工程材料教案11材料的选用

工程材料教案11材料的选用 课程名称工程材料第周，第讲次摘要授课题目（章、节）授课题目（章、节）第十一章材料的选用第一节选用材料的一般原则第二节零件的失效与选材第三节典型零件的选材与工艺本讲目的要求及重点难点【目的要求】了解机械零件的主要失效形式。 熟悉选用工程材料的基本原则，能为常用的机械零件选用材料和相应的热处理方法。 【重点】【重点】选用材料的一般原则及典型零件的材料选择和相应热处理方法的选择。 【难点】【难点】热处理方法的选择。 内容【本讲课程的引入】在机械零件产品的设计与制造过程中，一项十分重要的工作就是如何合理地选择和使用工程材料。 选材是否合理直接影响到产品的质量、寿命和生产成本，很难想象一项工程设计不给出相应的材料会是什么结果。 【本课程的内容】第一节选用材料的一般原则 1、材料的使用性能所谓的使用性能是指零件在工作时应具备的力学性能、物理性能和化学性能。 不同的零件所要求的使用性能也不尽相同，故不同的零件应选用不同的材料，合理的选用材料是保证零件经久耐用的先决条件。 如何做到这一点呢？分析零件的工作条件，确定零件的使用性能；进行失效分析，确定零件的使用性能根据如上分析，选定所用材料选定牌号。 2、材料的工艺性能所选定的材料应具有较好的加工性能，一般说来，使用性能处于主导地位，而加工性能处于次要地位。 但在某些情况下，如大批量生产，工艺性能则可能成为选材的主要依据。 具体的工艺性能要求见P190。 3、材料的经济性在满足使用性能的前提下，选用的材料要价格便宜、成本低廉，注意降低零件的总成本。 零件的总成本包括材料本身的价格；加工费用；及其它有关的费用。 教材P191给出了几种价格的对比。 第二节零件的失效形式与选材新产品生产出来后，设计是否合理，选材是否恰当，尚需通过实践来检验，甚至超负荷运转，做破坏性实验，来检证我们的选择。 故选材的另一重要依据是对零件失效形式的全面分析。 所谓失效是指由于种种原因零件丧失其规定功能的现象。 变形失效弹性变形失效，如电机转子，可选刚性大的材料；塑性变形失效，如自行车链条，选16Mn，冷轧强化。 断裂失效断裂是一种最严重的一种失效形式。 表面磨损失效过度磨损，导致设备无法正常工作或丧失精度。 第三节典型零件选材与工艺分析 一、齿轮的选材与工艺齿轮是机械制造中最常见的传动件之一，它主要是用来传递扭矩，有时也用来换挡或改变传动方向。 齿轮的转速可以相差很大，齿轮的直径可以从几毫米到几米，工作环境也可有很大差别，因此，齿轮的工作条件是较复杂的，但大多数的重要齿轮仍有如下的共同特点1.工作特点齿根承受较大的交变弯曲应力；表面受到强烈地摩擦和磨损；轮齿受到冲击力的作用；2.对材料的性能要求高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度；高的齿面硬度和耐磨性；心部要有足够的强度和韧性。 3、齿轮的选材与工艺分析机床齿轮可选45钢，载荷大可选40Cr；汽车齿轮20CrMnTi；低速、低冲击、低应力可用HT250。 齿轮制造的工艺路线 二、轴的选材与工艺轴是机械中最基本的零件之一，往往也是非常关键的零件，轴的主要作用是支承回转体并传递运动和动力，轴的质量好坏直接影响机器的精度和寿命，轴的直径可从不到1毫米（例钟表的轴）到1米以上（例水轮机的轴）尽管如此，轴仍有其共同的特点 1、工作特点传递一定的交变扭矩和拉压载荷；承受一定的冲击载荷；轴颈等部位承受较大的摩擦和磨损。 2、对材料的性能要求优良的综合性能，防变形和断裂；具有高的疲劳强度；具有良好的耐磨性； 3、轴的选材及工艺分析P195。 三、箱体类的选材与工艺箱体类零件是机器中很重要的一类零件，如机床的床头箱、内燃机的缸体等。 由于箱体大都结构复杂，一般只能采用铸造的方法生产。 故其材料一般选用铸造合金。 受力不大，而且主要承受静压力不受冲击的箱体，如机床上的一些箱体，则可用铸铁，例HT 200