第9章 机械零件设计要点解析.ppt

1、机械零件的主要计算准则和对应的失效形式 ； 2、机械零件设计的一般步骤 ； 3、应力的分类、静应力和变应力的基本强度条件 ； 4、接触应力的概念及接触强度条件 ； 5、机械零件工艺性和标准化概念的意义 。 本章教学内容 §9.1 机械零件的主要失效形式 §9.2 机械零件的工作能力及其计算准则 关键知识点 1、变应力以及其强度条件 2、接触应力的概念 3、机械零件的工艺性和标准化 难 点 9.1 机械零件的主要失效形式 9.2 机械零件的工作能力及其计算准则 9.3 机械零件设计的一般步骤 9.4 机械零件的强度计算 9.5 机械零件的接触强度计算 9.6 机械零件常用材料及其选择 9.7 机械零件的工艺性及标准化 总 结 §9－1 机械零件设计概论 机械设计应满足的要求： 在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。 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。 零件的失效形式: 断裂或塑性变形; 过大的弹性变形; 工作表面的过度磨损或损伤; 发生强烈的振动；联接的松弛; 摩擦传动的打滑等。如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带传动等。机械零件虽然有多种可能的失效形式，归纳起来最主要的为 1. 整体断裂— 有静强度断裂和疲劳断裂两种。如齿轮轮齿的弯曲折断等 2. 塑性变形— 3. 表面损伤— 4.过量弹性变形— 5. 功能失效 — 零件在载荷作用下产生塑性变形量过大导致丧失工作能力 包括磨损、胶合、点蚀等，使零件降低、丧失工作能力 过大弹性变形将影响机械的精度和工作能力 零件不能完成规定功能的失效。如皮带打滑、螺栓松脱等 σ ≤ [σ] 或 τ ≤ [ τ ] 1、强度准则 零件的工作能力是指在一定运动、载荷和环境情况下，在预定使用期限内，不发生失效的安全工作限度 。包括有：强度、刚度、耐磨性、振动稳定性和可靠性等。 2、刚度准则 y ≤ [y] θ ≤ [θ] φ ≤ [φ] 3. 耐磨性准则 p ≤ [p] 或 pv ≤ [pv] 4. 振动稳定性准则 f ＜ 0.87 fp 和 f ＞1.18 fp 5. 可靠性准则 用可靠度来表示——机器或零件在规定的使用时间内和预定环境条件下，正常完成其工作能力的概率称为“可靠度R”， 转到§9.4(5) §9.3 机械零件设计的一般步骤 1. 拟定零件的计算简图，即建立计算模型 2. 通过受力分析，确定作用于零件上的载荷 3. 据零件工作条件和受力情况，分析零件可能出现的失效形式，确定零件的设计计算准则 4. 选择合适的材料 5. 由设计准则得到设计式，确定零件主要几何参数和尺寸，并按标准规定和加工工艺要求，将零件尺寸计算值标准化或圆整 6. 根据加工、装配的工艺要求、受力情况以及减小应力集中、尺寸小重量轻等原则确定零件的其余结构尺寸 7. 绘制零件工作图、详细标注尺寸公差、形位公差和表面粗糙度及技术要求等 8. 编写设计计算说明书，作为技术文件存档 §9.4 机械零件的强度计算 理想平稳工作条件下作用在零件上的载荷叫名义载荷,其对应产生的应力称名义应力 1.有关名词: 名义载荷和名义应力 ---- 载荷系数( 工况系数 )---- 计算载荷和计算应力 ---- 考虑载荷变化的载荷系数与名义载荷的乘积称计算载荷, 其产生的应力称计算应力 因零件工作时会受多种附加载荷，引人载荷系数K (工况系数KA) 近似反映其影响 2.应力分类: 静应力 ---不随时间变化的应力 (图b) 变应力 ----随时间变化的应力 。有对称循环变应力(图c)，脉动 循环变应力（图d），一般非对称循环变应力（图a） 3. 变应力的具体特征参数 :应力循环特征系数 最大应力 σmax = σm + σa ； 最小应力 σmin = σm - σa 平均应力 σm =1/2(σmax+σmin)； 应力幅值 σa =1/2(σmax-σmin) 4. 常见变应力的特征参数：工程中常见变