機械設(shè)計緒論PPT課件

1、 設(shè)計：潘存云 進(jìn)氣進(jìn)氣壓縮壓縮爆炸爆炸排氣排氣 內(nèi)燃機的工作過程：內(nèi)燃機的工作過程： 活塞的往復(fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍钊耐鶑?fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍?軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動，該組合體稱為：軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動，該組合體稱為： 內(nèi)燃機各部分的作用：內(nèi)燃機各部分的作用： 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 凸輪和頂桿用來啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；稱為：凸輪和頂桿用來啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；稱為： 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu) 兩個齒輪用來保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動兩個齒輪用來保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動 作，稱為：作，稱為：齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu) 各部分各部分協(xié)調(diào)動作協(xié)調(diào)動作的結(jié)果：的結(jié)果： 化學(xué)能化學(xué)能 機械能機械能 機器的共有特征：機

2、器的共有特征： 人造的實物組合體；人造的實物組合體； 各部分有各部分有確定的相對運動確定的相對運動； 代替或減輕人類勞動代替或減輕人類勞動完成有用功完成有用功或或?qū)崿F(xiàn)能量實現(xiàn)能量 的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 機器的作用 機器的分類：機器的分類： 原動機原動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機、蒸汽機、電動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機、蒸汽機、電動機） 種類有限 工作機工作機完成有用功（如機床等）完成有用功（如機床等） 種類繁多 工作機的組成：工作機的組成： 原動部分原動部分是工作機動力的來源，最常見的是電動機是工作機動力的來源，最常見的是電動機 和內(nèi)燃機。和內(nèi)燃機。 工作部分工作部分完成預(yù)定的動作，位于傳動路線的終點。完成

3、預(yù)定的動作，位于傳動路線的終點。 傳動部分傳動部分聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。 控制部分控制部分保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調(diào)動作。保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調(diào)動作。 其關(guān)系如下 機械機械 機器機器 機構(gòu)機構(gòu) 原動機原動機 傳動傳動 工作工作 控制控制 原動機原動機 工作機工作機 控制器控制器(控制控制) 電動機電動機(原動原動) 帶帶(傳動傳動) 減速器減速器(傳動傳動) 波輪波輪(工作工作) 分析自動洗衣機的組成：分析自動洗衣機的組成： 同理，通過對典型機構(gòu)進(jìn)行分析可知： 機構(gòu)的共有特征：機構(gòu)的共有特征： 人造的實物組合體；人造的實物組合體； 各部分有

4、確定的相對運動；各部分有確定的相對運動； 用來傳遞力或?qū)崿F(xiàn)運動的轉(zhuǎn)換。用來傳遞力或?qū)崿F(xiàn)運動的轉(zhuǎn)換。 機構(gòu)的分類：機構(gòu)的分類：通用機構(gòu)通用機構(gòu)和和專用機構(gòu)專用機構(gòu)。 通用機構(gòu)通用機構(gòu)-用途廣泛，如齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。用途廣泛，如齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。 專用機構(gòu)專用機構(gòu)-只能用于特定場合，如鐘表的擒縱機構(gòu)。只能用于特定場合，如鐘表的擒縱機構(gòu)。 機器與機構(gòu)的關(guān)系：機器與機構(gòu)的關(guān)系：由兩個實例推廣到一般 任意復(fù)雜的機器都是由若干組機構(gòu)按一定規(guī)律組任意復(fù)雜的機器都是由若干組機構(gòu)按一定規(guī)律組 合而成的。合而成的。實際機器的種類有成千上萬種，但機構(gòu)的種類確有限。類似關(guān)系：化合物與化學(xué)元素 由機器與機構(gòu)的共

