以什麼為原料的機械零件

Ⅰ 機械製造業用的主要原材料是什麼

機械製造業用的主要材料有鑄鐵。

按碳在鑄鐵中存在的狀態及形式的不同，可將鑄鐵分為：

白口鑄鐵：碳絕大部分以在滲碳體狀態存在，斷口亮白色，滲碳體硬而脆，機械中較少應用。

灰鑄鐵：石墨片狀存在

可鍛鑄鐵：團絮狀

球墨鑄鐵：圓球狀

蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀

在相同基體組織情況下，其中以球墨鑄鐵的力學性能（強度、塑性、韌性）為最高，可鍛鑄鐵次之，蠕墨鑄鐵又次之，灰鑄鐵最差。但由於灰鑄鐵成本低廉，並具有鑄造性、可加工性、耐磨性及減震性均優良的特點，是工業中應用最廣泛的一種鑄鐵。

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影響鑄鐵石墨化的因素

鑄鐵的組織取決於石墨化進行的程度，為了獲得所需要的組織，關鍵在於控制石墨化進行的程度。實踐證明，鑄鐵化學成分、鑄鐵結晶的冷卻速度及鐵水的過熱和靜置等諸多因素都影響石墨化和鑄鐵的顯微組織。

1、化學成分的影響

鑄鐵中常見的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是強烈促進石墨化的元素，S是強烈阻礙石墨化的元素。實際上各元素對鑄鐵的石墨化能力的影響極為復雜。

其影響與各元素本身的含量以及是否與其它元素發生作用有關 ，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻礙石墨化，但若其含量極低(如B、Ce<0.01%，Ti<0.08%)時，它們又表現出有促進石墨化的作用。

2、冷卻速度的影響

一般來說，鑄件冷卻速度趨緩慢，就越有利於按照Fe-G穩定系狀態圖進行結晶與轉變，充分進行石墨化;反之則有利於按照 Fe-Fe3C亞穩定系狀態圖進行結晶與轉變，最終獲得 白口鐵。

尤其是在共析階段的石墨化，由於溫度較低，冷卻速度增大，原子擴散困難，所以通常情況下，共析階段的石墨化難以充分進行。

鑄鐵的冷卻速度是一個綜合的因素，它與澆注溫度、傳型材料的導熱能力以及鑄件的壁厚等因素有關。而且通常這些因素對兩個階段的影響基本相同。

提高澆注溫度能夠延緩鑄件的冷卻速度，這樣既促進了第一階段的石墨化，也促進了第二階段的石墨化。因此，提高澆注溫度在一定程度上能使石墨粉化 ，也可增加共析轉變。

3、鑄鐵的過熱和高溫靜置的影響

在一定溫度范圍內，提高鐵水的過熱溫度，延長高溫靜置的時間，都會導致鑄鐵中的石墨基體組織的細化，使鑄鐵強度提高。進一步提高過熱度，鑄鐵的成核能力下降，因而使石墨形態變差，甚至出現自由滲聯體，使強度反而下降，因而存在一個『臨界溫度』。

臨界溫度的高低，主要取決於鐵水的化學成分及鑄件的冷卻速度.一般認為普通灰鑄鐵的臨界溫度約在1500一1550℃左右，所以總希望出鐵溫度高些。

Ⅱ 機械零件的真實大小是以圖樣上的什麼為依據

機械零件的真實大小是以圖樣上的尺寸數值為依據的。

機械制圖中的尺寸標注基本規則如圖：

Ⅲ 選用機械零件材料時主要考慮什麼原則

1、使用要求(首要考慮)：

零件的震動，沖擊，高溫，低溫， 高速，高載都應當慎重對待)；

對零件尺寸和質量的限制；零件的重要程度。(對於整機可靠度的相對重要性)

