第2章 机械零件设计概述(天选打工人).ppt

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1、第二章 机械零件设计概述2-1 机械零件的失效形式2-2 机械零件应满足的要求2-3 载荷与应力2-4 机械零件的设计准则2-5 机械零件的设计方法和步骤第二章 机械零件设计概述2-1（失效形式1）2-1 机械零件的失效形式2-1 机械零件的失效形式 一.整体断裂体强度 1.静强度不足引起断裂 2.受变应力作用引起疲劳断裂 3.共振引起断裂 二.表面破坏面强度 1.磨损 2.点蚀（表面接触疲劳破坏）3.胶合 4.腐蚀、压溃等 2-1（失效形式2）2-1 机械零件的失效形式三.过量的变形 1.过量的弹性变形 2.塑性变形 注意:同一零件可能有多种失效形式。如:铆钉四.正常工作条件被破坏 2-1（

2、疲劳断裂1）2-1 机械零件的失效形式疲劳断裂 断裂失效中有80%属于疲劳断裂。齿轮轮齿断裂轴承内圈断裂2-1（点蚀）2-1 机械零件的失效形式 点蚀 高副机构（点、线接触），在反复接触应力作用下，产生疲劳裂纹，随着应力循环次数增加，疲劳裂纹扩展，进而脱落，形成小坑，零件表面出现麻点。2-1（胶合）2-1 机械零件的失效形式 胶合 热胶合：高速、重载 高温、高压 冷胶合：低速、重载 不易形成油膜 润滑失效金属直接接触而粘在一起 软表面被撕脱2-1（塑变）2-1 机械零件的失效形式 塑性变形 轴承外圈塑性变形2-2（机械零件应满足的要求）2-2 机械零件应满足的要求2-2 机械零件应满足的要求

3、一.避免在预定寿命期内失效 二.结构工艺性 三.经济性 四.质量小 五.可靠性 计算载荷Fca考虑了各种影响因素，用于零件设计 计算的载荷。2-3（一.载荷）2-3 载荷与应力2-3 载荷与应力一.载荷名义载荷F根据原动机的额定功率（或理想条件下 的工作阻力），由力学公式求出作用在零件上的载荷。Fca=KF注意：名义载荷不能直接用于零件的设计计算。没有考虑各种影响因素，如：1.原动机的性能；2.工作载荷的变动；3.载荷分布不均等。2-3（二.应力）2-3 载荷与应力二.应力 1.静应力 2.变应力静应力对称循环脉动循环平均应力：应力幅：循环特性：r=+1 m=0a=maxm=a r=-1 r=

4、0 2-3（应力2）2-3 载荷与应力注意：静载荷可能产生静应力也可能产生变应力。一.强度准则 1.整体强度2-4（设计准则、一.强度）2-4 设计准则2-4 设计准则 设计准则为防止零件失效而制定的判定条件。塑性材料lim=s脆性材料lim=B第三（或第四）强度理论：复合应力状态：（1）静应力简单应力状态：2-4（强度）2-4 设计准则（2）变应力疲劳强度 2.表面强度（1）表面磨损强度磨损（2）表面接触强度点蚀（3）表面挤压强度压溃复合应力状态：简单应力状态：疲劳极限磨损强度 条件性计算:2-4（磨损强度）a）限制压强以免过度磨损。2-4 设计准则 b）控制发热因素以免工作温度过高引起 润

5、滑失效。c）高速时，还应限制速度以免速度过高 引起加速磨损。摩擦功率：P=Fv/A=pvH；B；2-4（接触强度）2-4 设计准则接触强度 弹性力学中的赫兹理论(Hertz)：综合曲率半径若强度不足，措施：2-4（挤压强度、刚度）2-4 设计准则挤压强度 2-4（二.刚度）2-4 设计准则 FTTFy 若刚度不足，措施：E；L；A注意：钢的E基本相同（E=200220GPa），因此，以 合金钢代替碳钢，或改变热处理方法等，不能提 高刚度。二.刚度准则2-4（三.振动稳定性）fp激振源频率f零件的固有频率避免共振的措施：1.改变f来避开共振；2.2.采取减振措施。三.振动稳定性准则2-4 设计准则2-4（四.可靠性准则）可靠度R产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。四.可靠性准则失效概率：失效分布密度：f(t)R能正常工作零件数失效零件数2-4 设计准则2-5（设计方法和步骤、一.方法）2-5 机械零件的设计方法和步骤 2-5 机械零件的设计方法和步骤一.设计方法常规设计现代设计2-5（二.步骤）2-5 机械零件的设计方法和步骤 二.设计步骤1.选材料、确定热处理方法；2.确定零件计算简图，建立力学模型，求出作用在零件 上的载荷；3.分析零件的失效形式，确定设计准则，求出零件的主 要尺寸；4.结构设计；5.画出零件工作图。