(完整word版)17.1轴类零件的选材原则
零件的选材原则
零件的选材原则1、选材的基本原则选材的基本原则是，首先满足使用性能要求，同时要考虑到材料的工艺性和经济性。
（1）使用性能材料的使用性能通常包括力学性能、物理性能和化学性能，对于一般的机械零件主要是力学性能。
他决定了材料的使用价值和工作寿命，是选材的主要依据。
1）按力学性能选材的基本原则选材时，首先是分析零件的工作条件、常见的失效形式，并通过力学计算确定零件应具有的主要力学性能，作为选材的依据。
下表列出了一些零件、工具的工作条件、常见的失效形式及要求的力学性能。
2）按力学性能选材时应注意的问题（1）综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合。
（2）合理地选定硬度值。
硬度值是根据所需的强度（考虑与塑性、韧性的配合），结合零件的结构特点、工作条件进行折算，标注在技术条件中。
一般工作时不产生应力集中、受力均匀的零件，可选定较高的硬度；有应力集中的零件，需要较高的塑性，硬度值要适当；对精密零件，为提高耐磨性，保持高精度，硬度值可大些。
相互摩擦的一对零件应有一定的硬度差，以提高耐磨性。
例如：相互啮合的一对齿轮，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮高25～40HBS；螺母应比螺栓硬度低20～40HBS，可避免咬死、减少磨损。
（3）选用材料的力学性能判据数值时应注意的几个问题。
①注意手册中各性能数据的测试条件与零件实际情况的差异。
零件的实际尺寸较大，存在缺陷（孔洞、夹杂物、表面损伤等）的可能性增加，对碳钢和低淬透性钢就有可能淬不透，故导致材料实际使用的性能数据一般应随零件尺寸的增大而减小②实际零件材料的成分、热处理工艺参数等与标准试样相比可能存在一定的偏差，从而导致零件的力学性能波动。
③同种材料采用的工艺不同，其性能数据也会不同。
例如，同种材料用锻压成形的坯料就比用铸造成形的坯料力学性能好。
总之，应根据所选材料的具体情况对手册中的数据作一定的修正，必要时可进行零件的强度和寿命模拟试验，确保提供的数据可靠。
（返回TOP）（2）工艺性工艺性能是指零件在各种加工过程中所表现出来的性能。
典型零件的选材
材料选用的原则与方法机械零件的选材是一项十分重要的工作。
选材是否恰当，特别是一台机器中关键零件的选材是否恰当，将直接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。
要做到合理选用材料，就必须全面分析零件的工作条件、受力性质和大小，以及失效形式，然后综合各种因素，提出能满足零件工作条件的性能要求，再选择合适的材料并进行相应的热处理以满足性能要求。
选用工程材料的基本原则是：不仅要充分考虑材料的使用性能能够适应机械零件的工作条件要求、使机器零件经久耐用．同时还要兼顾材料的加工工艺性能、经济性与可持续发展性，以便提高零件的生产率、降低成本、减少能耗、减少乃至避免环境污染等。
选材的一般方法材料的选择是一个比较复杂的决策问题。
目前还没有一种确定选材最佳方案的精确方法。
它需要设计者熟悉零件的工作条件和失效形式，掌握有关的工程材料的理论及应用知识、机械加工工艺知识以及较丰富的生产实际经验。
通过具体分析，进行必要的试验和选材方案对比，最后确定合理的选材方案。
一般，根据零件的工作条件，找出其最主要的性能要求，以此作为选材的主要依据。
零件材料的合理选择通常按照以下步骤进行：(1) 对零件的工作条件进行周密的分析，找出主要的失效方式，从而恰当地提出主要性能指标。
一般地，主要考虑力学性能，特殊情况还应考虑物理、化学性能。
(2) 调查研究同类零件的用材情况，并从其使用性能、原材料供应和加工等方面分析选材是否合理，以此作为选材的参考。
(3) 根据力学计算，确定零件应具有的主要力学性能指标，正确选择材料。
这时要综合考虑所选材料应满足失效抗力指标和工艺性的要求，同时还需考虑所选材料在保证实现先进工艺和现代生产组织方面的可能性。
(4) 决定热处理方法或其他强化方法，并提出所选材料在供应状态下的技术要求。
(5) 审核所选材料的经济性，包括材料费、加工费、使用寿命等。
(6) 关键零件投产前应对所选材料进行试验，可通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验等，最终确定合理的选材方案。
机械零件选材原则及工艺设计
机械零件选材原则及工艺设计机械零件的选材原则及工艺设计在机械设计中，选择合适的材料和有效的工艺是非常重要的，因为这直接影响了零件的质量、性能和使用寿命。
下面是一些机械零件选材原则及工艺设计的重要考虑因素。
1. 材料的机械性能：机械零件必须具有足够的强度、硬度和耐磨性，以承受预期的工作载荷和环境条件。
因此，在选择材料时，应该考虑其拉伸强度、屈服强度、断裂韧性和硬度等机械性能指标。