2、工藝要求：

毛坯製造(鑄造，鍛打，切板，切棒)；機械加工；熱處理；表面處理。

3、經濟性要求：

材料價格(昔通圓鋼與冷拉型材,精密鑄造,精密鍛造的毛坯成本與加工成本的對比,)；

加工批量和加工費用；材料的利用率; (如板材，棒料，型材的規格，合理的加以利用)；

替代(盡量用廉價材料來代替價格相對昂貴的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨）

4、熱處理的條件，有熱處理與沒有熱處理條件的情況下選不同的材料；

5、 對重量的要求，經常提在手上的零件要求輕便，在滿足機械強度條件下可選擇比重小的材料。

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作為一個機械設計人員，在選材時必須了解工業發展趨勢，按國家標准，結合我國資源和生產條件，從實際出發全面考慮材料及其選擇機械製造中最常用的材料是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金。非金屬材料如塑料、橡膠等，在機械製造中也具有獨特的使用價值。

機械零件作為一門學科的具體內容包括：零（部）件的聯接。如螺紋聯接、楔聯接、銷聯接、鍵聯接、花鍵聯接、過盈配合聯接、彈性環聯接、鉚接、焊接和膠接等。

零件選用的尺寸及質量的大小與材料的品種及毛坯製取方法有關。用鑄造材料製造毛坯時，一般可以不受尺寸及質量大小的限制；而用鍛造材料製造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設備的生產能力。

Ⅳ 機械零件設計的材料選用有什麼要求

機械零件常用的材料有鋼、鑄鐵、有色金屬和非金屬等，常用材料的牌號、性能及熱處理知識可查閱機械設計手冊。
在機械設計中選擇材料是一個重要環節。隨著材料科學的不斷發展，機械製造業對零件的要求在提高。因此，設計者在選擇材料時，應充分了解材料的性能和適用條件，並考慮零件的使用、工藝和經濟性等要求。
1、使用要求
為保證機械零件不失效，根據載荷作用情況，對零件尺寸的限制和零件重要程度，對材料提出強度、剛度、彈性、塑性、沖擊韌性、阻尼性和吸振性等力學性能方面的相應要求。同時，由於零件工作環境等其他需求，對材料可能還有密度、導熱性、抗腐蝕性、熱穩定性等物理性能和化學性能方面的要求等。
2、工藝要求
選擇零件材料時必須考慮到加工製造工藝的影響。鑄造毛坯應考慮材料的液態流動性、產生縮孔或偏折的可能性等；鍛造毛坯應考慮材料的延展性、熱脆性和變形能力等；焊接零件應考慮材料的可焊性和產生裂紋的傾向等；對進行熱處理的零件應考慮材料的可淬性、淬透性及淬火變形的傾向等；對於切削加工的零件應考慮材料的易切削性、切削後能達到的表面粗糙度和表面性質的變化等。
3、經濟性
從經濟觀點出發，在滿足性能要求的前提下，應盡可能選用價廉的材料，以降低材料費用。另外，還應綜合考慮到生產批量等因素的影響，如大量生產宜用鑄造毛坯；單件生產採用焊接件，可以降低製造費用。
機械零件設計是從機器的工作原理、承載能力、構造和維護等方面研究通用機械零件的設計問題，其中包括如何合理確定零件的形狀和尺寸、如何合理選擇零件的材料以及如何使零件具有良好的工藝性等。

Ⅳ 什麼是機械零部件

機械零部件是構成機械的基本元件，是組成機械和機器的不可分拆的單個製件。包括：

1、零（部）件的聯接。如螺紋聯接、楔聯接、銷聯接、鍵聯接、花鍵聯接、過盈配合聯接、彈性環聯接、鉚接、焊接和膠接等。

2、傳遞運動和能量的帶傳動、摩擦輪傳動、鍵傳動、諧波傳動、齒輪傳動、繩傳動和螺旋傳動等機械傳動，以及傳動軸、聯軸器、離合器和制動器等相應的軸系零（部）件。

3、起支承作用的零（部）件，如軸承、箱體和機座等。

4、起潤滑作用的潤滑系統和密封等。

5、彈簧等其它零（部）件。

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設計機械零件時，不僅應使其滿足使用要求，即具備所要求的工作能力，同時還應當滿足生產要求，否則就可能製造不出來，或雖能製造但費工費料很不經濟。

