第2章機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識

1、湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第第2章章 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識22 機(jī)械零件的主要失效形式和工作能力機(jī)械零件的主要失效形式和工作能力24 機(jī)械零件的材料及熱處理機(jī)械零件的材料及熱處理25 摩擦、磨損與潤滑摩擦、磨損與潤滑26 機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化21 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序23 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和一般設(shè)計(jì)步驟機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和一般設(shè)計(jì)步驟湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 本章概要本章概要機(jī)械設(shè)計(jì)：指規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的機(jī)械設(shè)計(jì)：指規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的 新機(jī)械或改進(jìn)原有機(jī)械的性能。新

2、機(jī)械或改進(jìn)原有機(jī)械的性能。機(jī)械設(shè)計(jì)中的共性問題：機(jī)械設(shè)計(jì)中的共性問題： 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序；機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序； 機(jī)械零件的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；機(jī)械零件的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；機(jī)械零件的材料及材料選擇的基本原則；機(jī)械零件的材料及材料選擇的基本原則；摩擦、磨損和潤滑的概念；摩擦、磨損和潤滑的概念；零件的結(jié)構(gòu)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化。零件的結(jié)構(gòu)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的新機(jī)械或改規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的新機(jī)械或改 進(jìn)原有機(jī)械的性能。進(jìn)原有機(jī)械的性能?；疽螅涸跐M足預(yù)期功能的前提下，效率高、快速響基本要求：

3、在滿足預(yù)期功能的前提下，效率高、快速響應(yīng)市場、性能好、安全可靠、環(huán)保、操作方便、維修簡應(yīng)市場、性能好、安全可靠、環(huán)保、操作方便、維修簡單、造型美觀、成本低單、造型美觀、成本低 。（多快好省、多快好省、TQCSER、兩型社會、兩型社會 ）（可靠性、安全性）（可靠性、安全性）機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容：1.1.確定確定機(jī)械的工作原理，選擇適宜的機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)；機(jī)械的工作原理，選擇適宜的機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)；2. 擬定設(shè)計(jì)方案；擬定設(shè)計(jì)方案；3. 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，計(jì)算各構(gòu)件上的載荷；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，計(jì)算各構(gòu)件上的載荷；4. 進(jìn)行零部件工作能力計(jì)算、總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；進(jìn)行零部件工作能力

4、計(jì)算、總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；21 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序5. 先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，材料、熱處理、加工工藝的選擇。先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，材料、熱處理、加工工藝的選擇。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 21 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序：確定零部件的基本尺寸，繪制裝配圖和零件圖確定零部件的基本尺寸，繪制裝配圖和零件圖 1. 明確設(shè)計(jì)要求；（產(chǎn)品規(guī)劃即確定設(shè)計(jì)任務(wù)書）明確設(shè)計(jì)要求；（產(chǎn)品規(guī)劃即確定設(shè)計(jì)任務(wù)書） 2. 提出設(shè)計(jì)方案；（概念設(shè)計(jì)：多個(gè)方案的選優(yōu)）提出設(shè)計(jì)方案；（概念設(shè)計(jì)：多個(gè)方案的選優(yōu)

5、）3. 構(gòu)形設(shè)計(jì)；（計(jì)算構(gòu)件載荷和零件的工作能力）構(gòu)形設(shè)計(jì)；（計(jì)算構(gòu)件載荷和零件的工作能力） 4. 編制技術(shù)文件；（生產(chǎn)、檢驗(yàn)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行編制技術(shù)文件；（生產(chǎn)、檢驗(yàn)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行 和維護(hù)的依據(jù)）和維護(hù)的依據(jù)） 5. 技術(shù)審定；（樣機(jī)、小批量生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)）技術(shù)審定；（樣機(jī)、小批量生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)）總體布局、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析總體布局、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析最后是產(chǎn)品定型最后是產(chǎn)品定型湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 22 機(jī)械零件的主要失效形式和工作能力機(jī)械零件的主要失效形式和工作能力一、機(jī)械零件的主要失效形式：一、機(jī)械零件的主要失效形式： 機(jī)械零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求性能時(shí)，機(jī)械

6、零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求性能時(shí)，或或 機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時(shí)，稱為失效。機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時(shí)，稱為失效。 失效失效破壞破壞失效形式失效形式:變形失效：變形失效：彈性和塑性變形彈性和塑性變形斷裂失效斷裂失效;表面損傷失效：表面損傷失效： 腐蝕、磨損和接觸疲勞腐蝕、磨損和接觸疲勞強(qiáng)烈振動(dòng)、摩擦傳動(dòng)打滑、連接松弛等強(qiáng)烈振動(dòng)、摩擦傳動(dòng)打滑、連接松弛等二、機(jī)械零件的工作能力二、機(jī)械零件的工作能力在不發(fā)生失效的條件下，在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是對載荷而言，零件所能安全工作的限度。通常此限度是對載荷而言，所以習(xí)慣上又稱為：承載能力所以習(xí)慣上又

