第十章机械零件的选材与工艺概论.ppt

第十章 机械零件的选材与工艺分析 机械零件的失效分析 机械零件选材的一般原则 典型零件选材与工艺性分析 设计选材时，主要考虑的三个方面 零件的承载和工况 对零件尺寸和重量的限制 零件的重要程度 作业 P222 1、2、3、4 3. 机架和箱体类的选材 机架类零件 ：各种机械的机身、底座、支架、横梁、工作台以及齿轮箱、轴承座、阀体、导轨等 机架类零件特点：形状不规则，结构比较复杂并带有内腔，工作条件相差很大。 选材： 基础零件（机身、底座等）：灰铸铁 工作台、导轨等：灰铸铁、合金铸铁 个别特大型工作台、导轨：铸钢、焊接联合结构 二、选材实例 3. 机架和箱体类的选材 箱体类零件 ：床头箱、变速箱、进给箱、溜板箱、内燃机的缸体等 箱体类零件特点：结构复杂，是机器中很重要的基础零件。 选材： 受力较大、高强度、高韧性，甚至在高温下工作的零件（汽轮机机壳）：型钢焊接件、铸钢 受力一般、主要是承受静载荷，不受冲击的箱体：灰铸铁 零件在工作中与其他部件发生相对运动：珠光体基体灰铸铁 受力不大、要求自重轻或导热性好:铸铝合金、工程塑料 二、选材实例 4. 典型农机零件的选材 农机类零件 ：犁铧、耙片、收割机刀片等 农机类零件特点：工作中要与土壤或作物摩擦，不同的零件，性能要求和材料略有不同。 二、选材实例 选材： （1）犁铧 工作条件 在耕地过程中，铲起土块和切割土壤过程中不断受到土壤的摩擦而磨损，还会受到土壤中石块的冲击而折断。 失效形式 铧尖和刃口部分的磨损及折断。 性能要求 好的耐磨性和一定抗冲击性能。 材料选择 65Mn、65SiMnRE、韧性白口铸铁 加工工艺路线 钢制犁铧—— 下料→热压型→加工刃口→冲孔校型→淬火、低温回火 韧性白口铸铁犁铧—— 下料→热压型→加工刃口→冲孔校型→等温淬火（加热到900℃后在300℃盐浴炉中等温淬火） 选材： （2）耙片 工作条件 直径比犁铧大在耕地过程中，铲起土块和切割土壤过程中不断受到土壤的摩擦而磨损，还会受到土壤中石块的冲击而折断。 失效形式 耙片刃口部分的磨损及折断。 性能要求 好的耐磨性（硬度：旱地42～49HRC、水田38～44HRC）和一定抗冲击性能和较好的韧性。 材料选择 65Mn 加工工艺路线 下料→热压型→加工刃口→冲压校型→淬火、中温回火→ 　烘干清漆 选材： （3）收割机刀片 工作条件 割作物或牧草。 失效形式 磨损和崩刀。 性能要求 高的强韧性（硬度：52～55HRC）和刃口耐磨性。 材料选择 T9、65Mn 加工工艺路线 下料→热压型→加工刃口→冲压校型→等温淬火（得到下贝氏体组织） * 第一节 机械零件的失效分析 一、失效的概念 二、零件失效类型 　　变形 — 弹、塑性变形。 　　断裂 — 脆、塑性，疲劳断裂。 　　表面损伤 — 磨损、腐蚀等。 零件失效的原因 — 设计、材料、加工、安装、环境和使用维护 机械零件在工作中要求各种载荷和介质的作用，会造成机械 零件在使用过程中发生尺寸、形状和表面质量的变化。这种 变化超过允许值使机器达不到设计时效时即称为零件失效。 潘存云教授研制 轮齿塑性变形 潘存云教授研制 齿轮轮齿折断 潘存云教授研制 轴承内圈破裂 潘存云教授研制 轴承外圈塑性变形 零件失效的实例 断裂仅占5% 腐蚀、磨损、疲劳破坏占74% 潘存云教授研制 齿面接触疲劳 潘存云教授研制 轴瓦磨损 失效统计： 常见零件的工作条件和失效形式 零件 工作条件 常见失效形式 性能要求 应力种类 载荷性质 受载状态 螺栓 拉、剪 静载 -- 过量变形，断裂 强度，塑性 传动轴 弯、扭 循环冲击 轴颈摩擦 疲劳断裂，过量变形，轴颈磨损 综合力学性能 传动齿轮 压、弯 循环冲击 摩擦振动 断齿，磨损，疲劳断裂，接触疲劳 表面高硬度及疲劳极限，心部强度及韧性 弹簧 扭、弯 交变冲击 振动 弹性失稳，疲劳破坏 弹性极限，屈强比，疲劳极限 　　材料的选择是一个比较复杂的决策问题。目前还没有一种确定选材最佳方案的精确方法。它需要设计者熟悉零件的工作条件和失效形式，掌握有关的工程材料的理论及应用知识、机械加工工艺知识以及较丰富的生产实际经验。通过具体分析，进行必要的试验和选材方案对比，最后确定合理的选材方案。对于成熟产品中相同类型的零件、通用和简单零件，则大多数采用经验类比法来选择材料。另外，零