第二节机械零件选材原则
零件的选材原则
零件的选材原则1、选材的基本原则选材的基本原则是，首先满足使用性能要求，同时要考虑到材料的工艺性和经济性。
（1）使用性能材料的使用性能通常包括力学性能、物理性能和化学性能，对于一般的机械零件主要是力学性能。
他决定了材料的使用价值和工作寿命，是选材的主要依据。
1）按力学性能选材的基本原则选材时，首先是分析零件的工作条件、常见的失效形式，并通过力学计算确定零件应具有的主要力学性能，作为选材的依据。
下表列出了一些零件、工具的工作条件、常见的失效形式及要求的力学性能。
2）按力学性能选材时应注意的问题（1）综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合。
（2）合理地选定硬度值。
硬度值是根据所需的强度（考虑与塑性、韧性的配合），结合零件的结构特点、工作条件进行折算，标注在技术条件中。
一般工作时不产生应力集中、受力均匀的零件，可选定较高的硬度；有应力集中的零件，需要较高的塑性，硬度值要适当；对精密零件，为提高耐磨性，保持高精度，硬度值可大些。
相互摩擦的一对零件应有一定的硬度差，以提高耐磨性。
例如：相互啮合的一对齿轮，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮高25～40HBS；螺母应比螺栓硬度低20～40HBS，可避免咬死、减少磨损。
（3）选用材料的力学性能判据数值时应注意的几个问题。
①注意手册中各性能数据的测试条件与零件实际情况的差异。
零件的实际尺寸较大，存在缺陷（孔洞、夹杂物、表面损伤等）的可能性增加，对碳钢和低淬透性钢就有可能淬不透，故导致材料实际使用的性能数据一般应随零件尺寸的增大而减小②实际零件材料的成分、热处理工艺参数等与标准试样相比可能存在一定的偏差，从而导致零件的力学性能波动。
③同种材料采用的工艺不同，其性能数据也会不同。
例如，同种材料用锻压成形的坯料就比用铸造成形的坯料力学性能好。
总之，应根据所选材料的具体情况对手册中的数据作一定的修正，必要时可进行零件的强度和寿命模拟试验，确保提供的数据可靠。
（返回TOP）（2）工艺性工艺性能是指零件在各种加工过程中所表现出来的性能。
机械零件选材原则及工艺设计
机械零件选材原则及工艺设计机械零件的选材原则及工艺设计在机械设计中，选择合适的材料和有效的工艺是非常重要的，因为这直接影响了零件的质量、性能和使用寿命。
下面是一些机械零件选材原则及工艺设计的重要考虑因素。
1. 材料的机械性能：机械零件必须具有足够的强度、硬度和耐磨性，以承受预期的工作载荷和环境条件。
因此，在选择材料时，应该考虑其拉伸强度、屈服强度、断裂韧性和硬度等机械性能指标。
2. 材料的耐腐蚀性：机械零件往往要在各种恶劣的环境条件下工作，如高温、湿度或腐蚀性介质。
因此，应选择具有良好耐腐蚀性能的材料，以保证零件的长期稳定性和可靠性。
3. 材料的热处理性：有些机械零件需要进行热处理，以改善其机械性能和硬度。
因此，在选材时，应选择适合热处理的材料，以便在工艺设计中能够获取所需的材料性能。
4. 材料的可加工性：机械零件的制造通常需要各种加工操作，如切削、铣削、焊接等。
因此，材料的可加工性也是选材的重要因素，应选择易于加工的材料，以保证制造成本和质量。
5. 材料的经济性：在选材时，还必须考虑材料的成本因素。
有时候，高性能材料可能很昂贵，但在某些应用中，可以使用性能适当的低成本材料来替代。
工艺设计也是机械零件设计中重要的一环。
下面是一些常见的工艺设计考虑因素：1. 制造工艺的可行性：在工艺设计中，应考虑零件的复杂度和制造难度。
