紧固件机械性能常用术语
扭矩( Torque )
扭矩是一种产生旋转的力量. 下面是一些最普通的扭矩的事例 :
1. 给表上弦
2. 旋开瓶盖
3. 旋转门把手
4. 拧入螺丝.
扭矩在大多数的应用场合都需要着重考虑.
下面四种扭矩有着些微小的差别.
1. 驱动扭矩( Driving Torque )
2. 锁紧扭矩( Seating Torque )
3. 松动扭矩( Break away Torque )
4. 预置扭矩( Prevailing Torque )
所有这些扭矩在实际应用中都会遇到, 但不同的使用状况其重要性不相同.
1. 驱动扭矩 — 使机件组合在一起必须的施予之旋转力量.
2. 锁紧扭矩 — 使机件组合达到预先设定的松紧程度所需要的力量.
3. 松动扭矩 — 使组合在一起的机件分离所必需要的施予之旋转力量.
4.预置扭矩 — 在紧固件上设置的一种特性, 使紧固件在一锁入配合螺纹工件即因磨擦力产生阻
力以达成防松的目的, 克服该磨擦力矩所需要的驱动旋转力矩即称为预置扭矩.
驱动力矩 : 驱动扭矩在螺丝切削, 螺丝滚制和自锁机件应用中是主要考虑的问题. 作为旋转机件必须的最大力, 要求是必须的. 过高的驱动扭矩会使旋转失效和旋转失败, 所有这些将增加紧固件的成本, 所以尽可能地降低驱动扭矩是十分必要的. 这需求就引导出另一个工程要求”驱动-拉脱比”. 它是驱动紧固件需要的扭矩值与抗脱或破坏所配合的内螺纹所需扭矩值的关系, 此值范围越大, 越有利于减少装配不良, 重复装配和降低相应的成本, 紧固件便越适用.
对于螺纹滚制自攻螺丝而言, 其要求的驱动-拉脱比( Drive to Strip Ratio )为1 : 3, 即有一个单位的驱动扭矩, 就需要有三个单位的抗拉脱强度的配合螺纹强度.
锁紧扭矩 : 锁紧扭矩是将紧固件旋至所要求的松紧程度或扭力-拉力值的力量. 它以一个最大值表示. 这就是说在小于规定的最大扭矩作用于应该得到指定的松紧度或夹紧力, 这在任何情况下都是十分重要的. 因为紧固件应该能够适当锁紧以保证正常的装配, 但这不应该过度增加扭矩. 过度的扭矩要求会造成驱动系统的失效, 增加劳动强度, 配合的失败, 所有这些都会造成紧固件费用的增加.
松动扭矩 : 松动扭矩是指将紧固件由锁紧状态松开时的旋转力量. 这在紧固件容易松动的状况下最具实际意义. 松动扭矩一般和自锁紧固件相关( 不仅是自锁紧固件, 防松用紧固件都在内 ), 它以一个最小值来表达, 就是说紧固件不能以小于松动扭矩的力矩脱离组装件。
预置扭矩 : 从技术上来讲, 预置扭矩是一种对旋转力矩的的反力矩( Resistance to Rotation ). 它通常是指将以固锁但尚未锁紧的紧固件旋出时的力矩. 像松动扭矩一样, 预置扭矩用于容易松动的场合, 它的规定值亦为最小值. 在小于规定扭矩的作用下紧固件必须固锁( 但不一定锁紧 )而不能转动, 每一个紧固件都要求有一定的扭矩来驱动, 这是预置扭矩的”驱动扭矩”, 每一个预置扭矩紧固件都要求有更大的扭矩来锁紧, 以确保适当的固锁状态, 这是”锁紧扭矩”. 每一个紧固件都需要有一定的扭矩将它从固锁状态松开, 这就是”松动扭矩”. 每一紧固件都需一定扭矩将它从未锁紧但尚固锁的状态下取出, 这就是预置扭矩. 扭矩的测试单位是磅-英寸( in pounds )或磅-英尺( foot pounds ). 1磅-英寸就是一磅的力作用在垂直于旋转中心1英寸距离处产生的力量. 2磅-英寸就是2磅的力作用在垂直于旋转轴心1英寸距离或1磅的力作用于2英寸处所产生的力量. 由此, 可得出
力矩 = 轴心到扭力的垂直距离 x 力
磅-英寸除以12便得到磅-英尺, 反之, 磅-英寸乘以12即为磅-英尺, 单位的选择要根据数值的大小. 例如, 我们通常会用100磅-英尺, 而不用1200磅-英寸.
注 : 磅-英寸和磅-英尺均是技术上所用的正确单位. 但我们经常会写成英寸-磅和英尺-磅. 扭矩
是产生转动所必须的力. 它是作用在臂末端使物体产生旋转的力量.
抗拉强度( Tensile Strength )
抗拉强度是指材料在外力拉伸下抵抗破断的能力. 你是否有过将橡胶条拉断的经验呢? 如果有, 那么你就是在测试橡胶条的抗拉强度. 紧固件的抗拉强度也是一样的, 它是紧固件能够承受的施加在其上而不会使其破断的抗拉值.
抗拉强度是紧固件最普通的一种物理性质. 它是紧固件的极限强度( Ultimate Strength ). 也是紧固件在应用时考虑的其承载荷重能力( Load Bearing Ability )的基本指标.
抗拉强度用磅/英寸2表示( PSI ). 它是指平均分配在紧固件最小径截面积上( Cross-Sectional of minor Diameter )可施予紧固件承受的力量. 例如, 紧固件的破断拉力为100,000磅, 它的最小径断面积为1平方英寸, 那么此紧固件的抗拉强度是100, 000PSI. 意即 :
抗拉强度 = 力/面积 = 100,000磅/ 1平方英寸= 100,000PSI
抗拉强度是紧固件抵抗轴向拉力( Axial Tensile )的能力. 它表明了紧固件承受轴向拉伸负荷的能力. 抗拉强度通常是指极限抗拉强度( Ultimate Tensile Strength, UTS ). 因为紧固件的降伏强度( Yield Strength )和保证荷重( Proof Load )与它的抗拉强度有关, 所以我们会在后面加以讨论.
降伏强度( Yield Strength )
理论上, 每一个轴向拉力都将使紧固件产生不同程度的伸长. 因为既有的金属均有其弹性模数( Degree of Elasticity, 或称为杨氏模数Young’s Moulde )存在, 通常将负荷去除, 紧固件就会恢复到原来的长度. 当紧固件无法恢复其原长时的负荷值即为其降伏点( Yield Point ). 降伏点是紧固件承受轴向负荷时开始产生塑性变形的那一点.
