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三、材料力学性能指标 弹性极限：sP 抗拉强度：sB 屈服强度：sS ( s0.2 ) 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 硬度： HBS:布氏硬度 硬度机压头为淬火钢球，不能测太硬的材料，一般HBS450 HRC、HRB、HRA:洛氏硬度 120o金刚石锥体，载荷150kgf,不能册硬、脆的薄层零件 HV:维氏硬度 136 o金刚石四角锥体，载荷小，5-30kgf 显微硬度 三种硬度单位之比较： HV(维氏) ≈ HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10 ≈ HBS sp sS sB e s A B C D E * 四、材料选择原则 使用要求：使用环境、载荷性质、结构、重要程度... 工艺要求：零件及其毛坯的形状、批量、加工方法... 经济要求：材料价格结合加工费用、材料利用率... 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 * 6-5 机械零件的工艺性和标准化 一、工艺性 主要体现在下面三个方面： 1. 毛坯选择合理 铸件、锻件、 型材… ？单件生产、批量生产？ 2. 结构设计合理 几何形状力求简单，截面大小尽可能均匀... 3. 制造精度及表面粗糙度选择合理 二、标准化 品种规格的系列化、零部件的通用化、产品质量标准化 国际标准ISO、国家标准GB、行业标准(JB、YB、QB)、企业标准 标准又分为强制性（GB）和推荐性（GB/T）两种 这些标准在机械手册中可以查到，我们应学会查手册 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 * 机械原理——机械的平衡 机械原理——机械的平衡 第6章 机械零件设计和计算概论 6-1 机械零件设计概述 6-2 机械零件的工作能力准则 6-3 许用应力和安全系数 6-4 常用材料及其选择 6-5 机械零件的工艺性和标准化 基本要求: 掌握零件常见的失效形式和设计准则 掌握许用应力、安全系数的概念及确定方法 了解零件的常用材料及性能 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 * 6-1 机械零件机械零件设计概述 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 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 * 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 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 通用 零件 传动件：齿轮、蜗杆、带、链 联接件：螺栓、键、花键 支承件：轴、轴承 机械零件 专用零件：水轮机叶片、活塞、曲轴,飞机螺旋桨 其它：联轴器、弹簧、机架 * 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、工作可靠，在预定的工作期限内不能失效 3、经济性要求 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 * 三、机械零件设计过程 零件设计时的共性： 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 过程： 1、拟订零件的设计简图 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 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 * 四、机械零件传统设计方法 理论设计(半经验设计)： 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 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 强度条件(或刚度) 设计计算 尺寸 校核计算 强度条件(或刚度) * 6-2 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 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 * 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 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 例如轴可能的失效形式： 断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振 强度问题 刚度问题 耐磨性问题 F n * 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 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 工作能力准则：衡量零件工作能力的指标 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 50 kN * 三、强度准则 机械零件工作能力的最