《機械設計基礎》課件－+機械零件設計概論

1、1第7章 機械零件設計概論第一節(jié) 機械零件設計概述第二節(jié) 機械零件的強度第三節(jié) 機械零件的接觸強度第四節(jié) 機械設計中的耐磨性 第五節(jié) 機械制造常用材料及其選擇第六節(jié) 公差與配合、外表粗糙度第七節(jié) 機械零件的工藝性及標準化 本章總結(jié)2第一節(jié) 機械零件設計概述一、研究對象和任務二、機械零件設計概述3一、研究對象和任務1.研究對象2.研究任務 4一、研究對象和任務 1.研究對象 一臺機器，從運動的角度來看，它是由一些機構(gòu)構(gòu)件所組成； 如果從制造的角度來看，那么它是由一些零件所組成。 機械零件是組成機器的根本單元。注意：前面講的內(nèi)容，都是機構(gòu)構(gòu)件，它是從運動的角度來研究的。 機械零件分兩大類：通用零件

2、和專用零件。 1通用零件在各種機器上經(jīng)常使用的。 如聯(lián)接件：螺栓、鍵、銷等； 傳動件：帶、鏈、齒輪、蝸桿蝸輪等。 注意區(qū)分：齒輪機構(gòu)傳遞運動的角度來稱呼 齒輪傳動傳遞動力的角度來稱呼 軸、軸承、聯(lián)軸器； 彈簧。5一、研究對象和任務 1.研究對象 2專用零件在特定的機器上才用到的。 如內(nèi)燃機上的活塞 汽輪機上的葉片 螺旋槳輪船和老式飛機上用 梭子紡織機上用 機械設計只研究通用零件。 6一、研究對象和任務 2.研究任務 主要研究通用零件的工作能力零件不發(fā)生失效能平安 工作的限度。 失效零件喪失工作能力，不能正常工作。 工作能力與許多因素有關(guān)，如材料、結(jié)構(gòu)、工作能力的計算即如何判斷工作能力夠否、制造

3、、維護等。 機械設計的內(nèi)容包括了這些因素。 工程制圖只是畫，工程力學只是算，機械零件設計就有條件在研究機械零件的根底上進行設計。 研究通用零件的工作能力為主，從而帶動機械設計。7一、研究對象和任務 2.研究任務 學習機械零件設計要到達以下要求：1掌握通用零件的工作原理和特點，目的是能夠合理選擇零件 類型；2能計算通用零件的工作能力包括設計計算和校核計算；3學習機械零件的結(jié)構(gòu)設計，了解使用、維護的知識；4學習運用標準、標準指企業(yè)的標準和手冊等設計資料；5具有設計通用零件和簡單傳動裝置的能力；6具有分析機械零件的失效原因，并能提出改進措施的能力。8二、機械零件設計概述1.機械零件設計應滿足的要求2

4、.機械零件設計的一般步驟3.機械零件的工作能力、失效形式、計算準那么9二、機械零件設計概述 1.機械零件設計應滿足的要求 (即零件設計好壞的標準)：1工作可靠 保證工作能力。2本錢要低 本錢包括：材料的費用、制造的費用。材料應當合理選擇制造是指零件的工藝性要好(包括毛坯、加工、裝配)10二、機械零件設計概述1選擇零件類型； 如回轉(zhuǎn)運動直線運動，可有多種類型2擬定零件的計算簡圖；3確定零件上所受的載荷載荷包括力和力矩；4選擇零件的材料；5找出零件的失效形式，確定工作零件的計算準那么，計算零 件的主要尺寸；計算準那么工作能力夠不夠的判定條件。主要尺寸決定機械零件工作能力的尺寸。 如軸上危險截面的軸

5、徑軸的主要尺寸； 鏈的節(jié)距鏈的主要尺寸； 齒輪的模數(shù)齒輪的主要尺寸。2.機械零件設計的一般步驟11二、機械零件設計概述 6繪制零件的工作圖 不光畫圖，還要進行結(jié)構(gòu)設計、決定公差等級等。對齒輪來說，有齒輪的精度等級、外表粗糙度、其它技術(shù)要求。 結(jié)構(gòu)設計確定零件各組成局部的形狀和尺寸。 如階梯軸(圖1): 定出危險截面的直徑后，再定出其它各截面的直徑、長度。 齒輪(圖2) ：定出模數(shù)、齒數(shù)后，再確定其它的形狀、尺寸。 其中，輪緣與齒輪連起來的局部； 輪轂與軸連的局部； 輪輻連接輪緣、輪轂的局部。 結(jié)構(gòu)設計好壞的標準： 好結(jié)構(gòu)在滿足工作能力的前提下，重量小節(jié)約材料、工藝 性好毛坯、加工、裝配 2.機

