参考学习资料 能源 教学课件 6机械零件机械零件设计概论.ppt

（一）机械零件及设计概述1、机械零件分类2、机械零件设计基本要求3、机械零件设计方法4、机械零件设计过程机器：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2、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3、机械零件设计方法理论设计(半经验设计)：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4、机械零件设计过程零件设计时的共性：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（二）机械零件的工作能力准则1、机械零件常见失效形式2、工作能力准则3、强度准则4、刚度准则5、耐磨性准则6、振动稳定性准则7、耐热性准则1、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、齿轮轮齿发生断裂塑性变形：零件发生永久性变形过大弹性变形表面破坏、点蚀过大振动和噪声、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2、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——50kN工作能力或承载能力——50kN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3、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4、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≤[θ]扭曲刚度：扭角条件：j≤[j]针对失效形式：过大的弹性变形典型零部件：轴、蜗杆等5、耐磨性准则耐磨性：零件抗磨损的能力磨损是相当复杂的物理化学过程影响磨损的因素包括载荷的大小和性质、滑动速度、润滑剂的化学性质和物理性质等具体有：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、微动磨损耐磨性准则：P???????????针对失效形式：零件表面破坏典型零部件：齿轮、轴承、链等6、振动稳定性准则共振：当机器的自振频率与周期性干扰力变化频率相同或整数倍时，就会发生共振，此时振幅急剧增大，导致零件破坏或机器工作条件失常等振动稳定性：机器工作时振幅不能超过许可值振动稳定性准则：0.85ffp或1.15ffp针对失效形式：共振产生的工作失常典型零部件：轴等7、耐热性准则高温引起承载能力降低、蠕变，也会造成热变形、附加热应力，破坏正常的润滑条件，改变零件间的间隙，降低精度等耐热性准则：工作温度低于许用值针对失效形式：高温引起的润滑不良、蠕变典型零部件：蜗杆、齿轮、滑动轴承等1、常用材料2、热处理方法3、材料力学性能指标4、材料选择原则1、常用材料常用零件材料的力学性能等级和牌号1铸铁：含Ｃ＞2.06％→易成型、价廉、吸振、可靠性差灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁2钢：含Ｃ量＜1.4％→常用碳素钢：（含Ｓ、Ｐ量不同）普通碳素钢、优质碳素钢合金钢：综合机械性能好，但较贵合金钢的优良性能取决于化学成份及热处理铸钢：含Ｃ→（0.15～0.6）％→易成型3有色金属合金：有特殊性能，价昂→少用铝合金、铜合金（黄铜、青铜）、轴承合金4非金属材料：工程塑料、橡胶、烧结材料、复合材料…2、热处理方法1退火2正火3淬火4回火5表面热处理热处理比较1退火降低硬度、提高韧性、细化晶粒、消除内应力3淬火（蘸火）提高硬度和耐磨性、但内应力增大，会发脆，应再回火表面热处理表面热处理：表面增硬，芯部韧表面淬火法（火焰加热、感应加热…）化学热处理（渗碳、氮化、氰化、氧化）3、材料力学性能指标强度：弹性极限：sP抗拉强度：sB屈服强度：sS(s0