文档介绍：第六章 机械零件设计
和计算概论
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一、机械零件的工作能力准则
二、机械制造中常用材料及其选择
三、许用应力和安全系数
四、机械零件的工艺性和标准化
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一、机械零件的工作能力准则
设计机器时，必须满足技术条件所规定的各项要求。对机器的要求首先是：机器的全部功能、预定的使用寿命、制造和运转成本、重量与尺寸指标等；此外，还应考虑机器运输的可能性，外形美观等要求。
设计机械零件的要求，概括的讲，所设计的零件既要工作可靠，有要成本低廉。
（一）机械零件的主要失效形式
当机械零件由于某种原因而丧失正常工作能力，称为失效。
常见的失效形式有：断裂、塑性变形、过大的弹性变形、表面失效（磨损、疲劳点蚀、胶合、压溃和腐蚀）等。
正常条件条件引起的失效，如带传动中的打滑、受压杆件的失稳。
零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。
最主要是由于强度、刚度、耐磨性、温度对工作能力的影响以及振动稳定性、可靠性等方面的问题。
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（二）机械零件的设计准则。
设计机械零件时，保证零件不发生失效所依据的基本准则，称为设计计算准则。
主要有强度准则、耐磨性准则、刚度准则、振动稳定性准则、耐热性准则等。
零件的强度是指零件抵抗破坏的能力。
强度准则是机械零件工作能力的最基本准则。
强度条件：计算应力<许用应力
应力的种类: 静应力、 变应力
静应力下，零件材料的破坏形式：断裂或塑性变形.
变应力下，零件的损坏形式是疲劳断裂.
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运动副摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面形状。
零件抗磨损的 能力称为耐磨性。
据统计，约有80%的损坏零件是因磨损而报废的。
磨料磨损：由于坚硬微粒进入接触面之间而起了磨料的作用，这种磨损称为磨料磨损。
胶合：当压力与滑动速度较大，并且润滑与冷却不良时，由磨擦所产生的热量不能及时散逸，从而使接触表面的金属发生熔接，继之又撕裂，这种磨损形式称为胶合。
零件的磨损不是简单的物理现象，而是相当复杂的物理-化学过程。影响磨损的因素很多，如载荷的大小和性质、滑动速度、润滑剂的化学性质和物理性质等，但又不能准确估计出来，因此在按磨损计算零件的方法只能是条件性的，而不能十分精确。
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刚度是指在一定工作条件下，零件抵抗弹性变形的能力。
刚度条件：变形量<许用变形量；
振动稳定性是指机器在工作时不能发生振幅超过容许值的振动现象。
在高温环境中，或者在由于摩擦生热形成高温的条件下，对零件工作是不利的。
有些零件通常就是根据热平衡条件来判定其工作温度是否低于许用值的，就必须采取降温措施。
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强度条件：
机械零件设计的步骤：
1)拟定零件的计算简图;
5) 绘制工作图并标注必要的技术条件。
2) 确定作用在零件上的载荷;
3) 选择合适的材料;
4) 根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定
条件，确定零件的形状 ; 注意，零件尺寸的计算值一般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标谁、规格加以圆整
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机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金。非金属材料如塑料、橡胶等 。
(一)金属材料
：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等。
铸铁
常用金属材料
钢
铜合金
——含碳量>2%
——含碳量≤ 2%
铁碳合金
特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。
较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉。
应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。
二、机械制造中常用材料及其选择
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钢是机械制造中最常用的材料。通常钢可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢又可分为普通碳素钢和优质碳素钢。
铸钢也是机械制造中常用的材料,它只适用于铸造零件。
为了充分发挥钢材的潜力，提高机械零件的工作能力，通常大多数钢制零件都要进行热处理。
钢的热处理就是将钢在固态范围内以不同 的形式加热、保温和冷却，从而改变材料的机械性能。
常用热处理方法有；退火、正火、淬火、回火、表面热处理等。
退火是将钢加热到一定温度，保温一段时间，然后工件随炉温缓慢冷却。退火可消除因锻造、焊接等产生的内应力，降低硬度以