2. 材料的耐腐蚀性：机械零件往往要在各种恶劣的环境条件下工作，如高温、湿度或腐蚀性介质。
因此，应选择具有良好耐腐蚀性能的材料，以保证零件的长期稳定性和可靠性。
3. 材料的热处理性：有些机械零件需要进行热处理，以改善其机械性能和硬度。
因此，在选材时，应选择适合热处理的材料，以便在工艺设计中能够获取所需的材料性能。
4. 材料的可加工性：机械零件的制造通常需要各种加工操作，如切削、铣削、焊接等。
因此，材料的可加工性也是选材的重要因素，应选择易于加工的材料，以保证制造成本和质量。
5. 材料的经济性：在选材时，还必须考虑材料的成本因素。
有时候，高性能材料可能很昂贵，但在某些应用中，可以使用性能适当的低成本材料来替代。
工艺设计也是机械零件设计中重要的一环。
下面是一些常见的工艺设计考虑因素：1. 制造工艺的可行性：在工艺设计中，应考虑零件的复杂度和制造难度。
有时候，可能需要进行多道复杂的加工操作，而在其他情况下，使用简单的加工过程就可以完成。
因此，在工艺设计中应选择最合适和最经济的制造工艺。
2. 精度要求：机械零件的精度直接影响其质量和功能。
因此，在工艺设计中，应根据零件的功能需求和装配要求，确定适当的制造精度和加工工艺。
3. 工艺的可重复性和稳定性：工艺的可重复性和稳定性对零件的质量和一致性至关重要。
因此，在工艺设计中，应选择稳定可靠的加工工艺和设备，以确保批量生产的一致性和质量可控。
总之，在机械设计中，选材和工艺设计是同等重要的。
汽车零件选材原则
汽车零件选材原则随着汽车工业的发展，汽车零件的选材变得越来越重要。
选材的质量直接影响到汽车的性能、安全性和使用寿命。
因此，在汽车零件的选材过程中，有一些重要的原则需要遵循。
1. 原材料的适用性汽车零件的选材首先要考虑的是原材料的适用性。
不同的零件在使用过程中会受到不同的力学、热力学和化学环境的影响，因此选材时需要考虑材料的耐磨性、抗腐蚀性、耐高温性等特性。
比如，发动机零件需要选择具有高温抗氧化和耐磨性的材料，而车身零件则需要选择具有良好的强度和韧性的材料。
2. 材料的强度和刚度汽车零件在使用过程中会承受各种力的作用，因此选材时要考虑材料的强度和刚度。
材料的强度决定了零件的承载能力，而刚度则决定了零件在受力时的变形程度。
因此，选材时需要选择具有足够强度和刚度的材料，以确保零件在使用过程中不会发生过度变形或破裂。
3. 材料的重量和密度汽车的重量对于燃油消耗和排放有着直接的影响。
因此，在选材时需要考虑材料的重量和密度。
常用的轻质材料如铝合金、镁合金、碳纤维等可以有效减轻汽车的重量，提高燃油经济性和环境友好性。
然而，这些材料通常价格较高，因此在选材时需要综合考虑成本和性能的因素。
4. 材料的耐久性和寿命汽车零件在使用过程中需要经受长时间的振动、冲击和疲劳载荷，因此选材时需要考虑材料的耐久性和寿命。
一些特殊工况下的零件，如刹车盘和离合器摩擦片等，需要选择具有良好耐磨性和耐高温性的材料，以确保零件的寿命和安全性。
5. 材料的可加工性和可靠性汽车零件在制造过程中需要进行各种加工，如铸造、锻造、冲压、焊接等。
因此，在选材时需要考虑材料的可加工性和可靠性。
材料的可加工性决定了零件的制造难度和成本，而可靠性则决定了零件的使用寿命和安全性。
6. 材料的成本和可获得性选材时还需要考虑材料的成本和可获得性。
不同的材料价格差异很大，因此需要在性能要求和成本之间进行平衡。
此外，材料的可获得性也是一个重要的考虑因素，特别是对于大规模生产的汽车制造商来说。
汽车零件选材原则
汽车零件选材原则
汽车零件的选材原则主要包括以下几个方面：
1. 材料的机械性能：汽车零件需要承受各种力、压力和振动，因此选材时要考虑材料的强度、硬度、韧性和耐疲劳性等机械性能。
2. 材料的耐腐蚀性：汽车在使用过程中会接触到各种化学物质、湿气和盐雾等腐蚀性环境，因此需要选用具有良好耐腐蚀性的材料，以延长零件的使用寿命。
3. 材料的重量和密度：汽车需要在行驶过程中具有较低的油耗和较高的燃油效率，因此选材时要考虑材料的重量和密度，选择轻量化材料可以减轻整车重量，提高燃油经济性。
4. 材料的成本和可供性：汽车制造需要大量的零件，因此选材时要考虑材料的成本和可供性，选择成本低廉且容易获得的材料可以降低制造成本和零件供应风险。
5. 材料的可加工性：汽车零件需要经过加工和制造过程，因此选材时要考虑材料的可加工性，即材料是否易于加工和成型，是否能够满足零件的复杂形状和尺寸要求。
6. 材料的环境友好性：随着环保意识的提高，汽车制造越来越注重材料的环境友好性，选材时要考虑材料的可回收性、可再利用性和生命周期环境影响等因素。
零件材料怎么选？零件材料的选择方法盘点
做了多年机械，你知道零件材料怎么选吗？使用要求机械零件的使用要求表现为以下几点：1）零件的工作状况和受载情况以及为避免相应的失效形式而提出的要求。
工作状况是指零件所处的环境特点、工作温度及摩擦和磨损的程度等。
