常用機(jī)械零件的設(shè)計

第2章機(jī)械零件的設(shè)計2.1機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則概述2.2機(jī)械零件設(shè)計的基本要求和一般程序2.3機(jī)械零件材料的選用原則及常用材料2.1機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則概述

2.1.1機(jī)械零件的主要失效形式

失效:機(jī)械零件在設(shè)計預(yù)定的期間內(nèi)和規(guī)定條件下，不能完成正常的功能。機(jī)械零件失效的形式:整體斷裂、塑性變形、腐蝕、磨損、膠合和接觸疲勞一般設(shè)計機(jī)械零件的判據(jù):靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、摩擦磨損1．靜強(qiáng)度失效機(jī)械零件在受拉、壓、彎、扭等外載荷作用時，由于某一危險截面上的靜應(yīng)力超過零件的強(qiáng)度極限而發(fā)生斷裂或破壞。例如，螺栓受拉后被拉斷和鍵或銷的剪斷或壓潰等均屬于此類失效。此外，當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，則零件將產(chǎn)生塑性變形。塑性變形將導(dǎo)致精度下降或定位不準(zhǔn)等，嚴(yán)重影響零件的正常工作，因此也屬于失效。2．疲勞強(qiáng)度失效大部分機(jī)械零件是在變應(yīng)力條件下工作的，變應(yīng)力的作用可以引起零件疲勞破壞而導(dǎo)致失效。另外，零件表面受到接觸變應(yīng)力長期作用也會產(chǎn)生裂紋或微粒剝落的現(xiàn)象。疲勞破壞是隨工作時間的延續(xù)而逐漸發(fā)生的失效形式，是引起機(jī)械零件失效的重要原因。例如，軸受載后由于疲勞裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂、齒根的疲勞折斷和點(diǎn)蝕以及鏈條的疲勞斷裂等都是典型的疲勞破壞。機(jī)械零件的靜強(qiáng)度失效是由于靜力超過了屈服極限，并在斷裂發(fā)生之前，往往出現(xiàn)很大的變形，因此靜強(qiáng)度失效往往是可以發(fā)現(xiàn)，并可以預(yù)知的。疲勞強(qiáng)度失效逐步形成但很難事先預(yù)知，因此它危害更大。3．摩擦學(xué)失效摩擦學(xué)失效主要是腐蝕、磨損、打滑、膠合和接觸疲勞。

腐蝕是發(fā)生在金屬表面的一種電化學(xué)或化學(xué)侵蝕現(xiàn)象，其結(jié)果將使零件表面產(chǎn)生銹蝕而使零件的抗疲勞能力降低。

磨損是兩個接觸表面在作相對運(yùn)動的過程中，表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。

膠合是由于兩相對運(yùn)動表面間的油膜被破壞，在高速、重載的工作條件下，發(fā)生局部粘在一起的現(xiàn)象，當(dāng)兩表面相對滑動時，相粘結(jié)的部位被撕破而在表面上沿相對運(yùn)動方向形成溝痕，稱為膠合。接觸疲勞是受到接觸變應(yīng)力長期作用的表面產(chǎn)生裂紋或微粒剝落的現(xiàn)象。有些零件只有在滿足某些工作條件下才能正常工作。例如，液體摩擦的滑動軸承，只有在存在完整的潤滑油膜時才能正常地工作，否則滑動軸承將發(fā)生過熱、膠合、磨損等形式的失效，屬于摩擦學(xué)失效。又如，帶傳動的打滑和螺紋的微動磨損也是摩擦學(xué)失效的例子。

