机械零件的选用讲解
第六章 常用机械零件
1.滚动轴承的基本构造 如图所示，滚动轴承一般由内圈1、 外圈2、滚动体3和保持架4组成。内外 圈上通常制有沟槽，其作用是限制滚 动体轴向位移和降低滚动体与内外圈 间的接触应力。内外圈分别与轴颈和 轴承座配合，通常是内圈随轴颈转动 而外圈固定不动，但也有外圈转动而 内圈固定不动，当内、外圈相对转动 时，滚动体就在滚道内滚动。保持架 的作用是使滚动体等距分布，并减少 滚动体间的摩擦和磨损。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
一﹑螺纹连接
（二）标准螺纹联接件 1.螺栓 最常用的有六角头和小六角头两种。 2.双头螺柱 两端都制有螺纹，旋入被联接件螺纹孔的一端称为底端， 另一端为螺母端。 3.螺钉 六角头﹑圆头﹑十字头 4.紧定螺钉 紧定螺钉分为柱端、锥端和平端三种。
第六章 常用机械零件
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
花键联接已经标准化。按其齿形不同，分为矩形花键、渐开线 花键和三角形花键三种(图2)，其中以矩形花键应用最广。 ①矩形花键 它的齿侧面为两 平行平面，如图a所示。 ②渐开线花键 它的齿形为压力角 a=30°（或45°）的渐 开线，如图b所示。 ③三角形花键 内花键齿形为直线齿形，外花键齿形为压力角45°的渐开线， 如图c所示。
第六章 常用机械零件
§6－1 联接及联接件
二﹑键联接
②切向键联接 由两个单边楔键组成一个切向键，其上下面（窄面）为工作面。 装配时，两个键分别从轮毂两端楔入。工作时靠工作面的挤压传递 转矩。一个切向键只能传递单向转矩；传递双向转矩时，必须用两 个切向键，两键应错开120°～135°，如图2c所示。切向键联接用 于载荷较大，对同心精度要求不高的重型机械上。
第六章 常用机械零件
机械零件常用材料
附录A 机械零件的常用材料 机械零件的常用材料分为金属和非金属两大类。
其中，金属材料应用最广，非金属材料以其独特的性能也日益显示出广阔的应用前景。
金属材料包括黑色金属（钢、铸铁）和有色金属，前者应用最多。
此外，近年来复合材料的研究与开发，也已成为材料科学的一个新方向。
下面简要介绍机械零件的常用材料及其应用。
A.1 钢钢的品种多，性能好，是机械零件最常用的材料。
A.1.1 碳素钢碳素钢的性能主要取决于含碳量，即碳的质量百分含量。
含碳量越高，钢的强度越高，塑性越低。
由于碳素钢生产批量大，价格低，供应充足，一般的机械零件应优先选用。
碳素钢分为碳素结构钢（GB/T 700—1988）和优质碳素结构钢（GB/T 699—1988）。
前者主要用于受力不大而且基本上是承受静载荷的零件，其中以Q235、Q255较为常用。
这类钢只保证机械强度，不保证化学成分，故不能进行热处理。
优质碳素结构钢含磷、硫等杂质较少，其性能优于碳素结构钢，而且能同时保证钢的机械性能和化学成分，可以进行热处理，故常用于受力较大，且受变载荷或冲击载荷作用的零件。
优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，代表钢中碳的平均含量。
如45钢，其平均含量碳为0.45%。
对于含锰量较高的优质碳素结构钢，其牌号还要在含碳量数字之后加注符号“Mn”，如40Mn等。
平均含碳量低于0.25%的钢称为低碳钢，其强度极限和屈服点低，而塑性好，适用于冲压、焊接加工；平均含碳量在0.25%～0.60%之间的钢称为中碳钢，中碳钢既有较高的强度，又有一定的塑性和韧性，综合力学性能较好，常用来制造螺栓、螺母、齿轮、键、轴等零件；平均含碳量高于0.60%的钢称为高碳钢，它具有很高的强度和弹性，是弹簧、钢丝绳等零件的常用材料。