6、械零件設計的一般步驟12軸端擋圈帶輪軸承蓋套筒齒輪滾動軸承單級齒輪減速器的高速軸13dh= 1.6 ds (鑄鋼) ; dh=1.6 ds (鑄鐵) lh= (1.2.1.5) ds ,并使lh b c= 0.2b ; 但不小于10 mm = (2.5.4) mn ,但不小于8 mm h1 = 0.8 ds ; h2 = 0.8 h1 ; s = 1.5 h1 ; 但不小于10 mm e = 0.8 ds ; h2 = 0.8 h1 bdsdhda斜度1:20clhh1eeh2s輪輻式齒輪14二、機械零件設計概述 3.機械零件的工作能力、失效形式、計算準那么 工作能力機械零件不發(fā)生失效能平安工

7、作的限度?；蛘哒f，機械零件抵抗發(fā)生失效的能力。 如果這個限度或能力是指載荷而言，這個工作能力稱承載能力。工作能力含義廣，承載能力含義窄 以后常用到承載能力。 失效零件喪失工作能力，不能正常工作。 失效的形式很多，破壞是最主要、最根本的失效形式。 破壞：斷裂脆性材料和塑性變形過大。 剛度不夠：彈性變形過大。 細長桿失穩(wěn)：15二、機械零件設計概述 3.機械零件的工作能力、失效形式、計算準那么 共振：振幅超過了許用值。 打滑：摩擦傳動，帶傳動過載。 磨損：相對運動的外表。 一個具體零件，失效形式可能不止一種，而有多種。針對不同的失效形式，就有多種的承載能力。 特別注意：一個零件的承載能力是指最小的承

8、載能力。 如軸：按彎能承受5000N，按剛度只能承受2000N， 那么軸的承載能力是2000N。 為防止失效，承載能力的判定條件計算準那么 常用的計算準那么有：強度、剛度、耐磨性。 16第二節(jié) 機械零件的強度一、載荷的分類二、應力的分類三、強度條件式17一、載荷的分類1.名義載荷2.計算載荷 18一、載荷的分類 1.名義載荷 名義載荷也稱載荷，是指機器在理想平穩(wěn)的工作條件下，作用在零件上的載荷。物理、力學中指的都是名義載荷 2.計算載荷 大多數(shù)機器的工作都不是理想平穩(wěn)的。零件除了受到工作載荷外，還受到各種各樣的附加載荷，如何考慮這些附加載荷，為簡單起見，引入一個載荷系數(shù)，用K表示。 K名義載荷

9、計算載荷 如 KF=Fca，KT=Tca 機械零件常按計算載荷進行計算。 載荷分靜載荷和變載荷： 靜載荷不隨時間變化或變化緩慢的載荷。 變載荷隨時間作周期性變化或非周期性變化的載荷。19二、應力的分類1.靜應力 2.變應力 應力是受力桿件某一截面上的某一點處的內(nèi)力集度，即：單位面積上的內(nèi)力稱為“應力。 垂直于截面的應力分量稱為正應力或法向應力，用表示； 相切于截面的應力分量稱切應力或切向應力，用表示。應力的單位為Pa。 1 Pa=1 Nm2 工程實際中應力數(shù)值較大，常用MPa或GPa作單位 1 MPa=106Pa (10的6次方)1 GPa=109Pa (10的9次方)20二、應力的分類ot=

