機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-－第7章+機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論ppt課件

1、1第第7章章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)中的耐磨性機(jī)械設(shè)計(jì)中的耐磨性 第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械制造常用資料及其選擇機(jī)械制造常用資料及其選擇第六節(jié)第六節(jié) 公差與配合、外表粗糙度公差與配合、外表粗糙度第七節(jié)第七節(jié) 機(jī)械零件的工藝性及規(guī)范化機(jī)械零件的工藝性及規(guī)范化 本章總結(jié)本章總結(jié)2第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述一、研討對(duì)象和義務(wù)一、研討對(duì)象和義務(wù)二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述3一、研討對(duì)象和義務(wù)一、研討對(duì)象和義務(wù)1

2、.1.研討對(duì)象研討對(duì)象2.2.研討義務(wù)研討義務(wù) 4一、研討對(duì)象和義務(wù)一、研討對(duì)象和義務(wù) 1.研討對(duì)象研討對(duì)象 一臺(tái)機(jī)器，從運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看，它是由一些機(jī)構(gòu)一臺(tái)機(jī)器，從運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看，它是由一些機(jī)構(gòu)構(gòu)件所組成；構(gòu)件所組成； 假設(shè)從制造的角度來(lái)看，那么它是由一些零件假設(shè)從制造的角度來(lái)看，那么它是由一些零件所組成。所組成。 機(jī)械零件是組成機(jī)器的根本單元。機(jī)械零件是組成機(jī)器的根本單元。留意：前面講的內(nèi)容，都是機(jī)構(gòu)構(gòu)件，它是從留意：前面講的內(nèi)容，都是機(jī)構(gòu)構(gòu)件，它是從運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)研討的。運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)研討的。 機(jī)械零件分兩大類：通用零件和公用零件。機(jī)械零件分兩大類：通用零件和公用零件。 1通用零件通用零件在各

3、種機(jī)器上經(jīng)常運(yùn)用的。在各種機(jī)器上經(jīng)常運(yùn)用的。 如聯(lián)接件：螺栓、鍵、銷等；如聯(lián)接件：螺栓、鍵、銷等； 傳動(dòng)件：帶、鏈、齒輪、蝸桿蝸輪等。傳動(dòng)件：帶、鏈、齒輪、蝸桿蝸輪等。 留意區(qū)分：齒輪機(jī)構(gòu)傳送運(yùn)動(dòng)的角留意區(qū)分：齒輪機(jī)構(gòu)傳送運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)稱謂度來(lái)稱謂 齒輪傳動(dòng)傳送動(dòng)力的角度來(lái)稱齒輪傳動(dòng)傳送動(dòng)力的角度來(lái)稱謂謂 軸、軸承、聯(lián)軸器；軸、軸承、聯(lián)軸器； 彈簧。彈簧。5一、研討對(duì)象和義務(wù)一、研討對(duì)象和義務(wù) 1.研討對(duì)象研討對(duì)象 2公用零件公用零件在特定的機(jī)器上才用到的。在特定的機(jī)器上才用到的。 如內(nèi)燃機(jī)上的活塞如內(nèi)燃機(jī)上的活塞 汽輪機(jī)上的葉片汽輪機(jī)上的葉片 螺旋槳輪船和老式飛機(jī)上用螺旋槳輪船和老式飛機(jī)上用

4、梭子紡織機(jī)上用梭子紡織機(jī)上用 機(jī)械設(shè)計(jì)只研討通用零件。機(jī)械設(shè)計(jì)只研討通用零件。 6一、研討對(duì)象和義務(wù)一、研討對(duì)象和義務(wù) 2.研討義務(wù)研討義務(wù) 主要研討通用零件的任務(wù)才干主要研討通用零件的任務(wù)才干零件不發(fā)生失效零件不發(fā)生失效能平安能平安 任務(wù)的限制。任務(wù)的限制。 失效失效零件喪失任務(wù)才干，不能正常任務(wù)。零件喪失任務(wù)才干，不能正常任務(wù)。 任務(wù)才干與許多要素有關(guān)，如資料、構(gòu)造、任務(wù)才任務(wù)才干與許多要素有關(guān)，如資料、構(gòu)造、任務(wù)才干的計(jì)算即如何判別任務(wù)才干夠否、制造、維護(hù)干的計(jì)算即如何判別任務(wù)才干夠否、制造、維護(hù)等。等。 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了這些要素。機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了這些要素。 工程制圖只是畫，工程

5、力學(xué)只是算，機(jī)械零件設(shè)計(jì)工程制圖只是畫，工程力學(xué)只是算，機(jī)械零件設(shè)計(jì)就有條件在研討機(jī)械零件的根底上進(jìn)展設(shè)計(jì)。就有條件在研討機(jī)械零件的根底上進(jìn)展設(shè)計(jì)。 研討通用零件的任務(wù)才干為主，從而帶動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)研討通用零件的任務(wù)才干為主，從而帶動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)。7一、研討對(duì)象和義務(wù)一、研討對(duì)象和義務(wù) 2.研討義務(wù)研討義務(wù) 學(xué)習(xí)機(jī)械零件設(shè)計(jì)要到達(dá)以下要求：學(xué)習(xí)機(jī)械零件設(shè)計(jì)要到達(dá)以下要求：1掌握通用零件的任務(wù)原理和特點(diǎn)，目的是可以合理掌握通用零件的任務(wù)原理和特點(diǎn)，目的是可以合理選擇零件選擇零件 類型；類型；2能計(jì)算通用零件的任務(wù)才干包括設(shè)計(jì)計(jì)算和校核能計(jì)算通用零件的任務(wù)才干包括設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算；計(jì)算；3學(xué)習(xí)機(jī)械零件的

6、構(gòu)造設(shè)計(jì)，了解運(yùn)用、維護(hù)的知識(shí)學(xué)習(xí)機(jī)械零件的構(gòu)造設(shè)計(jì)，了解運(yùn)用、維護(hù)的知識(shí)；4學(xué)習(xí)運(yùn)用規(guī)范、規(guī)范指企業(yè)的規(guī)范和手冊(cè)等設(shè)學(xué)習(xí)運(yùn)用規(guī)范、規(guī)范指企業(yè)的規(guī)范和手冊(cè)等設(shè)計(jì)資料；計(jì)資料；5具有設(shè)計(jì)通用零件和簡(jiǎn)單傳動(dòng)安裝的才干；具有設(shè)計(jì)通用零件和簡(jiǎn)單傳動(dòng)安裝的才干；6具有分析機(jī)械零件的失效緣由，并能提出改良措施具有分析機(jī)械零件的失效緣由，并能提出改良措施的才干。的才干。8二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述1.1.機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求2.2.機(jī)械零件設(shè)計(jì)的普通步驟機(jī)械零件設(shè)計(jì)的普通步驟3.3.機(jī)械零件的任務(wù)才干、失效方式、計(jì)算準(zhǔn)那機(jī)械零件的任務(wù)才干、失效方式、計(jì)算準(zhǔn)那么么9二

7、、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 1.機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求 (即零件設(shè)計(jì)好壞的規(guī)范即零件設(shè)計(jì)好壞的規(guī)范)：1任務(wù)可靠任務(wù)可靠 保證任務(wù)才干。保證任務(wù)才干。2本錢要低本錢要低 本錢包括：資料的費(fèi)用、制造的費(fèi)用。本錢包括：資料的費(fèi)用、制造的費(fèi)用。資料該當(dāng)合理選擇資料該當(dāng)合理選擇制造是指零件的工藝性要好制造是指零件的工藝性要好(包括毛坯、加工、裝配包括毛坯、加工、裝配)10二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述1 1選擇零件類型；選擇零件類型； 如回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)如回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)，可有多種類型直線運(yùn)動(dòng)，可有多種類型2 2擬定零件的計(jì)算簡(jiǎn)圖；擬定零件的計(jì)算簡(jiǎn)圖；3 3確定

