机械结构设计基础

机械结构设计基础王宏江常用金属材料与非金属材料－钢钢号应用举例说明Q195(Al，B1)受轻载荷机件、铆钉、螺钉、垫片、外壳、焊件Q25l-A(A2)受力不大的铆钉、螺钉、轴、轮轴、凸轮、焊件、渗碳件Q235-A(A3)螺栓、螺母、拉杆、连杆、楔、轴、焊件Q235-B(C3)金属构造物中一般机件、拉杆、轴、焊件Q255-A(A4)重要的螺钉、拉杆、钩、楔、连杆、轴、销、齿轮Q275(C5)键、牙嵌离合器、链板、闸带、受大静载荷的齿轮、轴08F可塑性好的零件：管于、垫片、渗碳件10拉杆、卡头、垫片、焊件15渗碳件、紧固件、冲模锻件、化工贮器20杠杆、轴套、钩、螺丝钉、渗碳件与氰化件25轴、辊子、连接器、紧固件中的螺栓、螺母30曲轴、转轴、轴销、连杆、横梁、星轮35曲轴、摇杆、拉杆、键、销、螺栓40齿轮、齿条、链轮、凸轮、轧辊、曲柄轴45齿轮、轴、联轴器、衬套、活塞销、链轮50活塞杆、轮轴、齿轮、不重要的弹簧55齿轮、连杆、扁弹簧、轧辊、偏心轮、轮圈、轮缘60叶片、弹簧30Mn螺栓、扛杆、制动板40Mn用于承受疲劳载荷零件：轴、曲轴、万向联铀器50Mn用于高负荷下耐磨的热处理零件：齿轮、凸轮、摩擦片60Mn弹簧、发条Q表示屈服点，数字表示屈服点数值，A、B等表示质量等级。括号内表示旧标准牌号碳素结构钢分类名称含锰量0.70～1.2的优质碳素钢优质碳素结构钢数字表示钢中平均含碳量的万分数，例如“45”表示平均含碳量为0.45%。序号表示抗拉强度、硬度依次增加，延伸率依次降低常用金属材料与非金属材料－钢钢号应用举例说明15Cr渗碳齿轮、凸轮、活塞销、离合器20Cr较重要的渗碳件30Cr重要的调质零件：齿轮、轮轴、摇杆、螺栓40Cr较重要的凋质零件：齿轮、进气阎、辊子、轴45Cr强度及耐磨性高的轴、齿轮、螺栓18CrMnTi汽车上重要渗碳件：齿轮30CrMnTi汽车拖拉机上强度特高的渗碳齿轮40CrMnTi强度高、耐磨性高的大齿轮、主轴ZG230-450机座、箱体、支架ZG310-570齿轮、飞轮、机架分类名称“ZG”表示铸钢，数字表示屈服点及抗拉强度铸钢铬钢铬锰钛钢①合金结构钢前面两位数字表示钢中合碳量的万分数；②合金元素以化学符号表示；③合金元索含量小于15％时仅注出元素符号合金结构钢常用金属材料与非金属材料－铸铁名称牌号硬度应用举例说明HT100114-173机床中受轻负荷．磨损无关重要的铸件，如托盘、把手、手轮等HT150132-197承受中等弯曲应力，摩擦面间压强高于500kPa的铸件，如机床底座、工作台、汽车变速箱、泵体、阀体、阀盖等HT200151-229承受较大弯曲应力．要求保持气密性的铸件．如机床立柱、刀架、齿轮箱体、床身、液压缸、泵体、阀体、皮带轮、轴承盖等HT250180-269承受较大弯曲应力．要求保持气密性的铸件．如气缸套、齿轮、机床床身、立柱、齿轮箱体、液压缸、阀体等HT300207-313承受高弯曲应力、拉应力、要求高度气密件的铸件．如高压油缸、阀体等HT350238-357轧钢滑板、炼焦柱塞等QT900-2280-360具有高强度、耐磨件、较高的弯曲疲劳强度，用于制造内燃机中的凸轮、拖拉机的齿轮、汽车中的螺旋锥齿轮等QT800-2245-335QT700-2225-305QT600-3190-270QT500-7170-230QT450-10160-200QT400-15130-180QT400-18130-180韧性高，低温性能好．且有一定的耐蚀性．用于制作汽车拖拉机中的轮毂、壳体、离合器拨叉等球墨铸铁“QT”球墨铸铁代号。其后第一组数字表示抗拉强度(单位为MPa)，第二组数字表示延伸率(％)“HT”灰铸铁代号。其后数字表示抗拉强度(单位为MPa）灰铸铁具有较高强度、耐磨性及一定的韧性。用于制作机床的轴、空压机、缸体、缸套等具有中等强度和韧性，用于制作内燃机中油泵齿轮、汽轮机的中汽缸隔板、水轮机阀门体等常用金属材料与非金属材料－有色金属及合金铸造方法热处理种类应用举例说明ZQSn5-5-5铸造锡青铜S、JZQSn6-6-3铸造锡青铜S、JZQSn10-5铸造锡青铜S、J适用于制造耐磨轴承ZQSn10-1铸造锡青铜S、J硬度适中，热稳定性好，适于离心铸造、用于重要的耐磨、耐冲击零件，如齿圈、螺母及主轴轴承等ZQAl9-4铸造无锡青铜S、J强度高，减磨性、耐蚀性、受压和铸造性均良好。