A.1.2 合金钢为了改善钢的性能，根据不同要求加入一种或几种合金元素而形成的钢称为合金钢。
不同的合金元素，使钢获得不同的性能。
如铬能提高硬度、高温强度和耐腐蚀性；镍能提高强度而不降低韧性；锰能提高强度、韧性和耐磨性；硅可提高弹性极限和耐磨性，但降低韧性。
机械设计基础课教案
机械设计基础课教案一、课程介绍1. 课程背景：机械设计基础课程是工科院校机械类专业的一门重要专业基础课程，旨在培养学生掌握机械设计的基本理论、基本方法和基本技能，为后续专业课程学习和工程实践打下坚实基础。
2. 课程目标：通过本课程的学习，使学生掌握机械设计的基本原理、方法和相关知识，具备一定的机械设计能力和创新意识，为将来从事机械设计工作奠定基础。
二、教学内容1. 机械设计的基本概念2. 机械零件的选材与制造3. 机械强度计算4. 机械传动设计5. 机械结构设计6. 机械设计实例分析三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析实际机械设计案例，提高学生的设计能力。
3. 实践教学法：引导学生参与实验、课程设计等实践活动，巩固理论知识。
4. 讨论法：鼓励学生提问、发表见解，提高课堂互动性。
四、教学安排1. 课时：共计32课时。
2. 教学方式：课堂讲授、案例分析、实践教学相结合。
3. 教学进度：第1-4课时：机械设计的基本概念第5-8课时：机械零件的选材与制造第9-12课时：机械强度计算第13-16课时：机械传动设计第17-20课时：机械结构设计第21-24课时：机械设计实例分析五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、提问、讨论等课堂表现。
2. 实践成绩：评价学生在实验、课程设计等实践环节的表现。
3. 期末考试：测试学生对课程知识的掌握程度。
六、机械设计的基本流程1. 教学目标了解机械设计的基本流程，掌握各个阶段的主要任务和要求，培养学生进行机械设计的能力。
2. 教学内容设计前的准备工作方案设计详细设计设计验证与修改设计文件的编制3. 教学方法讲授法：讲解设计流程的各个阶段及注意事项。
实践教学法：引导学生参与实际设计项目，体会设计流程的重要性。
七、机械设计的创新与改进1. 教学目标激发学生的创新意识，培养学生进行机械设计改进的能力。
2. 教学内容创新设计的原则与方法改进设计的思路与步骤创新与改进的实例分析3. 教学方法讲授法：讲解创新设计的基本原则与方法。
机械零件的材料与选用
机械零件的材料与选用1. 基础材料分类机械零件的材料一般分为金属材料、非金属材料和复合材料三类。
1.1 金属材料金属材料是最常用的机械零件材料，主要包括铁、铝、镁、钛、铜、锌等。
金属材料优点是高强度、高刚度、高耐热、高导电性和良好的可塑性。
但是，金属材料的缺点是容易氧化、腐蚀、疲劳、塑性变形和变形回弹。
1.2 非金属材料非金属材料主要包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。
非金属材料的优点是防水、防腐、绝缘性好、重量轻和制造成本低廉。
但是，非金属材料的缺点是刚度和耐热性较差，抗腐蚀能力低。
1.3 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组成的复合材料，例如纤维增强复合材料（FRC）。
复合材料的优点是强度高、密度低、刚度好、耐热、耐腐蚀，但制造难度较高，成本也较高。
2. 材料选用规则不同的机械零件需要选择不同的材料，一般有以下几个规则：2.1 力学性能机械零件在工作时需要承受一定的载荷和力量，因此所选的材料必须具备优良的强度、韧性、硬度等力学性能。
同样重要的是考虑材料在长期使用过程中的稳定性和疲劳寿命等因素。
