机械零件的常用材料和结构工艺性PPT(共 40张)
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第6章结构工艺性ppt课件
加强筋板
壁厚 凸台 内腔
壁间连接形式、铸造 圆角、壁厚过渡等
外形
4
第6章 结构工艺性
1、合金铸造性能对铸件结构的要求
（1）铸件的壁厚合理： 铸件壁厚的大小与铸造时金属液流动的阻力、冷
却的速度、铸件芯部晶粒的大小及铸件的力学性能有 着直接的关系。
铸造合金能充满铸型的最小厚度被称为铸造合金的 最小壁厚。生产中,每一种铸造合金的最小壁厚都有一 定的限制。各种铸造合金的最小壁厚见表6.1。
2、能分解成若干个独立的装配单元：产品可由若干 个独立的部件总装而成，部件可由若干个独立组件组 装而成…，以使产品装配时可组织平行作业，扩大装 配的工作面积，缩短生产周期，提高生产效率，有利 企业的协作生产等。
23
第6章 结构工艺性
3、各装配单元有正确的装配基准：装配过程是先将待 装配的零件、组件和部件放到正确的位置，然后再紧 固和连接。因此，装配时零件、组件和部件正确的装 配基准，是保证他们相互之间正确的位置，减少装配 时间的保证。
2
第6章 结构工艺性
2）零件的结构工艺性必须全面考虑整机的工艺性。 3）在保证零件使用功能的前提下，尽量降低零 件的技术要求。 4）尽量减少零件的机械加工余量。 5）在保证零件力学性能要求的前提下，合理选择 成本较低的零件材料。 6）符合环境保护要求。
3
第6章 结构工艺性
二、铸件的结构工艺性
铸件的结构包括：
第6章 结构工艺性
一、概述
1、结构工艺性的概念：
机器及零部件在设计时，除保证良好的工作性能 外，还在其结构设计中综合考虑制造、装配、成本等 方面因素的被称为结构设计工艺性。
所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的 可行性和经济性称为零件结构工艺性。
机械零件设计概论PPT(共 40张)
第9章 机械零件设计概论
§9－1 机械零件设计概论 §9－2 机械零件的强度 §9－3 机械零件的接触强度 §9－4 机械零件的耐磨性 §9－5 机械制造常用材料及其选择 §9－6 公差与配合、表面粗糙度和优先数系 §9－7 机械零件的工艺性及标准化
§9－1 机械零件设计概论
机械设计应满足的要求：
计算应力-----按名义载荷计算所得之应力： σ、τ
强度判 定条件：
[] []
其中
[
]
lim
S
[ ] lim
S
[σ]=、[τ]-----许用应力 S-----安全系数
σlim、τ lim -----极限应力，由实验方法测定。
一、应力的种类
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。
机械零件的失效： 机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。
工作能力----在不发生失效的条件下，零件所能安全
工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上
又称为：承载能力。
如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带
3）变应力下，
S =1.3～1.7
材料不均匀，或计算不准时取： S =1.7～2.5
§9－3 机械零件的接触强度
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，
由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。 如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
σmax
σa
σmax σmin σm
σmax
σa
σmin
σa
σa σm
§9－1 机械零件设计概论 §9－2 机械零件的强度 §9－3 机械零件的接触强度 §9－4 机械零件的耐磨性 §9－5 机械制造常用材料及其选择 §9－6 公差与配合、表面粗糙度和优先数系 §9－7 机械零件的工艺性及标准化
§9－1 机械零件设计概论
机械设计应满足的要求：
计算应力-----按名义载荷计算所得之应力： σ、τ
强度判 定条件：
[] []
其中
[
]
lim
S
[ ] lim
S
[σ]=、[τ]-----许用应力 S-----安全系数
σlim、τ lim -----极限应力，由实验方法测定。
一、应力的种类
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。
机械零件的失效： 机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。
工作能力----在不发生失效的条件下，零件所能安全
工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上
又称为：承载能力。
如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带
3）变应力下，
S =1.3～1.7
材料不均匀，或计算不准时取： S =1.7～2.5
§9－3 机械零件的接触强度