在紧固件行业, 我们真的希望它能在其弹性极限范围内使用, 以确保联接的安全性, 而不希望将它拉伸到降伏点来使用. 因为这会降低紧固件的有效性. 当紧固件被拉伸到其降伏点后便无法收缩回到原的长度. 这种收缩提供了紧固件连接时的有效锁紧力. 我们可以清楚看到紧固件是如何锁紧及如何发挥功效的. 假想一个紧固件就如一个一圈圈缠紧的弹簧. 想象一个用弹簧拉紧的门, 当弹簧没有超过其降伏点时, 它可以有效地将门闭紧. 但当弹簧被过度拉伸而无法恢复到原来的长度时, 弹簧将会失效而无法将门闭紧. 但当弹簧被过度拉伸时, 便会到达其降伏点, 此时弹簧将会失效而无法将门拉紧. 弹簧便失去了其原有的拉力. 紧固件也是如此, 一但被过度拉伸, 便会失去原有的拉力.
一般而言, 降服强度等于于极限抗拉强度的25%. 紧固件的降伏点是指它承受轴向负荷产生永久伸长的那一点.
译注 : 降伏强度与抗拉强度的关系并非一成不变的25%, 一般而言, 同一种材料的抗拉强度越高( 不管是加工硬化或是热处理造成 ), 降伏强度与抗拉强度的比值会升高, 延展性则降低, 比如4.6级的螺栓, 由于冷锻后延展性无法达到30%要求, 因此必需退火, 此时降伏强度与抗拉强度均降低, 降伏强度与抗拉强度大约为45-50%, 冷锻后5.6级螺栓冷锻后不作任何处理, 降伏强度与抗拉强度大约为35-40%, 至于8.8级螺栓冷锻后作调质热处理, 降伏强度与抗拉强度大约为20-25%, 10.9级及12.9级螺栓冷锻后作调质热处理, 降伏强度与抗拉强度大约为10-20%.
保证荷重( Proof Load )
保证荷重是紧固件不产生永久伸长的所能承受的最大轴向拉力, 我们再以弹簧为例, 假设紧固件为一根弹簧, 我们可以想象将弹簧拉到不使它产生永久伸长的最大长度, 就是说到去除负荷后紧固件可以恢复到它原来的长度.
这就表明了紧固件的降伏点和保证荷重的关系十分密切. 理论上讲, 就像在一个范围内有两个相邻的点, 一个比另一个小一点点, 那么这个比较小的值就是保证荷重, 另一个比较大的就是降伏点. 因为两点相距太近, 在实际应用上我们将它们视为等同. 碳钢类紧固件的保证荷重是其最大抗拉强度的75%. 例如, 碳钢类紧固件的抗拉强度是100,000PSI, 那么它的保证荷重即为其降伏点, 是75,000PSI.
保证荷重的知识和意义对于业务人员很重要, 因为有时他会被要求提供紧固件在实际应用时可承受的拉力和荷重. 记住一般的原则是 : 施加保证荷重的75%的力, 可以获得最佳功效. 这是紧固件在使用时关于其拉力的通用原则. 比如我们刚才提到的紧固件, 其抗拉强度是100, 000PSI, 因为保证荷重为抗拉强度的75%, 故其保证荷重为75, 000PSI, 若客户问你”这支螺栓可以承受多
大的拉力使用”时, 你应该回答”保证荷重的75%或(25, 000*75%)56, 250PSI. 保证荷重是紧固件不产生塑性变形所能承受的最大的力. 记住下列三个重要的原则 :
1. 碳钢的保证荷重是其抗拉强度的75%.
2. 将紧固件锁紧到其保证荷重的75%将发挥其最大功效.
3. 一般须将紧固件锁紧至其抗拉荷重的50%-60%, 以保证其功效.
译注 : 保证荷重依规定依照公称尺寸及产品级数为一个固定值, 紧固件在承受荷重到此一规定值时不可产生任何可能造成组装失败的变形. 同样的, 保证荷重与抗拉强度的关系并非一成不变的25%, 与上一段的批注相同.
扭矩与伸长( Torque-Tension)
扭矩与伸长的关系 : 扭矩与伸长的关系是指当施加扭矩于紧固件时会产生伸长及抵抗力. 扭矩与抗力的关系在应用上非常重要, 如前所述, 业务人员通常会建议客户以保证荷重的75%的拉力锁紧紧固件. 客户接下来就会问”要达到这一拉力需要多大的扭矩? ”, 在回答问题之前你必须清楚为什么一些客户提出的这个问题是合理的. 在使用紧固件时我们首先考虑的是施加适当的拉力. 既然如此, 客户为什么还会问到扭矩呢? 因为紧固件在使用时是施加扭矩将其锁紧的, 因此测定扭矩比测定其实际的拉力值要方便.
现在你知道为什么这是一个很有意义的问题了吧? 你可以考虑答案了, 首先扭矩和抗力有不同的关系. 下面是会影响其相互关系的一些状况 :
1. 紧固件的表面状况(本色或电镀)
2. 螺纹配合的表面状况
3. 承面状况
4. 螺纹等级
5. 螺纹类型
6. 紧固件的强度
7. 与之配合的材料强度
8. 润滑状况
所有上述这些差异都将影响在实际使用过程中扭矩与抗力的关系.
业务人员应注意千万不能为客户推测扭矩与抗力的关系. 显然, 业务人员很难解决这样一个复杂的问题. 业务人员的职责是了解紧固件的实际使用状况, 并反馈回来以便我们能够最好地解决客户的问题. 如果遇到有关扭矩的问题, 你应该了解 :
1. 紧固件如何使用.
2. 紧固件用什么材料制成.
3. 你将使用何种类型的紧固件.
4. 你需要多大的拉力(夹紧力).
5. 使用什么样的表面被覆.
6. 你计划使用何种润滑.
7. 其它你认为比较重要的使用状况.
可能的话, 尽量取得所使用的紧固件装配的样品. 对扭矩拉力的一般性的了解是很重要的. 扭矩拉力是指施加扭矩于紧固件上时会产生拉力. 扭矩拉力的另一个相关的概念是夹紧力. 这将在后面加以讨论.
锁紧力( Clamp Force )
锁紧力是紧固件锁紧物体时作用于被锁紧面( 即承面 )的力.