5、有特征可知：由機器與機構(gòu)的共有特征可知： 機器與機構(gòu)在結(jié)構(gòu)和運動方面并無區(qū)別（僅作用不機器與機構(gòu)在結(jié)構(gòu)和運動方面并無區(qū)別（僅作用不 同）同） ，故統(tǒng)稱為，故統(tǒng)稱為機械機械。人造的組合體、有確定的相對運動 課程性質(zhì)：課程性質(zhì)： 技術(shù)基礎(chǔ)課技術(shù)基礎(chǔ)課 作用作用： 承前啟后承前啟后 本課程的特點：是本課程的特點：是工程制圖、工程材料及機械制造工程制圖、工程材料及機械制造 基礎(chǔ)、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實習(xí)基礎(chǔ)、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實習(xí)等理論知識等理論知識 和實踐技能的綜合運用。和實踐技能的綜合運用。 同時，通過本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如自動同時，通過本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如自動 武器原

6、理、機床夾具設(shè)計、機床、機械制造工藝學(xué)武器原理、機床夾具設(shè)計、機床、機械制造工藝學(xué) 等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)， 作為一名工程技術(shù)人員，同學(xué)們在今后的工 作崗位上將會接觸各種各樣的通用或?qū)Ｓ脵C 械，因此必須掌握機械方面的基礎(chǔ)知識。 通過本課程的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計實踐，可以培養(yǎng)同學(xué)通過本課程的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計實踐，可以培養(yǎng)同學(xué) 們初步具備運用手冊設(shè)計簡單機械裝備的能力，為們初步具備運用手冊設(shè)計簡單機械裝備的能力，為 今后操作、維護(hù)、管理、革新武器裝備創(chuàng)造條件。今后操作、維護(hù)、管理、革新武器裝備創(chuàng)造條件。 12 本課程在教學(xué)中的地位本課程在教學(xué)中的地位 機械設(shè)計機械設(shè)計-規(guī)劃和設(shè)計實現(xiàn)預(yù)期功

7、能的新機械或改規(guī)劃和設(shè)計實現(xiàn)預(yù)期功能的新機械或改 進(jìn)原有機械的性能。進(jìn)原有機械的性能。 基本要求：基本要求：在滿足預(yù)期功能的前提下，在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效性能好、效 率高、成本低、安全可靠、操作方便、維修簡單和率高、成本低、安全可靠、操作方便、維修簡單和 造型美觀。造型美觀。 機械設(shè)計的內(nèi)容：機械設(shè)計的內(nèi)容： 1.1.確定確定機械的工作原理，選擇合宜的機構(gòu)；機械的工作原理，選擇合宜的機構(gòu)； 2. 擬定設(shè)計方案；擬定設(shè)計方案； 3. 進(jìn)行運動分析和動力分析，計算各構(gòu)件上的載荷；進(jìn)行運動分析和動力分析，計算各構(gòu)件上的載荷； 4. 進(jìn)行零部件工作能力計算、總體設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。進(jìn)行零部件工

8、作能力計算、總體設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 13 機械設(shè)計的基本要求和一般過程機械設(shè)計的基本要求和一般過程 為了實現(xiàn)我國的國防現(xiàn)代化，必然要有大量的機械化、自動化的武器裝備于部隊，這些武器從何來？恐怕大多 數(shù)只能靠我國自力更生解決，這是一項十分艱巨的任務(wù)，設(shè)計、制造、使用、維護(hù)現(xiàn)代化的武器裝備，需要大 批的機械方面專業(yè)人才。在座的各位都是未來的工程師和部隊的主要技術(shù)骨干，掌握好本課程的有關(guān)知識，將 為你們未來的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。最后希望我們共同努力，把這門課程教好學(xué)好。 3）仔細(xì)觀察實物和模型，歡迎到實驗室參觀，并動手）仔細(xì)觀察實物和模型，歡迎到實驗室參觀，并動手 組裝各種機構(gòu)。組裝各種機構(gòu)。 課