在湿热环境或腐蚀介质中工作的零件，其材料应具有良好的防锈和耐腐蚀能力，在这种情况下，可先考虑使用不锈钢、铜合金等。
工作温度对材料选择的影响主要有两个方面1方面要考虑互相配合的两零件材料的线膨胀系数不能相差过大以免在温度变化时产生过大的热应力或者使配合松动；另一方面也要考虑材料的力学性能随温度而改变的情况。
在滑动摩擦下工作的零件，要提高其表面硬度，以增强耐磨性，应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢等品种或选用减摩和耐磨性能好的材料。
受载情况是指零件受载荷、应力的大小和性质。
脆性材料原则上只适用于制造在静载荷下工作的零件；在有冲击的情况下，应以塑性材料作为主要使用的材料；对于表面受较大接触应力的零件，应选择可以进行表面处理的材料，如表面硬化钢；对于受应变力的零件，应选择耐疲劳的材料；对于受冲击载荷的零件，应选择冲击韧性较高的材料；对于尺寸取决于强度而尺寸和质量又受限的零件，应选择强度较高的材料；对于尺寸取决于刚度的零件，应选择弹性模量较大的材料。
金属材料的性能一般可通过热处理加以提高和改善，因此，要充分利用热处理的手段来发挥材料的潜力；对于最常用的调制钢，由于其回火温度的不同可得到力学性能不同的毛坯。
回火温度越高，材料的硬度和刚度将越低，而塑性越好。
所以在选择材料的品种时，应同时规定其热处理规范，并在图样上注明。
2）对零件尺寸和质量的限制。
零件尺寸及质量的大小与材料的品种及毛坯的制造方法有关。
生产铸造毛坯时一般可以不受尺寸及质量大小的限制；而生产锻造毛坯时，则需注意锻压机械及设备的生产能力。
此外，零件尺寸和质量的大小还和材料的强重比有关，应尽可能选择强重比大的材料，以便减小零件的尺寸及质量。
加工轴类零件时定位基准的选择原则
加工轴类零件时定位基准的选择原则加工轴类零件时，定位基准的选择可不是一件轻松的事。
你得想清楚，怎样能让零件加工得又快又好，位置准确不说，精度也得有保障。
那怎么选定位基准呢？哎呀，这就像做饭一样，锅得选对了，火候得掌握好，不然再好的食材也做不出味道来。
咱们说，定位基准，就是为了确保零件在加工过程中不会东倒西歪，保证它的精度和稳定性。
定位准确了，零件不跑位，质量才能有保障。
定位基准的选择要符合零件的形状、结构以及加工工艺要求。
你想啊，轴类零件一般都是圆柱形的，像这种形状的零件，要是随便找个地方当基准，那加工出来的效果肯定差强人意。
就好比你做菜，食材不能随便乱放，得有个固定的地方。
轴类零件上有些关键的地方，比如端面、中心孔或者某些固定的平面，都是理想的定位基准。
它们可以给你提供稳定的支持，保证零件的加工不会出现偏差。
所以说，选择定位基准的时候，首先得考虑这些结构特点，别搞错了。
然后，咱们得考虑定位基准的可操作性。
你得想，零件加工过程中，基准得容易操作、容易测量，不然你就得在机器旁边和零件“拔河”了，效率低不说，还容易出问题。
要是选择的基准位置太难测量，或者基准太小，导致夹持不牢靠，那加工出来的结果就是瞎忙活。
定位基准最好是在加工过程中能有充足的支撑点，保持零件稳定不动，避免出现“浮动”。
别看这些基准看起来不显眼，实际做起活来，可是事关大局。
选择定位基准时得考虑它的重复性。
你想啊，要是每次都得重新找基准，那不就是费时间、浪费精力吗？尤其是批量生产的情况下，得确保每个零件都能在相同的位置进行加工，这样才能保证每个零件的精度一致。
换句话说，基准的重复性越好，加工过程就越流畅，产出的零件就越精确。
这就好比你拍照一样，光线、角度都固定好了，照片自然清晰。
除了这些，定位基准的选择还得考虑到加工的工序。
如果你加工的工序比较简单，零件的定位要求也不高，随便找个地方当基准可能就够了。
但如果工序复杂，需要多个步骤加工，那基准就得选得更有讲究了。
机械零件选材
2、压力加工性能：包括冷、热压力加工， 要求高的塑性和低的变形抗力及可热加工的 温度范围、抗氧化性和加热、冷却要求等。 变形铝合金、铜合金、低碳钢的压力加工性 能好，高碳钢较差，铸铁则不能锻造。 3、焊接性能：焊缝处形成冷裂或热裂及形 成气孔的倾向。 钢含碳量愈高，焊接性愈差，故可以 把钢中含碳量的多少作为判断钢材焊接性的 主要依据。低碳钢的焊接性能好，高碳钢及 铸铁的焊接性能差。
该工艺路线中正火的作用是细化均匀 组织，消除锻造应力，改善切削加工性； 渗碳的作用是提高齿轮表面含碳量 （0.8%～1.05%）；淬火的作用是获得一 定深度的淬硬层（0.8～1.3mm），提高齿 面耐磨性和接触疲劳强度；低温回火的作 用是消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高 冲击抗力。
2、轴类零件
用途：支承传动零件并传递运动和动力。 工作条件：承受交变弯曲应力和扭转应力，有时也
