(2.3.17)--193-2-机械原理绪论零件设计准则的启示.ppt

机械零件设计准则

为什么要确定设计准则怎样确定设计准则感悟

为什么要确定设计准则

机械设计的最终目标是确定部件(机器零件)的尺寸和形状，并选择适合的材料与制造工艺，从而使得设计出来的机器可以完成预定的功能而不发生失效。这就要求设计人员能够计算和预测每个零件的失效形式和条件，然后通过设计预防它失效。这就需要对每一零件进行应力和变形分析。由于应力是外载荷和惯性力的函数，也是零件几何形状的函数，所以计算应力和变形前，必须先进行力分析、力矩分析、扭矩分析，以及系统的动力学分析。

怎样确定设计准则

在公差范围内保证设计出来的东西符合其刚度，强度，稳定性。1、强度准则要求机械零件的工作应力σ不超过许用应力[σ]。σlim——极限应力，对受静应力的脆性材料取其强度极限，对受静应力的塑性材料取其屈服极限，对受变应力的零取其疲劳极限。S——安全系数。2.刚度准则机械零件在受载荷时要发生弹性变形，刚度是受外力作用的材料、机械零件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。机械零件的刚度取决于它的弹性模量E或切变模量G、几何形状和尺寸，以及外力的作用形式等。分析机械零件的刚度是机械设计中的一项重要工作。对于一些需要严格限制变形的零件（如机翼、机床主轴等），须通过刚度分析来控制变形。我们还需要通过控制零件的刚度以防止发生振动或失稳。另外，如弹簧，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。刚度准则是要求零件受载荷后的弹性变形量不大于允许弹性变形量。

3.耐热性准则由于摩擦等原因，机械在运转时，机械零件和润滑剂的温度一般会升高。过高的工作温度将导致润滑效果下降，同时，还会引起零件的热变形、硬度和强度下降，甚至损坏。如在高温时，金属机械零件可能发生胶合、卡死；塑料等非金属机械零件可能发生软化，甚至熔化等，在某些场合还会引起热应力。耐热性准则一般是控制机械零件的工作温度不要超过许用值，以保证零部件正常工作。4.振动稳定性准则当激励的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，激励的频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。激励的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅会很大，这种现象叫做共振。振动稳定性指机械零件在机器运转时避免发生共振的品质。为了延长机器的寿命，为了避免轴和机器的损坏，应验算轴的振动稳定性，特别是高速机器的轴。振动稳定性准则要求机械零件的固有频率应与激励的频率错开，保证不发生共振。5.寿命准则为了保证机器在一定寿命期限内正常工作，在设计机械零件时必然要对机械零件的寿命提出要求。需要说明，在机器寿命期限内，零件是可以更换的，也就是说某些机械零件的寿命可以比机器的寿命短。机械零件的寿命主要受材料的疲劳、磨损和腐蚀影响。为了避免发生零件疲劳引起的失效，如疲劳断裂，应根据机械零件寿命对应的疲劳极限计算疲劳强度。即根据寿命要求，结合零件转速等具体情况，计算出应力循环次数为N时的疲劳极限，再代入强度条件式，计算疲劳强度。当满足疲劳强度时，可以保证机械零件在破坏前的应力循环次数达到寿命要求。6.可靠性准则可靠性是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。产品的质量一般应包含性能指标和可靠性指标。机械产品的性能指标是指产品具有的技术指标，如机械的功率、转矩、工作力、工作速度等。如果只有性能指标，没有可靠性指标，产品的性能指标也得不到保证。例如，一台技术先进的飞机，如果可靠性不高，势必经常发生故障，影响正常飞行和增加维修费用，甚至可能造成严重的事故。产品的可靠性用可靠度R（t）来衡量。

感悟

没有规矩不成方圆，在设计中，有了准则，才能设计出零件。就像我们在解决问题时，需要按照一定的要求去解决问题，而不是一味的蛮干，在规矩的约束下，通过我们的努力，往往事半功倍。我们如果没有按照规矩解决问题，就像没有制造出达到符合要求的零件一样，付出了努力，却没有取得成功。

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