在应用中, 作用于被锁紧面的力的大小完全与紧固件所受拉力相等; 事实上, 配件中扭矩锁紧力的关系与紧固件的扭矩应力关系比率完全相同.
扭力在大多数应用中非常重要, 是因为紧固件中适当的拉力能确保正确装配; 记住 : 制定扭矩 - 应力关系图并非销售人员的职责. 但绝不是说销售人员可以逃避这些问题, 而是应该由销售人员收集必要信息交给相关部门, 以便提供最好可能答案.
剪切强度( Shear Strength )
剪切强度是当紧固件在垂直于轴向负荷而产生的阻止变形的能力.
您也许曾在击高尔夫球时将球头折断或至少看到别人这样过. 您也许注意到球杆碰击球时, 当球飞出的同时球头也落地情况, 大家说 : 球头被球杆剪落. 事实上, 您无意中做了球头剪切强度测试, 您可以看到球头是否可承受球杆作用于垂直于其轴线方向的力. 高尔夫球头制造时因此要使剪切强度小到不能影响击球.
当紧固件应用于受垂直于轴向载荷时, 务必考虑其剪切强度. 不同于高尔夫球头的是紧固件必须要能承受这些载荷以完成工作.
剪切强度通常估计为抗拉强度2/3大小, 因此如紧固件抗拉强度为180,000 PSI, 剪切强度则为120,000 PSI; 换句话说, 紧固件应能承受120,000 PSI的垂直于其轴向的载荷.
通常剪切力发生在 : 紧固件垂直钉在两块重迭的平行材料上, 同时两块材料所受力方向相反时.
只有当紧固件剪切强度大于这个力时紧固件不会失效.
疲劳强度( Fatigue Strength )
疲劳强度是紧固件在循环震动应力( Cyclic Variations in Stress )作用下抵抗疲劳失效的能力. 换言之, 它是紧固件承受在因某种原因下产生的变负载的能力.
一般来说, 疲劳强度大大低于它的最大抗拉强度.
疲劳有若干种类, 但震动是最普遍的类型.
典型的”震动”疲劳的例子是所有应用于柴油机上的”Head-bolt”, 当活塞沿活塞缸下冲时, Head-bolt不受力; 但当活塞再次上升时活塞缸内压力渐渐增加直至再次下冲时变为零. 整个过程载荷的变化及周期与电机的速度相关.
为克服并确保震动变应力的疲劳失效, 紧固件应能承受大于可能碰到的循环中的最大应力.
疲劳失效是受剪或拉的紧固件需要考虑的一个因素.
延展性( Ductility )
延展性是材料在不开裂情况下永久变形的能力.
延展性在紧固件行业中多个不同的地方均有提及, 但其概念相同的. 首先, 延展性是对将要用于紧固件成型的材质而言, 材质延展性越好, 它在不开裂情况下变形能力越好. 我们用黏土来做例子说明延展性, 尽管它并非紧固件材料.
您可用一个球形黏土捏成扁平形状, 并且其表面绝对不会有开裂或断裂; 这即为延展性, 相反, 用石头做同样的试验, 即使是极轻微的变形也会导致开裂及脆断. 以上两个极端情况的例子, 而材料有相同性质. 一些材料, 比如铝是一种延展性很好可以变形很大而不裂开的材料, 而另一些材料, 如硬度大的钢, 稍微变形即会开裂; 材质延展性是产品成型工艺的决定因素.
用来成型螺纹的材料延展性也需要考虑, 因螺纹成型是紧固件四周的材料变形而成, 而非切削掉多余材料; 再来, 如果在黏土与石头的材料辗制螺纹; 首先, 在两种材料上各打一个相同大小孔, 然后插入螺丝旋入, 可以看到, 黏土四周材料会移动或变形但并未有切削作用; 但是当您用同样一只螺丝插入石块中, 石块材料会开裂. 这便是材料的脆性. 当然, 绝不会有人用螺丝旋入黏土或石头中, 但用来制造螺丝的材料应有相似的延展性. 即材料能够变形而不致开裂或断裂才可以.
紧固件延展性要求最后与其应用场合有关. 有些场合紧固件会受到冲击或大力锤击. 一般来说, 这些紧固件应在断裂前变形, 这很重要. 如果紧固件容易碎裂, 则受冲击会开裂; 如延展性好, 则只会变形, 不会断裂.
再想一想黏土与石头. 如果您有两个大小形状相似的圆柱, 一个为黏土, 另一个为石头; 施以同样垂直于其轴线的冲击, 则黏土会弯曲, 石头则会开裂. 紧固件材质有相似状况. 它们的延展性程度大小不同.
只有定下紧固件应用的所有要求, 友汇及顾客才能一起开发出最适合每一种特殊场合的紧固件.
延展性是材料永久变形而不裂开的能力.
紧固件应考虑延展性三要素 :
1. 紧固件本身材质延展性.
2. 成型处材质延展性.
3. 特殊场合紧固件延展性要求.
硬度( Hardness )
硬度是材料抵抗摩擦, 凹陷, 弯曲的一种指标.
紧固件硬度最重要的意义是抵抗组装时的摩擦及/或在机械应用场合中的作用. 对螺纹成型及螺纹切削自攻螺丝而言, 由于它使用来自配合孔中挤出或攻钻出配合的内螺纹, 因此很显然的, 它的硬度必须比配合的组装件硬度要高. 如果不是这样的话, 那在组装时自攻螺纹会变形或损坏, 而导致旋不进去. 两种不同硬度的材料可以很清楚的被分出来, 比如说黏土和钢, 如果您想将钢制的螺纹成型自攻螺丝旋入黏土中, 因为黏土软且易于变形, 当然很轻易的就旋进去了. 接下来, 如果您想把黏土做的螺纹成型自攻螺丝旋入钢中, xxx咧怎么会弄不进去. 因此, 螺纹成型自攻螺丝必须比配合的工件硬.
在某些作业场合下紧固件也会使用到承受面. 尤其是一些具有肩部的螺丝, 硬度仅在于几个重要的承受部位起作用但却非常重要. 这些承受面必须有足够的硬度来承担组装时快速增加且会累积的多余的摩擦以保证组装后的功能并减少维护量. 在一次我们拿黏土和钢作例子, 因为钢比黏土硬, 所以作为移动用的紧固件钢会比黏土使用的好且久.
