第6章机械零件设计概论ppt课件.ppt

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1、第11章机械零件设计概论（1）§11－1机械零件设计概论§11－2机械零件的强度§11－3机械零件的接触强度§11－4机械零件的耐磨性§11－5机械制造常用材料及其选择§11－6机械零件的工艺性及标准化§11－1机械零件设计概论一：机械设计应满足的要求：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。二：机械零件的失效：机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。工作能力----在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为：承载能力。零件的失效形式:断裂或塑性变形;过大的弹性变形;工作表

2、面的过度磨损或损伤;发生强烈的振动；联接的松弛;摩擦传动的打滑等。一、机械零件的主要失效形式（一）整体断裂整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。齿轮轮齿断裂轴承内圈断裂（二）过大的残余变形当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形（三）零件的表面破坏零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。轴瓦磨损齿面接触疲劳刚度准则设计零件时，首先应根据零件的失效形式确定其设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则：强度准则：确保零件不发生断裂破坏

3、或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。计算应力<许用应力；：确保零件不发生过大的弹性变形。变形量<许用变形量；寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。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：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。二、机械零件的设计准则设计计算准则：保证零件不失效所依据的基本准则称为设计计算准则。主要有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则等。机械零件设计的步骤：1)拟定零件的计算简图;2)确定作用在零件上的载荷;3)选择合适的材料;4)根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，确定零件的形状;5)绘制工作图并标注必

4、要的技术条件§6－2机械零件的强度一：载荷的分类作用在机械零件上的载荷：静载荷(staticload)——大小、作用位置和方向不随时间变化或变化缓慢变载荷(variableordynamicload)——大小、作用位置或方向随时间变化，如曲柄压力机的曲轴和汽车悬架弹簧等所受的载荷机械设计计算中的载荷：名义载荷(nominalload)——理想平稳工作条件下作用在零件上的载荷计算载荷(calculatedload)——载荷系数与名义载荷的乘积。在机器运转时，零件还会受到各种附加载荷作用，通常引入载荷系数。（载荷系数K----考虑各种附加载荷因素的影响。）二：应力的分类静应力(sta

5、ticstress)——不随时间变化或变化缓慢(图a)变应力(variablestress)——随时间变化变应力非对称循环变应力(non-symmetriccirculatingvariablestress)(图b)脉动循环变应力(fluctuatingcirculatingstress)(图d)对称循环变应力(symmetriccirculatingvariablestress)(图c)反映变应力参数：平均应力(meanoraveragestress)：应力幅(stressamplitude)：变应力的循环特性(stressratio)：r=-1----对称循环变应力（图c)r=0

6、----脉动循环变应力（图d)r=+1----静应力（图a)二、静应力下的许用应力静应力下，零件材料的破坏形式：断裂或塑性变形强度判定条件：σ——零件的最大正应力(maximumnormalstress)，可由拉伸(tension)、压缩(compression)、弯(bending)等产生；τ——零件的最大切应力(maximumshearstress)，可由扭转(torsion)、剪切(shear)等产生；[σ]、[τ]——许用正应力(allowablenormalstress)许用切应力(allowableshearstress)，也可用σP、τP表示；σlim、τlim——材

7、料的极限正应力、极限切应力。由实验方法测定。[Sσ]、[Sτ]——对应于正应力、切应力的许用安全系数若材料为塑性材料，应力达到屈服应力(yieldstress)时，材料就发生塑性变形(plasticdeformation)，因此，取σlim=σS(屈服极限应力)，τlim=τS。若材料为脆性材料(brittlematerials)，则取σlim=σB(拉伸静强度极限应力)，τlim=τB。三、变应力下的许用应力变应力下，零件的损坏形