零件设计概论 第十连接课件.ppt

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1、第九章机械零件设计概论机械设计的主要内容确定机械的工作原理，选择合适的机构；拟订设计方案，绘出机构简图；进行运动分析和动力分析；进行零部件的工作能力计算；绘制总体设计图，进行结构设计；确定各零件材料、热处理、形状、尺寸、公差、精度、技术条件等；各零件图的绘制设计。9-1机械零件设计概述机械设计的一些原则：满足预期的功能要求；在预定使用期内安全可靠（不失效）；性能好价格比高；操作、维修方便；效率高；造型美观；……失效:机械零件由于某种原因不能正常工作。如：断裂磨损打滑过热连接松动弹性变形塑性变形过大……零件设计应掌握的几个方面1.了解零件的分类、优缺点、应用范围。2.对零件的工作

2、情况进行分析几何尺寸、各参数的计算——公称尺寸，参数的选取，参数的标准化、圆整、精确计算，计算公式；运动（趋势）情况分析——绝对速度、相对速度（大小、方向）；受力（应力）情况分析——零件上的作用力（力矩）的大小、作用点、方向；应力形式。零件设计应掌握的几个方面3.合理的选择材料、热处理；4.合理的选择公差和精度等级;5.失效分析失效形式失效现象失效产生的原因解决的办法(针对失效的计算)零件设计应掌握的几个方面6.必要的计算——针对失效制订计算准则如:强度计算:σ≤[σ]，σF≤[σF]，σH≤[σH]剪切强度：τ≤[τ]挤压强度：σp≤[σp]7.合理的结构设计。8.零件图和装

3、配图的绘制。9.其它。9-2机械零件的强度在设计计算中：名义载荷F载荷计算载荷Fc，Fc=KFK——载荷系数，K≥1；考虑实际工作状态中载荷的不均匀等因素对名义载荷的修正参数。强度条件σ≤[σ]τ≤[τ]其中:σ,τ——零件危险截面处的最大应力[σ],[τ]——许用应力一、应力的种类应力：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对称循环变应力脉动循环变应力变应力的五个参数：最大应力σmax=σm+σa最小应力σmin=σm－σa平均应力σm=(σmax+σmin)/2应力幅σa=(σmax－σmin)/2应力循环特性r=σmin/σmax

4、二、静应力状态下的许用应力塑性材料：[σ]=σS/S；[τ]=τS/S；σS、τS——材料的屈服极限。脆性材料：[σ]=σB/S；[τ]=τB/S；σB、τB——材料的强度极限。S——安全系数。三、变应力状态下的许用应力材料的疲劳曲线疲劳极限σr——在一定的循环特性r下，经过N次循环后，材料不发生破坏的最大应力值。疲劳曲线——σ—N曲线。无限寿命区——N>N0，σr不随N的变化而变化；有限寿命区——103(104)

5、——表面状态系数kσ——应力集中系数S——安全系数9-5机械制造常用材料及其选择一、金属材料1.铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁2.钢：铸钢——铸造性比铸铁差，但比锻钢和轧制钢好。强度性比铸铁好，但比锻钢和轧制钢差碳钢与合金钢——应用最广泛3、有色金属a)铝合金——重量轻、导热导电性较好、塑性好、抗氧化性好，高强度铝合金强度可与碳素钢相近b)铜合金——黄铜：Cu与Zn合金青铜：Cu与Sn的合金无锡青铜：Cu与铝、硅、锰、镍的合金。二、非金属材料塑料——轻、易加工成形、减摩性好，强度低,可作为普通机械零件、绝缘体陶瓷——电热性好，硬度高橡胶——弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封

6、元件、减震元件复合材料机械零件材料选用的原则使用要求工艺要求经济性要求螺钉直径齿轮模数ISOGB基本尺寸齿轮结构轴的结构公差与配合工艺性优先数系标准化表面粗糙度9-7机械零件的工艺及标准化一、工艺性便于加工、装配、维护；性能价格比高。如：材料、热处理、毛坯选择结构简单精度、表面粗糙度选择适当标准化零件品种规格的系列化、标准化零部件的通用化质量的标准化意义：可专业化大批量生产，提高质量，降低成本减少设计工作，提高设计质量便于维修第十章连接被连接件通过连接件连接起来连接的类型动连接：各种运动副静连接：可拆连接——螺纹连接、键连接、销连接、过盈连接不可拆连接——铆接、粘接、焊接10-

7、1螺纹参数螺纹的形成按牙形分类三角形梯形锯齿形矩形螺纹的分类螺旋方向左旋右旋螺纹的线数单线双线多线（一般不超过4线）螺纹的分类按母体分内螺纹外螺纹——如：螺母按母体形状分圆柱螺纹——大部分螺纹圆锥螺纹——管螺纹主要几何参数大径d小径d1中径d2螺距P导程S=nP，n：线数螺旋升角ψ牙型角10-2螺旋副的受力分析、效率和自锁一、矩形螺纹将螺母简化为一滑块；将矩形螺纹沿中径d2展开可得一斜面。矩形螺纹的受力分析Fn——法向支反力；f——摩擦系数；F——作用于中径处的水平推力；Fa——轴向载荷；ψ