推广 热搜： 采购方式甲带滤芯气动隔膜泵减速机型号减速机带式称重给煤机履带链式给煤机无级变速机

【专业】详细解读机械零件的选材与失效,机加人必看!

日期：2023-08-14 17:42:48 来源：网络整理作者：本站编辑浏览：33 评论：0

点击蓝字关注我们

质量开讲，让质量有温度

一、机械零件的失效形式

零件在工作过程中最终都要失效。失效的定义是零件完全破坏，不能继续工作。或者严重损伤，继续工作很不安全。或者虽能安全工作，但已丧失某些性能，起不到预定作用。

失效分析的目的就是分析零件的失效原因，检验选材的正确性，提出相应的预防措施，确定主要机械性能的要求。

对零部件机械性能的要求，往往是多项的。例如传动轴，要求其具有高的扭转疲劳强度、韧性和轴颈的耐磨性。因此，需要通过对零件失效原因的分析，找出导致失效的主导因素，准确确定出零部件所必需的主要机械性能。例如，曲轴在工作时承受冲击、交变等载荷作用，而失效分析表明，曲轴的主要失效形式是弯曲疲劳断裂，而不是冲击断裂，因此应以疲劳抗力作为主要机械性能要求来进行曲轴的设计。制造曲轴的材料也可由锻钢改为价格便宜、工艺简单的球墨铸铁。

二、机械零件失效的原因

设计与失效　

结构和形状不合理，在零件的高应力区存在应力集中源。如各种缺口，尖角，很小的过渡圆角等。另外，设计人员对零件的工作条件估计错误，对零件在工作中过载估计不足，使设计的零件承载能力不够。虽然失效原因在设计，但通过选材可以避免。当零件的结构和尺寸受到限制不好改动时，就要通过提高材料的强度来解决。

材料和失效　

选材不当造成零件过早失效，问题出在材料上，但责任在设计者身上。因为选的材料无失效抗力能力，或对材料的加工工艺性能了解不全，在加工过程中留下隐患，导致失效。原材料本身杂质多，非金属夹杂物超标，也是失效的原因。

加工与失效

零件的加工工艺不良，在成形的每道工序产生的缺陷都会使零件失效，冷加工粗糙度差，切削刀痕太深，产生磨削裂纹等。所以零件失效主要是设计、材料、加工和装配不当造成。公众号《机械工程文萃》，工程师的加油站！

三、机械零部件的设计准则

为了保证零件能正常工作，在设计零件时应首先进行零件的失效分析，预估失效的可能性，采取相应措施，其中包括理论计算。计算所依据的基本原则称为设计准则，常用的设计准如下。

01

强度准则

零件抵抗断裂和塑性变形的能力称为强度。常用的强度设计准则是：

式中 σ —拉（压）应力；τ —剪应力；
[σ ]，[τ ] ——许用拉（压）应力、许用剪应力；
Sσ，Sτ—计算安全系数 ；
σb （τb ），   σS （τS ） —静强度时材料的断裂极限和屈服极限；
σlim —极限应力。

02

刚度准则

零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力称零件的刚度。零件的刚度可按材料力学所介绍的方法进行计算，即变形量小于许用变形量，变形量可以是挠度、偏转角或扭转角，即

式中 γ ，θ ，ϕ —挠度、偏转角、扭转角；
[γ ]，[θ ]，[ϕ] —许用挠度、许用偏转角、许用扭转角。

在机械零件的计算中，轴零件的刚度计算较为常用，一般常按挠度条件判断刚度条件，而偏转角或扭转角一般不进行计算。因为轴经过结构设计后，一般直径较大，刚度足够，尤其偏转角或扭转角的安全度更大，无须进行计算。

03

耐磨性准则

耐磨性是指作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力。

磨损导致机械零件表面形状被破坏，强度削弱，精度下降，产生振动、噪声，造成工作失效。工程中有80%的机械零件是由磨损造成失效的。因影响磨损的因素很多，而且比较复杂，到目前为止，磨损还没有合适的计算方法，通常采用条件性计算。滑动速度较低、载荷大时，可用限制工作表面压强的方法进行计算，即

p≤[ p]

滑动速度较高时，还要限制摩擦功耗，以避免工作温度过高而使润滑失效，导致零件表面胶合失效。因发热量取决于摩擦功耗，而摩擦功耗又与μ pv的值成正比，其中μ 为摩擦系数， p 为压强，v为相对滑动速度。因为μ 可看作常数，因此摩擦功耗仅与pv有关，故工程中常用限制pv值作耐磨性计算，即

pv≤[ pv]