8、零件上所受的載荷載荷包括力和力矩；確定零件上所受的載荷載荷包括力和力矩；4 4選擇零件的資料；選擇零件的資料；5 5找出零件的失效方式，確定任務(wù)零件的計(jì)算準(zhǔn)那么，計(jì)算找出零件的失效方式，確定任務(wù)零件的計(jì)算準(zhǔn)那么，計(jì)算零零 件的主要尺寸；件的主要尺寸；計(jì)算準(zhǔn)那么計(jì)算準(zhǔn)那么任務(wù)才干夠不夠的斷定條件。任務(wù)才干夠不夠的斷定條件。主要尺寸主要尺寸決議機(jī)械零件任務(wù)才干的尺寸。決議機(jī)械零件任務(wù)才干的尺寸。 如軸上危險(xiǎn)截面的軸徑如軸上危險(xiǎn)截面的軸徑軸的主要尺寸；軸的主要尺寸； 鏈的節(jié)距鏈的節(jié)距鏈的主要尺寸；鏈的主要尺寸； 齒輪的模數(shù)齒輪的模數(shù)齒輪的主要尺寸。齒輪的主要尺寸。2.2.機(jī)械零件設(shè)計(jì)的普通步驟機(jī)械零

9、件設(shè)計(jì)的普通步驟11二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 6 6繪制零件的任務(wù)圖繪制零件的任務(wù)圖 不光畫圖，還要進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)、決議公差等級(jí)等。對(duì)齒輪來(lái)說(shuō)不光畫圖，還要進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)、決議公差等級(jí)等。對(duì)齒輪來(lái)說(shuō)，有齒輪的精度等級(jí)、外表粗糙度、其它技術(shù)要求。，有齒輪的精度等級(jí)、外表粗糙度、其它技術(shù)要求。 構(gòu)造設(shè)計(jì)構(gòu)造設(shè)計(jì)確定零件各組成部分的外形和尺寸。確定零件各組成部分的外形和尺寸。 如階梯軸如階梯軸( (圖圖1): 1): 定出危險(xiǎn)截面的直徑后，再定出其它各截面的定出危險(xiǎn)截面的直徑后，再定出其它各截面的直徑、長(zhǎng)度。直徑、長(zhǎng)度。 齒輪齒輪( (圖圖2) 2) ：定出模數(shù)、齒數(shù)后，再確定其它的外形

10、、尺寸。：定出模數(shù)、齒數(shù)后，再確定其它的外形、尺寸。 其中，輪緣其中，輪緣與齒輪連起來(lái)的部分；與齒輪連起來(lái)的部分； 輪轂輪轂與軸連的部分；與軸連的部分； 輪輻輪輻銜接輪緣、輪轂的部分。銜接輪緣、輪轂的部分。 構(gòu)造設(shè)計(jì)好壞的規(guī)范：構(gòu)造設(shè)計(jì)好壞的規(guī)范： 好構(gòu)造好構(gòu)造在滿足任務(wù)才干的前提下，分量小節(jié)約資料、工在滿足任務(wù)才干的前提下，分量小節(jié)約資料、工藝藝 性好毛坯、加工、裝配性好毛坯、加工、裝配 2.2.機(jī)械零件設(shè)計(jì)的普通步驟機(jī)械零件設(shè)計(jì)的普通步驟12軸端擋圈軸端擋圈帶輪帶輪軸承蓋軸承蓋套筒套筒齒輪齒輪滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承單級(jí)齒輪減速器的高速軸單級(jí)齒輪減速器的高速軸13dh= 1.6 ds (鑄鋼鑄鋼)

11、 ; dh=1.6 ds (鑄鐵鑄鐵) lh= (1.2.1.5) ds ,并使并使lh b c= 0.2b ; 但不小于但不小于10 mm = (2.5.4) mn ,但不小于但不小于8 mm h1 = 0.8 ds ; h2 = 0.8 h1 ; s = 1.5 h1 ; 但不小于但不小于10 mm e = 0.8 ds ; h2 = 0.8 h1 bdsdhda斜度斜度1:20clhh1eeh2s輪輻式齒輪輪輻式齒輪14二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 3.機(jī)械零件的任務(wù)才干、失效方式、計(jì)算準(zhǔn)那么機(jī)械零件的任務(wù)才干、失效方式、計(jì)算準(zhǔn)那么 任務(wù)才干任務(wù)才干機(jī)械零件不發(fā)生失效能平安任

12、務(wù)的限機(jī)械零件不發(fā)生失效能平安任務(wù)的限制?；蛘哒f(shuō)，機(jī)械零件抵抗發(fā)生失效的才干。制?；蛘哒f(shuō)，機(jī)械零件抵抗發(fā)生失效的才干。 假設(shè)這個(gè)限制或才干是指載荷而言，這個(gè)任務(wù)才干假設(shè)這個(gè)限制或才干是指載荷而言，這個(gè)任務(wù)才干稱承載才干。任務(wù)才干含義廣，承載才干含義窄稱承載才干。任務(wù)才干含義廣，承載才干含義窄 以后常用到承載才干。以后常用到承載才干。 失效失效零件喪失任務(wù)才干，不能正常任務(wù)。零件喪失任務(wù)才干，不能正常任務(wù)。 失效的方式很多，破壞是最主要、最根本的失效方失效的方式很多，破壞是最主要、最根本的失效方式。式。 破壞：斷裂脆性資料和塑性變形過(guò)大。破壞：斷裂脆性資料和塑性變形過(guò)大。 剛度不夠：彈性變形過(guò)大

13、。剛度不夠：彈性變形過(guò)大。 細(xì)長(zhǎng)桿失穩(wěn)：細(xì)長(zhǎng)桿失穩(wěn)：15二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 3.機(jī)械零件的任務(wù)才干、失效方式、計(jì)算準(zhǔn)那么機(jī)械零件的任務(wù)才干、失效方式、計(jì)算準(zhǔn)那么 共振：振幅超越了許用值。共振：振幅超越了許用值。 打滑：摩擦傳動(dòng)，帶傳動(dòng)過(guò)載。打滑：摩擦傳動(dòng)，帶傳動(dòng)過(guò)載。 磨損：相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外表。磨損：相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外表。 一個(gè)詳細(xì)零件，失效方式能夠不止一種，而有多種一個(gè)詳細(xì)零件，失效方式能夠不止一種，而有多種。針對(duì)不同的失效方式，就有多種的承載才干。針對(duì)不同的失效方式，就有多種的承載才干。 特別留意：一個(gè)零件的承載才干是指最小的承載才特別留意：一個(gè)零件的承載才干是指最小的承載才干

