1、第第2 2章章 機械設計總論機械設計總論1 11 1 機器的組成及典型機械介紹機器的組成及典型機械介紹1 12 2 機械零件的計算準則機械零件的計算準則1 13 3 機械零件的材料及選用機械零件的材料及選用在學習機械設計課程之初，有必要對機械的組成、機械的基本要素有一個感性的認識。下面先看幾個例子。典型機械實例：典型機械實例：機械控制式機械控制式電氣控制式電氣控制式模糊控制式模糊控制式除了控制方式以外，上述三種洗衣機的主要傳動系統沒有很大的差別。除了控制方式以外，上述三種洗衣機的主要傳動系統沒有很大的差別。全自動洗衣機；全自動洗衣機；減速器；減速器； 工業機器人工業機器人。潘存云教授研制全自動

2、洗衣機；全自動洗衣機；1 11 1 機器的組成及典型機械介紹機器的組成及典型機械介紹自動洗衣機的組成：自動洗衣機的組成：上蓋上蓋控制面板控制面板進水口進水口排水管排水管外箱體外箱體盛水桶盛水桶支撐拉桿支撐拉桿脫水桶脫水桶電動機電動機帶傳動帶傳動減速器減速器波輪波輪洗滌：洗滌：A A制動，制動，B B放開，運動經電動機、帶傳動、中心齒輪、行星輪、放開，運動經電動機、帶傳動、中心齒輪、行星輪、行星架、帶動波輪旋轉。行星架、帶動波輪旋轉。脫水：脫水：A A放開，放開，B B制動，運動經電動機、帶傳動、內齒圈（脫水桶）、制動，運動經電動機、帶傳動、內齒圈（脫水桶）、中心齒輪、行星架，波輪與脫水桶等速旋

3、轉。中心齒輪、行星架，波輪與脫水桶等速旋轉。AB 洗衣機系統簡圖洗衣機系統簡圖帶傳動帶傳動脫水桶脫水桶波輪波輪自動洗衣機的工作原理自動洗衣機的工作原理：典型機械實例：典型機械實例：減速器減速器 潘存云教授研制典型機械實例：典型機械實例：工業機器人工業機器人潘存云教授研制典型機械實例：典型機械實例：工業機器人工業機器人典型機械實例：典型機械實例：潘存云教授研制工業機器人工業機器人典型機械實例：典型機械實例：潘存云教授研制工業機器人工業機器人典型機械實例：典型機械實例：潘存云教授研制工業機器人工業機器人潘存云教授研制潘存云教授研制示教盒用于輸示教盒用于輸入控制命令或入控制命令或控制程序。控制程序。

4、控制系統用于控制控制系統用于控制操作機各關節內伺操作機各關節內伺服電機的運動。服電機的運動。工業機器人的組成工業機器人的組成 操作手在控制系統操作手在控制系統的指揮下，完成各的指揮下，完成各種復雜的作業。種復雜的作業。示教盒（編程器）示教盒（編程器）控制系統控制系統 操作手操作手 典型機械實例：典型機械實例：全自動洗衣機；全自動洗衣機；減速器；減速器；工業機器人工業機器人由以上實例，可歸納得出：由以上實例，可歸納得出：潤滑、顯示、照明等輔助系統原動機傳動裝置執行機構控制系統 傳動裝置傳動裝置在原動機與執行機構之間傳遞運動、轉換運動在原動機與執行機構之間傳遞運動、轉換運動方式的裝置。機械傳動裝置

5、是本課程研究的主要內容之一。方式的裝置。機械傳動裝置是本課程研究的主要內容之一。 機 器定義：定義： GB10853-89 GB10853-89 機器理論與機構學術語機器理論與機構學術語l 機器是執行機械運動的裝置，用來變換或機器是執行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。傳遞能量、物料、信息。l 機構是用來傳遞運動和力的、有一個構件機構是用來傳遞運動和力的、有一個構件為機架的、用構件間能夠相對運動的連接方式組為機架的、用構件間能夠相對運動的連接方式組成的構件系統。成的構件系統。設計機器的一般程序設計機器的一般程序對機器的主要要求對機器的主要要求教材教材P5P5表表2-12-1使用功

