第十一章材料的选用 Ch11材料的选择与应用 s1选用材料的一般原则 §2零件的失效与选材 §3典型零件的选材与工艺 §4可持续发展战略下的材料选择 2021年2月19日星期五
第十一章 材料的选用 2021年2月19日星期五 1 Ch11 材料的选择与应用 §1 选用材料的一般原则 §2 零件的失效与选材 §3 典型零件的选材与工艺 §4 可持续发展战略下的材料选择
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第十一章材料的选用 高尔夫(标准)车第一代至第四代的数据对比 第一代第二代第三代第四代 长度mm 3708 3985 4149 宽度mm 613 665 695 1735 高度mm l410 l415 轴距mm 2400 2475 2475 25l1 重 量kg 807 1140 最大功率kW52.5)56(.6)75(6)75016) 0-100km/h加速(s)12.5 13.0 l12 最高时速(mph)160 87 2021年2月19日星期五 4
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第十一章材料的选用 第四代高尔夫1.6升的技术参数 长×宽x高 mm 4149×1735×1439 重量(5门1.6)kg 1207 油箱L 55 加速0-100km/h 10.9 最高时速km/h 189 油耗L/100km 城市9.5,郊外5.9,混合7.6 发动机 1595mL,四缸,16^门,双凸轮轴 前横置,前轮驱动;多点电控燃油喷射 最大功率kW/r/min 100/5600 最大扭矩Nm/r/min 1073800 变速器 5档手动,前驱动 前悬架 麦弗逊式独立,螺旋弹簧,抗侧倾杆 后悬架 扭力梁,定位臂,螺旋弹簧,抗侧倾杆 转向机构 齿轮一齿条式,助力 制动系统(前/后) 通凤盘式/盘式,配ABS 车轮和轮胎 合金钢6J×14in,175/80R14 2021年2月19日星期五
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第十一章材料的选用 概 述 材料的选择与应用是机械设计与制造工作中重要的基 础环节,自始至终地影响整个设计过程。 ☆选材的核心问题是在技术和经济合理的前提下,保证 材料的使用性能与零件(产品)的设计功能相适应。 掌握各类工程材料的特性、正确选用材料及相宜的加 工方法(路线)是对机械设计与制造工程人员(广义 地应是对所有的从事产品设计与制造的技术人员)的 基本要求。 2021年2月19日星期五 6
第十一章 材料的选用 2021年2月19日星期五 6 概 述 ❖材料的选择与应用是机械设计与制造工作中重要的基 础环节，自始至终地影响整个设计过程。 ❖选材的核心问题是在技术和经济合理的前提下，保证 材料的使用性能与零件（产品）的设计功能相适应。 ❖掌握各类工程材料的特性、正确选用材料及相宜的加 工方法（路线）是对机械设计与制造工程人员（广义 地应是对所有的从事产品设计与制造的技术人员）的 基本要求
第十一章材料的选用 §1选材的原则 、使用性能选材原则 ◆分析零件的工作条件,确定其使用性能: ①受力情况:如载荷性质(静载、动载、交变载 荷)、形式(拉压、弯曲、扭转、剪切)、分布 (均匀分布、集中分布)与大小,应力状态; ②工作环境:如温度(常温、高温、低温或变 温),介质(有无腐蚀介质、润滑剂); ③其它要求:如导热性、密度与磁性等。在全面 分析工作条件的基础上确定零件的使用性能,如 交变载荷下要求疲劳性能、冲击载荷下工作要求 韧性、酸碱等腐蚀介质中工作则要求耐蚀性等。 2021年2月19日星期五
第十一章 材料的选用 2021年2月19日星期五 7 一、使用性能选材原则 §1 选材的原则 ❖分析零件的工作条件，确定其使用性能： ➢①受力情况：如载荷性质（静载、动载、交变载 荷）、形式（拉压、弯曲、扭转、剪切）、分布 （均匀分布、集中分布）与大小，应力状态； ➢②工作环境：如温度（常温、高温、低温或变 温），介质（有无腐蚀介质、润滑剂）； ➢③其它要求：如导热性、密度与磁性等。在全面 分析工作条件的基础上确定零件的使用性能，如 交变载荷下要求疲劳性能、冲击载荷下工作要求 韧性、酸碱等腐蚀介质中工作则要求耐蚀性等
第十一章材料的选用 §1选材的原则 、使用性能选材原则 表143使用性能要求的简单分类 分类 典型性能 用途举例 力学性能|度、刖度、韧性各机械置、承载結构零件,如齿轮、轴、嫘、连杆等 密度 航天航空、运动机槭 物理性能导热性 热交换器、隔热保温柒置 导电性 电机电器、输变电设备 化学性能|耐热性、耐蚀性 热工动力机械与加热设备、化工设备、海洋平台、船舶与户外结构 功能特性电磁、声、光热等性能|功能器件,元件如太阳能电池.、压电器件等 2021年2月19日星期五
第十一章 材料的选用 2021年2月19日星期五 8 一、使用性能选材原则 §1 选材的原则
第十一章材料的选用 §1选材的原则 二、工艺性能选材原则 材料的工艺性能可定义为材料经济地适应各种加工 工艺而获得规定的使用性能和外形的能力,因此工 艺性能影响了零件的内在性能、外部质量以及生产 一成本和生产效率等。 ◆材料选择与工艺方法的确定应同步进行,工艺性能 也是选材时应考虑的因素。 令理想情况下,所选材料应具有良好的工艺性能,即 技术难度小、工艺简单、能量消耗低、材料利用率 高,保证甚至提高产品的质量。 2021年2月19日星期五
第十一章 材料的选用 2021年2月19日星期五 9 二、工艺性能选材原则 ❖材料的工艺性能可定义为材料经济地适应各种加工 工艺而获得规定的使用性能和外形的能力，因此工 艺性能影响了零件的内在性能、外部质量以及生产 成本和生产效率等。 ❖材料选择与工艺方法的确定应同步进行，工艺性能 也是选材时应考虑的因素。 ❖理想情况下，所选材料应具有良好的工艺性能，即 技术难度小、工艺简单、能量消耗低、材料利用率 高，保证甚至提高产品的质量。 §1 选材的原则
第十一章材料的选用 §1选材的原则 二、工艺性能选材原则(金属材料) 1.铸造性能凡相图上液-固相线间距越小、 越接近共晶成分的合金均具有较好的铸造性 能。因此铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金的 铸造性能优良;在应用最广泛的钢铁材料中, 铸铁的铸造性能优于铸钢,在钢的范围,中 低碳钢的铸造性能又优于高碳钢,故高碳钢 较少用做铸件。 2021年2月19日星期五
第十一章 材料的选用 2021年2月19日星期五 10 二、工艺性能选材原则（金属材料） 1.铸造性能 凡相图上液-固相线间距越小、 越接近共晶成分的合金均具有较好的铸造性 能。因此铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金的 铸造性能优良；在应用最广泛的钢铁材料中， 铸铁的铸造性能优于铸钢，在钢的范围，中、 低碳钢的铸造性能又优于高碳钢，故高碳钢 较少用做铸件。 §1 选材的原则