机械零件设计概论共52页文档
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机械设计基础机械零件设计概论
表层有很大旳接触应力，当载荷反复作用时，常 会出现表层金属呈小片状脱落而在零件表层形成 小坑，这种现象称为疲劳磨损或点蚀。 腐蚀磨损 在摩擦过程中，与周围介质发生化学 反应或电化学反应旳磨损，称为腐蚀磨损。 实用耐磨计算是限制运动副旳压强p（比压），即 p≤[p] 式中[p]是由试验或同类机器使用经验拟 定旳许用压强。速度高时用 pv≤[pv] 来校核。
鉴定条件可概括为计算量≤许用量。这种为预防 失效而制定旳鉴定条件，一般称为工作能力计算 准则。
同一零件可能发生多种不同形式旳失效
轴可能旳失效形式：
nF
强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量
y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
第一节 机械零件设计概述
Fn —作用在圆柱体上旳载荷； —综合曲率半径,
12 2 1
正号用于外接触，负号用于内接触。
第三节 机械零件旳接触强度
E 2E1E2 E1 E2
E —综合弹性模量，E1、E2 分别为 两圆柱体材料旳弹性模量。
接触强度旳鉴定条件为
式中 H lim 为由试验测得旳材料旳接触疲劳极
限，对于钢其经验公式为
第二节 机械零件旳强度
小型起重设备，一般工作不频繁，满载起重次数不 多，故本题按承受静载荷考虑，以最大起重量（涉 及小车、电动葫芦自重）作为计算载荷。
第二节 机械零件旳强度
第二节 机械零件旳强度
例9-2 一车轴9-5所示。已知Fr=F=110KN，轴旳 材料为Q275钢，σb=550MPa，σ-1=240MPa，要
求旳安全系数Smin=1.5。试较核A—A截面旳疲劳强 度。
第二节 机械零件旳强度
鉴定条件可概括为计算量≤许用量。这种为预防 失效而制定旳鉴定条件，一般称为工作能力计算 准则。
同一零件可能发生多种不同形式旳失效
轴可能旳失效形式：
nF
强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量
y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
第一节 机械零件设计概述
Fn —作用在圆柱体上旳载荷； —综合曲率半径,
12 2 1
正号用于外接触，负号用于内接触。
第三节 机械零件旳接触强度
E 2E1E2 E1 E2
E —综合弹性模量，E1、E2 分别为 两圆柱体材料旳弹性模量。
接触强度旳鉴定条件为
式中 H lim 为由试验测得旳材料旳接触疲劳极
限，对于钢其经验公式为
第二节 机械零件旳强度
小型起重设备，一般工作不频繁，满载起重次数不 多，故本题按承受静载荷考虑，以最大起重量（涉 及小车、电动葫芦自重）作为计算载荷。
第二节 机械零件旳强度
第二节 机械零件旳强度
例9-2 一车轴9-5所示。已知Fr=F=110KN，轴旳 材料为Q275钢，σb=550MPa，σ-1=240MPa，要
求旳安全系数Smin=1.5。试较核A—A截面旳疲劳强 度。
第二节 机械零件旳强度
机械零件设计概论(ppt49页).pptx
一.基本概念
静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。 例螺栓拧紧应力、吊钩应力。
变应力：随时间变化的应力。 具有周期变化特性的变应力——循环变应力 。静Βιβλιοθήκη 力变应力平均应力： m
max
min
2
应力幅：
a
max
min
2
循环特性： r min max
a.当 max min时， r=－1，称为对称循环变应力。 有： a max min ; m 0
（4）功能失效
不能完成预定功能。 带传动打滑、螺栓联接松动、高速转子共振等。
注意：
一个零件可能同时存在多种失效形式。 如齿轮，可能出现断裂、磨损、表面疲 劳点蚀、胶合、塑性变形等。
对于一具体零件，应根据其主要失 效形式，采用相应的设计准则，计算结 构尺寸，然后对其他失效形式进行校核 。 ——机械设计的工作在两个方面：设计 、校核。
p lim F dF S0 S dS
应力按方向分正应力和剪应力。