6、能要求使用功能要求 經濟性要求經濟性要求 勞保環保要求勞保環保要求 壽命可靠性要求壽命可靠性要求其他專用要求其他專用要求教材與參考書教材教材濮良貴，紀名剛濮良貴，紀名剛. . 機械設計機械設計. 8. 8版版. . 北京：高等教北京：高等教育出版社，育出版社，2006.2006.機械設計課程設計圖冊機械設計課程設計圖冊、機械設計課程設計指導機械設計課程設計指導書書 手冊手冊機械設計手冊機械設計手冊參考書參考書1. 1. 吳宗澤吳宗澤. . 機械設計機械設計. . 北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2001.2001.2.2.機械設計機械設計（第四版）邱宣懷等主編（第四版）邱宣懷等主編

7、 高教出版社高教出版社3.3.機械創新設計機械創新設計 黃純穎黃純穎 主編主編 高等教育出版社高等教育出版社國外機械龍頭企業：美國卡特彼勒公司美國卡特彼勒公司成立于成立于19251925年，是世界上最大的年，是世界上最大的工程工程機械機械和和礦山設備礦山設備生產廠家生產廠家、燃氣發動機、燃氣發動機和和工業用燃氣輪機工業用燃氣輪機生生產廠家之一，也是世界上最大的柴油機廠家之一。產廠家之一，也是世界上最大的柴油機廠家之一。 沃爾沃集團沃爾沃集團成立于成立于19271927年，是世界最大的年，是世界最大的卡車、客車卡車、客車及及建建筑設備筑設備的生產商之一，在的生產商之一，在海洋及工業能源系統海洋及

8、工業能源系統方面和方面和飛機發飛機發動機元件動機元件領域占有領先地位。領域占有領先地位。JCBJCB擁有擁有挖掘裝載機挖掘裝載機(BackhoeLoader(BackhoeLoader，俗稱，俗稱“兩頭忙兩頭忙”) )、伸、伸縮臂式叉裝機、履帶式和輪式挖掘機、輪式裝載機、工地叉縮臂式叉裝機、履帶式和輪式挖掘機、輪式裝載機、工地叉車、滑移式裝載機、小型挖掘機、自卸車、高速拖拉機等車、滑移式裝載機、小型挖掘機、自卸車、高速拖拉機等300300多個產品系列。多個產品系列。小松工程機械有限公司小松工程機械有限公司工程機械、特種工程機械、進工程機械、特種工程機械、進口工程機械、地下工程機械、產業機械口工

9、程機械、地下工程機械、產業機械國內機械行業強大的股份公司：滬東重機（船用柴油機）滬東重機（船用柴油機） 、風帆股份（保定）、風帆股份（保定）、三一重工（長沙）、太原重工、徐工科技、三一重工（長沙）、太原重工、徐工科技、經緯紡機（北京）、石油濟柴（濟南）、柳工機械經緯紡機（北京）、石油濟柴（濟南）、柳工機械 江鉆股份（武漢）、中核科技（蘇閥）、江鉆股份（武漢）、中核科技（蘇閥）、 秦川發展（秦川機床）天地科技（北京煤業）秦川發展（秦川機床）天地科技（北京煤業）石油機械：北石、蘭石、寶石、江漢四機、北石、蘭石、寶石、江漢四機、南陽二機、勝利高原、山東墨龍、德州聯合、江蘇金南陽二機、勝利高原、山東墨

10、龍、德州聯合、江蘇金石、天津奧凱、牡丹江石、天津奧凱、牡丹江從一個設計實例從一個設計實例看機械設計的一般過程看機械設計的一般過程社會需求社會需求設計任務設計任務方案設計方案設計結構設計結構設計編制技術文件編制技術文件以沖壓工藝所需的壓力加工設備為例進行分析 社會需求：社會需求： 以上、下模具之間的直線往以上、下模具之間的直線往復運動對平板材料進行加工（拉伸，復運動對平板材料進行加工（拉伸，彎曲，切斷，沖裁，壓印等）。彎曲，切斷，沖裁，壓印等）。 設計任務：設計任務： 力力標準噸位標準噸位 位移位移工作行程工作行程 速度速度最高連續工作速度最高連續工作速度 加速度加速度允許速度波動允許速度波動

