机械设计基础(第五版)讲义1062880282.ppt

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1、§9.1机械零件设计概述§9.2机械零件的强度§9.3机械零件的接触强度§9.4机械零件的耐磨性§9.5机械制造常用材料及其选择§9.6公差与配合、表面粗糙度和优先数系§9.7机械零件的工艺性及标准化第9章机械零件设计概论9.1机械零件设计概论一、研究内容和要求研究内容：工作原理、失效形式、常用材料、工作能力计算、参数选取、结构设计。基本要求：掌握：零、部件的工作原理和特点；选用或计算方法；结构设计和使用、维护知识。学会：分析零件的失效原因，提出改进措施；运用手册、标准、规范(某产品的要求、规定)等有关资料。具有

2、：设计(或改进)通用零件或简单传动装置的能力。二、机械零件设计的特点1)设计不完全依赖于计算经验设计理论设计模型实验设计2)很多计算的原则、方法、公式没有统一的标准和形式3)参数选取允许有一定的范围，因而导致设计结果的多种多样9.1机械零件设计概论只有部分零件可通过计算确定形状和尺寸。部分零件仅根据工艺和结构要求进行设计。三、机械零件的工作能力失效：工作能力：承载能力：四、常见失效形式及原因强度、刚度、耐磨性、温度、稳定性9.1机械零件设计概论机械零件由于某种原因不能正常工作。不失效前提下，零件能安全工作的限度。

3、以载荷衡量零件工作能力时，~。断裂或塑性变形；连接的松弛；工作表面过度磨损；强烈的振动；过大的弹性变形；摩擦传动的打滑；9.1机械零件设计概论五、机械零件的计算准则①拟订零件的计算简图；六、机械零件的设计步骤强度准则(整体强度和表面强度)；刚度准则；耐磨性准则；散热性准则；可靠性准则②确定作用在零件上的载荷；③选择合适材料；④判断零件失效形式，选用计算准则，确定零件尺寸⑤绘制零件工作图，标注技术条件。防止失效的判定条件（计算准则）：计算量<许用量9.2机械零件的强度载荷系数---考虑各种附加载荷因素的影响。记为:

4、K。名义载荷---在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。计算载荷---载荷系数与名义载荷的乘积。计算应力---按计算载荷计算所得之应力：名义应力---按名义载荷计算所得之应力。强度判定条件：，[]、[]----许用应力；S----安全系数；lim、lim----极限应力，由实验方法测定。然而在机器运转时，零件还会受到各种附加载荷，通常用引入9.2机械零件的强度一、应力的种类otσσ=常数σmax脉动循环变应力r=0σm静应力:=常数变应力:随时间变化平均应力:应力幅:Tσmaxσminσaσa

5、σm循环变应力otσ变应力的循环特性:σmaxσminσaσa对称循环变应力r=-1otσ----脉动循环变应力----对称循环变应力-1=0+1----静应力otσσaσaσminr=+1静应力是变应力的特例9.2机械零件的强度二、静应力下的许用应力静应力下，零件材料的破坏形式：断裂或塑性变形塑性材料：取屈服极限S作为极限应力，许用应力脆性材料：取强度极限B作为极限应力，许用应力三、变应力下的许用应力变应力下，零件的损坏形式：疲劳断裂。疲劳断裂特征如下：1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低B

6、，甚至比屈服极限S还低。2）疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂；3）疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。9.2机械零件的强度1、疲劳曲线NOσσ-1N0σ-1NN由图可知：应力越小，试件能经受的循环次数就越多。试验表明，当N>N0以后，曲线趋于水平，可认为在无限次循环时试件将不会断裂。应力σ与应力循环次数N之间的关系曲线称为：疲劳曲线当N>N0时，试件将不会断裂。N0---循环基数N0对应的应力称为：对应于N的弯曲疲劳极限：疲劳极限用σ-1表示材料在对称循环应力下的弯曲疲劳极限。当N

7、似公式：9.2机械零件的强度2、许用应力在变应力，应取材料的疲劳极限作为极限应力。同时还应考虑零件的切口和沟槽等截面突变、绝对尺寸和表面状态等影晌，为此引人应力集中系数kσ、尺寸系数εσ和表面状态系数β等。当应力是对称循环变化时，许用应力：当应力是脉动循环变化时，许用应力：σ0—材料的脉动循环疲劳极限；S—安全系数。以上各系数均可机械设计手册中查得。以上所述为“无限寿命”，有限寿命时，用σ-1N代入得：9.2机械零件的强度四、安全系数安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响1)静应力下，塑性材料的零件：S=1.2

8、~1.5铸钢件：S=1.5~2.5S↑典型机械的S可查表求得。无表可查时，原则如下：→零件尺寸大，结构笨重。S↓→可能不安全。2)静应力下，脆性材料，如高强度钢或铸铁：S=3~43)变应力下，S=1.3~1.7材料不均匀，或计算不准时取：S=1.7~2.59.3机械零件的接触强度若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产