精密机械设计前言绪论第一章.pptx

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1、精密机械设计绪　论一、课程性质、目的、任务及准备知识1、性质：专业基础课2、目的：3、任务：（１）掌握零、部件、机构的设计方法（２）掌握零、部件、机构的工作原理、特点４.准备知识：工程力学、机械制图、大学物理二、基本名词１、机械：机器和机构总称２、机构：按一定方式联接的构件组合３、机器：转换或传递能量、信息、物料、能执行机械运动的装置４、机构作用：传递运动和力的可动装置常见的机构：连杆机构凸轮机构齿轮机构等第一章精密机械设计的基本知识第一节概述一、设计精密机械时应满足的基本要求1．功能要求2．可靠性要求3．精度要求4．经济性要求5．外观要求二、精密机械设计的一般步骤新产品开发设计，从提出任务

2、到投放市场的全部程序要经过下述四个阶段（图示）1．调查决策阶段2．研究设计阶段3．试制阶段4．投产销售阶段图1-1新产品开发设计程序第二节　零件的工作能力及其计算一、强度：零件抵抗外载荷作用的能力（一）载荷和应力1．静载荷和静应力不随时间变化或变化缓慢的载荷和应力2．变载荷和变应力随时间作周期性变化的载荷和应力图1-2静应力图1-3变应力（1）平均应力σm、最大应力σmax和最小应力σmin关系:　　σmax+σminσm=-------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2（2）应力幅度σa、最大应力σmax和最小应力σmin关系:σmax–σminσa=-

3、------------------　　　　　　2（3）循环特性r、最大应力σmax和最小应力σmin关系:σmin当r＝－l时，称为对称循环；r=-----------σmax当r＝0，称为脉动循环。（二）零件的整体强度第一种是把零件在载荷作用下产生的应力([σ]、[τ]与许用应力([σ]、[τ])相比较，其强度条件为σ≤[σ]或τ≤[τ]　　σlim[σ]=----------　　　　　　[Sσ]　　　　　　τlim[τ]=----------　　　　　　[Sτ]　　式中σlim、τlim——零件材料的极限应力；[Sσ]、[Sτ]——许用安全系数。第二种:把零件在载荷作用

4、下的实际安全系数与许用安全系数进行比较，其强度条件为：σlimτlimSσ=----------≥[Sσ]或Sτ=----------≥[Sτ]σ　τ1．静应力下的强度：静应力下零件的整体强度，可以使用上述两种判断方法中的任何一种。2．变应力下的强度：在变应力作用下，零件的一种失效形式将是疲劳断裂，这种失效形式不仅与变应力的大小有关，也与应力循环的次数有关。疲劳极限σrn:当循环特性r—定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时的最大应力应力疲劳曲线:表示应力循环次数N与疲劳极限σrn间关系的曲线（两种类型）疲劳曲线有两种类型：一种是当循环次数N超过某一值此以后，疲劳极限不再降低，曲线趋向水平

5、*N0称为循环基数。（图1－4a）一种疲劳曲线则没有水平部分有色金属及某些高硬度合金钢的疲劳曲线多属于这一类。（图1－4b）有明显水平部分的疲劳曲线可分为两个区域：N≥*N0区为无限寿命区。在无限寿命区，疲劳极限是一个常数N≤*N0区为有限寿命区疲劳极限将随循环次数N的减小而增大，其疲劳曲线方程为式中KL——寿命系数σr——对应于无限寿命区的疲劳极限零件处于变力状态下工作时，通常以材料的σr作为极限应力σlim，然后用寿命系数KL来考虑零件实际应力循环次数N的影响。提高零件的疲劳强度措施：①应用屈服极限高和细晶粒组织的材料②零件截面形状的变化应平缓以减小应力集中③改善零件的表面质量④减少材料的

6、冶金缺陷（三）零件的表面强度1．表面接触强度(图1－5a，图1-5b)线接触点接触疲劳点蚀提高表面接触强度的措施图1-5微小接触面积和接触应力（1）线接触赫兹公式式中σH——最大接触应力；Fu——接触线单位长度上的载荷，Fu=F/bρ——两圆柱体在接触处的综合曲率半径。1/ρ=1/ρ1±1/ρ2其中正号用于外接触，负号用于内接触；E1、E2——两圆柱体材料的弹性模量；μ1、μ2——两圆柱体材料的泊松比。当μ1=μ2=μ时，上式可简化为：式中E——两圆柱体材料的综合弹性模量，弹性模量，E=2E1E2/(E1+E2)（2）点接触：（图1-5b）最大接触应力σH为：（3）疲劳点蚀疲劳点蚀：在

7、循环接触应力作用下，接触表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致表层小块金属剥落点蚀危害：使零件表面失去正确的形状，降低工作精度，引起附加动载荷，产生噪声和振动，并降低零件的使用寿命。（4）提高表面接触强度措施：①增大接触处的综合曲率半径，以降低接触应力②提高接触表面的硬度，以提高接触疲劳极限③提高零件表面的加工质量，以改善接触情况④采用粘度较大的润滑油，以减缓疲劳裂纹的扩展2．表面磨损强度：（1）磨损（2