11、運動精度運動精度允許運動誤差允許運動誤差 經濟性經濟性最高造價最高造價 可靠性可靠性平均無故障工作時間平均無故障工作時間 安全性安全性意外情況下對人和設備進行保護意外情況下對人和設備進行保護其他要求其他要求運輸，安裝，調整運輸，安裝，調整方案設計：方案設計：原動機：原動機： 選用交流電動機，滿載轉速選用交流電動機，滿載轉速1450r/min，工作機：工作機： 工作頻率工作頻率80次次/min中間傳動機構：中間傳動機構：需要解決的問題需要解決的問題旋轉運動變換為直線運動旋轉運動變換為直線運動高速運動變換為低速運動高速運動變換為低速運動連續運動變換為往復運動連續運動變換為往復運動旋轉運動變換為直線

12、運動可選擇的運動變換技術方案：可選擇的運動變換技術方案： 1.1.曲柄滑塊曲柄滑塊 2.2.齒輪齒條齒輪齒條 3.3.凸輪頂桿凸輪頂桿 4.4.螺旋傳動螺旋傳動 高速運動變換為低速運動可選擇的減速傳動方案： 1. 帶傳動 2. 鏈傳動 3. 齒輪傳動 4. 蝸桿傳動 曲柄壓力機傳動原理圖 結構設計: 僅以連桿部件為例討論結構設計問題僅以連桿部件為例討論結構設計問題 結構設計:連桿部件連桿部件 結構設計: 連桿部件連桿部件 結構設計: 連桿部件連桿部件 結構設計: 連桿部件連桿部件AAA-A放大一、幾個名詞一、幾個名詞：1 1）失效：失效：機械零件由于某種原因不能正常工作，稱機械零件由于某種原因

13、不能正常工作，稱為失效。為失效。注意注意： a) a) 失效并不單純指破壞，破壞只是失效的形式失效并不單純指破壞，破壞只是失效的形式之一。之一。 機械零件的可能失效形式很多，歸納起來主要有機械零件的可能失效形式很多，歸納起來主要有強度、剛度、耐磨性、振動穩定性以及溫度等方面的失效。強度、剛度、耐磨性、振動穩定性以及溫度等方面的失效。 b) b) 同一種零件可能的失效形式往往有若干種。同一種零件可能的失效形式往往有若干種。 例如：軸在工作中可能產生斷裂、過大彈性變形、例如：軸在工作中可能產生斷裂、過大彈性變形、共振等失效。共振等失效。 機械零件失效的主要形式：整體斷裂、機械零件失效的主要形式：整

14、體斷裂、過大的殘余變形、零件的表面破壞、破壞正常過大的殘余變形、零件的表面破壞、破壞正常工作條件引起的失效（教材工作條件引起的失效（教材P10P10）1 12 2 機械零件的計算準則機械零件的計算準則機械零件失效實例：機械零件失效實例：潘存云教授研制輪齒塑性變形輪齒塑性變形潘存云教授研制齒輪輪齒折斷齒輪輪齒折斷 潘存云教授研制軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形潘存云教授研制齒面接觸疲勞點蝕齒面接觸疲勞點蝕潘存云教授研制軸瓦磨損軸瓦磨損潘存云教授研制軸承內圈破裂軸承內圈破裂 一、幾個名詞：一、幾個名詞：2 2）工作能力：工作能力： 即機械零件在一定條件下抵抗失效即機械零件在一定條件下抵抗失效的能力

15、。的能力。3 3）承載能力：承載能力： 對載荷而言的工作能力。（也就是對載荷而言的工作能力。（也就是用載荷表示的工作能力）用載荷表示的工作能力）4 4）工作能力計算準則：工作能力計算準則： 為防止機械零件發生某種失為防止機械零件發生某種失效而應滿足的條件。效而應滿足的條件。（也可以理解為是機械零件不發生失效的（也可以理解為是機械零件不發生失效的“安全件安全件”， 是設計零件時的理論依據）。是設計零件時的理論依據）。載荷和應力1 為了防止機械零件在工作中產生失效，設計為了防止機械零件在工作中產生失效，設計 時，需要時，需要以零件的工作能力計算準則為依據進行必要以零件的工作能力計算準則為依據進行必

