機(jī)械零件選材

1、精品資料推薦第10章 I工程材料的選擇教學(xué)基本內(nèi)容：1、機(jī)械零件的失效分析；2、選材的基本原則；3、典型零件的選材。教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個層次）：1、掌握機(jī)械零件選材的基本原則；2、熟悉典型零件的選材；3、了解機(jī)械零件的失效分析方法。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1、重點(diǎn)：1）機(jī)械零件選材的基本原則；2）典型零件的選材。2、難點(diǎn)：1）機(jī)械零件的失效分析；2）根據(jù)機(jī)械零件的工作條件，選擇合理的材料，并制定其熱處理工藝。 教學(xué)方法及手段：1、PPT講解；2、課堂討論。作業(yè)、討論題、思考題：1、分析與討論軸類零件的工作條件，選擇合理的材料，并制定其熱處理 工藝？2、分析與討論齒類零件的工作條件，選

2、擇合理的材料，并制定其熱處理 工藝？3、分析與討論箱體類零件的工作條件，選擇合理的材料，并制定其熱處 理工藝？第十章機(jī)械零件選材 第一節(jié)機(jī)械零件的失效分析 亠、失效的概念 零件完全破壞，不能繼續(xù)工作； 嚴(yán)重?fù)p傷，繼續(xù)工作不安全； 雖能安全工作，但不能滿意地起到預(yù)期的作用。1、零件工作條件、失效形式及要求的力學(xué)性能零件工作條件失效形式要求的力學(xué)性能應(yīng)力種類載荷性質(zhì)其它緊固螺栓拉、剪應(yīng)力靜過量變形、斷裂強(qiáng)度、塑性傳動軸彎、扭應(yīng)力循環(huán)沖擊軸頸處摩擦，振動疲勞破壞、過量變形、軸頸處磨損綜合力學(xué)性能傳動齒輪壓、彎應(yīng)力循環(huán)沖擊強(qiáng)烈摩擦，振動磨損、疲勞麻點(diǎn)、齒折斷表面咼硬度及疲勞極限，心部較高強(qiáng)度、韌性彈簧

3、扭應(yīng)力（螺旋 簧）彎應(yīng) 力（板簧）循環(huán)、沖擊振動彈性喪失、疲勞破壞彈性極限、屈強(qiáng)比、疲勞極限油泵柱塞副壓應(yīng)力循環(huán)、沖擊摩擦，腐蝕磨損硬度、抗壓強(qiáng)度冷作模具復(fù)雜應(yīng)力循環(huán)、沖擊強(qiáng)烈摩擦磨損、脆斷硬度、足夠的強(qiáng)度、韌性壓鑄模復(fù)雜應(yīng)力循環(huán)、沖擊高溫?zé)崞凇⒋鄶?、磨損高溫強(qiáng)度、抗熱疲勞性、足夠的韌性與熱硬性第二節(jié)選材的基本原則一、材料的最終性能應(yīng)滿足零件的技術(shù)要求1、通常以6 b（ 6 0.2）作為零件的設(shè)計指標(biāo)。6 b（ 6 0.2）愈高，機(jī)器愈輕，壽命愈長；2、塑性指標(biāo)（3、®）不能直接用于設(shè)計計算，它的主要作用是增加零件 抗過載能力（如應(yīng)力集中），提高零件的安全性；3、硬度（HRC HB

4、S作為加工工藝的 最終檢驗(yàn)指標(biāo)。二、材料的工藝性能良好： 越怦加工工藝性縫橋丈接*嗔到零件的施量生產(chǎn)披申和半工藝烽健利機(jī)械性魅棺牙盾時.有時要選擇工藝性能Jt好鮒甘 料*両打茶翌機(jī)械性總疋優(yōu)越的+1料.1. 盡量罐用工藝簡單的材料2. 堆特甘質(zhì)與共工藝性要垠3. 杳工序工藝之冋的相亙聯(lián)黨和結(jié)令1、鑄造性能的比較林料便動性收曙性棗析馳K tmm好小小瞬內(nèi)動小大小小易旳成楓廊積白口化鼬小差大大大導(dǎo)熱讎扇發(fā)級裂艇黃嗣P -一好小較小較小易械集中飆競鋁合金借好小小洪|2、鍛造性能比較1）低碳鋼最好，中碳鋼次之，高碳鋼較差；2）低合金鋼可鍛性近于中碳鋼，高合金鋼的較差；3）鋁合金：因鍛造溫度范圍窄，可鍛

5、性并不很好；4）銅合金的可鍛性一般較好。3、焊接性能1）銅合金和鋁合金的焊接性能較差；2）灰口鑄鐵基本上不能焊；3）低碳鋼和碳含量低于0. 18%的合金鋼有較好的焊接性能，碳含量大于0. 45%的碳鋼和碳含量大于0. 35%的合金鋼的焊接性能較差。碳含量和合金 元素含量越高，焊接性能越差。4、切削加工性能等級切刖加工性能Kr代表性林料1匕很容易加工8-20鋁牘合金2易加工2.57 0易切削鋼3易加工1.67.530鋼正火41一般L0-L5臉鋼、慶口停鐵5|一般0.7 0,985鋼（軋材人2G13鋼調(diào)質(zhì)S 1難加工0.50 65鋼調(diào)質(zhì)、易切削不銹鋼7難加工0.15-0.5Crl8Ni9TivW1