失效：机械零件在限定的期间内，在规定条件下， 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力（承载能力）：机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内，不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式： 1）断裂、塑性变形； 2）过大的弹性变形； 3）磨损或损伤 4）松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
第9章 机械零件设计概论
9.1 机械零件设计概述 一. 机械设计的要求： 1）在满足预期功能的前提下，性能好、效率
高、成本低。
2）在预定使用期限内，安全可靠、操作方便 。
3）方便维修、外观造型美观。 4）与时俱进 ，要有实时性。 不同的机械类型要求内容：
功能要求：满足运动、传力、工艺动作、零 部件工作可靠等。
静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。 例螺栓拧紧应力、吊钩应力。
变应力：随时间变化的应力。 具有周期变化特性的变应力——循环变应力 。静Βιβλιοθήκη 力变应力平均应力： m
max
min
2
应力幅：
a
max
min
2
循环特性： r min max
a.当 max min时， r=－1，称为对称循环变应力。 有： a max min ; m 0
（4）功能失效
不能完成预定功能。 带传动打滑、螺栓联接松动、高速转子共振等。
注意：
一个零件可能同时存在多种失效形式。 如齿轮，可能出现断裂、磨损、表面疲 劳点蚀、胶合、塑性变形等。
对于一具体零件，应根据其主要失 效形式，采用相应的设计准则，计算结 构尺寸，然后对其他失效形式进行校核 。 ——机械设计的工作在两个方面：设计 、校核。
p lim F dF S0 S dS
应力按方向分正应力和剪应力。
失效：机械零件在限定的期间内，在规定条件下， 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力（承载能力）：机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内，不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式： 1）断裂、塑性变形； 2）过大的弹性变形； 3）磨损或损伤 4）松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
第9章 机械零件设计概论
9.1 机械零件设计概述 一. 机械设计的要求： 1）在满足预期功能的前提下，性能好、效率
高、成本低。
2）在预定使用期限内，安全可靠、操作方便 。
3）方便维修、外观造型美观。 4）与时俱进 ，要有实时性。 不同的机械类型要求内容：
功能要求：满足运动、传力、工艺动作、零 部件工作可靠等。
机械的设计基础第九章 机械零件的设计概论共56页文档
• 强度 • 刚度 • 耐磨性 • 振动稳定性 • 耐热性等
如：轴的失效
• 疲劳断裂； • 弹性变形过大，轴承中轴颈倾斜，轴上轮齿受载不匀。
承载能力
• 取决于轴的疲劳强度；
y
• 取决于轴的刚度；
θ
两者中的较小值决定了轴的承载能力 此外，还可能因轴颈过度磨损而失效；
对高速运转的轴，还应验算其振动稳定性；
§9-2 机械零件的强度
强度准则：
lim
s
lim
s
[]、[] 取决于应力种 类、材料极限应力和安 全系数等。
• 、 —危险截面处的计算正应力、剪应力； • []、[]—材料的许用应力； • lim、lim—材料的极限应力； • S—安全系数。
一、应力的分类
不随时间变化的应力。
静应力
机械零件设计应满足： 足够的强度、刚度、耐磨性、耐热性、振动稳定性等。
判定条件可概括为： 计算量 许用量 如：强度为主要问题，按强度判定：应力许用应力
刚度为主要问题，按刚度判定：变形量 许用变形量 . …..
机械零件设计步骤
• 1）拟定计算简图； • 2）确定零件工作载荷大小； • 3）选材； • 4）按零件工作能力准则设计零件主要尺寸； • 5）绘制零件图； • 6）编制技术文件。 ———设计计算
平均应力
m
max
min 2
应力幅
a
max
min 2
循环特性 r min max
max min r min
max
静应力
对称循环
1.
