当前课程知识点：工程材料 > 第8章零件失效分析与选材原则 > 8.3机械零件选材原则 > 机械零件选材原则
同学们好
下面我们学习第八章的第三节
机械零件选材原则
我们前面学习了失效形式
又学习了失效分析
那下面我们要学习
怎样对零件进行选材
依据什么样的选材原则
所以我们先学习第一部分
使用性能原则
一 机械零件正确选材的
使用性能原则
材料的使用性能
应该满足使用要求
使用性能是指材料或者零件
在使用状态时
材料应该具有的力学性能
物理性能和化学性能
二 零件使用时的工作条件
我们要对它的
工作条件进行分析
主要有以下几个方面
一 受力状态
也就是载荷的类型
例如是动载 还是静载
还是循环载荷
还是单调载荷等
以及载荷的大小
载荷的形式 载荷的特点等等
第二 环境状况
也就是说零件的周围的环境
好比说温度特征 介质情况等
三 特殊要求
零件有特殊的性能要求
好比说导电性 磁性 热膨胀性
密度 外观等等
三 零件根据使用性能
选材的步骤
一 对于零件的工作条件
和失效形式进行全面分析
确定零件对使用性能的要求
二 根据零件的几何形状 尺寸
及工作中所承受的载荷
计算出零件的应力分布
三 由工作应力 使用寿命
安全性等
确定要求性能的具体数值
然后利用材料手册
根据使用性能进行选材
不同的零件 它的工作状况
它的失效形式
和它的性能要求是不一样的
我们看这张表
它给出了不同类型的零件
它的工作条件
它的常见的失效形式
和它的主要的力学性能的要求
我们举例来说明
紧固螺栓
它的工作条件是
它的应力状态为拉 剪应力
它的载荷的性质为静载
它常见的失效形式为
过量的变形 断裂
所以它的力学性能要求
是要求有足够的强度和塑性
我们再举个例子 传动齿轮
传动齿轮它的应力种类
是压 弯应力
它的载荷性质是
循环载荷和冲击载荷
它的受载状况是
它会承受摩擦 振动
它常见的失效形式为
齿折断 磨损
疲劳断裂 接触疲劳
也就是常说的麻点
所以它的性能要求是
心部有足够的强度和韧性
表面要有高的强度
要有高的耐磨性能
以及很好的疲劳性能
下面我们学习第二个原则
工艺性能原则
我们的零件是要采用
不同的工艺方法
或者说各种各样的工艺方法
加工成零件的
那么它的工艺性能非常重要
所以材料的工艺性能
应该满足生产工艺的要求
高分子材料和陶瓷材料
它的加工工艺路线
比金属材料的加工工艺路线
要简单的多
而金属材料
它的加工工艺路线比较复杂
而且变化较多
所以这个时候
我们要根据我们零件的
使用性能要求来选择
合适的加工工艺
我们看这是金属零件
它的加工工艺路线图
从这个图中我们可以看出
有四条典型的加工路线
我们看第一条加工路线到零件
第二条加工路线再到零件
第三条加工路线再到零件
以及第四条加工路线到零件
那么到底选择哪一个加工路线
这是要根据我们零件的
对性能的要求来确定
好比说性能要求不高的金属零件
它的加工工艺路线
可以选择为毛坯 正火或者退火
切削加工然后到零件
对于性能要求较高的金属零件
它的加工工艺路线为毛坯
预先热处理
例如正火或者退火
然后进行粗加工
然后进行最终的热处理
也就是说淬火 回火
时效处理 渗碳处理等等
然后精加工 然后到零件
那我们再看看
性能要求较高的
精密的金属零件
它的加工工艺路线
这一类零件
除了要求有较高的使用性能外
还要有很高的尺寸精度
和低的表面粗糙度
那么它的加工工艺路线
常常为毛坯 预先热处理
包括正火或者退火
然后进行粗加工
然后最终热处理 淬火 低温回火
固溶 时效 渗碳等等
然后是半精加工
然后是稳定化处理或者氮化
然后精加工 然后稳定化处理
最终为零件
所以我们看看
这个加工工艺路线
是非常之复杂的
那下面我们学习
第三个重要的原则
也就是经济及环境友好性原则
我们要尽可能的采用便宜的材料
使总成本降到最低
以取得最大的经济效益
和环境友好的社会效应
我们先看材料的价格
零件材料的价格应当尽量的低
材料的价格一般可以占到
产品价格的30%到70%
所以设计人员
要关心材料的市场价格
二 零件的总成本
要保证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
维修费用和材料的价格都有关
三 资源及能源
材料应该来源丰富
并兼顾我国的资源状况
尽量选择耗能低的材料
四 材料的环境友好与循环使用
要提倡绿色制造
要使用环境友好
不污染环境 可循环使用的材料
例如使用可降解的塑料等
好 下面我们把第八章
进行一下小结
在这一章我们学习了
失效的形式
失效的形式有畸变失效
断裂失效 磨损失效和腐蚀失效
我们又学习了
机械零件的选材原则
材料的使用性能
应该满足使用要求
材料的工艺性能
应该满足生产工艺的要求
要重视经济性
采用便宜的材料
把总成本降至最低
取得最大的经济效应
此外还要采用环境友好
可循环使用的材料
好 这一节就学习到这里
同学们 再见
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