用于在蒸汽和海水条件下工作的零件及受摩擦和腐蚀的零件，如衬套和轧钢机压下螺母等ZQAl10-3-1.5铸造无锡青铜S、J制造高强度、高耐磨件、高耐蚀件的零件。如螺母、轴套、齿轮等；制造棒材、管刷扁件和防锈零件切削加工性能好，适用于成型铸造和离心铸造。用于受中等冲击负荷和在或半液体润滑及耐蚀条件下工作的零件，如轴承、轴瓦、螺母及压力1MPa以下的蒸汽和水配件①青铜的表示方法是由青铜的汉话拼音第一个字母“Q”加第一个主要添加元素符号及除基元素铜以外的成分数宇组成．字头“Z”为铸造的汉语拼音第一个字母。例如ZQRn6-6-3，Sn(锡)为第一个主要添加元索。左边第—个6为锡的含量(％)，3为铅的含量（％)。②铸造方法代号：S-砂型铸造；J-金属型铸造。合金牌号及名称青铜常用金属材料与非金属材料－有色金属及合金铸造方法热处理种类应用举例说明ZH62普通黄铜S、J用于一般零件ZHSi80-3-3硅黄铜S、J用于轴承和衬套ZHPb48-3-2-1铅黄铜S、J各种化工，造船用零件，如阀门、轴承、垫圈等ZHPb59-1铅黄铜S、J滑动轴承的轴承套ZHAl66-6-3-2铅黄铜S、J用于制造丝扛、螺母、受重负荷的蜗杆和大型蜗轮轮缘等ZHFe59-1-1铁黄铜S、J液压系统零件ZHMn58-2-2锰黄铜S、J强度高、耐磨性及铸造性好。用于制造铀瓦、轴套和其他耐磨零件ZL102铝硅合金S、J、BT2汽缸活塞以及高温工作的承受冲击负荷的复杂薄壁零件ZL103铝硅合金S、J、BT1、T2、T5、T7、T8溶化工艺简单，做一般零件用．如航空仪表的外壳ZL104铝硅合金S、J、BT1、T6形状复杂的高温静负荷或受冲击作用的大型零件，如扇风机叶片，水冷汽缸头ZL302铝硅合金S、J、B高耐蚀性或在高温下工作的零件ZL401铝硅合金S、J、BT1、T2铸造性能好，可不热处理，用于制造形状复杂的大型薄壁零件，耐蚀性差合金牌号及名称①合金代号中，“ZH”为“铸”、“黄”两字汉语拼音的第一个字母，基元素为铜，化学元素符号为第一个主要添加元素并以次分组，其后数字为该合金的成分数字组②铸造方法代号：S-砂型铸造；J-金属铸造黄铜①铸造方法代号：S-砂型铸造；J-金属型铸造；B-变质处理。②热处理种类代号：T1-人工时效；T2—一退火；T5-淬火和部分时效；T6-淬火和完全时效；T7-淬火和稳定回火；T8-淬火和软化回火。③合金代号中“ZL”为“铸”、“铝”汉语拼音的第一个字母，其后第—位数为合金分组号；第二、第三位数为顺序号铝合金常用金属材料与非金属材料－工程塑料分类名称符号应用举例说明酚醛塑料PF用于制作摩擦、磨损零件。如轴承、齿轮、离合器片、刹车片此材料亦称“电木”，它耐热耐燃，可在150-200℃范围内使用聚酰胺塑料PA用于制作轴承、齿轮、管子、泵体、阀门、零件、垫圈、密封圈、薄膜、汽车零件及油箱等它亦称为“尼龙”．具有较高的抗拉强度良好的冲击韧性、硬度和疲劳强度，耐油性好，摩擦系数低聚甲醛POM用于制造汽车、机械、仪表、农机、化工等设备的零件强度、削度、硬度、耐磨性、耐冲击性是其他材料无法比拟的，它吸水性低，制作的产品使用寿命长聚碳酸酯PC用于制造齿轮、汽车外壳、仪表及电动工具外壳、座舱盘、仪表板，也可制作防护玻璃、安全帽等冲击韧件为已知工程翅性材料之冠．抗拉、抗压强度较高，具有良好的耐热耐寒性聚四氟乙烯F-4用于制作冷冻工业中贮放液态气体的低温设备，化工上的反应罐、过渡板、各类管子、接头、耐磨零件亦称为“塑料王”，与浓酸、浓碱、强氧化剂等有机溶剂及王水均不反应，耐磨性很好，耐候性好ABS塑料主要用于电器设备、仪表等外壳，还用于容器、管子、汽车等某些结构零件具有较高的强度、硬度、耐磨性及耐候性聚砜PSF主要用于制造汽车零件、齿轮、仪表、泵叶轮、凸轮等具有很好的耐热性、耐寒性，可在100-150℃的范围内长时间工作，具有很好的稳定性、电绝缘性常用的热处理和表面处理名词标注举例说明目的适用范围退火Th加热到临界温度以上，保温一定时间，然后缓慢冷却(例如在炉中冷却)①消除在前一下序（锻造、冷拉等)中所产生的内应力；②降低硬度．