应力
种
类 脉动循环
非周期性变应力
平均应力
m
max
min 2
应力幅
机械零件设计概论
第九章 机械零件设计概论（一）教学要求1，了解机械零件设计的一般步骤和方法；2，熟练掌握机械零件的强度及其相关概念和理论；3，熟练掌握机械零件的接触强度及其相关概念和理论；4，掌握零件摩擦形式和常用材料；5，掌握极限与配合、表面粗糙度和优先系数的基本概念；6，了解机械零件的工艺性及标准化；（二）教学的重点与难点1，机械零件的强度2，机械零件的接触强度（三）教学内容§9-1 机械零件设计概述机械设计应满足的要求是：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低；在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。
机械零件由于某种原因不能正常工作（完不成规定的功能或达不到设计要求的性能）时，称为失效。
破坏是失效，但失效并不单纯意味着破坏。
在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为工作能力。
此限度对载荷而言时，又称为承载能力机械零件可能的失效形式归纳起来主要有以下几种：a.断裂或塑性变形；过大的弹性变形；工作表面的过度磨损或损伤；发生强烈的振动；联接的松弛；摩擦传动的打滑等。
b.当周期性干扰力的频率与轴的自振频率相等或接近时，就会发生共振，导致振幅急剧增大，这种现象称为失去振动稳定性。
共振可能在短期内使零件损坏，所以对于重要的、特别是高速运转的轴，还应验算其振动稳定性。
c.机械零件虽然有多种可能的失效形式，但归纳起来最主要的为强度、刚度、耐磨性、稳定性和温度的影响等几个方面的问题。
对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件。
这种为防止失效而制定的判定条件，通常称为工作能力计算准则。
机械零件的设计准则有（一）强度准则强度准则是指零件中的应力不得超过允许的限度，即许用应力，用公式表示为（二）刚度准则指零件在载荷作用下产生的弹性变形量不大于允许值，用公式表示为[][][][]SSlimlimττττσσσσ=≤=≤（三）寿命准则要求零件在预期工作期限内，能正常工作而不失效。
机械零件设计总论PPT(共 52张)
一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一 环。机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保 证设计质量的重要因素。因此，要求设计者特别注意经 验的积累。 一部完整的机器是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序。
机械设计的一般过程： ▲ 计划阶段
▲ 方案设计阶段
▲ 技术设计阶段
▲使用功能要求 ▲经济性要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根 据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般 来说，对机器都要提出以下的基本要求：
▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要 靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能 够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机， 以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
计 评价
决策----选定方案
明确构形要求 结构化
选择材料、确定尺寸
评价
决策—确定结构形状与尺寸
技
零件设计
术
部件设计
设
计
总体设计
编制技术文件
§2-3 对机器的主要要求
----在满足预期功能的前提下，要求性能好、效率高、 成本低，造型美观，要求如下：
2）选用高效率的传动系统，尽可能减少传动的中间 环节，以期降低能源消耗。
3）适当地采用防护及润滑，以延长机器的使用寿命。
4）采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
1)要使机器的操作者方便和安全。因此设计时要按照人 机工程学的观点布置各种按钮、手柄，使操作方式符合 人们的 心理和习惯。同时，设置完善的安全装置、报警 装置、显示装置等。
机械设计的一般过程： ▲ 计划阶段
▲ 方案设计阶段
▲ 技术设计阶段
▲使用功能要求 ▲经济性要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根 据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般 来说，对机器都要提出以下的基本要求：
▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要 靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能 够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机， 以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
计 评价
决策----选定方案
明确构形要求 结构化
选择材料、确定尺寸
评价
决策—确定结构形状与尺寸
技
零件设计
术
部件设计
设
计
总体设计
编制技术文件
§2-3 对机器的主要要求
----在满足预期功能的前提下，要求性能好、效率高、 成本低，造型美观，要求如下：
2）选用高效率的传动系统，尽可能减少传动的中间 环节，以期降低能源消耗。
3）适当地采用防护及润滑，以延长机器的使用寿命。
4）采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