4．其他失效除了以上指出的主要失效形式，機(jī)械零件還有其他一些失效形式，如變形過大的剛度失效、不穩(wěn)定失效等等。此外，機(jī)械零件的具體失效形式還取決于該零件的工作條件、材質(zhì)、受載狀態(tài)及所產(chǎn)生的應(yīng)力性質(zhì)等多種因素。即使同一種零件，由于工作情況及機(jī)械的要求不同，也可能出現(xiàn)多種失效形式。例如齒輪傳動可能出現(xiàn)輪齒折斷、磨損、齒面疲勞點(diǎn)蝕、膠合或塑性變形等失效形式。1．靜強(qiáng)度準(zhǔn)則

靜強(qiáng)度是保證機(jī)械零件在靜載荷工況條件下能正常工作的基本要求。零件的強(qiáng)度不夠，就會出現(xiàn)整體斷裂或塑性變形等失效形式而喪失其工作能力，甚至導(dǎo)致安全事故。2.1.2機(jī)械零件的設(shè)計準(zhǔn)則式中，、—是零件的工作正應(yīng)力和剪應(yīng)力；[] （2.1a）或[] （2.1b）

強(qiáng)度準(zhǔn)則就是指零件中的最大應(yīng)力小于或等于許用應(yīng)力，即[]、[]—材料的許用正應(yīng)力和許用剪應(yīng)力，它們可以通過將材料的屈服極限（塑性材料）或是強(qiáng)度極限（脆性材料）除以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)得到。

2．疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度準(zhǔn)準(zhǔn)則疲勞強(qiáng)強(qiáng)度是保證證機(jī)械械零件件在變變載荷荷工況況條件件下，，能正正常工工作一一定時時間的的基本本要求求。零零件疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度不不夠，，就會會在其其工作作壽命命期間間內(nèi)出出現(xiàn)疲疲勞斷斷裂、、疲勞勞點(diǎn)蝕蝕等失失效形形式而而喪失失工作作能力力，甚甚至導(dǎo)導(dǎo)致安安全事事故。。 （2.2a）或 （2.2b）疲勞強(qiáng)強(qiáng)度準(zhǔn)準(zhǔn)則與式（（2.1））類似似，但但是疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度的的許用用應(yīng)力力要按按下式式計算算：式中，，S、、S—疲勞勞強(qiáng)度度的正正應(yīng)力力和剪剪應(yīng)力力的安安全系系數(shù)；；lim、lim—材料料的疲疲勞極極限正正應(yīng)力力和剪剪應(yīng)力力。特別需需要指指出：：按疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)設(shè)計時時，因因為載載荷是是變化化的，，零件件的工工作應(yīng)應(yīng)力不不再是是簡單單的正正應(yīng)力力或剪剪應(yīng)力力，除除了必必須考考慮應(yīng)應(yīng)力的的均值值和變變化幅幅值的的大小小外，，還必必須考考慮載荷變變化規(guī)規(guī)律的的影響響。另外外，疲疲勞強(qiáng)強(qiáng)度與與許多多因素素（如如載荷荷性質(zhì)質(zhì)、零零件尺尺寸、、表面面加工工精度度、應(yīng)應(yīng)力集集中情情況等等）有有關(guān)，，因此此在這這類機(jī)機(jī)械零零件的的設(shè)計計過程程中必必須根根據(jù)具具體工工況加加以修修正。。3．摩摩擦學(xué)學(xué)設(shè)計計準(zhǔn)則則耐磨性性是指作作相對對運(yùn)動動零件件的工工作表表面抵抵抗磨磨損的的能力力。機(jī)機(jī)械零零件磨磨損后后，將將改變變其尺尺寸與與形狀狀，降降低機(jī)機(jī)械的的工作作精度度，削削弱其其強(qiáng)度度。據(jù)據(jù)統(tǒng)計計，由由于磨磨損而而導(dǎo)致致失效效的零零件約約占全全部報報廢零零件的的80%。。由于目目前對對磨損損的計計算尚尚無可可靠、、定量量的計計算方方法，，因此此常采采用條條件性性計算算。