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，
由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。 如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
σmax
σa
σmax σmin σm
σmax
σa
σmin
σa
σa σm
机械基础-机械零件的材料、结构和承载能力ppt课件
16
§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
零件的标准化、系列化和通用化的意义，主要表 现在以下几方面： (1)、便于组织大批量生产，并能提高质量、降低 成本。 (2)、有利于减少制造和设计工作量，缩短生产周 期。 (3)、增大零部件的互换性，方便机器维修。 (4)、有利于增加产品品种，扩大生产批量，满足 各种需求。
§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
一、 零件的常用材料及选用 二、 零件的结构工艺性 三、 机械零件的标准化、系列化和通用化 四、零件的强度
1
§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
一、零件的常用材料及选用
材料是制作机械零件的原料，零件有强度和使用寿命 的要求，不同的零件需要选用不同的材料。如汽车轮胎 需要具有一定的弹性和耐磨性，选用橡胶作为原料；汽 车大梁需要承受较大的载荷和冲击，选用具有一定强度 和韧性的低碳合金钢。机床的主轴不仅要有强度，还要 有抗弯曲变形的刚度要求，选择45或40Cr钢材，并作成 中空形状；机床的床身要求不变形且耐磨损，选用不变 形的铸铁材料，导轨表面作淬火处理。
使用要求包括零件的工作和受载情 况，零件的尺寸和质量的限制，零件的 重要程度等。工作情况指零件所处的环 境，如介质、温度及摩擦性质。受载情 况指的载荷大小和应力种类。
13
§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
二、零件加工的工艺性
机械零件应该加工方便、节省工时、提高 效率、降低成本、保证质量、满足结构工艺 要求。影响机械零件的结构工艺性的因素很 多，涉及材料选择、毛坯准备、机械加工、 装配维修等各方面。如铸造材料要求其最小 厚度要大于8mm，否则会因为铸不满而产生 废品；留出足够的加工余量。锻件的内孔太 小时，不能冲孔成形；轴上的螺纹要留退刀 槽；磨削表面提前做出中心孔等。这些都是 满足加工工艺要求所必须做好的准备。 14
§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
零件的标准化、系列化和通用化的意义，主要表 现在以下几方面： (1)、便于组织大批量生产，并能提高质量、降低 成本。 (2)、有利于减少制造和设计工作量，缩短生产周 期。 (3)、增大零部件的互换性，方便机器维修。 (4)、有利于增加产品品种，扩大生产批量，满足 各种需求。
§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
一、 零件的常用材料及选用 二、 零件的结构工艺性 三、 机械零件的标准化、系列化和通用化 四、零件的强度
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§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
一、零件的常用材料及选用
材料是制作机械零件的原料，零件有强度和使用寿命 的要求，不同的零件需要选用不同的材料。如汽车轮胎 需要具有一定的弹性和耐磨性，选用橡胶作为原料；汽 车大梁需要承受较大的载荷和冲击，选用具有一定强度 和韧性的低碳合金钢。机床的主轴不仅要有强度，还要 有抗弯曲变形的刚度要求，选择45或40Cr钢材，并作成 中空形状；机床的床身要求不变形且耐磨损，选用不变 形的铸铁材料，导轨表面作淬火处理。
使用要求包括零件的工作和受载情 况，零件的尺寸和质量的限制，零件的 重要程度等。工作情况指零件所处的环 境，如介质、温度及摩擦性质。受载情 况指的载荷大小和应力种类。
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§0－2 机械零件的材料、结构和承载能力
二、零件加工的工艺性
机械零件应该加工方便、节省工时、提高 效率、降低成本、保证质量、满足结构工艺 要求。影响机械零件的结构工艺性的因素很 多，涉及材料选择、毛坯准备、机械加工、 装配维修等各方面。如铸造材料要求其最小 厚度要大于8mm，否则会因为铸不满而产生 废品；留出足够的加工余量。锻件的内孔太 小时，不能冲孔成形；轴上的螺纹要留退刀 槽；磨削表面提前做出中心孔等。这些都是 满足加工工艺要求所必须做好的准备。 14
典型机械零件加工工艺PPT课件
齿轮孔长径比L/D>1齿轮的定位
§5-1 齿轮制造工艺 五、齿轮机械加工的定位基准
应先以端面为主要
定位基面加工内孔和
端面，并在一次装中
完成，以保证其垂直
度。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