1)要使机器的操作者方便和安全。因此设计时要按照人 机工程学的观点布置各种按钮、手柄，使操作方式符合 人们的 心理和习惯。同时，设置完善的安全装置、报警 装置、显示装置等。
第1章机械零件设计概论
第一章 概论
§1.1 机械、机器、机构及其组成 §1.2 本课程的内容、性质的任务 §1.3 机械设计的基本要求和设计 过程 §1.4 机械零件的工作能力及其计算准则 §1.5 机械零件的载荷、应力和许用应力 §1.6 机械零件的材料的选用原则 §1.7 机械设计的新发展
1.1 机械、机器、机构及组成
1.6 机械制造常用材料及其选择
3、铜合金
青铜 — 含锡青铜、不含锡青铜 种类： 黄铜 — 铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍 轴承合金（巴氏合金） 特点：良好的塑性和液态流动性； 良好的减摩性和抗腐蚀性。 零件毛坯获取方法：辗压、铸造。 应用：应用范围广泛。
二、非金属材料
1、橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。
4) 腐蚀磨损
在滚动或兼有滑动和滚动的高副申，如凸轮、齿轮等，受载时材料表层有很大的 接触应力。当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件表面 形成小坑，这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。 在摩擦过程申，与周围介质发生化学反应 或电化学反应的磨损，称为腐蚀磨
静应力是变应力的特例 1.5 机械零件的载荷、应力和许用应力
零件工作表面出现疲劳破坏或过度磨损 零件的弹性变形过大 零件发生强烈振动
2) 衡量零件工作能力的指标： 强度、刚度、抗磨性、耐热性、振动稳定性
1.4 机械零件的工作能力及其计算准则
三、机械零件的计算准则
强度计算准则 (整体强度和表面强度)： [ ] 刚度计算准则； 抗磨性计算准则：
[ ]
1.1 机械、机器、机构及组成
机 器
进气阀3 制造角度:由若干个机械零件装配面成的 。 运动角度:由若干个可以相对运动的构件组装而成的。
结构角度:由机构组成的，而机构则是由一些能相对 独立运动的构件组成的。 排气阀4
§1.1 机械、机器、机构及其组成 §1.2 本课程的内容、性质的任务 §1.3 机械设计的基本要求和设计 过程 §1.4 机械零件的工作能力及其计算准则 §1.5 机械零件的载荷、应力和许用应力 §1.6 机械零件的材料的选用原则 §1.7 机械设计的新发展
1.1 机械、机器、机构及组成
1.6 机械制造常用材料及其选择
3、铜合金
青铜 — 含锡青铜、不含锡青铜 种类： 黄铜 — 铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍 轴承合金（巴氏合金） 特点：良好的塑性和液态流动性； 良好的减摩性和抗腐蚀性。 零件毛坯获取方法：辗压、铸造。 应用：应用范围广泛。
二、非金属材料
1、橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。
4) 腐蚀磨损
在滚动或兼有滑动和滚动的高副申，如凸轮、齿轮等，受载时材料表层有很大的 接触应力。当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件表面 形成小坑，这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。 在摩擦过程申，与周围介质发生化学反应 或电化学反应的磨损，称为腐蚀磨
静应力是变应力的特例 1.5 机械零件的载荷、应力和许用应力
零件工作表面出现疲劳破坏或过度磨损 零件的弹性变形过大 零件发生强烈振动
2) 衡量零件工作能力的指标： 强度、刚度、抗磨性、耐热性、振动稳定性
1.4 机械零件的工作能力及其计算准则
三、机械零件的计算准则
强度计算准则 (整体强度和表面强度)： [ ] 刚度计算准则； 抗磨性计算准则：
[ ]
1.1 机械、机器、机构及组成
机 器
进气阀3 制造角度:由若干个机械零件装配面成的 。 运动角度:由若干个可以相对运动的构件组装而成的。
结构角度:由机构组成的，而机构则是由一些能相对 独立运动的构件组成的。 排气阀4
西工大机械原理机械零件设计概论
§9-1 机械零件设计概述
三．机械零件的设计步骤
1) 拟定零件的计算简图。 2) 确定作用在零件上的载荷。 3) 选择合适的材料。 4) 根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，
确定零件的形状和主要尺寸。 ? 应当注意， 零件尺寸的计算值一般并不是最终采用的
数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标准、 规格加以圆整 。 5) 绘制工作图并标注必要的技术条件。
σ
σ
T
t
t
§9-2 机械零件的强度
3. 循环变应力的衡量指标：
① 平均应力σm：一个应力循环中最大应力与最小应力 的平均值。
② 应力幅σa ：一个应力循环中，应力偏离平均应力的 程度。
③ 变应力循环特性r ：应力循环中最小应力与最大应力
之比。
σ
T
?
m
?
?
max
??
2
min
σa
σmax
σmin
σm
t
m为随应力状态而不同的幂指数。
§9-2 机械零件的强度
④ 影响机械疲劳强度的因素：在变应力条件下，影响 机械零件疲劳强度的因素很多，有应力集中系数、 零件尺寸、表面状态、环境介质、加载顺序和频率 等。主要为前三种。
⑴ 应力集中的影响 在零件剖面的几何形状突变之处（孔、圆角、
键槽、螺纹等），零件受载时，会产生应力集中。 常用有效应力集中系数Kσ来表示疲劳强度的真
? ? ?? ? ? ? ⑶ 表面状态的影响
? ?1 d ? ?1 d0
表面状态对疲劳极限的影响用表面状况系数β来
表示：
?