有时候，可能需要进行多道复杂的加工操作，而在其他情况下，使用简单的加工过程就可以完成。
因此，在工艺设计中应选择最合适和最经济的制造工艺。
2. 精度要求：机械零件的精度直接影响其质量和功能。
因此，在工艺设计中，应根据零件的功能需求和装配要求，确定适当的制造精度和加工工艺。
3. 工艺的可重复性和稳定性：工艺的可重复性和稳定性对零件的质量和一致性至关重要。
因此，在工艺设计中，应选择稳定可靠的加工工艺和设备，以确保批量生产的一致性和质量可控。
总之，在机械设计中，选材和工艺设计是同等重要的。
机械零件的选材
机械零件的选材在机械零件的设计与制造过程中，如何合理地选择材料是一项十分重要的工作。
机械零件的设计不单是结构设计，还应包括材料和工艺的设计，故从事机械设计与制造的工程技术人员，必须掌握各种材料的特性，会正确选择和使用，并能初步分析机器及零件使用过程中出现的各种材料问题。
1、工程材料的强化方式：固溶强化、加工硬化、细化组织强化、第二相强化、相变强化、复合强化。
2、工程材料的韧化途径：细化晶粒、调整化学成分、形变热处理、低碳马氏体强韧化。
一、选材的基本原则＊满足机件的使用性能要求＊较好的加工工艺性＊较好的经济性1、材料的使用性能应能满足使用要求使用性能与选材材料的使用性能是选材时考虑的最主要根据——首先要准确地判断零件所要求的主要使用性能。
（1）从工作条件及失效形式的分析提出使用性能要求①承受载荷的类型及大小——如承受持久作用的静载荷，对弹性或塑性变形的抗力是最主要的使用性能；承受交变载荷，则疲劳抗力是重要的使用性能。
②工作环境——温度、介质的性质等③特殊要求的性能——电、热、磁、比重、外观等失效分析为正确选材提供了重要依据，其目的是找出零件损坏的原因。
如失效分析证明零件损坏确系选材不当所致，则可通过选择合适的材料来防止失效。
（2）从使用性能要求提出机械、物理、化学等性能要求使用性能要求→可测的实验室性能指标→初选一般根据设计手册的数据选材，应注意：﹡材料的性能与加工、处理条件有密切的关系。
﹡材料的性能与加工处理时试样毛坯的尺寸有很大关系。
﹡材料的化学成分、加工处理的工艺参数、性能都有一个允许的波动范围只要零件的尺寸、处理条件与手册所给的相同，按手册性能选材是偏安全的手册一般给出：σs 、σb 、δ、ψ、ak目前工程上往往用硬度来作为零件的质量检验标准（简单、非破坏性、硬度与其他性能之间有大致固定的关系），此时还须对处理工艺（主要是热处理工艺）作出明确规定。
2、材料的工艺性应满足加工要求材料的工艺性能，即加工成零件的难易程度，自然是选材时必须考虑的重要问题。
机械设计中材料的选取原则
机械设计中材料的选取原则机械的诞生，解放了生产力，成为推动社会快速进步的中坚力量。
而致力于现阶段的机械行业发展状况而言，笔者认为，很有必要在材料的选取上，再做深入研究，以期从机械材料方面，更好的推动机械行业的优化及对社会发展的促动作用。
基于此，本文主要阐述了机械设计中材料选取的意义，并就材料的选取原则进行分析，望对我国机械行业发展有所帮助。
标签：机械设计; 材料;选取引言对于机械行业而言，材料的正确选取至关重要，它不但影响着机械的质量，同时也会对机械性能的发挥产生重要影响，因此，在机械设计中，尤其在各行各业都已机械生产为主的阶段中，必须重视材料的选取，只有这样，才能以机械带动社会的发展。
一、机械设计中的选取材料的意义机械设计中材料的正确选取，不仅可以为企业节约生产成本，同时，也可以使机械零件的质量得到提升。
因此，在材料选取时，一方面保证选择适合的、实用的材料，另一方面，为了节约资源、保护环境，还要在选材的过程中充分考虑材料的经济性和环保性。