14、。干。 如軸：按彎能接受如軸：按彎能接受5000N，按剛度只能接受，按剛度只能接受2000N， 那么軸的承載才干是那么軸的承載才干是2000N。 為防止失效，承載才干的斷定條件為防止失效，承載才干的斷定條件計(jì)算準(zhǔn)那么計(jì)算準(zhǔn)那么 常用的計(jì)算準(zhǔn)那么有：強(qiáng)度、剛度、耐磨性。常用的計(jì)算準(zhǔn)那么有：強(qiáng)度、剛度、耐磨性。 16第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度一、載荷的分類一、載荷的分類二、應(yīng)力的分類二、應(yīng)力的分類三、強(qiáng)度條件式三、強(qiáng)度條件式17一、載荷的分類一、載荷的分類1.1.名義載荷名義載荷2.2.計(jì)算載荷計(jì)算載荷 18一、載荷的分類一、載荷的分類 1.名義載荷名義載荷 名義載荷也稱載荷，是指

15、機(jī)器在理想平穩(wěn)的名義載荷也稱載荷，是指機(jī)器在理想平穩(wěn)的任務(wù)條件下，作用在零件上的載荷。物理、力學(xué)任務(wù)條件下，作用在零件上的載荷。物理、力學(xué)中指的都是名義載荷中指的都是名義載荷 2.計(jì)算載荷計(jì)算載荷 大多數(shù)機(jī)器的任務(wù)都不是理想平穩(wěn)的。零件除了大多數(shù)機(jī)器的任務(wù)都不是理想平穩(wěn)的。零件除了遭到任務(wù)載荷外，還遭到各種各樣的附加載荷，如遭到任務(wù)載荷外，還遭到各種各樣的附加載荷，如何思索這些附加載荷，為簡(jiǎn)單起見，引入一個(gè)載荷何思索這些附加載荷，為簡(jiǎn)單起見，引入一個(gè)載荷系數(shù)，用系數(shù)，用K表示。表示。 K名義載荷計(jì)算載荷名義載荷計(jì)算載荷 如如 KF=Fca，KT=Tca 機(jī)械零件常按計(jì)算載荷進(jìn)展計(jì)算。機(jī)械零件常

16、按計(jì)算載荷進(jìn)展計(jì)算。 載荷分靜載荷和變載荷：載荷分靜載荷和變載荷： 靜載荷靜載荷不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷。不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷。 變載荷變載荷隨時(shí)間作周期性變化或非周期性變隨時(shí)間作周期性變化或非周期性變化的載荷?；妮d荷。19二、應(yīng)力的分類二、應(yīng)力的分類1.1.靜應(yīng)力靜應(yīng)力 2. 2.變應(yīng)力變應(yīng)力 應(yīng)力是受力桿件某一截面上的某一點(diǎn)處的內(nèi)力集度，應(yīng)力是受力桿件某一截面上的某一點(diǎn)處的內(nèi)力集度，即：?jiǎn)挝幻娣e上的內(nèi)力稱為即：?jiǎn)挝幻娣e上的內(nèi)力稱為“應(yīng)力。應(yīng)力。 垂直于截面的應(yīng)力分量稱為正應(yīng)力或法向應(yīng)力，垂直于截面的應(yīng)力分量稱為正應(yīng)力或法向應(yīng)力，用用表示；表示； 相切于截面的應(yīng)力分量稱切應(yīng)力或

17、切向應(yīng)力，用相切于截面的應(yīng)力分量稱切應(yīng)力或切向應(yīng)力，用表示。表示。應(yīng)力的單位為應(yīng)力的單位為Pa。 1 Pa=1 Nm2 工程實(shí)踐中應(yīng)力數(shù)值較大，常用工程實(shí)踐中應(yīng)力數(shù)值較大，常用MPa或或GPa作單位作單位 1 MPa=106Pa (10的的6次方次方)1 GPa=109Pa (10的的9次方次方)20二、應(yīng)力的分類二、應(yīng)力的分類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:maxm

18、inrmaxminaa對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力r =-1ot-脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力-對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)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21二、應(yīng)力的分類二、應(yīng)力的分類 特別留意：特別留意： 零件的失效，不應(yīng)根據(jù)零件所受載荷的類零件的失效，不應(yīng)根據(jù)零件所受載荷的類型或性質(zhì)，而應(yīng)根據(jù)零件受載后所產(chǎn)生的任務(wù)應(yīng)力型或性質(zhì)，而應(yīng)根據(jù)零件受載后所產(chǎn)生的任務(wù)應(yīng)力的變化類型或性質(zhì)來(lái)斷定。的變化類型或性質(zhì)來(lái)斷定。22三、強(qiáng)度條件式三、強(qiáng)度條件式1.1.概述概述2.2.機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度 23三、強(qiáng)度條件式三、強(qiáng)度條件式

19、1.1.概述概述強(qiáng)度條件式強(qiáng)度條件式承載才干取決于強(qiáng)度時(shí)的計(jì)算準(zhǔn)那么。承載才干取決于強(qiáng)度時(shí)的計(jì)算準(zhǔn)那么。 假設(shè)承載才干取決于剛度時(shí)的計(jì)算準(zhǔn)那么，那么為剛度假設(shè)承載才干取決于剛度時(shí)的計(jì)算準(zhǔn)那么，那么為剛度條件式。條件式。 式中：式中： 、危險(xiǎn)截面處的最大正應(yīng)力、切應(yīng)力；危險(xiǎn)截面處的最大正應(yīng)力、切應(yīng)力； 、許用正應(yīng)力、切應(yīng)力；許用正應(yīng)力、切應(yīng)力； lim lim 、 lim lim極限正應(yīng)力、切應(yīng)力；極限正應(yīng)力、切應(yīng)力； S S S S 平安系數(shù)。平安系數(shù)。留意兩點(diǎn)：留意兩點(diǎn)：1 1應(yīng)力分正應(yīng)力、切應(yīng)力。按正應(yīng)力討論，對(duì)切應(yīng)力，情況一應(yīng)力分正應(yīng)力、切應(yīng)力。按正應(yīng)力討論，對(duì)切應(yīng)力，情況一樣，只需樣，

20、只需 用用替代替代 即可；即可；2 2靜應(yīng)力與變應(yīng)力的許用應(yīng)力的計(jì)算公式都為靜應(yīng)力與變應(yīng)力的許用應(yīng)力的計(jì)算公式都為 ，只，只是是limlim不同。不同。SlimSlimSlim24三、強(qiáng)度條件式三、強(qiáng)度條件式1靜應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算靜應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算脆性資料：脆性資料： lim b b 資料的抗拉強(qiáng)度資料的抗拉強(qiáng)度(資料試樣受拉資料試樣受拉力時(shí)，在力時(shí)，在 (思索斷裂思索斷裂) 拉斷前所接受的最大應(yīng)力拉斷前所接受的最大應(yīng)力)。 b /S塑性資料：塑性資料： lim s s 資料的屈服強(qiáng)度資料的屈服強(qiáng)度(資料試樣在拉伸資料試樣在拉伸過(guò)程中，過(guò)程中，(思索塑性變形過(guò)大思索塑性變形過(guò)大) 負(fù)荷不

21、添加或開場(chǎng)有所降低而變形繼續(xù)發(fā)生負(fù)荷不添加或開場(chǎng)有所降低而變形繼續(xù)發(fā)生的最小應(yīng)力的最小應(yīng)力)。 s /S2)變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算 其其lim是疲勞限，無(wú)論脆性資料還是塑性資料，是疲勞限，無(wú)論脆性資料還是塑性資料，lim一樣。一樣。 疲勞限疲勞限假設(shè)變應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)特性假設(shè)變應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)特性r一定，應(yīng)力循環(huán)一定，應(yīng)力循環(huán)N次，次，資料不發(fā)資料不發(fā) 生疲勞破壞的最大應(yīng)力。生疲勞破壞的最大應(yīng)力。2.2.機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度25三、強(qiáng)度條件式三、強(qiáng)度條件式2.2.機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度2)2)變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算 如如11對(duì)稱循環(huán)的疲勞限

