第9章 机械零件设计概论HD课件.ppt

3.常用材料、热处理 4.机械零件的工艺性及标准化 9.1.2 机械零件的表面强度 (一)疲劳点蚀 如果两个零件在受载荷前是点接触或线接触，当受压变形后，其接触后形成一小面积，且表面产生很大的局部应力，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。 疲劳点蚀----减小接触面积，损坏光滑表面，降低了承载能力，并引起振动和噪声。 齿轮，滚动轴承等零件的主要失效形式。 (二)接触应力计算 1. 表面接触强度 疲劳点蚀机理 当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压时其接触面积为一狭长矩形，最大接触应力发生在接触区中线上，其值为： 对于钢或铸铁，可取泊松比?1= ?2=0.3代入上式整理后得： =0.418 接触强度的判定条件为： 以面接触而无相对运动的零件，通过接触面来传递载荷时接触面会产生挤压应力。 表面挤压强度不足时，塑性材料零件表面可能产生塑性变形，脆性材料表面可能产生压溃，引起零件失效。 计算表面挤压强度时，接触应力按接触表面平均应力进行条件性计算，强度条件为 2. 表面挤压强度 运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。 零件工作抗磨损的能力称为耐磨性。 (一)磨损的主要类型 1)磨粒磨损： 硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸峰，在摩擦过程中引起的材料脱落现象称为磨粒磨损。 2）粘着磨损 若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨损。 3）疲劳磨损 4）腐蚀磨损 在摩擦过程中，与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损，称为腐蚀磨损。 (二)耐磨性计算 实用耐磨性计算是限制运动副的压强P,相对速度较高时，还应考虑运动副单位时间单位接触面积的发热量。 9.1.3 耐磨性 过大的弹性变形 9.1.4 刚度: (零件抵抗弹性变形的能力) 失效形式 计算准则 y≤[y] ，?≤[?]，?≤[?] 刚度 (机器振幅不能超过许可值) 共振：机器内的激振源频率≈零件固有频率 （重合或整数倍）→破坏 破坏正常工作条件引起的失效 （联接松动、带传动打滑、腐蚀、过热......） 9.1.5 振动稳定性: 其它： 计算准则： §9.2 机械制造常用材料及其选择 一、金属材料 黑色金属—铁碳合金 铁碳含金 →铸铁(含碳量大于2％) ↘钢(含碳量小于2％) 机械性能—总体上，含碳量越高，材料强度硬度提高、塑性下降。 钢和铸铁最常用，其次是有色金属合金，非金属材料如塑料、橡胶等，在机械制造中也具有独特的使用价值。 1、铸铁 具有适当的易熔性，良好的液态流动性，可铸成形状复杂的零件。减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）均较好且成本低廉，机械制造中应用甚广。 常用铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。 灰口铸铁 HT150(抗拉强度150MPa ） 球墨铸铁QT500-7 (抗拉强度500MPa，拉伸率7%） 两者均为脆性材料,不能辗压和锻造 机器的基础或箱体(时效处理—消除铸造内应力) 2、钢 具有高的强度、韧性和塑性，可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。 钢制零件毛坯可用锻造、冲压、焊接或铸造等方法取得，应用极为广泛。 按用途分： 1）结构钢(制造零件和工程构件) 2）工具钢(制造各种刃具、模具和量具) 3）特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐酸钢等) (制造特殊环境下工作零件） 按化学成分： 1）碳素钢—含碳量不超过0.7% （低中高碳钢） ①普通碳素钢 —Q235（A3钢)等 (屈服强度235MPa) ②优质碳素钢— 45等(含碳量 0.45% 左右） 2）合金钢—钢中添加合金元素，如镍、铬、锰、钼、钒等，极大地改善钢材性能。 如：40Cr 35CrMo 40CrNiMo 等, 采用40CrNiMo制造钻具。 合金钢的优良性能不仅取决于化学成分，更大程度上取决于适当的热处理。 3）铸钢 液态流动性比铸铁差，用普通砂型铸造，壁厚常不小于10mm。铸钢件的收缩率比铸铁件大，故铸钢件的圆角和不同壁厚的过渡部分均应比铸铁件大些。 如：ZG230-450（屈服强度—抗拉强度） 选择钢材时，应在满足使用要求的条件下，尽量采用价格便宜供应充分的碳素钢，必须采用合金钢时也应优先选用我国资源丰富的硅、锰、硼、钒类合金钢。 表9-2 常用钢铁材料的力学性能 表9-2 3、有色金属合金（减摩、耐腐蚀） 1