再以加工后的内孔
和端面作为组合定位
基面加工外圆和另一
端面。
加工齿面时应采用 齿轮孔长径比L/D<1的盘形齿轮的定位
内孔及端面定位。
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12
§5-1 齿轮制造工艺
五、齿轮机械加工的定位基准
带孔齿轮加工其轮齿齿面时采用齿坯内孔（光孔或 花键孔）及端面定位。因为以这些表面作为定位基准
符合基准重合原则；也符合基准统一原则。孔和端面 哪一个作为主要定位基准，要根据定位的稳定性来决 定。
作为定位基准的孔尺寸公差要求较严格，一般按H7 加工。为了消除孔和心轴间的间隙的影响，精车齿坯 时，常用过盈心轴或小锥度心轴（锥度为 1/4000~1/6000）。
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13
§5-1 齿轮制造工艺
五、齿轮机械加工的定位基准 加工孔长径比L/D﹥1的单联或多联齿轮时，应以孔
作为主要定位基面。为了消除孔和心轴间的间隙的影 响，精车齿坯时，常用过盈心轴或小锥度心轴。
预加工齿面时，可采用能自动定心的可胀心轴或分 组的小间隙心轴装夹。
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14
第五章 典型汽车零件的机械加工工艺
§5-1 齿轮制造工艺 §5-2 连杆制造工艺 §5-3 曲轴制造工艺
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1
§5-1 齿轮制造工艺
一、齿轮的结构特点
汽车齿轮按照其结构特点分为五类： Ⅰ类 单联齿轮，孔的长径比L/D>1 。 Ⅱ类 多联齿轮，孔的长径比L/D>1 。
机械基础(陈长生)03机械工程材料及其选用PPT课件
一、强度和塑性 （1）强度：材料抵抗变形和断裂的能力
比例极限 p
弹性极限 e 屈服点 s 抗拉强度 b
（2）塑性 材料断裂前塑性变形的能力
•伸长率(延伸率) d
l1l10% 0
l
•断面收缩率ψ
AA110% 0
A
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
δ > 10%
（1）回火的目的 回火的目的是减少内应力；稳定 组织，使工件形状、尺寸稳定；调整组织，消除脆性，以 获得工件所需要的使用性能。
（2）回火的方法及应用 1）低温回火（150℃～250℃） 回火后的硬度一般为 58～64HRC。低温回火一般用于表面要求高硬度、高耐磨 的工件，如刀具、量具、冷作模具、滚动轴承、渗碳件、 表面淬火件等。 2）中温回火（350℃～500℃） 中温回火后的硬度为 35～50HRC。中温回火一般用于要求弹性高、有足够韧性 的工件，如弹簧、弹性元件及热锻模具等。 3）高温回火（500℃～650℃）（调质） 高温回火后 的硬度一般为220～330HBS。通常将淬火加高温回火相结 合的热处理称为调质处理，调质处理广泛用于汽车、拖拉 机、机床等重要的结构零件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类 。
（2）淬火方法及其应用 为了保证钢淬火后得到马氏体， 同时又防止产生变形和开裂，应选择合适的淬火方法。常 用淬火方法如图3-13所示，图中MS是指马氏体开始转变温 度（约为230oC）。
①单液淬火 ②双液淬火 ③分级淬火 ④等温淬火
3．钢的回火 将淬火钢重新加热到A1以下某一温度 ，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺，称为回 火。它是紧接淬火的热处理工序。
2．钢的淬火 淬火是将钢件加热到相变点Ac3或Ac1以 上30～50℃,保温一定时间，然后快速冷却，获得马氏体 （或贝氏体）组织的热处理工艺。淬火是强化钢铁零件最 重要的热处理方法。
机械零件的常用材料和结构工艺性(共40张PPT)
4、工程塑料
在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，具有较高 的强度，质量轻，绝缘性、减摩耐磨/3
3、有色金属
1) 铜及铜合金 黄铜：Cu与Zn（≥15%）合金 青铜 锡青铜：Cu与Sn的合金 无锡青铜：Cu与Al、Si、Pb等的合金 铜的力学性能很低，在机械工业中的应用并不多。 2) 铝及铝合金 形变铝合金：防锈铝、锻铝等 铸造铝合金 （应用最广的轻金属）
2019/2/3
9
1）铜及铜合金
15 12 砂 模 金属模 砂 模 金属模 棒 材
用
途
中等强度零件及焊接件，如 螺栓、铆钉、接头、骨架等 高强度零件、大梁、框架等 中等强度、形状复杂的零件， 如支架、客体、发动机附件 等
222
1
铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐 蚀性、导电性、导热性和焊接性。
2019/2/3 11
用
途
315~430 335~450 375~500
33 31 26
冲压件、焊接件及受载小的机械零件，如垫圈, 开口销、地脚螺栓等 焊接件、金属结构件及螺栓、螺母、铆钉、销 轴、连杆、支座等受载不大的机械零件
410~550 490~630
255 275
24 20