22、對(duì)稱循環(huán)的疲勞限 作為資料的試作為資料的試件疲勞限件疲勞限 0 0脈動(dòng)循環(huán)的疲勞限脈動(dòng)循環(huán)的疲勞限 零件的疲勞限比資料的疲勞限要低，影響要素有：應(yīng)力集中系零件的疲勞限比資料的疲勞限要低，影響要素有：應(yīng)力集中系數(shù)數(shù)kk或或kk、尺寸系數(shù)、尺寸系數(shù)、外表形狀系數(shù)、外表形狀系數(shù) 。 如如1/(k/( )1/(k/( )零件對(duì)稱循環(huán)的疲勞限零件對(duì)稱循環(huán)的疲勞限 0/(k/( ) 0/(k/( ) 零件脈動(dòng)循環(huán)的疲勞限零件脈動(dòng)循環(huán)的疲勞限對(duì)稱循環(huán)的許用應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)的許用應(yīng)力11 1/1/(k/( )S)(k/( )S) 作為零件作為零件變應(yīng)力下的許脈動(dòng)循環(huán)的許用應(yīng)力變應(yīng)力下的許脈動(dòng)循環(huán)的許用應(yīng)力00 0

23、/ 0/(k/( (k/( )S) )S) 用應(yīng)力用應(yīng)力 P115 P115 式式9 91111、式、式9 91212 26三、強(qiáng)度條件式三、強(qiáng)度條件式2)2)變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算 留意兩點(diǎn)：留意兩點(diǎn)：1 1 k k 、 的數(shù)值，查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)；的數(shù)值，查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)； 2 2有時(shí)，有時(shí)， k k 、 不能詳細(xì)思索時(shí)，可用不能詳細(xì)思索時(shí)，可用降低許用應(yīng)力或降低許用應(yīng)力或 提高平安系數(shù)的方法進(jìn)展近似計(jì)算。提高平安系數(shù)的方法進(jìn)展近似計(jì)算。3)3)平安系數(shù)平安系數(shù)S S平安系數(shù)定得正確與否對(duì)零件尺寸有很大影響平安系數(shù)定得正確與否對(duì)零件尺寸有很大影響 S S 零件尺寸大，構(gòu)造笨

24、重，浪費(fèi)零件尺寸大，構(gòu)造笨重，浪費(fèi) ； S S 能夠不平安，能夠不平安， 闡明：平安系數(shù)實(shí)踐上處理既平安又不浪費(fèi)這樣一個(gè)矛闡明：平安系數(shù)實(shí)踐上處理既平安又不浪費(fèi)這樣一個(gè)矛盾；盾； 平安系數(shù)不是計(jì)算出來(lái)的，而是人為決議的。它平安系數(shù)不是計(jì)算出來(lái)的，而是人為決議的。它是根據(jù)長(zhǎng)期的是根據(jù)長(zhǎng)期的 消費(fèi)實(shí)際得出的，不是隨意想象的，各部門都有消費(fèi)實(shí)際得出的，不是隨意想象的，各部門都有本人的一套經(jīng)本人的一套經(jīng) 驗(yàn)得出的平安系數(shù)，我們只需求會(huì)用即可典型驗(yàn)得出的平安系數(shù)，我們只需求會(huì)用即可典型機(jī)械的機(jī)械的S S可查可查 手冊(cè)中的表，假設(shè)沒(méi)專門表格，可按手冊(cè)中的表，假設(shè)沒(méi)專門表格，可按 教材教材P116 P116

25、 引引薦數(shù)據(jù)查用。薦數(shù)據(jù)查用。 2.2.機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度27第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度一、接觸應(yīng)力一、接觸應(yīng)力二、接觸疲勞破壞二、接觸疲勞破壞三、資料的接觸疲勞限三、資料的接觸疲勞限四、兩平行圓柱面相壓時(shí)，接觸應(yīng)力的計(jì)算四、兩平行圓柱面相壓時(shí)，接觸應(yīng)力的計(jì)算 五、接觸疲勞強(qiáng)度的斷定條件五、接觸疲勞強(qiáng)度的斷定條件28一、接觸應(yīng)力一、接觸應(yīng)力 點(diǎn)、線接觸的高副，如齒輪、凸輪、軸承。點(diǎn)、線接觸的高副，如齒輪、凸輪、軸承。 由于接觸點(diǎn)、接觸線要接受很大的載荷，接觸點(diǎn)、線附近由于接觸點(diǎn)、接觸線要接受很大的載荷，接觸點(diǎn)、線附近要產(chǎn)生很大的彈性變形，實(shí)踐上是一個(gè)小面積的接

26、觸，這個(gè)小要產(chǎn)生很大的彈性變形，實(shí)踐上是一個(gè)小面積的接觸，這個(gè)小面積上，單位面積上的力，稱為接觸應(yīng)力。面積上，單位面積上的力，稱為接觸應(yīng)力。 簡(jiǎn)單來(lái)講，零件點(diǎn)、線接觸時(shí)，接觸區(qū)表層資料的應(yīng)力。簡(jiǎn)單來(lái)講，零件點(diǎn)、線接觸時(shí)，接觸區(qū)表層資料的應(yīng)力。 由于接觸面積很小，往往接觸應(yīng)力很大。所以點(diǎn)、線接觸由于接觸面積很小，往往接觸應(yīng)力很大。所以點(diǎn)、線接觸的高副的承載才干往往取決于接觸強(qiáng)度，如齒輪多半是齒面接的高副的承載才干往往取決于接觸強(qiáng)度，如齒輪多半是齒面接觸強(qiáng)度破壞，當(dāng)然齒斷也是一種破壞。觸強(qiáng)度破壞，當(dāng)然齒斷也是一種破壞。 整個(gè)資料體積內(nèi)部存在的應(yīng)力為體積應(yīng)力如拉、壓、剪、扭、彎曲整個(gè)資料體積內(nèi)部存在

27、的應(yīng)力為體積應(yīng)力如拉、壓、剪、扭、彎曲應(yīng)力，該應(yīng)力形狀下的零件強(qiáng)度為整體強(qiáng)度體積強(qiáng)度。應(yīng)力，該應(yīng)力形狀下的零件強(qiáng)度為整體強(qiáng)度體積強(qiáng)度。只存在資料表層的應(yīng)力為外表應(yīng)力，對(duì)應(yīng)的零件強(qiáng)度為外表強(qiáng)度。只存在資料表層的應(yīng)力為外表應(yīng)力，對(duì)應(yīng)的零件強(qiáng)度為外表強(qiáng)度。點(diǎn)、線高副接觸，遭到的接觸應(yīng)力，對(duì)應(yīng)的接觸強(qiáng)度。點(diǎn)、線高副接觸，遭到的接觸應(yīng)力，對(duì)應(yīng)的接觸強(qiáng)度。29二、接觸疲勞破壞二、接觸疲勞破壞 實(shí)踐任務(wù)時(shí)，接觸應(yīng)力隨時(shí)間變化周期性變化。 假設(shè)接觸資料的接觸疲勞強(qiáng)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，此裂紋漸漸向外表分散，最后以貝殼狀的小片掉下來(lái)，這種稱為“疲勞點(diǎn)蝕，簡(jiǎn)稱“點(diǎn)蝕。 見

