機械及機械零件設計基礎知識-文庫吧資料
2025-06-28 17:57本頁面
【正文】 材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面：▲ 材料本身的相對價格?！描T造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量大小的限制；▲ 而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設備的生產(chǎn)能力?！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。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。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。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。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。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。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。以木屑、石棉纖維等作填充物，用熱固性樹脂壓結(jié)而成的塑料稱為結(jié)合塑料，可用來制作儀表支架、手柄等受力不大的零件。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。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。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。 常用鋼鐵材料的力學性能見表9－1。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。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。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。合金結(jié)構(gòu)鋼 鋼中添加合金元素的作用在于改善鋼的性能。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。通過滲碳淬火可使零件表面硬而耐磨，心部韌而耐沖擊。％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(gòu)件等。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。按照化學成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼。按照用途，鋼可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼。2．鋼與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能。其中灰鑄鐵和球墨鑄鐵是脆性材料，不能進行輾壓和鍛造。此外，它的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）均較好且成本低廉，因此在機械制造中應用甚廣。含碳量小于2％的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于2％的稱為鑄鐵。非金屬材料如塑料、橡膠等，在機械制造中也具有獨特的使用價值。還應注意，在一般機器中，只有一部分零件是通過計算確定其形狀和尺寸的，而其余的零件則僅根據(jù)工藝要求和結(jié)構(gòu)要求進行設計。在實際工作中，也常采用相反的方式——校核計算。5）繪制工作圖并標注必要的技術條件。4）根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，選用相應的判定條件，確定零件的形狀和主要尺寸。 2）確定作用在零件上的載荷。設計機械零件時，常根據(jù)一個或幾個可能發(fā)生的主要失效形式，運用相應的判定條件，確定零件的形狀和主要尺寸。對于各種不同的失效形式，相應地有各種工作能力判定條件。由于接觸應力是局部性的應力，且應力的增長與載荷Fn并不成直線關系，而要緩慢得多，故安全系數(shù)SH可取等于或稍大于1。 E E2 分別為兩圓柱體的彈性模量接觸疲勞強度的判定條件為：若兩零件的硬度不同時，常以較軟零件的接觸疲勞極限為準。 ——綜合曲率半徑。b 接觸長度。Hertz)公式 “+”用于外接觸，“”用于內(nèi)接觸。由彈性力學的分析可知，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，其值為對于鋼或鑄鐵取泊松比： μ1=μ2=μ= , 則有簡化公式。發(fā)生疲勞點蝕后，減小了接觸面積，損壞了零件的光滑表面，因而也降低了承載能力，并引起振動和噪聲。機械零件的接觸應力通常是隨時間作周期性變化的，在載荷重復作用下，首先在表層內(nèi)約20μm處產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后裂紋逐漸擴展（如有潤滑油，則被擠進裂紋中產(chǎn)生高壓，使裂紋加快擴展），終于使表層金屬呈小片狀剝落下來，而在零件表面形成一些小坑。這時零件強度稱為接觸強度。 無表可查時，按以下原則?。?）靜應力下，塑性材料的零件：S =～ 鑄鋼件：S =～２）靜應力下，脆性材料，如高強度鋼或鑄鐵： S =3～43）變應力下， S =～材料不均勻，或計算不準時?。?S =～ 械零件的接觸強度通常，零件受載時是在較大的體積內(nèi)產(chǎn)生應力，這
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