第10章機(jī)械設(shè)計與選材本章學(xué)習(xí)要求1.了解機(jī)械零件的失效和失效的形式；2掌握選材的原則和分析方法；3.學(xué)會常用機(jī)械零件選材。本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)選材的原則；陷常用陜機(jī)械運(yùn)零件傅選材泉和工心藝路某線姑。勢學(xué)習(xí)寧方法葵指導(dǎo)造選材器的動匯機(jī)：玩首次她開發(fā)胸生產(chǎn)統(tǒng)一種話新產(chǎn)錯品、六新零英件拴或新截裝置齒；紗現(xiàn)有千產(chǎn)品泳的改潤進(jìn)和導(dǎo)更新共換代傘；騙零件絞過早宗失效夸甚至般災(zāi)難情性事訊故發(fā)點(diǎn)生后壺，需貼改變當(dāng)用材稅。套第漲1句節(jié)炎機(jī)械腎零件版的失出效分繭析榴失效慨的概自念尊當(dāng)零宏件由尸于某匆種原佳因喪飛失預(yù)蘇定的由功能粉時，湯即它搞發(fā)生儲了失概效。才①漁零件姑完全檔破壞林，不挺能繼攪?yán)m(xù)工掃作；絨②輩嚴(yán)重攪損傷遇，繼觀續(xù)工慚作不蔥安全三；郊③謹(jǐn)雖能憲安全閃工作顆，但積不能隆滿意倦地起芹到顛預(yù)吐期寶的作窯用。珍失效窯的形論式零件失效零件失效斷裂失效變形失效表面損傷失效彈性變形失效塑性變形失效塑性斷裂失效低應(yīng)力脆斷失效疲勞斷裂失效蠕變斷裂失效介質(zhì)加速斷裂失效磨損失效表面疲勞失效腐蝕失效蒼失效突的原街因設(shè)設(shè)計加工零件失效安裝使用材料材質(zhì)低劣選材不當(dāng)工作條件估計錯誤結(jié)構(gòu)外型不合理計算錯誤焊接缺陷鑄、鍛造缺陷熱處理缺陷冷加工缺陷過載使用安裝不良操作失誤維護(hù)不良摔失效叢分析竟的方個法基拆本環(huán)浩節(jié)示胳意圖服役條件服役條件失效零件失效分析技術(shù)應(yīng)力分析無損探傷斷口分析金相分析化學(xué)分析機(jī)械性能測試失效類型磨損斷裂變形力學(xué)分析應(yīng)力分析失效原因裝配使用工藝材料設(shè)計主要抗力指標(biāo)改進(jìn)設(shè)計抗力指標(biāo)與內(nèi)外因素關(guān)系改進(jìn)工藝指標(biāo)與壽命關(guān)系，提高零件失效抗力的途徑實驗室試驗使用考驗工業(yè)試驗柱第持2納節(jié)緩選材鞠的依讓據(jù)和長基本樓原則殿①價從材襖料使釘用性爸能的紐角度支出發(fā)銳，選峰用的富材料籌必須咽保證治零件糞在使弓用過追程中恩具有坦良好輸?shù)墓ぱ谧髂苤盗?；都②滴根?jù)牽材料村工藝帳性能熄的要敘求，償必須隨保證玩零件蜂便于泊加工法制造組；計③驅(qū)從經(jīng)財濟(jì)性魂角度總考碧慮，禽必須秘保證欲零漏件的信總成素本最丙低。琴④頓環(huán)境哨與資掌源原亡則識使用漁性能沉與選挎材研-飲-污--險首要畝原則賀使用跟性能帝主要由指零祝件在懲使用武狀態(tài)鑼下應(yīng)淡具有瞞的力李學(xué)性袍能、憑物理涉性能蒼和化畏學(xué)性抱能。圈分析野零件輛的工上作條艙件蜂首先奸應(yīng)判尾斷零駐件在保工作揀中所辨受載遞荷的以性質(zhì)頭和大晶小，肥計算肢載荷興引起戰(zhàn)的應(yīng)涌力分茅布。答i群載荷凈的性諸質(zhì)是覽決定餡材料凳使用這性能停的主乏要巴依據(jù)舒之一涼。剖ii伍強(qiáng)計算這應(yīng)力江是確羊定材趕料使貞用性租能的唇數(shù)量斤依據(jù)間。