另一个重要性则是材料的硬度直接与材料的抗拉强度, 剪断强度及延展性相关. 当硬度增加时 :
1.抗拉强度增加.
2.剪断强度增加.
3.延展性减少.
业务人员应该了解客户在每一种强度等级及延展性要求应用场合下, 如何去决定相关联的硬度值. 仔细询问这些问题并转给技术部门以便友汇可以建议客户使用何种紧固件.
硬化紧固件有两种基本方法 :
1.冷加工或加工硬化.
2.热处理.
当紧固件在室温之下变形我们称之曰冷间加工. 冷间加工在变形的材料上施加应力使之变形并会残留应力使材料变硬. 这种现象在冷打头( Cold Heading )及挤制( Extrusion )均会发生.
材料在经过数种不同的热处理后其硬度也会增加. 这些方法在热处理一章中将专题处理.
紧固件的硬化依其使用场合之不同可以分为三种不同的方式 :
1.全硬化( Through Hardened ).
2.表面硬化( Case Hardened ).
3.选择性硬化( Selectively Hardened ).
这三种名称是根据硬度在材料上状况的不同来命名, 全硬化紧固件全部的部位都多经过硬化. 其心部与表面均予以硬化. 表面硬化紧固件在材料表面很浅的部位进行硬化处理. 在紧固件上, 表面将会比心部要坚硬很多. 选择性硬化则是仅在紧固件选择某些部位进行硬化处理, 通常是在尾部. 经选择性硬化处理过的部位也比其它未经硬化的部位要坚硬很多.
紧固件经过全硬化处理后可增加其强度级数, 紧固件如螺栓经全硬化处理后可以使螺栓抵抗更大的拉力而不致破断.
紧固件经过表面硬化处理后主要可以增加其在组装时之耐磨性, 大多数的螺纹成型及螺纹切削自攻螺丝系使用表面硬化处理, 这是因为这些自攻螺丝必须在所配合的工件上攻出配合内螺纹. 如果这些螺丝使用全硬化到表面硬化的水平时, 紧固件会断裂, 因此在大多数场合下并不实用.
当紧固件实施全硬化或表面硬化具有危险性时, 可以使用选择性硬化处理, 选择性硬化处理主要是用在螺纹成型自攻螺丝, 某些螺纹成型自攻螺丝因为其特殊使用场合而希望可以保存全硬化的强度等级及延展性, 而又必须有足够的尾部及螺纹硬度来成型配合内螺纹, 因此使用选择性硬化处理. 处理时先将紧固件全硬化到希望强度等级, 再对尾部及紧固件末端曰4-5个螺纹进行表面硬化处理以维持自攻功能.
选择性硬化处理成本远高于全硬化处理或表面硬化处理. 但如果使用场合必须要如此处理时, 它还是非常具有价值.
至于热处理的实施方法可以参照本手册热处理章.
硬度是材料抵抗摩擦, 凹陷, 弯曲的一种指标.
硬度影响紧固件组装时的摩擦.
硬度测试应该在一种可以以特定荷重压入材料并测量其深度的机械上实施. 最常用的洛式硬度计和勃氏硬度计( 或维克式硬度计 )且具有多种尺度用以度量不同状况下的硬度值.
硬度与强度和延展性质相关, 且透过加工硬化或热处理硬化获得.
常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量E GPa 泊松比V 密度 kg/m3 热膨胀系数a 1G6/C 铝合金-79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土（压 普通增强轻质17-31 2300 2400 1100-1800
7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金( 蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石(压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900 5-9 橡胶130-200 沙、土壤、砂砾钢
高强钢不锈钢结构钢190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材（弯曲 杉木橡木松木11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称/牌号屈服强度s CT MPa 抗拉强度b CT
MPa 伸长率 5 % 备注 铝合金LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁( 拉伸HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁( 压缩混凝土(压缩铜及其合金 玻璃
机械设计常用资料大全》(Mechanical design common documents daqo)1.0 这么多的机械设计用资料，对你进行机械设计或者学习，有非常大的帮助，省去了你查找资料的时间。本资源对机械设计的资料进行了分类，极大地方便了你下载需要参考的资料，同时也会对你学习机械专业知识，有一个整体性的了解，可以帮助你应该加强哪部分内容的学习！ 供在校大学生或机械类工程技术人员使用。 一、手册类 机械设计课程设计手册(第三版) 机械设计手册(第五版)第1卷 机械设计手册(第五版)第2卷 机械设计手册(第五版)第3卷 机械设计手册(第五版)第4卷 机械设计手册(第五版)第5卷 机械设计手册.(新版).第1卷 机械设计手册.(新版).第2卷 机械设计手册.(新版).第3卷 机械设计手册.(新版).第4卷 机械设计手册.(新版).第5卷 机械设计手册.(新版).第6卷 [精密加工技术实用手册].精密加工技术实用手册 包装机械选用手册上-印刷实务 包装机械选用手册下-印刷实务 机电一体化专业必备知识与技能手册 机械工程师手册.第二版 机械加工工艺师手册 机械设计、制造常用数据及标准规范实用手册 机械制图手册(清晰版) 机械制造工艺设计简明手册 联轴器、离合器与制动器设计选用手册 实用机床设计手册 运输机械设计选用手册.上册 运输机械设计选用手册.下册 中国机械设计大典数据库 最新金属材料牌号、性能、用途及中外牌号对照速用速查实用手册 最新实用五金手册(修订本) 最新轴承手册 二、机构类 高等机构设计 机构参考手册 机构创新设计方法学 机构设计丛书.凸轮机构设计 机构设计实用构思图册-verygood
目录 1.ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (2) 2.PA6 聚酰胺6或尼龙6 (3) 3.PA12 聚酰胺12或尼龙12 (3) 4.PA66 聚酰胺66或尼龙66 (4) 5.PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (6) 6.PC 聚碳酸酯 (6) 7.PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物 (7) 8.PC/PBT 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物 (7) 9.PE-HD 高密度聚乙烯 (8) 10.PE-LD 低密度聚乙烯 (8) 11.PEI 聚乙醚 (9) 12.PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (9) 13.PETG 乙二醇改性-聚对苯二甲酸乙二醇酯 (10) 14.PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 (10) 15.POM 聚甲醛 (11) 16.PP 聚丙烯 (11) 17.PPE 聚丙乙烯 (12) 18.PS 聚苯乙烯 (13) 19.PVC （聚氯乙烯） (13) 20.SA苯乙烯-丙烯腈共聚物 (14)
ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 典型应用范围: 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 注塑模工艺条件: 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。 模具温度：25～70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：500～1000bar。 注射速度：中高速度。 化学和物理特性: ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。
