回火：中溫回火：高彈性、硬度中等高彈性、硬度中等v高溫回火：高溫回火：強(qiáng)度、塑性、韌性都較好強(qiáng)度、塑性、韌性都較好(調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)淬火淬火+高溫回火高溫回火)正火正火(空冷空冷)退火退火(爐冷爐冷)回火回火加熱加熱保溫保溫 淬火淬火時(shí)間時(shí)間溫度溫度表面熱處理表面熱處理v表面熱處理：表面熱處理：表面增硬，芯部韌表面增硬，芯部韌v表面淬火法（火焰加熱、感應(yīng)加熱表面淬火法（火焰加熱、感應(yīng)加熱）v化學(xué)熱處理（滲碳、氮化、氰化化學(xué)熱處理（滲碳、氮化、氰化.）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算概論三、材料力學(xué)性能指標(biāo)三、材料力學(xué)性能指標(biāo)v彈性極限：彈性極限： Pv抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度： B v屈服強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度： S ( 0.2 )機(jī)械設(shè)計(jì)