28、圖示。 點(diǎn)蝕對(duì)任務(wù)的影響：1減小接觸面積，降低承載才干； 2破壞零件外表的光滑外形。 如齒輪出現(xiàn)點(diǎn)蝕，外表就不是實(shí)際上的光滑的漸開線外形，不能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，從動(dòng)輪有時(shí)轉(zhuǎn)得快，有時(shí)轉(zhuǎn)得慢，有角加速度，必然有慣性力，慣性力是變化的。 慣性力動(dòng)載荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊，產(chǎn)生或增大噪音。 齒輪假設(shè)噪音很大，那么齒輪失效，需求報(bào)廢改換。 因此，點(diǎn)蝕景象往往是點(diǎn)、線接觸高副常見的失效方式，齒輪、凸輪常是。 30二、接觸疲勞破壞二、接觸疲勞破壞前往前往31三、資料的接觸疲勞限三、資料的接觸疲勞限 疲勞限疲勞限資料抵抗疲勞破壞的才干。資料抵抗疲勞破壞的才干。 接觸疲勞限接觸疲勞限資料抵抗接觸疲勞破壞的

29、才干。資料抵抗接觸疲勞破壞的才干。 資料的硬度越高，接觸疲勞限也越高，也不容易點(diǎn)蝕。資料的硬度越高，接觸疲勞限也越高，也不容易點(diǎn)蝕。 齒輪外表淬火，提高外表硬度，它的硬度用齒輪外表淬火，提高外表硬度，它的硬度用HRCHRC洛氏硬洛氏硬度表示。度表示。 HRC20 HRC2070 HB(70 HB(布氏硬度布氏硬度23023070070032四、兩平行圓柱面相壓時(shí)，接觸應(yīng)力的計(jì)算四、兩平行圓柱面相壓時(shí)，接觸應(yīng)力的計(jì)算 接觸區(qū)表層資料附近產(chǎn)生小面積接觸，如 圖示。 留意：1接觸應(yīng)力中間大兩邊小，呈橢圓分布； 2接觸應(yīng)力的計(jì)算公式按赫茲公式計(jì)算得到， H最大接觸應(yīng)力，也稱赫茲應(yīng)力。 (教材P119)

30、 還需留意：兩圓柱體接觸處的接觸彈性變形不等直徑不 同，資料不同，但接觸應(yīng)力是一樣的。 33四、兩平行圓柱面相壓時(shí)，接觸應(yīng)力的計(jì)算四、兩平行圓柱面相壓時(shí)，接觸應(yīng)力的計(jì)算前往前往外接觸外接觸 內(nèi)接觸內(nèi)接觸34五、接觸疲勞強(qiáng)度的斷定條件五、接觸疲勞強(qiáng)度的斷定條件 H H, H= Hlim/SH H H, H= Hlim/SHHlimHlim接觸疲勞限，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。接觸疲勞限，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。 對(duì)鋼，閱歷公式：對(duì)鋼，閱歷公式： Hlim Hlim2.76HBS2.76HBS70 70 MPaMPaSHSH取等于或稍大于取等于或稍大于1 1。35第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)中的耐磨性機(jī)械設(shè)計(jì)中的耐磨性 一、一、

31、 摩擦摩擦二、二、 磨損磨損三三 、光滑、光滑 36 外力作用下，相互接觸的兩個(gè)物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，其接觸外表上就會(huì)產(chǎn)生抵抗滑動(dòng)的阻力，這一景象叫做摩擦，所產(chǎn)生的阻力叫做摩擦力。 1. 干摩擦 摩擦外表間無(wú)任何光滑劑或維護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦。摩擦系數(shù) = 0.31.5。 2. 邊境摩擦邊境光滑 兩摩擦外表被吸附在外表的邊境膜隔開，其摩擦性質(zhì)與流體的黏度無(wú)關(guān)，只與邊境膜和外表的吸附性質(zhì)有關(guān)。邊境膜極薄，不能防止金屬間的直接接觸，這時(shí)仍有摩擦力產(chǎn)生，其摩擦系數(shù) = 0.10.3。 3. 流體摩擦流體光滑 摩擦外表間的光滑膜足以將兩個(gè)外表完全隔開，即構(gòu)成了完全的流體摩擦。摩擦系數(shù)

32、極小，大約 = 0.0010.01，無(wú)磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦形狀。4 . 混合摩擦混合光滑 摩擦外表間處于邊境摩擦和流體摩擦的混合形狀時(shí)稱為混合摩擦。大約 = 0.010.08。一、摩擦一、摩擦 教材教材 第第15章章 P253 ffff37二、磨損二、磨損P121 外表物質(zhì)在摩擦過(guò)程中不斷損失的景象稱為磨損外表物質(zhì)在摩擦過(guò)程中不斷損失的景象稱為磨損 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。 有摩擦，必有磨損。38二、磨損二、磨損P121 1粘著磨損膠合粘著磨損膠合 由于

33、兩摩擦外表間產(chǎn)生粘著景象而使資料由一個(gè)外表轉(zhuǎn)移到另一由于兩摩擦外表間產(chǎn)生粘著景象而使資料由一個(gè)外表轉(zhuǎn)移到另一個(gè)外表而呵斥的磨損稱為粘著磨損。嚴(yán)重的粘著磨損，稱個(gè)外表而呵斥的磨損稱為粘著磨損。嚴(yán)重的粘著磨損，稱“膠合，膠合，它是高溫高壓或高速重載摩擦副常見的失效方式。它是高溫高壓或高速重載摩擦副常見的失效方式。 2 磨粒磨損磨粒磨損 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資料零落的景象稱為磨粒磨損。引起的外表資料零落的景象稱為磨粒磨損。3外表疲勞磨損點(diǎn)蝕外表疲勞磨損點(diǎn)蝕 兩摩擦外表受交變接觸應(yīng)力的作用而構(gòu)成疲勞裂

34、紋或剝落出微片兩摩擦外表受交變接觸應(yīng)力的作用而構(gòu)成疲勞裂紋或剝落出微片和顆粒而逐漸破壞的磨損稱為外表疲勞磨損。其特征是在開場(chǎng)破壞階和顆粒而逐漸破壞的磨損稱為外表疲勞磨損。其特征是在開場(chǎng)破壞階段外表上出現(xiàn)一個(gè)個(gè)小小的麻坑，故又稱這種磨損為段外表上出現(xiàn)一個(gè)個(gè)小小的麻坑，故又稱這種磨損為“點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕。4腐蝕磨損腐蝕磨損 摩擦外表在磨損過(guò)程中物體外表和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)摩擦外表在磨損過(guò)程中物體外表和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用，呵斥外表資料的損失稱為腐蝕磨損。作用，呵斥外表資料的損失稱為腐蝕磨損。 一根本型式一根本型式39二、磨損二、磨損耐磨性耐磨性和強(qiáng)度、剛度一樣，是資料的一種性能，是資料抵抗

35、和強(qiáng)度、剛度一樣，是資料的一種性能，是資料抵抗 磨損的磨損的 才干。耐磨性好，磨損速度慢。才干。耐磨性好，磨損速度慢。 至今，關(guān)于耐磨性，世界上還沒(méi)完善的、通用的計(jì)算方法，主要影至今，關(guān)于耐磨性，世界上還沒(méi)完善的、通用的計(jì)算方法，主要影響耐磨性的要素太多，很復(fù)雜。目前，只能用一些條件性的計(jì)算方法。響耐磨性的要素太多，很復(fù)雜。目前，只能用一些條件性的計(jì)算方法。 雖然影響的要素很多，但主要要素是壓強(qiáng)、溫度。設(shè)法限制影響的雖然影響的要素很多，但主要要素是壓強(qiáng)、溫度。設(shè)法限制影響的要素，從而限制磨損的速度。要素，從而限制磨損的速度。 經(jīng)過(guò)限制影響耐磨性的重要要素來(lái)限制磨損速度的計(jì)算方法經(jīng)過(guò)限制影響耐磨

