机械设计第4章 机械零件的常用材料及结构工艺性.ppt

4.1 机械零件的常用材料及其选用 4.1.1机械零件的常用材料 机械零件所用机械工程材料的钢材基本情况介绍 1、钢 (1)普通质量非合金结构钢（普通碳素结构钢） 表4-1普通质量非合金结构（普通碳素结构钢） (2) 优质非合金钢结构钢（优质碳素结构钢） 表4-2优质非合金钢结构钢（优质碳素结构钢） 表4-2续表 (3)低合金高强度结构钢 表4-3低合金高强度结构钢 (4)合金结构钢 表4-4合金结构钢 表4-2续表 (5)铸钢 表4-5一般工程用铸造碳钢 (6)铸铁 表4-6 灰铸铁 (7)铜合金 表4-7 铜合金 (8)铝及铝合金 表4-8 铝及铝合金 (9)工程塑料 表4-9 工程塑料 4.1.2机械零件材料的选用 为了正确选用材料，以下选材原则是非常重要的。 (1)根据材料的使用性能选材 ①考虑零件所受载荷的大小和性质，以及应力状态。 ②考虑零件的工作条件。 ③考虑对零件尺寸及重量有限制。 ④考虑零件的重要程度。 ⑤考虑其他特殊要求。 (2)根据材料的工艺性能选材 考虑零件结构需要和不同材料适合不同加工方法来综合考虑选用。一般说来，箱体类零件宜选用铸铁，轴和齿轮宜选用型材，重要的轴或齿轮宜选用锻件。 (3)根据材料的经济性选材 常用金属材料中一般说来，铸件成本最低，型材次之，锻件最高。 在保证零件使用性能前提下，尽量选用便宜的材料，可降低零件总成本。但有时选用性能好的材料，虽然其价格较贵，但由于零件自重减轻，使用寿命延长，维修费用减少，反而是经济的。 总之，在选用材料时，应结合零件的使用情况、各种材料的性能和毛坯的制造方法等因素予以综合考虑，分清主次，以满足主要要求，协调次要要求，在选用材料时，还应注意本单位对材料使用的有关规定及经验，参照已成功使用着的同类机器中各零件材料的应用情况，些都将有助于对零件材料的和选取。 各行各业都有很好的选材案例，大家要结合工作不断体会材料的选用方法。 2、常用机器零件选材 (1)轴类零件的材料选择 轴的功能是支承旋转零件、传递动力或运动。轴类零件是机床、汽车等各类机器的重要零件之一。轴类零件一般按强度、刚度计算和结构要求进行零件设计和选材。 制造轴类零件的材料主要是各种结构钢（如45、40Cr、38CrMoAl、20Cr），特殊场合也用不锈钢、有色金属甚至塑料。近年来，球墨铸铁和高强度铸铁（如HT350，KTZ550-06）已愈来愈多地作为制造轴类的材料，如内燃机曲轴、普通机床的主轴等。 （大部分的轴是用型材或锻件） (2)齿轮类零件的材料选择 齿轮是各类机械、仪表中应用最多的零件之一，其作用是传递动力、改变运动速度和运动方向。 齿轮用材绝大多数是钢（锻钢和铸钢），某些开式传动的低速齿轮可用铸铁，特殊情况下还可以采用有色金属和工程塑料。（齿轮一般都要经过热处理后使用，所以要选用中碳钢或合金钢） (3)弹簧类零件的材料选择 弹簧是各种机械和仪表中的重要零件，主要用于各类机器的减震（如破碎机的支承弹簧和车辆的悬挂弹簧）、储备机械能（如仪表中的发条等）及控制运动（如气门、离合器、制动器）等。 弹簧利用材料的弹性和结构特点，在外力作用下发生弹性变形，将机械能或动能转变为变形能，外力去除后，弹性变形恢复，将变形能转变为机械能或动能。 用于制造弹簧的材料主要是中碳碳钢和合金钢。主要有碳素弹簧钢（如65）锰弹簧钢（如65Mn），硅锰弹簧钢（如60Si2Mn）、铬钒弹簧钢 （如50CrVA）、硅铬弹簧钢（如60Si2CrA）、钨铬钒弹簧钢（如30W4Cr2VA）等 (4)箱体支承类零件材料 箱体及支承件是机器中的基础零件。箱体一般形状复杂、体积较大，且具有中空壁薄的特点。 箱体材料的选用一般多选用铸铁（如HT200、QT400-15）、铸钢（如ZG270-500） 对于结构形状简单、生产批量较小的箱体，为了减轻重量也可采用各种低碳钢（如Q235）型材拼制成焊接件。 (5)刀具材料的选择 刀具是用来切削各种金属和非金属的工具。对于刀具材料硬度是首先考虑的问题。