[机械零件设计概述]课件.ppt

1、介绍了常用机构的基本知识，介绍了常用机构的基本知识，以后各章以后各章主要介绍通用主要介绍通用机械零件的设计问题。机械零件的设计问题。将扼要说明机械零件设计的共性问题。将扼要说明机械零件设计的共性问题。主要主要内容内容包括包括：机械零件设计概述机械零件设计概述 机械零件的工作能力计算准则机械零件的工作能力计算准则 机械零件的一般设计程序机械零件的一般设计程序 机械制造常用材料及其选择机械制造常用材料及其选择在在满足满足预期功能的前提下，预期功能的前提下，力求力求效率高、成本低、造型美观；效率高、成本低、造型美观；在预定的在预定的使用期限内使用期限内，安全可靠，操作方便，维修简单等。安全可靠，操作

2、方便，维修简单等。是：是：设计设计机械零件机械零件时，要必须考虑时，要必须考虑机械设计机械设计应满足的要求。应满足的要求。机械零件设计应满足的要求机械零件设计应满足的要求是是：使所设计的机械零件使所设计的机械零件既要工作可靠既要工作可靠，又要成本低廉又要成本低廉。机械零件机械零件由于某种原因而不能正常工作，称为由于某种原因而不能正常工作，称为失效失效。机械零件机械零件抵抗抵抗失效失效的能力，称为的能力，称为零件的工作能力零件的工作能力。对。对载荷载荷而言而言的的工作能力工作能力称为称为承载能力承载能力。衡量衡量零件工作能力零件工作能力的指标有：强度、刚度、耐磨性、振动稳定的指标有：强度、刚度、

3、耐磨性、振动稳定性和可靠性等。性和可靠性等。设计设计机械零件机械零件时，保证零件不产生时，保证零件不产生失效失效所依据的所依据的基本准则基本准则，称，称为为设计计算准则设计计算准则。设计计算准则设计计算准则的确定应该与的确定应该与零件的失效形式零件的失效形式紧密地联系起来。紧密地联系起来。由于由于这些准则这些准则能够判断零件是否具有足够的能够判断零件是否具有足够的工作能力工作能力，因此又，因此又把它们称为把它们称为机械零件机械零件的的工作能力计算准则工作能力计算准则。一般来讲一般来讲主要有主要有：强度计算准则强度计算准则刚度计算准则刚度计算准则耐磨性计算准则耐磨性计算准则振动稳定性计算准则振动

4、稳定性计算准则和可靠性计算准则等。和可靠性计算准则等。,零件的工作正应力和切应力，零件的工作正应力和切应力，MPa；零件材料的许用正应力和许用切应力，零件材料的许用正应力和许用切应力，MPa。或 强度计算强度计算是保证是保证零件工作能力零件工作能力的最基本计算准则。的最基本计算准则。强度准则强度准则为：为：yy,y,y或零件刚度零件刚度不够时会影响机械的正常工作，如不够时会影响机械的正常工作，如机床主轴机床主轴和电动机轴。和电动机轴。刚度准则刚度准则为：为：零件的挠度和变形角（挠角、扭转角）；零件的挠度和变形角（挠角、扭转角）；零件的许用挠度、许用偏转角或许用扭转角。零件的许用挠度、许用偏转角

5、或许用扭转角。pvpvpp式中：式中：v 零件工作表面的相对滑动速度零件工作表面的相对滑动速度(m/s)。零件过度磨损零件过度磨损会改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低会改变其结构形状和尺寸，削弱其强度，降低精度和效率，以致零件失效报废。因此，精度和效率，以致零件失效报废。因此，设计时设计时应使应使零件的磨损零件的磨损量量不超过允许值。不超过允许值。关于关于零件磨损零件磨损的计算，目前尚无简单可靠的的计算，目前尚无简单可靠的理论公式理论公式，常采，常采用用条件性计算条件性计算。即使接触表面上的。即使接触表面上的正压力正压力p 与与 pv值值小于或等于许小于或等于许用值用值p 和和 pv。其。

6、其表达式表达式为为 振动稳定性振动稳定性是零件在周期性外力作用下是零件在周期性外力作用下不发生剧烈振动的能力不发生剧烈振动的能力。振动振动会在零件中产生额外的会在零件中产生额外的变应力变应力，影响机械的工作质量，增大机，影响机械的工作质量，增大机械的噪声。械的噪声。发生发生共振的零件共振的零件将会丧失将会丧失振动稳定性振动稳定性，并会在短时间内损坏。，并会在短时间内损坏。因此，对于因此，对于高速旋转机械高速旋转机械或或高速运动的零件高速运动的零件，应当进行振动分，应当进行振动分析与计算，使它们的析与计算，使它们的固有频率固有频率 f 远离其远离其共振频率共振频率 fp。ffp85.0ffp15