通过良好的完成机械设计材料的选择工作，从而推动机械设计行业的稳步发展。
在机械设计中首先应当选择符合设计要求的材料，然后对材料进行科学合理的运用，实现节能、环保、经济的相统一，进而全面促进我国机械设计行业的可持续发展。
因此，在新形势下，必须要提高机械设计中的选材水平，更好地做好机械设计中材料的运用，推动机械设计行业的发展。
二、机械设计中材料的选取原则1、坚持使用性的要求材料的使用性是选材时需要坚持的首要要求，这也是保证材料性能和质量的根本因素。
不同零件在选材的方面有不同的要求，一些零件对强度有很高的要求，另一些零件更加侧重于零件的耐磨性，甚至一些零件更加外观方面的美观。
因此，在选材时，要坚持根据不同零件采取不同的选材策略，准确地判断零件使用性能方面的要求，选择真正适合零件设计的机械材料。
2、选择载荷类型的材料通过大量的试验和研究，我们发现在机械设计中导致大部分零件实效的原因是由机械材料的外载荷性能所导致的，但是机械零部件具有的应用性能可以对这种问题进行有效的抑制。
机械制造常用材料选择原则
机械制造常用材料选择原则摘要：机械制造行业在我国经济发展中起着重要的作用。
机械零部件的材料选择是影响机械产品质量、性能、寿命的一个关键因素。
因此，制造商在选择材料时，必须遵循一定的原则，以确保机械零件与机器设备的可靠性和性能的一致性。
关键词：机械制造；常用材料；材料选择。
当今，机械制造已成为现代工业生产的重要组成部分，是现代工业生产的关键性产业之一，在制造机器、设备、零部件和工具时，材料的选择尤为重要，机械制造材料的选择对提高机器和设备的性能和寿命等都有非常大的影响。
本文将介绍机械制造中常用的材料种类和如何选择机械制造材料的原则。
一、机械制造中常用的材料类型在机械制造中，材料种类比较繁多，但大多可以归为以下几大类：（1）钢材。
钢材是机械制造中应用最广泛的材料。
钢材具有高强度、高韧性、易加工和成本较低等优点。
钢材根据其成分、用途不同，可以分为碳钢、合金钢、不锈钢、特殊钢等。
（2）铸铁。
铸铁是指用铁、钢或其他金属作为主要成分的合金。
铸铁的耐磨性、抗压性以及很好的防腐蚀性能使其在机械制造领域广泛应用。
铸铁可以分为灰口铸铁、球墨铸铁和白口铸铁三大类。
（3）有色金属。
以铜、铝、镁、钛等为代表的有色金属因具有良好的导电性、导热性、可加工性和高耐腐蚀性等特性，被广泛应用于机械制造中的各个领域。
（4）塑料。
塑料材料是机械制造中最常见的工程塑料之一。
相对于金属材料，塑料具有很多优点，比如质量轻、成本低、绝缘性好、抗腐蚀性好等。
塑料的应用范围广泛，包括体积小的机械零件、自行车、电视机、电子电路等。
它是一种高效且低成本的选择，也具有较高的强度和刚性，也适用于大量生产规模下的零部件制造，如家电、电子产品、医疗设备、建筑材料等。
（5）合成材料。
为了满足对于材料轻质化、高强度、高刚性的要求，合成材料应运而生。
其中最常用的合成材料是复合材料，由纤维增强材料和树脂或金属基体材料组成。
复合材料具有极高的强度和轻质化特性，适用于需要高质量和高效率的领域，如航空和航天技术、体育设备、汽车和能源等。
第二节机械零件选材原则
选材原则
一．应力的大小、性质。
例：静应力可用塑性、或脆性材料
冲击应力选塑性好的材料二．零件的工作环境。
例：从耐磨性考虑：应选用硬度高的材料或进行表面处理，合理选择配偶材料。
从耐腐性考虑：选铜合金或不锈钢。
三．尺寸和质量。
例：要求尺寸小，选σlim高材料。
要求质量轻，选σlim/ρ高材料。
四．零件的复杂程度和材料的加工可能性例：热处理性，焊接性。
五．经济性
1.材料价格低。
2.加工费用低。
3.利用率高。
4.采用局部品质。
….