材料物理性能参数 表征材料在力、热、光、电等物理作用下所反映的各种特性。常用的材料物理性能参数有内耗、热膨胀系数、热导率、比热容、电阻率和弹性模量等。 内耗材料本身的机械振动能量在机械振动时逐渐消耗的现象。其基本度量是振动一个周期所消耗的能量与原来振动能量之比。测量内耗的常用方法有低频扭摆法和高频共振法。内耗测量多用于研究合金中相的析出和溶解。 热膨胀系数材料受热温度上升1℃时尺寸的变化量与原尺寸之比。常用的有线膨胀系数和体膨胀系数两种。热膨胀系数的测量方法主要有：①机械记录法；②光学记录法;③干涉仪法；④X射线法。材料热膨胀系数的测定除用于机械设计外，还可用于研究合金中的相变。 热导率单位时间内垂直地流过材料单位截面积的热量与沿热流方向上温度梯度的负值之比。热导率的测量，一般可按热流状态分为稳态法和非稳态法两类。热导率对于热机，例如锅炉、冷冻机等用的材料是一个重要的参数。 比热容使单位质量的材料温度升高1℃时所需要的热量。比热容可分为定压比热容cp 和定容比热容cV。对固体而言，cp和cV的差别很小。固体比热容的测量方法常用的有比较法、下落铜卡计法和下落冰卡计法等。比热容可用于研究合金的相变和析出过程。 电阻率具有单位截面积的材料在单位长度上的电阻。它与电导率互为倒数，通常用单电桥或双电桥测出电阻值来进行计算。电阻率除用于仪器、仪表、电炉设计等外，其分析方法还可用于研究合金在时效初期的变化、固溶体的溶解度、相的析出和再结晶等问题。 弹性模量又称杨氏模量，为材料在弹性变形范围内的正应力与相应的正应变之比（见拉伸试验）。弹性模量的测量有静态法(拉伸或压缩)和动态法（振动）两种。它是机械零部件设计中的重要参数之一。
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3
流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系： ' f f k K n t ∝ ? （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν （7.4） 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中，' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9 102?）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下，饱和体积模量为： n K K K f u + = （7.5） 不排水的泊松比为：
名称 牌号（日标）使用范围备注 45号钢45#（S45C）机架钢板，支撑板，普通连接零 件，轴杆零件，仿形件 调质硬度在（洛氏硬度） HRC20-30之间，电镀Cr，发 黑 铬12Cr12Mo1V2 （SKD11） 热处理后用于冲压模，高强度零 件，耐磨零件，冲切刀 硬化处理HRC35-62，电镀Cr P203Cr2Mo 适用于大中型精密模具，易加 工，材质匀称度高，适合抛光模 具 购买来就具备硬度HRC30-36 NAK80（NAK80）模具钢，适合做高效落料模，冲 载模及压印模， 各种切刀 购买来就具备硬度HRC37-43 ASP60ASP60超级高合金高速钢，刀具、切断 车刀、成形刀、冷作工具 良好的热处理尺寸稳定，红 硬性高，硬化处理HRC64-68 锋钢/风钢W6Mo5Cr4V2 （SKH51） 宜于制造强力切割用，耐磨，耐 冲击各种工具刀，高级冲模，螺 丝模 硬化处理HRC60-64 ，高温下 也可具备硬度 名称 牌号（日标）使用范围备注 冷轧钢板Q195钣金折弯件，镀锌板，外罩，壳 体，防护板，喷漆支架 0.5-6mm内选用 镀锌钢板镀锌钢板用于防生锈，强度要求不高，底 板，盖板，防护板，电气安装板 表面电镀有锌层，耐蚀性、 涂漆性、装饰性 不锈钢 0Cr18Ni9 (SUS304） 防锈零件，水箱，料盒，落料滑 槽，外观件 不需要电镀，快速加工使用 零件 ，比喷漆钢板更效率 不锈铁4Cr17(SUS430)紧急代替电镀件，可热处理，有 一定的防锈性能，连接件 HRC35-55，电镀Cr 软光轴45#或40cr 支撑柱，机构连接件，连杆，手 柄杆，轴承连杆 表面有硬铬，亮白，易加 工，轴外径公差g6 硬光轴GCR15直线轴承用轴杆，高耐磨高硬 度，尺寸精度要求高的零件，可 作定位销 HRC602硬化层深度：0.8- 3mm，轴外径公差g6
轴的常用材料及其机械性能 轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。 轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi 等。 球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。 特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。 根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。 在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。 轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。 对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。 轴的常用材料及其机械性能(MPa)
各种发动机曲轴材料及热处理
附录常用材料的力学及其它物理性能 一、玻璃的强度设计值 f g(MPa) JGJ102-2003表5.2.1 二、铝合金型材的强度设计值 (MPa) GB50429-2007表4.3.4 三、钢材的强度设计值(1-热轧钢材) f s(MPa) JGJ102-2003表5.2.3 四、钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢) f s(MPa) 五、材料的弹性模量E(MPa) JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9
六、 材料的泊松比υ JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7 七、 材料的膨胀系数α(1/℃) JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7 八、 材料的重力密度γg (KN/m ) JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7 九、 板材单位面积重力标准值（MPa ） JGJ133-2001表5.2.2 十、 螺栓连接的强度设计值一(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-1
十一、螺栓连接的强度设计值二(MPa) 十二、焊缝的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-3
十三、不锈钢螺栓连接的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.3 十四、楼层弹性层间位移角限值 GB/T21086-2007表20 十五、部分单层铝合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.2
十六、铝塑复合板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.3 十七、蜂窝铝板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.4 十八、不锈钢板强度设计值（MPa） 附录常用材料的力学及其它物理性能十九、玻璃的强度设计值 f g(N/mm2) 二十、铝合金型材的强度设计值 f a(N/mm2)
材料的力学性能 mechanical properties of materials 主要是指材料的宏观性能，如弹性性能、塑性性能、硬度、抗冲击性能等。它们是设计各种工程结构时选用材料的主要依据。各种工程材料的力学性能是按照有关标准规定的方法和程序，用相应的试验设备和仪器测出的。表征材料力学性能的各种参量同材料的化学组成、晶体点阵、晶粒大小、外力特性（静力、动力、冲击力等）、温度、加工方式等一系列内、外因素有关。材料的各种力学性能分述如下： 弹性性能材料在外力作用下发生变形，如果外力不超过某个限度，在外力卸除后恢复原状。材料的这种性能称为弹性。外力卸除后即可消失的变形，称为弹性变形。表示材料在静载荷、常温下弹性性能的一些主要参量可以通过拉伸试验进行测定。 拉伸试样常制成圆截面(图1之a)或矩形截面(图1之b)棒体,l为标距,d为圆形试样的直径,h和t分别为矩形截面试样的宽度和厚度,图中截面形状用阴影表示,面积记为A。长度和横向尺寸的比例关系也有如下规定：对于圆形截面试样,规定l=10d或l=5d；对于矩形截 面试样,按照面积换算规定或者。试样两端的粗大部分用以和材料试验 机的夹头相连接。试验结果通常绘制成拉伸图或应力－应变图。图2为低碳钢的拉伸图,横坐标表示试样的伸长量Δl(或应变ε=Δl/l)，纵坐标表示载荷P（或应力σ＝P/A）。图中的曲线从原点到点p为直线，pe段为曲线，载荷不大于点e所对应的值时,卸载后试样可恢复原状。反映材料弹性性质的参量有比例极限、弹性极限、弹性模量、剪切弹性模量和泊松比等。 比例极限应力和应变成正比例关系的最大应力称为比例极限，即图中点p所对应的应力,以σp表示。在应力低于σp的情况下，应力和应变保持正比例关系的规律叫胡克定律。载荷超过点p对应的值后,拉伸曲线开始偏离直线。 弹性极限试样卸载后能恢复原状的最大应力称为弹性极限，即图中点e所对应的应力,以σe表示。若在应力超出σe后卸载，试样中将出现残余变形。比例极限和弹性极限的测试值敏感地受测试精度的影响，并不易测准，所以在有关标准中规定，对于拉伸曲线的直线部分产生规定偏离量（用切线斜率的偏差表示）的应力作为"规定比例极限"。对于弹性
