【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 失效的概念 : 零件由于某種原因而喪失原設(shè)計(jì)所規(guī)定的功能。 完全破壞 包括 嚴(yán)重?fù)p壞 未達(dá)功能要求（安全工作） 七、零件材料的選用 菜單 (一 )零件常見(jiàn)的失效形式 ? 過(guò)量變形失效 —— 彈變、塑變、蠕變 ? 斷裂失效 —— 過(guò)載斷裂，疲勞斷裂 ? 表面損傷失效 —— 磨損，點(diǎn)蝕、膠合 1）輪齒折斷 ： 輪齒象一個(gè)懸臂梁，受載后齒根部 產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。當(dāng)該應(yīng)力值超過(guò)材料的彎曲疲勞極限時(shí)，齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并不斷擴(kuò)展使輪齒斷裂。此外，突然過(guò)載、嚴(yán)重磨損及安裝制造誤差等也會(huì)造成輪齒折斷。 提高輪齒抗折斷能力的措施之一： 對(duì)輪齒進(jìn)行表面處理以提高齒面硬度 。 齒輪常見(jiàn)的失效形式 : 2）齒面磨損： 灰塵、砂粒、金屬微粒等落入輪齒間，會(huì)使齒面間產(chǎn)生摩擦磨損。嚴(yán)重時(shí)會(huì)因齒面減薄過(guò)多而折斷。磨損是開(kāi)式傳動(dòng)的主要失效形式。 主要措施：采用閉式傳動(dòng)；提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；采用清潔的潤(rùn)滑油。 3）齒面點(diǎn)蝕： 輪齒工作面某一固定點(diǎn)受到近似脈動(dòng)的變應(yīng)力作用，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀剝蝕損傷的現(xiàn)象。點(diǎn)蝕是閉式傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式。開(kāi)始齒輪由于磨損很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線附近。 主要措施：提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；增大潤(rùn)滑油黏度；采用合理變位。 4）齒面膠合： 高速重載傳動(dòng)中，齒面間壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤(rùn)滑油模被破壞，齒面間會(huì)發(fā)生黏接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動(dòng)方向出現(xiàn)條狀傷痕，稱(chēng)為膠合。 防止膠合的措施：提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；增大潤(rùn)滑油黏度；限制油溫。 5）塑性變形： 重載且摩擦力很大時(shí)，齒面較軟的輪齒表面就會(huì)沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形。 措施：提高齒面硬度；增大潤(rùn)滑油黏度。 主動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力背離節(jié)線，齒面在節(jié)線附近下凹；從動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力指向節(jié)線，齒面在節(jié)線附近上凸。 (二 )失效原因 ? ? ? ? 選材的動(dòng)機(jī) —— 開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、產(chǎn)品的改進(jìn)和 更新?lián)Q代。 選材原則 —— 使用性能 工藝性能 經(jīng)濟(jì)性 環(huán)境與資源原則 （一）材料的使用性能 —— 首要原則 １ )零件的工作條件和失效形式 零件 工作條件 常見(jiàn)失效形式 性能要求 應(yīng)力 種類(lèi) 荷載 性質(zhì) 受載 狀態(tài) 螺栓 拉、剪 靜載 過(guò)量變形，斷裂 強(qiáng)度，塑性 傳動(dòng)軸 彎、扭 循環(huán) 沖擊 軸頸 摩擦 疲勞斷裂，過(guò)量變 形，軸頸磨損 綜合力學(xué)性能 傳動(dòng)齒輪 壓、彎 循環(huán) 沖擊 摩擦 振動(dòng) 斷齒，磨損， 疲勞斷裂，接觸疲勞 表面高硬度及疲勞極限，心部強(qiáng)度及韌性 彈簧 扭、彎 交變 沖擊 振動(dòng) 彈性失穩(wěn)， 疲勞破壞 彈性極限，屈強(qiáng)比 ，疲勞極限 零件失效的原因 —— 設(shè)計(jì)、材料、加工、安裝和使用 。 ２ )工作環(huán)境 —— 溫度，介質(zhì)（如腐蝕，摩擦）。 ３ )特殊功能要求 —— 導(dǎo)電性、磁性、熱膨脹性、比重、外觀等。 ４ )性能要求的指標(biāo)化 —— 如強(qiáng)硬度、塑韌性等的具體數(shù)值。 手冊(cè)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)公式的局限性 —— 力學(xué)性能與零件尺寸有關(guān) 40鋼不同尺寸毛坯的力學(xué)性能 熱處理?xiàng)l件 毛坯尺寸 /mm σ b / MPa δ / % AKU / J 850淬火 5 800 16 120 30 750 15 80 500回火 50 700 15 56 100 600 13 40 （二）工藝性能 —— 鑄、鍛、焊、機(jī)加工、熱處理 零件的加工工藝路線 一般零件 —— 毛坯 → 正火或退火 → 切削加工 軸、齒輪等 —— 毛坯 → 預(yù)先熱處理（正火、退火） → 粗加工 → 最終熱處理（淬火＋回火，時(shí)效，滲 C等） →精加工 （三）經(jīng)濟(jì)性 —— 根本原則 １ )產(chǎn)品成本分析 材 料 美元 / t 材 料 美元 / t 鉑 26,000,000 工業(yè)金剛石 900,000,000 金 19,100,000 硼 ― 環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料 330,000 鎢 26,000 碳纖維復(fù)材料 200,000 鈦合金 10,190～ 12,720 玻璃纖維復(fù)合材料 2400～ 3300 黃銅（型材） 1650～ 2336 尼龍 66 3289 鋁合金（型材） 2023～ 2440 環(huán)氧樹(shù)脂 1650 低碳鋼（型材） 440～ 480 天然橡膠 1430 鑄鐵 260 氧化鋁 11001760 硬質(zhì)合金 66,000 玻璃 1500 （四）環(huán)境與資源原則 １ )減少材料使用量、延長(zhǎng)零件壽命、材料再利用。 ２ )環(huán)境污染小 廢氣排放少 材料回收及降解 儲(chǔ)量（ 106t） 可用年數(shù) 再生率 (%) Fe 1 106 109 Al 1170 35 Cu 308 24 Zn 123 18 Mo 36 Ag 14 Cr 775 112 Ti 147 51 —— 貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過(guò)程 重要金屬的世界儲(chǔ)量 選材方法與步驟 1） 周密分析零件的工作特性和使用條件。找出主要損壞形式，提出主要抗力指標(biāo)，如表 16所示。 2）根據(jù)零件的工作條件，提出必要的設(shè)計(jì)制造技術(shù)條件。 3）根據(jù)所提出的技術(shù)條件、要求，結(jié)合考慮工藝性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)材料進(jìn)行預(yù)選擇 .(可以通過(guò)與相類(lèi)似機(jī)器零件的比較和已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的判斷，或者通過(guò)各種材料選用手冊(cè)來(lái)進(jìn)行選擇 )。 4)預(yù)選方案材料進(jìn)行計(jì)算，以確定是否能滿足上述工作條件要求。 5)二次（或最終）選擇。選擇方案可以是若干種方案。 6)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)和工藝性能試驗(yàn)，最終確定合理選材方案。 7)最后，在中試生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，接受生產(chǎn)考驗(yàn)，以檢驗(yàn)選材的合理與否。 選材方法與步驟 : 圖 112 零件的一般選材步驟 1 典型汽車(chē)零件的選材 2 金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用 八、金屬材料在汽車(chē)上的應(yīng)用 菜單 1）汽車(chē)齒輪的選材 （ 1）汽車(chē)齒輪的工作條件 （ 2）汽車(chē)齒輪的主要失效形式 1 典型汽車(chē)零件的選材 （ 3）對(duì)汽車(chē)齒輪的性能要求 1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度； 2）高的接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性； 3) 較高的強(qiáng)度和沖擊韌性； 4) 較好的熱處理性能，熱處理變形小。 （ 4）典型汽車(chē)齒輪選材 汽車(chē)齒輪用材是合金滲碳鋼 20Cr或 20CrMnTi，并經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火。滲碳、淬火、回火后，還可采用噴丸處理，增大表面應(yīng)力，有利于提高疲勞強(qiáng)度，并