第二讲第一章绪论改.ppt

第二章 机械零件设计概论 教学重点： 1、机器零件设计计算准则 2、机械零件常用材料选用。 教学目标： 1、使学生了解机械零件的失效形式、应具备的工作能力及其计算准则； 2、机械零件常用材料及其选用原则。 3、了解机械零件的工艺性及标准化。 教学难点：机械零件的结构工艺性。 第一篇 总 论 一、 机械零件的工作能力及其计算准则 二、 机械工程常用材料及热处理 三、 机械零件的结构工艺性和标准化 2）零件的失效形式 1.机械零件的失效 1）失效：机械零件丧失工作能力或达不到使用要求的性能 一、机械零件的工作能力及其计算准则 ①断裂： 例如，齿轮轮齿根部的折断、螺栓的断裂等。 ②塑性变形或弹性变形过大： 零件受载后产生过量的弹性变形； 零件的应力如果超过材料的屈服极限，零件将产生残余塑性变形。 ③ 表面失效： 磨损、腐蚀和接触疲劳等都会导致零件表面失效。 ④ 破坏正常工作条件而引起的失效： 例如，带传动发生打滑、齿轮传动噪声过大等。 2. 工作能力计算准则 机械零件不发生失效的安全工作限度称为工作能力。 影响机械零件工作能力的主要因素有： 载荷、变形、速度、温度、压力和零件的形状、 加工质量等。 对于载荷而言，工作能力又称为承载能力。在确定机械零件的承载能力时主要考虑以下几个方面： 1）机械零件的强度 所谓强度是指零件在外载荷作用下抵抗断裂破坏或过大塑性变形的能力。 或 而 虽然增大零件截面尺寸和改用优质材料可以提高零件的强度，但不能任意加大零件尺寸和滥用优质材料，以免造成浪费。 设计机械零件时必须满足的最基本的要求是 具有足够的强度。 强度的计算准则为: 刚度是指零件在外载荷作用下抵抗过大弹性变形（外载荷去掉后可以恢复的变形）的能力。 改变零件的截面形状，增大零件的截面尺寸，缩小支撑点之间的距离，采用有加强肋的结构设计等。 2）机械零件的刚度 3）耐磨性 零件抗磨损的能力称为耐磨性。 4）振动稳定性 指机器在工作时不发生振幅超过允许值的振动现象。 5）耐热性 在高温环境中，或者在由于摩擦生热形成高温的条件下，对零件工作是不利的。 二、机械制造常用材料及其选择 1.常用材料 在机械制造中常用的材料有钢、铸铁、有色金属合金和非金属材料。钢是机械制造中最常用的材料。 钢 （用途） 常用材料 钢的种类： （成分） 钢 钢 (质量) 1）.钢 是一种铁碳合金（c2%）它有高的强度，塑性和韧性，可锻造、辗压、冲压、焊接、铸造等方法来获得零件的毛坯。应用极高。 （1）碳素结构钢：用于制造各种机械零件和工程结构的构件。 Q195：冲压件、焊接件、受载小的零件、垫圈、铆钉、地角螺栓 金属结构件、螺栓、螺母、键、转轴、链轮、受力较大的零件 焊接件、金属结构件、螺栓、螺母、 连杆、支座等 （2）优质碳素结构钢 (40、45) （3）合金结构钢 加入合金元素，满足钢力学性能及物理性能（外硬里韧、强度高、抗冲击） 20Mn2(c:0.2%,Mn:2%) 40Cr (Cr1.5%)——合金元素含量小于1.5%时，不加数值。 镍 (Ni)： 提高强度，但不降低韧性 铬（Cr）：提高高温强度，耐腐蚀、耐磨损， 在不锈钢中，必须和镍同时使用。 锰（Mn）：提高强度和耐磨性，提高韧性。 钼（Mo）：作用同锰，但其耐热性更强。 钒（V ）：提高韧性和强度。 硅（Si）：提高强度和耐磨性，但对韧性不利。 （4）铸钢 可用铸造方法获得毛坯，尺寸较大、形状复杂、要求较高的零件。ZG230 – 450、ZG35SiMn 2）铸铁 含碳量高于2%,性脆，不适于锻压和焊接。熔点低，流动性好。常用的有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁。HT150 3）有色金属：铜及铝金属 主要有减摩性、抗腐蚀性强和导电的性能 （1） 纯铜为紫红色，常称紫铜。具有良好的导电、导热很好的耐蚀性，也有良好的塑性。 （2）黄铜是以铜锌为主的合金，又分为普通黄铜H80(含铜为80%，其余为锌)； 特殊黄铜是指加入了其他元素Al、Mn、Sn、Si、Fe等，如ZHAl66-6-3-2 （3)铜合金中加入元素不是以锌为主的铜合金称为青铜, 如锡青铜ZQSn10-2；铝青铜ZQAl19-4 4）非金属材料 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。 （1)橡胶 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