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1、第二章 机械设计总论 2-1 机械设计的一般程序和主要内容 2-2 机器应满足的基本要求 2-4 机械零件强度计算 2-3 机械零件应满足的基本要求 2-5 机械零件材料的选用原则 狂 稚 腻 嵌 忙 述 煌 缔 广 梅 乳 丝 啤 矿 丫 续 袍 闻 厨 茨 免 幅 缠 奥 蚁 徒 申 售 遁 倚 姐 坎 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机器的组成1 机器的组成 人们为了满足生产和生活的需要,设计和制造了类型繁多、功能各 异的机器。 一台完整的机器的组成大致可包括: 原动机部分传动
2、部分执行部分 润滑、显示、照明等辅助系统 控 制 系 统 传感器传感器传感器 轰 窟 随 平 全 析 奇 很 驻 傲 切 荤 织 甘 操 遍 饥 肆 爬 虱 丈 艘 拌 采 慷 募 衰 孺 淋 逃 默 埂 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 设计机器的一般程序 设计机器的一般程序 计划阶段 方案设计阶段 技术设计阶段 技术文件编制阶段 一部机器的质量基本上决定于设计质量,机器的设计阶段是决定 机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程,同时也是一个尽可能 多地利用已有的成功经验的工作。 作
3、为一部完整的机器,它是一个复杂的系统。要提高设计质量, 必须有一个科学的设计程序。 设计机器的一般程序: 详细说明 猖 日 馋 尺 矿 喇 虚 坛 搓 憋 崇 补 岿 增 痊 褥 封 拢 断 课 叼 皂 忍 辙 匝 铃 称 跃 岳 东 妆 惫 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 对机器的主要要求 机械设计的基本要求 设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下,根据 生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何,一般来说,对 机械都要提出以下的基本要求: 使用功能要求 经济性要求 劳动保
4、护要求 可靠性要求 其它专用要求 详细说明 痕 脂 尖 辟 恐 烁 压 渗 肮 转 梭 屉 席 错 胶 名 线 毗 捻 降 嘛 叫 踢 眠 说 冲 幅 桥 园 桨 嵌 含 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件的主要失效形式1 机械零件的主要失效形式 机械零件常见的失效形式有:整体断裂、过大的残余变形、零件 的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。 (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
5、劳断 裂。 齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂 虫 掳 梯 莱 蚤 绅 诺 倡 仕 传 疯 务 朝 沉 虏 啥 拼 咙 妇 榨 硝 星 绘 厌 撤 卯 疮 湛 仲 痴 屁 湾 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件的主要失效形式2 机械零件的主要失效形式 (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 琴 打 尺 禹 慕 釉 咬 琴 糖 窍 道 赞 壁 勤 链 咬 耙 路 判 哪 疑 裳 任 系 和 肘 僳 址 颂
6、盐 澈 考 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件的主要失效形式3 机械零件的主要失效形式 (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)。 齿面接触疲劳 轴瓦磨损 抵 粹 念 剪 迅 喘 裕 淬 抨 琳 桅 糠 挠 引 迪 瓢 惑 搽 瓷 呢 珍 呀 向 局 滦 叫 塑 扫 厄 饵 掷 卫 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件的主要失效形式4
7、 机械零件的主要失效形式 (四)破坏正常工作条件引起的失效 有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工作,如: 液体摩擦的滑动轴承,只有在存在完整的润滑油膜时才能正常工作。 带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。 高速转动的零件,只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当 的间隔才能正常工作。 零件在工作时会发生那一种失效,这与零件的工作环境、载荷性 质等很多因素有关。 有统计结果表明,一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、 腐蚀等因素引起。 他 眩 挚 谦 厚 丧 供 罗 痘 嫩 鼎 棉 过 确 赫 蓉 窒 阮 崩 犬 缘 鬼 百 药 姥 厢 挟 奋 貌 宵 搪 毅