16、要的計算的計算，常用的理論計算方法（過程）有兩種：，常用的理論計算方法（過程）有兩種： 5 5）設計計算：設計計算：先分析零件的可能失效形式，先分析零件的可能失效形式，根據該失效形式的計算準則通過計算確定零件的根據該失效形式的計算準則通過計算確定零件的結構尺寸。結構尺寸。 6 6）校核計算：校核計算：先確定零件的結構尺寸，然后再先確定零件的結構尺寸，然后再驗算零件是否滿足計算準則。如不滿足，則應修改驗算零件是否滿足計算準則。如不滿足，則應修改零件的尺寸。零件的尺寸。 除除理論設計理論設計方法外，機械零件常規的設計方方法外，機械零件常規的設計方法還有法還有經驗設計經驗設計、模型試驗設計模型試驗設

17、計。（教材。（教材P16P16）載荷和應力1 為了防止機械零件在工作中產生失效，設計時，為了防止機械零件在工作中產生失效，設計時，需要需要以以零件的工作能力計算準則零件的工作能力計算準則為依據進行必要的計為依據進行必要的計算。機械零件的設計準則大體有：算。機械零件的設計準則大體有： 強度準則強度準則 剛度準則剛度準則 壽命準則壽命準則 振動穩定性準則振動穩定性準則 可靠性準則可靠性準則 摩擦學準則摩擦學準則二、載荷和應力二、載荷和應力1 1 載荷載荷由于運動中產生的慣性力和沖擊等引起的載荷稱為由于運動中產生的慣性力和沖擊等引起的載荷稱為動載荷。動載荷。 靜載荷靜載荷變載荷變載荷按是否隨時間變化

18、，載荷分為按是否隨時間變化，載荷分為：按是否考慮動載荷的影響，載荷分為：按是否考慮動載荷的影響，載荷分為：名義載荷名義載荷：在理想平穩條件下所受的載荷（不考慮動載荷的影響）在理想平穩條件下所受的載荷（不考慮動載荷的影響）計算載荷計算載荷載荷系數載荷系數K K名義載荷（代表機器或零件實際所受載荷）名義載荷（代表機器或零件實際所受載荷） 載荷系數載荷系數K K：用于計入在實際工作中受到的各種動載荷的影響。：用于計入在實際工作中受到的各種動載荷的影響。額定載荷：額定載荷： 由原動機的額定功率推算出的載荷。由原動機的額定功率推算出的載荷。載荷和應力22 2 應力應力應力分為應力分為靜應力 變應力2mi

19、nmaxm2minmaxas smaxmax最大應力；最大應力； s sminmin最小應力最小應力s sm m平均應力；平均應力； s sa a應力幅值應力幅值r r 應力比（循環特性）應力比（循環特性）maxminr變應力 應力應力與外載荷、零件的截面形狀與外載荷、零件的截面形狀有關有關 強度強度與材料本身的機械性能有關，而與外載荷、截面形狀等與材料本身的機械性能有關，而與外載荷、截面形狀等無關無關。 強度：指機械零件工作時抵抗破壞（斷裂或塑性變形）的能力。強度：指機械零件工作時抵抗破壞（斷裂或塑性變形）的能力。 o ot t應應力力靜應力靜應力變應力變應力穩定循環變應力穩定循環變應力非穩

20、定循環變應力非穩定循環變應力脈動循環應力脈動循環應力對稱循環應力對稱循環應力非對稱循環應力非對稱循環應力規律性非穩定循環變應力規律性非穩定循環變應力隨機性非穩定循環變應力隨機性非穩定循環變應力 規律性規律性 隨機性隨機性周期周期尖峰應力尖峰應力 o ot t應應力力靜應力靜應力變應力變應力穩定循環變應力穩定循環變應力非穩定循環變應力非穩定循環變應力脈動循環應力脈動循環應力對稱循環應力對稱循環應力非對稱循環應力非對稱循環應力規律性非穩定循環變應力規律性非穩定循環變應力隨機性非穩定循環變應力隨機性非穩定循環變應力最大應力：最大應力：最小應力：最小應力：應力幅：應力幅：平均應力：平均應力：maxmi

21、n2/)(minmaxa2/)(minminm循環特性（應循環特性（應力比）：力比）：maxminr1r脈動循環應力：脈動循環應力：靜應力：靜應力：0r1r非對稱循環應力：非對稱循環應力：11r對稱循環應力：對稱循環應力：對稱循環應力對稱循環應力r r = -1= -1、 s sm m0 0脈動循環應力脈動循環應力 r r=0=0、 s sminmin0 0靜應力靜應力 r r=1=1靜應力（可看作是循環應力的一個特例）靜應力（可看作是循環應力的一個特例）注：靜應力只在靜載荷作用下產生，循環應力可由變載荷產注：靜應力只在靜載荷作用下產生，循環應力可由變載荷產生，也可由靜載荷產生。生，也可由靜載