2.2 热稳定性机械零件在工作时可能会面临高温或低温的环境，因此所选材料必须具有足够的热稳定性。
例如，使用高温合金材料能够更好地抵御高温环境对材料的影响。
2.3 耐蚀性机械零件在工作中可能会受到环境中的化学物质腐蚀，因此所选材料必须具有足够的耐蚀性。
例如，选择不锈钢材料可以更好地抵御环境中的腐蚀。
2.4 制造成本材料的制造成本也是一项重要的考虑因素，因为制造成本越高，产品价格也就越高。
因此，在选择材料时，需要综合考虑其力学性能、热稳定性、耐蚀性和制造成本等因素。
3.在机械零件的材料选用中，需要综合考虑机械零件的使用环境和使用要求，选择强度、韧性、硬度等力学性能良好的材料，并且具有足够的热稳定性和耐蚀性，同时也要充分考虑其制造成本和可用性等方面的问题。
机械零件课件
清洁与润滑
根据需要清洁机械零件并 加注润滑油，以减少摩擦 和磨损，延长使用寿命。
预防性维护
制定并执行预防性维护计 划，对关键机械零件进行 预防性更换或维修，避免 设备故障。
机械零件的维修与更换
故障诊断
通过观察、听诊、检测等方法， 确定机械零件的故障部位和原因
。
修复与更换
根据实际情况，对损坏的机械零件 进行修复或 的功能，如开关、阀门、弹簧等，使 设备能够完成特定的操作或动作。
支撑与定位
机械零件如轴、支架、轴承座等，为 机械设备提供支撑和定位作用，确保 设备的稳定运行。
机械零件的维护与保养
01
02
03
定期检查
对机械零件进行定期检查 ，包括外观、磨损和松动 情况，确保零件处于良好 状态。
轴类零件的加工工艺主要包括车削、铣削 、磨削等，根据具体要求选择合适的加工 工艺。
齿轮零件
齿轮零件的特点
齿轮零件是机械传动中常用的基础件，主要用于 传递扭矩和旋转运动。
齿轮零件的材料
常用的齿轮材料有铸钢、铸铁、有色金属等，根 据不同的使用要求选择合适的材料。
ABCD
齿轮零件的分类
根据其形状和用途，齿轮可分为直齿、斜齿、锥 齿等多种类型。
02
优化设计和制造过程，降低能耗和减少排放，实现绿色生产。
循环利用与再制造
03
对废旧零件进行回收、再利用和再制造，延长零件使用寿命并
降低资源消耗。
THANK YOU
根据其结构和使用场合，轴承 可分为滚动轴承和滑动轴承两 大类。
轴承零件的加工工艺
滚动轴承的加工工艺主要包括热处 理、车削、磨削等，滑动轴承的加 工工艺主要包括铸造、加工和研磨 等。
ZDD机械设计基础课程设计
ZDD机械设计基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握ZDD机械设计基础理论，包括机械原理、机械零件的选用与设计方法；2. 掌握机械设计的基本流程，能够运用所学知识进行简单的机械系统设计；3. 了解机械设计中的工程标准和规范，能够遵循相关要求进行设计。
技能目标：1. 能够运用CAD软件进行机械零件的绘制，具备基本的计算机辅助设计能力；2. 能够运用力学原理和数学方法进行机械结构的分析与计算，解决实际问题；3. 通过课程项目实践，提高团队合作能力、沟通表达能力和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，注重工程实践与理论相结合；3. 增强学生的环保意识，引导其在机械设计中考虑可持续发展，关注绿色设计。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，旨在培养学生具备扎实的机械设计基础知识和技能，为未来从事相关工作奠定基础。
通过本课程的学习，学生将能够独立完成简单的机械设计项目，具备一定的工程实践能力，并形成积极向上的情感态度价值观。
二、教学内容1. 机械设计基本概念与原理：包括机械系统的组成、机械设计的基本要求、设计流程等，参考教材第一章内容。