10、常數(shù)max脈動循環(huán)變應力r =0m靜應力: =常數(shù)變應力: 隨時間變化平均應力:應力幅:Tmaxminaam循環(huán)變應力ot變應力的循環(huán)特性:maxminaa對稱循環(huán)變應力r =-1ot-脈動循環(huán)變應力-對稱循環(huán)變應力 -1= 0 +1-靜應力otaaminr =+1靜應力是變應力的特例21二、應力的分類 特別注意： 零件的失效，不應根據(jù)零件所受載荷的類型或性質(zhì)，而應根據(jù)零件受載后所產(chǎn)生的工作應力的變化類型或性質(zhì)來判定。22三、強度條件式1.概述2.機械零件的強度 23三、強度條件式1.概述強度條件式承載能力取決于強度時的計算準那么。 如果承載能力取決于剛度時的計算準那么，那么為剛度條件式。 式

11、中： 、危險截面處的最大正應力、切應力； 、許用正應力、切應力； lim 、 lim極限正應力、切應力； S S 平安系數(shù)。注意兩點：1應力分正應力、切應力。按正應力討論，對切應力，情況一樣，只要 用代替 即可；2靜應力與變應力的許用應力的計算公式都為 ，只是lim不同。24三、強度條件式1靜應力下零件的強度計算脆性材料： lim b b 材料的抗拉強度(材料試樣受拉力時，在 (考慮斷裂) 拉斷前所承受的最大應力)。 b /S塑性材料： lim s s 材料的屈服強度(材料試樣在拉伸過程中，(考慮塑性變形過大) 負荷不增加或開始有所降低而變形繼續(xù)發(fā)生的最小應力)。 s /S2)變應力下零件的強

12、度計算 其lim是疲勞限，無論脆性材料還是塑性材料，lim一樣。 疲勞限如果變應力的應力循環(huán)特性r一定，應力循環(huán)N次，材料不發(fā) 生疲勞破壞的最大應力。2.機械零件的強度25三、強度條件式2.機械零件的強度2)變應力下零件的強度計算 如1對稱循環(huán)的疲勞限 作為材料的試件疲勞限 0脈動循環(huán)的疲勞限 零件的疲勞限比材料的疲勞限要低，影響因素有：應力集中系數(shù)k或k、尺寸系數(shù)、外表狀態(tài)系數(shù) 。 如1/(k/( )零件對稱循環(huán)的疲勞限 0/(k/( ) 零件脈動循環(huán)的疲勞限對稱循環(huán)的許用應力1 1/(k/( )S) 作為零件變應力下的許脈動循環(huán)的許用應力0 0/(k/( )S) 用應力 P115 式911

13、、式912 26三、強度條件式2)變應力下零件的強度計算 注意兩點：1 k 、 的數(shù)值，查有關(guān)設計手冊； 2有時， k 、 不能詳細考慮時，可用降低許用應力或 提高平安系數(shù)的方法進行近似計算。3)平安系數(shù)S平安系數(shù)定得正確與否對零件尺寸有很大影響 S 零件尺寸大，結(jié)構(gòu)笨重，浪費 ； S 可能不平安， 說明：平安系數(shù)實際上解決既平安又不浪費這樣一個矛盾； 平安系數(shù)不是計算出來的，而是人為決定的。它是根據(jù)長期的 生產(chǎn)實踐得出的，不是隨意想象的，各部門都有自己的一套經(jīng) 驗得出的平安系數(shù)，我們只需要會用即可典型機械的S可查 手冊中的表，假設沒專門表格，可按 教材P116 推薦數(shù)據(jù)查用。 2.機械零件的

14、強度27第三節(jié) 機械零件的接觸強度一、接觸應力二、接觸疲勞破壞三、材料的接觸疲勞限四、兩平行圓柱面相壓時，接觸應力的計算 五、接觸疲勞強度的判定條件28一、接觸應力 點、線接觸的高副，如齒輪、凸輪、軸承。 由于接觸點、接觸線要承受很大的載荷，接觸點、線附近要產(chǎn)生很大的彈性變形，實際上是一個小面積的接觸，這個小面積上，單位面積上的力，稱為接觸應力。 簡單來講，零件點、線接觸時，接觸區(qū)表層材料的應力。 因為接觸面積很小，往往接觸應力很大。所以點、線接觸的高副的承載能力往往取決于接觸強度，如齒輪多半是齒面接觸強度破壞，當然齒斷也是一種破壞。 整個材料體積內(nèi)部存在的應力為體積應力如拉、壓、剪、扭、彎曲

