机械零件设计的基础知识1

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1、机械零件设计的基础知识§2-1机械零件的设计要求和准则§2-2机械零件的基本失效形式§2-3机械零件设计的一般方法和步骤§2-4机械零件的疲劳强度§2-5机械零件的抗断裂强度§2-6机械零件的表面强度§2-7机械零件的材料和毛坯选择§2-8机械零件设计中的标准化重点：零件的失效材料的疲劳特性提高零件疲劳强度的措施合理选材学习各类零件应该注意的问题：实体结构；工作特点；主要参数；失效方式；失效原因；避免失效的方法（措施）。§2-1机械零件的设计要求和准则一、功能性要求机械零件应避免在预定寿命期内失效的要求。名义载荷：根据理论分析得出的载荷称为名义载荷。计算载荷：引入一个工作状况系数以名义载荷

2、进行修正，修正后的载荷称为机械零件的计算载荷。设计准则：•（1）结构功能要求•（2）强度准则•（3）刚度准则•（4）寿命准则•（5）可靠性准则•（6）振动稳定性准则（一）结构功能要求：如：连接件应满足连接的要求；支承件应满足支承的要求等（二）强度准则强度是零件在载荷作用下抵抗破坏的能力。机械零件的强度准则就是保证零件所受的应力不超过允许极限值。具有足够的强度是机械零件最基本的功能之一。lim[]()脆性材料Sbb()()塑性材料limlimSS[]lim()疲劳极限SrNrNt——极限应力limS、S——计算安全系数()、(

3、)——静强度bbSS提高机械零件强度的方法：1.选材及热处理采用更高强度的材料或选择合适的热处理方法；2.改变零件截面尺寸或形状改变机械零件的结构尺寸和截面形状，不一定是截面积的改变，在截面积不变的情况下增大截面的惯性矩以减小零件所受的应力。3.合理布置零件，减少所受载荷降低载荷集中，均布载荷，减少附加或不必要的载荷。4.减少应力集中（三）刚度准则y[y]变形量许用变形量y——可以是挠度、偏转角或扭转角*影响刚度的因素材料：弹性模量越大，刚度越大结构：截面形状、支撑方式及位置、加强肋预紧装配（四）寿命准则：零件正常工作所延续的时间称为零件的寿命。影响零件寿命的因素：疲劳、腐蚀和磨损疲劳

4、强度极限或额定载荷已作为零件疲劳寿命的计算准则。腐蚀、磨损目前尚无可靠的计算方法(五）、可靠性准则零件的可靠度——就是在规定的使用时间内（寿命）和预定的环境下，零件能够正常地完成其功能的概率。正常数NR=λ—失效率，λ=f(t)总件数N0早期失效阶段：初始裂纹、安装不正IIII确、未磨合等II0t对应损坏阶段：磨早期失正常使对应损损、腐蚀、疲劳裂效阶段用阶段坏阶段纹等，及时更换失(跑合)(稳定)(急剧)效零件，定时小、浴盆曲线中、大修。（六）振动稳定性准则要求机械振动频率fp远离机械的固有频率f，特别是一阶固有频率f，即fp0.85f,fp1.15f如不满足可采取的措施：1）改变机械

5、及零件的刚度；2）采取减振措施。四、其他要求：质量小要求大转动惯量的要求防污染、装饰要求等§2-2机械零件的基本失效形式•失效：不能完成所规定的功能。•分类1：根据零件失效后能否再行使用分：损伤性失效和非损伤性失效：•损伤性失效•零件发生了实质性的损坏。如轮齿断裂，带断裂等。•非损伤性失效•零件未发生实质性的损坏，只是暂时失去了效能。如螺纹松动，带打滑、链传动脱链等。对工作条件、安装方式进行适当的调整，零件仍能正常的工作。§2-2机械零件的基本失效形式分类2：整体失效和表面失效整体失效整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发

6、生的疲劳断裂。轴承内圈断裂齿轮轮齿断裂过大的残余变形当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形•表面失效•发生于表面的失效。如磨损、点蚀，表面压溃等。零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。轴瓦磨损齿面接触疲劳破坏正常工作条件引起的失效有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工作，如：液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常工作。带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。零件在工作时会发生哪一种失效，这与零件的工作环境、

7、载荷性质等很多因素有关。有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。§2-3机械零件设计的一般方法和步骤一、机械零件的设计方法设计的方法：理论设计经验设计模型实验设计（1）设计计算：（2）校核计算：SFFA≥σσ=≤〔σ〕limAσlimA—截面积F≤SAS—安全系数F—载荷limmaxSScaσlim—极限应力maxSca——安全系数计算值经验设计根据对某类零件已有的设计与使