在具體生產條件下，如所設計的機械零件便於加工而加工費用很低，則這樣的零件就稱為具有良好的工藝性。有關工藝性的基本要求是：

（1）毛坯選擇合理機械製造中毛坯制備的方法有：直接利用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯的選擇與具體的生產技術條件有關，一般取決於生產批量、材料性能和加工可能性等。

（2）結構簡單合理設計零件的結構形狀時，警好採用最簡單的表面（如平面、圓柱面、螺旋面）及其組合，同時還應當盡量使加工表面數目最少和加工面積最小。

Ⅵ 製作機械零件的常用金屬材料有哪些

常用機械材料：
機架及支承板一般選擇A3或45#
承受較大力矩一般45#調質
要求耐磨一般為球墨鑄鐵或鉻鋼淬火或錫青銅
特殊位置得根據實際使用情況選材

Ⅶ 以下材料適合製造何種機械零件並各舉一例。 20Cr 35 ZG270-500 ZPbSb16Cu2

ZG270-500 ：鑄鋼。屬於中碳鑄鋼。製作飛輪，機架，軸承座，箱體，等。
35 ：碳素結構內鋼，屬於中碳鋼。製作軸，銷軸容，螺栓、螺釘、螺母，等。
20Cr ：合金結構鋼。製作齒輪，軸，凸輪，等。一般需要滲碳淬火處理。
ZPbSb16Cu2 ：鑄造軸承合金，鉛基。製作滑動軸承。