金属结构件及螺栓、螺母、垫圈、楔、转轴、 心轴、链轮、吊钩、连杆等受力较大的机械零 件
抗拉强度 σb /MPa 450 500
屈服点σs /MPa 230 270
伸长率δ /% 22 18
用
途
机座、机盖、箱体等。焊接性良好 飞轮、机架、蒸汽锤、联轴器、水压机 工作缸，焊接性尚好
570
640
310
340
15
10
联轴器、气缸、齿轮、重载荷机架
机械工程材料教学课件第7章常用金属材料
（1）形成合金铁素体，合金铁素体对钢具有固溶强化的作用。
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
7.3 合金钢
（2）形成合金碳化物
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元 素和非碳化物形成元素两大类。
碳化物形成元素：常见碳化物形成元素有Mn、Cr、W、V、 Nb、Zr、Ti等（按形成的碳化物的稳定性程度由弱到强的次序排 列），它们在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体， 含量高时可形成新的合金碳化物。
7.4.1低合金高强度结构钢
1. 化学成分及性能特点 低合金高强度结构钢的含碳量较低，一般不超过0.2%，合金
元素的含量不超过3%，因含碳量较低，所以其塑性、韧性和焊接 性能较好，此类钢中常加入的元素有Mn、Si、V、Nb、Ti、Al、 Mo和N等，其中以Mn最为常用。
C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强 化。在合金钢中为来形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要 0.01~0.02％，所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善 钢的韧性和焊接性能。
7.1.4 P对钢性能的影响
磷由炼钢时由矿石带入到钢中，它能够增加钢的强度和硬度， 但对塑性变形、冲击韧性的负面作用更加明显，[但对塑性变形、 冲击韧性的负面作用更加明显，]特别是在低温时，它使钢材显著 变脆，这种现象称为"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性能变 坏，含磷越高，冷脆性越大，故钢中对含磷量控制较严，所以一般 说磷也是有害元素。
Mn：Mn/C比值越高，越有助于提高钢的屈服强度和冲击韧性。 锰降低了γ→α 转变温度，有利于针状铁素体的形核；另外，在加 热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从而增加 铁素体中碳化物的弥散析出量。高锰还可以导致钢的应力-应变特 性的变化，可以抵消晶格效应的强度损失。
机械制造工艺学课件第4章--典型工艺
材料：40Cr
齿轮精度：766FL 齿面粗糙度：0.8μm
机械 制造 工艺与装备
第四章 典型零件工艺分析
齿坯加工： 采用粗车——精车——磨削方案，一次装夹完成
大端外圆、端面及内孔的加工。必要时要使用心
轴装夹。
齿形加工：
根据其精度、齿面粗糙度及齿面处理的要求
选择：插齿——磨齿方案
毛坯选择：锻造毛坯
第四章 典型零件工艺分析
单件小批、精度低
铣齿(11-9级,Ra6.3-3.2)
插齿或滚齿(8-7级,Ra3.2-1.6) 各种批量、精度中 齿面淬火 磨齿、珩齿、研齿 滚齿(8-7级,Ra3.2-1.6) 剃齿(7-6级,Ra0.8-0.4) 齿面淬火 珩齿 大批大量 淬硬
机械 制造 工艺与装备
第四章 典型零件工艺分析
毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织 沿表面均匀分布，从而获得较高的抗拉、抗弯及抗 扭强度，故一般比较重要的轴，多采用锻件。 依据生产批量的大小，毛坯的锻造方式分为:
自由锻造和模锻两种。
机械 制造 工艺与装备
第四章 典型零件工艺分析
3）轴类零件的热处理
• 轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关
三
四
曲轴箱加工工艺
机械 制造 工艺与装备
第四章 典型零件工艺分析
箱体零件的功用与结构持点
功用： • 箱体是机器的基础零件，将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相 关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转 矩或改变转速来完成规定的运动。 • 箱体的加工质量，直接影响到机器的性能、精度和寿命。 特点： • 箱体类零件结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大 一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个 产品加工工时的15％～20％。 • 箱体零件材料常选用灰铸铁（灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性 和可切削性、吸振性好，成本低） • 负荷较大的箱体采用铸钢件 • 某些简易箱体为了缩短毛坯制造周期而采用钢板焊接结构
典型零件加工工艺过程PPT课件
.
