影响零件疲劳强度新上映_硬度10级对照表(2024年12月抢先看)
真空炉加热碳钢合金钢不氧化的秘密 真空炉是一种在低于大气压环境下进行加热处理的设备。它通过在炉内营造真空环境,极大减少了氧气和其他氧化性气体的含量,从而有效防止金属氧化。 氧化过程的抑制 在常规加热过程中,金属在高温下容易与空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等发生反应,形成氧化皮或氧化膜,导致金属表面失去光泽,甚至影响材料性能。而在真空炉中,由于氧分子稀少,氧分解压极低,氧化作用被抑制,因此不会出现氧化现象。 碳钢和合金钢的特性 犧⳩⥒合金钢在加热过程中容易出现氧化和脱碳现象。然而,在真空炉内,由于环境中的氧气浓度极低,这些材料在加热时不会与氧气接触,从而避免了氧化情况的发生。 真空炉的应用范例 例如,在针对高速钢进行真空热处理时,由于高速钢含有大量合金元素,导热性较差,为防止工件变形或开裂,尤其是大型复杂工件,需要进行两次预热。通过预先加热,可以缩短在高温处理过程中的停留时间,降低氧化脱碳与过热的风险。此外,真空渗碳技术可以在真空中进行渗碳操作,进一步提升了零件的疲劳强度。 结论 总的来说,真空炉加热不会使碳钢、合金钢氧化的关键原因在于其能在低于大气压的环境下运行,极大地减少了氧气的存在,从而有效地抑制了氧化反应的出现。这种特性使真空炉成为处理对氧化敏感的金属材料的理想选择。
扬州大学机械考研836链传动知识全解析 链传动是机械设计中的重要部分,以下是关于链传动的详细笔记: 1️⃣ 节距p的影响:节距越大,零件尺寸越大,传递的功率和承载能力也越大,但传动的不稳定性和冲击振动及噪声会加剧。 2️⃣ 链偶齿奇:奇数链节会受到附加的弯曲载荷。 3️⃣ 排数n的影响:排数越多,承载能力越大,但各排链受力不均匀现象严重,排数不宜过多,通常不超过4排。 4️⃣ 链轮结构:根据链轮直径尺寸确定链轮结构。 5️⃣ 材料要求:链条材料应具有足够好的强度和耐磨性,取决于链条线速度。 6️⃣ 传动比:传动比不能等于直径之比。 7️⃣ 瞬时传动比公式:i=w1/w2=R2cosy/R1cosp。 8️⃣ 多边形效应:影响因素包括节距、转速和齿数。 9️⃣ 改善多边形效应措施:小节距、低转速、多齿数;必要时采用张紧轮;设置在低速级。 张紧目的:保持合适的垂度。 1️⃣1️⃣ 失效形式:疲劳破坏、磨损、胶合和静力破坏;润滑良好中速时,承载能力取决于链板疲劳强度;转速增大时,传动能力取决于滚子和套筒的冲击疲劳强度;转速很高时,传动承载能力取决于胶合。 1️⃣2️⃣ 参数选择: z1(小链轮齿数):过少会导致运动不均匀性和动载荷加剧,加速磨损;过多则总体尺寸增大,易跳齿脱链。 传动比:过大时,包角减小,参与啮合的齿数减少,每个轮齿上的载荷增大,加剧磨损,易发生跳齿脱链。 中心距:过小会导致包角减小,单位时间内链条绕转次数增多,应力循环次数增加,加剧链的磨损和疲劳破坏;过大则松边垂度过大,传动时造成松边颤动。 节距p和排数:节距越大,承载能力越大,但多边形效应越明显;排数越大,承载能力越大,但各排链受力不均匀现象严重,不宜过多,小于等于4。 1️⃣3️⃣ 链传动布置:应避免布置在水平或倾斜平面内,最好布置在铅垂平面内。 希望这些笔记能帮助你更好地备考机械设计836!✨