36、性的重要要素來(lái)限制磨損速度的計(jì)算方法耐磨性的條件性計(jì)算。耐磨性的條件性計(jì)算。 計(jì)算內(nèi)容：計(jì)算內(nèi)容：1限制壓強(qiáng)摩擦副之間的壓強(qiáng)限制壓強(qiáng)摩擦副之間的壓強(qiáng)p【p】 p由實(shí)驗(yàn)或同類機(jī)器運(yùn)用閱歷確定由實(shí)驗(yàn)或同類機(jī)器運(yùn)用閱歷確定 防止摩擦外表發(fā)生過(guò)度的磨損。防止摩擦外表發(fā)生過(guò)度的磨損。 相對(duì)滑動(dòng)外表，相對(duì)滑動(dòng)速度小，只需計(jì)算這一項(xiàng)即可。相對(duì)滑動(dòng)外表，相對(duì)滑動(dòng)速度小，只需計(jì)算這一項(xiàng)即可。 二耐磨性條件性計(jì)算二耐磨性條件性計(jì)算40二、磨損二、磨損2限制限制pv【pv】 v摩擦外表之間的相對(duì)滑動(dòng)速度摩擦外表之間的相對(duì)滑動(dòng)速度; fpv耗費(fèi)的功耗費(fèi)的功. 在摩擦系數(shù)在摩擦系數(shù)f一定的條件下，限制一定的條件下，限制

37、pv，就是限制摩，就是限制摩擦外表單位時(shí)間內(nèi)摩擦所耗費(fèi)的功，即限制發(fā)熱量，最擦外表單位時(shí)間內(nèi)摩擦所耗費(fèi)的功，即限制發(fā)熱量，最終限制摩擦外表上的任務(wù)溫度。終限制摩擦外表上的任務(wù)溫度。 假設(shè)假設(shè)v大時(shí)，此項(xiàng)很重要。大時(shí)，此項(xiàng)很重要。3限制限制v【v】 高速時(shí)，需求限制滑動(dòng)速度，以免速度過(guò)高而加高速時(shí)，需求限制滑動(dòng)速度，以免速度過(guò)高而加速磨損，降低零件任務(wù)壽命。速磨損，降低零件任務(wù)壽命。 二耐磨性條件性計(jì)算二耐磨性條件性計(jì)算41二、磨損二、磨損選用適宜的摩擦副資料抗磨粒磨損選用適宜的摩擦副資料抗磨粒磨損提高外表硬度抗磨粒磨損提高外表硬度抗磨粒磨損降低外表粗糙度值添加接觸面積，抗粘著磨損降低外表粗糙度

38、值添加接觸面積，抗粘著磨損采用有效的光滑劑和光滑方式采用有效的光滑劑和光滑方式外表鍍層、氧化處置外表構(gòu)成不同摩擦條件和摩擦外表鍍層、氧化處置外表構(gòu)成不同摩擦條件和摩擦 方式的耐磨層方式的耐磨層防止塵土落入兩摩擦外表間，如加防塵罩防止塵土落入兩摩擦外表間，如加防塵罩限制任務(wù)溫度過(guò)高，如利用風(fēng)扇散熱限制任務(wù)溫度過(guò)高，如利用風(fēng)扇散熱三提高外表磨損強(qiáng)度的主要措施三提高外表磨損強(qiáng)度的主要措施42向承載的兩摩擦外表間引入光滑劑，構(gòu)成光滑膜，這種方法稱為光滑。向承載的兩摩擦外表間引入光滑劑，構(gòu)成光滑膜，這種方法稱為光滑。光滑的主要作用是：減小摩擦和磨損。此外還有冷卻、吸振、防銹等作用。光滑的主要作用是：減小

39、摩擦和磨損。此外還有冷卻、吸振、防銹等作用。1 1光滑劑的分類和主要質(zhì)量目的光滑劑的分類和主要質(zhì)量目的 固體石墨、二硫化鉬、尼龍等、半固體各種光滑脂、液體固體石墨、二硫化鉬、尼龍等、半固體各種光滑脂、液體 各種光滑油、水、液態(tài)金屬等和氣體空氣、氦氣、氮?dú)獾人念悺８鞣N光滑油、水、液態(tài)金屬等和氣體空氣、氦氣、氮?dú)獾人念悺?光滑油的主要質(zhì)量目的：粘度光滑油的主要質(zhì)量目的：粘度 、油性、閃點(diǎn)和燃點(diǎn)、油性、閃點(diǎn)和燃點(diǎn) 、凝點(diǎn)等、凝點(diǎn)等 。 光滑脂的主要質(zhì)量目的：針入度光滑脂的主要質(zhì)量目的：針入度 、滴點(diǎn)等。、滴點(diǎn)等。 2 2光滑劑中的添加劑光滑劑中的添加劑 光滑劑中參與的微量，但可大大改善其運(yùn)用性能的物

40、質(zhì)稱為添加劑。光滑劑中參與的微量，但可大大改善其運(yùn)用性能的物質(zhì)稱為添加劑。 添加劑的種類很多，起到的作用也各不一樣。添加劑的種類很多，起到的作用也各不一樣。 有抗氧化添加劑抑制光有抗氧化添加劑抑制光滑油氧化蛻變、降凝添加劑降低油的凝點(diǎn)、油性添加劑提高油滑油氧化蛻變、降凝添加劑降低油的凝點(diǎn)、油性添加劑提高油性、極壓添加劑在金屬外表構(gòu)成一層維護(hù)膜，以減輕磨損等。性、極壓添加劑在金屬外表構(gòu)成一層維護(hù)膜，以減輕磨損等。3 3光滑的種類光滑的種類 按摩擦面間的光滑形狀，光滑分為流體光滑、混合光滑和邊境光滑。按摩擦面間的光滑形狀，光滑分為流體光滑、混合光滑和邊境光滑。流體光滑按光滑膜構(gòu)成的方法不同，還可分

41、為流體動(dòng)壓光滑和流體靜壓光流體光滑按光滑膜構(gòu)成的方法不同，還可分為流體動(dòng)壓光滑和流體靜壓光滑兩種?；瑑煞N。三三 、光滑、光滑 教材教材 第第15章章 P257 43第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械制造常用資料及其選擇機(jī)械制造常用資料及其選擇一、一、 金屬資料金屬資料二、二、 非金屬資料非金屬資料三、三、 復(fù)合資料復(fù)合資料 四、鋼的熱處置簡(jiǎn)介四、鋼的熱處置簡(jiǎn)介 機(jī)械零件通常都是由金屬資料制成的，有機(jī)械零件通常都是由金屬資料制成的，有時(shí)也用非金屬資料和復(fù)合資料制造。時(shí)也用非金屬資料和復(fù)合資料制造。44一、一、 金屬資料金屬資料 1鋼鋼 2鑄鐵鑄鐵 3. 有色金屬有色金屬451.1.鋼鋼含碳量含碳量 2% 2%的