驗算壓強(qiáng)p不超過過許用用值，，以保保證工工作面面不致致產(chǎn)生生過度度磨損損；驗算壓強(qiáng)和和速度度乘積積pV值不超過過許用用值，，以限限制單單位接接觸表表面上上單位位時間間內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生的的摩擦擦功不不致過過大，，可防防止發(fā)發(fā)生膠膠合破破壞；；驗算工作速速度V。p[p]（（2.3a））pv[pv]（2.3b）v[v]（（2.3c）以上準(zhǔn)準(zhǔn)則可可寫成成:式中，，p—工作作表面面的壓壓強(qiáng)，，MPa；；[p]—材材料的的許用用壓強(qiáng)強(qiáng)，MPa；V—工作作速度度，m/s；[pv]——pv的許用用值，，MPam/s；[v]——v的許用用值，，m/s。。4．其其他準(zhǔn)準(zhǔn)則剛度：：零件在在載荷荷作用用下抵抵抗彈彈性變變形的的能力力。若零件件剛度度不夠夠，其其彎曲曲撓度度或扭扭轉(zhuǎn)角角超過過允許許的限限度后后，將將影響響機(jī)械械系統(tǒng)統(tǒng)正常常工作作。例例如車車床主主軸的的彈性性變形形過大大，將將影響響加工工精度度；齒齒輪軸軸的撓撓度過過大，，將影影響一一對齒齒輪的的正確確嚙合合，并并會增增加載載荷沿沿齒寬寬分布布的不不均勻勻性。。（1））剛度度準(zhǔn)則則y[y]（（2.4a）[]（（2.4b）[]（（2.4c））機(jī)械零零件在在載荷荷作用用下所所產(chǎn)生生的彈彈性變變形量量應(yīng)小小于或或等于于機(jī)器器工作作時所所允許許的彈彈性變變形量量的極極限值值，即即式中，，y、、－零件件工作作時的的撓度度、偏偏轉(zhuǎn)角角和扭扭轉(zhuǎn)角角；[y]、[]、[]－零零件的的許用用撓度度、許許用偏偏轉(zhuǎn)角角和扭扭轉(zhuǎn)角角。（2））可靠靠性準(zhǔn)準(zhǔn)則滿足強(qiáng)強(qiáng)度要要求的的一批批完全全相同同的零零件，，在規(guī)規(guī)定的的工作作條件件下和和規(guī)定定的使使用期期限內(nèi)內(nèi)，并并非所所有零零件都都能完完成規(guī)規(guī)定的的功能能，必必有一一定數(shù)數(shù)量的的零件件會喪喪失工工作能能力而而失效效。可靠度度：機(jī)械零零件在在規(guī)定定的工工作條條件下下和規(guī)規(guī)定的的使用時時間內(nèi)內(nèi)完成成規(guī)定定功能能的概概率。?？煽慷榷仁呛夂饬繖C(jī)械零零件可可靠性性的一個個特征征量，，零件件的可可靠度度本身身是一一個時間的的函數(shù)數(shù)。為了了保證證所設(shè)設(shè)計的的零件件具有有所需需的可可靠度度，就就要對對零件件進(jìn)行行可靠靠性設(shè)設(shè)計。。2.2機(jī)機(jī)械械零件件設(shè)計計的基基本要要求和和一般般程序序2.2.1機(jī)機(jī)械零零件設(shè)設(shè)計的的基本本要求求1．強(qiáng)強(qiáng)度機(jī)械零零件的的強(qiáng)度度不夠夠，就就會在在工作作中發(fā)發(fā)生斷斷裂或或不允允許的的殘余余變形形等。。因此此具有有適當(dāng)當(dāng)?shù)膹?qiáng)度是設(shè)計計機(jī)械械零件件時必必須滿滿足的的最基本本要求求。提高機(jī)機(jī)械零零件的的強(qiáng)度度措施：(5)提提高高運(yùn)動動零件件的制制造精精度，，以降降低工工作時時的動動載荷荷。合理地地配置置機(jī)器器中各各零件件的相相互位位置，，以降降低作作用于零零件上上的載載荷。。(1)采采用用強(qiáng)度度高的的材料料。(2)使使零零件有有足夠夠的截截面尺尺寸。。(3)合合理理設(shè)計零零件的截截面形狀狀，以增增大截面面的慣性性矩。