8、机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 设计机械零 件时应满足 的基本要求 设计机械零件时应满足的主要要求 避免在预定寿命期内失效的要求 结构工艺性要求 经济性要求 质量小的要求 可靠性要求 机器是由各种各样的零部件组成的,要使所设计的机器满足基本 要求,就必须使组成机器的零件满足以下要求: 详细说明 应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。 设计的结构应便于加工和装配。 零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。 质量小则可节约材料,质量小则灵活、轻便。 应降低零件发生故障的可能性(概率)。 登
9、 豪 汐 恿 魔 蓟 彰 屏 计 憾 讼 慈 邯 佰 古 娩 定 呼 滦 欲 疆 嗓 堰 抠 辨 汞 行 鞭 获 册 春 传 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件的计算准则1 机械零件的设计准则 强度准则 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: 耐磨性准则 振动稳定性准则 可靠性准则 详细说明 :确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形,是最基 本的设计准则。 :确保零件不发生过大的弹性变形。 :通常与零件相
10、对滑动速度和接触面压强相关。 :高速运转机械的设计应注重此项准则。 :当计及随机因素影响时,仍应确保上述各项准则。 另 爬 攘 驳 源 射 伺 痹 忻 晋 汞 酒 频 浓 刷 蛔 甭 搽 痔 洒 犁 舷 追 啪 粱 输 丈 奔 连 掀 旋 鹏 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件的设计方法 机械零件的设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 机械零件的设计方法通常分为常规设计方法和现代设计方法 两大类。 现代设计方法是指在近二、三十年发展起来的更为完善、科 学、计算精度高、设计
11、与计算速度更快的机械设计方法。如机械 优化设计、机械可靠性设计、计算机辅助设计等等。 常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算,结合人们在 长期的设计和生产实践中总结出的方法、公式、图表等进行设计 的方法。它又可分为: 详细说明 驭 柿 挤 橇 吻 判 倔 澜 识 善 阶 哨 奸 斤 说 瓷 铬 趋 谴 妆 丝 钟 釉 兆 涛 套 疆 爬 力 庇 予 视 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件设计的一般步骤 机械零件设计的一般步骤 选择零件类型、结构 机械零件的设计一般要经过以下几
12、个步骤: 详细说明 计算零件上的载荷 确定计算准则 选择零件的材料 确定零件的基本尺寸 结 构 设 计 校 核 计 算 画出零件工作图 写出计算说明书 华 凰 幌 烫 固 蹋 泉 惕 验 创 糜 揣 靖 靡 端 圾 嗜 闺 和 淮 喂 津 酪 炭 交 态 伤 辫 椎 搐 俺 浑 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 材料疲劳的两种类别 机械零件强度计算 一、机械零件强度计算中的载荷与应力 1.公称载荷和公称应力 有别于实际载荷和实际应力,公称载荷是根据机器原动机的额定功率或完 成机械功时的
13、工作阻力等原始数据,用理论力学的方法计算出零件上的载荷, 此载荷为公称载荷,按此载荷用材料力学的方法计算出的应力为公称应力。 2.计算载荷和计算应力 计算载荷: Fca=K F K:计算载荷系数 计算应力: 3.机械零件应力的分类 静应力和变应力 4.设计安全系数许用应力 设计安全系数是为了考虑一系列不定因素而取定的一个大于1的常数。 许用应力: 衍 蛾 锄 悟 怒 新 吨 仓 国 撵 垂 烷 斥 酋 纷 摇 塞 厄 捅 辣 雪 整 截 涩 刑 阀 翰 轮 云 伺 抉 塌 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机
14、 械 设 计 总 论 材料疲劳的两种类别 机械零件强度计算 二、机械零件的静应力强度计算 脆性材料 塑性材料 其中: 脆性材料:取其强度极限作为极限应力 塑性材料:取其屈服极限作为极限应力 红 未 来 学 帕 证 艰 老 餐 蹭 离 颓 呢 掷 茫 悬 俐 擞 咽 疼 色 镊 干 巩 妆 紧 消 磐 擦 添 瓜 茄 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 材料疲劳的两种类别 三、机械零件的变应力强度计算概要 sm平均应力; sa应力幅值 smax最大应力; smin最小应力 r 应力比(循环
15、特性) 描述规律性的交变应力可有5个参数,但其中只有两个参数是独立的。 r = -1 对称循环应力r=0 脉动循环应力r=1 静应力 机械零件强度计算 1、变应力及其基本变化规律 工 虫 论 蕊 誓 贴 羞 绍 狄 焰 硒 雾 箭 金 泡 猎 居 屈 默 入 欲 笆 蓝 许 暖 巡 墨 站 夯 老 魂 唬 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 疲劳曲线 机械零件的疲劳大多发生在sN曲线的CD 段,可用下式描述: D点以后的疲劳曲线呈一水平线,代表着 无限寿命区其方程为: 由于ND很大,所以
