机械设计基础—常用零部件设计 教学课件 作者 李贵三 第一章 绪论.ppt

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1、机械设计基础——常用零部件设计主编李贵三第一章绪论第一节机械零件的工作能力准则第二节机械零件的强度第一节机械零件的工作能力准则一、设计机械零件的基本要求二、机械零件的主要失效形式和工作能力的计算准则三、设计机械零件的方法和步骤四、机械零件常用材料及其选用原则五、机械零件的结构工艺性六、机械零件设计的标准化与互换性一、设计机械零件的基本要求①机械必须具备有效地解决预定的生产或生活问题的功能②机械要有高生产率、高效率和低消耗③必须保证人身及机械的安全④机械要保证一定的可靠性。二、机械零件的主要失效形式和工作能

2、力的计算准则1失效形式2计算准则失效形式失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。失效断裂有突然断裂和疲劳断裂两种过量变形是指塑性变形和过大的弹性变形表面失效包括表面磨损、疲劳点蚀、胶合、和腐蚀等其他失效当正常工作所要求的条件不能维持时，有些零件就会失效计算准则强度准则耐热性准则震动稳定性准则耐磨性准则刚度准则计算准则可靠性准则计算准则设计机械零件时，并不要求对零件上述各种能力全部进行计算，而应根据具体情况、针对零件的主要失效形式确定一项主要工作能力要求，以此为依据进行设计，再按其他要求进行校

3、核计算。三、设计机械零件的方法和步骤设计方法设计步骤设计方法（1）理论设计（2）经验设计（3）模型实验设计（4）计算机辅助设计设计计算校核计算设计步骤选型确定载荷选择材料确定计算准则结构设计四、机械零件常用材料及其选用原则1机械零件常用材料当今，可用作机械零件的材料大约有五百多种。其中，最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属及其合金(如铝合金、镁合金和铜合金等)和非金属材料(如塑料、复合材料与橡胶等)。有色金属及其合金和非金属材料的性能、用途可参阅有关设计手册。四、机械零件常用材料及其选用原则2材料的选

4、用原则机械零件的材料应该满足使用、工艺和经济三方面的要求，选择时从材料各项性能的综合指标来考虑材料的选用原则（1）使用要求1)对于受力大或要求重量轻、尺寸小的零件可选用强度较高但价格较贵的材料。2)对于承受静应力的零件，可选用塑性或脆性材料；对于承受冲击载荷的零件，必须选用冲击韧性较好的塑性材料。3)对于承受变应力的零件，应选择耐疲劳的材料；也可选用强度较低的材料，通过改进零件的结构形状或采用表面硬化处理来提高零件的疲劳强度。4)对于刚度要求高的零件，可选用一般强度的材料，通过合理设计零件的截面形状

5、和尺寸来提高零件的刚度。5)对于要求耐磨的零件，可选用减摩材料；或选用一般强度的材料，通过表面硬化处理来提高零件的耐磨性。材料的选用原则（2）工艺要求1)对于大尺寸零件，例如500mm以上的齿轮毛坯，在一般设备条件下应选用铸件(铸铁、铸钢)或焊接件2)对于形状比较复杂的零件，例如箱体类零件，应选用铸件或焊接件。（3）经济要求1)能用价格低的材料，就不选用价格高的材料。2)应综合考虑材料费与加工费。3)应优先选用我国较丰富的材料。4)应采用组合结构来降低材料费用。5)为了生产准备和供应方便，

6、同一部机器上使用的材料牌号、品种和规格应尽可能统一，而且要考虑库存和当地材料的供应情况。五、机械零件的结构工艺性结构设计应力求使零件用料少、成本低、制造和装配容易。在一般情况下，零件的结构应力求简单：尽量采用简单的表面(例如平面、圆柱面)及其组合，各个面最好互相平行或垂直，并力求减少加工面。六、机械零件设计的标准化与互换性互换性是现代机械工业生产必不可少的重要技术措施。实现互换性的基础是机械设计的标准化。1）产品品种规格的系列化。2）零部件的通用化。3）产品质量标准化。第二节机械零件的强度机械强度指机械

7、零件的材料和结构在承受自身和外界作用时抵御破坏和失效的能力。机械强度有三个要素：一是材料，二是结构，三是作用于其上的可以导致其破坏和功能失效的各种载荷。一、静应力下机械零件的强度计算静应力：作用在零件截面上由零缓慢地增大到某一数值后即保持不变的应力静应力可分为体积应力和表面应力两大类。1体积应力2表面应力1体积应力体积应力包括由拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等所产生的正应力及切应力。单向应力状态强度(1-8)1体积应力采用安全系数法(1-9)2表面应力表面应力包括挤压应力和表面接触应力。挤压应力在普

8、通型平键连接中，键与键槽的侧面受到挤压作用表面接触应力零件通过很小的接触面积传递载荷，在接触表面处产生很大的局部应力（1-15）（1-16）二、稳定变应力下机械零件的强度1变应力参数及疲劳破坏的特点（1）变应力参数随时间变化的应力称为变应力。图1-1稳定循环变应力压力的种类与特性静应力应力大小：不变循环特性：r=1压力变化的图形表示表达参数压力的种类与特性稳定循环变应力脉动循环对称循环非对称循环压力的种类与特性