廢考慮斜零件模的工相作環(huán)美境：的環(huán)境秧因素諸會與益零件置的力凱學(xué)狀淡態(tài)綜明合作熱用，禾提出橋更為蒼復(fù)雜寒的性朗能要艇求。己最后獵還應(yīng)宏充分簡考慮脫材料精的某知些特曠殊要陰求。陜受力送狀況劉載荷土的類丸型（顆如靜崖載、穿動載厚、循喇環(huán)載畏荷乎或單擇調(diào)載泥荷等施），揀載荷包的作襪用形冷式（欺如漢拉伸組、壓償縮、議彎曲撒或扭淹轉(zhuǎn)等珍），橫載荷鑄的丹大凡小戰(zhàn)以及偶分布康特缸點(diǎn)（吸如均政布載績荷或犯集中踐載荷員）。坦環(huán)境椒狀況駛溫度跡（如哄低溫拍、高用溫、腥常溫春或變道溫）淘及介沒質(zhì)情萬況（鎖如有淡無腐為蝕或牙摩擦照作用雷）。鞏特殊寬功能餅導(dǎo)電來性、傭磁性根、熱址膨脹蹦性、航比重河、外且觀等途。鏡進(jìn)行詠失效萄分析括失效績抗力托取決凱于材猜料的悄性能訪，對總零件撞主要熊失效自形式釀的分去析常誦常可艇以綜換合出籌零件追所要匯求的債主要濾使用沫性能滔。戚零件俘性能塞要求診的指換標(biāo)化蔥將零江件對工使用奸性能押的要拘求具稿體轉(zhuǎn)畢化為塌實驗躁室力篇學(xué)性暢能指洋標(biāo)（綢如強(qiáng)漂度、棉韌性煮、塑揮性、冰硬度遞等）挽；再吃根據(jù)巨工作瞞應(yīng)力建、使頸用壽甜命或伸安全淡性確慎定性寸能指斗標(biāo)的刺具體隔數(shù)喇值。孫選材伯與材蔑料工門藝性壽能的蹄關(guān)系伙材料拴的工蚊藝性物能主謝要包飄括冷抖加工城性能昏如冷君變賄形勿加工小和切仔削擦加工縱性能瓦，熱績加工籠性能厭如鑄緞造性盲能、賞焊接并性能蹄、鍛茄造性斯能和醫(yī)熱處駐理性筒能等掘。蘭盡量增選用聽工藝速簡單狡的材濁料殺選材踢材質(zhì)置與其案工藝忙性要動求坊各工請序工液藝之降間的汽相互扒聯(lián)系省和結(jié)鍛合承金屬昏零件辱的加壇工工靜藝路裳線圖兩性能遼、質(zhì)旗量要鮮求不翠高的館零件殿毛坯什─→你正火框或退托火哀─→獄切削尚加工敵─→串零件滔。義如鑄擱鐵或堪碳鋼扁，只延要注寒意采毛用適員宜的研毛坯步制造乒方法憶，其雨工藝莫性能炊均能勵滿足抖要求乖。努性能御要求鄰較高捉的零叼件（懶如軸瞎、齒須輪等傻）讀毛坯達(dá)─→肢預(yù)先蔬熱處洽理（側(cè)正火栽、退輪火）惕─→摩粗加尋工搜─→撫最終浙熱處握理睛（淬董火十暗回晃火，則固溶遼時效士，滲長碳處扮理等純）飄─→幟精加脾工踏─→記零件敵。房金屬贏零件亂用鐵材典多瓶為碳奶鋼氏、合巴金鋼顆、高紛強(qiáng)鋁民合金冰等，臟其中沃有些楚材料宴的加琴工性敘能存蜜在問灑題，叨因此簡選材病時應(yīng)間注意公對其挺工藝內(nèi)性能嬸的分存析。速性能貓和質(zhì)細(xì)量要泰求極狗高的衡零件板（如粱精密焰絲杠昂）退毛坯需─→侍預(yù)先關(guān)熱處蓬理（短正火竭、退傳火）爭─→聞粗加擠工陰─→得最終豎熱處堆理（妹淬火哭+永低溫旨回火諒，固塑溶時采效或娘滲碳著）景─→蠅半精崖加工滅─→淋穩(wěn)定然化處迎理（摟或氮謹(jǐn)化）四─→野精加探工瞧─→咸穩(wěn)定別化處連理擴(kuò)─→款零件奪。鵲加工塵路線正復(fù)雜南，加雷工精寄度和摘質(zhì)量仆要求戀高，涼在選域材時粱應(yīng)務(wù)烈必保占證材盈料的橋工藝貿(mào)性能滾。釋經(jīng)濟(jì)弓性與鐮選材表產(chǎn)品束成本軟與性惡能的賄關(guān)系缸：央獅產(chǎn)品亞成本倍分析煙1.爺?shù)V基本塞材料賴的成形本差材料蓬的價嚷格在尿產(chǎn)品息的總呈成本抖中占漫有較健大的誠份額扇（舌30慰~7耐0%臣）。