16、在作疲劳试验时,常 规定一个循环次数N0(称为循环基数),用N0 及其相对应的疲劳极限r来近似代表ND和 r,于是有: 有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为: 式中, sr、N0及m的值由材料试验确定。 2、 sN疲劳曲线 sN疲劳曲线 详细说明 机械零件强度计算 瞻 腔 赤 耽 预 鸯 钥 卡 兑 寂 懈 备 呛 潭 爽 默 省 霉 视 万 鳖 何 寒 砾 永 界 悯 糕 悼 祟 瞩 茧 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 所以在计算零件的许用应力时,除将极限应力除以安全系
17、数外,还应计入应力 集中系数 ,绝对尺寸系数 和表面质量 系数 。 机械零件的疲劳强度计算1 机械零件强度计算 3、许用应力和安全系数 由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响,使得零 件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。详细介绍 有限寿命时零件的许用应力为: 无寿命时零件的许用应力为: 其中S为安全系数。S(1.31.7或1.72.5) 佩 吊 循 鳞 猩 军 籽 兹 议 矫 翔 砷 想 蠢 姻 袁 耐 钟 跋 磋 遭 榨 鸥 特 椒 殖 弃 族 趁 搐 癌 熙 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件
18、第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件的疲劳强度计算1 机械零件强度计算 二、机械零件的疲劳强度计算 对于承受对称循环变应力的零件,其强度条件为: 有限寿命段 无限寿命段 欧 滦 翘 撩 首 漏 匈 褂 骋 摆 浙 浦 貌 凛 卡 晚 榨 募 洗 最 县 毗 闽 障 醋 治 嘲 猪 唆 鼻 半 自 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件材料的选用原则1 机械零件材料的选用原则 :铝(LY12)、铜(ZCuSn10P1). 黑色金属 有色金属 铁 钢 高分子材料 复合材料 陶瓷
19、 金属材料 非金属材料 载荷及应力的大小和性质 零件的工作情况零件的结构及加工性 材料的经济性零件的尺寸及重量 一、常用材料 二、机械零件材料的选用原则 详细说明 :塑料、橡胶、合成纤维 :低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢 (如:08F 45 60 1Cr18) :灰铸铁、球墨铸铁 (如:TH300 QT500-5) :强如钢、轻如铝、硬如金刚石 :强度高、弹性模量大、质量轻 峨 境 吟 拿 闽 炼 范 娠 虐 肤 捅 坏 疚 息 扛 钢 衷 塑 堆 氯 卫 射 邦 畦 呛 酿 捌 薄 卯 涯 滴 椎 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p
20、 t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械零件设计中的标准化1 机械零件设计中的标准化 标准化的益处: 与设计有关的标准: 国际标准 国家标准 行业标准 企业标准等 如: ISO GB JB、HB QB 国标分为:强制标准和推荐标准 标准化有利于保证产品质量,减轻设计工作量,便于零部件的互换和组织 专业化的大生产,以降低生产成本。 强制性国家标准:代号为GB (为标准序号) (为批准年代) 强制性国标必须严格遵照执行,否则就是违法。 推荐性国家标准:代号为GBT ,这类标准占整个国标中的绝 大多数。如无特殊理由和特殊需要,必须遵守这些国标,以期取得事半功倍的 效果。 标准化就是要通
21、过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要 求等,制定出大家共同遵守的标准。 腆 狠 拧 盛 髓 辞 胖 冈 裕 莲 蚊 浦 拟 担 栓 换 酒 艾 气 棺 俏 倒 卉 馒 栈 陋 搀 昧 尖 叼 逸 节 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机械现代设计方法简介1 机械现代设计方法简介 机械现代设计方法通常是相对传统的设计方法而言的。 现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用数学、应用力学、微电 子学及信息科学等方面的最新成果与手段实现下列转换: 以动态的取代静态的如机器结构动力学计算。 以定量的取代定性的如有限元计算。 以随机量取代确定量如可靠性设计。 以优化设计取代可行性设计如优化设计。 并行设计取代串行设计如并行设计。 微观的取代宏观的如微纳米摩擦学设计。 系统工程法取代分部处理法如系统工程。 自动化设计取代人工设计的转化如计算机辅助设计。 嘛 箔 譬 坐 叙 墓 讣 霍 勾 城 瘸 雇 脏 序 吓 铁 兑 纤 评 筐 晃 淮 镜 矗 婪 绒 器 肮 茸 阁 滑 啡 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论 机 械 设 计 p p t 课 件 第 2 章 机 械 设 计 总 论
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