你真的了解表面粗糙度吗? ### 表面粗糙度的概念 表面粗糙度其实就是零件表面那些微小的峰谷不平度。你可以想象一下,像皮肤上的毛孔一样,这些小坑小包离得很近,但它们都不大,通常在1毫米以下。这些微观的几何形状误差,我们称之为表面粗糙度。 表面粗糙度的成因 犨ᨩ⧲糙度主要是由加工方法和一些其他因素造成的。比如,加工过程中刀具和零件表面的摩擦、切屑分离时的塑性变形、工艺系统中的高频振动,甚至是电加工的放电凹坑等等。不同的加工方法和材料会让表面的痕迹深浅不一,形状和纹理也会有所不同。 表面粗糙度对零件的影响 耐磨性:表面越粗糙,配合表面的有效接触面积就越小,压强和摩擦阻力都会增大,磨损速度自然也就快了。 配合稳定性:对于间隙配合来说,表面粗糙更容易磨损,导致间隙逐渐增大;而对于过盈配合来说,微观凸峰被挤平后,实际有效过盈减小,连接强度也会降低。 疲劳强度:粗糙表面的波谷像尖角缺口和裂纹一样,对应力集中很敏感,从而影响零件的疲劳强度。 耐腐蚀性:粗糙的表面容易让腐蚀性气体或液体通过微观凹谷渗入金属内层,造成表面腐蚀。 密封性:粗糙的表面无法严密贴合,气体或液体容易通过接触面间的缝隙渗漏。 接触刚度:接触刚度是零件结合面在外力作用下抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。 测量精度:零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度,尤其是在精密测量时。 此外,表面粗糙度还会影响零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等。 表面粗糙度的评定参数 高度特征参数 Ra(轮廓算术平均偏差):在取样长度内轮廓偏距绝对值的算术平均值。测量点的数目越多,Ra越准确。 Rz(轮廓最大高度):轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。 间距特征参数 Rsm(轮廓单元的平均宽度):在取样长度内,轮廓微观不平度间距的平均值。微观不平度间距是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。相同的Ra值的情况下,其Rsm值不一定相同,因此反映出来的纹理也会不相同,重视纹理的表面通常会关注Ra与Rsm这两个指标。 总的来说,表面粗糙度虽然看似微小,但对零件的性能和使用寿命有着重要的影响。了解并控制好表面粗糙度,对于提高产品质量和延长设备寿命至关重要。
脱碳层测量方法大全,哪家厂家最靠谱? 在钢材热处理过程中,脱碳是一个常见的问题。脱碳会导致钢的淬火硬度和耐磨性下降,同时还会影响制件的疲劳强度。近年来,脱碳层对热疲劳性能的影响也引起了广泛关注。因此,各国都非常重视脱碳层的检测方法和标准的制定。 脱碳层的总厚度是指从表面到心部内边界的距离,包括完全脱碳层和部分脱碳层的厚度总和。脱碳层的厚度与零件的形状和截面厚度有关。 常用的脱碳层测量方法有以下几种: 光学显微法 슨🙧獦是最常用和方便的。在零件或试样的剖面外缘进行检测,从表面一直测到完全脱碳和部分脱碳层的实际边界。此方法适用于铁素体-珠光体组织的亚共析钢。对于高速钢,金相检验可以用硝酸酒精腐蚀的彩色显示法。退火高速钢试样剖面磨光后用4%硝酸酒精腐蚀30秒,试样表面由灰色逐步转变为红紫蓝色(Purplish-Blue),60秒后变成蓝绿色。功能定义的脱碳层要求在全表层测量硬度,其实际边界是从总体心部组织的开端,即蓝绿区的边缘起始。 显微硬度法 芨🙧獦利用材料及其制件存在脱碳情况时,从表面到基体的碳含量变化和组织变化原理进行测量。将待测试样的切断面经过磨制、抛光、侵蚀后,在光学显微镜下观察从表面到基体的组织变化,脱碳层测定界限为出现预期的组织变化处,如总脱碳层深度为与基体组织一致处,借助于测微目镜或金相图像分析系统测量其深度。适用于正火及退火状态的铸造件、锻造件或轧制件的材料或其制件完全脱碳层的深度及总脱碳层的深度。对于一些难测的钢种可参照特殊金相法解决。 化学分析法 ꊨ🙧獦通过化学试剂与钢样反应,测定脱碳层的厚度。