15、應力，該應力狀態(tài)下的零件強度為整體強度體積強度。只存在材料表層的應力為外表應力，對應的零件強度為外表強度。點、線高副接觸，受到的接觸應力，對應的接觸強度。29二、接觸疲勞破壞 實際工作時，接觸應力隨時間變化周期性變化。 如果接觸材料的接觸疲勞強度不夠，就要發(fā)生疲勞破壞。 首先，零件在外表約20m處發(fā)生裂紋，此裂紋慢慢向外表擴散，最后以貝殼狀的小片掉下來，這種稱為“疲勞點蝕，簡稱“點蝕。 見圖示。 點蝕對工作的影響：1減小接觸面積，降低承載能力； 2破壞零件外表的光滑形狀。 如齒輪出現(xiàn)點蝕，外表就不是理論上的光滑的漸開線形狀，不能保證瞬時傳動比不變，從動輪有時轉(zhuǎn)得快，有時轉(zhuǎn)得慢，有角加速度，必然

16、有慣性力，慣性力是變化的。 慣性力動載荷運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生振動、沖擊，產(chǎn)生或增大噪音。 齒輪如果噪音很大，那么齒輪失效，需要報廢更換。 因此，點蝕現(xiàn)象往往是點、線接觸高副常見的失效形式，齒輪、凸輪常是。 30二、接觸疲勞破壞返回31三、材料的接觸疲勞限 疲勞限材料抵抗疲勞破壞的能力。 接觸疲勞限材料抵抗接觸疲勞破壞的能力。 材料的硬度越高，接觸疲勞限也越高，也不容易點蝕。 齒輪外表淬火，提高外表硬度，它的硬度用HRC洛氏硬度表示。 HRC2070 HB(布氏硬度23070032四、兩平行圓柱面相壓時，接觸應力的計算 接觸區(qū)表層材料附近產(chǎn)生小面積接觸，如 圖示。 注意：1接觸應力中間大兩邊小，呈橢圓分

17、布； 2接觸應力的計算公式按赫茲公式計算得到， H最大接觸應力，也稱赫茲應力。 (教材P119) 還需注意：兩圓柱體接觸處的接觸彈性變形不等直徑不 同，材料不同，但接觸應力是一樣的。 33四、兩平行圓柱面相壓時，接觸應力的計算返回外接觸 內(nèi)接觸34五、接觸疲勞強度的判定條件 H H, H= Hlim/SHHlim接觸疲勞限，由實驗測得。 對鋼，經(jīng)驗公式： Hlim2.76HBS70 MPaSH取等于或稍大于1。35第四節(jié) 機械設計中的耐磨性 一、 摩擦二、 磨損三 、潤滑 36 外力作用下，相互接觸的兩個物體作相對運動或有相對運動的趨勢時，其接觸外表上就會產(chǎn)生抵抗滑動的阻力，這一現(xiàn)象叫做摩擦，

18、所產(chǎn)生的阻力叫做摩擦力。 1. 干摩擦 摩擦外表間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦。摩擦系數(shù) = 0.31.5。 2. 邊界摩擦邊界潤滑 兩摩擦外表被吸附在外表的邊界膜隔開，其摩擦性質(zhì)與流體的黏度無關(guān)，只與邊界膜和外表的吸附性質(zhì)有關(guān)。邊界膜極薄，不能防止金屬間的直接接觸，這時仍有摩擦力產(chǎn)生，其摩擦系數(shù) = 0.10.3。 3. 流體摩擦流體潤滑 摩擦外表間的潤滑膜足以將兩個外表完全隔開，即形成了完全的流體摩擦。摩擦系數(shù)極小，大約 = 0.0010.01，無磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。4 . 混合摩擦混合潤滑 摩擦外表間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)時稱為混合摩擦。大約 = 0.010

19、.08。一、摩擦 教材 第15章 P253 37二、磨損P121 外表物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損 磨損 間隙、精度、效率、振動、沖擊、噪音據(jù)統(tǒng)計，約有80%的損壞零件是因磨損而報廢的。 有摩擦，必有磨損。38二、磨損P121 1粘著磨損膠合 由于兩摩擦外表間產(chǎn)生粘著現(xiàn)象而使材料由一個外表轉(zhuǎn)移到另一個外表而造成的磨損稱為粘著磨損。嚴重的粘著磨損，稱“膠合，它是高溫高壓或高速重載摩擦副常見的失效形式。 2磨粒磨損 兩接觸外表受外界硬質(zhì)顆粒的作用或粗糙硬外表把軟外表擦傷而引起的外表材料脫落的現(xiàn)象稱為磨粒磨損。3外表疲勞磨損點蝕 兩摩擦外表受交變接觸應力的作用而形成疲勞裂紋或剝落出微片和顆

