机械设计课程概要.doc

设计机械零件时应满足的基本要求总要求：避免失效、提高效益。一、在预定的使用期限内（预定寿命）不失效??? 例如：??????? 齿轮转动寿命15年、每年300天、两班制工作；??????? 滚动轴承寿命60000～2000h。??? 为使机械零件具有预定寿命，从零件的工作能力出发，要求零件具有一定的强度、刚度和寿命 。??? 强度：材料抵抗负载的机械性能。??????????????使零件具有适当的强度是设计时必须满足的最基本要求，否则将发生断裂和残余变形。?????????????? 提高强度的措施：?????????????????? 采用高强度材料 ?????????????????? 采用合理的剖面形状，加大危险剖面尺寸 ?????????????????? 通过热处理提高表面强度 ?????????????????? 提高制造精度降低动载荷 ??? 刚度：承受单位载荷时的变形。???????? 对精密零件，当弹性变形过大时会影响机器工作性能。 ???????? 零件刚度：???????????? 整体变形刚度 ：零件整体伸长，扭转，抗曲???????????? 表面接触刚度：表面微观变形，导致相对位置发生变化 ???????? 提高刚度方法：???????????? 整体：增加剖面尺寸或跨距；???????????? 表面：提高加工精度；??? 寿命：在特定条件下，零件工作持续时间称为零件寿命。??????? 由于质量、磨损、腐蚀等原因，零件达不到预期寿命，例如疲劳实验机。 ??? 影响零件寿命的主要因素：????? 材料疲劳?????????? 绝大多数零件是在变应力状况下工作的，疲劳失效是主要形式，例如在齿轮、轴承、轴、带传动。?????????? 一般通过限制变应力≤疲劳极限应力 来保证寿命。 ????? 磨??? 损?????????? 牵引齿轮、缸套、轴承和轮轨磨损等；?????????? 防止：从材料、密封、润滑着手。 ????? 腐??? 蚀?????????? 带来损失占总产值的３～４％?????????? 防止：?????????????? 选用防腐材料：不锈钢、铜、铝合金（轴承、蜗轮）?????????????? 表面保护：镀铬、锌（活塞）?????????????? 喷漆：法国埃菲尔铁塔仅６０年的维修费超过造价。? ?????????????? 聚乙烯薄膜（机床）?????????????? 钢铁除锈纯化新工艺（北京、葛洲坝）二、结构工艺性要求???? 设计时应考虑：工艺性、结构设计对工艺性有影响；???? 工艺性好是指：在现有的生产设备条件下，能够方便而经济的制造出来。并装配到机器上 三、经济性要求?????主要体现在制造上。??? 设计时采用轻型结构，降低原材料消耗。???????? 大型零件采用组合结构：蜗轮连杆；???????? 采用标准化零件。??? 制造时，结构工艺性好、材料选取合适、精度的合理确定、降低附加费用（精密铸造、少量切削）。??? 装配费用少。制定合理的加工工艺流程。四、重量要求???? 要求体积小重量轻，这样：??? （1）节约原材料；??? （2）对运动构件减少惯性力；??? （3）对运输机械减少自重增加运载重量。 五、可靠性要求???? 可靠度 ：在规定的时间和预定的工作条件下零件能正常工作完成其功能的概率。???????? 大多数机械的失效是随机的。 ??? 例如：滚动轴承的寿命。计算准则 ：是指设计计算应满足的条件或设计计算依据。??? 强度准则????? 是指零件中的应力不得超过允许的限度???????????????????????????? ????????? 例如：在带传动、齿轮、蜗杆、螺纹连接，均采用该计算。 ??? 刚度准则??????? 是指：弹性变形≤允许极限值。???????? 例如：y≤[y]；φ≤［φ］在轴计算中使用。 ??? 寿命准则??????? 是指在一定工作条件下，零件可正常工作的时间 ??????????? 例如：滚动轴承的寿命计算。 ??? 可靠性准则???????? 主要用可靠度来表示 ??????????? 例如：滚动轴承的寿命的可靠性????????????????????? ?????????????????????? 式中：???????????????????????????? N0－－滚动轴承总个数????????????????????????????? N－－滚动轴承失效个数 ???????? 计算准则都是在分析失效形式的基础上建立的，究竟采取哪种准则取决于不同的工作条件下的失效形式。