机械的设计第一章 机械的设计概论.pptVIP

1.2 机械零件的载荷和应力 机械零件的主要失效形式1 机械零件的计算准则1 几点说明： 极限应力线图 机械零件的疲劳强度计算1 机械零件的疲劳强度计算2 1.5 机械零件的接触强度 ——点或线接触所产生的应力 机械零件的设计方法 机械零件设计的一般步骤 机械零件材料的选用原则1 机械零件设计中的标准化1 * * 第一章 机械设计概论 1.1 机械设计的基本要求和一般步骤 1.2 机械零件的载荷和应力 1.3 机械零件的失效形式和设计准则 1.4 机械零件的疲劳强度 1.5 机械零件的接触强度 1.6 机械零件的设计方法及步骤 1.7 机械零件材料的选用原则 1.8 机械零件设计中的标准化 1.9 机械设计技术的新发展 1、对机器的基本要求 设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般来说，对机器都要提出以下的基本要求： 使用功能要求 经济性要求 劳动保护要求 可靠性要求 其它专用要求 1.1 机械设计的基本要求和一般步骤 设计机器的一般程序 2、机械设计的一般步骤 计划阶段 方案设计阶段 技术设计阶段 技术文件编制阶段 　　一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。 　　作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序。 　　机械设计的一般步骤： 静应力→不随时间变化，Ｎ≤103 变应力→不断随时间变化 当σmax、σmin均维持常数→稳定交变应力 当σmax和σmin的数值随时间而改变→不稳定的变应力 交变应的特征及典型交变应力 交变应力－随时间作周期性变化的应力 稳定变应力 不稳定变应力 2、应力及分类 1、载荷及分类 静载荷 变载荷 名义载荷 计算载荷 → 最大应力σmax 最小应力σmin 应力幅 σa ＝ (σmax-σmin)／2 平均应力σm ＝ (σmax+σmin)／2 应力循环次数Ｎ r= -1→对称循环变应力 应力循环特性 σmin/σmax=r ⑴ 当σm＝0 (σmax＝-σmin) ⑵ 当σmin＝0 (或σmax＝0) r= 0 →脉动循环变应力 ⑶当σmax＝σmin γ＝＋1 →静应力 r （-1，+1） 非对称循环变应力 注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生 1.3 机械零件的主要失效形式 　1、机械零件主要的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。 （1）整体断裂 　　整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。 齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂 机械零件的主要失效形式2 1.3 机械零件的主要失效形式 （2）过大的残余变形 当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。 齿轮齿面塑形变形 轴承外圈塑性变形 机械零件的主要失效形式3 1.3 机械零件的主要失效形式 （3）零件的表面破坏 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。 齿面接触疲劳 轴瓦磨损 机械零件的主要失效形式4 1.3 机械零件的主要失效形式 （4）破坏正常工作条件引起的失效 有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工作，如： 液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常工作。 带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。 高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。 　　零件在工作时会发生那一种失效，这与零件的工作环境、载荷性质等很多因素有关。 　　有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。 　 2、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塑性变形，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。 ——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 疲劳寿命（N）——材料疲劳失效前所经历的应力