22、荷產生。（承受靜載荷的回轉運動或周期運動的零件將產生變應力）（承受靜載荷的回轉運動或周期運動的零件將產生變應力）另外，應力還分為另外，應力還分為名義應力：根據名義載荷求得的應力名義應力：根據名義載荷求得的應力計算應力：根據計算載荷求得的應力計算應力：根據計算載荷求得的應力強度準則三、強度準則三、強度準則強度：指機械零件工作時抵抗破壞（斷裂或塑性變形）的能力。強度：指機械零件工作時抵抗破壞（斷裂或塑性變形）的能力。 強度條件有兩種表示方法：強度條件有兩種表示方法：1 1） 用應力表示：用應力表示： Slim2 2）用安全系數表示：）用安全系數表示：SSlimS式中：式中：計算最大應力計算最大應力

23、lim極限應力極限應力計算安全系數計算安全系數SS許用應力許用應力許用安全系數許用安全系數注：對于切應力，只須將上述各公式中的注：對于切應力，只須將上述各公式中的 換成換成 即可。即可。靜應力下的強度1 1 靜應力下的強度靜應力下的強度 在在靜應力靜應力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性變下工作的零件，其可能的失效形式是塑性變形或斷裂。材料種類不同，所取極限應力也不同。形或斷裂。材料種類不同，所取極限應力也不同。塑性材料塑性材料 單向應力狀態：單向應力狀態： slimslim，復合應力狀態：復合應力狀態： 按第三或第四強度理論計算當量應力。按第三或第四強度理論計算當量應力。脆性材料脆性材料

24、單向應力狀態：單向應力狀態： ，blimblim復合應力狀態：復合應力狀態： 按第一強度理論計算當量應力。按第一強度理論計算當量應力。 注：注：1 1）對于塑性材料和組織不均勻的材料（如灰鑄鐵），在計算）對于塑性材料和組織不均勻的材料（如灰鑄鐵），在計算靜強度時，可不考慮應力集中的影響。靜強度時，可不考慮應力集中的影響。 2 2）對于組織均勻的低塑性材料（如淬火鋼），在計算靜強度）對于組織均勻的低塑性材料（如淬火鋼），在計算靜強度時，應考慮應力集中的影響。時，應考慮應力集中的影響。接觸強度2 2 循環應力下的強度循環應力下的強度計算變應力下的強度時，應取計算變應力下的強度時，應取 疲勞極限疲勞

25、極限 （詳見第三章）。（詳見第三章）。 limrN3 3 許用安全系數許用安全系數 S 過大，則機器會過于笨重；過小，可能不安全。過大，則機器會過于笨重；過小，可能不安全。因此，在保證安全的前提下，應盡可能選用較小的許用安全系數。因此，在保證安全的前提下，應盡可能選用較小的許用安全系數。 的取值主要受下列因素的影響：的取值主要受下列因素的影響：SS 1 1） 計算的準確性；計算的準確性； 2 2）材料的均勻性；）材料的均勻性； 3 3）零件的重要性。）零件的重要性。接觸強度2 對于高副零件，理論上是點、線接觸，但實際上在載荷作用對于高副零件，理論上是點、線接觸，但實際上在載荷作用下材料發生彈性

26、變形后，理論上的點、線接觸變成了很小的面接下材料發生彈性變形后，理論上的點、線接觸變成了很小的面接觸，在接觸處局部會產生很高的應力，這樣的應力稱為表面接觸觸，在接觸處局部會產生很高的應力，這樣的應力稱為表面接觸應力，用應力，用 表示。表示。 H的大小用赫茲公式計算，公式見教材的大小用赫茲公式計算，公式見教材 P35P35。H4 4 表面接觸疲勞強度表面接觸疲勞強度 122212121111HFBEE接觸強度2接觸循環應力作用下的接觸循環應力作用下的失效形式失效形式是：是：疲勞點蝕疲勞點蝕（簡稱點蝕）。（簡稱點蝕）。點蝕的危害點蝕的危害： 1 1）破壞零件的光滑表面，引起振動和噪音。）破壞零件的