Ⅷ 機械零件的材料都有哪些選擇原則

機械零件是指組成機器的不可拆分的基本單元，如螺栓、螺釘、鍵、帶、齒輪、軸、彈簧、銷等。機械零件分為通用零件和專用零件。通用零件是指能在各種機器中廣泛使用的零件，專用零件是指只能在某一類特定的機器中使用的零件。
一、機械零件常用材料
機械零件的材料有金屬材料、非金屬材料和復合材料。
金屬材料分為黑色金屬材料和有色金屬材料。黑色金屬材料包括各種鋼、鑄鋼和鑄鐵，具有較好的力學性能(如強度、塑性、韌性等)，價格相對便宜且容易獲得，而且能滿足多種性能和用途的要求。在各類黑色金屬中，由於合金鋼的性能優良，因而常常用來製造重要的零件。有色金屬材料包括銅合金、鋁合金、軸承合金等，具有密度小、導熱和導電性能好等優點，通常還可用於有減摩、耐磨及耐腐蝕要求的場合。
非金屬材料指塑料、橡膠、合成纖維等高分子材料及陶瓷等。高分子材料有許多優點，如原料豐富、密度小，在適當的溫度范圍內有很好的彈性，耐腐蝕性好等。其主要缺點是容易老化，其中不少材料阻燃性差，總體上講，耐熱性不好。陶瓷材料的主要特點是硬度極高、耐磨、耐腐蝕、熔點高、剛度大以及密度比鋼鐵小等。目前，陶瓷材料已應用於密封件、滾動軸承和切削刀具等結構中。其主要缺點是比較脆，斷裂韌度低，價格昂貴，加工工藝性差等。
復合材料是指用兩種或兩種以上具有明顯不同的物理和力學性能的材料經復合工藝處理而得到所需性能的一種新型材料。例如用玻璃、石墨(碳)、硼、塑料等非金屬材料可以復合成各種纖維增強復合材料。在普通碳素鋼板表面貼附塑料，可以獲得強度高而又耐腐蝕的塑料復合鋼板，主要優點是有較高的強度和彈性模量，而質量又特別小，但也有耐熱性差、導熱和導電性能較差的缺點。此外，復合材料的價格比較貴。所以目前復合材料主要用於航空、航天等高科技領域，在民用產品中，復合材料也有一些應用。
二、機械零件材料選擇原則
從各種各樣的材料中選擇出適用的材料，是一項受多方面因素所制約的工作。在以後的有關章節中，將分別介紹各種零件適用的材料和牌號。下面就金屬材料(主要是鋼鐵)的一般選用原則作一簡介。
選擇機械零件材料的原則是：所需材料應滿足零件的使用要求，有良好的工藝性和經濟性等。
1、使用要求
機械零件的使用要求表現為以下幾點：
(1)零件的工作狀況和受載情況，以及為避免相應的失效形式而提出的要求工作狀況是指零件所處的環境特點、工作溫度、摩擦和磨損的程度等。在濕熱環境或腐蝕介質中工作的零件，其材料應有良好的緩蝕和耐腐蝕的能力，例如選用不銹鋼、銅合金等。工作溫度對材料選擇的影響，一方面要考慮互相配合的兩零件的材料的線脹系數不能相差過大，以免在溫度變化時產生過大的熱應力或者使配合松動；另一方面也要考慮材料的力學性能隨溫度而改變的情況。在滑動摩擦下工作的零件，要提高其表面硬度，以增強耐磨性，應選擇適於進行表面處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼等品種或選用減摩和耐磨性能好的材料。
受載情況是指載荷、應力的大小和性質。脆性材料原則上只適用於製造在靜載荷下工作的零件；在多少有些沖擊的情況下，應以塑性材料作為主要使用的材料；對於表面受較大接觸應力的零件，應選擇可以進行表面處理的材料，如表面硬化鋼；對於受變應力的零件，應選擇耐疲勞的材料；對於受沖擊載荷的零件，應選擇沖擊韌度較高的材料；對於尺寸取決於強度，且尺寸和質量又受限的零件，應選擇強度較高的材料；對於尺寸取決於剛度的零件，應選用彈性模量較大的材料。
金屬材料的性能一般可通過熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理的手段來發揮材料的潛力。對於最常用的調質鋼，由於其回火溫度的不同，可得到力學性能不同的毛坯。回火溫度越高，材料的硬度和強度將越低，而塑性越好。所以在選擇材料的品種時。應同時規定其熱處理規范，並在圖樣上加以註明。
(2)對零件尺寸和質量的限制零件尺寸及質量的大小與材料的品種及毛坯製取方法有關。用鑄造材料製造毛坯時，一般可以不受尺寸及質量大小的限制；而用鍛造材料製造毛坯時，則需注意鍛壓機械及設備的生產能力。此外，零件尺寸和質量的大小還和材料的強重比有關，應盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺寸和質量。
(3)零件在整機或部件中的重要程度。
2、工藝要求
要考慮所用的材料從毛坯到成品都能方便地製造出來。例如，結構復雜、尺寸較大的零件難以鍛造，可以採用鑄造或焊接，其材料必須具有良好的鑄造性能或焊接性能。
根據所選的工藝，要考慮材料對該工藝的加工可能性。對於鑄造，要考慮材料的液態流動性、產生縮孔和偏析的可能性等；對於焊接，要考慮材料的焊接性和產生裂紋的傾向等；對於鍛造，要考慮材料的延伸性、熱脆性和變形能力等；對於需要熱處理的零件，要考慮材料的淬透性、淬火變形的傾向性等；對於需經切削加工的零件，要考慮材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度和切削後能達到的表面粗糙度等。
3、經濟要求
(1)材料本身的相對價格在滿足使用要求的前提下，應盡量選用價格低廉的材料。這一點對於大批量製造的零件尤其重要。
(2)材料的加工費用當零件質量不大而加工量很大時，加工費用在零件總成本中要佔很大比例。盡管鑄鐵比鋼板價廉，但對於某些單件或小批量生產的箱體類零件來說，採用鑄鐵反而比採用鋼板焊接的成本更高，因為後者可以省掉模具的製造費用。
(3)材料的利用率採用無屑或少切屑加工，如模鍛、精鑄、沖壓等，可以提高材料的利用率。
(4)局部品質原則在很多情況下，零件在其不同的部位上對材料有不同的要求。要想選用一種材料滿足不同的要求，事實上是不可能的，即使可能，價格也非常昂貴。這時，可根據局部品質原則，在不同的部位上採用不同的材料或採用不同的熱處理工藝，使各局部的要求分別得到滿足。例如蝸輪的輪齒必須具有優良的耐磨性和較高的抗膠合能力，其他部分只需具有一般的強度即可，故在鑄鐵輪芯外套用青銅齒圈，以滿足這些要求。又如滑動軸承只在其和軸頸接觸的表面處要求有減摩性，所以只需用減摩材料製成軸瓦，而不必把整個軸承都用減摩材料製造。
局部品質也可以用滲碳、表面淬火、表面噴鍍、表面輾壓等方法獲得。
(5)材料代用以節約貴重、稀有材料由於供應上的原因或經濟性的要求，可以對所選材料用其他材料代用。例如，當強度為主要要求時，可選用強度較高而價格較貴的材料，也可用強度較差而價廉的材料代替，而將結構尺寸適當加大；當耐磨或耐腐蝕為主要要求時，可以不選用耐磨性或防腐性好的材料而選用較差的材料進行各種表面硬化處理或防腐處理；對於稀有材料，也可以用普通材料代替，例如用鋁青銅代替錫青銅製造軸瓦。
(6)材料供應情況從簡化材料品種的供應和儲存出發，對於小批量生產的零件，應盡可能減少同一台機器上使用材料的品種和規格。