7、.1或或RR 可靠度的定义可靠度的定义是：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规是：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率，它是时间的函数。定功能的概率，它是时间的函数。为了保证所设计的为了保证所设计的机械零件机械零件具有所需的具有所需的可靠度可靠度，就要对零件进，就要对零件进行行可靠性设计可靠性设计。零件的零件的可靠性计算准则可靠性计算准则就是使零件的就是使零件的可靠度可靠度R大于等于零件的大于等于零件的许用可靠度许用可靠度R，即，即 机械可靠性机械可靠性是指是指机械产品机械产品在规定的条件下和规定的时间内，完在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。成规定功能的能力。机

8、械产品的质量机械产品的质量一般应包含一般应包含产品性能指标产品性能指标和和可靠性指标可靠性指标。产品。产品的的可靠性可靠性用用可靠度可靠度R(t)来衡量。来衡量。机械零件机械零件的设计常按下列步骤进行的设计常按下列步骤进行:（1）拟定拟定零件的零件的；（2）确定作用在确定作用在零件上的零件上的；（3）选择合适的选择合适的；（4）根据零件可能出现的根据零件可能出现的失效形式失效形式，选用相应的，选用相应的，确定确定零件的零件的和和。应当注意，应当注意，零件尺寸的计算值零件尺寸的计算值一般并不是最终采用的数值，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准、规格加以设计者还要根据

9、制造零件的工艺要求和标准、规格加以；（5）绘制绘制并标注并标注必要的必要的。以上所述以上所述为为。在实际工作中，也常采用。在实际工作中，也常采用相反的方式相反的方式。这时先参照实物（或图纸）和经验数据，初步拟定零。这时先参照实物（或图纸）和经验数据，初步拟定零件的结构和尺寸，然后再用有关的判定条件件的结构和尺寸，然后再用有关的判定条件。还应注意，在一般机器中，只有还应注意，在一般机器中，只有是通过是通过确定其确定其形状和尺寸形状和尺寸的，而的，而则仅根据则仅根据和和进行进行设设计计。机械中机械中常用的材料常用的材料有有两大类两大类：金属材料金属材料 非金属材料非金属材料，包括，包括钢钢、铁铁等

10、等 即即黑色金属黑色金属以外的以外的 其它金属材料其它金属材料，如：如：铜铜、铝铝、镍镍及其及其合金合金等。等。一、一、黑色金属黑色金属（铁基金属铁基金属）材料材料 铁基金属材料铁基金属材料有有钢钢和和铸铁铸铁。是是（WC）2.11的的铁碳合金铁碳合金，它它是工业中应用最广的是工业中应用最广的金属材料金属材料。钢的品种钢的品种很多，分类较细。很多，分类较细。如如按按化学成分化学成分来分，来分，钢钢可分为：可分为：碳素钢碳素钢和和合金钢合金钢；低碳钢低碳钢（含碳量小于（含碳量小于0.25）中碳钢中碳钢（含碳量为（含碳量为0.250.6）高碳钢高碳钢（含碳量为（含碳量为0.6l.3）；）；按按用途

11、用途来分，来分，钢钢可分为可分为结构钢结构钢、工具钢工具钢和和特殊性能钢特殊性能钢等。等。钢：钢：按按含碳量高低含碳量高低可分为：可分为：工业上工业上更常将更常将钢的分类钢的分类如如下表下表所示：所示：碳素结构钢碳素结构钢(1)碳素钢碳素钢 优质碳素结构优质碳素结构 碳素工具钢碳素工具钢 铸钢铸钢 合金结构钢合金结构钢(2)合金钢合金钢 合金工具钢合金工具钢 不锈钢不锈钢(3)特殊性能钢特殊性能钢 耐热钢耐热钢 耐磨钢等耐磨钢等 钢：钢：工程结构用钢（普通低合金钢）工程结构用钢（普通低合金钢）机器零件用钢（渗碳钢，调质钢，机器零件用钢（渗碳钢，调质钢，弹簧钢，轴承钢）弹簧钢，轴承钢）刃具钢刃具

12、钢磨具钢磨具钢量具钢量具钢下面下面介绍介绍几种常用的几种常用的黑色金属黑色金属（铁基金属铁基金属）材料材料：是以是以铁铁和和碳碳为为主要组成成分主要组成成分，而常含硅、锰、硫和磷等杂质的而常含硅、锰、硫和磷等杂质的铁碳合金铁碳合金。其中，其中，硫硫和和磷磷是有害杂质，是有害杂质，所以，所以，钢的质量钢的质量高低主要按高低主要按硫硫和和磷的含量磷的含量而定。而定。（一一）碳素钢碳素钢碳素钢：碳素钢：碳素钢碳素钢 合金钢合金钢 铸铁铸铁下面下面介绍几种常用的介绍几种常用的碳素钢碳素钢：碳素结构钢碳素结构钢 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 碳素工具钢碳素工具钢 铸钢铸钢 碳素结构钢碳素结构钢的的一般一