采用熱處處理和化化學(xué)處理理的方法法來提高高材料的的機(jī)械強(qiáng)度特性性。2．剛度度機(jī)械零件件在工作作時所產(chǎn)產(chǎn)生的彈彈性變形形量不超超過允許許的限度度，就滿滿足了剛剛度要求求。通常常只有當(dāng)當(dāng)彈性變變形過大大就要影影響機(jī)器器工作性性能的零零件（如如機(jī)床主主軸、導(dǎo)導(dǎo)軌等）），才需需要滿足足這項要要求。對對于這類類零件，，設(shè)計時時除了要要作強(qiáng)度度計算外外，還必必需作剛剛度計算算。實踐踐證明，，能滿足足剛度要要求的零零件，通通常其強(qiáng)強(qiáng)度總是是足夠的的。提高高機(jī)機(jī)械械零零件件的的剛剛度度措施施：(1)增大大零零件件截截面面尺尺寸寸或或增增大大截截面面的的慣慣性性矩矩。。(2)縮縮短短支支承承跨跨距距或或采采用用多多支支點(diǎn)點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，以以減減小小撓撓曲曲變變形形。。(3)增增大大貼貼合合面面以以降降低低壓壓力力，，可可提提高高接接觸觸剛剛度度。。(4)采采用用精精加加工工以以降降低低表表面面不不平平度度。。3．．壽壽命命壽命命：：機(jī)械械零零件件不不發(fā)發(fā)生生失失效效而而正正常常工工作作所所延延續(xù)續(xù)的時間。影響零件壽壽命的主要要因素有：：材料的疲疲勞、腐蝕蝕以及相對對運(yùn)動零件件接觸表面面的磨損等等。4．．可可靠靠性性對于于絕絕大大多多數(shù)數(shù)的的機(jī)機(jī)械械來來說說，，失失效效的的發(fā)發(fā)生生都都是是隨隨機(jī)機(jī)性性的的。。造成成失失效效具具有有隨隨機(jī)機(jī)性性的的原原因因，，主主要要是是由由于于零零件件所所受受的的載載荷荷、、環(huán)環(huán)境境、、溫溫度度等等工工況況條條件件是是隨隨機(jī)機(jī)變變化化的的，，零零件件本本身身的的物物理理及及機(jī)機(jī)械械性性能能也也是是隨隨機(jī)機(jī)變變化化的的，，因因此此為為了了提提高高零零件件的的可可靠靠性性，，就就應(yīng)應(yīng)當(dāng)當(dāng)在在工工作作條條件件和和零零件件性性能能兩兩個個方方面面使使其其隨隨機(jī)機(jī)變變化化盡盡可可能能地地小小。。此此外外，，在在使使用用中中加加強(qiáng)強(qiáng)維維護(hù)護(hù)和和對對工工作作條條件件進(jìn)進(jìn)行行監(jiān)監(jiān)測測，，也也可可以以提提高高零零件件的的可可靠靠性性。。5．．結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)工工藝藝性性機(jī)械械零零件件應(yīng)應(yīng)具具有有良良好好的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)工工藝藝性性，，以以便便于于加加工工和和裝裝配配。。為為此此，，應(yīng)應(yīng)對對機(jī)機(jī)械械零零件件進(jìn)進(jìn)行行合合理理而而正正確確的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計；；此此外外零零件件的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)工工藝藝性性還還應(yīng)應(yīng)從從毛毛坯坯制制造造、、機(jī)機(jī)械械加加工工和和裝裝配配幾幾個個生生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)來來綜綜合合考考慮慮。。6．．