虽然操作较为复杂,但对一些特殊钢种较为适用。 无论采用哪种方法,都必须满足以下技术要求: 能测出确切定义的脱碳层,例如符合功能性脱碳层的具体定义。 测量结果的再现性好。 操作简便易行。 显微组织法具有适用范围广、操作简便、对设备依赖小、对待检试样形态要求不高等优点。但缺点是对操作人员的素质要求较高,对出现部分脱碳的某一特定深度无法准确判定并测量。对于球化退火态过共析钢,如不依赖定量金相技术,单纯依靠测试人员判定则准确性不高。 通过这些方法,可以有效检测和控制钢材的脱碳层厚度,确保热处理后的钢材质量。
激光热变形淬火对钢圆柱工件的预测建模:回归和人工神经网络分析 前言:研究提出了一种综合策略,通过回归方程和人工神经网络方法对AISI 4340钢圆柱工件进行激光表面变形硬化建模,研究考虑了激光功率、光斑扫描速度和工件旋转速度等工艺参数。 AISI 4340是一种镍铬钼合金钢,以其高强度和良好的疲劳强度,在热处理过程中能够保持优异的韧性而广为人知。它被广泛应用于飞机起落架、动力传动齿轮、轴和其他结构件等领域,这种合金在经历高强度热处理的同时,能够保持良好的韧性、耐磨性和疲劳强度水平,同时具有良好的抗大气腐蚀性能。 与传统的硬化方法(如烤箱、火焰或感应硬化)相比,激光硬化具有许多优点。它可以在时间和空间上有限的范围内实现能量的集中沉积,从而消除了需要水、油或盐浴淬火的需求。 激光硬化可以在不影响相邻表面的情况下实现高度定义的影响区域,并且具有高冷却速率,使得细小结构和高硬度水平成为可能。由于激光束引导的灵活性,可以轻松地对复杂轮廓进行硬化,并且可以直接在所需位置对零件进行硬化。 在激光辐射表面硬化过程中,碳钢会在短时间内被加热到奥氏体化温度以上,然后通过快速冷却达到马氏体的材料结构。热能被吸收到材料表面,然后通过传导方式进行冷却。 对激光硬化过程进行建模的方法有很多,包括有限元方法(FE)、回归方法和人工神经网络方法(ANN)。有限元方法通过解决热传递微分方程来确定工件温度随时间的变化,进而计算工件表面的最高温度和冷却速率,从而确定硬化区域。 该模型考虑的工艺参数包括激光功率(250 W - 350 W)、扫描速度(20 mm/s - 30 mm/s)和光斑直径尺寸(1 mm - 2 mm)。虽然该ANN模型可以预测表面硬度和硬化深度,但其考虑的工艺参数范围有限,无法预测热影响区的初始硬度下降。 在实验中使用了一个旋转测试装置,用于在激光热处理过程中旋转工件,并且激光束被设置为指向圆柱体的中平面,并在关节机器人的平移运动期间保持在中平面上。 圆柱形零件的激光热处理采用关节机器人的直线运动和圆柱零件的旋转运动的组合。由于有限元模型的复杂性和校准困难,选择了人工神经网络(ANN)建模方法。 进行了圆柱形零件的激光热处理,并确定了工艺参数的限制范围,以避免熔化或硬化不连续性。激光功率范围为1800 W到2400 W,扫描速度范围为3 mm/s到6 mm/s。旋转速度范围在3000 rpm到6000 rpm之间。 通过硬度曲线分析,确定了不同激光硬化参数对结果的影响,并通过标识四个区域的边界点进行表征。区域1/区域2的界限由D1和H1确定,区域2/区域3的界限由D2和H2确定,区域3/区域4的界限由D3和H3确定。D1、D2和D3以微米()表示,H1和H2以洛氏硬度(HRC)表示。H3代表工件的初始硬度,被设定为44HRC以确定D3的值。 重复性测试用于评估工艺的稳健性和可重复性,以及由测量步骤和测量位置偏移引起的误差。进行了10次验证测试,使用中心测试参数(激光功率2100 W,扫描速度4.5 mm/s,旋转速度4500 rpm)。 建模和验证数据中硬度的最大值和最小值之间的差距为H1为4.15HRC,H2为2.28HRC。