第11章 机械零件设计概论ppt课件.ppt

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1、第11章机械零件设计概论重点：机械零件的主要失效形式和设计准则机械零件的常用材料和选用原则机械零件设计的一般步骤载荷和应力的种类难点：机械零件设计中材料的合理选择正确区分变应力的类型11-1机械零件设计概述11-2机械零件的常用材料及其选择11-3许用应力与安全系数11-4机械零件的工艺性及标准化一、机械零件研究对象§11-1机械零件设计概述齿轮机构（传动）齿轮传动件轴、轴承、套筒等轴系零件键连接件机原：机构←构件→运动的单元机设：零件→制造装配的单元研究对象:在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件的设计零件：组

2、成机器的基本要素通用零件——各类机器常能用到的零件螺栓、齿轮、轴专用零件——特定类型机器才能用到的零件飞机螺旋桨、内燃机曲轴、涡轮机叶片传动零件轴系零件联接零件附件机架二、机械零件设计的基本要求（1）预定功能要求，能够准确实现预定的功能（2）预定的寿命内不能失效，工作可靠（3）结构工艺性要求：加工、装配（4）经济性要求三、机械零件的工作能力准则1、机械零件常见失效形式2、工作能力准则3、强度准则4、刚度准则5、耐磨性准则6、振动稳定性准则1机械零件常见失效形式失效：丧失预定功能或预定功能指标降低到许用值以下。失效的主要形

3、式是破坏，但不仅仅指破坏。常见主要失效形式有：断裂：如轴、齿轮轮齿发生断裂表面点蚀：工作表面片状剥落塑性变形：零件发生永久性变形过大弹性变形表面破坏过大振动和噪声、过热等例如轴可能的失效形式：断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振强度问题刚度问题耐磨性问题Fn2工作能力准则工作能力：不失效条件下零件的安全工作限度这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，所以又常称为“承载能力”如：吊钩最大起重量——50kN工作能力或承载能力——50kN工作能力准则：衡量零件工作能力的指标对零件设计，针对其主要失效形式选择适合的工作能力准则进

4、行设计具体有：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、耐热性准则50kN3强度准则机械零件工作能力的最基本准则强度：材料抵抗断裂或残余变形的能力强度准则：工作应力≤许用应力σ≤[σ]或τ≤[τ]针对失效形式：断裂、疲劳破坏、残余变形典型零部件：轴、齿轮、带轮等正应力：剪应力：极限应力4刚度准则刚度：材料抵抗弹性变形的能力刚度准则：实际变形量≤许用变形量弯曲刚度：挠度条件：y≤[y]倾角条件：θ≤[θ]扭曲刚度：扭角条件：j≤[j]针对失效形式：过大的弹性变形典型零部件：轴、蜗杆等5耐磨性准则耐磨性：零件抗磨损的能

5、力磨损是相当复杂的物理化学过程影响磨损的因素包括载荷的大小和性质、滑动速度、润滑剂的化学性质和物理性质等具体有：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、微动磨损耐磨性准则：P针对失效形式：零件表面破坏典型零部件：齿轮、轴承、链等6振动稳定性准则共振：当机器的自振固有频率f与周期性激振频率相同或整数倍时，就会发生共振，此时振幅急剧增大，导致零件破坏或机器工作条件失常等振动稳定性：机器工作时振幅不能超过许可值振动稳定性准则：0.85f>fn或1.15f

6、率）针对失效形式：共振产生的工作失常典型零部件：轴等应用（*工作原理）及特点↓*载荷及应力分析↓*失效形式及材料选择↓*计算准则↓*确定主要参数和尺寸↓结构设计一般步骤钢和铸铁，其次是有色金属和非金属§11-2机械制造常用材料及其选择1金属材料（1）铸铁:含Ｃ＞2％的铁碳合金称为铸铁→良好的液态流动性（易成型）、吸振、耐磨、价廉。（2）钢:含Ｃ量＜2％的铁碳合金称为钢→具有高的强度、韧性和塑性，可用热处理改变其特性按化学成分，钢分为：A.碳素钢：低碳钢(C)<0.25%、中碳钢(C)=0.25%～0.6%高碳钢(C)＞0

7、.6%(性质取决于含碳量,含碳量越高，则强度越高）B.合金钢（加入了合金元素的钢）一、常用材料按用途钢分为：结构钢（制造各种机械零件和工程结构的构件）工具钢（制造各种刃具、模具和量具）特殊钢（如不锈钢、耐热钢、耐酸钢等，用于…)常用钢铁材料的牌号及力学性能见表11-2（3）铜合金：分为：青铜和黄铜黄铜：铜和锌的合金，塑性和流动性好，可辗压和铸造青铜：减摩和抗腐蚀较好2非金属材料（1）橡胶：弹性好，能吸收震动和缓和冲击（2）塑料：比重小，易于制成形状复杂的零件，应用越来越广泛使用要求：受载及应力情况零件的工作条件零件的尺寸

8、和重量限制零件的重要程度工艺要求：零件及其毛坯的形状、批量、加工方法...经济要求：材料价格结合加工费用、材料利用率...二、材料的选择原则三、材料热处理1目的2方法退火退火、正火、淬火、回火、表面热处理正火将零件加热到某一温度→保温→随炉冷却加热到某一温度→保温→较快冷却(例空冷)→消除内应力,硬度减小→改善切削性