机械零件设计概论课件.ppt

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1、第9章机械零件设计概论一、基本内容及学习要求二、学习指导三、典型实例分析四、复习题五、复习题参考答案一、基本内容及学习要求1．基本内容（1）机械零件的工作能力和计算准则；（2）机械零件的强度（3）机械零件的接触强度（4）机械零件的耐磨性（5）机械制造常用材料及其选择（6）公差与配合（7）机械零件的制造工艺性及标准化；2．学习要求（1）掌握有关机械零件设计和计算的基本概念；（2）掌握机械制造中常用材料的性能及选用原则；（3）了解机械零件工艺性及标准化的意义一、基本内容及学习要求第9章机械零件设计概论§9－1机械零件的工作能力和计算准则1.机械、机构、零件等由于某种原因丧失正常工作能力的

2、现象称为失效；在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为工作能力或称为承载能力。2.失效与损坏概念不同。以自行车为例，作为零件的车轮辐条损坏了几根，并不影响乘骑，即自行车作为机器并未失效；如果其链条因磨损而掉链，此时自然不能乘骑了，即失效了3.失效形式与断裂破坏概念不同。机械零件由于强度不够造成断裂，属于一种失效形式；除此之外，如机床主轴的刚度不足，零件表面过度磨损及其他各种破坏正常工作条件的因素，又如带传动打滑等均属于失效形式。回目录主要失效形式有：⑴断裂：例如，齿轮轮齿根部的折断、螺栓的断裂等。⑵过大的残余变形：零件受载后产生过量的弹性变形；零件的应力如果超过材料的屈服极

3、限，零件将产生残余塑性变形。⑶表面失效：磨损、腐蚀和接触疲劳等都会导致零件表面失效。⑷破坏正常工作条件而引起的失效：例如，带传动发生打滑、齿轮传动噪声过大等。工作能力计算准则:针对各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件，这种为防止失效而制定的判定条件称为工作能力计算准则。主要有强度、刚度、耐磨性等。§9－2机械零件的强度一、名义载荷和计算载荷根据额定功率用力学公式计算出并作用在零件上的载荷称为名义载荷（如力F功率P转矩T）。计算载荷与名义载荷之间的关系为：计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数K。机械零件的设计计算一般按计算载荷二、强度条件零件在外载荷作用下所产生的最大应力σ不超

4、过零件的许用应力[σ]。其表达式为工作应力≤许用应力，即σ≤［σ］三、应力的种类（图9－1）可分为静应力和变应力：不随时间变化的应力称为静应力；随时间变化的应力称为变应力；具有周期性的变应力称为循环变应力。复习材料力学中学过的非对称循环应力、脉动循环应力和对称循环应力的分类及特征，能绘出应力－时间曲线，并能写出最大应力、最小应力、平均应力、应力幅和循环特性。的计算公式。四、许用应力许用应力＝材料极限应力/安全系数，即［σ］＝σlim／S材料的极限应力应根据工作应力类型的不同来选择。工作应力为静应力时，极限应力对于塑性材料为屈服极限；对于脆性材料为强度极限，工作应力为变应力时，极限应力

5、为其相应应力循环状态的疲劳极限。1.静应力下的许用应力对塑性材料取材料的屈服极限σs作为极限应力［σ］＝σs／s对脆性材料取材料的强度极限σB作为极限应力［σ］＝σB／s2.变应力下的许用应力对称循环疲劳极限取σ－1作为极限应力［σ-1］＝σ-1／s脉动循环疲劳极限取σ0作为极限应力［σ0］＝σ0／s五、安全系数安全系数取得过大将使结构笨重；安全系数取得过小可能不够安全。S>1要按教材给的系数取。§9－3机械零件的接触强度因为高副机构是以点、线接触来传递载荷，由于局部弹性变形而形成了小的接触区，在很小的接触区表层产生很大的应力称为接触应力。在接触应力作用下零件的强度称为接触强度。比如

6、：齿轮、滚动轴承等。最大接触应力为：接触疲劳强度条件为：σH≤［σH］则［σH］＝σHlim／SHσHlim——接触疲劳极限SH——安全系数§9－4机械零件的耐磨性零件抗磨损的能力称为耐磨性1.磨粒磨损；2.粘着磨损；3疲劳磨损；4腐蚀磨损。（含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金）钢：碳素钢碳素结构钢碳素工具钢：T7、T8普通碳素结构钢如Q235、Q275等优质碳素结构钢低碳钢C＜0.25%如20合金钢合金结构钢合金工具钢、高速工具钢、硬质合金工具钢特类钢不锈钢，如2Cr13、滚动轴承钢，如GGr9SiMn、耐热钢，如3Gr18Ni25Si2等。合金结构钢如35CrMn2，40C

7、rNiMoA(优质）低金结构钢如12Mn弹簧钢如60Si2MnA中碳钢0.6%＜C＜0.25%如45高碳钢0.6%＜C如60钢§9－5机械制造常用材料及其选择一、金属材料（一）钢钢具有很高的强度、韧性和塑性，并可用热处理方法改善机械性能和加工性能。钢可以进行锻造、冲压、焊接等应用相当广泛。钢和铸铁的区别主要是含碳量不同。含碳量小于2％的称为钢。含碳量大于2％的称为铸铁。钢可分为碳素钢和结构钢。碳素钢的性质主要取决于含碳量，含碳量越高钢的强度越高，但塑性越低