而重复性研究确定的代表重复性和测量误差的差距为H1为1.47HRC,H2为1.25HRC。这表示H1的误差为35%,H2的误差为55%。这是因为目前的工作中未控制冷却速率,而冷却速率对硬化过程的影响很大。 建模和验证数据中深度的最大值和最小值之间的差距为D1为382.7 ,D2为490.3 ,D3为1441.3 。而重复性研究确定的代表重复性和测量误差的差距为D1为11.3 ,D2为12.6 ,D3为75.5 。这表示D1的误差为2.9%,D2的误差为2.6%,D3的误差为5.2%。由于这些深度值取决于加热时达到的最高温度而不是冷却速率,因此只考虑了D1、D2和D3。 方差分析的结果用于研究不同参数对硬度曲线的影响,并提供每个参数在过程参数变化中的贡献。显示了深度(D1、D2和D3)的方差分析结果。扫描速度(SS)是最重要的参数,对D1和D2的贡献约为69%,对D3的贡献超过81%。 激光功率(LP)也是一个重要的参数,对D1和D2的贡献超过22%,对D3约为15%。旋转速度(RS)对D1和D3的贡献不到5%,对D2的贡献不到1%,因此可以忽略对D3的影响。所有深度的误差均小于4%,这表示考虑了所有重要参数对过程的影响。 结论:研究提出了一种基于回归和人工神经网络分析的预测建模方法,用于分析AISI 4340钢圆柱工件的激光热变形淬火过程。研究通过实验和数值建模,分析了多个激光表面热变形淬火参数和条件,并研究了它们与多个物理和几何属性之间的相关性。
机械设计评审表:20个关键点全解析 1. 环境适应性:是否考虑了机械在不同环境条件下的表现?如高温、低温、沙尘、腐蚀等。 2. 尺寸稳定性:伴随温度变化,机械长度变化和间隙减少是否得到妥善处理。 3. 滑动与调整:大气条件下的滑动部和调整螺旋部是否容易生锈。 4. 冻结风险:是否存在积水而产生冻结破裂的危险。 5. 振动与噪音:机械的振动和噪音是否对周围环境造成影响。 6. 设备利用:所利用的设备(水、空气、电力)是否能够及时满足需求。 7. 安全与防灾:是否对安全性和防灾措施进行了周密的考虑。 8. 功能与简洁:机械设计是否满足功能要求,同时尽可能简单。 9. 可加工性:零件形状、孔形状、凹部形状是否合乎规范,便于组装和拆卸。 10. 强度与刚度:是否保证了静力学强度和疲劳强度,弯曲变形是否有问题。 11. 材料选择:材料是否合适,能否满足强度要求,热膨胀问题是否得到妥善处理。 12. 加工性能:材料的切削性、焊接性、延伸性是否良好。 13. 热处理与表面处理:是否有足够的耐腐蚀性,有相应的表面处理或局部处理。 14. 材料符合性:材料是否符合客户的规定,如禁铜、禁镍、禁锌等。 15. 电镀与焊接:电镀零部件是否有在两个地方打孔,考虑到流出来的位置。 16. 加工方法:机械设计是否可以弯曲、焊接,焊接有无遗漏,焊缝处是否对连接螺钉等有干涉现象。 17. 钣金与焊接:是否考虑焊接变形,钣金公差是否合理,防止应力集中问题是否得到妥善处理。 18. 切削加工:机械加工是否可能,考虑了用什么样的机械加工问题(设备),刀具的形状和尺寸是否合适,凹处是否设置圆弧,凸处是否设置为倒角,精加工是否过严,形位公差可否完善,可否降低,对滑动面、油密封及垫圈部位是否采用了合适的粗糙度,考虑了加工顺序,加工是否可从同一方向进行,尺寸的指示方法从加工方法、加工顺序的角度看是否合理,考虑了加工基准面的问题。 19. 热处理与表面处理:材质是否合理,对淬火的深度、硬度做了指示,指示是否合理,是否指定了淬火的范围。 20. 表面处理:是否有必要电镀或涂覆,对电镀、涂覆的指定是否合适,是否注意到了生锈的问题,采取了哪些防锈措施。
