《机械制造基础(上册)》-第9章机械零件材料及成型方法选用.ppt

第9章 机械零件材料及成型方法选用 9.1选材的一般原则 9.2典型零件的选材及改性方法示例 9.3毛坯成型方法选用原则 9.4典型机械零件毛坯成型方法选用示例(轴杆类、盘套类、箱体类) 9.1选材的一般原则 9.1.1 零件失效的类型、原因及分析方法 9.1.2材料的选用 9.1.3选材的一般程序 9.1.1 零件失效的类型、原因及分析方法 1. 零件失效的类型、原因 各种机械零件都具有一定的功能，当它不能按要求的效率完成预定的功能时，则称该零件已失效。零件失效具体表现为：零件完全破坏，不能继续工作；严重损伤不能再安全工作；虽仍能安全工作，但不能完成规定的功能。 根据零件损坏的特点、所受载荷的类型及外在条件，零件的失效可归纳为下列三种类型：①变形失效；②断裂失效；③表面损伤失效。 引起失效的具体原因大体可以分为①设计；②材料；③加工；④安装使用 2.零件失效分析方法 ①应尽可能仔细地收集失效零件的残体，拍照留据，确定重点分析的对象和部位。并在零件失效的发源部位切取样品。 ②应详细整理失效零件的有关资料，如设计资料、加工工艺文件及使用记录等。 ③将所选样品进行宏观及微观的断口分析，以及必要的金相剖面分析，确定失效的发源地及失效的方式。 ④测定样品的必要数据，包括设计所依据的性能指标及与失效有关的性能数据，材料的组织及化学成分是否符合要求，分析在失效零件上收集到的腐蚀产物的成分、磨屑的成分等。必要时还要进行无损探伤、断裂力学分析等，考查有无裂纹或其他缺陷。 9.1.2材料的选用 1. 使用性能与选材 2.工艺性能与选材 3.经济性与选材 一些零件的工作条件、主要损坏形式及主要机械性能指标 9.1.3选材的一般程序 1.分析零件工作条件 2.材料预选择 3.材料终选择 4.验证选材的可靠性 9.2典型零件的选材及改性方法示例 9.2.1.齿轮类零件的选材及改性方法 9.2.2轴类零件的选材及改性方法 9.2.1.齿轮类零件的选材及改性方法 1.齿轮的工作条件及性能要求 2.齿轮零件的选材 3.典型齿轮选材举例 1.齿轮的工作条件及性能要求 齿轮是机械工业、汽车、拖拉机中应用最广的零件之一，主要用于功率的传递和速度的调节，其工作时的受力状况如下： ①由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力； ②齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触应力，并发生强烈的摩擦； ③由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。 根据齿轮的工作特点，其主要失效形式有以下几种： ①轮齿折断 有两类断裂形式，一类为疲劳断裂：主要发生在齿根，常常一齿断裂引起数齿、甚至更多的齿断裂；另一类是过载断裂：主要是冲击载荷过大造成的断齿； ②齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小，齿隙增大； ③齿面的剥落 在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹并逐渐发展，引起点状剥落。 据此，要求齿轮用材应具有如下性能： ①高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度； ②高的硬度和耐磨性； ③轮齿心部要有足够的强度和韧性； 2.齿轮零件的选材 3.典型齿轮选材举例 9.2.2轴类零件的选材及改性方法 1.机床主轴 2. 汽车半轴 3. 内燃机曲轴 1.机床主轴 在选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点： ①受力的大小。 ②轴承类型。 ③主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。 机床主轴的工作条件和性能要求 C6140车床主轴的工作条件： ①承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用； ②主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦； ③花键部分经常有磕碰或相对滑动。 热处理技术条件： 整体调质硬度达200～230HBS；内锥孔和外圆锥面处硬度为45～50 HRC；花键部分的硬度为48～53 HRC。 （2）主轴用钢及热处理改性 C6140车床属于中速、中负荷、在滚动轴承中工作的机床，因此选用45钢。整体调质以获得高的综合机械性能和疲劳强度；内锥孔和外圆锥面处采用盐浴局部淬火和回火，以便耐磨和保证装配精度；花键部分高频淬火、低温回火，以确保强度硬度要求。机床主轴工艺路线如下： 锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工。 若这类机床主轴承受载荷较大时，可用40Cr钢制造。当承受较大的冲击载荷和疲劳载荷时，则可采用合金渗碳钢制造，其热处理工艺也发生相应的变化。 C6140车床主轴图 2. 汽车半轴 汽车半轴是驱动车轮转动的直接驱动件。半轴材料与其工作条件有关，中型载重汽车目前选用40Cr钢，而重型载重汽车则选用性能更高的40CrMnMo钢。 （1）汽车半轴的工作条件和性能要求 图9-2-4所示为跃进-130型载重汽车(载重量为2500kg)的半轴简图。半轴在工作时承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转应力的作用，要求