第9章机械零件设计概论ppt课件.ppt

《第9章机械零件设计概论ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9章机械零件设计概论9.1机械零件设计概述一.机械设计的要求：1）在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低。2）在预定使用期限内，安全可靠、操作方便。3）方便维修、外观造型美观。4）与时俱进，要有实时性。不同的机械类型要求内容：功能要求：满足运动、传力、工艺动作、零部件工作可靠等。工艺性要求：结构简单、实用。考虑毛坯制造、机械加工、装配、维修、材料等，尽可能选用标准。经济性要求：综合指标，贯穿于设计、运行维修等全过程。其他要求：美观、劳动保护、操作方便、运输……。二.几个基本概念内力：物体受外力而变形，其内部各部分

2、之间因相互位置的改变而引起的相互作用。应力：在物体截面内一点的应力p为该点内力的合力ΔF与该点微小面积ΔS的比的极限值：应力按方向分正应力和剪应力。失效：机械零件在限定的期间内，在规定条件下，不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。工作能力（承载能力）：机械零件抵抗失效的能力。或机械零件在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。含时间和载荷两个要素。三.失效形式：1）断裂、塑性变形；2）过大的弹性变形；3）磨损或损伤4）松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。（1）整体断裂零件在载荷作用下，危险剖面上的应力大于材料的极限应力

3、而引起的断裂。如螺栓破断、齿轮断齿、断轴等。—静强度断裂、疲劳断裂。（2）表面破坏发生在零件工作表面上。常见形式：压溃、磨损、表面疲劳、胶合、腐蚀等。—破坏表面精度、改变表面形貌、摩擦、能耗增大。（3）变形量过大—弹性变形、刚度不足。—塑性变形。（4）功能失效不能完成预定功能。带传动打滑、螺栓联接松动、高速转子共振等。注意：一个零件可能同时存在多种失效形式。如齿轮，可能出现断裂、磨损、表面疲劳点蚀、胶合、塑性变形等。　　对于一具体零件，应根据其主要失效形式，采用相应的设计准则，计算结构尺寸，然后对其他失效形式进行校核

4、。——机械设计的工作在两个方面：设计、校核。失效的原因：强度低、刚性差、不耐磨、温度影响、化学变化以及设计不合理等。四.零件工作能力的计算准则判定条件：计算校核量≤许用量1.强度准则实际应力（计算应力）≤[许用应力]：σ≤[σ]2.刚度准则变形≤[许用变形]：y≤[y]，θ≤[θ]，ψ≤[ψ]3.寿命准则：T≥[T许]4.耐磨性准则：5.振动稳定性准则激振频率fp＜0.87f（固有频率），或fp＞1.18f6.可靠性准则可靠度应大于许用值五.机械零件的设计步骤拟定机械部件总图拟定零件图拟定零件计算简图选择合适材料

5、确定作用载荷满足工作能力?NY确定零件尺寸的取值范围和选材范围范围设计步骤(1)拟定零件的计算简图。选择零件类型、简化；(2)受力分析。确定作用在零件上的载荷；(3)选择材料。确定许用应力（许用应力查手册）；(4)确定设计准则。失效分析→确定计算准则。(5)理论设计计算。按设计准则公式，确定零件主要几何尺寸。如螺栓小径、齿轮齿数、模数等。(6)结构设计。除主要尺寸的其余结构尺寸，必须考虑功能要求，加工或装配工艺要求，减小应力集中，尺寸小，重量轻等原则。(7)绘制零件工作图。尺寸、公差配合、表面粗糙度及技术条件等

6、。(8)编写设计计算说明书。可靠性计算过程载荷分布及分布参数几何尺寸分布及分布参数材料机械性能及分布参数应力分析强度分析应力分布参数强度分布参数可靠性计算满足要求?NY重定尺寸和材料性能9.2机械零件的强度9.2.1强度准则零件危险截面处的应力必须小于或等于材料的许用应力。即σ≤[σ]或τ≤[τ]，其中：σ，τ——计算正应力、剪切力。[σ]，[τ]——许用正应力、剪切力。名义载荷：在理想的工作条件下（平稳），零件上承受的载荷。名义应力计算载荷：实际工作条件非常复杂，零件会承受难以计算的附加载荷，通常引入载荷系数K（或工作

7、情况系数KA）来考虑对载荷的影响，K>1。K与名义载荷的乘积——计算载荷。计算应力相应地，有名义应力、计算应力。式中，[σ]、[τ]——材料的许用应力。[σ]=σlim/S，[τ]=τlim/Sσlim——材料的极限正应力；τlim——材料的极限剪切应力。S——安全系数。注意：材料的极限应力是在简单应力状态下测得的，对于复杂应力状态下工作的零件的设计，应根据材料力学中所述强度理论进行。许用应力取决于材料的极限应力、安全系数。σe——弹性极限。σs——屈服极限。σb——强度极限。应变:ε=Δl/lσ—应力ε—应变σbσe

8、σs应力应变图9.2.2应力的类型一.基本概念静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。例螺栓拧紧应力、吊钩应力。变应力：随时间变化的应力。具有周期变化特性的变应力——循环变应力。静应力变应力平均应力：应力幅：循环特性：a.当时，r=－1，称为对称循环变应力。有：b.当时，r=0，称为脉动循环变应力。有：