第2章节 机械的设计总论.ppt

§1.机械产品设计过程 1 机械零件常见失效形式 失效：丧失预定功能或预定功能指标降低到许用值以下。失效的主要形式是破坏，但不仅仅指破坏。 常见主要失效形式有： 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 表面破坏 过大振动和噪声、过热等 例如轴可能的失效形式： 断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振 2 工作能力准则 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” 如： 吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN 工作能力准则：衡量零件工作能力的指标 对零件设计，针对其主要失效形式选择适合的工作能力准则进行设计 具体有：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、耐热性准则 3 强度准则 机械零件工作能力的最基本准则 强度：材料抵抗断裂或残余变形的能力 强度准则：工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ] 针对失效形式：断裂、疲劳破坏、残余变形 典型零部件：轴、齿轮、 带轮等 4 刚度准则 刚度：材料抵抗弹性变形的能力 刚度准则：实际变形量≤许用变形量 弯曲刚度：挠度条件： y ≤[y] 倾角条件：θ≤[θ] 扭曲刚度：扭角条件：j ≤ [j] 针对失效形式：过大的弹性变形 典型零部件：轴、蜗杆等 5 耐磨性准则 耐磨性：零件抗磨损的能力 磨损是相当复杂的物理化学过程 影响磨损的因素包括载荷的大小和性质、滑动速度、润滑剂的化学性质和物理性质等 具体有：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、微动磨损 耐磨性准则： P? ??? ?? ? ???? 针对失效形式：零件表面破坏 典型零部件：齿轮、轴承、链等 6 耐热性准则 高温引起承载能力降低、蠕变，也会造成热变形、附加热应力，破坏正常的润滑条件，改变零件间的间隙，降低精度等 耐热性准则：工作温度低于许用值 针对失效形式：高温引起的润滑不良、蠕变 典型零部件：蜗杆、齿轮、滑动轴承等 7其他计算准则 共振：当机器的自振固有频率f与周期性激振频率相同或整数倍时，就会发生共振，此时振幅急剧增大，导致零件破坏或机器工作条件失常等 振动稳定性：机器工作时振幅不能超过许可值 振动稳定性准则：0.85f fp 或 1.15ffp 针对失效形式：共振产生的工作失常 典型零部件：轴等 §3 机械零件的设计方法与步骤 理论设计（常规、现代） 经验设计 模型实验设计 弹性极限：sP 抗拉强度：sB 屈服强度：sS 硬度： HBS:布氏硬度 硬度机压头为淬火钢球，不能测太硬的材料，一般HBS450 HRC、HRB、HRA:洛氏硬度 120o金刚石锥体，载荷150kgf,不能测硬、脆的薄层零件 HV:维氏硬度 136 o金刚石四角锥体，载荷小，5-30kgf(千克力,9.8N ) 三种硬度单位之比较： HV(维氏) ≈ HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10 ≈ HBS 使用要求：使用环境、载荷性质、结构、重要程度... 工艺要求：零件及其毛坯的形状、批量、加工方法... 经济要求：材料价格结合加工费用、材料利用率... * * 产品规划 结构方案设计 原理方案设计 总体设计 施工设计 试制、批量生产、销售 可行性报告 设计任务书 原理方案图 结构设计草图 总装配图 部装图、零件图 技术文档 机械设计基础内容 第二章 机械设计总论 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 强度问题 刚度问题 耐磨性问题 F n §2 机械零件的主要失效形式及设计准则 设计零件时应满足的基本要求 工作可靠、成本低 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 50 kN Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 正应力： 剪应力： 极限应力 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .N