《机械零件设计概述》PPT课件

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1、第十章机械零件设计概论第一节机械零件的工作能力和设计准则第二节机械零件常用材料及其选择原则第三节机械的润滑第四节机械零件的工艺性及标准化工作能力：在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。对载荷而言，即为承载能力。失效：机械零件由于某种原因不能正常工作称为失效。第一节机械零件的工作能力及计算准则计算准则：针对零件的不同失效形式建立的判定零件工作能力的条件，称为设计准则。常用设计准则有强度准则、刚度准则、耐磨性准则和振动稳定性准则等。设计应满足的要求：既要可靠，又要成本低，避免在预定寿命期内失效。零件常见失效形式有断裂，表面失效（接触疲劳、表面压溃、磨损、胶合），过大的塑性变形，过大的弹性

2、变形，振动失稳，打滑和滑移等。一、强度(一)载荷名义载荷：在理想的平稳工作条件下，作用在零件上的载荷称为名义载荷。计算载荷：机器运转时，除名义载荷外，还会受到有各种附加载荷的作用，其影响用载荷系数k（工况系数）来估计。载荷系数（k≥1）与名义载荷的乘积，称为计算载荷。机械零件的设计计算是根据计算载荷进行的。强度：零件承受载荷后，抵抗破坏的能力。变载荷：大小和方向随时间变化的载荷。机械零件的工作能力及计算准则静载荷：大小和方向不随时间变化的载荷。零件受载时，在本体内产生应力为整体强度问题。整体强度包括拉压、弯曲、扭转、剪切等几种类型。若零件整体强度不足，就会产生断裂或过大的塑性变形，造成零件失

3、效。设计时必须满足的强度条件为：σ≤[σ]、τ≤[τ]（二）整体强度（三）表面强度零件受载时，在传力接触表面上产生应力为表面强度问题。零件的表面强度包括挤压强度和接触强度两种类型。挤压强度：通过面接触传力时会产生挤压应力σp，它可能使零件表面压溃破坏，造成失效。设计时应满足的强度条件为：机械零件的工作能力及计算准则挤压破坏首先在强度较弱的材料表面产生，所以式中[σp]值应取两零件中许用挤压应力较小者。接触强度：两零件通过点、线接触（高副）传递载荷时，受载后由于弹性变形其接触区为一很小面积，表层产生的局部应力很大，称为接触应力，其最大值用σH表示。这时零件的强度称为接触强度。设计时应满足的强度

4、条件为：σH≤[σH]机械零件的工作能力及计算准则式中，ρ为综合曲率半径，E为综合弹性模量，对于钢或铸铁，可取泊松比μ1=μ2=0.3，其值为：机械零件的工作能力及计算准则由弹性力学的分析可知，当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压时，其最大接触应力σH发生在接触区的中线上，其值μ1、μ2为材料的泊松比；E1、E2为材料的弹性模量；许用应力是设计零件时所依据的条件应力，是强度条件的判据。它取决于应力的种类、零件材料的极限应力和安全系数等。合理的许用应力可使零件在具有足够强度的同时轻巧、紧凑和经济。计算法是确定许用应力的主要方法。其公式为：σlim为极限正应力；机械零件的工作能力及计算准则（四）

5、许用应力τlim为极限剪应力；σHlim为接触疲劳极限应力；S为安全系数；SH为材料的接触疲劳安全系数。安全系数：极限应力与许用应力的比值称为安全系数。机械零件的工作能力及计算准则S3为考虑零件的重要性系数，一般取S3=1~1.5。S2为考虑材料机械性能均匀性系数，对锻钢或轧钢件S2=1.2~1.5；对铸铁件取S2=1.5~2.5；S1为考虑载荷及计算应力的准确性系数，一般取S1=1~1.5；安全系数可用查表法和部分系数法确定。部分系数法也是一种比较常用的方法，一般用于无可靠资料直接确定安全系数的情况下。总安全系数是以几个影响因素系数的连乘积来确定的。即：S=S1·S2·S3刚度是指零件在载

6、荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度对于某些弹性变形超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要。二、刚度机械零件的工作能力及计算准则式中y、φ、θ分别为零件的挠度、扭转角和偏转角；[y]、[φ]、[θ]分别为其对应的许用值，其按零件的使用要求来确定。刚度条件：y≤[y]；φ≤[φ]；θ≤[θ]；三、耐磨性实际应用中，常用限制压强p来控制磨损和限制pv值（v为磨擦副相对运动速度）来控制发热量，即机械零件的工作能力及计算准则耐磨性是指作相对运动的零件表面在载荷作用下抵抗磨损的能力。[p]为许用压强；[pv]为pv的许用值，其值由摩擦副材料确定。耐磨性条件为：p≤[p]，pv≤[pv]四、振动稳

7、定性在高速机械中，当机械零件的固有频率与周期性载荷的频率（机器内的激振源频率）的整数倍相同或接近时，就会产生共振。共振时振幅急剧增大，这种现象称为失去振动稳定性。零件一但失去振动稳定性，将丧失工作能力，甚至断裂而酿成重大事故。机械零件的工作能力及计算准则避免共振的措施：消除引起振动的根源，如改变机械零件自身的固有频率，装设消振器，改变外界周期性载荷的频率或消除外界周期性载荷等。第二节机械零件常用材料及其选用原