机械设计ppt课件第2章机械设计总论.ppt

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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。

2、作为一部完整的机器，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 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护要求可靠性要求其它专用要求详细说明 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

3、下，危险截面发生的疲劳断裂。齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂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 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 机械零件的主要失效形式4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

4、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。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q避免在预定寿命期内失效的要求q结构工艺性要求q经济性要求q质量小的要求q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

5、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）。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。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

6、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 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

7、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所以在计算零件的许用应力时，除将极限应力除以安全系数外，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

8、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）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：08F45

9、601Cr18）：灰铸铁、球墨铸铁(如：TH300QT500-5)：强如钢、轻如铝、硬如金刚石：强度高、弹性模量大、质量轻 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：ISOGBJB、HBQB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

10、功倍的效果。标准化就是要通过对零件的尺寸、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。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：q以动态的取代静态的如机器结构动力学计算。q以定量的取代定性的如有限元计算。q以随机量取代确定量如可靠性设计。q以优化设计取代可行性设计如优化设计。q并行设计取代串行设计如并行设计。q微观的取代宏观的如微纳米摩擦学设计。q系统工程法取代分部处理法如系统工程。q自动化设计取代人工设计的转化如计算机辅助设计。