2. 机械零件的选用与设计：讲解常用机械零件的类型、性能、选用原则，以及设计方法，涉及教材第二章至第四章内容。
3. 机械结构分析与计算：包括力学基础、受力分析、材料力学性能等，结合教材第五章内容进行教学。
4. 计算机辅助设计（CAD）：介绍CAD软件的基本操作，进行机械零件的绘制与设计，参考教材第六章内容。
5. 机械设计实例分析：分析典型机械设计案例，讲解设计思路、方法和技巧，结合教材第七章内容。
6. 课程项目实践：分组进行机械设计项目实践，涵盖设计、分析、计算、绘图等环节，综合运用所学知识。
教学内容安排与进度：第一周：机械设计基本概念与原理；第二周：机械零件的选用与设计（一）；第三周：机械零件的选用与设计（二）；第四周：机械结构分析与计算；第五周：计算机辅助设计（CAD）；第六周：机械设计实例分析；第七周至第八周：课程项目实践。
机械工程材料的选用
机械工程材料的选用机械制造与自动化专业一班姓名边嘉琦学号33021701004摘要：机械行业的发展为社会经济起着保障性的作用。
机械工程中材料的合理选用有着相当重要的作用。
文章从选材的意义、原则、步骤、方法等方面，结合实际，步步深入地进行了探讨。
希望能够对相关工作起到一定的借鉴意义。
关键词：机械设计、材料、性能、选材1选材的意义现代化的工业进程对机械设计行业提出了新的要求。
机械设计中,材料的选择是非常重要的。
合理选用机械工程材料对充分发挥工程材料本身的性能潜力，保证材料具有良好的加工工艺性能，获得理想的使用性能，提高产品零件的质量，节省工程材料，降低生产成本等方面起着重大影响。
实际工作中，往往由于选材不当，使机械零件的使用性能达不到规定的技术要求．从而导致机械零件在使用过程中发生早期损坏如产生变形、断裂或磨损等等，给生产生活造成了损失。
可见材料的选择是机械设计中的重点问题，材料选择合理与否直接影响到机械设计的质量和功能。
因此，必须加强机械设计中材料选择的工作力度。
下面就如何合理选用机械工程材料的问题谈谈我个人的看法，提出来与各位同仁商讨。
2选材的原则我们知道，选材的一般原则是：由工作条件确定使用性能的要求，这是材料选用的基本出发点。
其次是要考虑材料的加工工艺性。
第三是要考虑材料的经济性。
力争使各项花费的总和达到最低值。
最终做到：“材料的使用性能足够、工艺性能良好、供应上能保证、经济性应合理”[1]。
2.1选材的一般使用原则材料的使用原则在于用所选材料制造出的机械零件能否保证其使用性能。
材料的使用性能是指机械零件在正常工作情况下材料应具备的性能。
包括力学性能和物理、化学性能等。
零件的使用性能是保证其工作安全可靠、经久耐用的必要条件。
是选材时考虑的最主要的依据。
不同零件所要求材料的使用性能是不一样的，有的要求强度高，有的要求硬度高，有的要求耐磨性高，有的无严格的性能要求，只需保证一定形式的外表即可。
在大多数情况下应首先考虑零件的使用性能，对一般机械零件来说，则要考虑其力学性能[2]。
机械制造基础第十四章机械零件材料的选用与加工工艺分析习题解答
第十四章零件选材与加工工艺分析习题解答14-1 选择材料的一般原则有哪些? 简述它们之间联系。
答：选择材料的一般原则有①材料的使用性能应满足零件的使用要求；②) 材料的工艺性应满足加工要求；③选材时，还应充分考虑经济性。
在选用材料时，必须了解我国的资源和生产情况，从实际情况出发，全面考虑材料的使用性能、工艺性能和经济性等方面的因素，以保证产品性能优良、成本低廉、经济效益最佳。
14-2 什么是零件的失效? 一般机械零件的失效方式有哪几种?答：所谓失效是指：①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作很不安全；③虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。
