0.2机械零件的材料、结构及承载能力(课件）-高一《机械基础》同步教学（电子工业版）

绪 论 0.2机械零件的材料、结构及承载能力 　　0.2.1 机械零件的材料 　　机器是由零件构成的。机器与零件是整体与局部的关系。多数机械零件是由金属材料制成的。 　　例0-1 如图0-1所示车床中，床身选用灰铸铁（HT200）；齿轮、轴选用45钢或40Cr钢；皮带轮选用灰铸铁（HT200）；弹簧选用65Mn；车刀选用高速钢、硬质合金；轴承选用GCr15；油封选用橡胶；平键选用45钢；三角带选用橡胶含夹层；花键轴选用45钢；轴、孔用弹性挡圈选用65Mn；油标选用塑料制品；控制手柄选用Q235；丝杠、光杠选用45钢。　　 绪 论 　　机械零件材料选择的一般原则： 　　满足零件的使用性能、工艺性和经济性等三方面的要求。 　　材料的选择是机械零件设计中非常重要的环节。随着工程实际对机械及零件要求的提高，以及材料科学的不断发展，材料的合理选择愈来愈成为提高零件质量、降低成本的重要手段。 绪 论 　　0.2.2 机械的结构 　　机械产品应用于各行各业，结构设计的内容和要求也是千差万别，但都有相同的共性部分。对机械零件结构的基本要求是： 　　1.功能要求 　　机械零件的结构应满足主要机械功能要求，如工作原理的实现、工作的可靠性、工艺、材料和装配等方面的要求。 　　2.质量要求 　　提高产品的质量和性能价格比，是现代工程设计的特征。具体表现为操作、美观、成本、安全、环保等众多其它要求和限制。在现代机械产品中，质量相当重要，往往决定产品的竞争力。 　　3.创新要求 　　用创造性设计思维方法和其他科学方法进行优选和创新。 对产品质量的提高永无止境，市场的竞争日趋激烈，需求向个性化方向发展。因此，优化设计和创新设计在现代机械设计中的作用越来越重要，它们将是未来技术产品开发的竞争焦点。 绪 论 　　0.2.3 机械零件的承载能力 　　为了保证机器和机构在载荷作用下能正常工作，必须要求组成机器的零件具有足够的承受载荷的能力，称为承载能力。零件的承载能力主要由以下三个方面来综合衡量。 　　1．强度 　　零件首先要保证工作时不被破坏。例如起重机的钢丝绳，如图0-5所示，在吊起额定重量的重物时钢丝绳不能被拉断；所谓强度就是零件抵抗破坏的能力。零件要正常工作必须具有足够的强度。 　　2．刚度 　　刚度是指零件抵抗变形的能力。零件在某些场合，虽然不断裂，但因变形过大，也会影响机器和机构的正常工作。如图0-6所示的车床主轴，即使有足够的强度，若变形过大，仍会影响工件的加工精度。 绪 论 　　3．稳定性 　　稳定性是指零件受外力作用时能在原有的几何形状下保持平衡状态的能力。所谓稳定性要求，是指零件具有足够的稳定性，以保证在规定的使用条件下不丧失稳定性而破坏。例如重型货车的卸料撑杆，如图0-7所示，当压力增大到一定程度时，撑杆就会突然变弯，失去原有的直线平衡形式。 　　综上所述，为了保证机器能安全、正常地工作，机械零件必须具有足够的强度、刚度和稳定性。 　绪 论 钢丝绳 撑杆 　　　图0-5起重机 　　 图0-6车床主轴 　　　　 图0-7卸料撑杆 绪 论 　　0.3 机械零件的摩擦、磨损与润滑 　　0.3.1摩擦 　　1．摩擦的概念 　　两个接触表面做相对运动或有相对运动趋势时，在表面间会产生抵抗相对运动的阻力的自然现象，称为摩擦。 　　2．摩擦的利弊 　　摩擦现象是自然界中普通存在的物理现象。对于机器而言，摩擦会使效率降低，温度升高，表面磨损。过大的磨损会使机器丧失应有的精度，进而产生振动和噪声，缩短使用寿命。但磨擦也存在它有利的一面。 绪 论 　　（1）摩擦的有利作用 　　　　① 传动作用 　　　　② 制动作用 　　　　③ 阻尼作用　　 （2）摩擦的有害作用 　　① 损耗能量 　　② 引起磨损 　　 绪 论 　　3．增大或减小摩擦的方法 　（1）增大摩擦的方法 　　增大摩擦的方法有：增大压力、增大接触面的粗糙程度等。 　　图0-8鞋底 　　　　　 图0-9汽车防滑链 图0-10自行车的刹车 绪 论 　　（2）减小摩擦的方法 　　减小摩擦的方法有：减小压力、减小接触面的粗糙程度、用滚动代替滑动、在接触面上加润滑剂、利用气垫、磁悬浮（使两个互相接触的摩擦面彼此分离）等。 图0-11电脑椅 　　　　 图0-12磁悬浮列车 绪 论 　　0.3.2磨损 　　摩擦引起磨损，磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，促使机器提前报废。 　　1．磨损的概念及分类 　　磨损是指相互接触的一对介质表面，相对运动时接触表面不断发生损耗或产生塑性变形，使介