机械设计基础之机械设计-第2章：机械零件设计计算基础

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1、第二章静应力状态下的强度计算变应力状态下的强度计算表面强度计算刚度和振动计算机械零件设计计算基础北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022步骤1：绘制运动简图步骤2：绘制结构简图步骤3：分析载荷应力步骤4：选择零件材料步骤5：分析失效形式步骤6：确定工作准则步骤7：进行设计计算步骤8：进行结构设计步骤9：进行校核验算机械零件设计的一般步骤北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022步骤1：绘制运动简图步骤2：绘制结构

2、简图步骤3：分析载荷应力步骤4：选择零件材料步骤5：分析失效形式步骤6：确定工作准则步骤7：进行设计计算步骤8：进行结构设计步骤9：进行校核验算机械零件设计的一般步骤北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022计算载荷=K×名义载荷载荷系数（工作情况系数）载荷（1）载荷作用于零件上的力或力矩名义载荷（理论载荷）F理想工作条件下的载荷，根据额定功率计算计算载荷（实际载荷）Fc作用于零件的实际载荷，考虑各种附加载荷K1主因是动力机与工作机的工作性质，如平稳、冲击北京航空航天大学机

3、械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022内燃机阀门弹簧受力载荷（2）静载荷不随时间变化或变化缓慢的载荷锅炉受力变载荷随时间周期性或非周期性变化的载荷汽车轴、齿轮受力北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022应力（τ）单位面积上的内力拉伸应力、压缩应力、剪切应力F北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022tstssminsmaxsm零件的应力作用在零件剖面上的应力稳定变

4、应力静应力不随时间变化或变化缓慢的应力变应力随时间周期性或非周期性变化的应力非稳定变应力北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022问题：静变载荷与静变应力的关系？静应力的产生一般源于静载荷变应力的产生则源于变载荷或静载荷北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022稳定变应力每次循环的参数和周期均不随时间变化的周期性变应力，亦称循环变应力对称循环变应力脉动循环变应力非对称循环变应力应力参数最大应力σmax＝σm+σa最

5、小应力σmin＝σm－σa平均应力σm＝(σmax+σmin)／2应力幅σa＝(σmax－σmin)／2应力循环特性r=σmin／σmax问题：三种稳定变应力的参数？静应力的参数？北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022步骤1：绘制运动简图步骤2：绘制结构简图步骤3：分析载荷应力步骤4：选择零件材料步骤5：分析失效形式步骤6：确定工作准则步骤7：进行设计计算步骤8：进行结构设计步骤9：进行校核验算机械零件设计的一般步骤北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeik

6、o@buaa.edu.cn13522046022常用零件材料的力学性能等级和牌号（1）铸铁：含Ｃ＞2.06％→易成型、价廉、吸振、可靠性差。如灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁（2）钢：含Ｃ量＜1.4％→常用。－碳素钢：普通碳素钢、优质碳素钢－合金钢：综合机械性能好，但较贵－铸钢：含Ｃ（0.15～0.6）％→易成型（3）有色金属合金：有特殊性能，价昂→少用。如铝合金、铜合金（黄铜、青铜）、轴承合金（4）非金属材料：如工程塑料、橡胶、玻璃等烧结材料、复合材料…常用材料北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.c

7、n13522046022材料选用原则使用要求使用环境、载荷性质、结构、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...北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko@buaa.edu.cn13522046022步骤1：绘制运动简图步骤2：绘制结构简图步骤3：分析载荷应力步骤4：选择零件材料步骤5：分析失效形式步骤6：确定工作准则步骤7：进行设计计算步骤8：进行结构设计步骤9：进行校核验算机械零件设计的一般步骤北京航空航天大学机械工程及自动化学院刘继红ryukeiko

8、@buaa.edu.cn13522046022轴可能的失效形式：断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振Fn零件失效形式失效零件丧失工作能力或达不到设计要求的性能，不仅仅指破坏主要失效形式断裂：如轴、齿轮轮齿发生