文件编号：TP-AR-L3658 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 机械材料的力学性能(正 式版)
机械材料的力学性能(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。是确 定各种工程设计参数的主要依据。这些力学性能均需 用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程 序测定，并可同时测定材料的应力-应变曲线。 对于韧性材料，有弹性和塑性两个阶段。 弹性阶段的力学性能有： ①比例极限 应力与应变保持成正比关系的应力最高限。当应 力小于或等于比例极限时，应力与应变满足胡克定 律，即应力与应变成正比。 ②弹性极限
弹性阶段的应力最高限。在弹性阶段内，载荷除去后，变形全部消失。这一阶段内的变形称为弹性变形。绝大多数工程材料的比例极限与弹性极限极为接近，因而可近似认为在全部弹性阶段内应力和应变均满足胡克定律。 ③弹性模量 弹性阶段内，纵向应力与纵向应变的比例常数（E ）。 ④剪切弹性模量 弹性阶段内，剪应力与剪应变的比例常数 （G ）。 ⑤泊松比 横向应变与纵向应变之比（ν）。上述3种弹性常数之间满足G＝E／2（1＋v）。塑性阶段的力学性能有：
1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。 主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。 2、Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢。 主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。 应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3、40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。 主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。 应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。 4、HT150——灰铸铁 应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等 5、35——各种标准件、紧固件的常用材料 主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调质后使用 应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件 6、65Mn——常用的弹簧钢 应用举例:小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧，卡簧等。 7、0Cr18Ni9——最常用的不锈钢（美国钢号304，日本钢号SUS304） 特性和应用: 作为不锈耐热钢使用最广泛，如食品用设备，一般化工设备，原于能工业用设备
机械设计需要哪些知识 一，机械设计所要了解的周边知识以及所要具备的观察视角。 1，熟练翻阅机械设计手册。对于标准件以及常用件的一些技术特征要了熟于心。比如要清楚各类轴承，带传动，链传动，齿轮传动，丝杠传动，蜗轮蜗杆等的使用场合，使用方式，以及相关的技术特征。对于具体应用时的选型计算则可对照设计手册的图表和公式进行具体确定。 2，知道N家常用件供应商并熟练翻阅其产品样本。现在机械设计趋向于模块化，对于机械设备制造工厂的整体技术要求更侧重于对于一些配件和部件的组装应用。比如台湾HIWIN，日本THK，德国FAG，FESTO。。。。。对于此，要做到当你在设计某个零件或部件或要完成某个动作或功能的时候必须得知道目前是否有专业的厂商在生产或提供能实现某个部位的功能要求的成熟的零配件。 3，熟悉原材料情况。比如你要知道目前市场上有卖的冷轧或热轧铁板以及各类型材的规格尺寸，有经验的工程师往往都会知道你安排给采购的单子往往到最后是会变得面目全非的。。因为在钢材市场，普遍存在变薄，变窄，变短这些情况，采购买回来的东西往往是和你坐办公室根据设计手册里选出来的相关数据存在比较大的折扣。 4，深度了解各类常用机床的结构原理和性能特点。所谓万变不离其宗，机床亦是如此。设计一台机器的过程可类比是小孩堆积木一般，一个部件一个组件进行堆积，然后把这些具备不同功能的部件或组建遵循某种规律联系起来。在这个过程中就需要你熟练掌握一些常用机构或装置的功能和特性。而我们所常见的车，铣，钻，刨，磨，镗。。。等机床上应用的结构或原理都是经过了数十上百年的考验，对于其稳定性和可应用性我们无需过多地怀疑。比如车床的刀架结构，卡盘结构，尾座的锁紧机构，主轴轴承布置，磨床主轴密封结构，刨床的连杆机构等等。。。
材料的常用力学性能有哪些 材料的常用力学性能指标有哪些 材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等. (1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD. (2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度. (3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性. 表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力. (4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标. 力学性能主要包括哪些指标 材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征. 性能指标 包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度. 钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能. 金属材料的力学性能指标有哪些 一:弹性指标
工程材料的机械性能 -----------------------作者：-----------------------日期：
工程材料 （一）工程材料的机械性能与组织结构 基本要求： 了解工程材料的分类；材料的断裂韧性和材料的高、低温机械性能。 熟悉材料的静载与动载机械性能。 掌握金属的结构与结晶的相关知识。 具体容： 1、工程材料的分类； 2、材料静载的机械性能； 3、材料动载的机械性能； 4、常用金属的晶体结构的类型； 5、金属的实际结构和晶体缺陷； 6、金属的结晶。 （二）铁碳合金 基本要求： 了解铁碳相图的相关知识。 熟悉典型铁碳合金的平衡结晶过程。
掌握钢中常存杂质元素对钢的性能的影响；钢锭种类；碳钢的分类、编号和用途。 具体容： 1、铁碳合金中的基本相； 2、铁碳合金的相图分析； 3、铁碳合金分类； 4、典型铁碳合金的平衡结晶过程分析； 5、含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响； 6、钢中常存杂质元素对钢的性能的影响； 7、钢锭的种类； 8、碳钢的分类、编号和用途。 （三）金属的塑性变形与再结晶 基本要求： 了解单晶体和多晶体金属的塑性变形。 掌握塑性变形对金属的组织和性能的影响、再结晶温度的计算；金属的热加工的相关知识。 具体容： 1、单晶体和多晶体金属的塑性变形； 2、塑性变形对金属的组织和性能的影响； 3、再结晶的温度的计算； 4、材料热加工对金属组织和性能的影响。