受冲击载荷作用，轴颈和锥孔表面受摩擦。 材料：载荷和转速不高时选45钢；承受较 大载荷的车床主轴选40Cr；等。 工艺路线： 备料 锻造 正火 机械粗加工 调质 机械精加工 轴颈部位表面淬 火+低温回火 磨削
正火：消除锻造应力，调整硬度便于
选材：低速内燃机曲轴用正火态的45钢或
球墨铸铁；中速曲轴用调质态的45钢或中 碳合金钢（40Cr）或球墨铸铁；高速曲轴 用高强度合金钢（35CrMo、42CrMo） 工艺路线： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工 →轴颈表面淬火+低温回火→精磨 球墨铸铁制造曲轴工艺路线： 熔炼→铸造→高温正火→高温回火→机械加 工→轴颈气体渗氮
切削加工，改善锻造组织，为调质做 准备。 调质：获得高的综合力学性能，提高 疲劳强度和抗冲击能力。 轴颈部位表面淬火+低温回火：使轴颈 部位获得高硬度和高耐磨性。
(完整word版)轴类零件选材及工艺分析
轴类零件选材及工艺分析在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。
轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键、曲轴轴颈等处，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。
要求以综合机械性能为主的一类结构零件的选材，还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能。
实践证明，受交变应力的轴类零件、连杆螺栓等结构件，其损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的。
下面以车床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、镗杆、大型人字齿轮轴等典型零件为例进行分析。
（一）机床主轴在选选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点：<1> 受力的大小。
不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的工作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。
<2> 轴承类型。
如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。
<3> 主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。
结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至于开裂，因此在选材上应给予重视。
主轴是机床中主要进零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。
因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。
1、机床主轴的工作条件和性能要求C616-416车床主轴如图1-2所示。
该主轴的工作条件如下：①承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用；②主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦；③花健部分经常有磕或相对滑动。
总之，该主轴是在滚动轴承中动转，承受中等负荷，转速中等，有装配精度要求，且受到一定的冲击力作用。
由此确定热处理技术条件如下：①整体调质后硬度应为HB200~230，金相组织为回火索氏体；②内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45~50，表面3~5㎜内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体；③花键部分的硬度为HRC48~53，金相组同上。
零件选材的一般原则和方法
有时，通过改进强化方式或方法，可以将廉价材料制 成性能更好的零件。所以选材时，要把材料成分和强化手 段紧密结合起来综合考虑。此外，当材料进行预选后，还 应当进行试验室试验、台架试验、装机试验、小批生产等， 进一步验证材料机械性能选择的可靠性。
2 零件选材应满足生产工艺对材料工艺性能的要求
任何零件都是由不同的工程材料通过一定的加工工艺制造出来的。因此材料的工 艺性能，即加工成零件的难易程度，自然应是选材时必须考虑的重要问题。所以，熟 悉材料的加工工艺过程及材料的工艺性能，对于正确选材是相当重要的。材料的工艺 性能包括以下内容。 ➢ 铸造性能：包含流动性、收缩性、疏松及偏析倾向、吸气性、熔点高低等。 ➢ 压力加工性能：指材料的塑性和变形抗力等。 ➢ 焊接性能：包括焊接应力、变形及晶粒粗化倾向，焊缝脆性、裂纹、气孔及其他 缺陷倾向等。 ➢ 切削加工性能：指切削抗力、零件表面粗糙度、排除切屑难易程度及刀具磨损量 等。 ➢ 热处理性能：指材料的热敏感性、氧化、脱碳倾向、淬透性、回火脆性、淬火变 形和开裂倾向等。