Ⅸ 機械零件的詳細種類

械零件主要有金屬材料和非金屬材料：

一、金屬材料

1、鑄鐵

鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，它們的區別主要在於含碳量的不同。含碳量小於2%的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大於2%的稱為鑄鐵。

2、鋼

與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性，並可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能。鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法取得，因此其應用極為廣泛。按照用途，鋼可分為結構鋼、工具鋼和特殊鋼。

1）碳素結構鋼這類鋼的含碳量一般不超過0.7%。含碳量低於0.25%的低碳鋼，它的強度極限和屈服極限較低，塑性很高，且具有良好的焊接性，適於沖壓、焊接，常用來製作螺釘、螺母、墊圈、軸、氣門導桿和焊接構件等。

2）合金結構鋼

鋼中添加合金元素的作用在於改善鋼的性能。

3）鑄鋼

鑄鋼的液態流動性比鑄鐵差，所以用普通砂型鑄造時，壁厚常不小於10mm。鑄鋼件的收縮率比鑄鐵件大，故鑄鋼件的圓角和不同壁厚的過渡部分均應比鑄鐵件大些。

3、銅合金

銅合金有青銅與黃銅之分。黃銅是銅和鋅的合金，並含有少量的錳、鋁、鎳等，它具有很好的塑性及流動性，故可進行碾壓和鑄造。

二、非金屬材料

1、橡膠

橡膠富於彈性，能吸收較多的沖擊能量，常用作聯軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用於製造用水潤滑的軸承襯。

2、塑料

塑料的比重小，易於製成形狀復雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數大等，所以近年來在機械製造中其應用日益廣泛。

(9)以什麼為原料的機械零件擴展閱讀：

零件分類：

1、軸類零件：如階梯軸、電主軸、凸輪軸;

2、箱體類零件：如主軸箱箱體、變速箱箱體、發動機箱體;

3、盤類零件：如軸承蓋、皮帶輪;

4、螺紋類零件：如滑動絲杠;

5、齒輪類零件：如直齒、圓柱齒輪;

6、杠件、板件類零件;

7、專用類零件。

機械零件產品標准化本身包括三個方面的含義：

（1）產品品種規格的系列化——將同一類產品的主要參數、型式、尺寸、基本結構等依次分檔，製成系列化產品，以較少的品種規格滿足用戶的廣泛需要；

（2）零部件的通用化——將同一類型或不同類型產品中用途結構相近似的零部件（如螺栓、軸承座、聯軸器和減速器等），經過統一後實現通用互換；

（3）產品質量標准化——產品質量是一切企業的「生命線」，要保證產品質量合格和穩定就必須做好設計、加工工藝、裝配檢驗，甚至包裝儲運等環節的標准化。這樣，才能在激烈的市場競爭中立於不敗之地。

對產品實行標准化具有重大的意義：在製造上可以實行專業化大運生產，既可提高產品質量又能降低成本；在設計方面可減少設計工作量；在管理維修方面，可減少庫存量和便於更換損壞的零件。

