第三章机械零件设计概论(2012修改)辩析.ppt

传统设计方法 （一）理论设计 （二）经验设计 类比法或应用经验公式等 （三）模型实验（初定尺寸，制作模型或小尺寸样机，评估，修改完善。） 设计计算 校核计算 §3-8 机械零件设计方法的新发展 计算机辅助设计（CAD） Computer Aided Design TJPU 有限元法 随着高速计算机的应用日益普及和数值分析在工程中的作用日益增长而发展起来的一种实用有效的数值方法。 基本思路：将连续介质离散成小块（单元），仅在有限个指定点（节点）连接。 软件：ANSYS等。 现代设计方法 TJPU 2. 最优化设计 一般工程设计问题都存在着许多可能的方案，在设计时应选择较好的方案，即优化。 最优化设计是在高速计算机的应用日益普及基础上发展起来的一种新方法。包括解析方法和数值方法。 主要工作：建立数学模型；采用适当方法优化。 软件：matlab等。 TJPU 可靠性设计（机械概率设计） 是可靠性工程的主要内容之一。 在机械可靠性设计中，将载荷、材料性能与强度即零部件的尺寸，均视为属于某种概率分布的统计量，应用概率和统计理论及强度理论，求出在给定设计条件下零部件不产生破坏的概率公式。应用这些公式，可以求出给定可靠度条件下零件的尺寸。 可靠性分配：它将系统规定的容许失效概率合理地分配给该系统的零件。 还有并行设计、绿色设计、动态分析设计、网上设计等、稳健设计等。 TJPU 机械零件设计的一般步骤 使用要求 选择零件类型 计算作用载荷 选择材料 失效分析 计算准则 工作能力计算 几何尺寸计算 结构设计 技术文件 工作图 说明书 TJPU “挑战者”号失事的直接原因是右部火箭发动机上的两个零件联接处出现了问题，具体的讲就是旨在防止喷气燃料事时的热气从联接处泄露的密封圈遭到了破坏，这是导致航天飞机失事的直接技术.损失55亿美圆,七名宇航员死亡. TJPU 某远洋货轮减速箱轴断裂的图,只航行了几十天. 图示部分约2吨重. TJPU * 第三章 机械零件设计概论 §3-1 设计机械零件的基本要求 1）工作可靠（不失效）； 3）便于制造、装配 2）经济性要好； 4）质量小，符合标准 1.日本防卫省航空幕僚监部21日透露，航空自卫队三泽基地所属F-2支援战斗机在进行飞行训练时，突然发生了操纵杆的握把从根部折断的事故。为此，日本全国共计75架航空自卫队的F-2战斗机均被停飞接受检查。 2. 3. TJPU §3-2 机械零件的载荷和应力 一、载荷的分类 静载荷： 变载荷：1）循环变载荷（载荷循环变化） 2）随机（变）载荷——载荷的频率和幅值均随机变化 TJPU TJPU 名义载荷----根据原动机或工作机的额定功率计算出的作用在机械零件上的载荷。 载荷系数----考虑载荷不均匀、载荷在零件上分布的不均匀性及其他影响零件受载的因素。 载荷还分为：1）名义载荷；2）计算载荷。 计算载荷=载荷系数×名义载荷 TJPU 1 静应力和变应力 变应力 稳定循环变应力——T、 、 均不变 非稳定循环变应力—— 静应力 二. 应力种类 稳定循环变应力的的5个基本参数和种类： 0 t ? ?min ?max ?m TJPU 0 t ? ?a= ?max ?min 对称循环变应力 脉动循环变应力 不对称循环 （-1r+1 r≠0） TJPU 2 名义应力和计算应力 机械零件的尺寸取决于危险截面处的最大应力。 静应力只能由静载荷产生，变应力可由变载荷产生，也可能由静载荷产生。 例: 轴 轴承 TJPU 非稳定循环变应力 随机变应力 §3-3 机械零件的常见失效和计算准则 一 机械零件的常见失效（failure) 静强度不够造成断裂 疲劳断裂 2. 塑性变形 3. 断裂 1.过大的弹性变形 例如： 天车，车床主轴。 由于弹性变形较小,且可逆,一般危害不大,扳手. 脆性断裂危害极大 TJPU 4.表面失效 5. 破坏正常工作条件引起的失效 例：滑动轴承：油膜破坏 带传动：打滑 6. 共振（高速轴） 同一零件可能有不同的失效形式，如轴的失效形式可能为：断裂，共振，弹性变形过大等 磨损 胶合 腐蚀 TJPU 二 机械零件的计算准则 为保证机械零件不发生失效，完成其规定的功能，机械零件要有足够的工作能力。为使机械零件具有足够的工作能力，避免