9、程安排：課程安排：共共64學(xué)時，其中講授學(xué)時，其中講授56學(xué)時，實驗學(xué)時，實驗8學(xué)時。學(xué)時。 要求：要求： 1）作業(yè)必須按時完成，繪圖準(zhǔn)確，字跡工整，作業(yè)）作業(yè)必須按時完成，繪圖準(zhǔn)確，字跡工整，作業(yè) 量未達(dá)到規(guī)定者不能參加考試。量未達(dá)到規(guī)定者不能參加考試。 2）上課認(rèn)真聽講，及時消化，不主張占用較多的課）上課認(rèn)真聽講，及時消化，不主張占用較多的課 外時間。外時間。 機械零件的失效：機械零件的失效： 機械零件曲于某種原因不能正常工作時，稱為機械零件曲于某種原因不能正常工作時，稱為失效。失效。 工作能力工作能力-在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全 工作的限度。通常

10、此限度是對載荷而言，所以習(xí)慣上工作的限度。通常此限度是對載荷而言，所以習(xí)慣上 又稱為：又稱為：承載能力。承載能力。 例如：發(fā)生強烈的振動；聯(lián)接的松弛例如：發(fā)生強烈的振動；聯(lián)接的松弛; ; 摩擦傳動的打摩擦傳動的打 滑等。滑等。 1-4 機械零件的工作能力和計算準(zhǔn)則機械零件的工作能力和計算準(zhǔn)則 整體斷裂整體斷裂; ; 過大的殘余變形過大的殘余變形; ; 工作表面的過度磨損或損傷工作表面的過度磨損或損傷; ; 破壞正常的工作條件破壞正常的工作條件; ; 零件的失效形式零件的失效形式 如軸、齒輪、軸瓦、軸頸、螺栓、帶 傳動等。機械零件雖然有多種可能的 失效形式，歸納起來最主要的為 機械零件失效的實例

11、：機械零件失效的實例： 潘存云教授研制 輪齒塑性變形輪齒塑性變形 潘存云教授研制 齒輪輪齒折斷齒輪輪齒折斷 潘存云教授研制 軸承內(nèi)圈破裂軸承內(nèi)圈破裂 潘存云教授研制 軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形 失效原因失效原因: 強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性、溫度等強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性、溫度等 原因。原因。 統(tǒng)計結(jié)果顯示：統(tǒng)計結(jié)果顯示： 斷裂僅占斷裂僅占4.79%; 腐蝕、磨損、疲勞破壞占腐蝕、磨損、疲勞破壞占73.88%。 -主要失效原因。主要失效原因。 潘存云教授研制 齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞 潘存云教授研制 軸瓦磨損軸瓦磨損 強度準(zhǔn)則強度準(zhǔn)則 剛度準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則 設(shè)計零件時，首先應(yīng)根據(jù)零

12、件的失效形式確定其設(shè)計零件時，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其 設(shè)計準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計計算方法。一般來講，有以設(shè)計準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計計算方法。一般來講，有以 下幾種準(zhǔn)則：下幾種準(zhǔn)則： 壽命準(zhǔn)則壽命準(zhǔn)則 振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則 耐磨性準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則 -確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的 塑性變形，是最基本的設(shè)計準(zhǔn)則。塑性變形，是最基本的設(shè)計準(zhǔn)則。 -確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。 -通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。 -高速運轉(zhuǎn)機械的設(shè)計應(yīng)注重高速運轉(zhuǎn)機械的設(shè)計應(yīng)注重 此項準(zhǔn)則。此項準(zhǔn)則。 強度準(zhǔn)則是指

13、零件中的應(yīng)力不得超過許用值。強度準(zhǔn)則是指零件中的應(yīng)力不得超過許用值。 一、強度準(zhǔn)則一、強度準(zhǔn)則 即：即： lim lim -材料的極限應(yīng)力材料的極限應(yīng)力 脆性材料：脆性材料： lim = = B ( (強度極限強度極限) ) 塑性材料：塑性材料： lim = = S ( (屈服極限屈服極限) ) 為了安全起見，引入安全系數(shù)為了安全起見，引入安全系數(shù)S S，得：，得： lim/S/S或或 S S為大于為大于1 1的數(shù)，的數(shù)，S S過大，雖安全但浪費材料；過大，雖安全但浪費材料；S S過小，過小， 雖節(jié)省材料，但趨于危險。雖節(jié)省材料，但趨于危險。 -許用應(yīng)力許用應(yīng)力 二、剛度準(zhǔn)則二、剛度準(zhǔn)則 -是