13、般0.38 ，而以而以0.25 的最为常见。的最为常见。这类钢这类钢尽管尽管硫硫、磷磷等有害杂质含量较高，但等有害杂质含量较高，但性能上性能上仍能满足一般仍能满足一般工程结构、建筑结构及一些机件的使用要求。工程结构、建筑结构及一些机件的使用要求。其塑性好，有一定的强度，且价格低廉。其塑性好，有一定的强度，且价格低廉。这类钢这类钢通常轧制成：通常轧制成：钢板钢板、钢筋钢筋和和钢管钢管等，可用作桥梁、建筑物等，可用作桥梁、建筑物等的构件，也可用作等的构件，也可用作普通螺钉普通螺钉、螺帽螺帽和和铆钉铆钉等。等。1 1.碳素结构钢碳素结构钢由由Q（屈服点的（屈服点的“屈屈”字汉语拼音字首字汉语拼音字首

14、)、屈服点值、屈服点值、质量等级、质量等级、脱氧方法四部分组成。脱氧方法四部分组成。碳素结构钢碳素结构钢牌号牌号：质量等级质量等级有：有：A、B、C、D四种。四种。“F”沸腾钢；沸腾钢；“B”半镇静钢；半镇静钢；“Z”镇静钢；镇静钢；“TZ”特殊镇静钢；特殊镇静钢；通常通常“Z”和和“TZ”可省略。可省略。脱氧方法脱氧方法用用拼音字首拼音字首表示：表示：2.2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢 优质碳素结构钢优质碳素结构钢的的硫硫、磷磷含量较含量较碳素结构钢碳素结构钢低，具有较好的机械低，具有较好的机械性能，主要用于制造各种性能，主要用于制造各种机械零件机械零件。优质碳素结构钢优质碳素结构钢的的牌

15、号牌号：用：用两位数字两位数字表示表示钢的平均含碳量钢的平均含碳量的万分的万分之几，如之几，如 40 钢钢，表示该钢的，表示该钢的平均含碳量平均含碳量为为 0.4%。若钢中若钢中锰锰的含量的含量较高，则在较高，则在两位数字两位数字后面加符号后面加符号Mn；若为若为沸腾钢沸腾钢，则在，则在两位数字两位数字后面加符号后面加符号 F，如，如 65Mn、08F等。等。常用的常用的优质碳素结构钢优质碳素结构钢有：有：08，10，15，20，25等牌号等牌号属于属于低碳钢低碳钢，其塑性好，易于拉拔、冲压、，其塑性好，易于拉拔、冲压、锻造和焊接。锻造和焊接。30，35，40，45，50，55等牌号等牌号55

16、，60，65等牌号等牌号的钢的钢属于属于中碳钢中碳钢，其，其热处理工艺热处理工艺为为淬火淬火加加高温高温回火回火。因这些钢中的。因这些钢中的珠光体珠光体含量较多，故含量较多，故其其强度强度和和硬度硬度较较低碳钢低碳钢有所提高，且具有有所提高，且具有一定的一定的塑性塑性和和韧性韧性，广泛用于制造较重要，广泛用于制造较重要的的机械零件机械零件，如轴、齿轮、丝杠、连杆等。，如轴、齿轮、丝杠、连杆等。经过经过淬火淬火和和中温回火中温回火后，不仅后，不仅强度强度和和硬度硬度提高，且提高，且弹性弹性优良，常用来制造小弹簧、优良，常用来制造小弹簧、发条和钢丝绳等。发条和钢丝绳等。3.3.碳素工具钢碳素工具钢

17、 碳素工具钢碳碳素工具钢碳的的高达高达 0.65l.35，属于，属于共析钢共析钢和和过共过共析钢析钢，一般需要，一般需要热处理热处理后使用。后使用。这类钢这类钢经经热处理热处理后，具有较高的后，具有较高的硬度硬度和和耐磨性耐磨性，但，但韧性韧性、塑性塑性较差。主要用于较差。主要用于制造低速制造低速切削刃具切削刃具以及以及对热处理变形要求低对热处理变形要求低的的一般一般模具模具。碳素工具钢碳的牌号碳素工具钢碳的牌号：用：用“T”和和数字数字组成。组成。数字数字表示表示钢的平均含碳量钢的平均含碳量为为千分之几千分之几。如。如T8钢钢，表示，表示平均含碳平均含碳量量为为0.8的的碳素结构钢碳素结构钢

18、。若若牌号牌号末尾加末尾加“A”，则表示为，则表示为高级优质钢高级优质钢，如，如 T10A。常用的常用的碳素工具钢碳素工具钢有：有：T8、T10、T10A 和和T12 等牌号。等牌号。常用的常用的碳素工具钢碳素工具钢有：有：T8，T10，T10A 和和T12 等等牌号牌号。属于属于共析钢共析钢，在，在碳素工具钢碳素工具钢中中韧性韧性最好，最好，多用于制造承受冲击的工具，如錾子和短工工具等。多用于制造承受冲击的工具，如錾子和短工工具等。T8钢钢T10和和T10A 钢钢T12和和T13钢钢硬度硬度较高，且仍有一定较高，且仍有一定韧性韧性，常用来制造承钢锯条和小冲模具等。常用来制造承钢锯条和小冲模具