?
?? ?1 ?? ? ? ? ?1 ?0
§9-2 机械零件的强度
第9章机械零件设计概论new
油
武汉科技学院专用
裂金纹属初的剥始扩落疲展出劳与现裂断小纹裂坑
由弹性力学可知，应力为：
Fn
H
11
Fn •
1 2
b
1 12
1
2 2
E1
E2
ρ1
σH
σH
b
令 : 12 E 2E1E2 代入化简得 :
ρ2
1 2
E1 E2
Fn
H
1
• FnE
2 (1 2 ) b
0.418
Fn E
b
ρ1 ρ2
如齿轮、凸轮、滚动轴承等机械零件，都是通过很 小的接触面积传递载荷的，因此他们的承载能力不 仅取决于整体强度，还取决于接触表面的接触强 度。。
武汉科技学院专用
§9－3 机械零件的接触强度
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的， 在载荷重复作用下，首先在表层内约20μm处产生初 始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹 中将产生高压，使裂纹加快扩展，终于使表层金属呈 小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑 ，这 种现象称为疲劳点蚀。发生疲劳点蚀后，减小了接触 面积，损坏了零件的光滑表面，因而也降低了承载能 力，并引起振动和噪声 。 接触强度的失效形式常表现为：疲劳点蚀
却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。
正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热
处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零 件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
武汉科技学院专用
二、静应力下的许用应力
淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质
而后冷却下来，以调整和改善钢性能的一种热处理操作。回火可 武以汉科降技学院低专用脆性，消除或减少内应力。
武汉科技学院专用
裂金纹属初的剥始扩落疲展出劳与现裂断小纹裂坑
由弹性力学可知，应力为：
Fn
H
11
Fn •
1 2
b
1 12
1
2 2
E1
E2
ρ1
σH
σH
b
令 : 12 E 2E1E2 代入化简得 :
ρ2
1 2
E1 E2
Fn
H
1
• FnE
2 (1 2 ) b
0.418
Fn E
b
ρ1 ρ2
如齿轮、凸轮、滚动轴承等机械零件，都是通过很 小的接触面积传递载荷的，因此他们的承载能力不 仅取决于整体强度，还取决于接触表面的接触强 度。。
武汉科技学院专用
§9－3 机械零件的接触强度
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的， 在载荷重复作用下，首先在表层内约20μm处产生初 始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹 中将产生高压，使裂纹加快扩展，终于使表层金属呈 小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑 ，这 种现象称为疲劳点蚀。发生疲劳点蚀后，减小了接触 面积，损坏了零件的光滑表面，因而也降低了承载能 力，并引起振动和噪声 。 接触强度的失效形式常表现为：疲劳点蚀
却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。
正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热
处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零 件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
武汉科技学院专用
二、静应力下的许用应力
淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质
而后冷却下来，以调整和改善钢性能的一种热处理操作。回火可 武以汉科降技学院低专用脆性，消除或减少内应力。
机械零件设计概论
滚动轴承钢（φ 29~50） 3
合金工具钢（φ 29~50） 3~20
4Cr9Si2耐热钢（φ 29~50） 5
灰铸铁铸件 0.85
碳素钢铸件 1.7
铜合金、铝合金铸件 8~10
3.铜合金
-铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍
特点：具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具有良好的减摩性和抗腐蚀性。
当应力是对称循环变化时，许用应力为：
当应力是脉动循环变化时，许用应力为：
σ0 为材料的脉动循环疲劳极限，S为安全系数。以上各系数均可机械设计手册中查得。
有限寿命时，用σ-1N代入得：
四、安全系数 安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响
1）静应力下，塑性材料的零件：S =1.2～１.5 铸钢件：S =1.５～２.5
20 410 245 25
优质碳素结构钢
35 530 315 20 d≤ 25
零件毛坯获取方法：辗压、铸造。
应用：应用范围广泛。
种类
青铜
黄铜
轴承合金（巴氏合金）
-含锡青铜、不含锡青铜
二、非金属材料
1. 橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。
2. 塑料 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。
碳素 结构钢
