機械零件的材料與選用

1、機械零件的材料與選用,14機械1趙元志,01 強 度材料在外力作用下抵抗破壞(永久變形和斷裂)的能力稱為強度。也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標。強度是機械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。（材質(zhì)要能經(jīng)得起應(yīng)用場景中受力的考驗，不彎、不斷、不碎、不變形）,02 彈 性▼彈性是物體本身的一種特性，發(fā)生彈性形變后可以恢復原來的狀態(tài)的一種性質(zhì)。（材質(zhì)吸收受力、能在不同方向彎曲并且能夠恢復到原來的狀態(tài)能力）,03

2、 成型性能▼成型性能是指材質(zhì)通過制造工藝達到最終產(chǎn)品形態(tài)的容易程度。（材料的成型性能是否簡單方便需要考慮）,04 延 性▼延性是指材料的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或構(gòu)件的某個截面從屈服開始到達最大承載能力或到達以后而承載能力還沒有明顯下降期間的變形能力。金、銅、鋁等皆屬于有較高延性的材料。,05 抗拉強度▼抗拉強度表示單位面積的破碎力，是指材料或構(gòu)件受拉力時抵抗破壞的能力。在大多數(shù)其它材料(金屬、塑料、木材等)的測試中，抗張強度是指式樣被拉

3、伸斷裂時承受最大載荷與試樣橫斷面積的比值。,06 延展性▼延展性是指可錘煉可壓延程度。易鍛物質(zhì)不需退火可錘煉可壓延。可鍛物質(zhì)，則需退火進行錘煉和壓延。脆性物質(zhì)則在錘煉后壓延程度顯得較差。物體在外力作用下能延伸成細絲而不斷裂的性質(zhì)叫延性，在外力（錘擊或滾軋）作用能碾成薄片而不破裂的性質(zhì)叫展性。（材料再次塑性的能力）,07 韌 性▼韌性表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。（材質(zhì)抗沖擊能力，突然敲打一下，不會斷裂或者破碎 ）

4、,08 硬 度▼硬度是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力，是比較各種材料軟硬的指標。（較硬的材質(zhì)一般更抗刮擦，耐用，抗撕裂和壓痕）,09 導電性能▼物體傳導電流的能力叫做導電性。各種金屬的導電性各不相同，通常銀的導電性最好，其次是銅和金。物體導電的能力。一般來說金屬、半導體、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)和一些非金屬都可以導電。（導電性好的材料導熱性能也不錯）,加拿大安省3D視覺設(shè)計師蓋瑞斯?福勒（G

5、areth Fowler）制作了一系列充滿活力、韻律十足的超完美機械動圖，不過這些機械并不是真的存在于生活中。所以它們可以無休止的運轉(zhuǎn)，仿佛被困在了無限的時空循環(huán)中。有強迫癥的朋友們不要盯著看太久哦~每一個動圖都超有美感！,注意前方高能，大量動圖來襲,鏟斗容量40立方米，伸舉8層樓高的巨型液壓挖掘機，全球僅有十幾臺！,EX8000液壓挖掘機駕駛室后面設(shè)計了可配備飯桌、微波爐和冰箱等物品的實用空間，在24小時開工的礦山上照樣能夠得到舒適

6、的生活環(huán)境。,機械零件的工藝性及標準化,一、工藝性,零件設(shè)計要求,使用要求----具備所要求的工作能力；,制造要求----制造工藝可行，成本低；,,零件工藝性良好的標志：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。,工藝性的基本要求：1) 毛坯選擇合理,制備方法：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)。,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、

7、鍛造、沖壓等方法。,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用 國防科大潘存云教授研制,2) 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；

8、,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,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)在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。,盡量采用標準件；,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；,4) 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。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、

9、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等先進工藝滿足上述要求。,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)人員和一線工人學習，在實踐中積累經(jīng)驗。,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用

10、 國防科大潘存云教授研制,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用 國防科大潘存云教授研制,二、標準化,內(nèi)容： 1)產(chǎn)品品種

11、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)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格品種滿足用戶的廣泛要求。,定義：標準化是在經(jīng)濟、技術(shù)、科學及管理等社會實踐中，對重復事務(wù)和概念，通過制定、發(fā)布和實施標準，以獲得最佳秩序和效益。,2)零部件的通用化將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓等），經(jīng)過統(tǒng)一后實現(xiàn)互換；,3)產(chǎn)品質(zhì)量標準化要保證產(chǎn)品產(chǎn)品質(zhì)量合格和穩(wěn)定，就必須做好設(shè)計、加工工藝、裝配檢驗、包裝儲運等環(huán)節(jié)的標準化。

12、,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用 國防科大潘存云教授研制,基本特征：統(tǒng)一、簡化。,意義： 1)制造上可以實現(xiàn)專業(yè)化大批量生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品質(zhì)

13、量，又能降低成本；,2)設(shè)計方面可減少設(shè)計工作量；,3)管理維修方面可減少庫存量，便于更換損壞的零件。,標準化是組織社會化大生產(chǎn)的重要手段，是實施科學管理的基礎(chǔ)，也是對產(chǎn)品設(shè)計的基本要求之一。通過標準化的實施，以獲得最佳的社會經(jīng)濟成效。,標準層次：國家標準、行業(yè)標準、地方標準、企業(yè)標準。,推薦性標準（GB/T）----鼓勵企業(yè)自愿采用。,標準性質(zhì),強制標準（GB）----必須強制執(zhí)行；,,作為設(shè)計人員，要求必須熟悉現(xiàn)行的相關(guān)標準，學會查

14、詢和使用標準資料。無論設(shè)計何種產(chǎn)品，必須遵循相關(guān)標準。,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用 國防科大潘存云教授研制,▲兩棲液壓鉗工程機械設(shè)備，它可

15、以在鐵軌上隨意移動工作，放下輪子可以在道路行駛,機械零件的常用材料及其選擇,機械制造中最常用的材料是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金。非金屬材料如塑料、橡膠等 。,一、金屬材料,1.鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。,2.鋼：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼(不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等)、碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼等。,鑄鐵,常用金屬材料,鋼,銅合金,,----含碳量>2%,----含碳量≤ 2%,鐵碳合金,,特點：良好的液態(tài)流動性

16、，可鑄造成形狀復雜的零件。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)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用

17、 國防科大潘存云教授研制,選用原則： 優(yōu)選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。,特點：與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性。可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能。,零件毛坯獲取方法：鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。,應(yīng)用：應(yīng)用范圍極其廣泛。,價格便宜且供應(yīng)充分,我國資源豐富,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用

18、 國防科大潘存云教授研制,3.銅合金,-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳,特點：具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。,零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。,應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣泛。,種類,青銅,黃銅,軸承合金（巴氏合金）,-含錫青銅

19、、不含錫青銅,,二、非金屬材料,1. 橡膠 橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用

20、 國防科大潘存云教授研制,2. 塑料 塑料的比重小，易于制成形狀復雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、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。,3.其它非金屬材料：皮革、木材、紙板、棉、絲等。,選材因素：,設(shè)計機械零件時，選擇合適的材料是一項復雜的技術(shù)經(jīng)濟問題設(shè)計者應(yīng)根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學、機械和工藝性能以

21、及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。,用途、工作條件、物理、化學、機械工藝性能、經(jīng)濟性。,零件材料,各種材料的化學成分和力學性能可在相關(guān)國標、行標和機械設(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)盡量縮減材料的品種。,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用

22、 國防科大潘存云教授研制,景德鎮(zhèn)陶瓷學院專用