14、指零件在力作用下的彈性變形量不得超過許用是指零件在力作用下的彈性變形量不得超過許用 值。即：值。即： y yy 三、壽命準(zhǔn)則三、壽命準(zhǔn)則 影響零件使用壽命的因素主要是腐蝕、磨損和疲勞，影響零件使用壽命的因素主要是腐蝕、磨損和疲勞， 前兩者還沒有成熟的計算方法，工程中通常是求出使前兩者還沒有成熟的計算方法，工程中通常是求出使 用壽命時的疲勞極限作為計算的依據(jù)。用壽命時的疲勞極限作為計算的依據(jù)。 四、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則四、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則 保證機器中受激振零件的固有頻率與激振源的頻保證機器中受激振零件的固有頻率與激振源的頻 率錯開，率錯開， 即要求：即要求： 0.85 f fp或或 1.15 f fp

15、如果不滿足條件，可采取如下措施：如果不滿足條件，可采取如下措施： 改變零件及系統(tǒng)剛性；改變零件及系統(tǒng)剛性； 增減支承；增減支承； 調(diào)整支承的位置；調(diào)整支承的位置； 隔離激振源隔離激振源 ； 采用阻尼元件以減小零件的振幅。采用阻尼元件以減小零件的振幅。 五、耐磨性準(zhǔn)則五、耐磨性準(zhǔn)則 運動副摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為運動副摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損磨損。 磨損會逐漸改變零件尺寸和摩擦表面形狀。零件抗磨磨損會逐漸改變零件尺寸和摩擦表面形狀。零件抗磨 損的能力稱為損的能力稱為耐磨性。耐磨性。 磨損磨損 間隙間隙、精度 精度、 效率效率、 振動 振動、沖擊沖擊、 噪音噪音 據(jù)統(tǒng)計，約有據(jù)統(tǒng)計

16、，約有80%的損壞零件是因磨損而報廢的。的損壞零件是因磨損而報廢的。 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) 在滾動或兼有滑動和滾動的高副申，如凸輪、齒輪等，受載時材料表層有很大的 接觸應(yīng)力。當(dāng)載荷重復(fù)作用時，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，這種現(xiàn)象稱為疲勞磨損或疲勞點蝕。 在摩擦過程申，與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 或電化學(xué)反應(yīng)的磨損，稱為腐蝕磨 硬質(zhì)顆?；蚰Σ帘砻嫔嫌驳耐狗洌谀Σ吝^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

17、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，實 際上只有部分峰頂接觸，接觸處壓強很高，能使材料產(chǎn)生塑 性流動。若接觸處發(fā)生粘著，滑動時會使接觸表面材料由一 個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，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)重時摩擦表面能 相互咬死。 3）疲勞磨損疲勞磨損(疲勞點蝕疲勞點蝕) 4） 腐蝕磨損腐蝕磨損 實用耐磨計算是限制運動副的壓強實用耐磨計算是限制運動副的壓強p，即，即: p p p由實驗或同類機器使用經(jīng)驗確定 相對運動速度較高時，還應(yīng)考慮運動副單位時間單位相對運動速度較高時，還應(yīng)考慮運動副單位時間單位 接觸面積的發(fā)熱量接

18、觸面積的發(fā)熱量 f p v 。在摩擦系數(shù)一定的情況下，在摩擦系數(shù)一定的情況下， 可將可將 p v 值與許用的值與許用的 p v 值進(jìn)行比較。即值進(jìn)行比較。即: p v p v 黑色金屬黑色金屬 有色金屬有色金屬 鑄鐵鑄鐵 鋼鋼 金屬材料金屬材料 一、常用材料一、常用材料 低碳鋼低碳鋼 (08F) 中碳鋼中碳鋼 (45) 高碳鋼高碳鋼 (60) 合金鋼合金鋼 (1Cr18） 灰鑄鐵灰鑄鐵 (TH300) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5) 1-5 機械零件材料的選用原則 鋁合金鋁合金 (LY12) 銅合金銅合金 (ZCuSn10P1) 鑄鐵鑄鐵-灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等?；诣T鐵、球