7、稱為：承載能力 如變形、溫度、速度、壓力等。取較小值如變形、溫度、速度、壓力等。取較小值湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 計(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力按計(jì)算載荷計(jì)算所得之應(yīng)力：按計(jì)算載荷計(jì)算所得之應(yīng)力：載荷系數(shù)載荷系數(shù)K 考慮各種附加載荷因素的影響?？紤]各種附加載荷因素的影響。名義載荷名義載荷在理想平穩(wěn)工作條件下零件所受的載荷。在理想平穩(wěn)工作條件下零件所受的載荷。靜載荷靜載荷-大小、方向、位置不變或變化平穩(wěn)的載荷大小、方向、位置不變或變化平穩(wěn)的載荷 計(jì)算載荷計(jì)算載荷載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。(實(shí)際載荷實(shí)際載荷)名義應(yīng)力名義應(yīng)力按名義載荷計(jì)算所得之應(yīng)力。按名義載荷計(jì)算所得之應(yīng)力

8、。、動(dòng)載荷動(dòng)載荷-大小、方向、位置隨時(shí)間變化的載荷大小、方向、位置隨時(shí)間變化的載荷 三、三、 許用應(yīng)力和極限應(yīng)力、接觸應(yīng)力許用應(yīng)力和極限應(yīng)力、接觸應(yīng)力1. 幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2、應(yīng)力的種類、應(yīng)力的種類ot = =常數(shù)常數(shù) max脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力r =0m靜應(yīng)力靜應(yīng)力: = =常數(shù)常數(shù)變應(yīng)力變應(yīng)力: 隨時(shí)間變化隨時(shí)間變化2minmaxm平均應(yīng)力平均應(yīng)力:2minmaxa應(yīng)力幅應(yīng)力幅:Tmaxminaam循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力ot變應(yīng)力的循環(huán)特性變應(yīng)力的循環(huán)特性:maxminaa對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力r =- -1ot脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循

9、環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力 -1 -1= 0= 0 +1 +1靜應(yīng)力靜應(yīng)力otaaminr =+1靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力與隨機(jī)變應(yīng)力與隨機(jī)變應(yīng)力maxminr湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力靜應(yīng)力下，零件材料的破壞形式：靜應(yīng)力下，零件材料的破壞形式：斷裂斷裂或或塑性變形塑性變形塑性塑性材料，取材料，取屈服極屈服極限限S S 作作為極限應(yīng)力為極限應(yīng)力, ,許用應(yīng)力為：許用應(yīng)力為：脆性脆性材料：取強(qiáng)度材料：取強(qiáng)度極極限限b b作作為極限應(yīng)力為極限應(yīng)力, ,許用應(yīng)力為：許用應(yīng)力為：Ss變應(yīng)力下的許用應(yīng)力變應(yīng)力下

10、的許用應(yīng)力變應(yīng)力下，零件的損壞形式是變應(yīng)力下，零件的損壞形式是疲勞斷裂疲勞斷裂。疲勞斷裂。疲勞斷裂具有以下特征：具有以下特征： 1) 疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限 低，甚至比屈服極限低低，甚至比屈服極限低; 2) 疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂;3) 疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。微裂紋，隨應(yīng)力微裂紋，隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)逐漸擴(kuò)展，直至斷裂。疲勞斷裂不同于一般靜力斷裂，是與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)逐漸擴(kuò)展，直至斷裂。疲勞斷裂不同于一般靜力

11、斷裂，是與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(即使用期限或壽命即使用期限或壽命)有關(guān)的斷裂。有關(guān)的斷裂。 脆性材料和塑性材料脆性材料和塑性材料S是安全系數(shù)是安全系數(shù)Sb湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 A. . 疲勞曲線疲勞曲線NO-1N0-1NN通過實(shí)驗(yàn)得出。由圖可知：應(yīng)力越小，試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就越多。應(yīng)力應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N 之間之間的關(guān)系曲線稱為：的關(guān)系曲線稱為：疲勞曲線疲勞曲線當(dāng)當(dāng)NNNN0 0 時(shí)時(shí), ,試件將不會斷裂。試件將不會斷裂。N N0 0 循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù) 左邊為有限壽命區(qū)，右邊為無限壽命區(qū)N N0 0 對應(yīng)的應(yīng)力稱為：對應(yīng)的應(yīng)力稱為：CNNmmN011當(dāng)當(dāng)NNN2%含

