机械零件设计和计算概论ppt课件.ppt

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1、第六章机械零件设计和计算概论基本要求了解机械零件设计的基本要求和设计准则；了解机械零件常用材料及其选择；掌握应力特性及其分类;了解机械零件的结构工艺性及机械零部件的标准化、系列化和通用化.§6-1机械零件的设计准则和步骤1、满足功能要求。2、满足预定的使用寿命。3、经济性要求。4、重量与尺寸指标等。此外，还有运输可能性、操作方便、外形美观等要求。一、对机器的要求二、对机械零件的要求主要有：足够的强度和刚度、有一定的耐磨性、振动稳定性以及具有耐热性等。为了保证机器正常工作，机械零件必须满足的技术要求。这些

2、要求中某些要求得不到满足的话，机器就不能正常工作。所以常将这些要求视为衡量机械零件工作能力的准则。三、机械零件设计过程零件设计时的共性：过程：1、拟订零件的计算简图2、确定载荷的大小及位置3、选择材料4、根据失效形式选用判定条件，设计出零件的主要参数进行结构设计，确定出全部尺寸5、绘制零件工作图工作原理、结构、类型、应用场合受力分析、失效形式设计准则、设计计算（上述的设计步骤不是固定不变的。）机械零件的工作能力准则一、机械零件常见失效形式二、工作能力准则强度准则刚度准则耐磨性准则振动稳定性准则耐热性准则

3、一、机械零件常见失效形式失效：丧失工作能力或达不到设计要求的性能，不仅仅指破坏常见主要失效形式有：断裂：如轴、齿轮轮齿发生断裂表面点蚀：工作表面片状剥落塑性变形：零件发生永久性变形过大弹性变形表面破坏过大振动和噪声、过热等例如轴可能的失效形式：断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振强度问题刚度问题耐磨性问题Fn二、工作能力准则工作能力：不失效条件下零件的安全工作限度这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，所以又常称为“承载能力”如：吊钩最大起重量——50kN工作能力或承载能力——50kN工作能力准则：衡量

4、零件工作能力的指标对零件设计，针对其主要失效形式选择适合的工作能力准则进行设计具体有：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、耐热性准则50kN(一)、强度准则强度：材料抵抗断裂或残余变形的能力机械零件工作能力的最基本准则;如果零件的强度不够，就会产生断裂或过大的残余变形，这将影响机器的正常工作。强度准则：工作应力≤许用应力σ≤[σ]或τ≤[τ]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：剪应力：极限应力为了保证有足够的强度，零件必须具有合理的结构和尺寸；但要避免不必要

5、地加大零件尺寸，徒然增加机器的重量和外廓尺寸。(二)、刚度准则刚度：材料抵抗弹性变形的能力刚度准则：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]失效形式：过大的弹性变形典型零部件：轴、蜗杆等有些零件除了具有足够的强度以外，还要有一定的刚度，如机床的主轴、电动机的轴等。所以，有些零件的最终尺寸往往是由刚度条件确定的。相反地，有些零件（等）是不容许有过大的刚度的，即要求零件具有一定的柔度。零件抗磨损的能力称为耐磨性。对零件的影响：磨损会改变零件的结构

6、形状和尺寸，因而使机器的精度下降，零件的强度减弱等，最终影响机器的寿命。引起磨损的原因：三种可能一是由于接触表面凹谷凸峰相互啮合，及两接触表面分子间相互吸附的作用；二是坚硬微粒进入接触面之间而起了磨料的作用，称为磨料磨损。三是胶合当压力与滑动速度较大，并且润滑与冷却不良时，由摩擦所产生的热量不能及时散逸，从而使接触表面的金属发生熔接，继之又撕裂，这样零件便会很快地损坏。零件的磨损不是简单的物理现象，而是相当复杂的物理-化学过程。现在按磨损计算零件的方法只能是条件性的，而不能十分精确。(三)、耐磨性准则(

7、四)、振动稳定性准则共振：当机器的自振频率与周期性干扰力变化频率相同或整数倍时，就会发生共振，此时振幅急剧增大，导致零件破坏或机器工作失常等失效形式：共振产生的工作失常典型零部件：轴等例士兵过桥所谓振动稳定性，是指机器在工作时不能发生振幅超过容许值的现象。在高温环境中（或者在由于摩擦生热形成高温）工作零件，需要考虑零件的耐热性。首先零件的承载能力会降低。其次会引起热变形和附加热应力，最后高温会破坏正常的润滑条件，改变联接零件间的间隙，降低机器的精度等。在高温下工作的零件需要进行蠕变计算。（蠕变即金属的应

8、力数值不变，但发生缓慢而连续的塑性变形。）有些零件通常就是根据热平衡条件来判定其工作温度是否低于许用值的，如果温升过高，就必须采取降温措施。(五)、耐热性准则6-2常用材料及其选择一、常用材料二、钢的热处理三、材料力学性能指标四、材料选择原则一、常用材料常用零件材料的力学性能等级和牌号1铸铁：含Ｃ＞2.06％→易成型、价廉、吸振、可靠性差灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁2钢：含Ｃ量＜1.4％→常用碳素钢：（含Ｓ、Ｐ量不同）普通碳素钢、优质碳素钢合