第 6章 机械零件设计和计算概论
6-1 机械零件设计概述
6-2 机械零件的工作能力准则
6-3 许用应力和安全系数
6-4 常用材料及其选择
6-5 机械零件的工艺性和标准化
基本要求,
? 掌握零件常见的失效形式和设计准则
? 掌握许用应力、安全系数的概念及确定方法
? 了解零件的常用材料及性能
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
6-1 机械零件机械零件设计概述
一,机械零件分类
二,机械零件设计基本要求
三,机械零件设计过程
四,机械零件传统设计方法
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、机械零件分类
机器,机械、机构的总称
构件 —— 运动的单元
零件 —— 制造的单元
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
通用
零件
传动件,齿轮、蜗杆、带、链
联接件,螺栓、键、花键
支承件,轴、轴承机
械
零
件
专用零件：水轮机叶片、活塞、曲轴,飞机螺旋桨
其它,联轴器、弹簧、机架
二、机械零件设计基本要求
1、满足功能要求，能够准确实现预定的功能
2、工作可靠，在预定的工作期限内不能失效
3、经济性要求
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
三、机械零件设计过程
? 零件设计时的共性：
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 过程：
1、拟订零件的设计简图
2、确定载荷的大小及位置
3、选择材料
4、根据失效形式选用判定条件，设计出零件的主要参数
5、绘制零件工作图
工作原理、结构、
类型、应用场合
受力分析、
失效形式
设计准则、
设计计算
四、机械零件传统设计方法
? 理论设计 (半经验设计 )：
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 类比设计：
? 与已有的同类产品进行比较来设计新产品。这种方法在
工程实际中用得较多，特点是节省时间，较可靠
? 经验设计：
? 根据实践中归纳出的经验公式和经验数据进行设计，缺
乏创新
? 模型实验设计：
? 用于大型、复杂零件的设计
强度条件 (或刚度 ) 设计计算 尺寸 校核计算 强度条件 (或刚度 )
6-2 机械零件的工作能力准则
一,机械零件常见失效形式
二,工作能力准则
三,强度准则
四,刚度准则
五,耐磨性准则
六,振动稳定性准则
七,耐热性准则
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、机械零件常见失效形式
? 失效,丧失工作能力或达不到设计要求的性能，不仅仅指
破坏
常见主要失效形式有：
? 断裂：如轴、齿轮轮齿发生断裂
? 表面点蚀：工作表面片状剥落
? 塑性变形：零件发生永久性变形
? 过大弹性变形
? 表面破坏
? 过大振动和噪声、过热等
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 例如轴可能的失效形式：
断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振
强度问题
刚度问题
耐磨性问题
Fn
二、工作能力准则
? 工作能力,不失效条件下零件的安全工作限度
? 这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，所以又
常称为“承载能力”
? 如：
? 吊钩最大起重量 —— 50 kN
? 工作能力或承载能力 —— 50 kN
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 工作能力准则,衡量零件工作能力的指标
? 对零件设计，针对其主要失效形式选择适
合的工作能力准则进行设计
? 具体有,强度准则、刚度准则、耐磨性准
则、振动稳定性准则、耐热性准则
50 kN
三、强度准则
? 机械零件工作能力的最基本准则
? 强度,材料抵抗断裂或残余变形的能力
? 强度准则,工作应力 ≤许用应力
? σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,断裂、疲劳破坏、残余变形
? 典型零部件,轴、齿轮,带轮等
Slim][
??? ??正应力：
Slim][
??? ??剪应力：
极限应力
四、刚度准则
? 刚度,材料抵抗弹性变形的能力
? 刚度准则,实际变形量 ≤许用变形量
弯曲刚度：挠度条件,y ≤[y]
倾角条件,θ≤[θ]
扭曲刚度：扭角条件,j ≤ [j]
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,过大的弹性变形
? 典型零部件,轴、蜗杆等
五、耐磨性准则
? 耐磨性,零件抗磨损的能力
? 磨损是相当复杂的物理化学过程
? 影响磨损的因素包括载荷的大小和性质、滑动速度、润滑
剂的化学性质和物理性质等
? 具体有,磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲
蚀磨损、微动磨损
? 耐磨性准则：
? P???? ???????
