机械零件的常用材料及其选择优秀课件.ppt

1.5 机械零件的常用材料及其选择机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金非金属材料如塑料、橡胶等 一、金属材料1.铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等2.钢：结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐酸钢等)、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等铸铁常用金属材料钢铜合金-含碳量2%-含碳量 2%铁碳合金特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉应用范围广其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 选用原则： 优选碳素钢，其次是硅、锰锰、硼、钒类钒类 合金钢钢特点：与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性可用热处理方法改善其力学性能和加工性能零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等应用：应用范围极其广泛表9-2 常用材料的相对价格材 料 种 类 规 格 相对价格热轧圆刚 碳素结构钢Q235 （ 3342） 1铸 件优质碳素钢 （ 2950） 1.51.8 合金结构钢（ 2950） 1.72.5 滚动轴承钢（ 2950） 3 合金工具钢（ 2950） 320 4Cr9Si2耐热钢（ 2950） 5 灰铸铁铸件 0.85 碳素钢铸件 1.7 铜合金、铝合金铸件 810 价格便宜且供应充分 我国资源丰富 机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 3.铜合金-铜锌合金，并含有少量的锰锰、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润滑的轴轴承衬衬 机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 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、绝热热性、绝缘绝缘 性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应应用日益广泛 3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等选材因素：设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑 用途、工作条件、物理、化学、机械工艺艺性能、经济经济 性零件材料各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标和机械设计手册中查得为了材料供应和生产管理上的方便，应尽量缩减材料的品种机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 表1 常用钢铁材料的牌号及力学性能材 料 力 学 性 能 试件尺寸类 别 牌 号 强度极限B 屈服极限S 延伸率% mmQ215 335-410 215 31 碳素结构钢Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 优质碳素结构钢35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金结构钢 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270-500 500 270 18 铸 钢ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 - - 灰铸铁HT200 195 - - HT250 240 - - 壁厚1020QT400-15 400 250 15 球墨铸铁QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚30200机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 6 公差与配合、表面粗糙度和优先系数一、 公差与配合互换性：零件在装配时，不需要选择和附加加工的就 能满足预期技术与使用要求的特性。

基本尺寸：由设计图纸给定的零件理论尺寸；为确定值实际尺寸：制造加工后测量所得零件尺寸；由于测量 有误差，所以实际尺寸并非真值相对于 基本尺寸而言，总是有误差或大或小基本尺寸轴25实际尺寸25.1轴24.9轴实际尺寸实际尺寸基本尺寸实际尺寸24.9孔25.1孔25孔机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 最小极限尺寸：零件满足互换性要求的最小允许尺寸；最大极限尺寸：零件满足互换性要求的最大允许尺寸；尺寸误差 ：实际尺寸与理论设计尺寸之差；上偏差 ：最大极限尺寸与基本尺寸之差；符号：ES,es下偏差 ：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,eiesESeiEI尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即 允许的尺寸变动量ES-EIes-ei公差=Lmax- Lmax=ES-EI =es-eiLmin孔L孔Lmax孔轴LLmax轴Lmin轴机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 轴LLmax轴Lmin轴零线：代表基本尺寸所在位置的一条直线；公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域；零线ESEI孔公差带esei轴公差带国标规定：孔与轴各有28个，分别用如下符号表示：孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC轴：a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zc基本偏差：标准表列的，用于确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。

0-零线L机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC轴：a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zc基本偏差系列呈正态分布BCCDDEEFAFFGGHKMNPRSTUVXYZZAZBZCJS孔+0-基本尺寸bccddeefaffgg hkmnp rs tuvxyzzazbzcjs轴+0-基本尺寸机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 配合：基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间 的关系；间隙或过盈：孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得代数差；间隙：代数差为“+”， 孔轴; 过盈：代数差为“-”， 孔轴，用于可动联接，如活动铰链； 孔轴，用于静联接，如火车轮与轴 可能有间隙，也可能具有过盈用于要求具有良好的同轴性而又便于拆装的静联接，如齿轮与轴；最大间隙: Xmax = 孔max-轴min最小间隙: Xmin = 孔min-轴max 最大过盈: Ymax = 孔min-轴max 最小过盈： Ymin = 孔max-轴min 机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 间隙配合孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带过盈配合过渡配合孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带孔公差带YmaxXmaxYmaxXmaxYmaxXmaxYmaxYmaxXminXmaxXmin= 0Ymin= 0轴公差带XmaxYmin机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 H零线D孔公差kjshgefrpms间隙配合过渡配合过盈配合配合基准制基孔制配合：孔是基准孔，下偏差EI=0， 代号为:H ， 通过改变轴的公差带来或得各种不同的配合特性。

基孔制配合基轴制配合应用广泛 ，可减少孔加工刀具 机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 零线hD轴公差KJSHGEFRPMS间隙配合过渡配合过盈配合基轴制配合：轴是基准轴，上偏差es=0， 代号为:h ， 通过改变孔的公差带来或得各种不同的配合特性机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 基孔制常用与优先配合的选用机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 基轴制常用与优先配合的选用机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 二、 表面粗糙度轮廓峰谷线轮廓峰顶线轮廓峰高yp轮廓谷深yv中线lyx定义：零件表面的微观几何形状误差称为表面粗糙度特征：加工后零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕评定参数：轮廓算术平均偏差-取样长度l内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏居绝对值的算术平均值：机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5 25 50 100 表3 用不同加工方法得到的Ra 加工方法表面粗糙度 Ra m精 粗刨削钻孔铰孔精 粗镗孔精 粗车精 粗磨精 粗研磨滚、铣精 粗Ra愈小，零件的加工成本愈高。

机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 表面粗糙度对零件功能有重要的影响例如：1. 对摩擦磨损的影响摩擦系数Ra零件表面愈粗糙，摩擦系数愈大但光滑到一定程度时，润滑油被挤出，产生亲和力反而使摩擦系数增大2. 对疲劳强度的影响零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易产生应力集中，使疲劳强度降低3. 对耐腐蚀的影响4. 对结合处密封性能的影响5. 对振动和噪声的影响等等零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易产生腐蚀渗透零件表面愈光滑，密封性能愈好零件表面愈粗糙，振动和噪声愈大如滚动轴承机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 三、 优先数系优先数系是国际上统一的数值分级制度，是一种无量纲的分级系数，适用于各种量值的分级在确定产品的参数或参数系列时，应该最大限度采用产品的主要参数如：型号、直径、转速、承载量和功率等按优先数系形成系列，便于组织生产和降低成本，以实现产品的标准化和系列化优先数系是一个以公比为：qr= 10 的十进等比级数，rGB321-80规定了四个优先数系的基本系列：R5 : q5= 10 1.6 5R10 : q10= 10 1.25 10R20 : q20= 10 1.12 20R40 : q40= 10 1.06 40机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制 优先数系的基本系列 R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 1.00 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.801.90 2.00 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.353.55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.30 5.60 6.00 6.306.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00R40 R20 优先数-表中任意一个数值。

大于10的优先数，可将表数值分别乘以10、100、1000 机械零件的常用材料及其选择优秀课件景德镇陶瓷学院专用 。