六．供应状况.减少机器上使用的材料品种和规格优点：1.易购 2.品种少，便于保管
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机械零件选材原则培训教材11019
一、机械零件正确选材的使用性能原则 使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该具有的机 械性能、物理性能和化学性能。对大量机器零件和工程构 件，则主要是机械性能。对一些特殊条件下工作的零件， 则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。材料的使 用性能应满足使用要求。
二、零件使用时的工作条件
2 轴类零件的失效方式 (1)长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲
劳断裂）； (2)大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形、断裂； (3)与其它零件相对运动时产生的表面过度磨损。
转轴弯曲疲劳断口形貌
直升飞机螺旋桨驱动齿轮轴扭断 轴颈被埋嵌在轴承中的硬 粒子磨损
3 轴类零件的性能要求 (1) 良好的综合机械性能，足够强度、塑性和一定韧性,
(4) 腐蚀断裂及永久变形 在腐蚀性介质中使用的弹簧易产生应力腐 蚀断裂失效。高温使弹簧材料的弹性模量和承载能力下降，高温下使 用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。
3 弹簧材料的性能要求
(1) 高的弹性极限σe和高的屈强比σs/σb 弹簧工作时不
允许有永久变形，因此要求弹簧的工作应力不超过材料的 弹性极限。弹性极限越大，弹簧可承受的外载荷越大。对 于承受重载荷的弹簧，如汽车用板簧、火车用螺旋弹簧等， 其材料需要高的弹性极限。
这类零件除了要求有较高的使用性能外，还要有很高的 尺寸精度和表面光洁度。
经济性原则
一、材料的价格 零件材料的价格无疑应该尽量低。 材料的价格在产品的总成本中占有较大的比重，据有关资料统计，在许多工业
部门中可占产品价格的30%～70%，因此设计人员要十分关心材料的市场价格。 二、零件的总成本 零件选用的材料必须保证其生产和使用的总成本最低。 零件的总成本与其使用寿命、重量、加工费用、研究费用、维修费用和材料价
机械设计基础学习机械工程材料的选择与应用
机械设计基础学习机械工程材料的选择与应用机械设计是机械工程学科的核心领域之一，它涉及到机械元件的设计、制造与应用。
而在机械设计的过程中，材料的选择与应用是至关重要的因素之一。
本文将探讨机械设计中常用的工程材料以及它们的特点与应用。
一、金属材料金属材料是机械设计中最常用的材料之一。
常见的金属材料包括钢、铁、铝、铜等。
钢具有高强度、刚性和耐磨性的特点，广泛应用于制造机械零件和结构件。
铝材轻巧、导热性好，常用于制造轻型机械零件和外壳。
铜材具有良好的导电性和导热性，适用于电子元器件的制造。
在选择金属材料时，需要考虑其强度、耐腐蚀性、导电性等特性，以及成本和可加工性等因素。
二、合成材料合成材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料。
常见的合成材料有复合材料、聚合材料、陶瓷复合材料等。
复合材料由纤维和基质组成，具有高强度、高刚度和低密度的特点，在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
聚合材料如塑料、橡胶等具有良好的抗腐蚀性和绝缘性能，常用于制造密封件和电气元件。
陶瓷复合材料具有高温耐磨性和绝缘性能，适用于高温和腐蚀环境下的应用。
三、非金属材料非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃等。
塑料具有良好的韧性和绝缘性能，广泛应用于电器、家具等领域。
橡胶具有良好的弹性和耐磨性，适用于制造密封件和减震器等。
玻璃具有透明的特性，适用于制造光学元件和仪器。
四、选材原则在机械设计中，选材的原则是根据机械零件所处的工作环境和工作要求来选择合适的材料。
首先，要考虑材料的强度和刚度，以保证机械零件在工作负荷下不发生变形和破坏。
其次，要考虑材料的耐磨性和耐腐蚀性，以延长机械零件的使用寿命。
同时，还需考虑材料的导热性、导电性和绝缘性能，以满足特定工作要求。
最后，成本和可加工性也是选材的考虑因素之一。
五、材料应用案例1. 在汽车制造领域，使用高强度的钢材制造车身和车架，以提高碰撞安全性能。
2. 在飞机制造领域，使用复合材料制造机翼和机身，以提高飞机的轻量化和燃油效率。
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选材原则
一．应力的大小、性质。
例：静应力可用塑性、或脆性材料
冲击应力选塑性好的材料二．零件的工作环境。
例：从耐磨性考虑：应选用硬度高的材料或进行表面处理，合理选择配偶材料。
从耐腐性考虑：选铜合金或不锈钢。
三．尺寸和质量。
例：要求尺寸小，选σlim高材料。
要求质量轻，选σlim/ρ高材料。
四．零件的复杂程度和材料的加工可能性例：热处理性，焊接性。
五．经济性
1.材料价格低。
2.加工费用低。
3.利用率高。
4.采用局部品质。
….
六．供应状况.减少机器上使用的材料品种和规格优点：1.易购 2.品种少，便于保管
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