机械设计第二章总论.ppt

《机械设计第二章总论.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、主要阐明机械设计及计算中的一些共同性问题第二章机械设计总论一、设计机器应满足的基本要求1、使用要求实现预定功能，工作可靠。2、经济性要求三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。措施：1）设计中采用“三化”零部件；标准化、系列化、通用化2）应用成熟的新技术、新材料。3）选用高效率设备，减少动力、燃料消耗。3、外观造型要求颜色、造型、人机工程4、环保要求噪音、废气、废液。如：CNG汽车。§1设计机器的基本原则与一般程序5、寿命与可靠性要求三、机械设计的一般程序机械设计是一个创新与借鉴相结合的过程，一般程序如下：设计任务调研——→总体设计—→技术

2、设计—→试制——→投产试验修改二、机械设计的一般方法1、内插式：利用现有方案2、外推式：部分经验、部分未知3、开发性设计：新原理、新技术§2机械零件的工作能力和计算准则一、工作能力1、零件的工作能力零件完成一定功能并在预定使用期限内不失效。2、失效零件由于某种原因不能正常工作的现象。失效如何产生的？失效产生原因1)、材料的力学性能材料的力学性能(机械性能)是指材料在外力作用下所表现出来的特性。包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。强度：材料在外力作用下抵抗断裂和塑性变形的能力。其衡量指标有强度极限和屈服极限塑性：金属材料在载荷的作用下，产生塑

3、性变形而不断裂的能力称为塑性。硬度：硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。强度极限：零件在被拉断前所承受的最大应力叫强度极限。屈服极限：在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力。韧性：抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧度。疲劳强度：许多零件受到大小和方向呈周期性变化的载荷作用。这种交变载荷经多次循环后，在没有明显的外观变形时也会发生断裂，这种破坏称作疲劳破坏或疲劳断裂。这种破坏都是突然发生的，具有很大的危险性。2)、载荷与应力1）循环变载荷a)稳定循环变载荷b)不稳定循环变载荷2）随机变载荷载荷的分类静载荷：不随时间变化或

4、变化缓慢的载荷。变载荷：随时间做周期性或非周期性变化的载荷名义载荷（根据机器额定功率用力学公式计算出来的载荷，没有考虑实际载荷的不均匀性、载荷的分布不均匀性等）计算载荷(用载荷系数k来概略估计各因素影响)应力的分类σtσtoσto变应力静应力：r＝1脉动循环：r＝0对称循环：r＝－1非对称循环tσo在变应力下，零件的主要失效形式为：疲劳破坏静应力只能由静载荷产生，变应力可能由变载荷或静载荷产生。静应力：应力的大小和方向不随时间而变化或变化缓慢的应力。变应力：；不稳定变应力：稳定循环变应力变应力及其基本变化规律五个变应力参数：Oσtσmaxσmi

5、nσmσaσmax—最大应力σmin—最小应力σm—平均应力σa—应力幅r—变应力循环特性（应力比）稳定循环变应力的基本参数3、常见的主要失效形式：1)、零件变形零件基本变形：拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲组合变形整体断裂：因强度不够发生静强度断裂或疲劳断裂；过大的弹性变形或塑性变形；零件的表面破坏：点蚀、挤压破坏、磨损、腐蚀；破坏正常工作条件引起的失效：如打滑、共振、螺栓连接松动等归纳起来最主要的为强度、刚度、耐磨性、稳定性的影响等几个方面的问题注意：同一种零件可能的失效形式往往有若干种。2)、主要失效形式3、常见的主要失效形式：1)、零

6、件变形3、常见的主要失效形式：1)、零件变形零件基本变形：拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲3、常见的主要失效形式：1)、零件变形3、常见的主要失效形式：1)、零件变形零件基本变形：拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲3、常见的主要失效形式：1)、零件变形疲劳点蚀现象断裂二、机械零件的设计准则对零件进行设计之前，针对其主要失效形式确定相应的设计准则具体有：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、可靠性准则1、强度准则机械零件工作能力的最基本准则强度：材料抵抗断裂或残余变形的能力强度准则：指零件危险截面中的最大应力不超过允许限度工作应力≤许

7、用应力，即σ≤[σ]或τ≤[τ]针对失效形式：断裂、疲劳破坏、残余变形典型零部件：轴、齿轮、带轮等正应力：切应力：极限应力2、刚度准则刚度：材料抵抗弹性变形的能力刚度准则：零件在载荷作用下产生的弹性变形量不超过机械工作性能所允许的极限值，即实际变形量≤许用变形量弯曲刚度：挠度条件：y≤[y]倾角条件：θ≤[θ]扭曲刚度：扭角条件：j≤[j]针对失效形式：过大的弹性变形典型零部件：轴、蜗杆等3、寿命准则：腐蚀、磨损、疲劳磨损是相当复杂的物理化学过程影响磨损的因素包括载荷的大小和性质、滑动速度、润滑剂的化学性质和物理性质等具体有：磨粒磨损、粘着磨损

8、、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、微动磨损对于腐蚀和磨损的计算方法还未解决。针对失效形式：零件表面破坏典型零部件：齿轮、轴承、链等