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,零件表面破坏
? 典型零部件,齿轮、轴承、链等
六、振动稳定性准则
? 共振,当机器的自振频率与周期性干扰力变化频
率相同或整数倍时，就会发生共振，此时振幅急
剧增大，导致零件破坏或机器工作条件失常等
? 振动稳定性,机器工作时振幅不能超过许可值
? 振动稳定性准则,0.85f >fp 或 1.15f<fp
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,共振产生的工作失常
? 典型零部件,轴等
七、耐热性准则
? 高温引起承载能力降低、蠕变，也会造成热变形、
附加热应力，破坏正常的润滑条件，改变零件间
的间隙，降低精度等
? 耐热性准则,工作温度低于许用值
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,高温引起的润滑不良、蠕变
? 典型零部件,蜗杆、齿轮、滑动轴承等
6-3 许用应力和安全系数
一,载荷
二,应力
三,极限应力
四,许用应力和安全系数
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、载荷
? 载荷,作用于零件上的力或力矩
? 工作载荷,机器正常工作时所受的实际载荷
? 名义载荷,理想工作条件下的载荷
? 计算载荷,作用于零件的实际载荷，考虑各种附加载荷
? 计算载荷 =K × 名义载荷
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
载荷系数
二、应力
? 静应力,不随时间改变或变化缓慢的应力
? 变应力,随时间作周期性或非周期性变化的应力
? 变应力,稳定变应力（ 随时间作周期性 ）、不稳定变应
力（ 非周期性循环变应力 ）
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 稳定变应力,对称循环变应力、
脉动循环变应力、非对称循环变
应力
t
? t
?
?min
?max
?m
应力参数
? 以正应力 ?为例
? 最大应力,?max= ?m+?a
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
2
m inm a x ?????
a
2
m inm a x ?????
m
m ax
m in
?
??r 1~1 ???r
t
?
?min
?max
?m
静应力
? 应力表达,?+1（ ?+1 ）
? 最大应力,?max
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
t
?
?m
0??a
m????? m inm a x
1??r
脉动循环变应力
? 应力表达,?0（ ?0 ）
? 最大应力,?max
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
?m
t
?
0min ??
2
m ax??? ??
ma
0?r
对称循环变应力
? 应力表达,??1（ ??1 ）
? 最大应力,?max
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
t
?
m inm ax ?? ??
0?m?
1??r
m i nm a x ??? ???a
三、极限应力
1 静应力下的极限应力
? 与材料性能有关
? 脆性材料取强度极限 ?B(?B)
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 塑性材料取屈服极限
?S(?S)
?B
e
?
玻璃钢
灰口铸铁
e
?
?p ?S ?B
A
B C
D
E
2 变应力下的极限应力
? 疲劳极限,依据防疲劳断裂的准
则确定
? 材料经过 N0次应力循环不发生破
坏的应力最大值 ?r(?r)
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 各种材料的 ?r可从有关手册中查取
0NN
N
?
rN?
r?
有限寿命区 无限寿命区
四、许用应力和安全系数
? 许用应力,设计零件时
所依据的条件应力
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 安全系数 ↑→ 许用应力 ↓→ 结构笨重
? 安全系数 ↓→ 许用应力 ↑→ 不够安全
?
??
S
lim][ ?
?
??
S
lim][ ?
许用应力 极限应力
安全系数
许用应力确定
1 查许用应力表
? 根据实践经验制成表格选取
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
2 部分系数法
? S=S1S2S3
? S1,计算载荷和应力准确性系数（ 1~1.5)
? S2,材料的均匀系数（铸铁,1.5~2.5,钢,1.2~1.5）
? S3,零件重要性系数（ 1~1.5)
6-4 常用材料及其选择
一,常用材料
二,热处理方法
三,材料力学性能指标
四,材料选择原则
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、常用材料
常用零件材料的力学性能等级和牌号
1 铸铁,含Ｃ＞ 2.06％ → 易成型、价廉、吸振、可靠性差
? 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁
2 钢,含Ｃ量＜ 1.4％ → 常用
? 碳素钢, （含Ｓ、Ｐ量不同） 普通碳素钢、优质碳素钢
? 合金钢,综合机械性能好，但较贵
? 合金钢的优良性能取决于化学成份及热处理
? 铸钢,含Ｃ → （ 0.15～ 0.6）％ → 易成型
3 有色金属合金,有特殊性能，价昂 → 少用
? 铝合金、铜合金（黄铜、青铜）、轴承合金
4 非金属材料：
? 工程塑料、橡胶、烧结材料、复合材料 …
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
二、热处理方法
1 退火
2 正火
3 淬火
4 回火
5 表面热处理
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
热处理比较
1 退火
? 降低硬度、提高韧性、细化晶粒、
消除内应力
2 正火
? 用于处理低中碳钢，代替低中碳钢
的退火。提高硬度，增加韧性,易
于切削，减少应力
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
3 淬火（蘸火）
? 提高硬度和耐磨性、但内应力增大，会发脆，应再回火
4 回火
? 消除淬火后的内应力，以获得零件所需的性能，提高韧性
? 低温回火,高强度、高硬度及良好的耐磨性
? 中温回火,高弹性、硬度中等
? 高温回火,强度、塑性、韧性都较好 (调质 —— 淬火 +高温回火 )
正火 (空冷 )
退火 (炉冷 )
回火
加热
保温
淬火
时间
温度
表面热处理
? 表面热处理,表面增硬，芯部韧
? 表面淬火法（火焰加热、感应加热 … ）
? 化学热处理（渗碳、氮化、氰化,..）
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
三、材料力学性能指标
? 弹性极限,?P
? 抗拉强度,?B
? 屈服强度,?S ( ?0.2 )
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 硬度：
? HBS:布氏硬度
? 硬度机压头为淬火钢球，不能测太硬的材料，一般 HBS<450
? HRC,HRB,HRA:洛氏硬度
? 120o金刚石锥体，载荷 150kgf,不能册硬、脆的薄层零件
? HV:维氏硬度
? 136 o金刚石四角锥体，载荷小,5-30kgf
? 显微硬度
? 三种硬度单位之比较：
? HV(维氏 ) ≈ HBS(布氏 )； HRC(洛氏 )× 10 ≈ HBS
?p ?S ?B
e
?
