1、第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用,一、設(shè)計(jì)目的 掌握各種常用金屬、非金屬材料的性能、牌號(hào)和用途；了解常存元素對(duì)金屬材料性能的影響；熟悉加工工藝對(duì)所選材料力學(xué)性能的要求；掌握機(jī)械零部件選材的過(guò)程與方法。 二、設(shè)計(jì)條件 減速器工作環(huán)境條件、使用場(chǎng)合、負(fù)載以及性能要求，加工手段和工藝要求 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 （1）確定減速器軸類零件的材料選擇過(guò)程； （2）齒輪零件的材料選擇過(guò)程； （3）箱體零件的材料選擇過(guò)程,5.1 減速器主要零部件材料的選定說(shuō)明,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用,5.2 常用金屬材料與非金屬材料,5.2.1 常用金屬材料 碳素鋼 （1）碳素鋼分類 按鋼的含碳量分類：低

2、碳鋼 中碳鋼 高碳鋼 按質(zhì)量分類：普通碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳 素鋼 按用途分類：碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼 特殊性能鋼 按金相組織分類：有亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼 按鋼的脫氧程度分類：有沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜 鋼,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用,（2）碳鋼的牌號(hào) 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼 字母Q+屈服點(diǎn)數(shù)值（單位為MPa）+質(zhì)量等級(jí)符 號(hào)（A、B、C、D）+脫氧方法符號(hào)（F、b、Z、TZ） 組成。 2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，即是 鋼中平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。,5.2 常用金屬材料與非金屬材料,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用,3）鑄鋼 鑄鋼的牌號(hào)是用字母“Z

3、G”加上兩組數(shù)字組成。 4）碳素工具鋼 碳素工具鋼的牌號(hào)由“T”加數(shù)字表示?！癟”是 “碳”字漢語(yǔ)拼音字首，數(shù)字表示平均含碳量的千 分?jǐn)?shù)；若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)工具鋼，在牌號(hào)后加“A” 2. 合金鋼 合金鋼是指在碳鋼基礎(chǔ)上，加入一些元素所形成 的鋼種，加入的元素稱為合金元素。,5.2 常用金屬材料與非金屬材料,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用5.2 常用金屬材料與非金屬材料,合金鋼的牌號(hào)是采用鋼中含碳量加合金元素符號(hào) 及其含量的方法來(lái)表示。牌號(hào)的首位數(shù)字表示鋼 的平均含碳量， （3）合金結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼主要用于重要的工程機(jī)構(gòu)和機(jī)器零 件的鋼。常用合金結(jié)構(gòu)鋼有：低合金結(jié)構(gòu)鋼 、合 金滲碳鋼、合金調(diào)

4、質(zhì)鋼 、合金彈簧鋼 、滾動(dòng)軸 承鋼等。,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用5.2 常用金屬材料與非金屬材料,（4）合金工具鋼 合金工具鋼分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼三類 。 （5）特殊性能鋼 指具有某些特殊的物理、化學(xué)、力學(xué)性能，能 在特殊環(huán)境、工作條件下使用的鋼。常用的有不銹 鋼、耐熱鋼和耐磨鋼等。包括不銹鋼、耐熱鋼 、 耐磨鋼等。,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用5.2 常用金屬材料與非金屬材料,3、鑄鐵 鑄鐵是含碳量在2.11以上的鐵碳合金 。 主要包括灰口鑄鐵 、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵 、 蠕墨鑄鐵 、合金鑄鐵等。 4. 有色金屬及其合金 非鐵金屬及其合金稱為有色金屬。包括鋁及 鋁

5、合金 、銅及銅合金和軸承合金 。,5.2 常用金屬材料與非金屬材料5.2.2 常用非金屬材料,除金屬以外的所有工程材料通稱為非金屬材料。 主要有高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料等三大類。 這些非金屬材料的原料來(lái)源廣泛，自然資源豐 富，成型工藝簡(jiǎn)單，具有某些特殊的性能，如塑 料的重量輕，橡膠的高彈性，陶瓷耐高溫、耐腐 蝕等，使得非金屬材料目前已成為機(jī)械工程材料 中不可缺少的、獨(dú)立的材料體系,5.2 常用金屬材料與非金屬材料5.2.2 常用非金屬材料,1、高分子材料 高分子材料是以高分子化合物為主要成分組成 的非金屬材料。是由低分子化合物聚合而成，也 稱高聚物。高分子化合物可分為有機(jī)高分子化合 物和