19、墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。 特點：特點：良好的液態(tài)流動性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件。良好的液態(tài)流動性，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）、成本低廉。較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、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。 黑色金屬黑色金屬 有色金屬有色金屬 鑄鐵鑄鐵 鋼鋼 金屬材料金屬材料 一、常用材料一、常用材料 低碳鋼低碳鋼 (08F) 中碳鋼中碳鋼 (45) 高碳鋼高碳鋼 (60) 合金鋼合金鋼 (1Cr18） 灰鑄鐵灰鑄鐵 (TH300) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5)

20、2-9 機械零件材料的選用原則 鋁合金鋁合金 (LY12) 銅合金銅合金 (ZCuSn10P1) 鋼鋼-低碳鋼低碳鋼 、中碳鋼中碳鋼 、高碳鋼、高碳鋼、合金鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具合金鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具 鋼、特殊鋼鋼、特殊鋼( (不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等) )、鑄鋼等。、鑄鋼等。 特點：特點：與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性?？捎门c鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性?？捎?熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。 潘存云教授研制 鋼的選用原則：鋼的選用原則： 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

21、。 鋼制零件毛坯獲取方法：鋼制零件毛坯獲取方法：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3-1 3-1 常用材料的相對價格常用材料的相對價格 材材 料料 種種 類類 規(guī)規(guī) 格格 相對價格相對價格 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 滾動軸承鋼（滾動軸承鋼（ 2950） 3 合金工具鋼（合金工具鋼（ 2950） 320 4Cr9Si2耐熱鋼（耐熱鋼（ 2950） 5 灰鑄鐵鑄件灰鑄鐵

22、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 價格便宜且供應(yīng)充分 我國資源豐富 黑色金屬黑色金屬 有色金屬有色金屬 鑄鐵鑄鐵 鋼鋼 金屬材料金屬材料 低碳鋼低碳鋼 (08F) 中碳鋼中碳鋼 (45) 高碳鋼高碳鋼 (60) 合金鋼合金鋼 (1Cr18） 灰鑄鐵灰鑄鐵 (TH300) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5) 鋁合金鋁合金 (LY12) 銅合金銅合金 (ZCuSn10P1) 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：特點：具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅

23、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。 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、不含錫青銅 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。 高分子材料高分子材料 復(fù)合材料復(fù)合材料 陶瓷陶瓷 非金屬非金屬 材料材料 - 塑料、橡膠、合成纖維。塑料、橡膠、合成纖維。 -強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石。強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石。 -強度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。強度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。 橡膠橡膠-橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用橡膠富于彈性，能吸收較多的沖

24、擊能量。常用 作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬等。硬 橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。 塑料塑料-塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而塑料的比重小，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，如耐蝕性、絕且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、熱性、 絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械 制造中其應(yīng)用日益廣泛。制造中其應(yīng)用日益廣泛。 載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì) 零件的工作情況零件的工作情況 零件的結(jié)構(gòu)及加工性零

25、件的結(jié)構(gòu)及加工性 材料的經(jīng)濟性材料的經(jīng)濟性 零件的尺寸及重量零件的尺寸及重量 二、機械零件材料的選用原則二、機械零件材料的選用原則 適用于制作機械零件的材料種類非常之多，在設(shè)計適用于制作機械零件的材料種類非常之多，在設(shè)計 機械零件時，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的機械零件時，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的 材料，是一項受多方面因素所制約的復(fù)雜的工作。材料，是一項受多方面因素所制約的復(fù)雜的工作。設(shè)設(shè) 計者應(yīng)根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化計者應(yīng)根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化 學(xué)、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進(jìn)行全面考慮。學(xué)、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進(jìn)行全面考慮。 選

