第一章精密机械设计的基础知识.ppt

人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * * * 第一节 概述 第一章 精密机械设计的基础知识 一、设计精密机械时应满足的基本要求： 功能要求；可靠性要求；精度要求；经济性要求；外观要求 二、精密机械设计的一般步骤 调查决策阶段 研究设计阶段 试制阶段 投产销售阶段 第二节 零件的工作能力及其计算 一、强度 定义：零件抵抗外载荷作用的能力 强度不足：断裂或塑性变形 （一）载荷和应力 1.静载荷和静应力 静应力 σ t 应力极限 弹性阶段 比例极限?p 屈服阶段 屈服极限?s 强化阶段 强度极限?b 颈缩阶段 2.变载荷和变应力 随时间做周期变化或变化缓慢的载荷和应力 r=-1 r=0 r=≠-1 变应力特性的主要参数有： 在进行强度计算时，作用在零件上的载荷又可分为： （1）名义载荷：稳定和理想的工作条件下 （2）计算载荷：考虑影响强度因素，提供零件的工作可靠 性，将名义载荷乘以某些系数 （二）零件的整体强度 零件整体抵抗载荷作用的能力 判断零件强度的方法： （1）判断危险截面处的最大计算应力是否小于或等于许用应力。 强度条件： （2）判断危险截面处的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数。 极限应力 许用安全系数 静应力下的强度 塑性材料: 采用屈服极限作为极限应力 脆性材料：采用强度极限作为极限应力 当材料缺少屈服极限的数据，可取强度极限作为极限应力， 但安全系数应取大些 主要失效形式是塑性变形或断裂 变应力下的强度 表面无缺陷 金属材料断裂 主要失效形式是断裂 一阶段：表面滑移形成初始裂纹 二阶段：裂纹扩展以致断裂 材料实际疲劳断裂过程 变应力大小和循环次数 疲劳极限σrN 当循环特性 r 一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏 时的最大应力 N- σrN曲线 循环基数 与应力状态有关的指数 疲劳曲线方程 一般规定，循环次数107所对应的最大应力为疲劳极限 σr：循环特性为r，对应于无限寿命区的疲劳极限。 可以作为极限应力σlim 钢及铸铁材料 有限寿命区 无限寿命区 N N0 O ?rN ? r N O ?rN KL寿命系数，若存在N0，当N≧ N0时，取值为1。 当N≦ N0时，取计算值 *提高零件的疲劳强度的措施： σs高，组织为细晶粒的材料； 减小应力集中； 改善零件表面质量； 减少材料的冶金缺陷。 （三）零件的表面强度 表面接触强度 表面磨损强度 另外，还有挤压强度 齿轮、滚动轴承等机械零件，都是通过很小的接触面积传递载荷的，因此它们的承载能力不仅取决于整体强度，还取决于表面的接触强度。 若两个零件在受载前是点接触或线接触，受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力(contact stress)。这时零件强度称为接触强度。 疲劳点蚀 F σH：最大接触应力或赫兹应力；b ：接触长度； F ：作用在圆柱体上的载荷；ρ1、ρ2：曲率半径 正号用于外接触，负号用于内接触 F σH E1、E2：两圆柱体材料的弹性模量 其安全系数可取：表面未强化时SH=1.1～1.2； 强化时SH=1.2～1.3。 判断金属表面接触疲劳强度的指标是 接触疲劳极限σHlim 表面接触疲劳强度的计算准则： 接触疲劳极限应力 接触疲劳安全系数 许用接触应力 （三）零件的表面强度 表面接触强度 表面磨损强度 另外，还有挤压强度 零件的表面形状和尺寸在摩擦条件下逐渐改变的过程 称为磨损 以摩擦副为主要零件的机械设备，在正常运转时，机械零件的磨损过程一般可分为： Ⅰ磨合(跑合)阶段 Ⅱ稳定磨损阶段 Ⅲ崩溃磨损阶段（剧烈磨损阶段） 零件抗磨损强度的判断 p ≦ 【p】 pv ≦ 【pv】 V：接触表面的相对滑动速度(m/s) [p] ：许用压强(N/mm2) [pv] ：许用[pv]值 二、刚度 强度是指某种材料抵抗破坏