42、鐵、碳合金的鐵、碳合金 與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性，并可用熱處置方法改善其力學(xué)性能和加工性能。 鋼制零件毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法獲得，故運(yùn)用極為廣泛。 鋼的分類，見下表。常用金屬資料常用金屬資料 鑄鐵鑄鐵含碳量含碳量2%2% 鋼鋼 含碳量含碳量 2% 2% 有色金屬有色金屬鐵碳合金鐵碳合金46含碳量含碳量 2% 2%的鐵、碳合金的鐵、碳合金1.1.鋼鋼碳素鋼碳素構(gòu)造鋼碳素構(gòu)造鋼碳素工具鋼：碳素工具鋼：T7、T8普通碳素構(gòu)造鋼普通碳素構(gòu)造鋼 如如Q235、Q275等等優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼低碳鋼C0.25% 如20 合金鋼合金構(gòu)造鋼合金構(gòu)造鋼合金工具鋼合金工具鋼 、

43、高速工具鋼、硬質(zhì)合金工具鋼、高速工具鋼、硬質(zhì)合金工具鋼特類鋼特類鋼 不銹鋼，如不銹鋼，如2Cr13、滾動(dòng)軸承鋼，如、滾動(dòng)軸承鋼，如GGr9SiMn、 耐熱鋼，如耐熱鋼，如3Gr18Ni25Si2等。等。合金構(gòu)造鋼合金構(gòu)造鋼 如如35SiMn低合金構(gòu)造鋼低合金構(gòu)造鋼 如如12Mn彈簧鋼彈簧鋼 如如65Mn中碳鋼0.3% C 0.5% 如45 高碳鋼0.55% C 0.7% 如60 鋼鋼選用原那么：優(yōu)選碳素鋼價(jià)錢廉價(jià)且供應(yīng)充分選用原那么：優(yōu)選碳素鋼價(jià)錢廉價(jià)且供應(yīng)充分 ，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。我國(guó)資源豐富472.2.鑄鐵鑄鐵含碳量含碳量 2% 2%的鐵、碳合金

44、的鐵、碳合金 1具有適當(dāng)?shù)囊兹坌?，良好的液態(tài)流動(dòng)性，故可 鑄成外形復(fù)雜的零件；2減震性、切削性指灰鑄鐵均較好且本錢低。 機(jī)械制造中運(yùn)用很廣。 常用鑄鐵：灰鑄鐵 、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。 其特點(diǎn)如下：482.2.鑄鐵鑄鐵含碳量大于含碳量大于2%2%的鐵、碳合金的鐵、碳合金 1 1灰鑄鐵灰鑄鐵 如如HT150HT150、HT250,HT250,良好的鑄造性、切削加工性、良好的鑄造性、切削加工性、 耐磨性，消振性，但抗拉強(qiáng)度低。耐磨性，消振性，但抗拉強(qiáng)度低。2 2球墨鑄鐵球墨鑄鐵 如如QT400-15QT400-15、QT500-7,QT500-7,強(qiáng)度和塑性比灰鑄鐵強(qiáng)度和塑性比灰鑄鐵 有很大的提高，

45、具有良好的耐磨性，但鑄造有很大的提高，具有良好的耐磨性，但鑄造 性較差。性較差。3 3可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 如如KTH300-06 ,KTH300-06 ,強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性均強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性均 較高，能接受沖擊振動(dòng)較高，能接受沖擊振動(dòng) , , 但消費(fèi)周期長(zhǎng)，成但消費(fèi)周期長(zhǎng)，成 本較高。鑄造大尺寸零件較困難。本較高。鑄造大尺寸零件較困難。493.有色金屬有色金屬1銅合金銅合金 黃銅黃銅 銅與鋅的合金，含少量錳、鋁等元素，如銅與鋅的合金，含少量錳、鋁等元素，如 ZCuZn38等。等。 青銅青銅 青銅以主加元素的不同又可分為錫青銅和鋁青銅青銅以主加元素的不同又可分為錫青銅和鋁青銅等，如等

46、，如 CuAl10Fe3、 ZCuSn5PbZn5。青銅比黃銅有更高的強(qiáng)。青銅比黃銅有更高的強(qiáng)度、硬度、度、硬度、 耐磨性和耐腐蝕性。耐磨性和耐腐蝕性。 運(yùn)用范圍廣泛。運(yùn)用范圍廣泛。 2鋁及鋁合金鋁及鋁合金 鋁合金具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，其導(dǎo)電性鋁合金具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，其導(dǎo)電性 能大約能大約為銅的為銅的60%， 但由于分量輕，在遠(yuǎn)間隔但由于分量輕，在遠(yuǎn)間隔 保送保送 的電纜中常替代銅線的電纜中常替代銅線 。50二、二、 非金屬資料非金屬資料 1工程塑料工程塑料 1 尼龍尼龍 種類、數(shù)量及運(yùn)用上居工程塑料之種類、數(shù)量及運(yùn)用上居工程塑料之首，它強(qiáng)度高，耐磨性首，它強(qiáng)度高，耐磨性好，耐化學(xué)

47、腐蝕。但易吸收水分而影響尺寸的穩(wěn)定性好，耐化學(xué)腐蝕。但易吸收水分而影響尺寸的穩(wěn)定性。 2聚碳酸脂聚碳酸脂 在工程塑料中韌性最好，透光率在工程塑料中韌性最好，透光率達(dá)達(dá)90%，延續(xù)運(yùn)用溫度達(dá)，延續(xù)運(yùn)用溫度達(dá) 145，它正取代玻璃，它正取代玻璃和有機(jī)玻璃，作為飛機(jī)上的擋風(fēng)夾層和天窗。和有機(jī)玻璃，作為飛機(jī)上的擋風(fēng)夾層和天窗。 3聚甲苯聚甲苯 在工程塑料中彈性模量最高，并有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。造小齒輪及軸套等。 4聚苯醚聚苯醚 在工程塑料中硬度最高，熱膨脹系在工程塑料中硬度最高，熱膨

48、脹系數(shù)最小，最耐熱。數(shù)最小，最耐熱。 5ABS改性聚苯乙烯，以丙烯晴改性聚苯乙烯，以丙烯晴(A)、丁二烯、丁二烯(B) 和苯乙烯和苯乙烯(S)為根底的三組分所組成具有良好的為根底的三組分所組成具有良好的綜合性能。廣泛運(yùn)用在管材、家用電器和紡織機(jī)械中綜合性能。廣泛運(yùn)用在管材、家用電器和紡織機(jī)械中。用。用ABS制成的泡沫夾層板，可作小轎車的車身。制成的泡沫夾層板，可作小轎車的車身。 2橡膠橡膠 常用來(lái)制造輪胎、墊板、隔熱板、傳動(dòng)帶和減振常用來(lái)制造輪胎、墊板、隔熱板、傳動(dòng)帶和減振零件等零件等 3夾布膠木夾布膠木 常用來(lái)制造板材、電工元件，輕載無(wú)噪聲齒輪和常用來(lái)制造板材、電工元件，輕載無(wú)噪聲齒輪和耐腐

49、蝕元件等。耐腐蝕元件等。 4其他其他 工業(yè)上，經(jīng)常運(yùn)用的非金屬資料還有陶瓷、皮革工業(yè)上，經(jīng)常運(yùn)用的非金屬資料還有陶瓷、皮革、木材、紙板等、木材、紙板等 。 51三、三、 復(fù)合資料復(fù)合資料 通常由兩種資料結(jié)合而成，可發(fā)揚(yáng)資料各自的優(yōu)點(diǎn)，抑制各自固有的缺陷。常見的復(fù)合資料有： 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(qiáng)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(qiáng)度較低，把兩者結(jié)合起來(lái)，就產(chǎn)生了玻璃鋼。 2硬質(zhì)合金 陶瓷與金屬粉末燒結(jié)在一同而成 。 陶瓷資料硬度好，但不易于加工成型，將它與金屬粉末燒結(jié)在一同，就構(gòu)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(fù)合

