机械设计课件 机械设计总论.ppt

第一节 机器的组成 机械设计的主要内容 第三节 对机器的主要要求 使用功能要求 经济性要求 劳动保护和环境保护要求 寿命与可靠性的要求 其它特殊要求 第四节 机械零件的主要失效形式 机械零件丧失工作能力或达不到设计要求的性能时，称为失效。失效并不意味着破坏 零件的工作能力的概念 主要失效形式 断裂 过量变形 表面损伤 破坏正常工作条件引起的失效 一、断裂 疲劳断裂 ：零件在长时间的变应力作用之下发生的断裂，是大多数机械零件的失效形式。 极限断裂：零件某一危险剖面上的应力超过零件的强度极限时发生的断裂。 断裂实例一 断裂实例二 断裂实例三 断裂实例四 二、过量变形 塑性变形：零件过载时，塑性材料发生塑性变形。 过量的弹性变形：微小的弹性变形不可避免，但过量的弹性变形会使零件、机器不能正常工作。 塑性变形实例 塑性变形实例 三、表面损伤 绝大多数零件都与别的零件发生静的或动的接触和配合关系或暴露在空气中。 大多数失效出现在零件表面。 零件的使用寿命在很大程度上受到表面损伤的限制。 齿面磨损实例 磨损轴瓦 四、破坏正常工作条件引起的失效 有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作，正常工作条件被破坏了，零件就不能工作，也就失效了。 第五节 设计机械零件时应满足的基本要求 设计的机械零件既要在预定的期间内工作可靠，又要成本低廉。 第六节 机械零件的设计准则 机械零件工作能力的判定条件称为零件的工作能力计算准则。是计算确定零件基本尺寸的主要依据。 一、强度(Strength)准则 强度:是指零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面损伤的能力。 计算条件为：s ≤ [s] 安全系数(Safety Factor)的定义 极限应力与许用应力的比值，叫安全系数，用S 表示。 许用安全系数的选择 合理地选择许用安全系数[S]是机械设计中的一项重要工作。 设计人员的任务在于：在保证零件工作安全可靠的前提下，尽可能减少许用安全系数的数值，或者说尽可能提高许用应力的数值。 影响许用安全系数（或许用应力）数值大小的因素主要有： 与工作应力的计算有关的因素： 与材料的极限应力有关的因素： 与零件重要性有关的因素： 原则1 用塑性材料制成的零件，在静应力作用下以屈服极限作为极限应力时的情况。 原则2 用组织不均匀的脆性材料制成的零件，在静应力作用下以强度极限作为极限应力时的情况。 原则3 零件在变应力作用下一疲劳极限作为极限应力时的情况。 二、刚度(Rigidity)准则 刚度(Rigidity)是指零件受载后抵抗弹性变形的能力。 计算条件为： y ≤ [y] f ≤ [f] 三、耐磨性(Wearability)准则 耐磨性：是指零件在载荷作用之下抵抗磨损的能力。与零件的结构、材料、热处理、表面状态及润滑油的选择有关。 包括：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损 关于磨损，目前尚无可靠的定量计算方法。 四、寿命(Life-span)准则 影响零件寿命的主要因素是磨损、疲劳和腐蚀。 五、振动稳定性准则 机器在运转中一般都有振动。设计应使零件避开“共振”。尤其对高速机械应进行振动分析和计算，以确保零件及系统的振动稳定性。 六、散热性准则 应对发热较大的零、部件进行热平衡计算。 七、可靠性准则 可靠度：在规定时间内（或作用次数、距离等）和规定的使用条件下，无故障地发挥规定机能的概率称为可靠度。 可靠度是衡量机器在寿命方面的质量指标。 第七节 机械零件的设计方法 常规设计方法 （一）理论设计 （二）经验设计 （三）模型实验设计 （第十一节）现代设计方法 （一）计算机辅助设计(CAD) （二）优化设计 (Optimization Design) （三）可靠性设计 (Design for Reliability) （四）模块化设计 (Modularization Design) （五）机械系统设计 (Mechanical System Design) （六）价值分析 (Value Analysis) （七）专家系统 (Expert System) （八）机械动态设计 (Mechanical Dynamic Design) （九）并行设计 (Concurrent Engineering) 机械产品的传统设计-制造过程 现代设计过程 第八节 机械零件设计的一般步骤 第九节 机械零件的材料及其选用 第十节 机械零件设计中的标准化 标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要求等，制定出大家共同遵守的标准。 标准化的益处：标准化有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以降低生产成本。 与设计有关的标准: 国际标准　国家标准　行业标准　企业标准等 如： ISO　　G