机械零件设计基础培训教材.pptxVIP

第十章机械零件设计基础;机械（Machinery)——是机器和机构的统称。;机械设计课程的特点;目的：;5．其他要求：环保、噪音、外观等;二、机械零件的工作能力及计算准则;计算准则—用于计算并确定零件基本尺寸的主要依

据。对于具体的零件，应根据它们的主要失效形式，采用

相应的计算准则。常用的计算准则有：;强度计算准则：;2．刚度准则——针对过大弹性变形

刚度——指零件在一定载荷作用下抵抗过大弹性变形的能力。刚度是保证机器正常工作，提高机床加工产品质量的基本要求。

刚度的计算准则为：y≤[y]；θ≤[θ]；φ≤[φ]

式中，y、θ和φ——分别为零件工作时的挠度、偏转角

和扭转角；;;3．耐磨性准则——针对过度磨损、胶合破坏

耐磨性—指零件在载荷作用下相对运动的两零件接

触界的抗磨损能力。耐磨性是保证有相对运动的零件正

常工作的基本要求。其验算式为：

p≤[p]—防止过度磨损

pv≤[pv]—防止胶合破坏;4．振动和噪声准则——针对高速机械的振动失稳（即共振）

当零件的固有振动频率f等于或趋近于零件的强迫振动频率fp时，将产生共振。这不仅影响机械正常工作，甚至造成破坏性事故，而振动又是产生噪声的主要原因。

防止共振的条件为：f≤0．87fp

或f≥1．18fp

式中，f—零件的固有振动频率，取决于零件的质量和

刚度。

fp—零件受激振源作用引起的强迫振动频率。

;3、选择材料；;传统设计方法：;经验设计;现代设计方法：;§10－3机械设计中常用材料的选择原则;二、工艺性能的要求;一、载荷和应力

一）载荷;名义载荷——在理想的平稳工作条件下作用在零件上的

载荷，按原动机的功率求得。;根据名义载荷求出的应力称为名义应力。;稳定循环变应力;静应力只能由静载荷产生，变应力可能由变载荷或静载荷产生。;三）变应力参数及典型变应力;应力类型;二、机械零件的失效形式及强度条件式;3.安全系数——S的取值对零件的结构尺寸、工作可靠性均有

影响。;三、静应力???机械零件的强度计算;复合应力计算安全系数为：;按第一强度条件：

（最大主应力理论）

注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢）

——强度计算应计入应力集中的影响

脆性材料（铸铁）

——强度计算不考虑应力集中

一般工作期内应力变化次数104按静应力强度计算。;1、疲劳破坏特征：

1）断裂过程：①产生初始裂纹（应力较大处）

②裂纹尖端在应力作用下，反复扩展，

直至产生疲劳裂纹。

2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）

②粗糙区（脆性断裂区）

3）无明显塑性变形的脆性突然断裂

4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的强度极限;描述应力循环次数N和疲劳极限σrN间关系的曲线，其横坐标为应力循环次数N，纵坐标为疲劳极限σrN;2）D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区，其方程为：?;有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限σrN的关系为：;几点说明：;2、极限应力图;曲线上的点对应着不同应力循环特征下的材料疲劳极限。;简化极限应力线图：——简化极限应力图ABDG;材料的简化极限应力图，可根据材料的三个试验数据σ-1、σ0和σS而作出。;求不同应力循环特征r时的疲劳极限：;影响零件疲劳强度的因素，除材料性能、r、N外，还有：;注意：由试验得知，有效应力集中系数、绝对尺寸系数和

表面状态系数，只对变应力的应力幅部分产生影响。因而，

计算时可用综合影响系数对变应力的应力幅部分进行修正。;用(Kσ)D或(Kτ)D修正纵坐标（应力幅部分）：;直线A’D’方程:;三）单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算;∴过原点与工作应力点M或N作连线交A’D’G于M′和N′点，由于直线上任一点的应力循环特征均相同，M′和N′点即为所求的极限应力点。;对于塑性材料，当应力在疲劳破坏区;;注意：;四）双向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算;由于是对称循环变应力，故应力幅即为最大应力。弧线AMB上任何一个点即代表一对极限应力σa′及τa′。;计算安全系数：;机机械零件的接触强度;式中：;THEEND