20、粒而逐步破壞的磨損稱為外表疲勞磨損。其特征是在開始破壞階段外表上出現(xiàn)一個個小小的麻坑，故又稱這種磨損為“點蝕。4腐蝕磨損 摩擦外表在磨損過程中物體外表和周圍介質(zhì)發(fā)生化學和電化學作用，造成外表材料的損失稱為腐蝕磨損。 一根本型式39二、磨損耐磨性和強度、剛度一樣，是材料的一種性能，是材料抵抗 磨損的 能力。耐磨性好，磨損速度慢。 至今，關(guān)于耐磨性，世界上還沒完善的、通用的計算方法，主要影響耐磨性的因素太多，很復雜。目前，只能用一些條件性的計算方法。 雖然影響的因素很多，但主要因素是壓強、溫度。設法限制影響的因素，從而限制磨損的速度。 通過限制影響耐磨性的重要因素來限制磨損速度的計算方法耐磨性的條

21、件性計算。 計算內(nèi)容：1限制壓強摩擦副之間的壓強p【p】 p由實驗或同類機器使用經(jīng)驗確定 防止摩擦外表發(fā)生過度的磨損。 相對滑動外表，相對滑動速度小，只需計算這一項即可。 二耐磨性條件性計算40二、磨損2限制pv【pv】 v摩擦外表之間的相對滑動速度; fpv消耗的功. 在摩擦系數(shù)f一定的條件下，限制pv，就是限制摩擦外表單位時間內(nèi)摩擦所消耗的功，即限制發(fā)熱量，最終限制摩擦外表上的工作溫度。 假設v大時，此項很重要。3限制v【v】 高速時，需要限制滑動速度，以免速度過高而加速磨損，降低零件工作壽命。 二耐磨性條件性計算41二、磨損選用適宜的摩擦副材料抗磨粒磨損提高外表硬度抗磨粒磨損降低外表粗糙

22、度值增加接觸面積，抗粘著磨損采用有效的潤滑劑和潤滑方式外表鍍層、氧化處理外表形成不同摩擦條件和摩擦 形式的耐磨層防止塵土落入兩摩擦外表間，如加防塵罩限制工作溫度過高，如利用風扇散熱三提高外表磨損強度的主要措施42向承載的兩摩擦外表間引入潤滑劑，形成潤滑膜，這種方法稱為潤滑。潤滑的主要作用是：減小摩擦和磨損。此外還有冷卻、吸振、防銹等作用。1潤滑劑的分類和主要質(zhì)量指標 固體石墨、二硫化鉬、尼龍等、半固體各種潤滑脂、液體 各種潤滑油、水、液態(tài)金屬等和氣體空氣、氦氣、氮氣等四類。 潤滑油的主要質(zhì)量指標：粘度 、油性、閃點和燃點 、凝點等 。 潤滑脂的主要質(zhì)量指標：針入度 、滴點等。 2潤滑劑中的添加

23、劑 潤滑劑中參加的微量，但可大大改善其使用性能的物質(zhì)稱為添加劑。 添加劑的種類很多，起到的作用也各不相同。 有抗氧化添加劑抑制潤滑油氧化變質(zhì)、降凝添加劑降低油的凝點、油性添加劑提高油性、極壓添加劑在金屬外表形成一層保護膜，以減輕磨損等。3潤滑的種類 按摩擦面間的潤滑狀態(tài)，潤滑分為流體潤滑、混合潤滑和邊界潤滑。流體潤滑按潤滑膜形成的方法不同，還可分為流體動壓潤滑和流體靜壓潤滑兩種。三 、潤滑 教材 第15章 P257 43第五節(jié) 機械制造常用材料及其選擇一、 金屬材料二、 非金屬材料三、 復合材料 四、鋼的熱處理簡介 機械零件通常都是由金屬材料制成的，有時也用非金屬材料和復合材料制造。44一、

