第一篇机械零件设计概述.ppt

几点说明： 7.2 机械零件的疲劳强度（Fatigue Strength） 强度条件：σ≤ [σ] σlim = ？ 绝大多数机械零件都是处在变应力状态下工作的，其 失效形式将是疲劳断裂（ Fatigue Fracture）。 初始裂纹 疲劳区(光滑) 粗糙区 轴 疲劳强度σr = ？ 变应力时，取 σlim = σr（无限寿命） 或 σlim = σrN（有限寿命） 描述材料的疲劳特性： ?lim (?max)与应力循环次数N和应力循环特性r 有关 ——?rN（变应力的极限应力） 一、材料的疲劳特性（曲线） 当循环特性 r 为定值时，对试样作疲劳试验,在不同的 N 值下,记录试样破坏的 ?rN 值。 1、材料疲劳的两种类型 低周疲劳 高周疲劳 高周疲劳线段分为两部分： 2、疲劳曲线 1）有限寿命（CD段）： 由于ND（107~25?107）较大，为了确定常数C，通常取ND =N0，试验得?rN ?r 2）无限寿命（D点以后段）： 应力循环特性一定时，材料的疲劳极限与应力循环次数之间关系的曲线 ——寿命系数 ① No 硬度≤350HBS钢， No=107 ≥350HBS钢， No=(1–25)x107 有色金属(无水平部分)，规定当No25x107时,近似为无限寿命区 ②指数m—与应力和材料的种类有关。 钢 m=9——拉、剪应力 m=6——接触应力 青铜 m=9——拉应力 m=8——接触应力 疲劳极限：循环变应力下应力循环 N 次后材料不发生疲 劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限。 * * 第一篇 机械设计总论 第一章 机械零件设计概述 一、机械设计的主要内容和一般程序 二、机械零件设计方法 三、机械零件应满足的基本要求及设计步骤 四、机械零件的主要失效形式 五、机械零件的工作能力和计算准则 六、载荷和应力的分类 七、机械零件的强度 第一章 机械零件设计概述 一、机械设计的主要内容和一般程序 # 机械设计过程实际上是一个发现矛盾、分析矛盾 和处理矛盾的过程，也是一个优化过程。 主要内容 选择机器工作原理 运动和动力计算 零、部件的工作能力计算 绘制装配图及零、部件工作图 机械设计是一个创新与借鉴相结合的过程，一般程序如下： 设计任务 调研 ——→ 总体设计 ——→技术设计 ——→试制 ——→投产 试验 修改 机械设计的一般程序 计划阶段 方案设计 技术设计 技术文件的编制 试制、试验、鉴定、生产 信息反馈、修改 分析工作原理 类型选择 受力分析 改进与发展 结果分析与设计 简化模型 失效分析 建立计算准则 机械零件 设计的内容 理论设计： 1）根据使用要求，选择零件的类型和结构。 2）根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。 名义载荷（F、P、T）：力学公式计算出的载荷。 但：由于载荷作用的不平稳性、分布的不均匀性等因素， 实际载荷大于名义载荷。——载荷系数K ∴ 计算载荷(Fc、Pc、Tc)=载荷系数×名义载荷 3）选择适当的材料。 4）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸 两种计算方法： 二、机械零件设计方法 1、常规设计方法 b）校核计算：其他方法初步设计 → 验算。 5）画零件图。 a）设计计算：直接求出危险截面尺寸A。 经验设计： 根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。 如：箱体、传动件个各结构要素等 模型实验设计: 把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺寸样机 进行实验。 如：飞机、桥梁的风洞实验。 2、现代设计方法 # 计算机辅助设计 # 优化设计 # 可靠性设计 # 模块化设计 # 机械系统设计 # 价值分析 # 专家系统 # 机械动态设计 # 并行设计 三、机械零件应满足的基本要求及 设计步骤 工作可靠 满足 强度 刚度 寿命 振动稳定性 等要求 成本低廉 正确选择 零件材料 合理尺寸 符合工艺要求的结构 合理的公差等级 技术条件 设计机器应满足的基本要求 1、使用要求 实现预定功能，工作可靠。 2、经济性要求 三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。 措施： 1）设计中采用“三化”零部件； 标准化、系列化、通用化 2）应用成熟的新技术、新材料。 3）选用高效率设备，减少动力、燃料消耗。 3、外观造型要求 颜色、造型 4、环保要求 噪音、废气、废液。 机械零件设计的一般步骤 1. 选择零件类型； 2. 计算作用载荷； 3. 分析失效形式，确定设计准则； 4. 选择合适材料，并确定热处理方法； 5. 计算零件基本尺寸； 6. 进行结构设计；