典型零件的选材及工程材料的应用(专用)PowerPoint Presentationppt课件.ppt

机械零件设计主要内容包括: 机械零件结构设计 材料选用 工艺设计 经济指标;第一节 选材的一般原则;第一节 选材的一般原则;工艺性原则 材料的工艺性能表示材料加工的难易程度。;经济性原则 是选材的重要原则之一，一般 包括材料的价格、零件的成本与国家的资 源等。 ;第二节 典型零件的选材及工艺路线设计;;一、齿轮类零件的选材 1. 齿轮的工作条件、失效形式及性能要求 齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调 节速度。 （1）工作时的受力情况 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。;（2）主要失效形式 1）疲劳断裂。 主要发生在齿根。它是齿轮最严重的失效形式。 2）齿面磨损。 3）齿面接触疲劳破坏 。 4）过载断裂。;（3）齿轮用材性能要求 1）高的弯曲疲劳强度 2）高的接触疲劳强度和耐磨性 3）齿轮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 （1）机床齿轮;20CrMnTi钢具有较高的力学性能，在渗碳、淬火、低温回火后，表面硬度的达58～62HRC，心部硬度30～45HRC。 下料─锻造─正火─切削加工─渗碳、淬火及低温回火─喷丸─磨削加工 ; 二、轴类零件的选材 1. 轴的工作条件、失效形式及性能要求 （1）一般轴的工作条件 1）传递一定的扭矩，承受一定的交变弯矩和拉、压载荷。 2）轴颈承受较大的摩擦 3）承受一定的冲击载荷;（2）主要失效形式 1）疲劳断裂 长期受扭转和弯曲交变载荷作用 2）断裂失效 大载荷或冲击载荷作用 3）磨损失效 轴颈或花键处过度磨损 （3）对轴用材料性能要求 1）良好的综合力学性能 2）高的疲劳强度 3）良好的耐磨性 ; 2. 轴类零件的选材 不传递动力只承受弯矩起支撑作用的轴 主要考虑刚度和耐磨性,用碳钢或球墨铸铁 (2) 主要受弯曲，扭转的轴 如变速箱传动轴、发动机主轴等。选用中碳钢45或40Cr 40MnB等；若要求高精度、高的尺寸稳定性及耐磨性的轴，如磨床主轴，则常选用38CrMoAl钢，进行调质及氮化处理。 (3) 同时承受弯曲（或扭转）及拉，压载荷的轴 选用淬透性较高的钢种 ;3. 典型轴选材举例 （1）机床主轴选材 以C620车床主轴为例进行选材。;该主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，但载荷和转速不高，冲击载荷也不大，所以具有一般综合力学性能即可满足要求。 但大端的轴颈、椎孔与卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。 根据以上分析，车床主轴可选用45钢。热处理为调质处理；轴颈和椎孔进行表面淬火。 ;工艺路线为： 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;（2）内燃机曲轴选材 内燃机曲轴选材原则主要根据内燃机的类型、功率大小、转 速高低和相应轴承材料等项条件而定，同时也需考虑加工条 件、生产批量和热处理工艺及制造成本。 ;按制造工艺把曲轴分为锻钢曲轴和铸造曲轴两种。锻钢曲轴主要由优质碳钢和中碳合金钢制造，如35、40、35Mn2、40Cr、35CrMo钢等。铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等制造，如ZG230—450、QT700—2、KTZ450—5、KTZ500—4等。 ; 图是175A型农用柴油机曲轴简图。性能要求σb?≥750Mpa，整体硬度在240～260HBS，轴颈表面硬度≥625HV，δ≥2%，ak≥150kJ/m2。由于在滚动轴承中工作，要求轴颈部有较高的硬度和耐磨性。 曲轴材料可选用QT700—2，其工艺路线如下： 铸造→高温正火→高温回火→切削加工→轮颈气体渗氮 ; 三、弹簧类零件的选材 1. 弹簧的工作条件、失效形式及性能要求 （1）工作条件 1）弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时材料将承受弯曲应力 或扭转应力。 2）缓冲、减震或复原用的弹簧，承受交变应力和冲击载荷的作用 3）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用;（2）主要失效形式 1）塑性变形 2）疲劳断裂 3）快速脆性断裂 4）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失效；高温下使用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。;（3）对弹簧用材性能要求 1）高的弹性极限和屈强比（σs/σb） 2）高的疲劳强度 3）好的材质和表面质量 4）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性 ;2. 弹簧零件的选材 弹簧种类很多，载荷大小相差悬殊，使用条件和环境个不相同。 在实际生产中多选用弹性极限高的金属材料来制造。 3. 典型弹簧选材举例 （1）汽车板簧 （2）火车螺旋弹簧;（1