第2章机械零件设计总论2015.pptVIP

* 第二章 机械设计总论 §2-1 机器的组成 §2-2 设计机器的一般程序 §2-3 对机器的主要要求 *§2-4 机械零件的主要失效形式 §2-5 设计机械零件时应满足的基本要求 *§2-6 机械零件的设计准则 *§2-7 机械零件的计算方法 *§2-8 机械零件设计的一般步骤 §2-9 机械零件的材料及其选用 §2-10 机械零件设计中的标准化 §2-11 机械现代设计方法简介 机械零件的失效： 机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。 工作能力----在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为： 承载能力。 §2-4 机械零件的主要失效形式 整体断裂; 过大的残余变形; 工作表面的破坏; 破坏正常的工作条件引起的失效; 零件的失效形式 机械零件失效的实例： 轮齿塑性变形 齿轮轮齿折断 轴承内圈破裂 轴承外圈塑性变形 失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等 原因。 统计结果显示： 断裂仅占4.79%; 腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%。 --主要失效原因。 齿面接触疲劳 轴瓦磨损 §2-6 机械零件的设计准则 ▲ 强度准则 ▲ 刚度准则 设计零件时，首先应根据零件的失效形式确定其设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则： ▲ 寿命准则 ▲ 振动稳定性准则 ▲ 可靠性准则 ---确保零件不发生断裂破坏或过大的 残余变形，是最基本的设计准则。 ----确保零件不发生过大的弹性变形。 ---通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。 ----高速运转机械的设计应注重 此项准则。 ----当计及随机因素影响时，仍应确 保上述各项准则。 强度准则是指零件中的应力不得超过允许的极限。 一、强度准则 即： σ ≤ σlim 为了安全起见，引入安全系数S，得： σ ≤ σlim/S 或 σ ≤[σ] S为大于1的数，S过大，虽安全但浪费材料；S过小，虽节省材料，但趋于危险。 ----许用应力 二、刚度准则 ----是指零件在载荷作用下的弹性变形量不得超过许用值。即： y ≤[y] 一次断裂：强度极限 疲劳断裂：疲劳极限 残余变形：屈服极限 三、寿命准则 影响零件使用寿命的因素主要是腐蚀、磨损和疲劳，前两者还没有成熟的计算方法，对于疲劳，工程中通常是求出使用寿命时的疲劳极限作为计算的依据。 四、振动稳定性准则 保证机器中受激振零件的固有频率与激振源的频率错开， 即要求： 0.85 f fp 或 1.15 f fp 如果不满足条件，可采取如下措施： ▲改变零件及系统刚性； ▲增减支承； ▲调整支承的位置； ▲隔离激振源 ； ▲采用阻尼元件以减小零件的振幅。 五、可靠性准则 可靠度的定义： 对件数为N0的一批零件进行试验，经过时间t之后有N件仍能正常工作，则该零件在该试验环境条件下工作时间t的可靠度定义为： R= N / N0 若t↑ → R ↓ → N↓ ----R是时间的函数。 §2-7 机械零件的设计方法 常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算，结合人们在长期的设计和生产实践中总结出的方法、公式、图表等进行设计的方法。 机械零件的设计方法 常规设计方法 现代设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 1) 理论设计 ----根据长期的总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计。 以受拉杆为例，强度计算公式为： σ ≤ σlim/S 或 F/A ≤ σlim/S F----拉力， A----截面积。 设计计算： A≥ FS/ σlim 校核计算有四种可选方式： σ = F/A ≤ [σ] F≤ A [σ] Sca = σlim / σ ≥ S σlim ≥ S σ Sca ----计算安全系数 经验设计-----根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验公式，或根据设计者本人的设计经验用类比的方法所进行的设计。这对于那些使用要求变化不大而结构形状已典型化的零件，是很有效的设计方法。例如：箱体、机架、传动件的结构要素等。 机械零件的设计方法 常规设计方法 现代设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 模型实验设计-----把初步设计的零、部件或机器做成小模型或小尺寸样机，经过试验的手段对其特性进行检验，根据实验结果再对设计进行逐步修改，达到完善。 机械零件的设计方法 常规设计方法 现代设计方法 理论设计 经验设计 模型实