机械设计基础知识:从零开始到专家 砦𖤻𖧚失效形式:零件可能会因为各种原因失效,包括整体断裂、过大的残余变形、表面破坏(如腐蚀、磨损和接触疲劳),以及因为工作条件破坏而失效。 零件设计的要求:零件设计需要满足一系列要求,包括强度、刚度、寿命、结构工艺性、经济性、质量小和可靠性。 零件的设计准则:设计时需要遵循几个关键准则,如强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。 零件的设计方法:设计方法可以分为理论设计、经验设计和模型试验设计。 零件的材料:机械零件常用的材料包括金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料。 零件的强度分类:零件的强度可以分为静应力强度和变应力强度。 应力比的概念:应力比r=-1表示对称循环应力,r=0表示脉动循环应力。 疲劳强度的提高:通过降低应力集中、选用高疲劳强度的材料和使用热处理等方法,可以提高零件的疲劳强度。 滑动摩擦的类型:滑动摩擦可以分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。 零件的磨损过程:零件的磨损过程包括磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。 磨损的分类:磨损可以分为粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损和微动磨损。 润滑剂的类型:润滑剂可以分为气体、液体、固体和半固体四种。 頨接的类型:普通连接螺纹牙型为等边三角形,自锁性较好;矩形传动螺纹传动效率高;梯形传动螺纹最常用。 頨连接的分类:普通螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。 頨接的预紧与放松:预紧的目的是增强连接的可靠性和紧密性,防止受载后被连接件间出现缝隙或相对滑动;放松的根本问题是防止螺旋副在受载时发生相对转动。 頦高螺纹连接强度的措施:降低影响螺栓疲劳强度的应力幅,改善螺纹牙上载荷分布不均的现象,减小应力集中,采用合理的制造工艺。 頩接的类型:平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。 頥𘦤觚类型:带传动分为摩擦型和啮合型。 頩𞤼 动的张紧装置:定期张紧装置、自动张紧装置和采用张紧轮的张紧装置。 頩失效形式:轮齿折断、齿面磨损(开式齿轮)、齿面点蚀(闭式齿轮)、齿面胶合和塑性变形(从动轮出现脊棱、主动轮出现沟槽)。 頩硬度分类:齿轮工作面的硬度大于350HBS或38HRS的称为硬面齿,反之为软齿面齿轮。 頦高齿轮制造精度的措施:减小齿轮直径以降低圆周速度,齿顶修缘,将齿轮的轮齿做成鼓形以改善齿向载荷分布。 頨杆传动的失效形式:点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损,失效经常发生在蜗轮上。
非标设计中常用的金属与非金属材料指南 在非标设计中,选择合适的材料至关重要。以下是几种常用的金属材料和非金属材料,帮助你更好地进行设计。 金属材料 튑235-A钢:含碳量0.2%的低碳钢,屈服强度235MPa,塑性较好,焊接性能优异。常用于焊接结构件,如焊接机架、钣金、角钢等。表面处理通常采用喷漆或烤漆。 45#钢:含碳量为0.42~0.50%的中碳钢,机械性能和切削性能优良,焊接性能一般。用于机架大板、结构连接件和强度要求不高的轴。调质硬度在HRC20~HRC30之间,淬火硬度一般要求HRC45。 45Cr合金钢:属于合金结构钢,调质处理后具有良好的力学性能,但焊接性不好、易出现裂纹。可用于制作齿轮、连杆、轴等,淬火后表面硬度可达HRC55。 65Mn锰钢:焊接性差、高耐磨、加工硬化严重,不宜加工。