（四）钢的热处理 基本要求： 了解钢的热处理的概念。 熟悉钢在加热时的转变、钢的冷却转变。 掌握钢的普通热处理的工艺、钢的表面热处理；热处理的缺陷及防止方法。 具体容： 1、热处理的概念； 2、钢在加热时的转变； 3、钢的冷却转变； 4、钢的退火与正火，钢的淬火，钢的回火； 5、钢的表面热处理； 6、热处理的缺陷及防止方法。 （五）合金钢 基本要求： 了解合金元素的作用及合金钢的分类。 熟悉合金钢的分类及牌号。 掌握合金结构钢的相关知识。 具体容： 1、合金元素在钢中的作用； 2、合金钢的分类及牌号；
金属材料机械性能的指标及意义 材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括：强度、硬度、塑性和韧性等。 （1）强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力。强度指标是设计中决定许用应力的重要依据，常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2（国外用Re表示）和抗拉强度σb（国外用Rm表示），高温下工作时，还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD。 （2）塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。塑性指标包括：伸长率δ，即试样拉断后的相对伸长量；断面收缩率ψ，即试样拉断后，拉断处横截面积的相对缩小量；冷弯（角）α，即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度。 （3）韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力。韧性常用冲击功Ａk和冲击韧性值αk表示。Αk值或αk 值除反映材料的抗冲击性能外，还对材料的一些缺陷很敏感，能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化。而且Ａk对材料的脆性转化情况十分敏感，低温冲击试验能检验钢的冷脆性。 表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ，它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力。 （4）硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）、维氏硬度（HV），其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而肖氏硬度（HS）则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。 在断裂力学基础上建立起来的材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能称为断裂韧性。（Kic,Gic） 常用的35CrMo在850℃油淬，550℃回火后，机械性能如下： σb≥980MPa；σs≥835 MPa；δ5≥12%；ψ≥45%；AK≥63J； 而高级优质的35CrMoA的性能应该更加优良稳定。
日本常用钢材的代号和机械性能 一.碳素冲压板料的代号和号机械性能 1. 碳素冲压板料的代号 SPCC：冷轧钢板(steel plate cold commercial) SPCD：冷轧深拉钢板(steel plate cold deep drawn) SPCE：冷轧深深拉钢板(steel plate cold deep drawn extra) SECC：冷轧电镀板(steel electrolytic cold commercial) SECD：冷轧深深拉电镀钢板(steel electrolytic cold deep drawn) SECE：冷间压延深深拉电镀钢板(steel electrolytic cold deep drawn extra) SECC-K2：其中SECC指冷轧电镀钢板,K2为神户制钢所对表面耐指纹电镀锌钢板的行业的表示代号,其表面涂层为有机涂层 SECC-KS：其中SECC指冷轧电镀钢板,KS为神户制钢所对表面耐指纹电镀锌钢板的行业的表示代号,其表面涂层为无机涂层 SEGC-CS：其中EGC为新日本制铁行业标准代号,与日本工业标准(JIS标准)代号号CC等同对应,(EGC 为electrolytic galvanized cold),CS为新日本制铁行业标准代的UF处理钢板(耐指纹)的一种, UＦ处理钢板分以下三种： EGC-CZ 有机被膜０.5μm EGC-CF 有机被膜1.0μm EGC-CS 有机被膜0.7μm SEHC：热轧镀锌钢板及钢带 SEHD：热轧镀锌深拉钢板及钢带 SEHE：热轧镀锌深深拉钢板及钢带 SGCC：冷轧涂镀锌钢板及钢带 SGCH：冷轧涂镀锌冷硬钢板及钢带 SGCD：冷轧涂镀锌深拉钢板及钢带 SGHC：热轧涂镀锌钢板及钢带 CGCC：冷轧涂彩锌钢板及钢带 CGCH：冷轧涂彩锌冷硬钢板及钢带 CGCD：冷轧涂彩锌深拉钢板及钢带 后注：新推出的新型材料(环保材料)与旧材料有以下区别: 环保材料：又称无铬电镀钢板,只对表面有做处理的材料而言,而冷轧钢板作为所有钢材后处理的原板无需进行表面处理,目前推出的环保材料有暂时只有电镀锌钢板一种类 型如下: 新日本制铁材料：代号为EGC-QS：一般环保电镀锌钢板 EGC-QZ：是特别为理光公司商定的环保镀锌钢板环保电镀锌钢板与目前的电镀锌钢板的主要区别如下： 环保电镀锌钢板包括有机被膜、镀锌层、铁基板 普通镀锌钢板包括有机被膜、铬酸盐涂层、镀锌层、铁基板 即环保电镀锌钢板不包括铬酸盐涂层
1.轴套类零件 这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。 在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。由此注出图中所示的Ф14 、Ф11（见A-A断面）等。这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。 如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩，被选为长度方向的主要尺寸基准，由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基，从而标注出轴的总长96。 2.盘盖类零件 这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的外形和均布结构表达出来。如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。
在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。 3.叉架类零件 这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，右视图是没有必要的，而对于T字形肋，采用剖面比较合适。
常用金属材料的力学性能 金属材料的力学性能 任何机械零件或工具，在使用过程中，往往妾受到各种形式外力的作托。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用：柴油机上的连杆，在传递动力时.不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件燮受到弯矩、扭力的作用等尊。这就要求金属材料必须具有一种弟受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力* 这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在夕卜力作坤下表现出力学性能的指标。 111 强度 强度是扌旨金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。逼度扌旨标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为6 单位为 MP 弘 工程中常用的强度指标有屈服逼度和扰拉强度。屈服逼度是指金属材料在外力作用下* 产生屈服现象时的应力，或开始岀现塑性变形吋的最低应力值，用％表示?抗竝强度是指金厲材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用巧表示。 对于大多数机械零件.工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是事件逼度设计的依据！对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其逼度设计的依据。 