华中科技大机械设计基础.ppt

* * * * 华中科技大学机械学院 杨家军 机构和机器的区别 机构只是一个构件系统， 而机器除构件系统外，还包含电气、液压等其它系统 机构只用来传递运动和力， 而机器除传递运动和力外，还具有变换或传递能量、物料和信息的功能 华中科技大学机械学院 杨家军 机器是由机构组成的。 例：内燃机 连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 机构运动简图 华中科技大学机械学院 杨家军 —由若干机械装置组成的、完成特定功能的系统。 机械系统 华中科技大学机械学院 杨家军 构件和零件 机器中的独立运动单元 零件 机器中的制造单元 机构的组成和运动副 机构的组成要素是构件和运动副 构件 华中科技大学机械学院 杨家军 构件分成以下几种 机架（固定构件） 活动构件 主动件 从动件 其中，运动规律已知的活动构件称为原动件， 输出运动或动力的从动件称为输出件。 华中科技大学机械学院 杨家军 1 2 3 4 1--连杆体 2--螺栓 3--螺母 4--连杆盖 由若干零件组成的构件——连杆 华中科技大学机械学院 杨家军 二、运动副及其分类 运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。 运动副元素：两构件上参加接触而构成运动副 的部分，如点、线、面。 华中科技大学机械学院 杨家军 运动副的分类 根据运动副的接触形式，运动副归为两类 1）低副：面接触的运动副。如 : 移动副 转动副 华中科技大学机械学院 杨家军 运动副的分类 2）高副：点或线接触的运动副。 如 : 齿轮副 凸轮副 机械零件 通用零件 专用零件 传动件 联接件 支承件 其 它 —齿轮、蜗杆、带、链 —螺栓、键、花键 —轴、轴承 —联轴器、弹簧、机架 —水轮机叶片、活塞、曲轴 本课程重点讨论通用零件的设计。 §1-2 机械零件的工作能力和计算准则 一、设计机械零件的基本要求 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、成本低廉。 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。主要有： —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 —过度磨损 —过大振动和噪声、过热等 强度问题 刚度问题 耐磨性问题 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” 50 kN 吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN 二、承载能力判定条件 同一零件可能发生各种不同形式的失效 F n 轴可能的失效形式： 断裂、过大弹性变形、塑性变形、共振 强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ] 刚度条件： 实际变形量≤许用变形量 y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ] 耐磨性条件 振动和噪声条件 热平衡条件 三、机械零件的一般设计步骤 3、选择材料 4、确定计算准则 5、理论设计计算 1、类型选择 2、受力分析 6、结构设计 7、绘制零件工作图 8、编写设计计算说明书 许用应力和安全系数 一、载荷及应力的分类 1、载荷的分类 静载荷 变载荷 ——不随时间改变或变化缓慢 ——随时间作周期性或非周期性变化 工作载荷 名义载荷 计算载荷 ——根据原动机功率求得的载荷 ——对名义载荷进行修正得到的近似值 计算载荷 名义载荷 = K × 载荷系数 ？ ——实际工作条件下的载荷 2、应力的分类 静应力 变应力 ——不随时间改变或变化缓慢 ——随时间作周期性或非周期性变化 变应力 稳定变应力——周期性循环变应力 非稳定变应力——非周期性循环变应力 稳定变应力 非对称循环变应力 对称循环变应力 脉动循环变应力 σ=常数 σ t t σmax σmin σa σm σmax σa σm σmax σa σmin 对称循环变应力 脉动循环变应力 非对称循环变应力 静应力 O σ t O σ O σ t O 几个应力参数 循环特征： ——表示应力变化的情况 对称循环— r = －1； 脉动循环— r = 0； 非对称循环— r≠ 0 且 | r | ≠ 1; 静应力— r = +1 平均应力： 应 力 幅： 对称循环:σm= 0; σa=σmax 脉动循环:σm=σa=σmax / 2 注意： 变载荷 → 变应力 静载荷 → 静应力 ？ 或变应力 n P ● a n 二、静应力作用下的强度问题