工程材料及热处理
零件选材的一般原则和方法
机械零件的选材是一项十分重要的工作。选材是否恰当，特别是一台机器中关键零件 的选材是否恰当，将直接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。选材不当，严重 的可能导致零件的完全失效。
1.1 选材的一般原则
判断零件选材是否合理的基本标志是：能否满足必需的使用性能；能否具有良好的工艺性能；能否 实现最低成本。选材的任务就是求得上述三者之间的统一。
齿的折断，过度磨损或出 现疲劳麻点
抗弯强度，疲劳强度， 接触疲劳强度，硬度
交变弯曲应力，扭转应力，冲 击负荷，磨损
交变应力，振动
点或线接触下的交变压应力， 滚动摩擦
轴材料的选择
轴的材料及选择轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。
轴的毛坯一般采用碾压件和锻件，很少采用铸件。
由于碳素钢比合金钢成本低，且对于应力集中的敏感性较小，所以得到广泛的应用。
常用的碳素钢有30、40、50钢等，其中最常用的为45钢。
为保证轴材料的机械性能，应对轴材料进行调质或正火处理。
轴受载荷较小或用于不重要的场合时，可普通碳素钢（如Q235A、Q275等）作为轴的材料。
合金钢具有较高的机械性能，可淬火性也较好，可以在传递大功率，要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，如206, 406等。
轴也可以采用合金铸铁或球墨铸铁制造，其毛坯是铸造成型的，所以易于得到更合理的形状。
合金铸件和球墨铸铁的吸振性高，可用热处理方法提高材料的耐磨性，材料对应力集中的敬感性也较低。
但是铸造轴的质量不易控制，可靠性较差。
表9.4轴的常用材料及其部分机械性能材料牌号热处理方法毛坯直径d/mm换度/HBS抗拉强度极限ae/MPa屈服极限as/MPa弯曲疲劳极限a-i/MPa应用说明Q235A440240200用于不重要或载荷不在的轴Q275190520280220用于不很重要的轴35正火143-187520270250用于一般轴45正火<100170〜217600300275用干较重耍的轴，45调质<200217〜255650360300应用最为广泛。
40Cr调质<100241-286750550350用干載荷较大.而无很大冲击的轴35SiM n 45SiMn 调质<100229〜286800520400性能接近于406,用于中、小型轴轴的材料种类很多.选择时主更应者虑如下因素：1） 轴的强度艮耐磨性要求；2） 轴的热处理方法及机械加工I 艺性的要求； 3） 轴的材料来源利经耕性等。
轴的常用材料是就钢昴含金钢。
毛坯多用轧制圆钢和锻件（董要的大尺寸轴）。
碳钢制造轴尤为为广泛，其中一股用途的轴最常用的是45钢，对于不重要或受力 较小的轴也可用Q235A 等晋通破素钢。
典型零件的选材
材料选用的原则与方法机械零件的选材是一项十分重要的工作。
选材是否恰当，特别是一台机器中关键零件的选材是否恰当，将直接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。
要做到合理选用材料，就必须全面分析零件的工作条件、受力性质和大小，以及失效形式，然后综合各种因素，提出能满足零件工作条件的性能要求，再选择合适的材料并进行相应的热处理以满足性能要求。
选用工程材料的基本原则是：不仅要充分考虑材料的使用性能能够适应机械零件的工作条件要求、使机器零件经久耐用．同时还要兼顾材料的加工工艺性能、经济性与可持续发展性，以便提高零件的生产率、降低成本、减少能耗、减少乃至避免环境污染等。
选材的一般方法材料的选择是一个比较复杂的决策问题。
目前还没有一种确定选材最佳方案的精确方法。
它需要设计者熟悉零件的工作条件和失效形式，掌握有关的工程材料的理论及应用知识、机械加工工艺知识以及较丰富的生产实际经验。
通过具体分析，进行必要的试验和选材方案对比，最后确定合理的选材方案。
一般，根据零件的工作条件，找出其最主要的性能要求，以此作为选材的主要依据。
零件材料的合理选择通常按照以下步骤进行：(1) 对零件的工作条件进行周密的分析，找出主要的失效方式，从而恰当地提出主要性能指标。
一般地，主要考虑力学性能，特殊情况还应考虑物理、化学性能。
(2) 调查研究同类零件的用材情况，并从其使用性能、原材料供应和加工等方面分析选材是否合理，以此作为选材的参考。
(3) 根据力学计算，确定零件应具有的主要力学性能指标，正确选择材料。
这时要综合考虑所选材料应满足失效抗力指标和工艺性的要求，同时还需考虑所选材料在保证实现先进工艺和现代生产组织方面的可能性。
