机械零件的设计概论课件.ppt

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1、第9章机械零件设计概论本章内容1、了解概念：失效、工作能力、计算准则；2、了解载荷和应力的分类；3、熟悉机械零件设计的常用计算准则；本章重点1、机械零件的强度计算准则；2、机械零件在静应力作用下的强度计算。§9－1机械零件设计概述一、机械零件的失效形式失效的概念机械零件由于某些原因不能正常工作时称为失效。机械零件主要失效原因及形式因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；因摩擦表面的过度磨损、打滑或过热；联接松动；压力容器、管道的泄漏；运动精度达不到要求；零件的振动失效等。机械零件的计算准则研究机

2、械零件失效形式的目的在于采取相应的措施以阻止或延缓失效的发生。根据零件的失效分析结果，以防止产生各种可能的失效为目的而制定的计算该零件工作能力所应依据的基本原则称为计算准则。因此，可以认为机械零件的计算准则是从理论设计方面为防止零件失效而采取的的措施，在今后各章的学习中，将会看到所有各种零件的设计公式都是有相应的计算准则导出的。常用的机械零件计算准则强度准则强度是指零件在载荷作用下抵抗破坏的能力，强度的计算准则为：工作应力小于或等于材料的许用应力。即σ≤[б][б]＝бlim/[S]刚度准则刚度

3、是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度的计算准则为：零件的弹性变形小于或等于允许值。即y≤[y]耐磨性准则耐磨性是指零件表面抵抗磨损的能力，由于磨损机理复杂，因此,对于零件的磨损计算经常以限制与磨损有关的参数为准则。振动稳定性准则振动稳定性准则要求零件工作时激振源的频率远离零件的固有频率，以免发生共振而造成零件的失效。可靠性准则可靠性表示系统、机器或零件在规定时间内能稳定工作的程度，通常用可靠度来表示。机械零件的设计步骤1）拟订零件的计算简图；2）确定作用在零件上的载荷；3）选择合适的材料；4

4、）根据零件可能出现的失效形式，选定相应的判断条件，确定零件的形状和主要尺寸。5）绘制工作图并标注必要的技术条件。§9－2机械零件的强度一、载荷和应力的分类载荷的分类名义载荷：在理想平稳工作状态下作用在零件上的载荷。计算载荷：考虑零件在实际工作状态下，载荷随时间作用的不均匀性、载荷在零件上分布的不均匀性及其它影响零件受力情况等综合因素，对名义载荷的影响计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数两种判断零件强度的方法1）应力方法判断危险截面处的最大应力（σ，τ）是否小于或等于许用应力（[б]，[τ]）强度条件：σ

5、≤[б][б]＝бlim/Sτ≤[τ][τ]=τlim/S2）安全系数法判断危险截面处的实际安全系数（S、S）是否大于或等于许用安全系数（[S]、[S]）。强度条件：S＝бlim/σ≥[S]S＝τlim/τ≥[S]应力分类静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。变应力：随时间变化的应力。非对称循环变应力脉动循环变应力对称循环变应力周期性变应力非周期性变应力变应力图9-1应力的类型变应力的参数最大应力σmax最小应力σmin平均应力σm＝(σmax+σmin)/2应力幅σa＝(σmax-σmin)/2

6、循环特性r＝σmin/σmax二静应力下零件的强度失效形式（塑性变形、断裂）单向静应力下零件的强度计算σ≤[б][б]＝бlim/Sτ≤[τ][τ]=τlim/S塑性材料бlim、τlim—材料的屈服极限бs、τs脆性材料бlim、τlim—材料的强度极限бB、τB复合静应力下零件的强度计算根据第三或第四强度理论来确定其强度条件。三变应力下零件的强度失效形式（疲劳断裂）疲劳极限бrN循环特性r一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时的最大应力，称为疲劳极限。强度条件σ≤[б]τ≤[τ]许用应力[

7、б]＝εσβбlim/Sκσ（常为对称循环应力）[τ]=ετβτlim/Sκτ（常为脉动循环应力）бlim—材料的疲劳极限бrN许用安全系数选择时考虑的因素1）载荷和应力的性质和计算的准确性2）材料的性质和材质的不均匀性3）零件的重要程度4）工艺质量和探伤水平5）运行条件（平稳、冲击）6）环境状况遵循的原则1)用塑性材料制成的零件，在静应力下以屈服极限作为极限应力时，其许用安全系数可参照下表：如载荷和应力的计算不十分准确，[S]加大20％～50％2)用组织不均匀的材料制成的零件，在静应力下以强度极限

8、作为极限应力时，其许用安全系数可取[S]＝3～4；组织均匀的低塑性材料，取[S]＝2～3。如果计算不十分精确，则加大50％～100％。3）变应力下，以疲劳极限作为极限应力时，若计算较为精确，作用载荷和材料力学性能等数据可靠，取[S]＝1.3～1.5；否则，视准确和可靠程度不同，钢件取[S]＝1.5～2.1，灰铸铁取[S]＝2～2.4。бs/бB0.45~0.550.55~0.700.70~0.90铸件[S]1.2~1.51.4~1.81.7~2.21.6~2.5§9－