19、等。具有高的具有高的硬度硬度和和耐磨性耐磨性，但，但韧性韧性差，差，用于制造量具、锉刀及刮刀等。用于制造量具、锉刀及刮刀等。3.3.铸钢铸钢 在生产中，对于在生产中，对于形状复杂形状复杂的的零件零件难用难用锻压方法锻压方法成形，而用成形，而用铸铁铸铁又难以满足又难以满足性能要求性能要求，这时可采用，这时可采用铸钢铸钢。用用“Z+两组数字两组数字”表示，表示，ZG是是铸钢铸钢二字汉语拼音首位字母，二字汉语拼音首位字母，铸钢的铸钢的牌号牌号两组数字两组数字如如ZG200-400：分别表示分别表示最低屈服点最低屈服点和和最低抗拉强度的值最低抗拉强度的值，单位是，单位是MPa。表示表示屈服点屈服点不小

20、于不小于200MPa，抗拉强度抗拉强度不小于不小于400MPa的的铸钢铸钢。所谓所谓“合金钢合金钢”是指在是指在碳钢碳钢中加入一些中加入一些合金元素合金元素的的钢材钢材，以提高以提高钢钢的性能的性能。常加入的常加入的合金元素合金元素有：有：锰、硅、铬、镍、锰、硅、铬、镍、钼、钛、钨、钒、钼、钛、钨、钒、硼及稀土元素等。硼及稀土元素等。合金钢合金钢较较碳素钢碳素钢，具有较高的，具有较高的强度强度、韧性韧性和某些和某些特殊性能特殊性能。为了充分发挥为了充分发挥合金元素合金元素的作用，的作用，合金钢合金钢一般都要经过一般都要经过热处理热处理后才后才能使用。能使用。由于由于合金钢合金钢价格较昂贵，故价

21、格较昂贵，故常用于常用于制造制造重要的重要的或或要求具有特殊性要求具有特殊性能的能的和和。表示表示平均含碳量平均含碳量为为 0.12%,含含Cr量量小于小于 1.5%，含含Ni量量约约 3的的优质合金结构钢优质合金结构钢。合金结构钢合金结构钢的的牌号牌号：一般由：一般由三部分三部分组成：组成：即即“数字数字+元素元素+数字数字”（低合金钢、滚动轴承钢除外（低合金钢、滚动轴承钢除外）。）。其中：其中：前面的前面的数字数字：由由两位数字两位数字表示表示，表示表示钢的钢的平均含碳量平均含碳量的万分数的万分数；合金元素合金元素：以：以化学元素符号化学元素符号表示；表示；元素后面的元素后面的数字数字：表

22、示：表示元素元素在在钢中的含量钢中的含量，以，以百分数百分数表示；表示；当当平均含量平均含量低于低于 1.5时，时，牌号牌号中一般只标中一般只标元素符号元素符号而不标明而不标明含量含量。如：如：12CrNi3A：工业上常按工业上常按用途用途，将，将合金钢合金钢分为：分为：（1）合金结构钢合金结构钢（2）合金工具钢合金工具钢 ：是指在：是指在碳素结构钢碳素结构钢的基础上的基础上加入加入适量的适量的合金元素合金元素的的钢钢。与与碳素结构钢碳素结构钢相比，相比，合金结构钢合金结构钢具有：具有：更好的更好的力学性能力学性能，特别是特别是热处理性能热处理性能优良，优良，因此便于制造尺寸较大、形状复杂因此

23、便于制造尺寸较大、形状复杂或要求或要求淬火变形小淬火变形小的零件。的零件。：是指在：是指在碳素工具钢碳素工具钢的基础上，加入适量的的基础上，加入适量的合金元素合金元素的的钢材钢材。与与碳素工具钢碳素工具钢相比，相比，合金工具钢合金工具钢具有：具有：更好的更好的耐热性耐热性及及热处理工艺性热处理工艺性，用来制造用来制造形状复杂形状复杂等要求较高的等要求较高的刀具刀具和重要的和重要的模具模具及及量具量具。：是指具有：是指具有特殊物理特殊物理或或化学性能化学性能的的合金钢合金钢。它它的的种类很多种类很多，并正在迅速发展中。，并正在迅速发展中。现用的现用的特殊性能钢特殊性能钢主要有：主要有：不锈钢不锈

24、钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢磁钢等。磁钢等。特殊性能钢特殊性能钢的的编号方法编号方法：基本上与：基本上与合金工具钢合金工具钢相同，相同，牌号牌号头部的头部的数字数字：表示：表示平均含碳量平均含碳量的的千分之几千分之几，若若平均含碳量平均含碳量千分之一时，用千分之一时，用“0”表示；表示；若若平均含碳量平均含碳量0.03%时，用时，用“00”表示。表示。虽然虽然铸铁铸铁的的抗拉强度抗拉强度、塑性塑性和和韧性韧性不如不如钢钢，但但它它具有良好的具有良好的铸造性铸造性、耐磨性耐磨性和和切削加工性切削加工性。此外，它熔炼简便，成本低廉。此外，它熔炼简便，成本低廉。因而在工业中得到因而在工业中得到广泛应用