24、金屬材料 1鋼 2鑄鐵 3. 有色金屬451.鋼含碳量 2%的鐵、碳合金 與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能。 鋼制零件毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法取得，故應用極為廣泛。 鋼的分類，見下表。常用金屬材料 鑄鐵含碳量2% 鋼 含碳量 2% 有色金屬鐵碳合金46含碳量 2%的鐵、碳合金1.鋼碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼：T7、T8普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 如Q235、Q275等優(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)鋼合金工具鋼 、高速工具鋼、硬質(zhì)合金工具鋼特類鋼 不銹鋼，如2Cr13、滾動軸承鋼，如GGr9SiMn、 耐熱鋼，如3Gr18

25、Ni25Si2等。合金結(jié)構(gòu)鋼 如35SiMn低合金結(jié)構(gòu)鋼 如12Mn彈簧鋼 如65Mn中碳鋼0.3% C 0.5% 如45 高碳鋼0.55% C 0.7% 如60 鋼選用原那么：優(yōu)選碳素鋼價格廉價且供給充分 ，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。我國資源豐富472.鑄鐵含碳量 2%的鐵、碳合金 1具有適當?shù)囊兹坌?，良好的液態(tài)流動性，故可 鑄成形狀復雜的零件；2減震性、切削性指灰鑄鐵均較好且本錢低。 機械制造中應用很廣。 常用鑄鐵：灰鑄鐵 、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。 其特點如下：482.鑄鐵含碳量大于2%的鐵、碳合金 1灰鑄鐵 如HT150、HT250,良好的鑄造性、切削加工性、 耐磨性，消振性，但抗拉強

26、度低。2球墨鑄鐵 如QT400-15、QT500-7,強度和塑性比灰鑄鐵 有很大的提高，具有良好的耐磨性，但鑄造 性較差。3可鍛鑄鐵 如KTH300-06 ,強度、塑性、韌性、耐磨性均 較高，能承受沖擊振動 , 但生產(chǎn)周期長，成 本較高。鑄造大尺寸零件較困難。493.有色金屬1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度、硬度、 耐磨性和耐腐蝕性。 應用范圍廣泛。 2鋁及鋁合金 鋁合金具有良好的導熱、導電性能，其導電性 能大約為銅的60%， 但

27、由于重量輕，在遠距離輸送 的電纜中常代替銅線 。50二、 非金屬材料 1工程塑料 1 尼龍 品種、數(shù)量及應用上居工程塑料之首，它強度高，耐磨性好，耐化學腐蝕。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90%，連續(xù)使用溫度達135145，它正取代玻璃和有機玻璃，作為飛機上的擋風夾層和天窗。 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 在工程塑料中硬度最高，熱膨脹系數(shù)最小，最耐熱。 5ABS改性聚苯乙烯，以丙烯晴(A)、丁二烯(B) 和苯乙烯(S)為根底的三組分所組成具有良好的綜合性能。廣泛應

28、用在管材、家用電器和紡織機械中。用ABS制成的泡沫夾層板，可作小轎車的車身。 2橡膠 常用來制造輪胎、墊板、隔熱板、傳動帶和減振零件等 3夾布膠木 常用來制造板材、電工元件，輕載無噪聲齒輪和耐腐蝕元件等。 4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 。 51三、 復合材料 通常由兩種材料結(jié)合而成，可發(fā)揮材料各自的長處，克服各自固有的缺點。常見的復合材料有： 1玻璃鋼 玻璃和塑料結(jié)合而成。 玻璃具有較高的彈性模量和強度，但太脆，而塑料具有良好的塑性、易于加工，但彈性模量和強度較低，把兩者結(jié)合起來，就產(chǎn)生了玻璃鋼。 2硬質(zhì)合金 陶瓷與金屬粉末燒結(jié)在一起而成 。 陶瓷材料硬度好

29、，但不易于加工成型，將它與金屬粉末燒結(jié)在一起，就形成了硬度高，耐磨性好且易于加工成形的硬質(zhì)合金。 3硼鋁復合材料 硼與鋁合金結(jié)合而成。它的常溫和高溫強度比高強度的鋁合金大得多。美國現(xiàn)在使用的航天飛機的整個桁架支柱，均用硼鋁復合材料的管材制造，比原先采用鋁合金時，減輕重量44%。 52四、鋼的熱處理簡介熱處理 將鋼在固體狀態(tài)下進行不同溫度的加熱、保溫和冷卻的工藝方法叫熱處理，目的是提高零件的力學性能和改善其工藝性能。1. 退火2. 正火3. 淬火4. 回火5. 調(diào)質(zhì)6. 時效7. 外表處理 退火： 放在空氣中緩慢降溫。正火： 空氣中對流冷卻。 淬火: 放在水中或油中冷卻。53123 把鋼加熱到臨

