机械零件的常用材料及选择.ppt

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1、 机械零件的常用材料及选择机械零件的常用材料及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、金属材料一、金属材料1.1.铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。2.2.钢：结构钢、工具钢、特殊钢钢：结构钢、工具钢、特殊钢( (不锈钢、耐热钢、不锈钢、耐热钢、耐酸钢等耐酸钢等) )、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。铸铁铸铁常用金常用金属材料属材料钢钢铜合金铜合金-含碳量含碳量2%-含碳量含碳量 2%铁碳合金铁碳合金特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。特点：

2、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）、成本较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉。低廉。应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。选用原则：选用原则： 优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。特点：与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。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。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。零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、

3、铸造等。应用：应用范围极其广泛。应用：应用范围极其广泛。表表9-2 9-2 常用材料的相对价格常用材料的相对价格材材 料料 种种 类类 规规 格格 相对价格相对价格热轧圆刚热轧圆刚 碳素结构钢碳素结构钢Q235 （ 3342） 1铸铸 件件优质碳素钢优质碳素钢 （ 2950） 1.51.8 合金结构钢（合金结构钢（ 2950） 1.72.5 滚动轴承钢（滚动轴承钢（ 2950） 3 合金工具钢（合金工具钢（ 2950） 320 4Cr9Si2耐热钢（耐热钢（ 2950） 5 灰铸铁铸件灰铸铁铸件 0.85 碳素钢铸件碳素钢铸件 1.7 铜合金、铝合金铸件铜合金、铝合金铸件 810 价格便宜且供

4、应充分 我国资源丰富 3.3.铜合金铜合金- -铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍铜锌合金，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。有良好的减摩性和抗腐蚀性。零件毛坯获取方法：辗压、铸造。零件毛坯获取方法：辗压、铸造。应用：应用范围广泛。应用：应用范围广泛。种类种类青铜青铜黄铜黄铜轴承合金（巴氏合金）轴承合金（巴氏合金）- -含锡青铜、不含锡青铜含锡青铜、不含锡青铜二、非金属材料二、非金属材料1. 1. 橡胶橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器

5、或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。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。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。 2. 2. 塑料塑料 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，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。机械制造中其应用日益广泛。 3.3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。选材因素：选材

6、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、机械工艺性能、经济性。用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。零件材料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。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。的品种。 表表1 1 常用钢铁材料的牌号及力学性能常用钢铁材料的牌号及力学性能材材 料料 力

7、力 学学 性性 能能 试件尺寸试件尺寸类类 别别 牌牌 号号 强度极限强度极限B B 屈服极限屈服极限S S 延伸率延伸率% mm% mmQ215 335-410 215 31 碳素碳素结构钢结构钢Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 优质碳素优质碳素结构钢结构钢35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金合金结构钢结构钢 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8

8、 d 80 ZG270-500 500 270 18 铸铸 钢钢ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 - - 灰铸铁灰铸铁HT200 195 - - HT250 240 - - 壁厚壁厚1020QT400-15 400 250 15 球墨铸铁球墨铸铁QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚壁厚30200 6 公差与配合、表面粗糙度和优先系数公差与配合、表面粗糙度和优先系数一、一、 公差与配合公差与配合互换性：零件在装配时，不需要选择和附加加工的就互换性：零件在装配时，不需要选择和附加加

9、工的就 能满足预期技术与使用要求的特性。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。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。基本尺寸而言，总是有误差。或大或小基本尺寸基本尺寸轴轴2525实际尺寸实际尺寸25.125.1轴轴24.924.9轴轴实际尺寸实际尺寸实际尺寸实际尺寸基本尺寸基本尺寸实际尺寸实际尺寸24.924.9孔孔25.125.1孔孔2525孔孔

10、 最小极限尺寸：零件满足互换性要求的最小允许尺寸；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；最大极限尺寸：零件满足互换性要求的最大允许尺寸；尺寸误差尺寸误差 ：实际尺寸与理论设计尺寸之差；：实际尺寸与理论设计尺寸之差；上偏差上偏差 ：最大极限尺寸与基本尺寸之差；符号：最大极限尺寸与基本尺寸之差；符号：ES,esES,es下偏差下偏差 ：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,eiEI,eiesesESESeieiEIEI尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即

11、 允许的尺寸变动量。允许的尺寸变动量。ES-EIES-EIes-eies-ei公差公差= =L Lmaxmax- - L Lmaxmax=ES-EI=ES-EI =es-ei=es-eiL Lminmin孔孔LL孔孔L Lmaxmax孔孔轴轴L LL Lmaxmax轴轴L Lminmin轴轴 轴轴L LL Lmaxmax轴轴L Lminmin轴轴零线：代表基本尺寸所在位置的一条直线；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；公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域；零线零线ESESEIEI孔公差带孔公差带eseseiei轴公差带轴公差带国标规定

12、：孔与轴各有国标规定：孔与轴各有2828个，分别用如下符号表示：个，分别用如下符号表示：孔：孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T 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 ZCU V W X Y Z ZA ZB ZC轴：轴：a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t 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 zcu v w x y z za zb zc

13、基本偏差：标准表列的，用于确定公差带相对于零线基本偏差：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。位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。+ +0 0- -零线零线L L 孔：孔：A B C CD D E EF F FG G H 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 JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZCZA ZB ZC轴：轴：a b c cd d e ef f fg g h a b c cd d e ef f fg g h js k m

14、n p r s t u v w x y z js k m n p r s t u v w x y z za zb zcza zb zc基本偏差系列基本偏差系列呈正态分布BCCDDEEFAFFGGHKMNPRSTUVXYZZAZBZCJS孔孔+ +0 0- -基本尺寸基本尺寸bccddeefaffgg hkmnp rs tuvxyzzazbzcjs轴轴+ +0 0- -基本尺寸基本尺寸 配合：基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间配合：基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间 的关系；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；间隙或过盈：孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得代数差；间

15、隙：代数差为间隙：代数差为“+”+”， 孔孔 轴轴; ; 过盈：代数差为过盈：代数差为“-”-”， 孔孔 轴，用于可动联接，如活动铰链；轴，用于可动联接，如活动铰链； 孔孔 轴，用于静联接，如火车轮与轴。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；的静联接，如齿轮与轴；最大间隙最大间隙: X: Xmax max = = 孔孔maxmax- -轴轴minmin最小间隙最小间隙: X: Xmin min = = 孔孔minmin- -轴轴max max 最大过盈

16、最大过盈: Y: Ymax max = = 孔孔minmin- -轴轴max max 最小过盈：最小过盈： Y Ymin min = = 孔孔maxmax- -轴轴min min 间隙间隙配合配合孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带过盈过盈配合配合过渡配合过渡配合孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带孔公差带孔公差带轴公差带轴公差带孔公差带孔公差带Y YmaxmaxX XmaxmaxY YmaxmaxX XmaxmaxY YmaxmaxX XmaxmaxY YmaxmaxY YmaxmaxX XminminX XmaxmaxX Xminmin= 0= 0Y Yminmin= 0= 0轴公差带轴公差带X XmaxmaxY Yminmin H零线零线D孔公差孔公差kjshgefrpms间隙配合间隙配合过渡配合过渡配合过盈配合过盈配合配合配合基准制基准制基孔制配合：孔是基准孔，下偏差基孔制配合：孔是基准孔，下偏差EI=0EI=0， 代号为代号为:H :H ， 通过改变轴的公差带来或得各种不同的配合特性。通过