第1章 机械设计的基础知识.ppt

《第1章 机械设计的基础知识.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1章　机械设计的基础知识1.2机械零件的失效形式及设计准则1.4机械零件的强度计算1.6机械零件的材料及热处理1.7机械零件的标准化1.1对机器的主要要求1.5机械零件的设计方法及一般步骤1.3设计机械零件时应满足的基本要求9/15/20211设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般来说，对机器都要提出以下的基本要求：使用功能要求经济性要求劳动保护要求可靠性要求其它专用要求详细说明1.1对机器的主要要求9/15/202121.2机械零件的失效形式及设计准则1.2.1机械零件的主

2、要失效形式机械零件的失效：机械零件由于某些原因而丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。机械零件可能的失效形式：由强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、可靠性、温度对工作能力的影响引起的失效。主要有以下几种：整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效9/15/20213机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。整体断裂整体断裂是指零件在载荷（拉、压、弯、剪、扭等）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，危险截面发生的疲劳断裂。齿

3、轮轮齿断裂轴承内圈断裂9/15/20214整体断裂整体断裂是指零件在载荷（拉、压、弯、剪、扭等）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，危险截面发生的疲劳断裂。9/15/20215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。机床上夹持定位零件的过大的残余变形，要降低加工精度；高速转子轴的残余挠曲变形，将增大不平衡度，并进一步地引起零件的变形。齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形9/15/20216零件的表面破坏零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。腐蚀是发生在金属表

4、面的一种电化学或化学侵蚀现象。腐蚀的结果是使金属表面产生锈蚀，从而零件表面遭到破坏。对于承受变应力的零件，还要引起腐蚀疲劳。磨损是两个接触表面在作相对运动的过程中表面物质丧失或转移的现象。零件表面的接触疲劳是受到接触变应力长期作用的表面产生裂纹或微粒剥落的现象。处于潮湿空气中或与水、汽及其它腐蚀性介质相接触的金属零件均有可能发生腐蚀现象；所有作相对运动的零件接触表面都有可能发生磨损；而在接触变应力条件下工作的零件表面将有可能发生接触疲劳。9/15/20217零件的表面破坏轴瓦磨损滚动轴承外圈滚道的磨损9/15/20218零件的表面破坏齿面

5、接触疲劳滚动轴承滚道的疲劳点蚀9/15/20219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、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。9/15/202110强度准则刚度准则设计零件时，首先应根据零件的失效形式

6、确定其设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则：耐磨性准则振动稳定性准则可靠性准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。：确保零件不发生过大的弹性变形。：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。：高速运转机械的设计应注重此项准则。：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。1.2.2机械零件的设计准则9/15/202111强度准则强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度。即：σ≤σlim其中：σlim即为材料的极限应力，对于脆性材料：取σlim＝σB（强度极限），对于塑性材料：取σlim＝σS（屈服

7、极限）。考虑到各种偶然性或难以精确分析的影响，上式右边要除以设计安全系数(简称安全系数)，即：σ≤σlim/S即σ≤[σ]式中：安全系数S为大于1的数，S过大，虽安全但浪费材料；S过小，虽节省材料但趋危险，故S的选取应适当。[σ]称为许用应力。★强度准则是最基本的设计准则。针对的失效形式为：断裂失效（过载断裂、疲劳断裂）、塑性变形失效和点蚀失效。σ—零件的应力，MPaσlim—材料极限应力，MPa；S—为安全系数；9/15/202112刚度准则零件在载荷作用下产生的弹性变形量y（挠度、偏转角、扭转角），小于或等于机器工作性能所允许的极限值

8、[y]（许用变形量），就叫做满足了刚度要求，或符合刚度计算准则。其表达式为：弹性变形量y可按各种变形量的理论或实验方法来确定，而许用变形量[y]则应随不同的使用场合，根据理论或经验来确定其合理