Q235 375-460 235 26 d≤ 16
Q275 490-610 275 20
§9－5 机械制造常用材料及其选择
一、金属材料
1.铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
合金工具钢（φ 29~50） 3~20
4Cr9Si2耐热钢（φ 29~50） 5
灰铸铁铸件 0.85
碳素钢铸件 1.7
铜合金、铝合金铸件 8~10
3.铜合金
-铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍
特点：具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具有良好的减摩性和抗腐蚀性。
当应力是对称循环变化时，许用应力为：
当应力是脉动循环变化时，许用应力为：
σ0 为材料的脉动循环疲劳极限，S为安全系数。以上各系数均可机械设计手册中查得。
有限寿命时，用σ-1N代入得：
四、安全系数 安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响
1）静应力下，塑性材料的零件：S =1.2～１.5 铸钢件：S =1.５～２.5
20 410 245 25
优质碳素结构钢
35 530 315 20 d≤ 25
零件毛坯获取方法：辗压、铸造。
应用：应用范围广泛。
种类
青铜
黄铜
轴承合金（巴氏合金）
-含锡青铜、不含锡青铜
二、非金属材料
1. 橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。
2. 塑料 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。
碳素 结构钢
Q235 375-460 235 26 d≤ 16
Q275 490-610 275 20
§9－5 机械制造常用材料及其选择
一、金属材料
1.铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
第七讲机械零件设计概论演示文稿
– 出现剧烈磨损时，运动副的间隙增大，能使机械的精度丧失， 效率下降，振动、冲击和噪声增大。这时应立即停车检修、 更换零件。
第二十九页，共55页。
– 据统计，约有80％的损坏零件是因磨损而报废的。
1. 磨粒磨损 – 硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸峰，在摩擦过程中引起的材
料脱落现象称为磨粒磨损。硬质颗粒可能是零件本身磨损 造成的金属微粒，也可能是外界的尘土杂质等。磨损面间的
σa=σmax=-σmin，σm=0。
第十二页，共55页。
脉动循环变应力——循环特性r=0的循环变应力，(图9-1d )， 其σa=σm=σmax/2，σmin=0 。 静应力——可看作变应力的特例，其σmax=σmin ，循环特性
r=+1。
当-1<r<+1，并且r≠0时，称为非对称循环变应力(图b)。
硬粒，能使表面材料脱落而留下沟纹。 – 粘着磨损（胶合） – 当摩擦表面接触时，由于表面不平，实际上只有部分峰顶接触。
在有相对运动和一定载荷作用下，接触处压强极高，能使材料
产生塑性流动。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面 材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨 损（胶合）。
第三十页，共55页。
联接的松弛 摩擦传动的打滑等
第四页，共55页。
对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件。这
种为防止失效而制定的判定条件，通常称为工作能力计算准 则。
机械零件的设计准则有：
1) 强度准则 – 强度准则是指零件中的应力不得超过允许的限度，即许用应力，
用公式表示为
第五页，共55页。
lim
4) 对材料的组成、零件的形状、尺寸、表面状态、使用条件和外界 环境等非常敏感。
第二十九页，共55页。
– 据统计，约有80％的损坏零件是因磨损而报废的。
1. 磨粒磨损 – 硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸峰，在摩擦过程中引起的材
料脱落现象称为磨粒磨损。硬质颗粒可能是零件本身磨损 造成的金属微粒，也可能是外界的尘土杂质等。磨损面间的
σa=σmax=-σmin，σm=0。
第十二页，共55页。
脉动循环变应力——循环特性r=0的循环变应力，(图9-1d )， 其σa=σm=σmax/2，σmin=0 。 静应力——可看作变应力的特例，其σmax=σmin ，循环特性
r=+1。
当-1<r<+1，并且r≠0时，称为非对称循环变应力(图b)。
硬粒，能使表面材料脱落而留下沟纹。 – 粘着磨损（胶合） – 当摩擦表面接触时，由于表面不平，实际上只有部分峰顶接触。
在有相对运动和一定载荷作用下，接触处压强极高，能使材料
产生塑性流动。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面 材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨 损（胶合）。
第三十页，共55页。
联接的松弛 摩擦传动的打滑等
第四页，共55页。
对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件。这
种为防止失效而制定的判定条件，通常称为工作能力计算准 则。
机械零件的设计准则有：
1) 强度准则 – 强度准则是指零件中的应力不得超过允许的限度，即许用应力，
用公式表示为
第五页，共55页。
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4) 对材料的组成、零件的形状、尺寸、表面状态、使用条件和外界 环境等非常敏感。