机械设计基础第3章ppt课件.pptxVIP

机械设计基础第3章ppt课件

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接触强度机械设计中的材料选择及热处理目录

01机械设计概述

定义机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。重要性机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要因素。机械设计的定义与重要性

机械设计的基本原则设计应满足机器或设备的预定功能要求，实现预期的运动和动力传递。设计应保证机器或设备在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。设计应在满足功能需求和可靠性的前提下，追求最低的成本和最高的效益。设计应保证机器或设备在使用过程中不会对人员和环境造成伤害或危害。功能需求原则可靠性原则经济性原则安全性原则

发展历程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）已经成为现代机械设计的重要手段。发展趋势未来机械设计将更加注重创新设计、绿色设计和智能设计，利用先进的计算机技术和人工智能技术，实现设计的自动化、智能化和优化。同时，随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，机械设计将面临更多的挑战和机遇。机械设计的发展历程与趋势

02机械零件的强度与刚度

强度是指材料在静载荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。强度定义通常通过应力分析来计算强度，包括正应力、剪应力和复合应力等。强度计算为保证零件正常工作，其工作应力必须小于或等于材料的许用应力。强度条件强度的概念及计算

刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度定义刚度计算刚度条件通过变形分析来计算刚度，包括拉伸、压缩、弯曲和扭转等变形。为保证零件正常工作，其弹性变形必须在允许范围内。030201刚度的概念及计算

合理选择材料优化结构设计热处理强化表面强化处理提高零件强度与刚度的措择高强度、高刚度材料，如合金钢、钛合金等。通过改变截面形状、增加支撑等方式提高结构刚度。通过淬火、回火等热处理工艺提高材料强度和刚度。采用喷丸、滚压等表面强化处理技术提高零件表面强度和刚度。

03机械零件的摩擦、磨损与润滑

两个相互接触的物体在相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的现象。摩擦的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。摩擦的分类摩擦的概念及分类

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。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。磨损的概念及分类磨损的分类磨损的定义

润滑的定义：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。润滑的概念及作用

润滑的作用降低摩擦系数，减少摩擦阻力；减少磨损，延长机械零件使用寿命；润滑的概念及作用

冷却作用，降低零件工作温度；清洗作用，带走磨粒和杂质；密封作用，防止外部杂质侵入摩擦表面。润滑的概念及作用

04机械零件的疲劳强度

指材料在交变应力作用下，经过一定次数的循环后，不发生断裂所能承受的最大应力。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。疲劳强度分类疲劳强度的概念及分类

应力集中表面状态材料性质加载频率影响疲劳强度的因素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。材料的强度、韧性、硬度等力学性能对疲劳强度有重要影响。零件表面粗糙度、腐蚀、划痕等缺陷，会引起应力集中，降低疲劳强度。交变应力的频率越高，材料的疲劳强度越低。

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控制加载频率采用表面加工处理，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、钛合金等。对于承受高频交变应力的零件，应采用降低交变应力频率的措施，如增加阻尼装置等。提高疲劳强度的措施

05机械零件的接触强度

两个相互接触的物体，在接触面上产生的局部应力。接触应力的定义根据赫兹接触理论，可以通过物体的材料属性、接触面的几何形状和载荷大小来计算接触应力。接触应力的计算物体材料属性、接触面形状、载荷大小和接触面的摩擦系数等都会影响接触应力的大小和分布。影响因素接触应力的概念及计算

接触疲劳的分类根据疲劳裂纹的扩展方向和位置，可分为表面疲劳和内部疲劳；根据交变应力的性质，可分为拉压疲劳、弯曲疲劳和扭转疲劳等。接触疲劳的定义在交变应力作用下，相互接触的物体表面产生局部疲劳损伤的现象。影响因素物体材料属性、表面粗糙