12、碳量含碳量 2%鐵碳合金鐵碳合金特點(diǎn)：特點(diǎn)：良好的液態(tài)流動(dòng)性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件。良好的液態(tài)流動(dòng)性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件。 較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、 成本低廉。成本低廉。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。應(yīng)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 選用原則：選用原則： 優(yōu)選碳素鋼，其次是優(yōu)選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。硅、錳、硼、釩類合金鋼。特點(diǎn)：特點(diǎn)：與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性。與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性。 可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和

13、加工性能。可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。零件毛坯獲取方法：零件毛坯獲取方法：鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍極其廣泛。應(yīng)用范圍極其廣泛。表表2-a 常用材料的相對價(jià)格常用材料的相對價(jià)格材材 料料 種種 類類 規(guī)規(guī) 格格 相對價(jià)格相對價(jià)格熱軋圓剛熱軋圓剛 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235 （ 3342） 1鑄鑄 件件優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 （ 2950） 1.51.8 合金結(jié)構(gòu)鋼（合金結(jié)構(gòu)鋼（ 2950） 1.72.5 滾動(dòng)軸承鋼（滾動(dòng)軸承鋼（ 2950） 3 合金工具鋼（合金工具鋼（ 2950） 320 4Cr9Si2耐熱鋼（耐熱鋼（ 2950） 5

14、 灰鑄鐵鑄件灰鑄鐵鑄件 0.85 碳素鋼鑄件碳素鋼鑄件 1.7 銅合金、鋁合金鑄件銅合金、鋁合金鑄件 810 價(jià)格便宜且供應(yīng)充分 我國資源豐富 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 3. .銅合金銅合金銅鋅合金，并含有少量的銅鋅合金，并含有少量的錳、錳、鋁鋁、鎳鎳特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有良好的塑性和液態(tài)流動(dòng)性。青銅合金還具具有良好的塑性和液態(tài)流動(dòng)性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。有良好的減摩性和抗腐蝕性。零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣泛。應(yīng)用范圍廣泛。種類種類青銅青銅黃銅黃銅軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）含錫青銅、不含錫青銅含錫青銅

15、、不含錫青銅二、非金屬材料二、非金屬材料1. . 橡膠橡膠 橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動(dòng)的膠帶常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動(dòng)的膠帶等。等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。 鋁青銅鋁青銅湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2. . 塑料塑料 塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕而且各種不同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕熱熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在性、絕緣性、減摩性

16、、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。 3. .其它非金屬材料：其它非金屬材料：皮革、木材、紙板、棉、絲等。皮革、木材、紙板、棉、絲等。選材因素選材因素：用途、用途、工作條件工作條件、物理物理、化學(xué)化學(xué)、機(jī)械工藝性能機(jī)械工藝性能、經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性。性。零件材料零件材料各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中查得。和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中查得。為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量縮減材料為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量縮減材料的品種。的品種。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 表表2-2 常

17、用鋼鐵材料的牌號及力學(xué)性能常用鋼鐵材料的牌號及力學(xué)性能材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 性性 能能 試件尺寸試件尺寸類類 別別 牌牌 號號 強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限B B 屈服極限屈服極限S S 延伸率延伸率% mm% mmQ215 335-410 215 31 碳素碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 優(yōu)質(zhì)碳素優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMn

18、Ti 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270-500 500 270 18 鑄鑄 鋼鋼ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 - - 灰鑄鐵灰鑄鐵HT200 195 - - HT250 240 - - 壁厚壁厚1020QT400-15 400 250 15 球墨鑄鐵球墨鑄鐵QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚壁厚30200湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 24 機(jī)械零件的材料及熱處理機(jī)械零件的材料及熱處理力學(xué)物理化學(xué)性能三、機(jī)械零件材

19、料的選擇原則三、機(jī)械零件材料的選擇原則1.1. 材料的使用性能應(yīng)滿足工作條件材料的使用性能應(yīng)滿足工作條件材料價(jià)格國家資源狀況加工成本案例案例:2. 材料的工藝性能應(yīng)滿足加工要求材料的工藝性能應(yīng)滿足加工要求 3. 零件生產(chǎn)的總成本最低零件生產(chǎn)的總成本最低批量生產(chǎn)批量生產(chǎn):減數(shù)器箱體減數(shù)器箱體: 單件生產(chǎn)單件生產(chǎn): 鋼板焊接鋼板焊接 鑄鐵鑄造鑄鐵鑄造加工難易程度：鑄造性、可鍛性、焊接性切削加工性，熱處理性等湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 24 機(jī)械零件的材料及熱處理機(jī)械零件的材料及熱處理四、金屬材料的熱處理四、金屬材料的熱處理（常用熱處理方法和應(yīng)用（常用熱處理方法和應(yīng)用 表表2-3）熱處理：

