機械零件的常用材料及選擇景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制一、金屬材料1.鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。2.鋼：結構鋼、工具鋼、特殊鋼(不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等)、碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼等。鑄鐵常用金屬材料鋼銅合金----含碳量>2%----含碳量≤

2%鐵碳合金特點：良好的液態流動性，可鑄造成形狀復雜的零件。較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、成本低廉。應用：應用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制選用原則：優選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。特點：與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性。可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能。零件毛坯獲取方法：鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。應用：應用范圍極其廣泛。表9-2常用材料的相對價格材料種類規格相對價格熱軋圓剛碳素結構鋼Q235（φ33~42）1鑄件優質碳素鋼（φ29~50）1.5~1.8合金結構鋼（φ29~50）1.7~2.5滾動軸承鋼（φ29~50）3合金工具鋼（φ29~50）3~204Cr9Si2耐熱鋼（φ29~50）5灰鑄鐵鑄件0.85碳素鋼鑄件1.7銅合金、鋁合金鑄件8~10價格便宜且供應充分我國資源豐富

第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制3.銅合金-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳特點：具有良好的塑性和液態流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。應用：應用范圍廣泛。種類青銅黃銅軸承合金（巴氏合金）-含錫青銅、不含錫青銅二、非金屬材料1.橡膠橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制2.塑料塑料的比重小，易于制成形狀復雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數大等，所以近年來在機械制造中其應用日益廣泛。

3.其它非金屬材料：皮革、木材、紙板、棉、絲等。選材因素：設計機械零件時，選擇合適的材料是一項復雜的技術經濟問題設計者應根據零件的用途、工作條件和材料的物理、化學、機械和工藝性能以及經濟因素等進行全面考慮。

用途、工作條件、物理、化學、機械工藝性能、經濟性。零件材料各種材料的化學成分和力學性能可在相關國標、行標和機械設計手冊中查得。為了材料供應和生產管理上的方便，應盡量縮減材料的品種。第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制表1常用鋼鐵材料的牌號及力學性能材料力學性能試件尺寸類別牌號強度極限σB

屈服極限σS

延伸率%mmQ215335-41021531碳素結構鋼Q235375-46023526d≤16Q275490-610275202041024525優質碳素結構鋼3553031520d≤25456003551635SiMn88373515d≤25合金結構鋼

40Cr9817859d≤2520CrMnTi107983410d≤1560Mn9817858d≤80ZG270-50050027018鑄鋼ZG310-57057031015d≤100ZG42SiMn60038012HT150145----灰鑄鐵HT200195----HT250240----壁厚10~20QT400-1540025015球墨鑄鐵QT500-75003207QT600-36003703壁厚30~200第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制6公差與配合、表面粗糙度和優先系數一、公差與配合互換性：零件在裝配時，不需要選擇和附加加工的就能滿足預期技術與使用要求的特性。基本尺寸：由設計圖紙給定的零件理論尺寸；為確定值。實際尺寸：制造加工后測量所得零件尺寸；由于測量有誤差，所以實際尺寸并非真值。相對于基本尺寸而言，總是有誤差。或大或小基本尺寸軸φ25實際尺寸Φ25.1軸Φ24.9軸實際尺寸實際尺寸基本尺寸實際尺寸Φ24.9孔Φ25.1孔φ25孔第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制最小極限尺寸：零件滿足互換性要求的最小允許尺寸；最大極限尺寸：零件滿足互換性要求的最大允許尺寸；尺寸誤差：實際尺寸與理論設計尺寸之差；上偏差：最大極限尺寸與基本尺寸之差；符號：ES,es下偏差：最小極限尺寸與基本尺寸之差；符號：EI,eiesESeiEI尺寸公差：最大極限尺寸與最小極限尺寸之差；即允許的尺寸變動量。ES-EIes-ei公差=Lmax-Lmax=ES-EI=es-eiLmin孔φL孔Lmax孔軸LLmax軸Lmin軸第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制軸LLmax軸Lmin軸零線：代表基本尺寸所在位置的一條直線；公差帶：由代表上、下偏差的兩條直線所限定的區域；零線ESEI孔公差帶esei軸公差帶國標規定：孔與軸各有28個，分別用如下符號表示：孔：ABCCDDEEFFFGGHJSKMNPRSTUVWXYZZAZBZC

軸：abccddeefffgghjskmnprstuvwxyzzazbzc

基本偏差：標準表列的，用于確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個偏差。+0-零線L第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制孔：ABCCDDEEFFFGGHJSKMNPRSTUVWXYZZAZBZC