機械零件的工作能力機械零件各種機械和工程結構都是由若干個構件組成的。

這些構件工作時都要承受力的作用，為確保構件在規定的工作條件和使用壽命期間能正常工作，須滿足以下要求：

1、有足夠的強度

保證構件在外力作用下不發生破壞，是構件能正常工作的前提條件，故構件的強度是指構件在外力作用下抵抗破壞的能力。

2、有足夠的剛度

構件在外力作用下產生的變形應在允許的限度內。構件在外力作用下抵抗變形的能力，即為構件具有的剛度。

3、有足夠的穩定性

某些細長桿件（或薄壁構件）在軸向壓力達到一定的數值時，會失去原來的平衡形態而喪失工作能力，這種現象稱為失穩。所謂穩定性是指構件維持原有形態平衡的能力。

Ⅹ 什麼是機械零件的設計准則

1、強度准則

要求機械零件的工作應力σ不超過許用應力[σ]。其典型的計算公式是：

（3-16）

σlim——極限應力，對受靜應力的脆性材料取其強度極限，對受靜應力的塑性材料取其屈服極限，對受變應力的零取其疲勞極限。

S——安全系數。

2.剛度准則

機械零件在受載荷時要發生彈性變形，剛度是受外力作用的材料、機械零件或結構抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產生單位變形所需的外力值來量度。機械零件的剛度取決於它的彈性模量E或切變模量G、幾何形狀和尺寸，以及外力的作用形式等。分析機械零件的剛度是機械設計中的一項重要工作。對於一些需要嚴格限制變形的零件（如機翼、機床主軸等），須通過剛度分析來控制變形。我們還需要通過控制零件的剛度以防止發生振動或失穩。另外，如彈簧，須通過控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。剛度准則是要求零件受載荷後的彈性變形量不大於允許彈性變形量。剛度准則的表達式為

（3–17）

y是彈性變形量，如撓度、縱向伸長（縮短）：[y]為相應的許用彈性變形量。零件的彈性變形量可由理論計算或經實驗得到，許用變形量則取決於零件的用途，根據理論分析或經驗確定。

3.耐熱性准則

由於摩擦等原因，機械在運轉時，機械零件和潤滑劑的溫度一般會升高。過高的工作溫度將導致潤滑效果下降，同時，還會引起零件的熱變形、硬度和強度下降，甚至損壞。如在高溫時，金屬機械零件可能發生膠合、卡死；塑料等非金屬機械零件可能發生軟化，甚至熔化等，在某些場合還會引起熱應力。耐熱性准則一般是控制機械零件的工作溫度不要超過許用值，以保證零部件正常工作，其表達式是

（3–18）

為了改善散熱性能、控制溫升，必要時可以採用水冷或氣冷等措施。

4.振動穩定性准則

當激勵的頻率等於物體固有頻率時，物體振幅最大，激勵的頻率與固有頻率相差越大，物體的振幅越小。激勵的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅會很大，這種現象叫做共振。振動穩定性指機械零件在機器運轉時避免發生共振的品質。

為了延長機器的壽命，為了避免軸和機器的損壞，應驗算軸的振動穩定性，特別是高速機器的軸。振動穩定性准則要求機械零件的固有頻率應與激勵的頻率錯開，保證不發生共振。

設機器中受激勵作用的零部件的固有頻率為f，激勵力的頻率為fp，一般要求

fp<0.85f或fp>1.15f（3–19）

改變機械零件的剛度和質量可以改變其固有頻率。增大機械零件的剛度和減小其質量，提高其固有頻率；減小機械零件的剛度和增大其質量則降低機械零件的固有頻率。有時，機器運轉時為了防止共振要調節轉速。

軸產生共振的主要原因是：由於材料內部質量不均勻，加之製造和安裝的誤差，使其質心和它的旋轉中心產生偏差，軸旋轉時產生慣性力，這個慣性力使轉子作強迫振動。軸在引起共振時的速度稱為臨界速度。在臨界速度下，這個慣性力的頻率等於或幾倍於轉子的固有頻率，因此發生共振。

5.壽命准則

為了保證機器在一定壽命期限內正常工作，在設計機械零件時必然要對機械零件的壽命提出要求。需要說明，在機器壽命期限內，零件是可以更換的，也就是說某些機械零件的壽命可以比機器的壽命短。機械零件的壽命主要受材料的疲勞、磨損和腐蝕影響。

