《机械设计概论》ppt课件

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1、前言机械零件设计概述机械零件的强度机械制造中常用材料及其选择公差与配合、表面粗糙度和优先数列机械零件的工艺性及标准化第九章机械零件设计和计算概论前言例:机构→齿轮机构(三个构件)齿轮1、齿轮2、机架3轴、轴承、套筒等→轴系零件构件←零件→制造的单元齿轮→传动件键→联接件12构件1←(小齿轮)3(一)机械零件的简介:最基本的通用零件(二)课程特点与学习方法机原研究对象→机构←构件→运动的单元传动零件轴系零件联接零件附件机架机械零件→→一般尺寸参数的通用机械零件的设计总论→螺纹联接→齿轮传动→蜗杆传动→滑动轴承→滚动轴承→键联接→联轴器

2、与离合器→轴→带传动→链传动繁杂（门类多、关系多、要求多、公式多、图形多、表格多）(二)课程特点与学习方法本课程研究对象:讲课顺序:通用零件专用零件（机架、手柄、车轮......）分析处理问题的思路:特点：分析处理问题的思路：∵（任务）设计零件→*受力分析（*载荷及应力分析←功用、*工作原理）↓*失效形式（*主要失效形式←分类）*计算准则（公式建立的依据）↓强度计算（*设计方法→先定主参数*←*许用应力↓←材料）结构设计（尺寸及绘图←结构特点、标准）①②③④⑤⑥⑦⑧↓∴(抓住)计算准则∴学习贯穿一条线：§9-1机械零件设计概述p.1

3、11(一)机械设计应满足的要求P.111第7(二)设计机械零件应满足的要求*避免在预定寿命周期内失效－机械零件由于某种原因不能正常工作－在不发生失效的条件下,零件所能安全工作的限度(三)机械零件的主要失效形式及计算准则→既要可靠,又要成本低p.111第9失效工作能力承载能力→对载荷而言(三)机械零件的主要失效形式及计算准则强度、刚度、振动稳定性、破坏正常工作条件计算准则→┌强度准则├刚度准则├振动稳定性准则└其它准则→主要→介绍失效形式→一、强度准则（1）失效形式(2)计算准则2.表面强度:→疲劳破坏整体断裂(脆性材料)过大的残余变

4、形（塑性材料）P113→整体破坏静强度→疲劳断裂(塑、脆性材料)→疲劳强度1.整体强度:变应力静应力表面磨损:p≤[p](比压、压强)→耐磨性P122表面压溃:p≤[p](挤压应力)→挤压强度接触疲劳:H≤[H](接触应力)→接触强度(点蚀)P119过大的弹性变形ｙ≤[ｙ]刚度(机器振幅不能超过许可值)共振：机器内的激振源频率≈零件固有频率（重合或整数倍）→破坏破坏正常工作条件引起的失效（联接松动、带传动打滑、腐蚀、过热......）二.刚度:三.振动稳定性:四.其它：(零件抵抗弹性变形的能力)失效形式计算准则§9-2机械零件的强度

5、p.112(一)载荷及其分类名义载荷－载荷系数－计算载荷－名义应力－计算应力－1.基本定义:p.112第7p.112第8名义载荷与载荷系数的乘积KF,KT,KMp.112第9p.112第10强度→零件承受载荷后，抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力→与载荷及应力有关(二)应力及分类:(三)机械零件的强度计算2.载荷的分类:(按大小及方向是否变化)静载荷变载荷当σmax、σmin均维持常数→稳定交变应力当σmax和σmin的数值随时间而改变→不稳定的变应力交变应力－随时间作周期性变化的应力(二)应力及分类:*一个应力循环→构件中

6、的应力由“最大值→最小值→最大值”的这一过程。(σmax－σmin)／2→应力幅σaσatσσm1.分类2.交变应力的特征及典型的交变应力*最大应力σmax*最小应力σmin静应力→不随时间变化，Ｎ≤103变应力→不断随时间变化稳定变应力不稳定变应力→平均值(平均应力σm)*变化规律→σmin／σmax=γ→应力循环特性*Ｎ→应力循环次数→γ=－1→对称循环～图9-1.C当σmin＝0(或σmax＝0)当σmax＝σmin→γ＝＋1→静应力图a→γ=0→脉动循环～图d当σm＝0(σmax＝－σmin)tσtσtσtσ非对称～对称～γ

7、=－1脉动～γ=0静～γ=+1(三)机械零件的强度计算强度计算通式→σ≤σlim／ｓ=[σ]（正应力）τ≤τlim／ｓ=[τ]（切应力）关键:①σ的计算②[σ]的取值1.失效形式：2.许用应力[σ]塑性材料→过大的残余变形(正确运用材力有关公式)：②复合应力：→材料力学基本强度理论一．静应力作用下的强度计算脆性材料→断裂σｓ/S－屈服极限σＢ/S－强度极限二．变应力作用下的强度计算①简单应力:（单向应力）→拉σ＝Ｆ／Ａ；弯σＦ＝Ｍ／Ｗ;剪τ＝Ｆ／Ａ;扭τＴ＝Ｔ／ＷＴ3.计算应力二．变应力作用下的强度计算1.失效形式:[σ]=σr/S

8、；[τ]=τr/S疲劳极限=?σr→τr2.许用应力:零件本身应力集中(ｋσ有效应力集中系数绝对尺寸(εσ尺寸系数)表面质量(β表面状态系数)Ｎ→（σ－Ｎ）疲劳曲线→疲劳断裂（图9-2)→与应力性质、大小、Ｎ有关）γ→σ-1、σ0、σ