A
B C
D
E
四、材料选择原则
? 使用要求, 使用环境、载荷性质、结构、重要程度,..
? 工艺要求, 零件及其毛坯的形状、批量、加工方法,..
? 经济要求, 材料价格结合加工费用、材料利用率,..
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
6-5 机械零件的工艺性和标准化
一、工艺性
主要体现在下面三个方面：
1,毛坯选择合理
铸件、锻件,型材 …？单件生产、批量生产？
2,结构设计合理
几何形状力求简单，截面大小尽可能均匀,..
3,制造精度及表面粗糙度选择合理
二、标准化
品种规格的系列化、零部件的通用化、产品质量标准化
国际标准 ISO、国家标准 GB、行业标准 (JB,YB,QB)、企业标准
标准又分为 强制性（ GB）和推荐性（ GB/T） 两种
这些标准在机械手册中可以查到，我们应学会查手册
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
6-1 机械零件设计概述
6-2 机械零件的工作能力准则
6-3 许用应力和安全系数
6-4 常用材料及其选择
6-5 机械零件的工艺性和标准化
基本要求,
? 掌握零件常见的失效形式和设计准则
? 掌握许用应力、安全系数的概念及确定方法
? 了解零件的常用材料及性能
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
6-1 机械零件机械零件设计概述
一,机械零件分类
二,机械零件设计基本要求
三,机械零件设计过程
四,机械零件传统设计方法
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、机械零件分类
机器,机械、机构的总称
构件 —— 运动的单元
零件 —— 制造的单元
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
通用
零件
传动件,齿轮、蜗杆、带、链
联接件,螺栓、键、花键
支承件,轴、轴承机
械
零
件
专用零件：水轮机叶片、活塞、曲轴,飞机螺旋桨
其它,联轴器、弹簧、机架
二、机械零件设计基本要求
1、满足功能要求，能够准确实现预定的功能
2、工作可靠，在预定的工作期限内不能失效
3、经济性要求
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
三、机械零件设计过程
? 零件设计时的共性：
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 过程：
1、拟订零件的设计简图
2、确定载荷的大小及位置
3、选择材料
4、根据失效形式选用判定条件，设计出零件的主要参数
5、绘制零件工作图
工作原理、结构、
类型、应用场合
受力分析、
失效形式
设计准则、
设计计算
四、机械零件传统设计方法
? 理论设计 (半经验设计 )：
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 类比设计：
? 与已有的同类产品进行比较来设计新产品。这种方法在
工程实际中用得较多，特点是节省时间，较可靠
? 经验设计：
? 根据实践中归纳出的经验公式和经验数据进行设计，缺
乏创新
? 模型实验设计：
? 用于大型、复杂零件的设计
强度条件 (或刚度 ) 设计计算 尺寸 校核计算 强度条件 (或刚度 )
6-2 机械零件的工作能力准则
一,机械零件常见失效形式
二,工作能力准则
三,强度准则
四,刚度准则
五,耐磨性准则
六,振动稳定性准则
七,耐热性准则
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、机械零件常见失效形式
? 失效,丧失工作能力或达不到设计要求的性能，不仅仅指
破坏
常见主要失效形式有：
? 断裂：如轴、齿轮轮齿发生断裂
? 表面点蚀：工作表面片状剥落
? 塑性变形：零件发生永久性变形
? 过大弹性变形
? 表面破坏
? 过大振动和噪声、过热等
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 例如轴可能的失效形式：
断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振
强度问题
刚度问题
耐磨性问题
Fn
二、工作能力准则
? 工作能力,不失效条件下零件的安全工作限度
? 这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，所以又
常称为“承载能力”
? 如：
? 吊钩最大起重量 —— 50 kN
? 工作能力或承载能力 —— 50 kN
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 工作能力准则,衡量零件工作能力的指标
? 对零件设计，针对其主要失效形式选择适
合的工作能力准则进行设计
? 具体有,强度准则、刚度准则、耐磨性准
则、振动稳定性准则、耐热性准则
50 kN
三、强度准则
