9第九章机械零件设计概论1.ppt

三、标准化 品种规格的系列化、零部件的通用化、产品质量标准化 两重含意: 分类: 使用强制性 推荐使用： 尽量选用标准件 按有关标准设计机械零件 国际ISO、国家GB、行业标、 (JB、YB、QB)、地方标、企业标准 制图、公差、 形位、模数…… → 必须执行： 运用范围→ 机械零件设计的几个特点 涉及面广 关系多─因与诸多先修课关系密切。 要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。 第三节 2 无重点─又都是重点，设计工作必须详尽，细小的疏忽也会导致严重事故。 设计问题无统一答案─更多地谈论谁设计得更好，要注意发展求异思维。 注意处理好几个关系 零件的设计与选用 设计计算与结构设计 　　　　　　　──设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。 性能要求与经济性 　　　　　　　──永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。 第三节 3 * * * 什么是金属材料的疲劳？零件在受到超强作用力时可以发生变形或断裂，就像人体遭受袭击时可以发生骨折，但这不是疲劳破坏。疲劳失效是指材料在正常工作情况下，在长期反复作用的应力下所发生的性能变化。这些应力的大小并没有超出材料能够承受的范围，但是长期反复的作用就会引起材料的疲劳。材料的疲劳破坏并不是一开始就会被察觉的，它是一个缓慢的发展过程。例如一条发动机曲轴可以在投入运行时间不太长的时候就产生很小的疲劳裂纹，这些肉眼看不出来的裂纹会不断扩大，直到有一天曲轴忽然断裂。就像人由于长期工作积累的疲劳而一朝病倒。 人类付出昂贵的代价才获得了对材料疲劳的认识。二次大战后，英国的德-哈维兰飞机公司设计制造了彗星号民用喷气飞机，经过一年使用，1953年5月2日一架彗星号客机从印度加尔各答机场起飞后不久在半空中解体；1954年1月10日，另一架彗星号在地中海上空爆炸；不到3个月，又一架彗星号在罗马起飞后在空中爆炸。为了找到事故的原因，英国皇家航空研究院的工程师进行了大量的研究工作，终于确认罪魁祸首是座舱的疲劳裂纹。 现代的机械设计已经广泛采用“疲劳寿命”方法，设计阶段已经充分考虑了材料的疲劳问题。 金属疲劳所产生的裂纹会给人类带来灾难。然而，也有另外的用处。现在，利用金属疲劳断裂特性制造的应力断料机已经诞生。可以对各种性能的金属和非金属在某一切口产生疲劳断裂进行加工。这个过程只需要1―2秒钟的时间，而且，越是难以切削的材料，越容易通过这种加工来满足人们的需要。 * 退火: 正火: 将零件加热到某一温度→保温→随炉冷却 加热到某一温度→保温→较快冷却(例空冷) →消除内应力,硬度减小→改善切削性能 → 硬度,强度有所提高 消除内应力(不如退火) 淬火: 回火: 硬度大大提高→耐磨性,疲劳强度提高 内应力增大→需消除(回火) → 加热到某一温度→保温→急速冷却 加热到某一温度(较低)→保温→冷却(空冷) 表面热处理: 强化零件表面，保持芯部韧性 →表面硬度及耐磨性↑芯部韧性不变 将某种化学元素(活性原子)渗入 零件表面→力学性能↑ 提高表面硬度、耐磨性、 抗蚀性、疲劳强度 ↑ 表面迅速加热→急冷→低温回火 渗碳(碳原子): 氮化(氮原子): 氰化(碳+氮): 材料硬度 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HBS500 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 三种硬度单位之比较： HV(维氏) ≈ HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10 ≈ HBS 9.3零件结构的工艺性及标准化 一、结构工艺性概念 零件的结构工艺性就是其制造、安装、维修的难易程度。 设计零件 设计结构 选择材料 确定尺寸 使用性能：能用、好用、耐用 工艺要求：好做、好装、好修 二、零件结构工艺性举例 1．采用标准化 标 准 件：螺钉、垫圈、销子、轴承等 图片1 标准参数：孔径、锥度、螺距、模数等 2．便于装夹 能够装夹