热处理HRC50-60,常用于弹簧钢、弹片零件、卡簧、发条、板弹簧等。 S136不锈钢:具有好的防锈能力和抛光性,耐磨损,抛光后能长时间保持光洁度。用于产品载具、流道、耐磨件、压头等,防腐蚀及需镜面抛光的场合。硬度和防锈能力比SUS440略差,热处理硬度HRC54。 38CrmoAL氮化专用钢:氮化处理后表面具有高硬度、高耐磨性、高疲劳强度,耐CL腐蚀性好。适合做高耐磨、高疲劳强度的零件,如凸轮、精密齿轮等。表面硬度可达到HRC67-73。 SKD11冷作模具钢:热处理变形小,适合有精度要求的零件,高硬度、高耐磨、高强度、韧性较好。用于燕尾槽结构、各种刀具冲裁、重负荷冲压模等。热处理硬度HRC60左右,或淬火+深冷处理+回火(HRC62)。 非金属材料 POM(塞钢):表面润滑,硬度较高,加工尺寸稳定。可在-40Ⱘ0℃中持续使用,加工精度可保证在0.03mm以内。 PTEE(铁氟龙):耐高低温,可达-180℃至260℃,摩擦系数极低,是世界上最耐腐蚀材料之一。 尼龙:耐磨自润滑,可高温拍打润滑油,使其摩擦系数极低。几何精度较高,可加工齿轮轴承等零件。耐高温可达160℃,但在水中浸泡容易吸水膨胀,影响精度。 PVC:价格便宜,使用广泛。PVC分为防静电与不防静电的材料,也有硬料与软料的区别。承受载荷的基本是硬料,比如工装板。熔点是75-90Ⱟ똦𘩤放致癌物质。 PU(聚氨酯):具有良好的耐油性、韧性、耐磨性和耐老化性。既有塑料的刚性,又有橡胶的弹性。工业专用轮、铲车轮、滑板轮等常用。 ABS塑料:是3D打印的主要材料之一,适合做减磨耐磨零件、传动零件等,是稳定的材料之一。 橡胺:一种高弹性聚合物材料,用于机械中滚筒的表面增加摩擦系数。具有高耐磨和良好的密封性能,油封、O型圈等采用橡胶。 酚醛塑料(电木):化学名称酚醛塑料,具有较高的机械强度和良好的耐磨性。选择中有防静电与不防静电,可以用于工装板的使用、夹具垫板等。但机械性能较差,加工后的精度并不高。 通过以上材料的介绍,希望能帮助你在非标设计中做出更明智的选择。
超声旋转加工,为何值得选? 传统的超声加工主要依靠磨粒对工件的冲击来实现加工。然而,随着加工深度的增加,磨料悬浮液难以进入工具与工件之间,导致加工效率下降。同时,磨料悬浮液的流动还会使孔径变大,降低加工精度。(图一展示了传统超声波加工的原理) 超声旋转加工的独特之处 超声旋转加工是在传统超声加工的基础上改进而来。它不仅保留了超声振动,还添加了旋转运动。工具由金属粉末和人造金刚石或立方氮化硼磨料按一定比例烧结而成,冷却水代替磨料悬浮液输入工具和工件之间。 蠥 工速度的飞跃 超声旋转加工继承了传统超声加工的优点,能够快速加工导电和非导电材料,即使是复杂的三维轮廓也能迅速完成。 砥 工的便捷性 由于超声振动减小了工具与加工表面的摩擦,切削力小,排屑顺畅。钻孔时无需退刀排屑,一次进刀即可完成,易于实现机械化。 优质的加工表面 加工过程中不会产生有害热量区域,不会在工件表面引起化学或电学变化。此外,工件表面的残余压应力可以提高零件的疲劳强度。 广泛的材料适应性 超声旋转加工适用于脆性材料(如玻璃、石英、陶瓷、YAG激光晶体、碳纤维复合材料等)的钻孔、套料、端铣、内外圆密削及螺纹加工等,特别适合深小孔加工和细长棒套料。其应用范围近年来逐渐扩大。 頥𗥥 𗧣覍的减少 由于工具的特殊设计,磨损较小,使用寿命更长,进一步降低了加工成本。
如何提高轴的强度? 1.合理布置轴上零件,以减小轴上载荷 2.改进轴上零件结构,以减少轴上载荷 3.改进轴的结构,以减少应力集中 4.改进轴的表面质量,以提高轴的疲劳强度
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