机械零件设计概念.ppt

§9.1 机械零件设计概述 §9.2 机械零件的强度 §9.3 机械零件的接触强度 §9.4 机械零件的耐磨性 §9.5 机械制造常用材料及其选择§9.6 公差与配合、表面粗糙度和 优先数系 §9.7 机械零件的工艺性及标准化 机械零件设计概论 9.1 机械零件设计概论 一、研究内容和要求 研究内容： 工作原理、失效形式、常用材料、工作能力计算、 参数选取、结构设计。 基本要求： 掌握： 零、部件的工作原理和特点；选用或计算方法； 结构设计和使用、维护知识。 学会： 分析零件的失效原因，提出改进措施；运用手册、 标准、规范(某产品的要求、规定)等有关资料。 具有： 设计(或改进)通用零件或简单传动装置的能力。 二、机械零件设计的特点 1) 设计不完全依赖于计算 经验设计 理论设计 模型实验设计 2) 很多计算的原则、方法、公式没有统一的标准 和形式 3) 参数选取允许有一定的范围，因而导致设计结 果的多种多样 9.1 机械零件设计概论 只有部分零件可通过计算确定形状和尺寸。 部分零件仅根据工艺和结构要求进行设计。 三、机械零件的工作能力 失 效： 工作能力： 承载能力： 四、常见失效形式及原因 强度、刚度、耐磨性、温度、稳定性 9.1 机械零件设计概论 机械零件由于某种原因不能正常工作。 不失效前提下，零件能安全工作的限度。 以载荷衡量零件工作能力时，~。 断裂或塑性变形； 连接的松弛； 工作表面过度磨损； 强烈的振动； 过大的弹性变形； 摩擦传动的打滑； 9.1 机械零件设计概论 五、机械零件的计算准则 ① 拟订零件的计算简图； 六、机械零件的设计步骤 强度准则(整体强度和表面强度)； 刚度准则； 耐磨性准则；散热性准则；可靠性准则 ② 确定作用在零件上的载荷； ③ 选择合适材料； ④ 判断零件失效形式，选用计算准则，确定零件尺寸 ⑤ 绘制零件工作图，标注技术条件。 防止失效的判定条件（计算准则） ： 计算量许用量 9.2 机械零件的强度 载荷系数 --- 考虑各种附加载荷因素的影响。 记为: K。 名义载荷 --- 在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。 计算载荷 --- 载荷系数与名义载荷的乘积。 计算应力 --- 按计算载荷计算所得之应力： 名义应力 --- 按名义载荷计算所得之应力。 强度判定条件： ?，? [?] 、[? ] ---- 许用应力； S ---- 安全系数； ? lim、 ? lim ---- 极限应力，由实验方法测定。 然而在机器运转时，零件还会受到各种附加载荷，通常用引入 9.2 机械零件的强度 一、应力的种类 o t σ σ=常数 σmax 脉动循环变应力 r =0 σm 静应力: ? = 常数 变应力: ? 随时间变化 平均应力: 应 力 幅: T σmax σmin σa σa σm 循环变应力 o t σ 变应力的循环特性: σmax σmin σa σa 对称循环变应力 r =-1 o t σ ---- 脉动循环变应力 ---- 对称循环变应力 - 1 = 0 + 1 ---- 静应力 o t σ σa σa σmin r =+1 静应力是变应力的特例 9.2 机械零件的强度 二、静应力下的许用应力 静应力下，零件材料的破坏形式：断裂或塑性变形 塑性材料：取屈服极限? S 作为极限应力，许用应力 脆性材料：取强度极限? B 作为极限应力，许用应力 三、变应力下的许用应力 变应力下，零件的损坏形式：疲劳断裂。疲劳断裂特征如下： 1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低?B，甚至比屈服极限?S还低。 2）疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂； 3）疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。 9.2 机械零件的强度 1、疲劳曲线 N O σ σ-1 N0 σ-1N N 由图可知：应力越小，试件能经受的循环次数就越多。试验表明，当 NN0以后，曲线趋于水平，可认为在无限次循环时试件将不会断裂。 应力σ与应力循环次数N 之间的关系曲线称为：疲劳曲线 当NN0 时， 试件将不会断裂。 N0 --- 循环基数 N0 对应的应力称为： 对应于N 的弯曲疲劳极限： 疲劳极限 用σ-1表示材料在对称循环应力下的弯曲疲劳极限。 当NN0 时，有近似公式： 9.2 机械零件的强度 2、许用应力 在变应力，应取材料的疲劳极限作为极限应力。同时还应考虑零件的切口和沟槽等截面突变、绝对尺寸和表面状态等影晌，为此