《机械制造基础》第2版 课件 第5章 零件和工具的选材及热处理.pptx

Chapter零件和工具的选材及热处理5

第5章零件和工具的选材及热处理案例导入国内某纺织机械公司出现多起电子多臂式开口织机中阅读臂零件断裂失效的现象（如图5-1）。因为该产品出口量占到公司总销售量的40%以上，造成维修成本高和生产效率低等问题，给企业带来的经济损失较大。根据现有阅读臂零件的加工工序安排和实际工艺要求执行情况分析，阅读臂零件装机使用之后出现如图5-1所示断裂现象，其断裂位置均位于工作区域内的R弧根部。断裂周期为3个月，断裂比例为160:1，平均每20台机器出现一个破断样品，而一只阅读臂零件的断裂失效就会造成整台设备无法正常使用。

第5章零件和工具的选材及热处理学习目标1、机械零件的失效形式与失效的原因。2、选用材料的一般原则及零件主要性能指标的确定。3、零件热处理的技术条件、热处理工序位置的确定及零件加工工艺路线。4、典型零件的选材、热处理及工艺路线安排。

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则5.1.1机械零件的失效形式任何机器零件或结构件都具有一定的功能，如在载荷，温度，介质等作用下保持一定的几何形状和尺寸，实现规定的机械运动，传递力和能等。如果零件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而失去原设计要求的效能，即为失效。

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则一般机器零件常见的失效形式有以下三种：1.断裂。断裂是材料最严重的失效形式，特别是在没有明显塑性变形的情况下突然发生的脆性断裂，往往会造成灾难性事故。2.表面损伤。机械零件磨损过量后，工作就会恶化，甚至不能正常工作而报废。磨损不仅消耗材料，损坏机器，而且耗费大量能源。

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则3、过量变形。不论哪种过量变形，都会造成零件(或工具)尺寸和形状的改变，影响它们的正确使用位置，破坏零件或部件间相互配合的关系，使机器不能正常工作，甚至造成事故。引起零件失效的原因很多，涉及到零件的结构设计、材料的选择与使用、加工制造、装配及维护保养等方面。

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则10.1.2选材的基本原则：要做到合理选材，必须进行全面的分析及综合考虑，一般是从其使用性能、工艺性能、经济性等几个方面考虑。1、材料的选用应满足零件的使用性能要求在选材时，首先要正确地判断零件要求哪方面的性能，然后再确定主要的性能指标。具体方法如下:

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则第一：分析零件的工作条件，零件的工作环境，如介质、工作温度等；零件的特殊性能要求，如电性能、磁性能、热性能等。第二：进行零件失效分析零件最关键的性能指标通常要根据零件的失效形式来确定，因此，要分析同类零件的失效形式，其主要使用性能应是弹性极限、疲劳极限，所以应以弹性弹性极限和疲劳强度为主要指标来设计、制造弹簧。第三：确定主要的性能指标在零件工作条件分析、失效形式分析的基础上，确定零件的主要使用性能指标，作为零件选材的基本出发点。

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则

零件名称工作条件关键性能指标重要螺栓交变拉应力σ5、σ-1、HBS重要传动齿轮交变弯曲应力、交变接触压应力、冲击载荷、齿面受摩擦σ5、σ-1、HRC、接触疲劳强度曲轴、轴类交变弯曲应力、扭曲压应力、冲击载荷、颈部摩擦σb、σ-1、HRC弹簧交变应力、振动σe、σ5/σb、σ-1、滚动轴承点接触下的交变应力、滚动摩擦σb、σ-1、HRC表5-1几种典型零件的工作条件及主要性能指标

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则1、通常的机械零件大多在弹性范围内工作，故常以强度作为主要性能指标，即以屈服强度为强度计算的原始设计数据；2、在设计计算中着重考虑的是材料的强度，并不采用伸长率、断面收缩率等塑性指标。3、在确定材料的性能指标后，可在有关设计手册中查阅材料的有关数据，选择几种性能满足要求的材料。

5.1机械零件的失效形式和选材原则失效形式和选材原则2、材料的工艺性能应满足加工要求任何零件都是由所选材料经过加工制造出来的，因此材料工艺性能的好坏也是选材时必须考虑的重要问题。并不是要求某一材料具有所有的工艺性能，而是具有所要求的工艺性能就足够了。对于尺寸较大，形状较复杂的零件，就要求材料的具有良好的铸造性能或焊接性能。

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