机械设计基础第2版教学课件作者周玉丰第4章第4章.pptxVIP

机械设计基础第2版教学课件作者周玉丰第4章第4章

汇报人：AA

2024-01-17

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REPORTING

目录

机械设计概述

机械零件的强度与刚度

机械零件的摩擦、磨损与润滑

机械零件的疲劳强度

机械零件的可靠性设计

机械设计中的创新思维与方法

PART

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机械设计概述

REPORTING

AA

机械设计是机械工程的重要组成部分，它涉及到研究、构思、分析和优化机械系统的过程，旨在满足特定功能要求并优化性能。

定义

机械设计在现代工业中占据核心地位，它是产品创新、提高生产效率、降低成本和增强竞争力的关键。一个优秀的机械设计能够确保产品的可靠性、耐用性和高效性，从而为企业创造更大的价值。

重要性

设计应首先满足产品的功能要求，确保机械系统能够实现预定的运动和动力传递。

功能原则

设计应考虑机械系统对环境的影响，采取环保材料和制造工艺，减少能源消耗和废弃物排放。

环保性原则

设计应确保机械系统的可靠性，采取适当的材料和制造工艺，以抵抗各种外部和内部因素的影响。

可靠性原则

设计应在满足功能和可靠性要求的前提下，尽量降低制造成本和使用成本，提高产品的经济效益。

经济性原则

设计应确保机械系统的安全性，采取必要的安全措施和保护装置，以防止事故发生。

安全性原则

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机械设计经历了从经验设计、传统设计到现代设计的演变过程。随着计算机技术的发展，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）等先进设计手段逐渐普及，极大地提高了设计效率和质量。

发展历程

未来机械设计将更加注重创新、智能化和绿色化。一方面，创新将成为推动机械设计发展的核心动力，鼓励设计师运用创新思维和方法，开发出具有自主知识产权的优秀产品；另一方面，智能化和绿色化将成为机械设计的重要方向，利用人工智能、大数据等先进技术实现设计过程的自动化和智能化，同时注重环保和可持续发展。

发展趋势

PART

02

机械零件的强度与刚度

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强度是指材料在受到外力作用下，抵抗破坏或产生过大变形的能力。对于机械零件，强度通常指的是其承受载荷而不发生破坏的能力。

强度的计算通常涉及对零件所受应力、应变以及材料许用应力的分析和计算。通过比较实际应力与许用应力，可以判断零件是否满足强度要求。

强度计算

强度定义

刚度定义

刚度是指材料或结构在受到外力作用时，抵抗变形的能力。对于机械零件，刚度反映了其在工作载荷下保持形状和尺寸稳定的能力。

刚度计算

刚度的计算涉及对零件所受载荷、变形量以及材料弹性模量的分析和计算。通过比较实际变形量与允许变形量，可以判断零件是否满足刚度要求。

选用高强度材料

优化零件结构

热处理强化

表面强化处理

通过选用具有更高强度的材料，可以直接提高零件的承载能力。

通过热处理工艺，如淬火、回火等，可以改善材料的力学性能，从而提高零件的强度和刚度。

通过改进零件的结构设计，如增加截面面积、采用合理的截面形状等，可以提高零件的强度和刚度。

采用表面强化技术，如喷丸、渗碳淬火等，可以在零件表面形成硬化层，提高其表面强度和耐磨性。

PART

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机械零件的摩擦、磨损与润滑

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两个相互接触的物体在相对运动或相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的现象。

摩擦定义

根据摩擦表面的润滑状态，摩擦可分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。

摩擦分类

磨损定义

物体表面在相对运动中，由于机械或化学作用导致表面材料不断损失的现象。

磨损分类

根据磨损机理的不同，磨损可分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。

润滑定义

在两个相对运动的物体表面间加入润滑剂，以降低摩擦、减少磨损并起到冷却作用的技术措施。

润滑分类

根据润滑剂的状态，润滑可分为固体润滑、液体润滑、气体润滑和混合润滑。根据润滑膜的形成原理，液体润滑又可分为流体动压润滑和流体静压润滑。

PART

04

机械零件的疲劳强度

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指材料在交变应力作用下，经过一定循环次数后发生疲劳破坏的应力极限值。

疲劳强度定义

根据交变应力的不同，可分为弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳等。

疲劳分类

零件截面尺寸突然变化处，会产生应力集中现象，使局部应力增大，降低疲劳强度。

应力集中

表面状态

材料性质

零件表面粗糙度、腐蚀、划痕等缺陷，会引起应力集中和应力分布不均，从而降低疲劳强度。

材料的力学性能、组织结构、化学成分等都会影响其疲劳强度。

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通过改进零件结构形状，如采用圆角过渡、减少截面尺寸突变等，以降低应力集中。

降低应力集中

提高表面质量

选用高强度材料

采用热处理

采用表面加工处理，如抛光、喷丸等，以提高表面光洁度和强化表面层，从而提高疲劳强度。

选用具有高强度、高韧性和良好抗疲劳性能的材料，如合金钢