当前课程知识点：工程材料 > 第9章典型工件的选材及工艺路线设计 > 9.2轴类零件选材 > 轴类零件选材
下面我们学习第九章第二节
轴类零件选材
我们先学习第一部分
轴类零件的工作条件与失效形式
一 轴类零件的工作条件
轴类零件它承受着交变弯曲
和扭转应力的负荷作用
轴与轴上零件有相对运动
存在摩擦和磨损
高速运转时会产生振动
使得轴承受冲击载荷
多数轴还会承受一定的过载载荷
二 轴类零件的失效形式
主要有以下几种
一长期交变载荷作用下的疲劳断裂
如扭转疲劳断裂 弯曲疲劳断裂等
二大载荷或冲击载荷引起的
过量变形或断裂
三表面过度磨损
我们下面学习第二部分
轴类零件材料的性能要求与选材
一 轴类零件材料的性能要求
它要求有良好的综合力学性能
有足够的强度 塑性和一定的韧性
以防止过载断裂和冲击断裂
二要有高的疲劳强度
对应力集中的敏感性要低
以防止疲劳断裂
三有足够的淬透性
热处理后表面要有高的硬度
高的耐磨性
以防止磨损失效
四要有良好的切削加工性能
价格要便宜
因为一些轴类件非常大
二 轴类零件的选材
一材料 一般的轴类零件
可以使用碳钢来进行制造
利用35 40 45 50钢
载荷较大 耐磨性要求较高时
可选择合金调质钢
合金渗碳钢来制造
例如合金调质钢40铬
40锰硼 40铬镍钼
渗碳钢20铬 20铬锰钛
对于曲轴可以选择40铬
球墨铸铁
高强度灰铸铁来进行制造
二 选材原则
要根据载荷的大小类型
来决定选用什么样的材料
来制造轴类零件
主要承受扭转弯曲的轴
可不用淬透性高的钢种来制造
对于承受轴向载荷的轴
因心部受力较大
材料应具有较高的淬透性
第三部分典型轴的选材
一 机床主轴的选材
我们看这个图
这是C620车床主轴的简图
上面标有它的尺寸
和表面硬度的要求
主轴的工作条件
与材料的性能要求如下
主轴承受着交变弯曲
和扭转的复合应力作用
载荷和转速不高
冲击载荷不大
具有一般综合力学性能的材料
可以满足要求
大端的轴颈 锥孔与卡盘
顶尖之间有摩擦
因此要求有较高的硬度和耐磨性能
下面我们看看怎样来进行选材
C620车床主轴的用材
可以选用45号钢来进行制造
下面我们一起来做一个练习
来制定它的工艺路线图
好 我们看这个练习
这个轴它的总体硬度要求
为220至250HB
它的轴颈和锥孔的硬度
要求为52HRC
所以我们下面一起来设计一下
它的工艺路线
第一步是什么呢
我们想第一步应该还是锻造
第二步呢
第二步是正火
第三步呢粗加工
然后第四步调质
第五步精加工
第六步对轴颈和锥孔处
进行表面淬火
然后第七步进行低温回火
然后第八步进行磨削加工
好 这样它工艺路线就制定完了
对不对呢
我们看一下检验一下结果
检验是正确的
下面我们看看其他主轴的选材
对于载荷较大的主轴
可以选用40铬来进行制造
对于承受较大冲击载荷
和疲劳载荷的主轴
可以选用20铬 20铬锰钛来制造
第二 内燃机曲轴的选材
我们先看看内燃机曲轴
它的工作条件 性能要求
然后再进行选材
第一工作条件
曲轴承受弯曲 扭转 剪切
拉压 冲击等交变载荷
造成曲轴的扭转和弯曲振动
应力分布不均匀
曲轴颈和轴承处有滑动摩擦
曲轴它的失效形式为疲劳断裂
轴颈严重磨损
它的性能要求为高的强度
一定的冲击韧性
足够的弯矩 扭转疲劳强度和刚度
轴颈表面有高的硬度和耐磨性能
下面我们看看曲轴应该选择
什么样的材料来进行制造
首先可以选择锻钢来制造曲轴
可选的钢材有优质的中碳钢
中碳合金钢
例如35 40 45号碳钢
以及35锰2 40铬 35铬钼钢
来进行制造
此外也可以用铸造的方法
来制造铸造的曲轴
可选的材料有铸钢
例如铸钢230-450
可以选择球墨铸铁
如球铁600-3
球铁700-2
也可以选择珠光体的
可锻铸铁或者合金铸铁
来进行制造
我们下面看看175A型
农用柴油机曲轴的选材
第一性能要求
它承受载荷不大
轴颈部要有较高的硬度
和耐磨性能
它要求抗拉强度大于750兆帕
断后伸长率大于2%
冲击韧度大于每平方米150千焦
整体硬度要求为240HBS至260HBS
轴颈表面硬度要求大于625HV
我们看看这是农用柴油机
曲轴的示意图
曲轴的选材可以选择
球铁700-2来进行制造
它的工艺路线为铸造出零件毛坯
然后进行高温正火
高温回火
切削加工 轴颈进行气体渗碳
汽车发动机的曲轴
也可以用45号钢 40铬钢
来进行制造
经过模锻 调质 切削加工以后
在轴颈部进行表面淬火
来提高它的表面硬度和耐磨性能
-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
