【正文】 西南科技大學制造學院 常用鋼鐵材料的力學性能 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 有色金屬合金（減摩、耐腐蝕） 1） 銅合金分為青銅與黃銅： 黃銅 =銅＋鋅 （ 含少量錳 、 鋁 、 鎳等 ） ， 具有很好的塑性及流動性 ， 可進行輾壓和鑄造 ， 可制造 散熱器 、 油管 、墊片 、 螺釘 等； 青銅 =銅＋非鋅合金（錫 Sn,鉛 Pb,鋁 Al） 分為含錫青銅和不含錫青銅兩類 ， 減摩性和抗腐蝕性均較好 ， 也可輾壓和鑄造 。 3） 合金鋼的優(yōu)良性能不僅取決于化學成分 ， 更大程度上取決于適當的熱處理 。 灰口鑄鐵 HT150(抗拉強度 150MPa ） 球墨鑄鐵 QT5007 (抗拉強度 500MPa，拉伸率 7%） 兩者均為脆性材料 ,不能輾壓和鍛造 常用在機器的基礎或箱體 (時效處理 — 消除鑄造內應力 ) 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 鋼 具有高的強度 、 韌性和塑性 ， 可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能 。 一 、 金屬材料 黑色金屬 — 鐵碳合金 鐵碳含金 → 鑄鐵 (含碳量大于 2％ ) ↘ 鋼 (含碳量小于 2％ ) 機械性能 — 總體上，含碳量越高，材料強度硬度提高、塑性下降。 3）疲勞磨損 4）腐蝕磨損 在摩擦過程中，與周圍介質發(fā)生化學反應或電化學反應的磨損，稱為腐蝕磨損。 1. 表面接觸強度 機械零件的接觸強度 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 當兩個軸線平行的圓柱體相互接觸并受壓時其接觸面積為一狹長矩形，最大接觸應力發(fā)生在接觸區(qū)中線上，其值為： 222122111111EEbF nH???????????對于鋼或鑄鐵 ， 可取泊松比 ?1= ?2=得： )1(212???? ?? bEF nH ?bEFn= 接觸強度的判定條件為： ? ?HH ?? ?? ? HHH Slim?? ?機械設計基礎 西南科技大學制造學院 ? 以面接觸而無相對運動的零件，通過接觸面來傳遞載荷時接觸面會產生擠壓應力。 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 (一 )疲勞點蝕 如果兩個零件在受載荷前是點接觸或線接觸，當受壓變形后，其接觸后形成一小面積，且表面產生很大的局部應力，這種應力稱為接觸應力。本題中，在 xoz平面內，工字梁抗側彎剛度最小，在此平面內引起側彎的載荷只有。 σ≤[σ]， σ、 [σ]為拉應力、許用拉應力。 = = 由 =0 得 kN 由 =0 得 kN 順便指出，后兩個方程改寫成 =0和 =0，同樣可以求解。 解（ 1）如圖所示，已知尺寸 L、l、 H后，即可進行受力分析。 S=~ 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 第九章 機械零件設計概論 例 一小型轉臂吊車如圖所示，橫梁采用工字鋼，電動葫蘆（圖中未示出）與橫梁上的小車相連。 S=~ 部分系數法 ：S=S1?S2?S3 S1— 考慮載荷及應力計算的準確性。 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 ② 疲勞強度的影響因素 （ Influence factors of fatigue strength） (1) 應力集中： 零件幾何不連續(xù)處，實際應力遠大于名義應力 尺寸效應 : 絕對尺寸系數 : ?? (3) 表面狀態(tài) 尺寸增加，疲勞極限 表面狀態(tài)效應：表面粗糙，疲勞極限降低 有效應力集中系數 : k? (2) 絕對尺寸 表面狀態(tài)系數 : ? 降低 ③ 許用應力 : 對稱循環(huán) : ? =－ 1 ? ?Sk ???? ???? ???? 11脈動循環(huán) : ? = 0 ? ?Sk ?????? ???? 00其中 σ 0 為材料的脈動循環(huán)疲勞極限， S為安全系數。 *最大應力 σmax *最小應力 σmin 靜應力 → 不隨時間變化，Ｎ ≤103 變應力 → 不斷隨時間變化 穩(wěn)定變應力 不穩(wěn)定變應力 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 循環(huán)變應力 ? 平均應力 ? 應力幅 2m inm a x ??? ??m 2 m inm a x??? ??a? 應力循環(huán)特性 m axm in???r機械設計基礎 西南科技大學制造學院 *變化規(guī)律 → σmin／ σmax= ? → 應力循環(huán)特性 *Ｎ → 應力循環(huán)次數 → ? = － 1→ 對稱循環(huán)～ (對材料損害最大） 當 σmin＝ 0 (或 σmax＝ 0) 當 σmax＝ σmin → ? ＝＋ 1 → 靜應力 當 σm＝ 0 (σmax＝－ σmin) 非對稱應力 對稱應力 ? =－ 1 脈動應力 ? = 0 靜應力 ? =+1 → ? = 0 → 脈動循環(huán)～ 機械設計基礎 西南科技大學制造學院 應力與載荷： ? ?：應力 (Mpa， N/mm2 ) ? F：載荷 (N) ? A：受力面積 (m2 ) ? 靜載荷 — 離心水泵、皮帶運輸機、恒定壓力的壓力容器等。 失效原因 : 強度 、 剛度 、 耐磨性 、 振動穩(wěn)定性 、 溫度等 原因 。 防止失效的判定條件是： 計算量 許用量 工作能力計算準則 。 5) 繪制工作圖并標注必要的技術條件