經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性機(jī)械械零零件件的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性主主要要表表現(xiàn)現(xiàn)在在零零件件本本身身的的生生產(chǎn)產(chǎn)成成本本上上。。設(shè)設(shè)計計時時應(yīng)應(yīng)力力求求設(shè)設(shè)計計出出成成本本最最低低的的零零件件。。零零件件的的成成本本包包括括材材料料的的消消耗耗、、零零件件的的加加工工制制造造等等。。設(shè)設(shè)計計時時盡盡量量采采用用簡簡單單的的零零件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)以以減減少少加加工工工工時時；；選選擇擇適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡牟牟牧狭希ǎㄈ缛缬糜昧畠r價材材料料代代替替貴貴重重材材料料））和和合合理理的的工工藝藝；；盡盡量量采采用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)件件等等，，都都將將對對降降低低零零件件成成本本有有顯顯著著的的作作用用。。2.2.2機(jī)機(jī)械零件件設(shè)計的的一般程程序不同種類類的機(jī)械械零件，，其設(shè)計計計算方方法不同同，設(shè)計計步驟亦亦不同，，通常可可按圖2.1所所示的設(shè)設(shè)計步驟驟進(jìn)行：：選擇類型型受力分析析選擇材料料確定計算準(zhǔn)則理論設(shè)計計結(jié)構(gòu)設(shè)計計繪制工作作圖編寫設(shè)計計說明書書圖2.1機(jī)械械零件設(shè)設(shè)計步驟驟1．選擇類類型2．受力分分析3.選擇材材料根據(jù)零件工工況條件及及受載情況況，選擇合合適的材料料及熱處理理方法，確確定材料的的硬度和許許用應(yīng)力。。通過受受力分分析求求出作作用在在零件件上的的載荷荷的性性質(zhì)、、大小小、方方向，，以便便進(jìn)行行設(shè)計計計算算。主要根根據(jù)工工況條條件、、載荷荷性質(zhì)質(zhì)及尺尺寸大大小選選擇零零件的的類型型。4．確確定計計算準(zhǔn)準(zhǔn)則分析機(jī)機(jī)械零零件的的失效效形式式，確確定其其設(shè)計計計算算準(zhǔn)則則。5．設(shè)設(shè)計計計算6．結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計根據(jù)設(shè)設(shè)計準(zhǔn)準(zhǔn)則得得到設(shè)設(shè)計或或校核核計算算公式式，確確定機(jī)機(jī)械零零件的的主要要幾何何尺寸寸及參參數(shù)。。如螺螺栓的的小徑徑，齒齒輪的的齒數(shù)數(shù)、模模數(shù)，，軸的的最小小直徑徑等。。結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計即即將機(jī)機(jī)械零零件的的功能能轉(zhuǎn)化化為具具體結(jié)結(jié)構(gòu)的的設(shè)計計過程程。設(shè)設(shè)計中中應(yīng)考考慮零零件的的強(qiáng)度度、剛剛度、、加工工和裝裝配工工藝性性等要要求。。使設(shè)設(shè)計的的零件件滿足足尺寸寸小、、重量量輕、、結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單單等基基本要要求。。7．繪繪制工工作圖圖8．編編寫設(shè)設(shè)計計計算說說明書書工作圖圖必須須符合合制圖圖標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，要要求尺尺寸齊齊全并并標(biāo)上上必要要的尺尺寸公公差、、形位位公差差、表表面粗粗糙度度及技技術(shù)條條件。。