Выбор оптимального материала при проектировании детали (с помощью матрицы решений) (Лабораторная работа № 3)

Лабораторная работа №3

Выбор оптимального материала при проектировании детали(с помощью матрицы решений).

3.1. Цель: Отработка методики выбора материала основных деталей проектируемой машины.

3.2. Теоретическая часть:

       Выборматериала основных деталей машины при её проектировании является очень важнй стадией разработки, его необходимо производить в первую очередь, т.к. результат такого выбора существенно влияет на весь дальнейший ход проектирования.

       Основные факторы, влияющие на выбор материала при проектировании, связаны в основном с условиями работы, требованиями к уровню свойств, возможными ограничениями, в т.ч. экономическими.

       К таким факторам следует отнести:

-механические свойства, в т.ч. прочность на разрыв, изгиб, сжатие, твёрдость, жесткость, упругость, ударная вязкость, сопротивление истиранию;

-усталостная прочност(долговечность);

-состав(химический или композиционный) и удельный вес;

-обрабатываемость резанием;

-способность к пластической деформации(литье, штамповка, протяжка, ковка);

-возможность чистовой обработки и нанесения покрытия;

-возможность механического крепления или сварки;

-коррозионностойкость;

-теплопроводность;

-электропроводность;

-термостойкость;

-хладноломкость;

-эстетичность;

-стоимость и др.

       Наиболее встречаемый набор требований и факторов – материал должен быть легким, обрабатываться резанием, легко штамповаться и свариваться, с высокой почностью, в т.ч. ударной, коррозионостойкостью, темостойкостью, электропроводностью, не дорогим.

       Перчень конструкционных материалов, которые могут быть использованы при проектировании основных деталей машин:

-сталь конструкционная;

-чугун;

-сталь листовая;

-сталь нержавеющая;

-аллюминий;

-медь;

-др. цветные металлы и сплавы;

-керамика;

-гоафит;

-стекло;

-полимерные материалы (термопласты и реактопласты);

-древесина;

-резина;

-текстиль;

-кожа;

-бумага;

-инструментальная сталь;

-быстрорежущая сталь;

-твердые сплавы;

-абразивные материалы;

-алмазные и сверхтвердые материалы;

-композиционные материалы и др.

       Правильное назначение материала в процессе проектирования может быть реализовано путем использования методики, основаной на составлении матрицы. Данные для матрицы собираются по методу экспертных оценок с назначением баллов и оценкой значимости влияющих факторов.

              3.3      Выполнение работы.

         Выбратьобъект техники материала основных деталей.

        Объект – ведущий вал редуктора рабочего механизма автогрейдера.

        Условия работы: вал будет подвергаться циклическим, динамическим, среднескоростным воздействиям при средних и больших удельных давлениях, знакопеременным нагрузкам.

№	МАТЕРИАЛ	Знчения факторов К∕Кά						∑Кά	Ранги
		a	b	c	d	e
1
2
3
4
5

  Требования: a) прочность,

                         b) износоустойчивость,

                         с) небольшие габариты,

                         d) относительно небольшой удельный вес,

                         e) стоимость.

     В качестве испытуемых материалов были выбраны следующие 4 марки стали, а также титановый сплав в качестве эксперимента:

 Сталь 45Х: закалка в масле, отпуск. При сечении до 40 мм.: σв>85; σт>60; HB 230…300.

    Используется в основном в деталях, работающих при средних скоростях и ударных нагрузках: валы, вращающиеся в подшипниках качения, валики, зубчатые колеса.

12ХН3А: цементация, закалка в масле, отпуск.

 При сечении до 100 мм.: σв>85; σt>70. Сердцевина НВ 260, поверхность HRC58…62.