26、材的一般原則選材的一般原則 脆性材料脆性材料-只適用于制造在靜載荷下工作的零件；只適用于制造在靜載荷下工作的零件； 1. 1. 載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì) 2. 2. 零件的工作情況零件的工作情況 -指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損程度等。指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損程度等。 這方面的因素主要是從強度觀點來考慮的，應(yīng)在 充分了解材料的機械性能的前提下來進(jìn)行選擇。 金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改 善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。 對于常用

27、的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到對于常用的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到 機械性能不同的毛坯。機械性能不同的毛坯。 塑性材料塑性材料-適用于在有沖擊情況下工作的零件。適用于在有沖擊情況下工作的零件。 在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應(yīng)具有良好防腐在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應(yīng)具有良好防腐 蝕能力，可選用不銹鋼、銅合金等。蝕能力，可選用不銹鋼、銅合金等。 零件的尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯制取零件的尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯制取 方法有關(guān)。方法有關(guān)。 3.3.零件的尺寸及重量零件的尺寸及重量 兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過大，一面在兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過

28、大，一面在 溫度變化時產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或使配合松動，另一方溫度變化時產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或使配合松動，另一方 面要考慮材料機械性能隨溫度而變化的情況。面要考慮材料機械性能隨溫度而變化的情況。 零件在工作中可能發(fā)生磨損的表面，應(yīng)提高其表面零件在工作中可能發(fā)生磨損的表面，應(yīng)提高其表面 硬度，增加耐磨性，因此應(yīng)選擇淬火鋼、滲碳鋼、硬度，增加耐磨性，因此應(yīng)選擇淬火鋼、滲碳鋼、 氮化鋼。氮化鋼。 用鑄造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量用鑄造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量 大小的限制；大小的限制； 而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設(shè)而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設(shè) 備的生產(chǎn)能力

29、。備的生產(chǎn)能力。 應(yīng)盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺應(yīng)盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺 寸和質(zhì)量。寸和質(zhì)量。 材料的加工費用材料的加工費用; ; 5. 5. 材料的經(jīng)濟性材料的經(jīng)濟性 選材時還應(yīng)考慮到當(dāng)時當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)狀況。為了選材時還應(yīng)考慮到當(dāng)時當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)狀況。為了 簡化供應(yīng)和貯存的材料品種，對于小批制造的零件，簡化供應(yīng)和貯存的材料品種，對于小批制造的零件， 應(yīng)盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規(guī)格。應(yīng)盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規(guī)格。 6. 6. 材料的供應(yīng)狀況材料的供應(yīng)狀況 材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面：材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面： 材

30、料本身的相對價格材料本身的相對價格; ; 材料的利用率材料的利用率; ; 采用組合結(jié)構(gòu)采用組合結(jié)構(gòu); ; 節(jié)約稀有材料。節(jié)約稀有材料。 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) 和機械設(shè)計手冊中查得。和機械設(shè)計手冊中查得。 為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量減少一臺為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量減少一臺 機器所用材料的品種。機器所用材料的品種。 1-6 機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性 零件工藝性良好的標(biāo)志零件工藝性良好的標(biāo)志- 在具體的生產(chǎn)條件下，在具體的生產(chǎn)條件下， 零件要便于加工而加工費用又很低。零件要便于加工而加工

31、費用又很低。 工藝性的基本要求：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：選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。 毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)。毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)。 單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件。單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件。 大批量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。大批量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。 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、螺旋面等簡單表面極其組合；最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面極其組合； 盡量減少加

32、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 零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急 劇增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求劇增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求 的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。的前提下，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，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。 欲設(shè)計出工藝性良好的零件，設(shè)計者必須虛心向工 藝技術(shù)人員和一線工人學(xué)習(xí)，在實踐中積累經(jīng)驗。 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)將同