第一部分精密机械设计方案的基础知识教学课件.ppt
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1、第一章 精密机械设计的基础知识,第一节 概述 第二节 零件的工作能力及其计算 第三节 零件与机构的误差估算和精度 第四节 工艺性 第五节 标准化、系列化、通用化 第六节 零件的设计方法及其发展,第一节 概述,功能要求 可靠性要求 精度要求-精密机械的一项重要技术指标 经济性要求 外观要求,一、设计精密机械时应满足的基本要求,开发性设计: 利用新原理、新技术 适应性设计: 保留原理方案,只个别零、部件重新设计 变参数设计: 保留功能、原理方案和结构,只改变尺寸或结构布局,二、精密机械设计的一般步骤,产品设计的类型:,新产品开发设计的四个阶段:,调查决策阶段: 调查研究 新产品开发计划书 研究设计
2、阶段 前期开发(试验研究) 后期开发(技术设计) 试制阶段 样机试制 样机试验 技术经济评价 投产销售阶段 生产设计 小批试制 正式投产 销售服务,第二节 零件的工作能力及其计算,强度:零件抵抗外载荷作用的能力 失效:机械及其零件丧失正常的工作能力或其功能参数降低到限定值以下。 强度约束:所设计的机械零件,在正常工作条件下,不出现失效。,一、强度,(一)载荷和应力,静载荷和静应力:不随时间变化或变化缓慢 变载荷和变应力:随时间作周期性变化,应力循环: 应力作周期性变化时,一个周期所对应的应力变化,载荷: 名义载荷:稳定和理想工作条件下 计算载荷:考虑影响强度的各种因素,安全系数法,(二)零件的
3、整体强度,整体强度:零件整体抵抗载荷作用的能力,判断方法:,许用应力法,静应力下的强度 塑性材料:s s 脆性材料:b b,变应力下的强度 失效形式: 疲劳断裂-取决于变应力大小和应力循环次数 疲劳极限: 当循环特性r一定时,应力循环N次后,材料不发生疲劳破坏时的最大应力,疲劳曲线: 表示应力循环次数N与疲劳极限rN间关系的曲线 两种类型:,N0,无限寿命区:疲劳极限为一常数,有限寿命区:,循环次数为N时的疲劳极限:,提高零件疲劳强度的措施,应用屈服强度高和细晶粒组织的材料 零件截面形状的变化应平缓,以减小应力集中 改善零件的表面质量 减少材料的冶金缺陷,1. 表面接触强度,(三)零件的表面强
4、度,疲劳点蚀:在循环接触变应力作用下,接触表面产生疲劳裂纹,裂纹扩展导致表层小块金属剥落。,提高表面接触强度的措施: 增大接触处的综合曲率半径,以降低接触应力 提高接触表面的硬度,以提高接触疲劳极限 提高零件表面的加工质量,以改善接触情况 采用粘度较大的润滑油,以减缓疲劳裂纹的扩展,思考:疲劳点蚀对零件有何影响?,(三)零件的表面强度,2. 表面磨损强度 磨损: 零件的表面形状和尺寸在摩擦的条件下逐渐改变的过程。 当磨损量超过许用值时,即产生失效。 引起磨损的原因: 硬质微粒落入两接触表面间 两接触表面在相对运动中相互刮削 磨损有害方面: 会降低零件强度,增大摩擦,降低效率和精度 有益方面:跑
5、合、研磨,零件磨损的三个阶段:,尽量延长稳定磨损阶段,避免出现剧烈磨损。,减少磨损的基本方法:,充分润滑摩擦表面,使接触表面部分或全部脱离接触 定期清洗或更换润滑剂 采用适当的密封装置 正确选用摩擦副配对材料 减摩材料:巴氏合金、青铜、铸铁、塑料 用热处理、电镀、熔镀等方法提高接触表面的耐磨性 合理减小摩擦表面的粗糙度以改善接触情况,3. 表面强度判定准则,反映零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。用产生单位变形所需要的外力或外力矩表示。 静刚度:由静载荷与变形关系确定 动刚度:由变载荷与变形关系确定 有些零件要求足够大的刚度:齿轮 或一定的刚度:弹性元件、减震器,二、刚度,提高刚度的有效措施,
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