机械设计基础课件设计概论Z.ppt

2004-2005第一学期 编制：吕亚清 第9章 机械零件设计概论 机械设计的基本要求和一般过程 补充：构件受力变形及应力分析 9－1　机械零件设计概述 9－2 机械零件的工作能力准则 9－3 许用应力和安全系数 9－4 材料及其选择 9－5 机械零件的工艺性和标准化 机械设计的基本要求和一般过程 机械设计指规划和设计实现预期功能的新机械或改进原有 机械的性能。 设计机器应满足的基本要求 良好的使用性能：实现预期功能，满足使用要 求。操作容易，保养简单，维修方便。 安全：凡关系到时人身安全或重大设备事故的 零部件都必须进行认真、严格的设计计算或校 核计算，不能凭经验或以“类比”代替。 可靠、耐用：在预定的使用期限内不发生或极 少发生故障。 经济：设计中应尽可能多使用标准件和成套组 件。 符合环保要求 机械设计的基本要求和一般过程 二、机械设计的主要内容及一般过程 主要内容包括：确定机械的工作原理，选择合宜的机构；拟定设计方案；进行运动分析和动力分析，计算作用在各构件上的载荷；进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。 第一至九章着重介绍选择机构和拟定设计方案的有关知识；第十至二十章着重论述应力分析、零部件工作能力计算和结构设计的有关内容。 补充：构件受力变形及应力分析 强度、刚度、稳定性的概念 　力：物体之间的相互机械作用，是使物体获得加 　 速度(运动效应)和发生形变(变形效应)的外因。 　物体力学模型： 1.刚体 2.变形固体 ? 　变形： 　　　1.弹性变形－－外力去除而消失的变形 　　　2.塑性变形－－外力去除后无法恢复的变形　　 一.　强度、刚度、稳定性的概念 三.　内力与应力、变形与应变 三.　内力与应力、变形与应变 三.　内力与应力、变形与应变 § 9－1　机械零件设计概述 一.　机械零件分类 二.　机械零件设计基本要求 三.　机械零件设计过程 四.　机械零件传统设计方法 一、机械零件分类 机器：机械、机构的总称 构件——运动的单元 零件——制造的单元 传动件：齿轮、蜗杆、带、链 二、机械零件设计基本要求 1、满足功能要求，能够准确实现预定的功能。 2、使用要求。工作可靠，在预定的工作期限内不能失效。 3、经济性要求。经济性要求贯穿于机械设计的全过程，实现机械零件成本低廉，应着重注意以下几个方面：正确选择材料，合理规定精度等级，赋予零件良好的工艺性，尽可能选用标准件。 三、机械零件设计过程 零件设计时的共性： 过程： 1、根据零件的功能和使用要求选择零件类型。 2、分析零件的受力情况，考虑各种因素对载荷的影响，确定计算载荷的大小。 3、选择零件的材料及处理方法。 4、根据零件可能的失效形式，确定设计准则。 5、确定零件的主要参数和几何尺寸。 6、考虑零件的工作能力、工艺装配、使用维修等原则，设计零件的结构。 7、绘制零件工作图，写出必要的技术条件。 四、机械零件传统设计方法 理论设计： 类比设计： 与已有的同类产品进行比较来设计新产品。这种方法在工程实际中用得较多，特点是节省时间，较可靠 经验设计： 根据实践中归纳出的经验公式和经验数据进行设计，缺乏创新 模型实验设计： 用于大型、复杂零件的设计 § 9－2　机械零件的工作能力准则 一、机械零件常见失效形式 二、工作能力准则 三、强度准则 四、刚度准则 五、耐磨性准则 六、振动稳定性准则 七、耐热性准则 一、机械零件常见失效形式 失效：丧失工作能力或达不到设计要求的性能，不仅仅指破坏 　常见主要失效形式有： 断裂：如轴、齿轮轮齿发生断裂 表面点蚀：工作表面片状剥落 塑性变形：零件发生永久性变形 过大弹性变形 表面破坏 过大振动和噪声、过热等 例如轴可能的失效形式： 断裂、塑性变形、过大弹性变形、 共振 二、工作能力准则 工作能力：不失效条件下零件的安全工作限度 这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，所以又常称为“承载能力” 如： 　吊钩最大起重量——50 kN 　工作能力或承载能力——50 kN 工作能力准则：为防止失效而制定的判定条件 　对零件设计，针对其主要失效形式选择适合的工作能力准则进行设计 具体有：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、耐热性准则 三、强度准则 机械零件工作能力的最基本准则 强度：材料抵抗断裂或残余变形的能力 强度准则：工作应力≤许用应力 　　 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ] 针对失效形式：断裂、疲劳破坏、残余变形 典型零部件：轴、齿轮、 带轮等 四、刚度准则 刚度：材料抵抗弹性变形的能力 刚度准则：实际变形量≤许用变形量 　　　　　　弯曲刚度：挠度条件： y ≤[y] 　　　　　　倾角条件：θ