(4) 决定热处理方法或其他强化方法，并提出所选材料在供应状态下的技术要求。
(5) 审核所选材料的经济性，包括材料费、加工费、使用寿命等。
(6) 关键零件投产前应对所选材料进行试验，可通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验等，最终确定合理的选材方案。
【机械设计】轴类零件加工的结构设计原则都有哪些？你了解吗？
【机械设计】轴类零件加工的结构设计原则都有哪些？你了解吗？机器产品中的轴类零件是通用零件，应用非常普遍。
机器工作能力和工作质量在很大程度上都与轴有关，轴一旦失效，有可能造成严重后果。
轴是组成机械结构的重要零件之一。
轴类零件加工认准钛浩，它是轴系零件中的主要零件，也是支撑轴上零件、传递运动和动力的关键部件。
为了保证安装在轴上的零件能正确地定位和固定，满足轴的加工和装配的要求，必须合理地定出轴各部分形状和结构尺寸，即进行结构设计。
一、轴类零件加工的概述轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。
轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。
一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。
机器中作回转运动的零件就装在轴上。
根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。
根据轴的承载情况，又可分为：转轴、心轴、传动轴。
轴类零件加工认准钛浩机械，品质保障，轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。
它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。
设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案。
以下是一般轴结构设计原则：1、轴的设计主要包括材料、结构设计、性能设计与精度设计等。
轴的设计内容是确定轴的合理外形和全部尺寸。
由于轴、轴上零部件（包括支承轴承）等构成了轴系组件，故轴的结构设计需同时考虑轴上零部件的定位、固定、调整、装拆等功能需求。
轴的性能设计主要包括强度设计、刚度设计。
轴的性能设计首先需进行其力学模型的简化（根据其支承方式简化为简支梁和悬臂梁）；其次根据其承载类型和工况确定其可能的失效形式，进而选用相应的设计准则进行性能设计。
轴的性能设计准则包括强度准则和刚度准则。
高速轴常需要进行振动稳定性设计。
简述对轴的材料的要求
简述对轴的材料的要求1.引言轴是机械设备中的重要组成部分，它承载着旋转和传递力矩的功能。
为了确保机械设备的正常工作和长久使用，轴的材料选择至关重要。
本文将就轴的材料要求进行简述。
2.强度要求轴作为机械设备的承载部分，需要具备足够的强度来抵抗所受到的载荷。
轴的强度要求取决于其所用于的应用场景和承受的载荷类型。
通常情况下，轴的抗拉强度、抗压强度和抗弯强度都应满足设计要求，以确保轴在工作过程中不会发生断裂或变形。
3.硬度要求轴的硬度对于其耐磨性和抗疲劳性能至关重要。
过软的材料容易磨损，而过硬的材料则容易产生裂纹。
因此，轴的材料应具备适度的硬度，以确保在高速旋转和高负荷工况下的可靠性和寿命。
4.耐磨性要求轴在运动过程中常常与其他零部件接触，尤其是在润滑条件不理想的情况下，摩擦产生的磨损是不可避免的。
为了延长轴的使用寿命和降低维护成本，轴的材料需要具备较高的耐磨性。
常见的提高耐磨性的方法包括表面处理和选择适当的材料。
5.抗腐蚀性要求轴有时会在恶劣的工作环境中运行，例如潮湿、腐蚀性介质等。
因此，轴的材料需要具备一定的抗腐蚀性能，以防止材料受到腐蚀而引起的断裂或严重损坏。
6.热处理要求为了改善轴的力学性能和物理性能，轴的材料通常需要进行热处理。
常见的热处理方法有淬火、回火等。
通过适当的热处理工艺，可以提高轴的强度、硬度和韧性，以满足特定应用场景下的要求。
7.可焊性要求在某些情况下，轴需要与其他零部件进行连接。
因此，轴的材料需要具备良好的可焊性，以便进行有效的焊接工艺。
材料的可焊性主要取决于其化学成分和晶粒结构，合理选择材料可以提高焊接接头的强度和可靠性。
8.总结轴的材料选择直接影响机械设备的可靠性、寿命和性能。
对于轴的材料要求，需要考虑强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性、热处理性和可焊性等方面。
合理选用符合要求的轴材料，能够提高机械设备的工作效率和使用寿命，减少维护成本和故障风险。
(完整word版)17.1 轴类零件的选材原则
机床主轴