軸：abccddeefffgghjskmnprstuvwxyzzazbzc

基本偏差系列呈正態分布BCCDDEEFAFFGGHKMNPRSTUVXYZZAZBZCJS孔+0-基本尺寸bccddeefaffgghkmnprstuvxyzzazbzcjs軸+0-基本尺寸第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制配合：基本尺寸相同，相互結合的孔與軸公差帶之間的關系；間隙或過盈：孔的尺寸減去相配合軸的尺寸所得代數差；間隙：代數差為“+”，孔>軸;過盈：代數差為“-”，孔<軸;公差等級：國標規定了20個等級，用阿拉伯數字：001123456789101112131415161718表示。標記方法：公差帶符號后跟阿拉伯數字表示。如：H7。常用公差等級的應用4、5級用于特別精密的零件；6、7、8級用于重要的零件；8、9級用于中速及中等精度要求的零件；10、11級用于低速、低精度的零件。可直接采棒材、管材、精密鍛件而不用切削加工。第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制配合類型間隙配合過渡配合過盈配合孔>軸，用于可動聯接，如活動鉸鏈；孔<軸，用于靜聯接，如火車輪與軸。可能有間隙，也可能具有過盈。用于要求具有良好的同軸性而又便于拆裝的靜聯接，如齒輪與軸；最大間隙:Xmax=孔max-軸min最小間隙:Xmin=孔min-軸max最大過盈:Ymax=孔min-軸max最小過盈：

Ymin=孔max-軸min第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制間隙配合孔公差帶軸公差帶孔公差帶軸公差帶孔公差帶軸公差帶孔公差帶軸公差帶過盈配合過渡配合孔公差帶軸公差帶孔公差帶軸公差帶孔公差帶YmaxXmaxYmaxXmaxYmaxXmaxYmaxYmaxXminXmaxXmin=0Ymin=0軸公差帶XmaxYmin第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制H零線D孔公差kjshgefrpms間隙配合過渡配合過盈配合配合基準制基孔制配合：孔是基準孔，下偏差EI=0，代號為:H，通過改變軸的公差帶來或得各種不同的配合特性。基孔制配合基軸制配合應用廣泛，可減少孔加工刀具第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制零線hD軸公差KJSHGEFRPMS間隙配合過渡配合過盈配合基軸制配合：軸是基準軸，上偏差es=0，代號為:h，通過改變孔的公差帶來或得各種不同的配合特性。第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制基孔制常用與優先配合的選用第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制基軸制常用與優先配合的選用第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制二、表面粗糙度輪廓峰谷線輪廓峰頂線輪廓峰高yp輪廓谷深yv中線lyx定義：零件表面的微觀幾何形狀誤差稱為表面粗糙度特征：加工后零件表面留下的微細而凹凸不平的刀痕。評定參數：輪廓算術平均偏差----取樣長度l內，被測輪廓上各點至輪廓中線偏居絕對值的算術平均值：第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100表3用不同加工方法得到的Ra加工方法表面粗糙度Raμm精粗刨削鉆孔鉸孔精粗鏜孔精粗車精粗磨精粗研磨滾、銑精粗Ra愈小，零件的加工成本愈高。第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制表面粗糙度對零件功能有重要的影響。例如：1.對摩擦磨損的影響摩擦系數Ra零件表面愈粗糙，摩擦系數愈大。但光滑到一定程度時，潤滑油被擠出，產生親和力反而使摩擦系數增大。2.對疲勞強度的影響零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產生應力集中，使疲勞強度降低。3.對耐腐蝕的影響4.對結合處密封性能的影響5.對振動和噪聲的影響等等零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易產生腐蝕滲透。零件表面愈光滑，密封性能愈好。零件表面愈粗糙，振動和噪聲愈大。如滾動軸承。第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制三、優先數系優先數系是國際上統一的數值分級制度，是一種無量綱的分級系數，適用于各種量值的分級。在確定產品的參數或參數系列時，應該最大限度采用。產品的主要參數如：型號、直徑、轉速、承載量和功率等按優先數系形成系列，便于組織生產和降低成本，以實現產品的標準化和系列化。優先數系是一個以公比為：qr=10

的十進等比級數，rGB321-80規定了四個優先數系的基本系列：R5:q5=10≈1.65R10:q10=10≈1.2510R20:q20=10≈1.1220R40:q40=10≈1.0640第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制優先數系的基本系列R51.001.602.504.006.3010.00R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.001.001.121.251.401.601.802.002.242.502.803.153.554.004.505.005.606.307.108.009.0010.001.001.061.121.181.251.321.401.501.601.701.801.902.002.122.242.362.502.652.803.003.153.353.553.754.004.254.504.755.005.305.606.006.306.707.107.508.008.509.009.5010.00R40R20優先數----表中任意一個數值。大于10的優先數，可將表數值分別乘以10、100、1000。第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用國防科大潘存云教授研制7機械零件的工藝性及標準化一、工藝性零件設計要求使用要求----具備所要求的工作能力；制造要求----制造工藝可行，成本低；零件工藝性良好的標志：在具體的生產條件下，零件要便于加工而加工費用又很低。工藝性的基本要求：1)毛坯選擇合理制備方法：選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯選擇與生產批量、材料性能和加工可能性有關。單件或小批量生產時，選用棒料、板材、型材或焊件。大批量生產時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期五景德鎮陶瓷學院專用