機械及機械零件設計基礎知識(編輯修改稿)
2025-07-19 17:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 性和塑性，并可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能。鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法取得，因此其應用極為廣泛。按照用途，鋼可分為結構鋼、工具鋼和特殊鋼。結構鋼用于制造各種機械零件和工程結構的構件；工具鋼主要用于制造各種刃具、模具和量具；特殊鋼（如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等）用于制造在特殊環(huán)境下工作的零件。按照化學成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼的性質主要取決于含碳量，含碳量越高則鋼的強度越高，但塑性越低。為了改善鋼的性能，特意加入了一些合金元素的鋼稱為合金鋼。碳素結構鋼 ％。％的低碳鋼，它的強度極限和屈服極限較低，塑性很高，且具有良好的焊接性，適于沖壓、焊接，常用來制作螺釘、螺母、墊圈、軸、氣門導桿和焊接構件等。含碳量在0．l％～％的低碳鋼還用以制作滲碳的零件，如齒輪、活塞銷、鏈輪等。通過滲碳淬火可使零件表面硬而耐磨，心部韌而耐沖擊。如果要求有更高強度和耐沖擊性能時，可采用低碳含金鋼。含碳量在 0．3％～0．5％的中碳鋼，它的綜合力學性能較好，既有較高的強度，又有一定的塑性和韌性，常用作受力較大的螺栓、螺母、鍵、齒輪和軸等零件。％一0．7％的高碳鋼，具有高的強度和彈性，多用來制作普通的板彈簧、螺旋彈簧或鋼絲繩等。合金結構鋼 鋼中添加合金元素的作用在于改善鋼的性能。例如：鎳能提高強度而不降低鋼的韌性；鉻能提高硬度、高溫強度、耐腐蝕性和提高高碳鋼的耐磨性；錳能提高鋼的耐磨性、強度和韌性；鋁的作用類似于錳，其影響更大些；釩能提高韌性及強度；硅可提高彈性極限和耐磨性，但會降低韌性。合金元素對鋼的影響是很復雜的，特別是當為了改善鋼的性能需要同時加入幾種合金元素時。應當注意，合金鋼的優(yōu)良性能不僅取決于化學成分，而且在更大程度上取決于適當?shù)臒崽幚?。鑄鋼 鑄鋼的液態(tài)流動性比鑄鐵差，所以用普通砂型鑄造時，壁厚常不小于10 mm。鑄鋼件的收縮率比鑄鐵件大，故鑄鋼件的圓角和不同壁厚的過渡部分均應比鑄鐵件大些。選擇鋼材時，應在滿足使用要求的條件下，盡量采用價格便宜供應充分的碳素鋼，必須采用合金鋼時也應優(yōu)先選用我國資源豐富的硅、錳、硼、釩類合金鋼。例如，我國新頒布的齒輪減速器規(guī)范中，已采用35SiMn和ZG35SiMn等代替原用的35Cr、40CrNi等材料。 常用鋼鐵材料的力學性能見表9－1。 3．銅合金 銅合金有青銅與黃銅之分。黃銅是銅和鋅的合金，并含有少量的錳、鋁、鎳等，它具有很好的塑性及流動性，故可進行碾壓和鑄造。青銅可分為含錫青銅和不含錫青銅兩類，它們的減摩性和抗腐蝕性均較好，也可輾壓和鑄造。此外，還有軸承合金（或稱巴氏合金），主要用于制作滑動軸承的軸承村。二、非全屬材料1. 橡膠橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量，常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。2. 塑料塑料的比重小，易于制成形狀復雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械制造中其應用日益廣泛。以木屑、石棉纖維等作填充物，用熱固性樹脂壓結而成的塑料稱為結合塑料，可用來制作儀表支架、手柄等受力不大的零件。以布、石棉、薄木板等層狀填充物為基體，用熱固性樹脂壓結而成的塑料稱為層壓塑料，可用來制作無聲齒輪、軸承村和摩擦片等。設計機械零件時，選擇合適的材料是一項復雜的技術經(jīng)濟問題。設計者應根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。這就要求設計者在材料和工藝等方面具有廣泛的知識和實踐經(jīng)驗。前面所述，僅是一些概略的說明。各種材料的化學成分和力學性能可在有關的國家標準、行業(yè)標準和機械設計手冊中查得。三、機械零件材料的選用原則 適用于制作機械零件的材料種類非常之多，在設計機械零件時，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的材料，是一項受多方面因素所制約的復雜的工作。設計者應根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。 1. 載荷及應力的大小和性質脆性材料只適用于制造在靜載荷下工作的零件塑性材料適用于在有沖擊情況下工作的零件。金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。對于常用的調質鋼，由于其回火溫度的不同，可得到機械性能不同的毛坯。2. 零件的工作情況指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損程度等▲在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應具有良好防腐蝕能力，可選用不銹鋼、銅合金等?！鴥膳浜狭慵木€性膨脹系數(shù)不能相差過大，一面在溫度變化時產(chǎn)生過大熱應力或使配合松動，另一方面要考慮材料機械性能隨溫度而變化的情況?！慵诠ぷ髦锌赡馨l(fā)生磨損的表面，應提高其表面硬度，增加耐磨性，因此應選擇淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼。零件的尺寸及質量的大小與材料的品種及毛坯制取方法有關。
高考資料相關推薦
鄂ICP備17016276號-1