25、广泛应用。是是含碳量含碳量大于大于 2.11 的的铁碳合金铁碳合金。工业上常用工业上常用铸铁铸铁的的碳的质量分数碳的质量分数一般为一般为 2.54.0，此外，还含有较多的硅、硫、锰、磷等杂质。此外，还含有较多的硅、硫、锰、磷等杂质。铸铁铸铁中的这些杂质元素，比中的这些杂质元素，比碳素钢碳素钢多。多。铸铁铸铁铸铁的特点铸铁的特点：根据根据铸铁铸铁中中碳的存在形式碳的存在形式不同，不同，铸铁铸铁可分为：可分为：白口铸铁白口铸铁（碳碳以以渗碳体渗碳体的形式存在）的形式存在）灰口铸铁灰口铸铁（碳碳以以石墨石墨的形式存在）的形式存在）铸铁的分类铸铁的分类：由于由于白口铸铁白口铸铁硬而脆，很难进行硬而脆，

26、很难进行切削加工切削加工，工业上很少用它来，工业上很少用它来制造制造机械零件机械零件，主要用于制造，主要用于制造可锻铸铁可锻铸铁，农业上制作，农业上制作犁铧耐磨件犁铧耐磨件。灰口铸铁灰口铸铁在生产中在生产中应用较多应用较多。灰口铸铁灰口铸铁根据根据石墨石墨的存在形式，的存在形式，又又可分为可分为：灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁可锻铸铁等。可锻铸铁等。在工程上，通常把除了在工程上，通常把除了钢铁材料钢铁材料以外的以外的其它金属其它金属或或合金合金，通，通称为称为（或（或或或）。如铝、铜、镁、钛及）。如铝、铜、镁、钛及锡等金属及合金。锡等金属及合金。具有某些特殊的性能和特点，是现代工

27、业中不可缺具有某些特殊的性能和特点，是现代工业中不可缺少的材料。少的材料。很多，本节只介绍很多，本节只介绍工业上及汽车中工业上及汽车中广泛使用的广泛使用的铝铝、铜铜及其及其合金合金。纯铜纯铜外观呈紫红色，故称外观呈紫红色，故称紫铜紫铜。纯铜纯铜具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性，塑性高，强度和硬具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性，塑性高，强度和硬度较低。它在工业中主要用途是：制造导线、热交换器和油管等。度较低。它在工业中主要用途是：制造导线、热交换器和油管等。1.1.纯铜纯铜 纯铜的编号纯铜的编号：用：用“T+数字数字”表示，表示，如如T1，T2，T3，等，其中：，等，其中：T为为“铜铜”汉语

28、拼音首字母，汉语拼音首字母，数字数字表示表示铜的纯度铜的纯度，数字数字越大，越大，纯度纯度越低。越低。纯铜的强度纯铜的强度很低，很少用来制造很低，很少用来制造机械零件机械零件。在机械制造中，广泛采用在机械制造中，广泛采用“铜合金铜合金”，其中常用的是，其中常用的是黄铜黄铜、青青铜铜。铜合金铜合金比比纯铜纯铜强度高，且具有许多优良的物理、化学性能。强度高，且具有许多优良的物理、化学性能。常用的常用的铜合金铜合金是是青铜青铜和和黄铜黄铜。(1)(1)黄铜黄铜 黄铜黄铜是以是以锌锌为主加元素的为主加元素的铜合金铜合金。铜铜中加中加锌锌后，提高了后，提高了强度强度和和塑性塑性，主要用于制造，主要用于制

29、造散热器管散热器管、弹弹簧簧、衬套衬套及及耐腐件耐腐件等。等。2.2.铜合金铜合金 黄铜的牌号黄铜的牌号：为：为“T+数字数字”，数字数字表示表示铜的百分含量铜的百分含量，如：，如：H70，H80等。等。青铜青铜是是铜铜与与锌锌、镍镍以外的以外的元素元素组成的组成的合金合金。青铜青铜分为分为锡青铜锡青铜和和无锡青铜无锡青铜两种。两种。锡青铜锡青铜是由是由铜铜和和锡锡组成的组成的合金合金，具有良好的，具有良好的耐磨性耐磨性和和减磨性减磨性；而；而且铸造性能和加工性能良好，常用且铸造性能和加工性能良好，常用铸造方法铸造方法制造制造耐磨零件耐磨零件，如汽车水，如汽车水箱盖出水阀弹簧等弹性件，也可用做

30、发动机摇臂衬套、连杆衬套等耐箱盖出水阀弹簧等弹性件，也可用做发动机摇臂衬套、连杆衬套等耐磨件。磨件。青铜青铜主要用于制造轴瓦、蜗轮等耐磨、耐蚀零件等。主要用于制造轴瓦、蜗轮等耐磨、耐蚀零件等。青铜的编号青铜的编号：是：是“Q+主加元素符号主加元素符号+主加元素含量主加元素含量+其它元素含其它元素含量量”。（2）青铜青铜表示表示该青铜合金该青铜合金含铝含铝 8.0%10%，含铁含铁 2.0%4.0%，其余为其余为铜铜和和铝青铜铝青铜。如如QAl9-4：主要特点主要特点：密度小，导电性和导热性好，仅次于银和铜。密度小，导电性和导热性好，仅次于银和铜。价格低廉，资源丰富。价格低廉，资源丰富。铝铝在大