1.1 2 塑性 塑性是扌旨金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性揭标有诩长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号豪示*断面收縮率指试样拉断后，断面縮小的面积与原来截面积之比，用甲表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之塑性越差，良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 113 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力? 硬度的测试方法很多，生产中常埔的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏碳度试验方法两神° C- ）布氏硬度试验法 布氏硬度试验法是用一直径为 D 的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷 0 的作用下压入被测试金厲表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径乩以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测全属的布氏硬度值。 布氏硬度指标有 HBS 和 HBW, 前者所用压头为淬火钢球，适坤于布氏硬度值低于仍 0 的金属材料，如艮火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有包金厲等；后者压头为硬质合金，适用于布氏硬度值为 450^650 的金属材料，如悴火钢等。 布氏硬度测试法，因压痕较尢故不宜测试成品件或薄片金属的硬度。
机械设计需要哪些知识？这是最全的一 篇文章 本人从事机械行业十年来，干过小工，也干过总工。造过锯床，3轴数控铣床，3D打印机，多线切割机，锯片磨齿机......也曾扯虎皮，造大旗，占山为王。 置场地，买机器，修机器，改机器，做夹具，做模具，搞生产，搞装配，接油 管又接电线...... 昙花一现后如今又是种地，攒钱，继续谋划扯虎皮，造大旗......近来得空， 拼凑一文，附庸风雅，抛砖引玉，与众共飨。 一，机械设计所要了解的周边知识以及所要具备的 观察视角。 1，熟练翻阅机械设计手册。对于标准件以及常用件的一些技术特征要了熟于心。
比如要清楚各类轴承，带传动，链传动，齿轮传动，丝杠传动，蜗轮蜗杆等的 使用场合，使用方式，以及相关的技术特征。对于具体应用时的选型计算则可 对照设计手册的图表和公式进行具体确定。 2，知道N家常用件供应商并熟练翻阅其产品样本。现在机械设计趋向于模块化，对于机械设备制造工厂的整体技术要求更侧重于对于一些配件和部件的组装应用。比如台湾HIWIN，日本THK，德国FAG，FESTO......对于此，要做到当你 在设计某个零件或部件或要完成某个动作或功能的时候必须得知道目前是否有 专业的厂商在生产或提供能实现某个部位的功能要求的成熟的零配件。 3，熟悉原材料情况。比如你要知道目前市场上有卖的冷轧或热轧铁板以及各 类型材的规格尺寸，有经验的工程师往往都会知道你安排给采购的单子往往到 最后是会变得面目全非的。。因为在钢材市场，普遍存在变薄，变窄，变短这 些情况，采购买回来的东西往往是和你坐办公室根据设计手册里选出来的相关 数据存在比较大的折扣。 4，深度了解各类常用机床的结构原理和性能特点。所谓万变不离其宗，机床亦是如此。设计一台机器的过程可类比是小孩堆积木一般，一个部件一个组件进 行堆积，然后把这些具备不同功能的部件或组建遵循某种规律联系起来。 在这个过程中就需要你熟练掌握一些常用机构或装置的功能和特性。而我们所 常见的车，铣，钻，刨，磨，镗等机床上应用的结构或原理都是经过了数十上 百年的考验，对于其稳定性和可应用性我们无需过多地怀疑。比如车床的刀架 结构，卡盘结构，尾座的锁紧机构，主轴轴承布置，磨床主轴密封结构，刨床 的连杆机构等等。 其实说这么多，想表述的就两字，对于这些稳定的常用的结构我们要学会在设 计新机床时“借鉴”或者说是“参照”。从另一方面来说了解各类常用机床的 结构原理和性能特点是出一张零件图纸的前提基础。举个例子来说就是当你完 成一张图纸时最起码你自己要知道这张图纸上的这个零件的大体加工过程。 这个所谓的大体了解楼主个人认为是好比要加工一条常见的轴类零件，当你了 解车床，铣床，磨床的一些特性后就不会在图纸上出现没有了螺纹退刀槽，砂 轮越程槽等情况，同时也不会对轴类零件的长度方向尺寸随意标注个IT6，IT7 的公差要求。 5，具备一定的机床装配能力。很多人会问，这完全是装配工的活了，我做为一个设计人员过多地了解这方面知识干什么？当然，会这么问的往往都是些刚入 行的新手。 当你永远不去了解这方面的知识时就永远理解不了针对一条长轴进行过渡或过 盈装配时因为你那图纸上的左轴承位和右轴承位相距太大而轴承却只能从左到 右或从右到左装配时，那两轴承位之间那么长一段装配距离所带来的痛苦。
直径为d 的拉伸比例试样，其标距长度l 只能为10d 。 ( ) 试题答案： 答：非 试题内容： 直径为d 的拉伸比例试样，其标距长度l 只能为5d 。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 圆柱形拉伸试样直径为d ，常用的比例试样其标距长度l 是5d 或10d 。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 直径为d 的拉伸非比例试样，其标距长度l 和d 无关。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： Q235钢进入屈服阶段以后，只发生弹性变形。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后，只有塑性变形。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后，只发生线弹性变形。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后，发生弹塑性变形。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 低碳钢拉伸应力-应变曲线的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则其屈服极限s σ为1s σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 低碳钢拉伸应力-应变曲线的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则其屈服极限s σ为2s σ。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 拉伸试验测得材料的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则材料的屈服极限s σ为2 2 s 1s σσ+。
答：非 试题内容： 拉伸试验测得材料的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则材料的屈服极限S σ为2 2 s 1s σσ-。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 铸铁的强度指标是s σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 铸铁的强度指标是b σ。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 铸铁的极限应力是s σ和b σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 铸铁的强度指标是δ和s σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 材料的塑性指标有s σ和b σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 材料的塑性指标有s σ和ε。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 材料的塑性指标有δ和ψ。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 材料的塑性指标有s σ、ε和ψ。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 工程上通常把伸长率%5≥δ材料称为塑性材料。 （ ） 试题答案： 答：是