為了避免發生零件疲勞引起的失效，如疲勞斷裂，應根據機械零件壽命對應的疲勞極限計算疲勞強度。即根據壽命要求，結合零件轉速等具體情況，根據式（3-6），計算出應力循環次數為N時的疲勞極限，再代入強度條件式，計算疲勞強度。當滿足疲勞強度時，可以保證機械零件在破壞前的應力循環次數達到壽命要求。

磨損一般是不可避免的。在一定條件下，腐蝕也是不可避免的，如橋梁結構件、地埋鋼質管道的腐蝕等。在設計時，主要是保證機械零件在壽命內，不要發生過度的磨損和腐蝕。磨損發生的機理尚為完全被人們掌握，影響磨損的因素也比較多，一般根據摩擦學設計原理來改善摩擦副的耐磨性。主要措施有：合理選擇摩擦副材料；合理選擇潤滑劑和添加劑；控制摩擦副的工作條件，如壓強、滑動速度和溫升。

到目前為止，還沒有實用、有效的腐蝕壽命計算方法，通常從材料選擇及防腐處理方面採取措施。如選用耐腐蝕的材料，採用表面鍍層、噴塗、磷化等處理。

6.可靠性准則

可靠性是產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。產品的質量一般應包含性能指標和可靠性指標。機械產品的性能指標是指產品具有的技術指標，如機械的功率、轉矩、工作力、工作速度等。如果只有性能指標，沒有可靠性指標，產品的性能指標也得不到保證。例如，一台技術先進的飛機，如果可靠性不高，勢必經常發生故障，影響正常飛行和增加維修費用，甚至可能造成嚴重的事故。產品的可靠性用可靠度R（t）來衡量。可靠度的定義是：產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。可靠度是時間的函數。有一批數量為n的相同產品，在t=0開始工作，隨著時間的延續，失效的件數no（t）在加大，正常工作的件數ni（t）在減少，在任意時刻t產品可靠度為

（3–20）

若某產品工作至3000小時的可靠度R（t）=0.96，則表示有96%的產品可以正常工作到3000小時以上，對具體一件產品來講，其工作到3000小時的概率為96%。

失效率指產品工作到t時刻，在下階段的單位時間內發生失效的概率，可以證明，其數學表達式為

（3–21）

分離變數，兩邊積分，得

得

（3–22）

零部件的失效率和時間的關系一般如圖3-13所示。可以用試驗的方法求得失效率曲線。失效率曲線反映產品總體壽命期失效率的情況。從失效曲線可以看出，失效大體可以分為三個階段。

圖3-15

第Ⅰ階段為早期失效階段，曲線為遞減型。產品投入使用的早期，失效率較高而下降很快。其原因主要是設計、製造、貯存、運輸等形成的缺陷，以及調試、跑合、起動不當等人為因素所造成的。當這些由於先天不良引起的失效發生後，設備運轉逐漸正常，則失效率就趨於穩定。應該盡量設法避免零件的早期失效，降低失效率和早期失效階段的時間t0。

第Ⅱ階段為偶然失效階段，其失效率緩慢增長。失效主要由非預期的過載、誤操作、意外的天災等偶然因素所造成。由於失效原因多屬偶然，故稱為偶然失效階段。降低偶然失效期的失效率則能提高有效壽命，所以應注意提高產品的質量，精心使用維護。

第Ⅲ階段為損壞失效階段，其失效率是遞增型。在t1以後失效率明顯上升。這是由於產品已經老化，疲勞、磨損、蠕變、腐蝕等所謂有耗損的原因所引起的，故稱為耗損失效期。針對這一階段失效的原因，應該注意檢查、監控等，提前維修，使失效率仍不上升。

7.精度准則

對於高精度的機械零件、機構或設備，要求其運動誤差小於許用值。例如在精密機械中，導軌的直線性誤差、主軸的徑向跳動誤差、齒輪傳動的轉角誤差等，必須要有一定的精度要求。可以根據機器和零件的功能要求，選用合適的公差與配合，即進行精度設計，並能正確地標注到圖樣上。還可以按照零件圖給定的公差值，求出機構的誤差，與要求的機構精度比較。

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