將設(shè)計計計算算資料料整理理成設(shè)設(shè)計計計算說說明書書，作作為技技術(shù)文文件存存檔。。2.3機(jī)機(jī)械械零件件材料料的選選用原原則及及常用用材料料2.3.1機(jī)機(jī)械零零件材材料的的選用用原則則從各種種各樣樣的材材料中中選擇擇出合合用的的材料料，是是一個個較復(fù)復(fù)雜的的技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)問題題，通通常主主要考考慮以以下三三方面面的要要求。。1．使使用要要求滿足使使用要要求是是選擇擇材料料的最最基本本原則則。使用要要求通通常包包括零零件所所受載載荷大大小、、性質(zhì)質(zhì)及其其應(yīng)力力狀況況。若零零件件尺尺寸寸取取決決于于強(qiáng)度度，且且尺尺寸寸和和重重量量又又受受到到限限制制時時，，應(yīng)應(yīng)選選用用強(qiáng)強(qiáng)度度較較高高的的材材料料或或強(qiáng)強(qiáng)度度極極限限與與密密度度的的比比值值較較高高的的材材料料；；承受拉伸伸載荷的零件宜宜選鋼材材；承受壓縮縮載荷的零件宜宜選鑄鐵鐵；受沖擊載荷荷的零件，，宜選用用韌性好好的材料料；承受靜應(yīng)應(yīng)力的零件，，宜選用用屈服極極限較高高的材料料；在變應(yīng)力條條件下工作的零零件，宜宜選用疲疲勞強(qiáng)度度較高的的材料。。若零件件尺寸寸取決決于剛度，且尺尺寸重重量受受到限限制時時，應(yīng)應(yīng)選用用彈性性模量量較大大的材材料或或彈性性模量量與密密度之之比值值較高高的材材料。。若零件件的尺尺寸取取決于于接觸強(qiáng)強(qiáng)度時，應(yīng)應(yīng)選用用可進(jìn)進(jìn)行表表面強(qiáng)強(qiáng)化處處理的的材料料，如如齒輪輪齒面面經(jīng)滲滲碳、、氮化化或碳碳氮共共滲等等熱處處理后后，其其接觸觸強(qiáng)度度比正正火或或調(diào)質(zhì)質(zhì)處理理的鋼鋼大為為提高高。對對在滑動摩摩擦條條件下工作作的零零件，，應(yīng)選選用減減摩性性能好好的材材料。。在腐蝕介介質(zhì)中中工作的的零件件應(yīng)選選用耐耐腐蝕蝕的材材料。。對于于重要零零件，應(yīng)選選用綜綜合性性能較較好的的材料料。2．工工藝要要求所選材材料應(yīng)應(yīng)與機(jī)機(jī)件結(jié)結(jié)構(gòu)的的復(fù)雜雜程度度、尺尺寸大大小以以及毛毛坯的的制造造方法法相適適應(yīng)。。如外外形復(fù)復(fù)雜、、尺寸寸較大大的機(jī)機(jī)件，，若考考慮用用鑄造造毛坯坯，則則應(yīng)選選用適適合鑄鑄造的的材料料，若若考慮慮用焊焊接毛毛坯，，則應(yīng)應(yīng)選用用焊接接性能能較好好的材材料；；尺寸寸小、、外形形簡單單、批批量大大的機(jī)機(jī)件，，適于于沖壓壓或模模鍛，，應(yīng)選選用塑塑性較較好的的材料料。3．．經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性要要求求在機(jī)機(jī)械械的的成成本本中中，，材材料料費(fèi)費(fèi)用用約約占占30%以以上上，，有有的的甚甚至至達(dá)達(dá)到到50%，，可可見見選選用用廉廉價價材材料料有有重重大大的的意意義義。。選選用用廉廉價價材材料料，，節(jié)節(jié)約約原原材材料料，，特特別別是是貴貴重重材材料料，，是是機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)計計的的一一個個基基本本原原則則。。為為了了使使零零件件的的綜綜合合成成本本最最低低，，除除了了要要考考慮慮原原材材料料的的價價格格外外，，還還要要考考慮慮零零件件的的制制造造費(fèi)費(fèi)用用。。