22
CA6140. 车床主轴图
23
主轴的机械加工工艺过程
➢主轴加工工艺过程制订的依据 主轴的结构；技术要求；生产批量；
设备条件 ➢主轴加工工艺过程 批量：大批；材料：45钢；毛坯：模
锻件
.
24
➢工艺过程： 分为三个阶段（参见表5-5）：
粗加工：工序 1~6 半精加工：工序 7~13（7为预备） 精加工：工序 14~26（14为预备）
.
63
箱孔与孔的位置精度 引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动 和轴向窜动，加剧轴承磨损 同一轴线上各孔的同轴度误差 孔端面对轴线垂直度误差
.
64
孔和平面的位置精度
主要是规定主要孔和主轴箱安装基 面的平行度
主要平面的精度
影响主轴箱与床身的连接刚度
规定底面和导向面必须平直和相互 垂直
平面度、垂直度公差等级为5级
第二节
典型零件加工 工艺过程
机械制造工程——第五章
.
1
一、轴（杆）类零件的加工
1．轴类零件的分类、技术要求
➢轴类零件的作用 支撑传动零件； 承受载荷； 传递扭矩。
.
2
➢轴类零件的特点 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、
螺纹、花键、沟轴 阶梯轴 空心轴 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、
.
38
➢加工顺序的安排和工序的确定
三种方案
粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→ 粗加工锥孔→精加工锥孔
粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→ 精加工锥孔→精加工外圆
粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→ 精加工外圆→精加工锥孔
.
39
工序确定的两个原则
➢工序中所用的基准应在该工序前加工
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力学性能（不小于）
抗拉强度σb 屈服点σs 伸长率δ
/MPa
/MPa
/%
335
205
31
410
245
25
用
途
冷冲压件、连接件及渗碳零件，如心轴、 套筒、螺栓、螺母、吊钩、摩擦片、离合 器盘等
30
490
295
21 调制零件，如齿轮、套筒、连杆、轴类零
45
600
355
16 件及连接件等
60
675
70
715
310
15 联轴器、气缸、齿轮、重载荷机架
340
10
起重运输机中的齿轮、联轴器等重要机 件
可用铸造方法来获得毛坯，适用于尺寸较大、形状复杂、要 求较高的零件。
牌号含义：ZG230-450
2019/8/20
7
2、铸铁 铁碳合金（C>2%）
铸铁性脆，不适合于锻压和焊接，但熔点低，流动性好，可铸造形状复
2019/8/20
9
1）铜及铜合金
表1-6 铜合金
牌号
ZCuSn10P1 (10-1锡青铜) ZCuAl10Fe3 (10-3铝青铜)
力学性能
抗拉强 度σb
/MPa
伸长率δ /%
材料状 态
用途
220
3
砂 模 受冲击载荷的耐磨件，如齿轮、
310
2
金属模 涡轮、轴瓦、衬套、丝杆螺母等
490
10
砂 模 重要的轴承、轴套、轮缘及大型
400
12
420
9
弹簧、弹性垫圈、凸轮及易磨损零件
牌号含义：45钢（平均含碳量为万分之45 )
C≤0.25% 低碳钢，强度、硬度低，塑性、焊接性能好
0.25%<C< 0.6% 中碳钢，综合性能好，应用最广 C≥0.6% 高碳钢，弹性或易磨损元件
2019/8/20
5
3）合金结构钢
表1-3 合金结构钢
540
12
金属模 铸件等
H62 (62黄铜)
370
49
棒 材 螺母、垫圈、铆钉、弹簧等
导电性、导热性、减摩耐磨性、耐腐蚀性良好
2019/8/20
10
2）铝及铝合金
表1-7 铝合金
牌号
2Al1 (LY11，硬铝)
7A04 (LC4，超硬铝)
力学性能
材料状
抗拉强度 伸长率δ 态
σb
/% （棒材）
/MPa
2019/8/20
11
4、工程塑料
在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，具有较高
的强度，质量轻，绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热
性好。
表1-8 工程塑料
力学性能
牌号
尼龙66 聚四氟乙烯 (PTEE，F-4)
酚醛塑料 (PF)
抗拉强 度σb /MPa 46~81.