一般零件的失效方式有：断裂、表面损伤、磨损、疲劳破坏、过量变形等。
14-3 生产批量对毛坯加工方法的选择有何影响?答：毛坯选择要考虑加工成本，成本与生产批量有关系：①在单件小批量生产的条件下，应选用常用材料、通用设备和工具、低精度、低生产率的毛坯生产方法。
②在大批量生产的条件下，应选用专用材料、专用设备和工具以及高精度高生产率的毛坯生产方法。
这样，毛坯的生产率高、精度高。
虽然专用材料、专用工艺装备增加了费用，但材料的总消耗量和切削加工工时会大幅度降低，总的成本也较低。
③单件、小批生产时，对于铸件应优先选用灰铸铁和手工砂型铸造方法；对于锻件应优先选用碳素结构钢和自由锻方法；在生产急需时，应优先选用低碳钢和手工电弧焊方法制造焊接结构毛坯。
④在大批量生产中，对于铸件应采用机器造型的铸造方法，锻件应优先选用模型锻造方法，焊接件应优先选用低合金高强度结构钢材料和自动、半自动的埋弧焊、气体保护焊等方法制造毛坯。
14-4 毛坯的选择原则是什么? 它们之间的相互关系如何?答：毛坯的选择原则是：保证零件的使用要求；降低制造成本，满足经济性；考虑实际生产条件。
三条原则是相互联系的，考虑时应在保证使用要求的前提下，力求做到质量好、成本低和制造周期短。
14-5 热处理的技术条件包括哪些内容? 如何在零件图上标注?答：热处理技术条件的内容包括：零件最终的热处理方法、热处理后应达到的力学性能指标等。
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一、金属工艺性能
① 主要是切削加工性能、材料的成型性能（铸造、锻造、 焊接）和热处理性能（淬透性、变形、氧化和脱碳倾向 等）。
② 铸造性能主要指流动性、收缩性、热裂倾向性、偏折和 吸气性等。
③ 接近共晶成分合金的铸造性能最好。铸铁、硅铝明等一 般都接近共晶成分。铸造铝合金和铜合金的铸造性能优 于铸铁，铸铁又优于铸钢。
第二节 材料工艺性能
材料的工艺性能:
定义：表示材料加工的难易程度。工艺性能的好坏，直接影 响零部件的质量、生产效率和成本。
① 工艺性能与使用性能相矛盾时，有时正是从工艺性能考虑， 使得某些使用性能合格的材料不得不被放弃，成为选择材料 的主导因素。
② 工艺性能对大批量生产的零部件尤为重要，因为在大批量生 产时，工艺周期的长短和加工费用的高低，常常是生产的关 键。
? 选用一般碳钢和铸铁能满足要求的，就不应选用合金钢。
第二章 选材的基本过程与失效分析
? 选择材料的基本过程 ? 零件的失效分析
第一节 选择材料的基本过程
第二节 零件的失效分析
1.定义: 零件不能正常和安全的工作
即零件失效。
结构或形状设计不合理
2.原因
材料的选择不合理 加工工艺不合理
安装与使用不合理
? 材料硬度在160~230HB范围内时，切削加工性能好。硬 度太高，则切削抗力大，刃具磨损严重，切削加工性下降。 硬度太低，则不易断屑，表面粗糙度加大，切削加工性也 差。
二、 高分子材料工艺性能
? 高分子材料的加工工艺比较简单，主要是成形加工，成 形加工方法也比较多。
? 高分子材料的切削加工性能较好，与金属基本相同。
4．测定样品的有关数据：性能测试、组织分析、 化学。
6．最后综合各方面分析资料作出判断，确定失效 的具体原因，提出改进措施，写出分析报告。
4.形式
过量变形失效
过量弹性变形
过量塑性变形
韧性断裂
脆性断裂
断裂失效
低应力断裂 疲劳断裂
蠕变断裂
应力腐蚀断裂
磨损
表面损伤失效
过量变形 — 断裂
强度，塑性
弯/扭
循环 冲击
轴颈 摩擦 振动
疲劳断裂 过量变形 轴颈摩损
综合机械性能
压/弯
循环 冲击
摩擦 振动
齿折断,磨损, 疲劳断裂,接 触疲劳(麻点)
表面高强度及疲劳极限 心部强度、韧性
扭/弯
交变 冲击
振动
弹性失稳 疲劳破坏
弹性极限，屈强比 疲劳极限