例例如如鑄鑄鐵鐵雖雖比比鋼鋼材材價價廉廉，，但但對對一一些些單單件件生生產(chǎn)產(chǎn)的的機(jī)機(jī)座座，，采采用用鋼鋼板板型型材材焊焊接接往往往往比比用用鑄鑄鐵鐵鑄鑄造造快快而而且且成成本本低低。。(1)盡盡量量采用用高強(qiáng)強(qiáng)度鑄鑄鐵（（如球球墨鑄鑄鐵））來代代替鋼鋼材；；(2)采采用用熱處處理、、化學(xué)學(xué)處理理或表表面強(qiáng)強(qiáng)化處處理（（如噴噴丸、、滾壓壓）等等工藝藝，以以充分分發(fā)揮揮材料料的潛潛在機(jī)機(jī)械性性能。。(3)合合理理采用用表面面處理理方式式（如如鍍鉻鉻、鍍鍍銅、、發(fā)黑黑等））以延延緩和和減輕輕腐蝕蝕或磨磨損，，延長長零件件的使使用壽壽命。。(4)在在很很多情況況下，機(jī)機(jī)件在其其不同部部位對材材料有不不同要求求，可采采用組合合式結(jié)構(gòu)構(gòu)，使零零件的工工作部分分采用貴貴重材料料，其它它非直接接工作部部分則可可采用廉廉價的材材料。(5)改改善善工藝方方法，實實現(xiàn)少或或無切削削加工，，省料又又省工，，提高材材料利用用率以降降低成本本。降低零件件成本的的措施：：2.3.2機(jī)機(jī)械零件件的常用用材料機(jī)械零件件常用的的材料有有鋼、鑄鐵、有色金屬屬、非金屬材材料和復(fù)合材料料。1．鋼鋼是機(jī)械械制造中中應(yīng)用最最廣和極極為重要要的材料料。按照照化學(xué)成成份，鋼鋼可分為為碳素鋼和合金鋼；按照零零件加工工工藝，，可分為為鑄鋼和鍛鋼；按照用用途，可可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼。碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼在機(jī)機(jī)械設(shè)計計中最為為常用。碳素結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼分普通碳素素鋼和優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素素鋼兩類。對于受力力不大，，而且基基本上承承受靜應(yīng)應(yīng)力的不不太重要要的零件件，可以以選用普普通碳素素鋼。普普通碳素素鋼（如如Q215、Q235等）只只保證機(jī)機(jī)械性能能，不保保證其化化學(xué)成份份，并且且不適宜宜作熱處處理，故故一般用用于不太太重要的的或不需需熱處理理的機(jī)件件和工程程結(jié)構(gòu)件件。碳素鋼的的性能主主要決定定于其含含碳量。。低碳鋼（含碳量量低于0.25%）可可淬性較較差，一一般用于于退火狀狀態(tài)下強(qiáng)強(qiáng)度不高高的零件件（如螺螺釘、螺螺母、小小軸），，也用于于鍛件和和焊接件件。低碳碳鋼經(jīng)滲滲碳處理理可用于于制造表表面硬、、耐磨并并承受沖沖擊負(fù)荷荷的零件件。中碳鋼（含碳量量0.25%~0.6%）可淬淬性以及及綜合機(jī)機(jī)械性能能均較好好，可進(jìn)進(jìn)行淬火火、調(diào)質(zhì)質(zhì)或正火火處理，，用于制制造受力力較大的的螺栓、、鍵、軸軸、齒輪輪等零件件。高碳鋼（含碳量量大于0.6%）可淬淬性更好好，經(jīng)熱熱處理后后有較高高的硬度度和強(qiáng)度度，主要要用于制制造彈簧簧、鋼絲絲繩等高高強(qiáng)度零零件。優(yōu)質(zhì)碳素素鋼（如15、45、50號鋼））可同時時保證其其機(jī)械性性能和化化學(xué)成份份，可用用于制造造需經(jīng)熱熱處理的的較重要要的零件件。合金鋼是是由碳鋼鋼在其中中加入某某些合金金元素冶冶煉而成成。每一種合合金元素素含量低低于2%或合金金元素總總含量低低于5%的稱低合金鋼鋼，每一種種合金元元素含量量為2%~5%或合合金元素素總含量量為5%~10%的的稱中合金鋼鋼，每一種種合金元元素含量量高于5%或合合金元素素總含量量高于10%的的稱高合金鋼鋼。