机床主轴承受中等扭转—弯曲复合载荷，转速中等并承受一定的冲击载荷。大多选用45钢制造，经调质处理后轴颈处再进行表面淬火，载荷较大时可选用40Cr钢制造。
工艺路线：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品。
正火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；调质处理可获得高的综合机械性能和疲劳强度；局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。
2、失稳（特以细长轴最为严重，并且是承受轴向压力负载的轴最容易发生）
3、重心偏置（对于空心轴来说，由于加工的原因将会导致壁厚偏置，也就是一边厚、一边薄），这样的轴在运行时，特别是高速运行时，将会发生严重的振动，甚至是破坏性的。
4、挠度过大（对于简支梁性的轴而言，若负载过大，将会是轴产生挠度，当然，前期的设计不足也有原因）
5、折断（这是最严重的事故，原因：设计不足、材料问题、热处理问题、加工应力、冲击负载过大、其他事故导致……，
引导分析
我们已经进行过轴类零件的加工，那么轴类零件有何特点？它一般应用于何种工作场所？
轴的工作条件失效方式及对性能的要求：
轴主要是起支承传动零件并传递扭矩，工作条件
1承受高变扭转载荷、高变弯曲载荷或拉一压载荷；
教学难点：轴类零件的失效形式
教学重点：典型轴的选材
教学方法：讨论法、讲授法
教具准备：教材
教学过程
教学步骤
（流程）
教学内容
设计意图
及依据
复习导入
1、检查人数,梳理上节课的重点
2、让学生回顾上节课学了哪些内容
3、提问:选择材料的基本原则有哪些（使用性能、工艺性能、经济性）
轴的选择
1. 轴毛坯的选择对于自锁螺母光轴或轴段直径变化不大的轴、不太重要的轴，可选用轧材圆棒做轴的毛坯，有条件的可直接用冷拔圆钢;对于重要的轴受载、受载较大的轴、直径变化较大的阶梯轴，一般采用锻柸;对于形状复杂的轴可用铸造毛坯。
2. 根据使用条件选用轴的材质多数轴即承受转矩又承受弯矩，多处于变应力条件下工作，因此轴的材料应具有较好的强度和韧性，用于滑动轴承时，还要具有较好的耐磨性。
其中优质碳素结构钢使用广泛，45钢最为常用，它调质后具有优良的综合力学性能。
不太重要的轴也可用Q235、Q275等普通碳素结构钢。
高速、重载的轴、受力较大而要求尺寸小的轴以及有特殊要求的轴，要用合金结构钢，如铬钢，铬镍钢、硅锰钢等。
合金钢对应力集中敏感性小，在机械行业应用日趋增多。
3. 热处理和表面处理工艺提高材料的力学性能冷作硬化是一种机械表面处理工艺，也可以用来改善轴的表面质量，提高疲劳强度，其方法有喷丸和滚压等。
喷丸表面产生薄层塑性变形，并大大降低表面粗糙度，硬化表层，也能消除微裂纹，使表面产生残余压缩应力。
轴类零件的选材
二、轴类零件的选材（一）轴类零件工作条件、失效形式及性能要求1．工作条件轴是机械中重要的零件之一，主要用于支承传动零件（如齿轮、凸轮等）、传递运动和动力。
工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用，有时也承受拉压应力；轴与轴上零件有相对运动，相互间存在摩擦和磨损；轴在高速运转过程中会产生振动，使轴承受冲击载荷；多数轴在工作过程中，常常要承受一定的过载载荷。
2．失效方式长期交变载荷作用易导致疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）；承受大载荷或冲击载荷会引起过量变形、断裂；长期承受较大的摩擦，轴颈及花键表面易出现过量磨损。
3．性能要求良好的综合力学性能，以防过载断裂、冲击断裂；高疲劳强度，降低应力集中敏感性，以防疲劳断裂；足够的刚度，以防工作过程中，轴发生过量弹性变形而降低加工精度；表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效；特殊性能要求——如高温中工作的轴，抗蠕变性能要好；在腐蚀性介质中工作的轴，要求耐蚀性好等。
4．轴类材料选用依据轴类零件选材的主要依据是载荷的性质、大小及转速高低，精度和粗糙度要求，轴的尺寸大小以及有无冲击、轴承种类等。
（1）主要承受弯曲、扭转的轴，如机床主轴、曲轴、汽轮机主轴、变速箱传动轴、卷扬机轴等。
这类轴在载荷作用下，应力在轴的截面上分布是不均匀的，表面部位的应力值最大，愈往中心应力愈小，至心部达到最小。
故不需要选用淬透性很高的材料，一般只需淬透轴半径的1/2～1/3即可。
故常选45钢、40Cr钢、40MnB钢和45Mn2钢等，先经调质处理，后在轴颈处进行高、中频高频感应加热淬火及低温回火。
（2）同时承受弯曲、扭转及拉、压应力的轴，如锤杆、船用推进器等，其整个截面上应力分布基本均匀，应选用淬透性较高的材料，故常选用30CrMnSi钢、40MnB 钢、40 CrNiMo 钢等。
一般也是先经调质处理，然后再进行高频感应加热淬火、低温回火。