27、光滑表面，引起振動和噪音。 2 2）減小零件的有效工作面積。）減小零件的有效工作面積。 實際中的高副零件所受的接觸應力都是循環變化的。實際中的高副零件所受的接觸應力都是循環變化的。如齒如齒輪的輪齒，接觸嚙合時受應力作用，脫離嚙合時不受應力作用。輪的輪齒，接觸嚙合時受應力作用，脫離嚙合時不受應力作用。 在接觸循環應力作用下的強度稱為在接觸循環應力作用下的強度稱為表面接觸疲勞強度表面接觸疲勞強度。強度條件為：強度條件為： HH5 5 表面擠壓強度表面擠壓強度 兩零件之間為面接觸時，在載荷作用下，接觸表面兩零件之間為面接觸時，在載荷作用下，接觸表面 上產生的應力稱為擠壓應力，用上產生的應力稱為擠壓應

28、力，用 表示。表示。 p 在擠壓應力作用下的強度稱為擠壓強度，其強度條件在擠壓應力作用下的強度稱為擠壓強度，其強度條件為：為： pp 擠壓應力作用下，接觸面的失效形式是擠壓應力作用下，接觸面的失效形式是“壓潰壓潰” ” 。注：相互擠壓表面上的擠壓應力相等。注：相互擠壓表面上的擠壓應力相等。擠壓強度及剛度準則四、剛度準則四、剛度準則 剛度剛度是指機械零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能是指機械零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。如果零件的剛度不足，有些零件則會因為產生過大力。如果零件的剛度不足，有些零件則會因為產生過大的彈性變形而失效。的彈性變形而失效。 如：機床主軸的彈性變形過大將會影響所加工工件

29、的精度。如：機床主軸的彈性變形過大將會影響所加工工件的精度。剛度條件：剛度條件：實際變形量實際變形量 y y 許用變形量許用變形量 y y式中：實際變形量可用相關理論計算或由實驗方法確定。式中：實際變形量可用相關理論計算或由實驗方法確定。許用變形量許用變形量y y是保證正常工作所允許的變形量。是保證正常工作所允許的變形量。 注：注：1 1）零件材料的彈性模量）零件材料的彈性模量E E越大，則其剛度越大。越大，則其剛度越大。 2 2）用合金鋼代替碳鋼能提高零件的強度，但不能提高零件）用合金鋼代替碳鋼能提高零件的強度，但不能提高零件的剛度。的剛度。 剛度準則及振動穩定性五、振動穩定性準則五、振動穩

30、定性準則 當作用在零件上的周期性外力的變化頻率與零件的自當作用在零件上的周期性外力的變化頻率與零件的自激振動頻率（固有頻率）接近或者相等時，便發生共振，激振動頻率（固有頻率）接近或者相等時，便發生共振，導致零件失效。這種現象稱之為導致零件失效。這種現象稱之為“失去振動穩定性失去振動穩定性”。 振動穩定性準則：振動穩定性準則：使零件的自激振動頻率使零件的自激振動頻率f f 遠離外力變化遠離外力變化 的頻率的頻率 。 即即 0.85f0.85f 或或 1.151.15f fpfpfpf改善振動穩定性的方法：改善振動穩定性的方法： 改變零件或系統的剛性，改變支承位置，增加或減少改變零件或系統的剛性，

31、改變支承位置，增加或減少輔助支承等來改變輔助支承等來改變 f f ； 隔離激振源、采用阻尼以減小受激振動零件的振隔離激振源、采用阻尼以減小受激振動零件的振幅等。幅等。六、壽命準則六、壽命準則 影響壽命的主要因素影響壽命的主要因素腐蝕、磨損、疲勞腐蝕、磨損、疲勞； 目前腐蝕、磨損壽命的計算方法尚不成熟。關于疲勞目前腐蝕、磨損壽命的計算方法尚不成熟。關于疲勞壽命，通常是求出使用壽命時的疲勞極限或額定載荷來作壽命，通常是求出使用壽命時的疲勞極限或額定載荷來作為依據，下節再做介紹。為依據，下節再做介紹。七、可靠性準則七、可靠性準則可靠度可靠度 R R工作時間工作時間 t t失效率失效率 t 0ttRe