改善加工性能；③增加塑性和韧性；④使材料的成分或组织均匀，为以后的热处理准备条件完全退火适用于含碳量0.83%以下的铸锻焊件；为消除内应力的退火主要用要于铸件和焊件正火Z加热到临界温度以上，保温一定时间，再在空气中冷却①得到细密的晶粒；②与退火后相比，强度略有增高．并能改善低碳钢的切削加工性能用于低、中碳钢。常用于低碳钢以代替退火淬火C62(淬火后回火至60-65HRC）；Y35(油冷淬火后回火至30-40HRC）加热到临界温度以下保温一定时间，并在冷却剂(水、油或盐水)中急速地冷却①提高硬度及强度；②提高耐磨性用于中、高碳钢。淬火后钢件必须回火回火回火经淬火后再加热到临界温度以下的某一温度，在该温度停留一定时间，然后迅速地或缓慢地在水、油或空气中冷却①消除淬火时产生的内应力；②增加韧性和强度用于高碳钢制造的工具、量具、刃具用低温(150-250℃)回火；弹簧用中温(270-450℃)回火凋质T235(调质至220-256HB）在450-650℃进行高温回火称“调质”可以完全消除内应力，并获得较高的综合力学性能用于重要的轴、齿轮以及丝杆等零件表面淬火H54(火焰加热淬火后，回火至52-58HRC)；G52(高频淬火后，回火至50-55HRC）用火焰或高频电流将零件表面迅速加热至临界温度以上，急速冷却使零件表面获得高硬度，和心部保持一定的韧性，使零件既耐磨又能承受冲击用于重要的齿轮以及曲轴、活塞销等常用的热处理和表面处理名词标注举例说明目的适用范围渗碳淬火S0.5-C59(渗碳层深0.5，淬火硬度56-62HRC)在渗碳剂中加热到900-950℃，停留—定时间，将碳渗入钢表面，深度约0.5-2mm，在淬火后回火增加零件表面硬度和耐磨性，提高材料的疲劳强度适用于含碳量为0.08％-0.25%的低碳钢及低合金钢氮化D0.3-900(氮化深度0.3，硬度大于850HV)使工作表面饱和氮元素增加表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性适用于含铝、铬、钼、锰等的合金钢，例如要求耐磨的主轴、量规、样板等氰化Q59(氰化淬火后，回火至56-62HRC)使工作表面同时饱和碳和氮元素增加表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性适用于碳素钢及合金结构钢，也适用于高速钢的切削工具时效处理时效处理①天然时效：在空气中长期存放半年到一年以上；②人工时效；加热到200℃左右，在这个温度保持10-20h或更长时间使铸件或淬过火的工件慢慢消除其内应力而稳定其形状和尺寸用于机床床身等大型铸件冰冷处理冰冷处理将淬火钢继续冷却至室温以下的处理方法进一步提高硬度、耐磨性，并使其尺寸趋于稳定用于滚动轴承的钢球发蓝发黑发蓝或发黑氧化处理。用加热办法使工件表面形成一层氧化铁所组成的保护性薄膜防腐蚀、美观用于一般常见的紧固件HB(布氏硬度)①用于经退火、正火、调质的零件及铸件的硬度检查HRC(洛氏硬度)②用于经淬火、回火及表面化学热处理的零件的硬度检查HV(维氏硬度)③用于薄层硬化零件的硬度检查材料抵抗硬的物体压入零件表面的能力称“硬度”。根据测定方法的不同，可分布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等硬度硬度测定是为了检验材料经热处理后的力学性能金属表面处理工艺机械抛光机械抛光是在专用的抛光机上进行抛光，靠极细的抛光粉和磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕的，分为粗抛光和细抛光。化学抛光利用金属材料在电解液中的选择性自溶解作用，以降低其表面粗糙度的过程,是靠化学试剂对样品表面凹凸不平区域的选择性