（3）主要要求刚性好的轴，◎可选用优质非合金钢等材料，如20钢、35钢、45钢经正火后使用。
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轴的分类
按受载的特点：心轴、转轴、传动轴
按轴线的形状：等径轴、阶梯轴、曲轴、钢丝软轴
轴的组成
轴颈：轴上支撑的部分
轴头：支撑回转零件的部分
轴身：连接轴颈和轴头的部分
轴类零件的失效形式包括有：
1、弯曲（因冲击负载导致的弯曲、因计算失误导致的弯曲、因意外事故导致的弯曲），特别以悬臂轴尤为严重
先让学生回顾，导入学习情境，通过提问，让学生回顾前面所学的机械零件的相关知识
新课学习
引入新课
通过回顾他们上次课所学的机械零件的失效形式，进行问答式引入，以前专门进行过轴类零件的学习，通过回顾轴类零件的特点总结轴类零件的主要失效形式有哪些
失效的定义:机械零件由于各种原因造成不能完成规定的功能称为机械零件失效，简称失效。
2、失稳（特以细长轴最为严重，并且是承受轴向压力负载的轴最容易发生）
3、重心偏置（对于空心轴来说，由于加工的原因将会导致壁厚偏置，也就是一边厚、一边薄），这样的轴在运行时，特别是高速运行时，将会发生严重的振动，甚至是破坏性的。
4、挠度过大（对于简支梁性的轴而言，若负载过大，将会是轴产生挠度，当然，前期的设计不足也有原因）
2.本班学生已经进行过车加工轴类零件的实训，所以对轴的构造了解比较多，一次来分析它的特点，相信同学们都有自己的心得，通过表述和听取别人的想法可以让自己得到一种自我提升
3.教师讲解，在学生总结的基础上，对学生所想到的知识进行分析，对他们想到的知识加深映像，没想到的的重点剖析
4.教师补充，主要讲解学生所熟悉的机床主轴，让学生记忆更加深刻
教学难点：轴类零件的失效形式
教学重点：典型轴的选材
教学方法：讨论法、讲授法
教具准备：教材
教学过程
教学步骤
（流程）
教学内容
设计意图
及依据
复习导入
1、检查人数,梳理上节课的重点
2、让学生回顾上节课学了哪些内容
3、提问:选择材料的基本原则有哪些（使用性能、工艺性能、经济性）
4、提问：请同学讲述零件失效的定义？
2局部（轴颈、花键等）承受磨擦和磨损；
3特殊条件下受温度或介质作用。
新课讲解
老师进行总结，然后引入典型轴类零件的讨论
性能要求：①高的疲劳强度，防止疲劳断裂；②优良的综合机械性能，即较高的屈服强度的抗拉强度，较高的韧性，防止塑性变形及过载或冲击载荷下的扭转和折断；③局部承受磨擦的部位具有高硬度和耐磨性，防止磨损；④在特殊条件下工作的转的材料应具有特殊性能，如蠕变抗力，耐腐蚀性等。
教学反思
学生对轴类零件的熟悉程度很高，甚至在实习工厂进行过轴类零件的加工，所以导致部分同学对此不上心，但对于关键知识点掌握到位情况较好
5、折断（这是最严重的事故，原因：设计不足、材料问题、热处理问题、加工应力、冲加工，那么轴类零件有何特点？它一般应用于何种工作场所？
轴的工作条件失效方式及对性能的要求：
轴主要是起支承传动零件并传递扭矩，工作条件
1承受高变扭转载荷、高变弯曲载荷或拉一压载荷；
典型轴的选材
机床主轴
机床主轴承受中等扭转—弯曲复合载荷，转速中等并承受一定的冲击载荷。大多选用45钢制造，经调质处理后轴颈处再进行表面淬火，载荷较大时可选用40Cr钢制造。
工艺路线：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品。
正火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；调质处理可获得高的综合机械性能和疲劳强度；局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。
课堂小结
轴类零件作为机械零件中最常见的零件之一，使用范围极广，接触的也是很多，特别是车床很多都是用来加工轴类零件的，所以对于重点知识必学反复强调，务必让学生弄懂
板书提纲
板书设计
轴类零件的选材
1.=定义
2.轴类零件的主要失效形式
3.轴的工作条件
4.典型轴的选材——机床主轴
布置作业
通过轴的工艺路线，简述“四火”
对于某些机床主轴如成能洗床主轴，也可用球墨铸铁代替45钢来制造。对于要求高精度、高尺寸稳定性及耐磨性的主轴的镗床主轴，往往用38CrMoAlA钢制造，径调质处理后再进行氮化处理。
轴类零件需用的材料有普通碳素钢、优质碳素钢、合金结构钢和球墨铸铁等。
1.通过对以前类似知识的复习，利用它们的共通点引入新课，通过自己的思考，在老师讲解的过程中就更容易理解
教学课题：轴类零件的选材原则
教学课时: 2
教学目的：
1.知识与技能:让学生了解轴类零件工作条件及常见的失效形式，通过学习，让学生对典型轴类零件的材料选择有一定的了解
2.情感、态度与价值观:通过对轴类零件选用原则的学习,由于本节内容与上节课的内容有很强的相似性，所以掌握起来比较容易，可以很好的提升学生的自信心