第2章 机械设计总论.ppt

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1、第2章机械设计总论§2-1机器的组成§2-2设计机器的一般程序§2-3机械零件的主要失效形式§2-4设计机械零件时应满足的基本要求§2-5机械零件的设计准则§2-6机械设计的内容和步骤§2-7机械零件的材料及其选用§2-8机械零件设计中的标准化§2-1机器的组成人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机器。一台完整的机器的组成大致可包括：§2-3机械零件的主要失效形式失效：机械零件丧失预定功能或预定功能指标降低到许用值以下的现象称为失效。失效形式主要有：1、断裂2、过大的残余变形3、表面破坏4、破坏正常工作条件引起的

2、失效综上：同一种零件可能有多种失效形式，到底以哪一种为主，这应根据零件的材料、具体结构、工作条件来定。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。①当零件在外力作用下，某一危险截面上应力超过零件的强度极限而发生的断裂（过载）②当零件在变应力作用下，某一危险截面上应力超过零件的疲劳极限而发生的疲劳断裂如螺栓的断裂、轮齿齿根的折断。塑性变形：作用在零件上的应力超过屈服极限，有一部分的变形在载荷卸掉后不能恢复，称为塑性变形。后果：造成零件的尺寸和形状的改变，破坏零件的相互位置和配合关系，使零件或机器不能正常运转。例子

3、：齿轮整个轮齿发生塑性变形就会破坏正确啮合条件，在运转过程中产生剧烈的振动和较大的噪音，甚至无法运转。表面破坏：（磨损、接触疲劳、腐蚀）原因：绝大多数零件之间都有动或静的配合关系，载荷作用于表面，该表面发生摩擦和磨损。表面破坏主要由腐蚀、磨损、接触疲劳造成。后果：表面失效会增大摩擦、增加能量消耗、破坏零件的工作表面。破坏正常工作条件引起的失效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。（过热，胶合，磨损）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。（打滑）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

4、个适当的间隔才能正常工作。（断裂）§2-4设计机械零件时应满足的基本要求机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求：避免在预定寿命期内失效的要求应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。结构工艺性要求设计的结构应便于加工和装配。经济性要求零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。质量小的要求质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。可靠性要求应降低零件发生故障的可能性（概率）。§2-5机械零件的设计准则设计准则：根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件，称为设计准则。同一零件对于不同失效形式

5、的承载能力也各不相同。常用的设计准则：（1）强度准则（2）刚度准则（3）寿命准则（4）振动稳定性准则（5）可靠性准则强度准则强度：指零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的能力。强度准则：就是指零件中的应力不得超过允许的限度机械零件应具备足够的强度，既不会因反复受载而疲劳破坏，也不会因偶然过载而断裂或产生塑性变形。刚度准则刚度：零件受载后抵抗弹性变形的能力。机械零件应具备足够的刚度，即不会因受载而产生过量的弹性变形而影响其工作性能。刚度准则：是指零件在载荷作用下产生的弹性变形不大于允许值。零件的刚度分为整体变形刚度和表面接触刚度两种

6、。寿命准则要求零件在预期工作期限内，能正常工作而不失效。通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。腐蚀寿命――至今仍无可靠计算方法磨损寿命――个别零件有一些研究性的磨损寿命计算方法，但仍不具备工程实用性.疲劳寿命――目前已基本掌握疲劳寿命的计算方法.振动稳定性准则高速运转机械的设计应注重此项准则。可靠性准则用可靠度表示：可靠度：用零件在规定使用条件下，在规定时间内正常工作的概率2.6机械设计的内容和步骤一、机械零件的设计方法二、机械零件设计的一般步骤下一节一、机械零件的设计方法通常分为常规设计和现代设计方法两大类。返回二、机械零件设计的一般步骤返

7、回§2-7机械零件的材料及其选用一、机械零件常用材料（一）、金属材料1、黑色金属材料（铁及其合金）2、有色金属材料（二）高分子材料常用的主要有塑料、橡胶及合成纤维（三）陶瓷材料硬度极高、耐磨、耐腐蚀、熔点高（四）复合材料用几种特性不同的材料复合制成的多相材料。二、选用原则选用原则1、黑色金属材料（铁及其合金）（1）（普通）碳素结构钢用于受力（基本上为静应力）不大或不重要的零件，一般不经热处理直接应用。材料牌号用Q加数字表示，Q为屈服点“屈”字的汉拼，数字表示屈服点数值（N/mm2）如：Q235，Q255等。（2）优质碳素结构钢用于制造受力

8、较大，且受循环载荷或冲击载荷的零件，一般须经热处理以提高其力学性能。材料牌号用钢中含碳量的万分数表示，如15，20，25，45钢（3）合金结构钢这类钢在优质碳钢的基础上，根据不同要求添加一种或