复杂
交变 强烈摩
冲击
擦
磨损 脆断
接触疲劳 腐蚀
机械零件的失效形式
? 1、整体断裂
机械零件材料的选用
培训讲师 工程部 白天云
目录
? 材料选用的一般原则 ? 选材的基本过程与失效分析 ? 典型零件的选材
第一章 材料选用的一般原则
选材的基本原则：
所选材料的使用性能应能满足零部件使用 要求，经久耐用，易于加工，成本低，即 从材料的使用性能、工艺性能和经济性三 个方面进行考虑。
第一节 材料使用性能
? 由于高分子材料的导热性差，在切削过程中易使工件温 度急剧升高，使热塑性塑料变软，使热固性塑料烧焦。
机械加工容易变形
三、 陶瓷材料的工艺性能
? 陶瓷材料的加工工艺路线为： 备料→成形加工（配料、压制、烧结）→磨加工→装配。
? 陶瓷材料的加工工艺也比较简单，主要工艺是成形。
? 按零部件的形状、尺寸精度和性能要求的不同，可采用不 同的成形加工方法（粉浆、热压、挤压、可塑）。
定义： ?使用性能是指零部件在工作过程中应具备的力学
性能、物理性能和化学性能，它是选材的最主要 依据。 ? 对于机械零件，最重要的使用性能是力学性能 . 根据使用性能选材的步骤如下：
① 分析零部件的工作条件，确定使用性能
工作条件分析包括 : a. 受力状态（拉、压） b. 载荷性质（静载、动载、交变载荷） c. 载荷大小及分布 d. 工作温度 e. 环境介质（润滑剂、海水、酸、碱） f. 对零部件的特殊性能要求（电、磁、热）等。
1、锻造性能
I. 指冷、热压力加工时的塑性变形能力以及可热压力加工 的温度范围，抗氧化性和对加热、冷却的要求等。
II. 低碳钢的锻造性最好，中碳钢次之，高碳钢则较差。
2. 切削加工性能
? 指材料接受切削加工的能力。
? 一般用切削硬度、被加工表面的粗糙度、排除切屑的难易 程度以及对刃具的磨损程度来衡量。
④ 材料的预选
a.根据对零部件材料性能指标数据的要求查阅有
关手册，找到合适的材料，根据这些材料的大 致应用范围进行判断、选材。
b.对用预选材料设计的零部件，其危险截面在考虑 安全系数后的工作应力，必须小于所确定的性能 指标数据值。
c. 然后再比较加工工艺的可行性和制造成本的高低、 以最优方案的材料作为所选定的材料。
硬度，足够的强度 韧性
③ 对零部件的使用性能要求转化为材料性能指标的要求
a) 有了对零部件使用性能的要求，还不能马上进行选材。
b) 需要通过分析、计算或模拟试验将使用性能要求指标化和量化。 a) 例如“高硬度”这一使用性能要求，需转化为“>60HRC”或
“62~65HRC”等。这是选材最关键、最困难的一步。
? 陶瓷材料的切削加工性差，除了采用碳化硅或金刚石砂轮 进行磨加工外，几乎不能进行任何切削加工。
第三节 经济性能
选材的经济性原则：
? 在满足使用性能要求的前提下，采用便宜的材料，使零 部件的总成本，以取得最大的经济效益。
? 为此，材料选用应充分利用资源优势，尽可能采用标准化、 通用化的材料，以降低原材料成本、减少运输、实验研究 费用。
② 分析零部件的失效原因，确定主要使用性能
通过对零部件失效原因的分析，找出导致失效的主 导因素，准确确定出零部件所必需的主要使用性能。
几种常用零部件的工作条件及对性能要求
零件 紧固 螺栓
传动轴
传动 齿轮
弹簧 冷作 模具
工作条件
应力 种类
载荷 性质
受载 状态
常见的 失效形式
要求的主要机械性能
拉/剪 静载
3. 零件失效分析方法步骤
1．现场调查研究 收集失效零件的残骸，并拍照记录实况，确定重点分析 对象，样品应取自失效的发源部位。
2．详细记录并整理失效零件的有关资料，如设计图纸、 加工方式及使用情况。
3．对所选定的试样进行宏观和微观分析，确定失效的发源 点和失效的方式。扫描电镜断口分析确定失效发源地和 失效方式；金相分析，确定材料的内部质量。