? 机械零件工作能力的最基本准则
? 强度,材料抵抗断裂或残余变形的能力
? 强度准则,工作应力 ≤许用应力
? σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,断裂、疲劳破坏、残余变形
? 典型零部件,轴、齿轮,带轮等
Slim][
??? ??正应力：
Slim][
??? ??剪应力：
极限应力
四、刚度准则
? 刚度,材料抵抗弹性变形的能力
? 刚度准则,实际变形量 ≤许用变形量
弯曲刚度：挠度条件,y ≤[y]
倾角条件,θ≤[θ]
扭曲刚度：扭角条件,j ≤ [j]
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,过大的弹性变形
? 典型零部件,轴、蜗杆等
五、耐磨性准则
? 耐磨性,零件抗磨损的能力
? 磨损是相当复杂的物理化学过程
? 影响磨损的因素包括载荷的大小和性质、滑动速度、润滑
剂的化学性质和物理性质等
? 具体有,磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲
蚀磨损、微动磨损
? 耐磨性准则：
? P???? ???????
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,零件表面破坏
? 典型零部件,齿轮、轴承、链等
六、振动稳定性准则
? 共振,当机器的自振频率与周期性干扰力变化频
率相同或整数倍时，就会发生共振，此时振幅急
剧增大，导致零件破坏或机器工作条件失常等
? 振动稳定性,机器工作时振幅不能超过许可值
? 振动稳定性准则,0.85f >fp 或 1.15f<fp
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,共振产生的工作失常
? 典型零部件,轴等
七、耐热性准则
? 高温引起承载能力降低、蠕变，也会造成热变形、
附加热应力，破坏正常的润滑条件，改变零件间
的间隙，降低精度等
? 耐热性准则,工作温度低于许用值
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 针对失效形式,高温引起的润滑不良、蠕变
? 典型零部件,蜗杆、齿轮、滑动轴承等
6-3 许用应力和安全系数
一,载荷
二,应力
三,极限应力
四,许用应力和安全系数
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、载荷
? 载荷,作用于零件上的力或力矩
? 工作载荷,机器正常工作时所受的实际载荷
? 名义载荷,理想工作条件下的载荷
? 计算载荷,作用于零件的实际载荷，考虑各种附加载荷
? 计算载荷 =K × 名义载荷
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
载荷系数
二、应力
? 静应力,不随时间改变或变化缓慢的应力
? 变应力,随时间作周期性或非周期性变化的应力
? 变应力,稳定变应力（ 随时间作周期性 ）、不稳定变应
力（ 非周期性循环变应力 ）
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 稳定变应力,对称循环变应力、
脉动循环变应力、非对称循环变
应力
t
? t
?
?min
?max
?m
应力参数
? 以正应力 ?为例
? 最大应力,?max= ?m+?a
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
2
m inm a x ?????
a
2
m inm a x ?????
m
m ax
m in
?
??r 1~1 ???r
t
?
?min
?max
?m
静应力
? 应力表达,?+1（ ?+1 ）
? 最大应力,?max
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
t
?
?m
0??a
m????? m inm a x
1??r
脉动循环变应力
? 应力表达,?0（ ?0 ）
? 最大应力,?max
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
?m
t
?
0min ??
2
m ax??? ??
ma
0?r
对称循环变应力
? 应力表达,??1（ ??1 ）
? 最大应力,?max
? 最小应力,?min
? 应力幅,?a
? 平均应力,?m
? 循环特征, r
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
t
?
m inm ax ?? ??
0?m?
1??r
m i nm a x ??? ???a
三、极限应力
1 静应力下的极限应力
? 与材料性能有关
? 脆性材料取强度极限 ?B(?B)
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 塑性材料取屈服极限
?S(?S)
?B
e
?
玻璃钢
灰口铸铁
e
?