30、界溫度在鋼的固態(tài)范圍內(nèi)，引起鋼內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的溫度以上3050，經(jīng)過適當?shù)谋睾螅S爐溫一起緩慢冷卻下來的熱處理工藝稱為退火。退火的目的是降低材料的硬度，提高塑性，細化結(jié)晶組織結(jié)構(gòu)，改善力學性能和切削加工性能，能消除或減小鑄件、鍛件及焊接件的內(nèi)應力。 2.正火 將零件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間后，然后再空冷，風冷或噴霧冷卻。它的冷卻速度比退火快，作用與退火相似，但比退火經(jīng)濟，本錢低，可作為零件的最終熱處理。 3.淬火 將零件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間后，然后在水中或油中迅速冷卻。由于淬火溫度變化過快，材料內(nèi)部形成較大的淬火應力，會導致零件的變形或開裂。淬火不能作為零件的最終熱

31、處理。1.退火返回54 4. 回火 將淬火后的零件重新加熱到臨界溫度以下的某一溫度，保溫一段時間后，然后在空氣中冷卻。根據(jù)對零件要求的不同，可采用不同的回火溫度?；鼗饻囟仍礁?，材料的硬度和強度下降越多，而塑性和韌性那么顯著提高。 1 低溫回火 回火溫度在150250，主要用來降低材料的脆性和淬火應力，并能保持較高的硬度和耐磨性，常用于刀具、模具等。 2 中溫回火 回火溫度在350500，其特點是即能保持材料一定的韌性，又能保持一定的彈性和屈服點，常用于彈簧和承受沖擊的零件。 3 高溫回火 回火溫度在500650，使零件獲得強度、硬度、塑性和韌性都良好的綜合力學性能。4返回5556 5.調(diào)質(zhì) 淬

32、火加高溫回火稱為調(diào)質(zhì)。一些重要的零件，特別是一些在變應力下工作的零件，如連桿、齒輪和軸等常采用調(diào)質(zhì)處理。可以減小或消除零件的內(nèi)應力，使零件在工作之前得以充分的變形，零件尺寸可以穩(wěn)定下來。時效分低溫時效和高溫時效。6.時效 1低溫時效 將零件加熱到100150，保溫520小時后，再空冷。 2高溫時效 將零件加熱到略低于高溫回火的溫度，保溫后，緩冷到300以下，出爐空冷。返回567 7. 外表處理 對于一些要求外表有較高的硬度以增加其耐磨性，而心部要求有較高的韌性以提高其抗沖擊能力的零件，可以采用外表處理工藝。外表處理包括外表淬火和化學處理。 1 外表淬火 采用快速加熱的方法，只將零件外表加熱并淬

33、火。它只改變表層組織，芯部并不發(fā)生變化，芯部保持了一定的韌性和強度，而表層得到強化和硬化。 外表淬火有高頻感應加熱外表淬火和火焰加熱外表淬火。 2化學處理 化學處理是把零件放入化學介質(zhì)碳或氮等中加熱，保溫，使介質(zhì)元素滲入零件表層中，使零件表層的化學組成和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，來獲得對其心部和表層不同性能要求的熱處理方法。常用的方法有滲碳、滲氮和碳氮共滲氰化等。返回57第六節(jié) 公差與配合、外表粗糙度 一、公差與配合二、外表粗糙度 58一、公差與配合 一、公差與配合 機器由零件裝配而成，批量生產(chǎn)要求零件具有互換性，這樣才能裝配時不需選擇和附加加工就可。 為了實現(xiàn)互換性，零件的尺寸、幾何形狀和外表粗糙度等需一致。 單從零件尺寸而言，不可能絕對精確，但必須在它允許的范圍之內(nèi)。 兩個極限尺寸之差稱為公差。 我國的公差與配合GB18001803-79、GB/T1804