20、熱處理：改善金屬材料的使用性能和工作性能的一種工改善金屬材料的使用性能和工作性能的一種工 藝方法。包括預(yù)先熱處理和最終熱處理。藝方法。包括預(yù)先熱處理和最終熱處理。定義：定義：將零件加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后采將零件加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后采用一定的速度進(jìn)行冷卻的一種工藝方法。用一定的速度進(jìn)行冷卻的一種工藝方法。預(yù)先熱處理：退火、正火、調(diào)質(zhì)等。一般在半精加工之前預(yù)先熱處理：退火、正火、調(diào)質(zhì)等。一般在半精加工之前不改變零件的形狀和尺寸不改變零件的形狀和尺寸最終熱處理：淬火、回火、時(shí)效、化學(xué)熱處理等。最終熱處理：淬火、回火、時(shí)效、化學(xué)熱處理等。 一般安排在半精加工之后，精加工之前。

21、一般安排在半精加工之后，精加工之前。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 25 摩擦、磨損與潤滑摩擦、磨損與潤滑機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)依靠兩接觸表面的相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。而相機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)依靠兩接觸表面的相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。而相對運(yùn)動(dòng)必然伴隨著摩擦和磨損。對運(yùn)動(dòng)必然伴隨著摩擦和磨損。 摩擦的普遍性摩擦的普遍性 兩面性兩面性 摩擦：摩擦：在外力作用下，產(chǎn)生阻礙物體間相對運(yùn)動(dòng)（或在外力作用下，產(chǎn)生阻礙物體間相對運(yùn)動(dòng)（或 趨勢）的阻力的現(xiàn)象。趨勢）的阻力的現(xiàn)象。靜靜動(dòng)摩擦動(dòng)摩擦;滑動(dòng)滑動(dòng)滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦; 干干/邊界邊界/流動(dòng)流動(dòng)/混合摩擦混合摩擦 干摩擦：干摩擦：兩接觸表面直接接觸，不加入任何潤滑油的兩接觸表面直接接觸，

22、不加入任何潤滑油的 摩擦。摩擦。磨損嚴(yán)重磨損嚴(yán)重 邊界摩擦：邊界摩擦：運(yùn)動(dòng)副摩擦面上有一層邊界膜起潤滑作用運(yùn)動(dòng)副摩擦面上有一層邊界膜起潤滑作用 的摩擦。的摩擦。有磨損有磨損 流體摩擦：流體摩擦：兩摩擦面表被流體完全隔開狀態(tài)下的摩擦。兩摩擦面表被流體完全隔開狀態(tài)下的摩擦。 理想的摩擦狀態(tài)。理想的摩擦狀態(tài)。 混合摩擦：混合摩擦：邊界摩擦與流體摩擦共存的摩擦狀態(tài)。邊界摩擦與流體摩擦共存的摩擦狀態(tài)。 有時(shí)存在磨損有時(shí)存在磨損湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 25 摩擦、磨損與潤滑摩擦、磨損與潤滑 磨損：磨損：運(yùn)動(dòng)副摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)副摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象。摩擦的直接結(jié)摩擦的直接

23、結(jié)果果磨損磨損 間隙間隙精度精度 效率效率 振動(dòng)振動(dòng)沖擊沖擊噪音噪音據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80%的損壞零件是因磨損而報(bào)廢的。的損壞零件是因磨損而報(bào)廢的。 磨損過程：磨損過程：分磨合、穩(wěn)定磨損和劇烈磨損三個(gè)階段。分磨合、穩(wěn)定磨損和劇烈磨損三個(gè)階段。 磨合穩(wěn)定磨損劇烈磨損磨損量 q時(shí)間 t湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 磨損的主要類型磨損的主要類型 ：1）磨粒磨損磨粒磨損2）粘著磨損粘著磨損(膠合磨損膠合磨損)在滾動(dòng)或兼有滑動(dòng)和滾動(dòng)的高副中，如凸輪、齒輪等，受載時(shí)材料表層有很大的接觸應(yīng)力。當(dāng)載荷重復(fù)作用時(shí)，常會出現(xiàn)表層金屬呈小片狀剝落，而在零件表面形成小坑。 在摩擦過程申，與周圍介質(zhì)發(fā)生化

