文档介绍：第章 机械零件设计概论
§15－1 机械零件设计概述
机械设计应满足的要求是：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低；在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。
机械零件由于某种原因不能正常工作（完不成规定部门的安全系数（或许用应力）的表格。使用时可以从中查表选取所需的安全系数（或许用应力）。
有限寿命下的许用应力分别为
对称循环变应力时
脉动循环变应力时
当没有专门的表格时，可参考下述原则选择安全系数：
静应力下，塑性材料以屈服极限为极限应力。由于塑性材料可以缓和过大的局部应力，故可取安全系数S=~；对于塑性较差的材料或铸钢件可取S=~。
静应力下，脆性材料以强度极限为极限应力，这时应取较大的安全系数。例如，对于高强度钢或铸铁件可取S=3~4。
变应力下，以疲劳极限作为极限应力，可取S=~；若材料不够均匀、计算不够精确时可取S=~。
§9-3 机械零件的接触强度
若零件受载时是在较大的体积内产生应力，这种应力状态下的零件强度称为整体强度
若两个零件在受载前是点接触或线接触，受载变形后，其表层产生很大的局部应力，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。
具有一定曲面的两物体在压力下互相接触时，在接触处产生的应力便是接触应力。
承受接触应力的零件的承载能力不仅取决于整体强度，还取决于表面的接触强度。
对于钢或铸铁，取μ1=μ2 =μ=，则上式简化为：
令
及
零件受接触变应力作用时接触强度条件为
σH≤[σH] 而[σH] = σlim/SH
式中σlim为由实验测得的材料的接触疲劳极限，若两零件的硬度不同时，常以较软零件的接触疲劳极限为准。由图9-8可看出，接触应力具有上下对等、左右对称及稍离接触区中线即迅速降低等特点。由于接触应力是局部性的应力，且应力的增长与载荷Fn不成直线关系，而要缓慢得多[见式(9-9)]，故安全系数SH可取为等于或稍大于1。
§15-4 机械制造常用材料及其选择
一、金属材料
铸铁
铸铁和钢都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2％的铁碳合金称为钢，含碳量大于2％的称为铸铁。
铸铁具有适当的易熔性，良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。此外，它的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）均较好且成本低廉，因此在机械制造中应用甚广。常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中灰铸铁和球墨铸铁是脆性材料，不能进行辗压和锻造。
钢
钢具有高的强度、韧性和塑性，并可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。钢制零件的毛坯可用锻造、冲压、焊接或铸造等方法取得，因此其应用极为广泛。
按照用途，钢可分为结构钢、工具钢和特殊钢。
结构钢用于制造各种机械零件和工程结构的构件；工具钢主要用于制造各种刃具、模具和量具；特殊钢用于制造在特殊环境下工作的零件。
按照化学成分，钢又可分为碳素钢和合金钢。
碳素钢的性质主要取决于含碳量，含碳量越高则钢的强度越高，但塑性越低。
为了改善钢的性能，特意加入了一些合金元素的钢称为合金钢。
碳素结构钢 这类钢的含碳量一般不超过 ％。
含碳量低于 ％的低碳钢，它的强度极限和屈服极限较低，塑性很高，且具有良好的焊接性，适于冲压、焊接。
％~％的低碳钢还用以制作渗碳的零件。通过渗碳淬火可使零件表面硬而耐磨，心部韧而耐冲击。如果要求有更高强度和耐冲击性能时，可采用低碳合金钢。
％~%的中碳钢，它的综合力学性能较好，既有较高的强度，又有一定的塑性和韧性，常用作受力较大的螺栓、螺母、键、齿轮和轴等零件。
含碳量在0. 55％~％的高碳钢，具有高的强度和弹性，多用来制作普通的板弹簧、螺旋弹簧或钢丝绳等。
合金结构钢
钢中添加合金元素的作用在于改善钢的性能。
应当注意，合金钢的优良性能不仅取决于化学成分，而且在更大程度上取决于适当的热处理。
铸钢
铸钢的液态流动性比铸铁差，所以用普通砂型铸造时，壁厚常不小于10mm。铸钢件的收缩率比铸铁件大，故铸钢件的圆角和不同壁厚的过渡部分均应比铸铁件大些。
选择钢材时，应在满足使用要求的条件下，尽量采用价格便宜供应充分的碳素钢，必须采用合金钢时也应优先选用我国资源丰富的硅、锰、硼、钒类合金钢。
常用钢铁材料的力学性能见表9-1。
铜合金
铜合金有青铜与黄铜之分。黄铜是铜和锌的合金，并含有少量的锰、铝、镍等，它具有很好的塑性及流动性，故可进行辗压和铸造。青铜可分为含锡青铜和不含锡青铜两类，它们的减摩性和抗腐蚀性均较好，也可辗压和铸造。此外，还有轴承合金（或称巴氏合金），主要用于制作滑动轴承的轴承