50、資料 硼與鋁合金結(jié)合而成。它的常溫暖高溫強(qiáng)度比高強(qiáng)度的鋁合金大得多。美國(guó)如今運(yùn)用的航天飛機(jī)的整個(gè)桁架支柱，均用硼鋁復(fù)合資料的管材制造，比原先采用鋁合金時(shí)，減輕分量44%。 52四、鋼的熱處置簡(jiǎn)介四、鋼的熱處置簡(jiǎn)介熱處置熱處置 將鋼在固體形狀下進(jìn)展不同溫度的加熱、保溫將鋼在固體形狀下進(jìn)展不同溫度的加熱、保溫暖冷卻的工藝方法叫熱處置，目的是提高零件的力學(xué)性暖冷卻的工藝方法叫熱處置，目的是提高零件的力學(xué)性能和改善其工藝性能。能和改善其工藝性能。圖2-1 鋼的熱處理退火正火臨界溫度保 溫加熱淬火回火調(diào)質(zhì)度溫時(shí)間1. 退火退火2. 正火正火3. 淬火淬火4. 回火回火5. 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)6. 時(shí)效時(shí)效7. 外

51、表處置外表處置 退火：退火： 放在空氣中緩慢降溫。放在空氣中緩慢降溫。正火：正火： 空氣中對(duì)流冷卻?？諝庵袑?duì)流冷卻。 淬火淬火: 放在水中或油中冷卻。放在水中或油中冷卻。53 把鋼加熱到臨界溫度在鋼的固態(tài)范圍內(nèi)，引起鋼內(nèi)部組織構(gòu)造發(fā)生變化的溫度以上3050，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)谋睾?，隨爐溫一同緩慢冷卻下來(lái)的熱處置工藝稱為退火。退火的目的是降低資料的硬度，提高塑性，細(xì)化結(jié)晶組織構(gòu)造，改善力學(xué)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(yīng)力。 2.正火 將零件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間后，然后再空冷，風(fēng)冷或噴霧冷卻。它的冷卻速度比退火快，作用與退火類似，但比退火經(jīng)濟(jì)，本錢低，可作為零件的最

52、終熱處置。 3.淬火 將零件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間后，然后在水中或油中迅速冷卻。由于淬火溫度變化過(guò)快，資料內(nèi)部構(gòu)成較大的淬火應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致零件的變形或開裂。淬火不能作為零件的最終熱處置。1.退火退火前往前往54 4. 回火回火 將淬火后的零件重新加熱到臨界溫度以下的某一溫度，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(shí)間后，然后在空氣中冷卻。根據(jù)對(duì)零件要求的保溫一段時(shí)間后，然后在空氣中冷卻。根據(jù)對(duì)零件要求的不同，可采用不同的回火溫度?；鼗饻囟仍礁?，資料的硬不同，可采用不同的回火溫度?；鼗饻囟仍礁撸Y料的硬度和強(qiáng)度下降越多，而塑性和韌性那么顯著提高。度和強(qiáng)度下降越多，而塑性

53、和韌性那么顯著提高。 1 低溫回火低溫回火 回火溫度在回火溫度在150250，主要用來(lái)，主要用來(lái)降低資料的脆性和淬火應(yīng)力，并能堅(jiān)持較高的硬度和耐磨降低資料的脆性和淬火應(yīng)力，并能堅(jiān)持較高的硬度和耐磨性，常用于刀具、模具等。性，常用于刀具、模具等。 2 中溫回火中溫回火 回火溫度在回火溫度在350500，其特點(diǎn)是，其特點(diǎn)是即能堅(jiān)持資料一定的韌性，又能堅(jiān)持一定的彈性和屈服點(diǎn)，即能堅(jiān)持資料一定的韌性，又能堅(jiān)持一定的彈性和屈服點(diǎn)，常用于彈簧和接受沖擊的零件。常用于彈簧和接受沖擊的零件。 3 高溫回火高溫回火 回火溫度在回火溫度在500650，使零件獲，使零件獲得強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都良好的綜合力學(xué)性能

54、。得強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都良好的綜合力學(xué)性能。前往前往55 5.調(diào)質(zhì) 淬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(yīng)力下任務(wù)的零件，如連桿、齒輪和軸等常采用調(diào)質(zhì)處置?？梢詼p小或消除零件的內(nèi)應(yīng)力，使零件在任務(wù)之前得以充分的變形，零件尺寸可以穩(wěn)定下來(lái)。時(shí)效分低溫時(shí)效和高溫時(shí)效。6.時(shí)效 1低溫時(shí)效 將零件加熱到100150，保溫520小時(shí)后，再空冷。 2高溫時(shí)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。前往前往56 7. 外表處置 對(duì)于一些要求外表有較高的硬度以添加其耐磨性，而心部要求有較高的韌性以提高其抗沖擊才干的零件，可以采用外表處置工藝。外表處置包括

55、外表淬火和化學(xué)處置。 1 外表淬火 采用快速加熱的方法，只將零件外表加熱并淬火。它只改動(dòng)表層組織，芯部并不發(fā)生變化，芯部堅(jiān)持了一定的韌性和強(qiáng)度，而表層得到強(qiáng)化和硬化。 外表淬火有高頻感應(yīng)加熱外表淬火和火焰加熱外表淬火。 2化學(xué)處置 化學(xué)處置是把零件放入化學(xué)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(xué)組成和組織構(gòu)造發(fā)生變化，來(lái)獲得對(duì)其心部和表層不同性能要求的熱處置方法。常用的方法有滲碳、滲氮和碳氮共滲氰化等。前往前往57第六節(jié)第六節(jié) 公差與配合、外表粗糙度公差與配合、外表粗糙度 一、公差與配合一、公差與配合二、外表粗糙度二、外表粗糙度 58 一、公差與配合一、公差與配合

56、機(jī)器由零件裝配而成，批量消費(fèi)要求零件具有機(jī)器由零件裝配而成，批量消費(fèi)要求零件具有互換性，這樣才干裝配時(shí)不需選擇和附加加工就可?；Q性，這樣才干裝配時(shí)不需選擇和附加加工就可。 為了實(shí)現(xiàn)互換性，零件的尺寸、幾何外形和外為了實(shí)現(xiàn)互換性，零件的尺寸、幾何外形和外表粗糙度等需一致。表粗糙度等需一致。 單從零件尺寸而言，不能夠絕對(duì)準(zhǔn)確，但必需單從零件尺寸而言，不能夠絕對(duì)準(zhǔn)確，但必需在它允許的范圍之內(nèi)。在它允許的范圍之內(nèi)。 兩個(gè)極限尺寸之差稱為公差。兩個(gè)極限尺寸之差稱為公差。 我國(guó)的公差與配合我國(guó)的公差與配合GB18001803-79、GB/T1804-92采用國(guó)際公差制。采用國(guó)際公差制。 以孔與軸為例，引見相配圓柱外表公差與配合：以孔與軸為例，引見相配圓柱外表公差與配合： 根本尺寸根本尺寸設(shè)計(jì)給定的尺寸，零線代表其位置。設(shè)計(jì)給定的尺寸，零線代表其位置。 公差帶公差帶代表上