合金元素素不同時時，鋼的的機(jī)械性性能有較較大的變變動并具具有各種種特殊性性質(zhì)。例如，鉻能提高鋼鋼的硬度度，并能能在高溫溫時防銹銹耐酸；；鎳使鋼具有有很高的的強(qiáng)度、、塑性與與韌性；；鉬能提高鋼鋼的硬度度和強(qiáng)度度，特別別能使鋼鋼具有較較高的耐耐熱性；；錳能使鋼鋼具有有良好好的淬淬透性性、耐耐磨性性。同同時含含有幾幾種合合金元元素的的合金金鋼（（如鉻鉻錳鋼鋼、鉻鉻釩鋼鋼、鉻鉻鎳鋼鋼），，其性性能的的改變變更為為顯著著。但但合金金鋼較較碳素素鋼價價貴，，對應(yīng)應(yīng)力集集中亦亦較敏敏感，，通常常在碳碳素鋼鋼難于于勝任任工作作時才才考慮慮采用用。此外，，合金金鋼如如不經(jīng)經(jīng)熱處處理，，其機(jī)機(jī)械性性能并并不明明顯優(yōu)優(yōu)于碳碳素鋼鋼，因因此，，合金金鋼零零件一一般都都需進(jìn)進(jìn)行熱熱處理理，以以充分分發(fā)揮揮材料料的潛潛在機(jī)機(jī)械性性能。。無論是是碳素素鋼還還是合合金鋼鋼，用用澆鑄鑄法所所得的的鑄件件毛坯坯均稱稱為鑄鋼。鑄鋼鋼主要要用于于制造造承受受重載載的大大型鑄鑄件。。鑄鋼鋼強(qiáng)度度明顯顯高于于鑄鐵鐵，與與碳素素鋼接接近。。鑄鋼鋼的彈彈性模模量約約為鑄鑄鐵的的2倍倍，因因此減減振性性不如如鑄鐵鐵。鑄鋼存在易易于產(chǎn)生縮縮孔等缺陷陷，鑄造工工藝性不如如鑄鐵。鑄鑄鋼品種很很多，有碳碳素鑄鋼、、低合金鑄鑄鋼、耐蝕蝕鑄鋼、耐耐熱鑄鋼等等。附表1.1為常常用鋼的機(jī)機(jī)械性能及及應(yīng)用舉例例。2．鑄鐵含碳量大于于2%的鐵鐵碳合金稱稱為鑄鐵。。鑄鐵是用用量最多的的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)材料。鑄鐵成本本低廉，耐耐磨和減振振性能好。。鑄鐵一般分分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和特殊性能鑄鑄鐵等。其中最最常用的是是灰鑄鐵?；诣T鐵（HT）主要要用于中等等載荷以下下的結(jié)構(gòu)件件、復(fù)雜的的薄壁件和和潤滑條件件下的摩擦擦副零件等等?；诣T鐵的強(qiáng)強(qiáng)度極限隨隨壁厚增加加而減小，，設(shè)計時應(yīng)應(yīng)考慮工藝藝需要使壁壁厚盡可能能一致?；一诣T鐵的抗抗壓強(qiáng)度與與抗拉強(qiáng)度度比約為4：1，因因此在結(jié)構(gòu)構(gòu)上應(yīng)當(dāng)盡盡量使鑄件件受壓縮，，不受或少少受拉伸或或彎曲?；一诣T鐵的彈彈性模量比比鋼低，剛剛度比鋼差差?；诣T鐵鐵減振性能能好，常用用于機(jī)器的的機(jī)座及機(jī)機(jī)體等?；一诣T鐵屬脆脆性材料，，不適宜承承受沖擊載載荷，也不不能輾壓和和鍛造，不不易焊接。。球墨鑄鐵（（QT）基基體中的石石墨呈球狀狀，提高了了基體強(qiáng)度度和承受應(yīng)應(yīng)力集中的的能力，其其強(qiáng)度比灰灰鑄鐵高一一倍和普通通碳素鋼接接近。球墨墨鑄鐵價格格比鋼便宜宜，廣泛用用于受沖擊擊載荷的高高強(qiáng)度鑄件件，如曲軸軸、齒輪等等?？慑戣T鐵（（KT）主主要用于尺尺寸太小、、形狀復(fù)雜雜、不能用用鑄鋼和鍛鍛鋼制造，，而灰鑄鐵鐵又不能滿滿足強(qiáng)度和和高延伸率率要求時的的情況，它它是鑄件而而不是鍛件件。可鍛鑄鑄鐵強(qiáng)度和和塑性近似似于普通碳碳素鋼和球球墨鑄鐵。。3．有色金金屬合金有色金屬合合金具有某某些特殊性性能，如良良好的減摩性、跑合性、抗腐蝕性、抗磁性、導(dǎo)電性等。鋁合金強(qiáng)度度與密度比比值比鋼高高，具有比比較高的機(jī)機(jī)械強(qiáng)度；；但硬度低低、抗壓強(qiáng)強(qiáng)度低、不不