現(xiàn)代機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述.pptx

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1、§9-2機(jī)械零件的強(qiáng)度§9-3機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度§9-4機(jī)械零件的耐磨性§9-5機(jī)械制造常用材料及其選擇第9章機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述§9-1機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在預(yù)定使用期限內(nèi)安全可靠，操作方便、維修簡(jiǎn)單和造型美觀等。一、機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求：§9-1機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述機(jī)械零件的設(shè)計(jì)也必須滿足上述要求——既要工作可靠，又要成本低廉。在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是對(duì)載荷而言，所以習(xí)慣上又稱為：承載能力二、機(jī)械零件的工作能力三、機(jī)械零件的失效由于某種原因零件不能正常工作時(shí)，稱為失效。（一）整體斷裂整體斷裂是指零件在載荷作用下，其危險(xiǎn)截

2、面的應(yīng)力超過零件的強(qiáng)度極限而導(dǎo)致的斷裂，或在變應(yīng)力作用下，危險(xiǎn)截面發(fā)生的疲勞斷裂。齒輪輪齒斷裂軸承內(nèi)圈斷裂軸承外圈、滾動(dòng)體斷裂機(jī)械零件常見的失效形式:斷裂、塑性變形、過大的彈性變形、工作表面的過度磨損或損傷、發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、聯(lián)接的松弛、摩擦傳動(dòng)的打滑等。機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述（二）塑性變形當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，零件將產(chǎn)生塑性（殘余變形)。齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述軸承外圈塑性變形軸承內(nèi)圈塑性變形機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述（三）零件的表面破壞零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點(diǎn)蝕）。齒面接觸疲勞（點(diǎn)蝕）軸瓦磨損機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述軸承套圈點(diǎn)蝕軸承內(nèi)圈點(diǎn)蝕機(jī)械零件設(shè)計(jì)

3、概述失效原因:強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動(dòng)穩(wěn)定性、溫度等。強(qiáng)度條件：五、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的步驟5)繪制工作圖并標(biāo)注必要的技術(shù)條件。2)確定作用在零件上的載荷;3)選擇合適的材料;4)根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，選用相應(yīng)的判定條件，確定零件的形狀;注意，零件尺寸的計(jì)算值一般并不是最終采用的數(shù)值，設(shè)計(jì)者還要根據(jù)制造零件的工藝要求和標(biāo)誰、規(guī)格加以圓整。失效原因:強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動(dòng)穩(wěn)定性、溫度等。剛度條件：機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述四、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則——工作能力計(jì)算準(zhǔn)則1)擬定零件的計(jì)算簡(jiǎn)圖;六、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的計(jì)算方法設(shè)計(jì)計(jì)算——根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定尺寸。校核計(jì)算——先參照實(shí)物、圖紙、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等初步擬定結(jié)構(gòu)和尺

4、寸，然后根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行驗(yàn)算。機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述變載荷：隨時(shí)間變化（周期性、非周期性）二、應(yīng)力的分類：變應(yīng)力：由靜載荷或變載荷產(chǎn)生靜載荷：不隨時(shí)間變化或變化緩慢t?一、載荷的分類：§9-2機(jī)械零件的強(qiáng)度t?靜應(yīng)力：由靜載荷產(chǎn)生t?2變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力（?m、?a、T均為常數(shù)）規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力隨機(jī)變應(yīng)力非穩(wěn)定變應(yīng)力（?m、?a、T之一不為常數(shù)）t?對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力§9-2機(jī)械零件的強(qiáng)度變應(yīng)力的描述：sm─平均應(yīng)力；smax─最大應(yīng)力；smin─最小應(yīng)力r─應(yīng)力比（循環(huán)特性）描述規(guī)律性的交變應(yīng)力可有5個(gè)參數(shù)，但其中只有2個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。t?sa─應(yīng)力幅§9-2機(jī)械零件的強(qiáng)

5、度1、非對(duì)稱循環(huán)2、對(duì)稱循環(huán)t?§9-2機(jī)械零件的強(qiáng)度3、脈動(dòng)循環(huán)4、靜應(yīng)力§9-2機(jī)械零件的強(qiáng)度5、規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力6、隨機(jī)變應(yīng)力§9-2機(jī)械零件的強(qiáng)度一、靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力靜應(yīng)力下，零件材料的破壞形式：斷裂或塑性變形塑性材料，取屈服極限?S作為極限應(yīng)力,許用應(yīng)力為：脆性材料：取強(qiáng)度極限?B作為極限應(yīng)力,許用應(yīng)力為：機(jī)械零件在靜應(yīng)力下的強(qiáng)度計(jì)算二、靜應(yīng)力下的強(qiáng)度計(jì)算1、單向應(yīng)力狀態(tài)或機(jī)械零件在靜應(yīng)力下的強(qiáng)度計(jì)算2、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)（塑性材料）第三強(qiáng)度理論第四強(qiáng)度理論一、疲勞失效的機(jī)理疲勞失效是疲勞損傷積累的結(jié)果，經(jīng)歷了三個(gè)階段：裂紋形成裂紋擴(kuò)展瞬時(shí)斷裂疲勞斷口的獨(dú)特性：兩個(gè)區(qū)疲勞區(qū)（光滑區(qū)）脆

6、斷區(qū)（粗糙區(qū)）疲勞斷裂具有以下特征：1)疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低，甚至比屈服極限低；2)疲勞斷口均為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂；3)疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。疲勞源壟溝紋疲勞紋粗糙區(qū)光滑區(qū)材料的疲勞特性變應(yīng)力疲勞斷裂1、疲勞極限：在循環(huán)特性r下的變應(yīng)力，經(jīng)過N次循環(huán)后，材料不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值，稱為疲勞極限。疲勞曲線是通過疲勞試驗(yàn)得到的，進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)采用的是標(biāo)準(zhǔn)試件。標(biāo)準(zhǔn)試件：無尺寸變化表面磨削或拋光?7~?10材料的疲勞特性二、材料的疲勞曲線r-----應(yīng)力循環(huán)特性（應(yīng)力比）；N-----疲勞斷裂時(shí)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。2、疲勞曲線(r一定）?maxN材料的疲勞

7、特性A點(diǎn)：N=1/4ABCDAB段：靜應(yīng)力破壞BC段：斷口發(fā)現(xiàn)顯著的塑性變形，屬于應(yīng)變疲勞，也稱為低周疲勞。CD段：高周疲勞，多數(shù)零件的疲勞屬于此類m---材料常數(shù)，由試驗(yàn)確定D點(diǎn)以后：?rN與N無關(guān)3?rN?maxN材料的疲勞特性ABCDND大致在106~25?107之間。人為規(guī)定一個(gè)循環(huán)次數(shù)N0（循環(huán)基數(shù)）。----壽命系數(shù)?maxN材料的疲勞特性ABCD討論N0為規(guī)定的試驗(yàn)次數(shù)，稱為循環(huán)基數(shù)