高速时还要限制零件的滑动速度v ，避免由于速度过高而加速磨损，降低零件的工作寿命，即

v≤[v]
式中[ p]、[ pv]和[v]均为许用值。

04

振动和噪声准则

高速机械或对噪声有特别要求的机械，振动是噪声产生的原因。为了保护环境，应尽量降低噪声对环境的污染。因此，为了减小振动，要求机械振动频率p f 远离机械的固有频率，特别是一阶固有频率f，即

pf < 0.85 f

如不满足可采取如下措施：

1）改变机械或零件的刚度。
2）采取有效的减振措施。

05

热平衡准则

机械零件的温升过高会引起润滑油粘度下降，使润滑失效，造成零件之间的磨损加剧；如果零件表面的温度升高到金属材料的熔点，则金属表面会产生瞬时焊接现象，即产生胶合，导致机械零件的失效。胶合失效难以准确计算，而且计算过程复杂，为了防止胶合失效，通常用限制温升的简化方法进行计算，即

Δt≤[Δt ]
式中 Δt ——温升；
[Δt ] ——许用温升。

如果不满足上述条件时，可采取以下措施。

1）进一步改善润滑条件。
2）设置冷却装置。

06

可靠性准则

按传统强度设计方法设计零件，因材料的强度、外载荷以及加工尺寸等条件存在着离散性，有可能出现达不到预期工作时间而失效的情况。公众号《机械工程文萃》，工程师的加油站！

欲将出现这种失效的概率控制在一定范围之内，就对零件提出了可靠性的要求。可靠性的设计指标用可靠度R来衡量。所谓“可靠度”就是指机器或零件在一定工作环境下，在规定的使用期限内连续正常工作的概率。

要提高整个机器（串联方式）的可靠度，首先应提高组成机器的每个零件的可靠度，即采用高可靠度的零件；其次，组成机器的零件的可靠度应尽量相同，因为整个机器的可靠度低于组成机器中的可靠度最差的零件的可靠度。

对可靠性要求较高的系统与机械必须进行可靠性设计，而机械零件可靠性水平的高低，直接影响到机械系统的可靠性。另外高可靠性的系统一般要有一些备用系统，并需经常维护、保养。

1

END

1

大家都在看：

【领取】弄懂这套精品PPTFMEA可以上天

【领取】新版三体系内审检查表，用得到

【领取】为什么博世牛？看它的SPC教材

【PPT】5Why问题分析法完整版，一起学

关注小编二维码

我是质量开讲滴小编

长按扫码关注

咱们有话，质量群里说

更有N多质量大咖在群里哦

找不到我们？

来来来，打个小星星 ★，

每天同最棒的质量知识面对面！

文章来源

嘉峪检测网

免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。所转载文章并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品版权问题，请及时联系我们，我们将删除内容以保证您的权益！

福利社

关注“质量开讲”，您可以回复 1-10 任意数字，或以下关键词，查看质量专题。

工业4.0；CPK；PPK；SPC；统计过程控制；柏拉图；帕累托图；五大工具；APQP；PPAP；改善；改进；提升；变更管理；质量成本；QCM；测量；MSA；QSB；8D；控制图；鱼骨图；ISO；质量管理；质量管理体系；抽样；检验；检测；食品安全；食品饮料；HACCP；QC七大手法；新QC七大手法；旧QC七大手法；管理制度大全；质量大全；IPQC；制程品管；来料；进料；QA；QC；QFD；FMEA；ERP；PDCA；直通率；质量归零；纠正措施；实验设计；六西格玛；精益生产；精益管理；车间管理；车间现场管理；生产管理；5S；6S；供应链；供应商；SQE；多品种；小批量；JIT；准时制生产方式；无库存生产方式；零库存；可靠性；可靠性分析；标准；认证；丰田；奥迪；宝马；玛莎拉蒂;audit；奥迪特；宝洁；三星；审核；内审；外审；绩效；汽车；华为；田口方法；零缺陷；QC小组；质量看板；看板管理；德国制造；日本制造；中国制造；美国制造；质量会议；生产流程；质量考核；制造业智能；智能制造；SPC问答；常见SPC问题……

您仅需在质量开讲的主页对话框中输入您感兴趣的关键词例如 Cpk、SPC、六西格玛、精益生产、SQE等等关键词。系统会自动给您回复哦！

盈飞无限国际

全球质量智能解决方案

领导者。五百强制造

企业首选质量预警定位

分析系统。

特别推荐

电话：010-65699909

网址：www.infinityqs.cn

盈飞无限，全生命周期质量智能平台！

别忘记转赞看一条龙哦，保证您不会错过质量开讲任何一条好内容！

在看

打赏

更多>同类资讯

0 条相关评论

推荐图文

推荐资讯

点击排行

• 2025惠州国际工业博览会邀您共话�	• 2025中山小榄轻工机械展二十周年�
• 《尼尔:机械纪元》机械之下的人�	• 留省就业 \| 中国机械总院集团哈尔
• 机电工程系统复杂难管理?典范�	• 9天9板,克来机电!
• 卖出克来机电	• 上海眷厚机械设备有限公司与您�
• 机械技术学院19届毕业典礼圆满举	• 浙江中禾机械有限公司与您相约