31、气中有良好的在大气中有良好的抗腐蚀性抗腐蚀性，塑性好塑性好，但，但强度低强度低。工业纯铝的牌号工业纯铝的牌号：有：有L1，L2，L3，L6等等;“L”是是铝铝的汉语拼音首字母，的汉语拼音首字母，后面数字后面数字越大，越大，纯度纯度越低。越低。铝铝主要用于制造电线、电缆、散热器以及不生锈而强度要求不高主要用于制造电线、电缆、散热器以及不生锈而强度要求不高的日用器皿和用具等。的日用器皿和用具等。1.1.纯铝纯铝 的强度很低，的强度很低，铝铝与硅、铜、镁、锰等组成与硅、铜、镁、锰等组成铝合金铝合金。铝合金铝合金与铝相比，具有较高的强度。在制造轻质零件，特别是在与铝相比，具有较高的强度。在制造轻质零件

32、，特别是在航空工业中得到广泛应用。航空工业中得到广泛应用。2.2.铝合金铝合金可分为可分为：又可分为：又可分为：（1）形变铝合金形变铝合金；（2）铸造铝合金铸造铝合金。防锈铝合金防锈铝合金；编号用；编号用“LF+顺序号顺序号”表示，表示，如如LF2，LF21等等；硬铝合金硬铝合金；编号用；编号用“YL+顺序号顺序号”表示，表示，如如YL1，YL11等等。是用来制造是用来制造滑动轴承轴瓦滑动轴承轴瓦和和轴承内衬轴承内衬的合金。的合金。滑动轴承滑动轴承支承支承轴轴工作，减少工作，减少轴轴和和轴瓦轴瓦之间的摩擦，把之间的摩擦，把磨损磨损主要集主要集中在轴瓦上。中在轴瓦上。常用的常用的有：有：锡基轴承

33、合金锡基轴承合金铅基轴承合金铅基轴承合金铝基轴承合金铝基轴承合金铜基轴承合金等。铜基轴承合金等。工程上常用的工程上常用的非金属材料非金属材料，一般，一般包括包括：（即分子量特别大的有机化合物）（即分子量特别大的有机化合物）塑料塑料橡胶等；橡胶等；它它包括包括：它它包括包括：陶瓷陶瓷玻璃等；玻璃等；它它包括包括：金属和金属之间金属和金属之间非金属和金属之间非金属和金属之间非金属和非金属之间的复合材料。非金属和非金属之间的复合材料。具有具有金属材料金属材料所不及的所不及的某些特性某些特性，高弹性、绝缘性、耐高温、抗腐蚀，高弹性、绝缘性、耐高温、抗腐蚀，硬、脆、质轻等，硬、脆、质轻等，因而在因而在中

34、逐步取代中逐步取代某些金属材料某些金属材料，得到越来越广泛的应用。得到越来越广泛的应用。如如是以分子量较大的是以分子量较大的合成树脂合成树脂为为主要成分主要成分，加入各种加入各种添加剂添加剂，在加工过程中能以在加工过程中能以塑制成型塑制成型的的有机高分子材料有机高分子材料。是从煤、石油和天然气中提炼出来的是从煤、石油和天然气中提炼出来的高分子化合物高分子化合物。按按应用范围应用范围，可分为，可分为两大类两大类：通用塑料通用塑料 工程塑料工程塑料聚乙烯聚乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚丙烯聚丙烯酚醛塑料酚醛塑料和氨基塑料等和氨基塑料等六大品种六大品种。：是是指指产量大产量大、用途广用途广、

35、价格低廉价格低廉的的：是指用于制造是指用于制造工程构件工程构件和和机械零件机械零件的的塑料塑料。它们具有它们具有较高强度较高强度、刚度刚度和和韧性韧性，且，且耐热耐热、耐辐照耐辐照、耐腐蚀性好耐腐蚀性好。这类塑料这类塑料常用的有：常用的有：尼龙（聚酰胺尼龙（聚酰胺)聚甲醛聚甲醛聚矾聚矾聚碳酸酯聚碳酸酯酚醛塑料等。酚醛塑料等。是受热发生化学变化而固化成型，是受热发生化学变化而固化成型，成型后再受热，也不会软化变形，成型后再受热，也不会软化变形，如酚醛塑料、环氧塑料等。如酚醛塑料、环氧塑料等。的的特点特点：按按树脂树脂的的热性能热性能分为：分为：(1)热塑性塑料热塑性塑料(2)热固性塑料热固性塑料