24、學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)的磨損.硬質(zhì)顆?；蚰Σ帘砻嫔嫌驳耐狗?，在摩擦過程中引起的材料脫落現(xiàn)象稱為磨粒磨損 。硬質(zhì)顆粒可能是零件本身磨損造成的金屬微粒，也可能是外來的塵土雜質(zhì)等。摩擦面間的硬粒，能使表面材料脫落而留下溝紋。加工后的零件表面總有一定的粗糙度。摩擦表面受載時(shí)，實(shí)際上只有部分峰頂接觸，接觸處壓強(qiáng)很高，能使材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)。若接觸處發(fā)生粘著，滑動(dòng)時(shí)會使接觸表面材料由一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，這種現(xiàn)象稱為粘著磨損(膠合磨損)。所謂材料轉(zhuǎn)移是指接觸表面擦傷和撕脫，嚴(yán)重時(shí)摩擦表面能相互咬死。 3）疲勞磨損疲勞磨損(疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕)4）腐蝕磨損腐蝕磨損湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 磨損的主要

25、類型磨損的主要類型 ：1）磨粒磨損磨粒磨損2）粘著磨損粘著磨損(膠合磨損膠合磨損)3）疲勞磨損疲勞磨損(疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕)4）腐蝕磨損腐蝕磨損潤滑：潤滑：在相對運(yùn)動(dòng)表面間涂充潤滑物質(zhì)，形成潤滑膜以降在相對運(yùn)動(dòng)表面間涂充潤滑物質(zhì)，形成潤滑膜以降 低摩擦減少磨損的技術(shù)方法。低摩擦減少磨損的技術(shù)方法。還有緩沖、吸振、散熱、密封的作用還有緩沖、吸振、散熱、密封的作用潤滑物質(zhì)（潤滑劑）：氣體、液體、半固體、固體。潤滑物質(zhì)（潤滑劑）：氣體、液體、半固體、固體。礦物油礦物油/合成油合成油 常用的是潤滑油、潤滑脂。常用的是潤滑油、潤滑脂。 潤滑油：手工、滴油、油環(huán)、飛濺、壓力循環(huán)潤滑油：手工、滴油、油環(huán)、飛濺

26、、壓力循環(huán) 潤滑脂：人工、脂杯、脂槍、加脂裝置潤滑脂：人工、脂杯、脂槍、加脂裝置 常用潤滑油、脂的性質(zhì)和用途常用潤滑油、脂的性質(zhì)和用途 表表2-5、2-6潤滑方法潤滑方法 ： 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 26 機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化一、機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)一、機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性工藝性零件設(shè)零件設(shè)計(jì)要求計(jì)要求使用要求使用要求具備所要求的工作能力；具備所要求的工作能力；制造要求制造要求制造工藝可行，成本低；制造工藝可行，成本低；零件結(jié)構(gòu)工藝性良好的標(biāo)志：零件結(jié)構(gòu)工藝性良好的標(biāo)志： 在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工且費(fèi)用低。在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工

27、且費(fèi)用低。結(jié)構(gòu)工藝性的基本要求：結(jié)構(gòu)工藝性的基本要求：1) 毛坯選擇合理毛坯選擇合理制備方法制備方法考慮生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，選用單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，選用棒料、板材、型材或焊件。棒料、板材、型材或焊件。應(yīng)用于大批量生產(chǎn)。應(yīng)用于大批量生產(chǎn)。用型材用型材焊接焊接鍛造鍛造鑄造鑄造沖壓沖壓 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 2) 結(jié)構(gòu)簡單合理結(jié)構(gòu)簡單合理最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面及其組合；最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面及其組合；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；3) 合理的制造精度和表面粗糙度合理的制造精度和表面粗糙度零件的加工成本

28、隨精度的提高和表面粗糙度的降低而急劇零件的加工成本隨精度的提高和表面粗糙度的降低而急劇增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求的前提增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、 螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量；螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量；4) 盡量減小零件的加工量盡量減小零件的加工量毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工，

29、節(jié)約材料、降低成本。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等先進(jìn)工藝滿足上述要求。末冶金等先進(jìn)工藝滿足上述要求。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、機(jī)械零件的二、機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容：內(nèi)容： 1)1)產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié)構(gòu)等將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié)構(gòu)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格品種滿足依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格品種滿足用戶的廣泛要求。用戶的廣泛要求。定義：定義：標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會實(shí)踐中，對重復(fù)事務(wù)和概念，通過制定、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)踐中，對重復(fù)事務(wù)和概念，通過制定、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，以獲得最佳秩序和效益。準(zhǔn)，以獲得最佳秩序和效益。2)零部件的通用化零部件的通用化將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓等），經(jīng)將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓等），經(jīng)過統(tǒng)