6、無(wú)機(jī)高分子化合物兩大類。例如：塑料、合 成橡膠及合成纖維等。 2. 陶瓷 陶瓷材料是一種用天然或人工合成的化合物,5.2 常用金屬材料與非金屬材料5.2.2 常用非金屬材料,為原料燒結(jié)而成的無(wú)機(jī)非金屬材料。按其成分性 能和用途分為普通陶瓷和特種陶瓷兩種。 3. 復(fù)合材料 復(fù)合材料是指由兩種或幾種不同化學(xué)組成和 結(jié)構(gòu)組織的材料，以一定形式組合而成的人工 合成材料。 性能特點(diǎn) ：1）較大的比強(qiáng)度和比模量。2）抗疲 勞性和減振性好。3）化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性好。,5.2 常用金屬材料與非金屬材料5.2.2 常用非金屬材料,常用復(fù)合材料及其應(yīng)用 ： 1）玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：主要用于軸承、齒輪、 汽車儀表

7、盤、管道、泵閥等零件及耐蝕耐壓容器。 2）碳纖維復(fù)合材料：主要用于制造齒輪、軸承、 活塞、密封圈、化工器材零件、航空航天飛行器、 導(dǎo)彈上的零件和發(fā)動(dòng)機(jī)等。 3）層疊復(fù)合材料：廣泛應(yīng)用與航空、交通運(yùn)輸、 建筑、機(jī)械等工業(yè)部門 。,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用,4）顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料 ：用于制作具有優(yōu)良減摩 性、消振性的新型軸承材料。 5.3 機(jī)械零部件材料的選定 機(jī)械零部件材料的選擇除了與零件的結(jié)構(gòu)、強(qiáng) 度、剛度有關(guān)外，還與零件的失效形式有關(guān)系。 一般來(lái)講，零件材料的選擇，首先要從零件的失 效形式，選擇材料的類型；再根據(jù)材料的使用性 能、工藝性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面進(jìn)行考慮，進(jìn)行零 件材料型號(hào)

8、的選擇。,5.3 機(jī)械零部件材料的選定5.3.1 機(jī)械零件的失效形式及原因,1、失效的形式 機(jī)械零件由于各種原因，喪失規(guī)定的功能，無(wú) 法繼續(xù)工作的現(xiàn)象稱為失效。零件失效形式歸納 為變形失效、斷裂失效和表面損傷失效三大類型。 2. 失效的原因 （1）設(shè)計(jì)原因：零件的結(jié)構(gòu)或形狀不合理，在 零件的各種夾角、缺口、過(guò)小的過(guò)渡圓角處存 在明顯的應(yīng)力集中；,5.3 機(jī)械零部件材料的選定5.3.1 機(jī)械零件的失效形式及原因,（2）材質(zhì)原因 材料性能指標(biāo)不能反映材料對(duì)實(shí)際失效形式的 抗力，不能滿足工作條件的要求，造成錯(cuò)誤選材。 （3）加工工藝不當(dāng) 零部件在加工或成形過(guò)程中，由于采用的工藝 不當(dāng)而產(chǎn)生的各種質(zhì)量

9、缺陷 。 （4）裝配使用不當(dāng),選材的基本原則是所選材料的性能應(yīng)能滿足零 部件使用要求，經(jīng)久耐用，易于加工制造，成本 低，幾個(gè)原則： 1. 滿足使用要求 2. 滿足工藝要求 3. 滿足經(jīng)濟(jì)性要求,5.3 機(jī)械零部件材料的選定 5.3.2 機(jī)械零件材料選擇的原則,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用5.4 減速器零部件材料牌號(hào)的選定過(guò)程,1、軸類零件 1）輕載、低速軸可選用Q235、Q255、Q275等碳素結(jié)構(gòu)鋼， 2）當(dāng)受中等載荷且轉(zhuǎn)速、沖擊與循環(huán)載荷較小的 減速器軸類零件，常選用中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼， 如35、40、45、50鋼（其中45鋼應(yīng)用最多）,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用5.4 減速器零部件材料牌號(hào)的選定過(guò)程,3）對(duì)于承受較大載荷或要求精度高以及處于高、 低溫等惡劣條件下工作的減速器軸，選用合金鋼。 2. 齒輪類 確定齒輪用材的主要依據(jù)是：齒輪的傳動(dòng)方 式（開(kāi)式或閉式）、載荷性質(zhì)與大?。X面接觸 應(yīng)力和沖擊負(fù)荷等）、傳動(dòng)速度（節(jié)圓線速度）、 精度要求、淬透性及齒面硬化要求、齒輪副的材 料及硬度值的匹配情況等。根據(jù)材料可分為：,第5章 常用金屬材料與非金屬材料及選用5.4 減速器零部件材料牌號(hào)的選定過(guò)程,1）鋼制齒輪 2）鑄鋼齒輪 3）鑄鐵齒輪 4）有色金屬齒輪 5）工程塑料齒輪 3.