36、的的特点特点：加热后软化，冷却后又硬化成型，加热后软化，冷却后又硬化成型，随着温度变化，可以反复进行。随着温度变化，可以反复进行。这类塑料这类塑料强度较高，成型工艺性良好，但耐热性和刚度较低。强度较高，成型工艺性良好，但耐热性和刚度较低。聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙、酚醛塑料、聚碳酸酯等都属于酚醛塑料、聚碳酸酯等都属于热素性塑料热素性塑料。目前目前塑料塑料在在机械制造中机械制造中主要用于制作：齿轮、轴承、仪表外壳、主要用于制作：齿轮、轴承、仪表外壳、把手、阀门、化工容器等。把手、阀门、化工容器等。常用常用塑料塑料的的主要特性主要特性及其在及其在汽车上的应用汽车上的应用，见，见

37、表表1-12。橡胶橡胶也是以也是以高分子化合物高分子化合物为基础的为基础的，它与它与塑料塑料的最大区别，是的最大区别，是它的它的高弹性高弹性。橡胶橡胶高弹性变形时，高弹性变形时，变形变形可达可达100%1000%。普通橡胶普通橡胶特种橡胶特种橡胶根据根据原料的来源原料的来源，可分为：可分为：按按应用范围应用范围，又可分为：又可分为：天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶 1.1.，是以，是以天然橡胶天然橡胶为为生胶生胶组成的组成的橡胶材料橡胶材料，属于，属于通用橡胶通用橡胶。天然橡胶制品天然橡胶制品是是橡胶橡胶（生胶）加入各种（生胶）加入各种配合剂配合剂，经，经过过硫化处理硫化处理所所得到的得到的产

38、品产品。经。经过过硫化处理硫化处理后的后的橡胶橡胶具有一定的具有一定的强度强度，其，其性能性能在很大在很大温度范围内温度范围内是稳定的。是稳定的。2.2.，是以，是以石油石油、天然气天然气和和煤煤等为等为原料原料，通过，通过化学合成化学合成的方的方法制成的与法制成的与天然橡胶性质相似天然橡胶性质相似的的高分子材料高分子材料。合成橡胶合成橡胶的原料来源丰富，成本低廉，其品种和数量较多，的原料来源丰富，成本低廉，其品种和数量较多，产量产量已超过已超过天然橡胶天然橡胶。的的性能性能与与天然橡胶天然橡胶相似，相似，物理性能物理性能和和机械加工性机械加工性能能较好，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等。较好

39、，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等。，是指具有，是指具有耐热耐热、耐寒耐寒、耐油耐油和和耐化学腐蚀耐化学腐蚀等特殊等特殊性能的性能的橡胶橡胶，如硅橡胶、氟橡胶、聚氯酯橡胶等。，如硅橡胶、氟橡胶、聚氯酯橡胶等。具有透明、隔音、隔热具有透明、隔音、隔热等特性等特性及良好的及良好的化学稳定性化学稳定性，并且并且原料丰富原料丰富，生产简单生产简单。玻璃玻璃在在汽车上汽车上主要用于主要用于车窗车窗、挡风玻璃挡风玻璃等，等，轿车上玻璃轿车上玻璃的使用量约占的使用量约占轿车总重量轿车总重量的的3。是由是由二氧化硅二氧化硅和各种和各种金属氧化物金属氧化物组成的组成的无机化合物无机化合物，它它是由是由石英石英等

40、等硅酸盐矿物材料硅酸盐矿物材料经过配料、熔制而成的。经过配料、熔制而成的。普通平板玻璃普通平板玻璃强度低，破碎后容易伤人，不宜作为强度低，破碎后容易伤人，不宜作为汽车用玻璃汽车用玻璃。皆采用皆采用钢化玻璃钢化玻璃、夹层玻璃夹层玻璃等安全玻璃。等安全玻璃。常用的常用的玻璃玻璃主要有：主要有：普通平板玻璃普通平板玻璃钢化玻璃钢化玻璃和和夹层玻璃夹层玻璃等。等。：是由是由普通玻璃普通玻璃经一定的经一定的热处理热处理后制成的。后制成的。的的特点特点：抗弯强度高，冲击韧性较高，而且在受到冲撞：抗弯强度高，冲击韧性较高，而且在受到冲撞时，一旦冲撞点处的玻璃破碎，整个玻璃就像雪崩般破碎，形成不锋时，一旦冲撞

41、点处的玻璃破碎，整个玻璃就像雪崩般破碎，形成不锋利的颗粒碎片，这样对人体的伤害大为减小，同时也避免人体冲撞到利的颗粒碎片，这样对人体的伤害大为减小，同时也避免人体冲撞到破璃。破璃。：又称为又称为安全玻璃安全玻璃，它是将两片以上的，它是将两片以上的平板类玻璃平板类玻璃用聚用聚乙烯醇缩丁醛塑料衬片乙烯醇缩丁醛塑料衬片黏合而成黏合而成。的的特点特点：具有较高的强度，同时由于具有夹层安全膜，：具有较高的强度，同时由于具有夹层安全膜，玻璃受冲撞破碎后呈辐射状碎裂，但仍能粘连在安全膜上。这样可避玻璃受冲撞破碎后呈辐射状碎裂，但仍能粘连在安全膜上。这样可避免伤人，具有很高的安全性。免伤人，具有很高的安全性。