?p ?S ?B
A
B C
D
E
2 变应力下的极限应力
? 疲劳极限,依据防疲劳断裂的准
则确定
? 材料经过 N0次应力循环不发生破
坏的应力最大值 ?r(?r)
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 各种材料的 ?r可从有关手册中查取
0NN
N
?
rN?
r?
有限寿命区 无限寿命区
四、许用应力和安全系数
? 许用应力,设计零件时
所依据的条件应力
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 安全系数 ↑→ 许用应力 ↓→ 结构笨重
? 安全系数 ↓→ 许用应力 ↑→ 不够安全
?
??
S
lim][ ?
?
??
S
lim][ ?
许用应力 极限应力
安全系数
许用应力确定
1 查许用应力表
? 根据实践经验制成表格选取
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
2 部分系数法
? S=S1S2S3
? S1,计算载荷和应力准确性系数（ 1~1.5)
? S2,材料的均匀系数（铸铁,1.5~2.5,钢,1.2~1.5）
? S3,零件重要性系数（ 1~1.5)
6-4 常用材料及其选择
一,常用材料
二,热处理方法
三,材料力学性能指标
四,材料选择原则
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
一、常用材料
常用零件材料的力学性能等级和牌号
1 铸铁,含Ｃ＞ 2.06％ → 易成型、价廉、吸振、可靠性差
? 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁
2 钢,含Ｃ量＜ 1.4％ → 常用
? 碳素钢, （含Ｓ、Ｐ量不同） 普通碳素钢、优质碳素钢
? 合金钢,综合机械性能好，但较贵
? 合金钢的优良性能取决于化学成份及热处理
? 铸钢,含Ｃ → （ 0.15～ 0.6）％ → 易成型
3 有色金属合金,有特殊性能，价昂 → 少用
? 铝合金、铜合金（黄铜、青铜）、轴承合金
4 非金属材料：
? 工程塑料、橡胶、烧结材料、复合材料 …
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
二、热处理方法
1 退火
2 正火
3 淬火
4 回火
5 表面热处理
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
热处理比较
1 退火
? 降低硬度、提高韧性、细化晶粒、
消除内应力
2 正火
? 用于处理低中碳钢，代替低中碳钢
的退火。提高硬度，增加韧性,易
于切削，减少应力
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
3 淬火（蘸火）
? 提高硬度和耐磨性、但内应力增大，会发脆，应再回火
4 回火
? 消除淬火后的内应力，以获得零件所需的性能，提高韧性
? 低温回火,高强度、高硬度及良好的耐磨性
? 中温回火,高弹性、硬度中等
? 高温回火,强度、塑性、韧性都较好 (调质 —— 淬火 +高温回火 )
正火 (空冷 )
退火 (炉冷 )
回火
加热
保温
淬火
时间
温度
表面热处理
? 表面热处理,表面增硬，芯部韧
? 表面淬火法（火焰加热、感应加热 … ）
? 化学热处理（渗碳、氮化、氰化,..）
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
三、材料力学性能指标
? 弹性极限,?P
? 抗拉强度,?B
? 屈服强度,?S ( ?0.2 )
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
? 硬度：
? HBS:布氏硬度
? 硬度机压头为淬火钢球，不能测太硬的材料，一般 HBS<450
? HRC,HRB,HRA:洛氏硬度
? 120o金刚石锥体，载荷 150kgf,不能册硬、脆的薄层零件
? HV:维氏硬度
? 136 o金刚石四角锥体，载荷小,5-30kgf
? 显微硬度
? 三种硬度单位之比较：
? HV(维氏 ) ≈ HBS(布氏 )； HRC(洛氏 )× 10 ≈ HBS
?p ?S ?B
e
?
A
B C
D
E
四、材料选择原则
? 使用要求, 使用环境、载荷性质、结构、重要程度,..
? 工艺要求, 零件及其毛坯的形状、批量、加工方法,..
? 经济要求, 材料价格结合加工费用、材料利用率,..
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
6-5 机械零件的工艺性和标准化
一、工艺性
主要体现在下面三个方面：
1,毛坯选择合理
铸件、锻件,型材 …？单件生产、批量生产？
2,结构设计合理
几何形状力求简单，截面大小尽可能均匀,..
3,制造精度及表面粗糙度选择合理
二、标准化
品种规格的系列化、零部件的通用化、产品质量标准化
国际标准 ISO、国家标准 GB、行业标准 (JB,YB,QB)、企业标准
标准又分为 强制性（ GB）和推荐性（ GB/T） 两种
这些标准在机械手册中可以查到，我们应学会查手册
机械设计基础 —— 机械零件设计和计算概论
