《機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述》PPT課件

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1、第十章機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論第一節(jié)機(jī)械零件的工作能力和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第二節(jié)機(jī)械零件常用材料及其選擇原則第三節(jié)機(jī)械的潤(rùn)滑第四節(jié)機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化工作能力：在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。對(duì)載荷而言，即為承載能力。失效：機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作稱為失效。第一節(jié)機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則：針對(duì)零件的不同失效形式建立的判定零件工作能力的條件，稱為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。常用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則和振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則等。設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求：既要可靠，又要成本低，避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效。零件常見失效形式有斷裂，表面失效（接觸疲勞、表面壓潰、磨損、膠合），過(guò)大的塑性

2、變形，過(guò)大的彈性變形，振動(dòng)失穩(wěn)，打滑和滑移等。一、強(qiáng)度(一)載荷名義載荷：在理想的平穩(wěn)工作條件下，作用在零件上的載荷稱為名義載荷。計(jì)算載荷：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除名義載荷外，還會(huì)受到有各種附加載荷的作用，其影響用載荷系數(shù)k（工況系數(shù)）來(lái)估計(jì)。載荷系數(shù)（k≥1）與名義載荷的乘積，稱為計(jì)算載荷。機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算是根據(jù)計(jì)算載荷進(jìn)行的。強(qiáng)度：零件承受載荷后，抵抗破壞的能力。變載荷：大小和方向隨時(shí)間變化的載荷。機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則靜載荷：大小和方向不隨時(shí)間變化的載荷。零件受載時(shí)，在本體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力為整體強(qiáng)度問(wèn)題。整體強(qiáng)度包括拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切等幾種類型。若零件整體強(qiáng)度不足，就會(huì)產(chǎn)生

3、斷裂或過(guò)大的塑性變形，造成零件失效。設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足的強(qiáng)度條件為：σ≤[σ]、τ≤[τ]（二）整體強(qiáng)度（三）表面強(qiáng)度零件受載時(shí)，在傳力接觸表面上產(chǎn)生應(yīng)力為表面強(qiáng)度問(wèn)題。零件的表面強(qiáng)度包括擠壓強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度兩種類型。擠壓強(qiáng)度：通過(guò)面接觸傳力時(shí)會(huì)產(chǎn)生擠壓應(yīng)力σp，它可能使零件表面壓潰破壞，造成失效。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為：機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則擠壓破壞首先在強(qiáng)度較弱的材料表面產(chǎn)生，所以式中[σp]值應(yīng)取兩零件中許用擠壓應(yīng)力較小者。接觸強(qiáng)度：兩零件通過(guò)點(diǎn)、線接觸（高副）傳遞載荷時(shí)，受載后由于彈性變形其接觸區(qū)為一很小面積，表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力很大，稱為接觸應(yīng)力，其最大值用σH表示

4、。這時(shí)零件的強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的強(qiáng)度條件為：σH≤[σH]機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則式中，ρ為綜合曲率半徑，E為綜合彈性模量，對(duì)于鋼或鑄鐵，可取泊松比μ1=μ2=0.3，其值為：機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則由彈性力學(xué)的分析可知，當(dāng)兩個(gè)軸線平行的圓柱體相互接觸并受壓時(shí)，其最大接觸應(yīng)力σH發(fā)生在接觸區(qū)的中線上，其值μ1、μ2為材料的泊松比；E1、E2為材料的彈性模量；許用應(yīng)力是設(shè)計(jì)零件時(shí)所依據(jù)的條件應(yīng)力，是強(qiáng)度條件的判據(jù)。它取決于應(yīng)力的種類、零件材料的極限應(yīng)力和安全系數(shù)等。合理的許用應(yīng)力可使零件在具有足夠強(qiáng)度的同時(shí)輕巧、緊湊和經(jīng)濟(jì)。計(jì)算法是確定許用應(yīng)力的主要方法。其

5、公式為：σlim為極限正應(yīng)力；機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則（四）許用應(yīng)力τlim為極限剪應(yīng)力；σHlim為接觸疲勞極限應(yīng)力；S為安全系數(shù)；SH為材料的接觸疲勞安全系數(shù)。安全系數(shù)：極限應(yīng)力與許用應(yīng)力的比值稱為安全系數(shù)。機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則S3為考慮零件的重要性系數(shù)，一般取S3=1~1.5。S2為考慮材料機(jī)械性能均勻性系數(shù)，對(duì)鍛鋼或軋鋼件S2=1.2~1.5；對(duì)鑄鐵件取S2=1.5~2.5；S1為考慮載荷及計(jì)算應(yīng)力的準(zhǔn)確性系數(shù)，一般取S1=1~1.5；安全系數(shù)可用查表法和部分系數(shù)法確定。部分系數(shù)法也是一種比較常用的方法，一般用于無(wú)可靠資料直接確定安全系數(shù)的情況下?？偘踩?/p>

6、數(shù)是以幾個(gè)影響因素系數(shù)的連乘積來(lái)確定的。即：S=S1·S2·S3剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。剛度對(duì)于某些彈性變形超過(guò)一定數(shù)值后，會(huì)影響機(jī)器工作質(zhì)量的零件尤為重要。二、剛度機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則式中y、φ、θ分別為零件的撓度、扭轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)角；[y]、[φ]、[θ]分別為其對(duì)應(yīng)的許用值，其按零件的使用要求來(lái)確定。剛度條件：y≤[y]；φ≤[φ]；θ≤[θ]；三、耐磨性實(shí)際應(yīng)用中，常用限制壓強(qiáng)p來(lái)控制磨損和限制pv值（v為磨擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度）來(lái)控制發(fā)熱量，即機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則耐磨性是指作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面在載荷作用下抵抗磨損的能力。[p]為許用壓強(qiáng)；

7、[pv]為pv的許用值，其值由摩擦副材料確定。耐磨性條件為：p≤[p]，pv≤[pv]四、振動(dòng)穩(wěn)定性在高速機(jī)械中，當(dāng)機(jī)械零件的固有頻率與周期性載荷的頻率（機(jī)器內(nèi)的激振源頻率）的整數(shù)倍相同或接近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振。共振時(shí)振幅急劇增大，這種現(xiàn)象稱為失去振動(dòng)穩(wěn)定性。零件一但失去振動(dòng)穩(wěn)定性，將喪失工作能力，甚至斷裂而釀成重大事故。機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則避免共振的措施：消除引起振動(dòng)的根源，如改變機(jī)械零件自身的固有頻率，裝設(shè)消振器，改變外界周期性載荷的頻率或消除外界周期性載荷等。第二節(jié)機(jī)械零件常用材料及其選用原