精密机械设计_第8章+精密机械设计概论

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1、基本要求：理解机械零件设计的基本要求、机械零件的工作能力、计算准则、材料选择的一般要求等。重点：机械零件的工作能力和整体强度；机械零件的接触强度。第八章精密机械设计概论§8-1概述1、功能要求2、可靠性要求3、精度要求4、经济性要求5、外观要求6、其他特殊要求一.机器设计应满足以下要求：工作可靠、成本低廉在不发生失效的条件下,零件所能安全工作的限度工作能力承载能力→对载荷而言★机械零件设计的计算准则：计算量≤许用量例如：强度判定条件：工作应力≤许用应力刚度判定条件：变形量≤许用变形量工作原理、结构、类型、应用场合受力分析、失效形式设计准则、设计计算二.机械零件设计过程(一般步骤)1、拟订零件

2、的设计简图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5、绘制零件工作图注意:1、通过设计计算出的零件尺寸一般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整；2、在一般机器设计中，只有一部分零件是通过计算确定其形状和尺寸的,而其余的零件则仅根据工艺要求和结构要求进行设计；3、设计工作是一个反复进行的过程，经过多次修改方案，改变设计参数,才能得到比较合理的结果。产品是否具有创新性，很大程度上取决于原理方案设计调查研究结构方案设计原理方案设计总体设计施工设计试制、批量生产、销售可行性报告设计任务书原理方案图结构设计草图总装配图

3、部装图、零件图技术文档三.机械设计的一般过程设计任务强度条件(或刚度)设计计算尺寸校核计算强度条件(或刚度)四.机械零件传统设计方法1.理论设计2.类比设计3.经验设计：4.模型实验设计：计算准则:载荷的类型：名义载荷：计算载荷：在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。§8-2机械零件的强度计算载荷=K×名义载荷载荷系数强度——抵抗断裂和残余变形的能力静应力：变应力：一.应力的种类对称循环变应力非对称循环变应力脉动循环变应力稳定变应力不稳定变应力静应力：静应力对称循环变应力非对称循环变应力脉动循环变应力变应力对称循环变应力非对称循环变应力脉动循环变应力稳定变应力不稳定变应力塑性材料σS脆性

4、材料σB脆性材料取强度极限sB(tB)塑性材料取屈服极限sS(tS)二.静应力下的极限应力(与材料性能有关)三.变应力下的许用应力★变应力下零件的失效形式：疲劳断裂疲劳断裂特征：1、疲劳断裂的最大应力＜材料的屈服极限；2、疲劳断口均表现为无明显塑性变形；3、断口上明显地有两个区域：光滑区、粗糙区；4、疲劳断裂是损伤的积累的结果。失效形式:疲劳断裂(塑、脆性材料)变应力下的强度疲劳断裂与静力断裂不同,它与应力循环次数有关.[σ]=σr/S；[τ]=τr/Ss－N疲劳曲线机械零件的疲劳大多发生在σ－N曲线的CD段，D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区.s－N疲劳曲线★疲劳曲线1、应力越

5、小，能经受的循环次数越多。应力循环基数2、疲劳曲线的左半部（N≤N0），可用下列方程表示：对应于循环次数N的弯曲疲劳极限：★许用应力对称循环：脉动循环：应力集中系数尺寸系数表面状态系数四.许用应力和安全系数1．失效形式：疲劳点蚀后果：a.损坏零件的光滑表面b.减小了接触面积，降低承载能力c.引起振动和噪声五.接触疲劳强度由弹性力学知，当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压时，其接触面积为一狭长矩形，最大接触应力发生在接触区中线上，其值为:２．接触应力的计算3.接触疲劳强度的判定条件接触应力的特点仅在局部很小的区域内产生很大的应力。４．影响接触疲劳强度的因素磨损：（零件表面破坏）耐磨性：②零件磨

6、损的三个阶段跑合磨损阶段稳定磨损阶段剧烈磨损阶段①影响磨损的因素六.机械零件的耐磨性针对失效形式：零件表面破坏典型零部件：齿轮、轴承、链等③计算准则在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值。§8-3机械零件的常用材料及钢的热处理一.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＜2％→常用碳素钢：（含Ｓ、Ｐ量不同）普通碳素钢、优质碳素钢合金钢：综合机械性能好，但较贵,合金钢的优良性能取决于化学成份及热处理铸钢：含Ｃ→（0.15～0.6）％→易成型3有色金属合金：有特殊性能，价昂→少用铝合金、铜合金（黄铜、

7、青铜）、轴承合金4非金属材料：工程塑料、橡胶、烧结材料、复合材料…(一)、铸铁：含碳量＞2％的铁碳合金，并含有较多P、S、Mn等杂质。(二)、钢：含碳量＜2％的铁碳合金。1.碳素钢低碳钢(≤0.25%)σs、σB较低，塑性高，良好的焊接性中碳钢(0.25%～0.60%)综合力学性能较好高碳钢(＞0.60%)高强度和弹性普通碳素钢Q235、Q275优质碳素钢20、453.铸钢主要用于制造承受重载、形状复杂的大型