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； 质（有无腐蚀介质、润滑剂）；
②工作环境：如温度（常温、高温、低温或变温），介
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 等。
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② 齿面啮合并发生相对滑动与滚动，承受较大的交变
接触应力及强烈的摩擦；
③ 启动、换档或啮合不良，齿轮承受一定的冲击力；
④ 有时有其它特殊条件要求，如耐高、低温要求，耐
蚀要求，抗磁性要求等。
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§3 典型零件的选材
2）主要失效形式
① 断裂——包括交变弯曲应力引起的轮齿疲劳断裂和
磨性，以防齿面损伤。 ③ 足够的齿心部强韧性，以防冲击过载断裂。
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§3 典型零件的选材
一、齿轮类零件选材（2、常用材料）
（1 ）锻钢 齿轮的主要材料。锻造可改善钢的组织并 形成有益的加工流线，力学性能优良。重要用途的 齿轮大多采用锻钢制造。 包 括 ： ① 低 碳 钢 及 低 碳 合 金 钢 ： 2 0 、 2 0 Cr、 20CrMnTi 等，可通过退火或正火来改善切削加工性 能，通过渗碳后淬火＋低温回火来保证齿轮的使用 性能。具有表面高硬度 (56～62HRC)和高耐磨性、高 的弯曲疲劳极限和接触疲劳极限，心部具有足够高 的强韧性；故适合于制造高速、大冲击的中载和重 载齿轮。
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二、失效形式
断裂失效（尤其是脆性断
裂）因其危险性而易受重 视、且研究最多。疲劳断 裂最普遍，是断裂失效的 主要方式。 实际零件工作中，不止是 一种失效方式起作用。
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三、失效原因
四个主要方面：设计、材料、加工与使用
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冲击过载导致的崩齿与开裂； ② 齿面损伤——包括交变接触应力引起的表面接触疲 劳（麻点剥落）和强烈摩擦导致的齿面过度磨损； ③ 其它特殊失效，如腐蚀介质引起的齿面腐蚀现象。
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§3 典型零件的选材
3）主要性能要求 ① 高的弯曲疲劳强度，防止轮齿的疲劳断裂。
② 足够高的齿面接触疲劳极限和高的硬度、耐
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§3 典型零件的选材
一、齿轮类零件选材（1、概述）
应用极广的重要机械零件，其主要作用有传递扭 矩（力或能），改变运动速度或方向。
不同的齿轮， 其工作条件、失 效形式和性能要 求各有不同。
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§3 典型零件的选材
1）工作条件
① 传递扭矩，齿根部承受较大的交变弯曲应力；
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。 选材的核心问题：满足必要的使用性能，良好的工艺 性能，实现最低成本。
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§2 材料选用的基本原则
一、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）、
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四、失效分析
失效分析是一项综合性的技术工作，主要包括一
下几个方面：
1 收集失效零件的残骸；
2 调查零件的服役条件及失效过程； 3 查阅相关资料：包括设计、加工、安装、使用维护 等方面的资料； 4 实验研究； 5 综合分析，确定失效的原因，，提出改进措施。
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1.铸、锻、焊性能
工艺 性能
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§2 材料选用的基本原则
三、经济性选材原则
质优、价廉、寿命高，是保证产品具有竞 争力的重要条件；在选择材料和制定相应的 加工工艺时，应考虑选材的经济性原则。
所谓经济性选材原则，不仅是指选择价格 最便宜的材料、或是生产成本最低的产品， 而是指运用价值分析的方法，综合考虑材料 对产品的功能与成本的影响，以达到最佳的 技术经济效益。
第十五章 材料的选用 第一节 概述 第二节 材料选用的基本原则 第三节 典型零件的选材
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第一节 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。
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
③ 中碳氮化钢： 40Cr、35CrMo、38CrMoAl 钢，经调质 处理后再表面渗氮处理，力学性能优良、变形微小， 主要用做高精度、高速齿轮。
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§3 典型零件的选材
（2）铸钢
铸钢 齿 轮 的 力 学 性 能 比 锻钢差，较少
使用，但对某些尺寸大(＞Ф 500mm)、形状复杂的齿 轮，采用铸钢较为合理。常用铸钢牌号有ZG270— 500、ZG310—570、ZG40Cr等。铸钢齿轮加工后一般 也是进行表面淬火＋低温回火处理，但对性能要求 不高、低速齿轮，也可在调质状态下使用。
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§2 材料选用的基本原则
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、外部质量以及生产成本和生产效率等。 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。
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§3 典型零件的选材
②中碳钢表面淬火齿轮： 工作速度、载荷及受冲击的 程度应低于低碳钢渗碳淬火齿轮。40、45钢可用作 低中速、轻中载、小冲击的齿轮，依据具体工作条 件不同，可在正火、调质、表面淬火状态下使用； 40Cr、40MnB 合金钢的综合力学性能优于 40 、 45 碳 钢，可用做相对重要的齿轮，多在表面淬火状态使 用。
第十四章 零件的失效与分析 1 零件失效的基本形式 2 零件失效的原因
3 失效的分析方法
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一、基本概念
失效：在使用过程中，因零件的外部形状、 尺寸或材料内部组织结构发生变化而失去原 有的设计功能，使其低效工作或无法工作或 提前退役的现象。 失效分析：目的就是要分析零件的失效原因 并提出相应的防止和改进措施，其结论对零 件的设计、选材、加工与使用都有重大的指 导意义。