武汉理工大学机械设计考研课件.ppt

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1、第一章机械设计总论研制：§1-1概述§1-3机械零件的强度计算§1-2机械设计的基本要求、机械零件的工作能力和计算准则机器(Machine)—主要是指机械装置。如电动、内燃机、机床、汽车、火车、飞机、轮船、起重运机械、冶金矿山机械、轻纺食品机械等等。机械设计(MachineDesign)——即为各种机械装置的设计，机械设计是为了满足机器的某些特定功能而进行的创造性过程，设计是创造性的劳动，设计的本质在于创新。本课程主要介绍机械设计中的一些基础知识。机械（Machinery)——是机器和机构统称。§1-1概述内

2、燃机指南车破碎机机械设计课程的研究对象——机械。如：带式运输机运输带电动机联轴器联轴器减速器带传动齿轮传动蜗杆传动螺纹联接轴键联接轴承联轴器——通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计计算机械设计课程的研究内容：链传动通用的零部件系指传动零件轴类零件联接零件蜗杆传动齿轮传动链传动vv主动轮1传动带3从动轮2n2n1α1α2带传动螺纹联接键联接花键联接滚动轴承半联轴器键齿轮滚动轴承轴套筒轴系零部件设计轴滚动轴承轴系结构分析联轴器半联轴器螺栓联接柱销弹性套半联轴器5．其他要求：环保、噪音、外观等一．机械设计的基

3、本要求1．实现预定的功能，工作可靠；2．经济性好：设计和制造周期短、成本低，产品生产效率高、能耗低维护管理费用少；3．操作方便，运行安全；4．标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高产品质量；§1-2机械设计的基本要求、机械零件的工作能力和计算准则二．机械零件的工作能力及计算准则一）机械零件的工作能力零件的工作能力—是指在一定的运动、载荷和环境情况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。二）机械零件的主要失效形式：过大弹性变形——零件的刚度不够引起塑性变形——工作应力超过材料的屈服极限σS引起2

4、．变形疲劳断裂——工作应力超过零件的疲劳极限σr引起过载断裂——工作应力超过材料的强度极限σB引起1．断裂压溃、过度磨损——零件接触表面上的压应力p过大胶合——零件工作温升△t过高引起表面疲劳损坏——零件表面接触应力σH过大引起3．表面失效计算准则—用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据。对于具体的零件，应根据它们的主要失效形式，采用相应的计算准则。常用的计算准则有：三）机械零件的计算准则1．强度准则性—针对零件断裂、塑性变形或表面疲劳损坏失效强度—指零件在载荷作用下抵抗断裂或塑性变形的能力。强度是保证零件工作

5、能力的最基本要求。若零件的强度不够，不仅因为零件的失效使机械不能正常工作，还可能导致安全事故。强度的计算准则为：σ≤[σ]MPa或τ≤[τ]针对断裂或塑性变形σH≤[σH]针对表面疲劳损坏2．刚度准则—针对过大弹性变形刚度—指零件在一定载荷作用下抵抗过大弹性变形的能力。刚度是保证机正常工作，提高机床加工产品质量的基本要求。刚度的计算准则为:y≤[y]；θ≤[θ]；φ≤[φ]式中，y、θ和φ——分别为零件工作时的挠度、偏转角和扭转角；3．耐磨性准则—针对过度磨损、胶合破坏耐磨性—指零件在载荷作用下相对运动的两零

6、件接触界的抗磨损面能力。耐磨性是保证有相对运动的零件正常工作的基本要求。其验算式为：p≤[p]—防止过度磨损pv≤[pv]—防止胶合破坏计算准则4．振动和噪声准则—针对高速机械的振动失稳（即共振）当零件的固有振动频率f等于或趋近于零件的强迫振动频率fp时，将产生共振。这不仅影响机械正常工作，甚至造成破坏性事故，而振动又是产生噪声的主要原因。防止共振的条件为：fp≤0．87f或fp≥1．18f式中，f—零件的固有振动频率，取决于零件的质量和刚度fp—零件受激振源作用引起的强迫振动频率计算准则机械设计应满足的要求

7、很多，但强度要求是所有零件都必须满足的首要条件，而强度计算必需确定作用于零件上的载荷和应力。一．载荷和应力的类型一）载荷静载荷—大小和方向均不随时间变化的载荷变载荷—大小或方向随时间变化的载荷静应力—大小和方向均不随时间变化（或变化极缓慢）的应力变应力—大小和方向，或大小或方向随时变化的应力二）应力§1-3机械零件的强度计算2．变应力参数及典型变应力1）变应力参数：最大应力：σmax最小应力：σmin应力循环特征：用来表示应力的变化情况γ=σmin/σmax2）典型变应力及应力循环特征γ平均应力：应力幅：σm

8、axσmσminσaσatσ一．载荷和应力的类型应力类型a）静应力：γ=+1变应力特例b）非对称循环变应力γ在（+1～-1）间变化σmaxσmσminσaσatσσtσ=常数c）对称循环变应力γ=-1σtσaσmaxσmind）脉动循环变应力γ=0σtσaσaσmaxσm一．载荷和应力的类型二．机械零件的失效形式及强度条件式静应力作用下——过载断裂、塑性变形二）零件强度条件式：σ≤[σ]=σlim/