第九章典型零件選材及加工工藝路線選材的一般原則與方法典型零件(齒輪類、軸類、彈簧類、葉片類）的選材第一節選材的一般原則與方法一、選材的一般原則1．對材料力學性能的考慮從零件工作條件中找出對材料力學性能的要求。將零件的工作條件分為受力狀態、載荷性質、工作溫度、環境介質等幾個方面。受力狀態有拉、壓、彎、扭等；載荷性質有靜載、沖擊、交變等；工作溫度可分為低溫、室溫、高溫、交變溫度；環境介質為與零件接觸的介質，如潤滑劑、海水、酸、堿、鹽等。必須研究零件的失效方式，找出對零件失效起主導作用的力學性能指標。2．對材料工藝性能的考慮材料本身工藝性能的好壞將直接影確零件的質量、生產效率和成本。工藝性能中最突出的是可切削性和熱處理工藝性(包括淬透性、變形規律、氧化脫碳傾向等)。在大量生產時，工藝周期的長短和加工費用的高低，常常是生產的關鍵。3．對材料經濟性的考慮經濟性涉及到材料成本的高低，供應是否充分，加工工藝過程是否復雜、成品率的高低以及同一產品中使用金屬或鋼材型號的多少等。選用一般碳鋼和鑄鐵能滿足要求的，就不選用合金鋼。對只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種，然后進行表面強化處理。另外，應當以綜合效益來評價材料的經濟性高低。4．對產品“輕型化、高壽命”的考慮從商品的銷售和用戶的愿望考慮，產品還應當具有重量輕、美觀、經久耐用等特點。盡量采用先進科學技術成果，做到在結構設計方面有創新，有特色。在材料制造工藝和強化工藝上有改革、有先進性。5．對實現現代生產組織可能性的考慮一個產品或一個零件的制造，是采用手工操作還是機器操作；是采用單件生產還是采用機械化自動流水作業，對產品的成本和質量也起著重要作用。在選材時，應考慮到所選材料能滿足實現現代化生產的可能性。二、選材的一般方法與過程對零件的工作特性和使用條件進行周密的分析，找出主要損壞形式，從而恰當地提出主要抗力指標。根據工作條件需要和分析，對該零件的設計制造提出必要的技術條件。材料的預選擇根據所提出的技術條件要求和工藝性、經濟性方面的考慮，對材料進行預選擇。可以通過與相類似機器零件的比較和已有的實踐經驗的判斷，或者通過各種材料選用手冊來進行選擇。對預選方案材料進行計算，以確定是否能滿足上述工作條件要求。材料的二次(或最終)選擇，可以是若干種方案。通過實驗室試驗、臺架試驗和工藝性能試驗最終確定合理選材方案。最后在中、小批量生產基礎上，檢驗選材的合理性。幾種機械零件主要損壞形式和主要抗力指標零件名稱工作條件主要損壞形式主要抗力指標重要螺栓拉應力或交變應力沖擊載荷拉斷（過量塑性變形）；疲勞斷裂σ0.2，σ-1P，HB重要傳動齒輪交變彎曲應力；交變接觸應力；沖擊載荷；齒表面摩擦與磨損齒的折斷；過渡磨損；疲勞麻點σ-1，σbb，HRC，接觸疲勞強度曲軸、軸類交變彎曲應力；扭轉應力；沖擊負荷；磨損疲勞破壞造成斷裂；過渡磨損σ0.2，σ-1，HRC滾動軸承點或線接觸下的交變應力磨損過渡磨損破壞；疲勞破壞造成的斷裂σe，σbc，σ-1，HRC彈簧交變應力沖擊、振動彈力喪失；疲勞破壞引起斷裂σe,σs/σb,σ-1pσ-1P—抗壓或對稱拉伸疲勞強度；σ-1—光滑試樣對稱歪曲疲勞強度；σbb—抗彎強度；σbc—抗壓強度；σ0.2—條件屈服強度；σe—彈性極限；σs—屈服強度；σb—抗拉強度第二節典型零件選材及工藝路線分析一、齒輪一）齒輪的工作條件、失效方式及性能要求1、工作條件和失效方式主要起傳遞扭矩、變速或改變傳力方向的作用。工作條件：1)傳遞扭矩時齒根部承受較大的交變彎曲應力；2)齒嚙合時齒面承受較大接觸應力并受強烈摩擦和磨損；3)換檔、啟動、制動或嚙合不均勻時承受一定沖擊力。失效方式：齒的折斷(包括疲勞斷裂和沖擊過載斷裂)和齒面損傷(包括接觸疲勞麻點剝落和過度磨損)。2、性能要求1)高彎曲疲勞強度，防止輪齒疲勞斷裂；2)足夠高的齒心強