42、属于高级的属于高级的，在，在汽车上汽车上常用于的常用于的。1.是以硅酸盐为原料，经过配制，烧结而制成的。是以硅酸盐为原料，经过配制，烧结而制成的。质地坚硬，耐腐蚀性好，不导电，易于加工成型，是应质地坚硬，耐腐蚀性好，不导电，易于加工成型，是应用广泛的用广泛的传统材料传统材料。日用陶瓷日用陶瓷（如器皿、工艺品、卫生设施等）（如器皿、工艺品、卫生设施等）常用作：常用作：建筑陶瓷建筑陶瓷（如各种墙、地砖等）（如各种墙、地砖等）电瓷电瓷（如绝缘器件等）（如绝缘器件等）汽车上的汽车上的发动机火花塞发动机火花塞就是由就是由制成的。制成的。：是无机非金属材料。：是无机非金属材料。可分为可分为两大类两大类：（

43、或称（或称传统陶瓷传统陶瓷）（又分为（又分为:工程陶瓷工程陶瓷和和功能陶瓷功能陶瓷）2.工程陶瓷工程陶瓷：是指具有优良的：是指具有优良的物理物理、化学化学和和机械性能机械性能的的。它它是以是以氧化铝氧化铝、氧化硅氧化硅、碳化硅碳化硅或或氧化硼氧化硼等化合物为等化合物为原料原料经过配经过配制，烧结而制成的。制，烧结而制成的。作为一种新型的高强度、高硬度、高耐热性、高耐磨性作为一种新型的高强度、高硬度、高耐热性、高耐磨性和高耐腐蚀性材料，现在汽车上也有十分广阔的应用前景。和高耐腐蚀性材料，现在汽车上也有十分广阔的应用前景。目前，目前，工程陶瓷工程陶瓷已应用于燃气涡轮机零件、柴油机喷嘴、气门零已应用

44、于燃气涡轮机零件、柴油机喷嘴、气门零件和活塞等。件和活塞等。3.：是指一些具有特殊的：是指一些具有特殊的介电性介电性、压电性压电性、导电性导电性、透气透气性性和和磁性磁性等性能的等性能的。它它在在汽车上汽车上主要用于各种电子设备的传主要用于各种电子设备的传感器、导电材料和显示元件等。感器、导电材料和显示元件等。主要有：玻璃纤维、碳纤维等。主要有：玻璃纤维、碳纤维等。是将是将两种两种或或两种以上两种以上物理化学性质物理化学性质及及力学性质力学性质不同的不同的材料，用材料，用人工的方法人工的方法使其均匀结合而成的使其均匀结合而成的一种材料一种材料。一般由一般由基体材料基体材料和高强度的和高强度的增

45、强剂增强剂组成。组成。主要有主要有三类三类：金属材料金属材料 高分子材料高分子材料 陶瓷材料。陶瓷材料。按按的形状的形状，可分为可分为三种类型三种类型：纤维增强复合材料；纤维增强复合材料；层合复合材料；层合复合材料；颗粒复合材料。颗粒复合材料。是以是以塑料塑料、橡胶橡胶、陶瓷陶瓷或或金属金属为为基体基体，以高弹，以高弹性模量、高强度的性模量、高强度的纤维纤维作为作为增强材料增强材料而形成的。而形成的。1.以以玻璃纤维增强玻璃纤维增强的的塑料塑料：通常称为：通常称为玻璃钢玻璃钢。具有具有密度小密度小、强度高强度高、耐蚀性好耐蚀性好的优点，是应用广泛的的优点，是应用广泛的复合材复合材料料，可用来制

46、造，可用来制造车身车身、船体船体、直升机的旋翼直升机的旋翼、石油化工的管道石油化工的管道、阀门阀门等。等。玻璃纤维玻璃纤维碳纤维碳纤维石墨纤维石墨纤维碳化纤维以及氮化铝、氮化硅晶等。碳化纤维以及氮化铝、氮化硅晶等。主要有：主要有：2.层合复合材料层合复合材料3.颗粒复合材料颗粒复合材料：是由两层或三层以上是由两层或三层以上材料叠合材料叠合，便形成便形成层合复合材料层合复合材料。如：锡基轴承合金如：锡基轴承合金-钢双金属层滑动轴承材料等。钢双金属层滑动轴承材料等。：是由一种或多种高硬度、高强度的是由一种或多种高硬度、高强度的细小颗粒细小颗粒均匀均匀 分布在韧性好的分布在韧性好的基体材料中基体材料中所形成的所形成的材料材料。由由Al2O3、MgO、BeO等等氧化物氧化物或或TiC、WC、SiC等等碳化物陶碳化物陶瓷颗粒瓷颗粒分布在分布在金属金属（如（如Ti、Cr、Ni、Co、Fe 等）中形成的等）中形成的，便属于，便属于。P128-129：题题9-1 题题9-6