《第十三章-机械零件设计基础》.ppt

载荷和应力1 载荷和应力3 强度准则 静应力下的强度 接触强度 挤压强度及刚度准则 摩擦学设计基础 全损耗润滑系统　 手工润滑、 滴油润滑 油垫润滑、 喷雾润滑 摩擦学设计基础 全损耗润滑系统　 油浴润滑 、油环润滑、 压力供油润滑 机械零件常用材料 材料选用原则 §1３.３ 　机械零件材料选用原则 一、钢铁材料 1.铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、特殊性能铸铁。 2.钢：铸钢、变形钢。 铸铁 钢铁 钢 特种合金 粉末冶金材料 ----含碳量2% 特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉。 应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。 机械零件常用材料 机械零件材料选用原则 ----含碳量2% 铸钢 铸钢主要用于制造承受重载、形状复杂的大型零件。 　特点：铸钢的力学性能接近变形钢，与灰铸铁比较，其减振性较差，熔点较高，铸造收缩率较大，容易出现气孔，故铸造性不如铸铁。 (2)变形钢 碳素结构钢、低合金高强度结构钢、合金结构钢、弹簧钢、工具钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢等。是机械零件应用最广泛的材料 机械零件材料选用原则 二、非铁金属材料 特点：如减摩性、耐蚀性、耐热性、导电性等。 应用：在一般机械制造中，可用它们作承载、耐磨、减摩和耐蚀材料，也用做装饰材料。机械制造采用的非铁金属材料有：铜合金、铝合金、钛合金和轴承合金 三、粉末冶金材料 按材质分：铁基、铜基、镍基、不锈钢基、钛基和铝基粉末冶金材料。 按用途分：结构材料、减摩材料、摩擦材料、多孔材料。 1．粉末冶金结构材料 具有高强度、高硬度和韧性好等特点，并有良好的耐蚀、密封性和耐磨性。主要用于传动齿轮、汽车和冰箱压缩机零件等。 2．粉末冶金减摩材料 承载能力高，摩擦因数低，具有良好的自润滑性、耐高温性和耐磨性。摩擦时不伤配副件，噪声较低。主要用于制作轴承、含油轴承等。 机械零件材料选用原则 3．粉末冶金摩擦材料 　　摩擦因数大而稳定，耐短时高温，耐磨，导热性好，抗胶合能力强，摩擦时不伤配副件，主要用于制作离合器片、制动器片等。 4．粉末冶金多孔材料 　　综合性能优良，对孔隙的形态、大小、分布及孔隙度均可控制。主要用来制作过滤，减振和消音元件，以及催化、止火、电极、热交换和人造骨等制品。 机械零件材料选用原则 四、 有机高分子材料 1．工程塑料 　　密度小、容易加工，可用注塑成型法制成各种形状复杂、尺寸精确的零件。但是导热性差。通常用工程塑料作减摩、耐蚀、耐磨、绝缘、密封和减振材料。塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。 2．橡胶 橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类 特点：弹性高、弹性模量低。在机械制造中橡胶主要用作密封、减振元件,传动带,轮胎等。 机械零件材料选用原则 五、无机非金属材料 结构陶瓷 有氧化物、氮化物、碳化物、硼化物陶瓷等。具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、难加工等特性，用来制造轴承、模具、活塞环、气阀座、密封件、挺杆等零件。 功能陶瓷 电功能陶瓷，磁功能陶瓷，光功能陶瓷，生物和化学功能陶瓷等。它们都是为某一特殊功能要求而采用的材料。 １.工程陶瓷 2．炭石墨材料 强度不高，但密度低、耐高温、耐化学腐蚀、有自润滑性，在机械工业中广泛用作密封圈、活塞环、轴承、电刷、热交换器等。 3．聚合物混凝土 是用高分子树脂代替水泥作粘合剂的混凝土。 特点：具有高的强度，良好的抗化学药品腐蚀的性能(优于不锈钢)，减振和消声能力是灰铸铁的7倍，具有良好的耐磨性和电绝缘性。 　这种材料是金属加工机床底座的理想材料 机械零件材料选用原则 六、 复合材料 　复合材料是由两种或两种以上材料，即基体材料和增强材料复合而成的一类多相材料。 根据基体材料来分：金属基、聚合物基和陶瓷基复合材料； 根据增强材料形状分：有颗粒复合材料、纤维复合材料和层迭复合材料； 根据使用目的分：有结构复合材料和功能复合材料。 特点： a. 比强度和比模量高。比强度高的材料能承受高的应力；比模量高象征材料轻而刚度大； b. 抗疲劳性能好。 c. 减振性能好。材料内大量界面对振动有反射吸收作用。 d. 高温性能好。 机械零件材料选用原则 ▲载荷及应力的大小和性质 ▲零件的工作情况 ▲零件的结构及加工性 ▲材料的经济性 ▲零件的尺寸及重量 材料选用原则 　　适用于制作机械零件的材料种类非常之多，在设计机械零件时，如何从各种各样的材料中选择出合适的材料，是一项受多方面因素所制约的复杂的工作。设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。 选材的一般原则 通用化 系列化 组合化 §1３.４ 　机械零部件的标准化 标准是对科学技术和经济领域中