885
735
15 可代替40Cr钢制造齿轮、轴类零件
65Mn
980
785
8 截面小于20mm的冷卷弹簧
50CrVA
1275
1130
10 大截面高强度弹簧
牌号含义：如45Mn2，40Cr，50CrVA 当合金元素的平均含量低于1.5%仅用元素符号表示
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6
4）铸 钢
表1-4 一般工程用铸造碳钢
用途
砂 模 中等强度零件及焊接件，如
420
15
金属模 螺栓、铆钉、接头、骨架等
砂模
600
12
金属模 高强度零件、大梁、框架等
ZAlSi7Mg
(ZL101铸铝硅合 222 金)
中等强度、形状复杂的零件，
1
棒 材 如支架、客体、发动机附件
等
铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐 蚀性、导电性、导热性和焊接性。
第一章 机械零件的常用材 料和结构工艺性
§1-1 机械零件的常用材料及选用 §1-2 机械零件的结构工艺性 §1-3 机械设计中的标准化
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§1-1 机械零件的常用材料及选用
一、机械零件常用材料
金属材料
黑色金属（钢、铸铁等） 有色金属（如铜、铝及其合金等）
非金属材料 如工程塑料、橡胶、玻璃等
牌号含义：HT150（抗拉强度平均值）
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8
3、有色金属
1) 铜及铜合金 黄铜：Cu与Zn（≥15%）合金
青铜 锡青铜：Cu与Sn的合金 无锡青铜：Cu与Al、Si、Pb等的合金
铜的力学性能很低，在机械工业中的应用并不多。 2) 铝及铝合金 形变铝合金：防锈铝、锻铝等
铸造铝合金 （应用最广的轻金属）
杂的大小铸件。主要包括：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
表1-5 灰铸铁
牌号
HT200 HT250 HT300
力学性能
抗拉强度σb 抗压强度σs
/MPa
/MPa
200
750
250
1000
300
1100
用途
气缸、齿轮、机床、飞轮、齿条、衬筒、一 般机床铸有导轨的床身、液压筒、泵的壳体 等. 阀壳、油缸、气缸、联轴器、机体、齿轮、 齿轮箱外壳、飞轮、凸轮、轴承座等. 齿轮、凸轮、车床卡盘、压力机的床身、导 板、增压液压筒、泵的壳体等.
牌号
力学性能（不小于）
抗拉强度 σb /MPa
屈服点 σs /MPa
伸长率 δ
/%
用
途
ZG230 -450 450
230
22 机座、机盖、箱体等。焊接性良好
ZG270 -500 500 ZG310 -570 570 ZG340 -640 640
飞轮、机架、蒸汽锤、联轴器、水压机
270
18 工作缸，焊接性尚好
牌 抗拉强度 屈服 伸长
号
σb
点σs 率δ
/MPa /MPa /%
用
途
Q195 315~430 195
冲压件、焊接件及受载小的机械零件，如垫 33 圈,开口销、地脚螺栓等
Q215 335~450 215 Q235 375~500 235
Q255 410~550 255 Q275 490~630 275
31 焊接件、金属结构件及螺栓、螺母、铆钉、 26 销轴、连杆、支座等受载不大的机械零件
24 金属结构件及螺栓、螺母、垫圈、楔、转轴、 20 心轴、链轮、吊钩、连杆等受力较大的机械
零件Байду номын сангаас
牌号含义：Q235，Q235-A（B、C、D）
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2）优质碳素结构钢
表1-2 优质碳素结构钢
牌号
10 20
牌号
20Cr 20Mn2 40Cr
力学性能（不小于）
抗拉强度 屈服点σs 伸长率
σb /MPa
/MPa
δ /%
835
540
10
用途
用于要求心部强度高，承受磨损，尺寸较 大的渗碳零件
785
590
10 可代替20Cr钢制造齿轮、轴等渗碳零件
980
785
9
用于较重要的调质零件，如连杆、重要齿 轮、曲轴等
35SiMn
复合材料
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如纤维增强塑料、金属陶瓷等
2
1、钢 铁碳合金（C<2%）
结构钢（机械零件、工程结构等） 用途 工具钢（刀具、量具、模具等）
特殊钢（不锈钢、耐热钢、耐酸钢等）
化学 碳素钢（非合金钢） 成分 低合金钢
合金钢
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1）普通碳素结构钢
表1-1 普通碳素结构钢
力学性能（不小于）