32、失效率曲線失效率曲線（浴盆曲線）（浴盆曲線）即即 壓強不超過許用值壓強不超過許用值 p p p p 速度不超過許用值速度不超過許用值 V V 壓強與速度乘積不超過許用值壓強與速度乘積不超過許用值 p p p p 八、摩擦學準則八、摩擦學準則 （耐磨性計算耐磨性計算） 到目前為止對于磨損失效還沒有一個完善的計算方法。到目前為止對于磨損失效還沒有一個完善的計算方法。通常只進行條件性計算，通過限制影響磨損的主要因素防止通常只進行條件性計算，通過限制影響磨損的主要因素防止產生過大的磨損量。產生過大的磨損量。 注：限制注：限制 p p 值就是間接的限制因摩擦而產生的熱量，防止值就是間接的限制因摩擦而產生

33、的熱量，防止溫度過高。溫度過高。耐磨性計算“機械零件的材料及其選用機械零件的材料及其選用”在在工程材料工程材料中已學中已學過，本節要求大家自學。過，本節要求大家自學。 P17-19P17-19 了解機械零件常用材料及其力學性能；了解機械零件常用材料及其力學性能； 機械零件材料選擇的原則及其應用：機械零件材料選擇的原則及其應用：載荷及應力的大小和性質載荷及應力的大小和性質 零件的工作情況零件的工作情況 零件的結構及加工性零件的結構及加工性 材料的經濟性材料的經濟性 零件的尺寸及重量零件的尺寸及重量 選材的一般原則選材的一般原則 1 13 3 機械零件的材料及選用機械零件的材料及選用低碳鋼低碳鋼

34、(08F)(08F)中碳鋼中碳鋼 (45)(45)高碳鋼高碳鋼 (60)(60)合金鋼合金鋼 (1Cr18(1Cr18）黑色金屬黑色金屬鋼鋼金屬材料金屬材料鑄鐵鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵 (TH300)(TH300)球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5)(QT500-5)有色金屬有色金屬鋁合金鋁合金 (LY12)(LY12)銅合金銅合金 (ZCuSn10P1)(ZCuSn10P1)高分子材料高分子材料塑料塑料橡膠橡膠合成纖維合成纖維陶瓷材料陶瓷材料高溫結構陶瓷高溫結構陶瓷刀具結構陶瓷刀具結構陶瓷復合材料復合材料表表1 1 常用鋼鐵材料的牌號及力學性能常用鋼鐵材料的牌號及力學性能材材 料料 力力 學學 性性

35、能能 試件尺寸試件尺寸類類 別別 牌牌 號號 強度極限強度極限B B 屈服極限屈服極限S S 延伸率延伸率% mm% mmQ215 335410 215 31 碳素碳素結構鋼結構鋼Q235 375460 235 26 d 16 Q275 490610 275 20 20 410 245 25 優質碳優質碳素結構素結構鋼鋼35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金合金結構鋼結構鋼 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270

36、-500 500 270 18 鑄鑄 鋼鋼ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 灰鑄鐵灰鑄鐵HT200 195 HT250 240 壁厚壁厚1020QT400-15 400 250 15 球墨鑄球墨鑄鐵鐵QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚壁厚30200表常用材料的相對價格表常用材料的相對價格材材 料料 種種 類類 規規 格格 相對價格相對價格熱軋圓剛熱軋圓剛 碳素結構鋼碳素結構鋼Q235 （ 3342） 1鑄鑄 件件優質碳素鋼優質碳素鋼 （ 2950） 1.51.8 合金結構鋼合

37、金結構鋼（ 2950） 1.72.5 滾動軸承鋼滾動軸承鋼（ 2950） 3 合金工具鋼合金工具鋼（ 2950） 320 4Cr9Si2耐熱鋼耐熱鋼（ 2950） 5 灰鑄鐵鑄件灰鑄鐵鑄件 0.85 碳素鋼鑄件碳素鋼鑄件 1.7 銅合金、鋁合金鑄件銅合金、鋁合金鑄件 810 判斷下面的說法是否正確：判斷下面的說法是否正確： 脆性材料適于制造在靜載荷下工作的零件；脆性材料適于制造在靜載荷下工作的零件； 不銹鋼、銅合金具有良好的防銹和耐腐蝕能力，不銹鋼、銅合金具有良好的防銹和耐腐蝕能力，可以作為在濕熱環境下工作的零件的材料；可以作為在濕熱環境下工作的零件的材料； 請問某單位需要一單件箱體，設計人員考慮到鑄請問某