武汉理工大学机械设计复习提纲ppt课件.ppt

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1、第一章机械设计总论一.主要内容、重点及难点1.主要内容（1）机械设计概述（2）机械设计的基本要求和一般程序（3）机械零件的工作能力和计算准则（4）机械零件的强度（5）机械设计中的摩擦、磨损和润滑问题2.重点及难点机械零件的工作能力和计算准则机械零件的强度重点难点:机械零件的疲劳强度计算二.要点分析（二）几个基本概念(易混淆)（1）构件、零件构件：组成机构的基本运动单元称为构件，如连杆等。构件可由一个或多个零件组成。零件：组成机器的基本制造单元称为零件，如齿轮。（2）机构、机器机构：具有确定相对运动规律的构件组合体，它的功能是传递、交换运动和力。机器：由机构组成的装置，如内燃机是由连杆机

2、构、凸轮机构、齿轮机构等组成，它的功能是交换机械能或作机械功或传递物料、信息。(一)机械的组成典型机构机械零部件控制操作系统专用零件通用零件（三）机械零件的强度1.载荷和应力（1）静载荷、变载荷静载荷：大小和方向不随时间变化或变化缓慢的载荷，如物体的自重，锅炉压力等。变载荷：大小和方向随时间周期性变化的载荷，如往复式动力机械的零件受周期性变载荷，汽车、拖拉机的行驶部分受非周期性变载荷。（2）工作载荷、名义载荷、计算载荷工作载荷：机械正常工作时零件上所受的真实载荷为工作载荷，一般由实测的方法得到。名义载荷：由理论方法计算出的作用在零件上的载荷称为名义载荷。如名义转矩：计算载荷：名义载荷与

3、载荷系数的乘积，载荷系数主要考虑由于外部因素（如原动机动力参数的变化和工作机工作阻力的变化）引起过载或由于内部原因（机械系统的振动、载荷分布不均等）引起的附加动载荷。强度计算时一般用计算载荷代替工作载荷。（3）静应力、变应力静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力，一般由静载荷产生。变应力：随时间变化的应力称为变应力，一般由变载荷产生，亦可由静载荷产生。（4）稳定循环变应力、不稳定循环变应力、随机变应力稳定循环变应力：应力幅和平均应力为常数的周期性变化应力。不稳定循环变应力：、其中之一不为常数的周期性变化的应力。随机变应力：随机变化的应力。2.稳定变应力的基本类型（1）一般循环变

4、应力r=σmin/σmaxσmaxσmσaσatσσmin应用实例：同时受轴向力和径向力作用的轴，轴向力产生平均应力和径向力产生的弯曲变应力叠加。持久极限为（2）对称循环变应力r=-1（3）脉动循环变应力r=0（4）静应力r=1持久极限为持久极限为持久极限为应用实例：受径向力作用的轴，径向力产生弯曲变应力。应用实例：齿轮传动啮合的接触应力或单向转动齿轮的齿根弯曲应力。应用实例：静力拉杆。注：按绝对值大小区分，各自带符号，正值表示拉应力，负值表示压应力。表示循环应力中的不变部分；表示循环应力中的变化部分；r表示变应力的不对称程度。a）静应力：γ=+1变应力特例b）非对称循环变应力γ在（+

5、1～-1）间变化σmaxσmσminσaσatσσtσ=常数c）对称循环变应力γ=-1σtσaσmaxσmind）脉动循环变应力γ=0σtσaσaσmaxσmσmax3.机械零件的疲劳极限及其确定机械零件的疲劳强度取决于应力循环特性r、应力循环次数N、材料的持久疲劳极限、零件的形状、尺寸大小、表面状态等因素。无限寿命区有限寿命区N0σγN1N1σγN2N2N0σγσγσγNNσγ(1)—N疲劳曲线有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限σrN的关系为：用疲劳曲线求取疲劳极限σγN的方法有限寿命区（N＜N0):无限寿命区（N≥N0）疲劳极限：σγN=σγ，kN=1N=60nthɑ(2)零件的简

6、化极限应力线图等效系数A´D´G´C—材料的简化极限应力线图；ADGC—零件的简化极限应力线图；MNN´M´当工作点N在OAG工作区时，联立ON´和AG的直线方程可得零件的极限应力：当工作点M在OGC区域时，零件的极限应力为：(3)疲劳强度的计算当工作点N在OAG工作区时单向应力状态下的安全系数当工作点M在OGC工作区时复杂应力状态下的安全系数(三）机械零件的工作能力和计算准则1.机械设计的基本要求（价廉物美、安全可靠）(1)实现预定的功能要求；（2）可靠性和安全性要求；（3）市场需求和经济性要求；（4）机械零部件结构设计的要求；（5）工艺性及标准化、系列化、通用化要求；（6）其他特殊

7、要求。过大弹性变形——零件的刚度不够引起塑性变形——工作应力超过材料的屈服极限σS引起变形疲劳断裂——工作应力超过零件的疲劳极限σr引起过载断裂——工作应力超过材料的强度极限σB引起断裂压溃、过度磨损——零件接触表面上的压应力p过大胶合——零件工作温升△t过高引起表面疲劳损坏——零件表面接触应力σH过大引起表面失效3.机械零件的主要失效形式2.机械零件的工作能力零件的工作能力是指在一定的运动、载荷和环境情况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安