机械设计的相关基础知识.ppt

三、机械零件的设计准则0．85?＞?P或1.15?＜?P(一)强度准则(二)刚度准则(四)振动稳定性准则y≤[y](三)寿命准则第5页,共28页，星期六，2024年，5月(五)可靠性准则可靠度的概念有一批某种零件，其件数为N0，在一定的工作条件下进行试验。在t时间后仍有N件在正常地工作，则此零件在该工作环境条件下工作t时间的可靠度R可表示为失效率失效率曲线（浴盆曲线）第6页,共28页，星期六，2024年，5月四、机械零件的设计方法(一)理论设计(二)经验设计(三)模型实验设计由设计理论和实验数据所进行的设计1、设计计算2、校核计算第7页,共28页，星期六，2024年，5月五、机械零件设计的一般步骤机械零件的设计大体要经过以下几个步骤：

1)根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构。为此，必须对各种零件的不同类型、优缺点、特性与使用范围等，进行综合对比并正确选用。

2)根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。

3)根据零件的类型、结构和所受载荷，分析零件可能的失效形式，从而确定零件的设计准则。4)根据零件的工作条件及对零件的特殊要求(例如高温或在腐蚀性介质中工作等)，选择适当的材料。5)根据设计准则进行有关的计算，确定出零件的基本尺寸。第8页,共28页，星期六，2024年，5月6)根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计。

7)细节设计完成后，必要时进行详细的校核计算，以判定结构的合理性。

8)画出零件的工作图，并写出计算说明书。第9页,共28页，星期六，2024年，5月六、机械零件的强度名义载荷—在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷计算载荷—载荷系数与名义载荷的乘积载荷系数—机器运转时，零件会受到各种附加载荷的影响（一）载荷的分类静载荷：不随时间变化的载荷。变载荷：随时间变化的载荷。1）循环变载荷a)稳定循环变载荷b)不稳定循环变载荷2）随机变载荷第10页,共28页，星期六，2024年，5月随机变应力静应力—不随时间变化的应力规律性不稳定变应力（二）应力分类变应力—随时间变化的应力不稳定变应力稳定循环变应力第11页,共28页，星期六，2024年，5月稳定循环变应力的基本参数和种类a)基本参数应力循环特性最大应力最小应力平均应力应力幅b)稳定循环变应力种类：-1γ+1——不对称循环变应力γ=+1——静应力γ=–1——对称循环变应力γ=0——脉动循环变应力第12页,共28页，星期六，2024年，5月（三）静应力时机械零件的强度计算1、单向应力下塑性材料零件的强度条件：或2、复合应力时塑性材料零件的强度条件：按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算第三强度理论第四强度理论第13页,共28页，星期六，2024年，5月3、脆性材料与低塑性材料脆性材料极限应力：（强度极限）

1）单向应力状态强度条件：或失效形式：断裂复合应力计算安全系数为：或第14页,共28页，星期六，2024年，5月2）复合应力下工作的零件按第一强度理论：第15页,共28页，星期六，2024年，5月疲劳断裂具有以下特征：变应力下，零件的损坏形式是疲劳断裂1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低；2）不管脆性材料或塑性材料，其疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂；3）疲劳断裂是损伤的积累，它的初期现象是在零件表面或表层形成微裂纹，这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至余下的未裂开的截面积不足以承受外载荷时，零件就突然断裂。（四）变应力时机械零件的强度计算第16页,共28页，星期六，2024年，5月疲劳破坏的机理：损伤的累积影响因素：不仅与材料性能有关，零件的表层缺陷、截面尺寸突变、应力集中部位等，变应力的循环特性，应力循环次数，应力幅都对疲劳极限有很大影响。1、σ—N疲劳曲线：σ—N疲劳曲线在疲劳曲线的左半部（N＜N0）循环基数钢m=9——拉、弯应力、剪应力第17页,共28页，星期六，2024年，5月2、影响机械零件疲劳强度的主要因素应力集中有效应力集中系数零件尺寸尺寸系数表面状态表面状态系数3、许用应力（五）安全系数1、静应力下，塑性材料以屈服极限为极限应力。S=1.2～1.5