6、8Cr4Vfl-8 11難加工0* 04 Q* 14耐熱合金、餡合金三、充分考慮經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性：包皓材料的咸本.器件的總咸本省IS家的資瀝等.折料的直接成本在產(chǎn)品總成本中占有較大比重.用材的相對卷定性、材料在制造過程中的利用審.林料的工藝性及其回用性等撫將形響到錄件的總成本常用金屬材料的相對價格材料相對價格材料相對價格碳素結(jié)構(gòu)鋼1鉻不銹鋼5低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼1. 25鉻鎳不銹鋼15優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼1. 31.5普通黃銅13-17易切鋼1. 7錫青銅、鋁青銅19合金結(jié)構(gòu)鋼（鉻鎳除外）1.7-2.5灰鑄鐵件-1.8鉻鎳合金結(jié)構(gòu)鋼5球墨鑄鐵件-1.4滾動軸承鋼3可鍛鑄鐵件-1 .5碳素工具鋼1. 6碳素

7、鑄鋼件2.5-3低合金工具鋼34鑄造鋁合金、銅合金8-10咼速鋼16-20鑄造錫基軸承合金23硬質(zhì)合金150-200鑄造鉛基軸承合金10常用熱處理的相對加工費(fèi)用熱處理方法相對加工費(fèi)用熱處理方法相對加工費(fèi)用退火（電爐）1調(diào)質(zhì)2. 5球化退火1.8鹽浴爐淬火及刀具、模具6-7 . 5正火（電爐）1回火結(jié)構(gòu)零件3滲碳淬火+回火6冷處理3氮化3 8高頻感應(yīng)加熱淬火按淬火長度計算，一般比滲碳淬火價廉第三節(jié)典型零件材料的選擇h軸類零件：主軸.花饞軸曲軸.凸輪軸轉(zhuǎn)子和絲桿等1）王作條件 同時承受彎曲、扭轉(zhuǎn)交變負(fù)荷，如發(fā)動機(jī)曲卵h 主要承受交變扭轉(zhuǎn)負(fù)荷或有沖擊，如各種傳動軸* 同時承受彎.扭.拉"壓

8、的交變負(fù)荷，如紬怕的強(qiáng)進(jìn)器主軸; 負(fù)荷較小，主要考慮剛度、強(qiáng)度及耐磨性要求.如各種機(jī)床主軸等。2）力學(xué)性能的要求優(yōu)良的綜合力學(xué)性能：耐磨性好，疲勞強(qiáng)度高工在高溫及腐蝕 介質(zhì)中工作的軸類，還要求良好的熱強(qiáng)性*抗蝕性和抗高溫磨損性能。3）軸類零件材料的選用（1）通常調(diào)質(zhì)鋼i >輕載主軸（載荷小、扭矩和沖擊不大售®<25-30）：40. 45. 50n.中載主軸（載荷中等；扭矩大、磨損較嚴(yán)重、®>30inlii、形狀復(fù)雜九740C“ 35CrMo 42CrMo. 42CrMnMo 等鋼.說“高精度主軸（載荷不大*精度非常高、熱處理變形極小入38CrMoAlA#

9、（2）滲碳鋼重載主軸（載荷大.扭矩和沖擊大,磨損嚴(yán)重.<»>3020Cr. 20CrMnTi 等滲碳鋼。4）加工工藝路線（見膠片）.2、齒輪類零件的選材1)2)3)工作條件：很大的交變彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力；強(qiáng)烈的摩擦；沖擊力損 壞形式主要是齒部折斷和齒面的過度磨損.性能要求：具有高的彎曲疲勞與接觸疲勞強(qiáng)度，高的硬度和耐虜性，齒 心部應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性，此外"還應(yīng)有好的熱處理工藝性.齒輪零件材料的選用（1）低速（16m/s）.低載齒輪灰口鑄鐵.球噩鑄鐵籌制S（2）低速、中載、輕微沖擊齒輪：40. 45、40Cr等調(diào)質(zhì)鋼制遣。<3）中速（610m/s人中載、承

10、受一定沖擊的齒輪：40Cr. 35CrMo. 42CrMo.42CrMnMo等調(diào)質(zhì)鋼和38CrMoAlA滲氮鋼制造（4）高速（1 一15m/s）.中載或重載、承受較大沖擊的齒輪，20Cr. 20CrMnTi. 12Cr2Ni4A 等滲碳鋼制造.4）加工工藝路線（見膠片兒3. 殼體類零件的選材（見膠片人三、箱體類/件箱體品機(jī)器的基礎(chǔ)零件，用來保證箱休 內(nèi)各運(yùn)動零部件的正確御對位置*便取勢調(diào) 運(yùn)轉(zhuǎn)*在工作時，箱休承受?？诹慵詵X及它 們之間運(yùn)動的作川力等.因此*對箱休的力 學(xué)性能鑒求墾，足夠抗壓!浚利剛度"札如滅振件.'箱體敗具有形狀復(fù)雜.休積較大.樂沁皿特點(diǎn)，般選川鑄趕毛壞。対工作平穩(wěn)和中等栽荷的箱體，一股選川次鑄鐵HT15Q、HT20&l