蔑選擇優(yōu)更為掙廉價丟的材著料是儲降低憑產(chǎn)品刪成本負(fù)的重販要手漢段之永一；飯?zhí)岣呒宀牧掀蟮睦麗烙贸炭兌?，犯降低繞制造濤過程過中的拖材料萍消耗翻量（芒我國旁鋼材戴利用左率平乓均蒙為天65鎮(zhèn)%但，慢而美仆國達(dá)素到衛(wèi)80暢%標(biāo)）賓。稻我國泉常逃用金略屬材箏料的期相對紙價格下材絨料販相對豆價格招材野料遞相對寇價格玉普通滾碳素畢結(jié)構(gòu)根鋼秧1謊鉻不攏銹鋼濕5險優(yōu)質(zhì)栗碳素乒結(jié)構(gòu)顫鋼雁1.朝3~溫1.叛5淺鉻鎳艷不銹甲鋼氧15榴合金筐結(jié)構(gòu)拌鋼（敏Cr清-N螞i溝鋼除隸外）兵1.鎖7~渾2.奉5降灰鑄黑鐵維~1小.4愚鉻鎳釀合金伏結(jié)構(gòu)斜鋼（豐中合恥金鋼蔥）譯5扭鑄造欲鋁合范金、翅銅合界金判8~拼10尖滾珠顆軸承此鋼蒼3宵普通靈黃銅泛13態(tài)~1優(yōu)7疤低合惰金工須具鋼叔3~柏4就錫青冬銅、滲鋁青茂銅飛19侵高速億鋼草16掩~2冠0怪鈦合俊金芝50佛~8妄0嘆硬質(zhì)翻合金讀15帳0~碎20萍0距（工陰程塑賓料析）候5~市15鴨基引本材何料的尺價格把的影酬響因響素：形提煉里和制生取的艷成本近礦物友資源揚(yáng)的儲威量、梳開采菜成本館、礦沉石品立位等撤材料讀的提早純、底合金界化（柴合成易）成市本肉加工壽增值并成本超供求低關(guān)系任所造云成的趕價格浙波動爆2.風(fēng)左制造雙成本高。家加工婆成本妥約占掃零件藍(lán)成本兩的胃30檔%具左右且，生倡產(chǎn)批客量越鉆少，扒這一苗比例哀越高久。攝總成漢本撥P=扣T+渾xN其，曲T葉為工頃具與它設(shè)備抄費(fèi)用蹤，玉x然代表魄每件參產(chǎn)品起的成近本，灑N盈為生白產(chǎn)批錯量（所件涉/飾批）邊。內(nèi)產(chǎn)量向?qū)χ魄o造成各本的栽影響播環(huán)境器與資豐源原警則鋪隨著何地球潑資源驢的日浴益枯月竭、抵環(huán)境霉的日成益惡因化，尋材料賞的環(huán)委境和流資源扮準(zhǔn)則看在今堡后會況變得圣日益緣重要嫁。這幫一準(zhǔn)派則要務(wù)求材收料在爸生產(chǎn)閥──歷使用飲──抱廢棄免的全壺過程蘋中，暈對能興源和惹資宿源的井消耗瘋少，疤對生煉態(tài)環(huán)豈境影安響小融，可賣以完濟(jì)全再斯生利承用或權(quán)廢棄筆時完郊全降球解。喪1.石淚能源和和資旅源消話耗少杰世界備能源滾儲藏主量村石油搶天然麻氣拐煤盲鈾團(tuán)可開播采儲寶量紀(jì)9煌97李0窩億桶菜13連8桌萬億棒m毒3吐1視，證03抓9廉，蟻27稠2鴿噸掠20約0海萬噸濫可開嘆采年顫限服45榜.5扛年程64肝年漢21再9厘年求74蠢年駕主鋼要宇產(chǎn)地嬸及儲汽量比幼例額中東樂66功.4削%尸獨(dú)聯(lián)領(lǐng)體、射中東禽70啞%謀美、則蘇、低中、扶澳漁>色7蛙0%持驗重要縣金屬謀的世掛界儲吳量惠儲量獄（月10沈6葛t茄）給可用惹年數(shù)欺再生呆率籌(%倡)派Fe饅痕1塊×漲10勞6滿10倚9訴31降.7糾容A證l案11供70我忠35題摩16融.9確陜Cu濁奸30泥8墨24舍沿40坦.9棄漂Zn塌蔬12欣3塞18只親21庭.2載旅Mo趴座5.帳4罵36嫌肺Ag蹲怕0.私2賄14皮免41句.0伯凈Cr毯奧77議5裙11查2柜Ti揉蛇14蓮7固51埋冒通過眼產(chǎn)品頂?shù)男∥坌突?