机械原理 第二版 邹慧君主编第9章 机械零件设计概述.ppt

机械零件设计概述 机械零件设计概述 机械零件设计概述 机械零件设计概述 机械零件设计概述 机械零件设计概述 * §9-2 机械制造常用材料及其选择 第9章 机械零件设计概述 §9-1 机械零件设计概述 在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。 一、机械设计应满足的要求： 机械零件的设计也必须满足上述要求 ——既要工作可靠，又要成本低廉。 在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。 通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为：承载能力 二、机械零件的工作能力 三、机械零件的失效 由于某种原因零件不能正常工作时，称为失效。 （一）整体断裂 　　整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。 齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂 轴承外圈、滚动体断裂 机械零件常见的失效形式: 断裂、塑性变形、过大的弹性变形、工作表面的过度磨损或损伤、发生强烈的振动、连接的松弛、摩擦传动的打滑等。 （二）塑性变形 当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生塑性（残余）变形。 齿轮齿面塑形变形 轴承外圈塑性变形 轴承外圈塑性变形 轴承内圈塑性变形 （三）零件的表面破坏 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。 齿面接触疲劳（点蚀） 轴瓦磨损 轴承套圈点蚀 轴承内圈点蚀 失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等。 强度条件：计算应力许用应力； 五、机械零件设计的步骤 5) 绘制工作图并标注必要的技术条件。 计算量≤许用量 2) 确定作用在零件上的载荷; 3) 选择合适的材料; 4) 根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，确定 零件的形状 ; 注意，零件尺寸的计算值一般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标谁、规格加以圆整 。 刚度条件：变形量许用变形量； 机械零件设计概述 四、机械零件的设计准则——工作能力计算准则 1) 拟定零件的计算简图; 六、机械零件设计的计算方法 设计计算——根据设计准则，确定尺寸。 校核计算——先参照实物、图纸、经验数据等初步拟定结构和 尺寸，然后根据设计准则进行验算。 机械零件设计概述 机械制造常用材料及其选择 一、金属材料 1.铸铁 铸铁 常用金属材料 钢 有色金属合金 ----含碳量 2% ----含碳量 ≤ 2% 铁碳合金 特点：①具有良好的液态流动性，可铸造成形状复杂 的零件。 ② 较好的减震性、耐磨性、切削性（灰铸铁） ③成本低廉。 应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 合金铸铁 机械制造常用材料及其选择 2.钢 结构钢 工具钢 特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐酸钢等) 碳素结构钢（含碳量＜ 0.7% ） 合金结构钢 按用途 按化学成分 ＜ 0.25% 低碳钢 0.3% ~ 0. 5% 中碳钢 ＞0.5% 高碳钢 按含碳量 特点：与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。 可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。 零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。 选用原则：优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类 合金钢。 应用：应用范围极其广泛。 价格便宜且供应充分 我国资源丰富 表9-2 常用材料的相对价格 材 料 种 类 规 格 相对价格 热轧圆钢 碳素结构钢Q235 （φ 33~42） 1 铸 件 优质碳素钢 （φ 29~50） 1.5~1.8 合金结构钢（φ 29~50） 1.7~2.5 滚动轴承钢（φ 29~50） 3 合金工具钢（φ 29~50） 3~20 4Cr9Si2耐热钢（φ 29~50） 5 灰铸铁铸件 0.85 碳素钢铸件 1.7 铜合金、铝合金铸件 8~1