，材受料輕津量化蘇，減測少材綁料住的絕紅對使旱用量爐；窯通過矛零件豈的長渠壽命督化和淘再利弄用，鑰減少膠材料飲的相據(jù)對使愁用量脫；宇通過狂易分襲選及嶼可再議生循性環(huán)材旅料的羞利用唯，降乳低對唱天然櫻資源藥的依雕賴；妹選用夜能耗女低的舅材料悶及加霞工工討藝。鞏2.仰姻環(huán)境蕩污染朗小府環(huán)境士準(zhǔn)則環(huán)必將幸成為偏選材百的重攤要依根據(jù)之婚一饑，即層要求固材料換在生恢產(chǎn)聯(lián)─武使用尊─以廢棄敵的全幅過程怕中具駛有與號環(huán)境別的協(xié)蔥調(diào)性趙，充遼分降欄低對季環(huán)境悔造成削的負(fù)禍荷。輸采用姨能耗專少、熄污染適小的兵材料午，節(jié)煩能無仍害化鞠的生負(fù)產(chǎn)、暴制造伯工藝誤，浸選擇憲可再碎生循貝環(huán)性甲好的漆材料蕩（材售質(zhì)單雕純，哭化學(xué)椒組成濾簡單季，便藥于提琴純，樣通用子性強(qiáng)桑），到降低柴廢棄枝物環(huán)泄境負(fù)只荷，碑選擇揀以再皇生資亞源為狂原料屢的材舅料。艘生產(chǎn)豬各種肢材料脖消耗擱的第能量級及碳占的排羅放量模材料皆礦物創(chuàng)燃料銅能耗幫排碳瓜量抬MJ紡/K惰g庭MJ意/m甜3級Kg膜/t碌Kg雀/m顫3紀(jì)木材寫1.窩5~烈2.喘8惕75噴0~掠13畢90輛30繡~5允6魄15陵~2驅(qū)8老混凝林土陵2.歸0豐48趣0另0傘50棍12隸0嫩鋼材樂35帳26遙6,辱00追0厲70嫂0側(cè)53皆20磨一次障鋁智43亮5僑1,賣10屑0,罰00埋0犧87延00毅22什,0王00鋤再關(guān)生鋁耳13嗽33筍,0者00帽一定儉性能便水平稻下的徑材料垃能耗米木材創(chuàng)混凝腦土心鋼自塑料蓄鋁、馳鎂及問鈦合反金寒E脂ρ普/銹b靈24味1井45晃10主0~鄰50罷0你47量5-繡10條02濟(jì)71計0-顆10負(fù)29屋E舊─驚─挪生產(chǎn)慚每公宮斤材才料的瘡能耗翠ρ─蠢─升材料渾密度巴b今──何抗拉叫強(qiáng)度撲3梢．良材料他的可慈再生妥循環(huán)餅性：今混凝障土雖流能耗逮低但融幾乎船不能林回收吧、降羨解；掠木材而不但嶺能耗就低，葵還能趙充分申回收廣，并頸可以史降解傳；膨多數(shù)漆塑料衡回收杠率很甜低；鐘金屬厲材料戰(zhàn)能耗未高但臂可較販容易逐地回段收，句其中榆鋁的池回收支價值責(zé)尤其觀高，銹擴(kuò)大攻對再農(nóng)生鋁魚的利勉用，淚具有曬相當(dāng)菜大的酬環(huán)境揉意義鼠。個選材優(yōu)的一夠般程古序呆1倍．基雅于對裙具體氏零件鑼的工石作條馳件和寨失效趕形式鏈的分活析傾，以慨及對舍同類叔零件驗現(xiàn)有炸狀況級（所輝用材妨料、番使用蹈壽命捉、失貧效形鹿式以值及供番應(yīng)情撐況）構(gòu)的狠調(diào)研耽，再漿結(jié)合賴力學(xué)御計算和或試損驗確慚定零拼件應(yīng)走具有雄的力糕學(xué)性叫能指混標(biāo)和底理化條性能緊指標(biāo)賢。摟2饑．對噸若干燃備選辮材料志的性術(shù)能指歌標(biāo)和久制造嚼工藝娛進(jìn)行伴綜合隨分析腔和篩像選，楚初步鹿選定池材料壞的牌狐號、怠規(guī)格縫及制型造工喚藝。色3露．進(jìn)封行實省驗室警試驗筆以檢匠驗選松用材明料是位否達(dá)狼到各匪項性援能協(xié)要求齡，并東進(jìn)行洪小批桑試生筐產(chǎn)以糕檢驗瓶材料謎制造汁過程訪中工夾藝性泛是否薪滿足社要求果。小雀批試壺驗產(chǎn)釣品質(zhì)棒量合室格后控，選盜材方情案即斷可確劑定下譜來。仍實例轟：趣解放梨牌載競重汽薄車變掠速箱忽齒輪您性能過要