机械零件设计概述

9-2 机械零件的强度9-5 机械制造常用材料及其选择第 9章 机械零件设计概述9-1 机械零件 设计概述在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。一、机械设计应满足的要求：机械零件设计概述机械零件的设计也必须满足上述要求既要工作可靠，又要成本低廉。在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为： 承载 能力二、机械零件的工作能力三、机械零件的失效由于某种原因 零件 不能正常工作时，称为失效。（一）整体断裂整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂 轴承外圈、滚动体断裂机械零件常见的 失效形式 : 断裂、塑性变形、过大的弹性变形、工作表面的过度磨损或损伤、发生强烈的振动、联接的松弛、摩擦传动的打滑等。机械零件设计概述（ 二）塑性变形当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生 塑性（ 残余）变形。齿轮齿面塑形变形 轴承外圈塑性变形机械零件设计概述轴承外圈塑性变形 轴承内圈塑性变形机械零件设计概述（ 三）零件的表面破坏零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。齿面接触疲劳 （点蚀）轴瓦磨损机械零件设计概述轴承套圈点蚀 轴承内圈点蚀机械零件设计概述失效原因 : 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等。强度条件：计算应力 1 NN0， 无限寿命区， 取 N= N0 ， KN 1有限寿命 无限寿命q循环特性 r不同时，材料的疲劳极限不同，疲劳曲线也不同，6但最大不超过机械零件的强度6 机械零件的强度由于零件 几何形状的变化 、 尺寸大小 、 表面状态 等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。u应力集中的影响 引入有效应力集中系数 无应力集中试样和有应力集中试样疲劳极限比值u绝对尺寸 的影响 引入尺寸系数 直径 d的试样与直径 d0试样疲劳极限比值u表面状态质量（主要指表面粗糙度）的影响 引入 表面状态系数 某种表面状态下的疲劳极限和精抛光试样疲劳极限比值2、影响机械零件疲劳强度的主要因素在变应力，应取材料的疲劳极限作为极限应力。同时还应考虑零件的切口和沟槽等截面突 变 、 绝对 尺寸和表面状 态 等影晌， 为 此引入 应 力集中系数 k 、 尺寸系数 和表面状态系数 等。当应力是对称循环变化时，许用应力为： 当应力是脉动循环变化时，许用应力为： 0 为材料的脉动循环疲劳极限， S为安全系数。以上各系数均可机械设计手册中查得。 以上所述 为 “ 无限寿命 ” ，有限寿命时，用 -1N代入得：、许用应力四、安全系数1）静 应 力下，塑性材料 的零件： S =1.2 .5铸钢件： S =1. .5S典型机械的 S 可通过查表求得。 无表可查时，按以下原则取： 零件尺寸大，结构笨重。S 可能不安全。）静 应 力下， 脆 性材料， 如高强度钢或铸铁： S =3 43） 变 应 力下， S =1.3 1.7材料不均匀，或计算不准时取： S =1.7 2.5机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在表层内约 20m处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展 (润滑油被挤迸裂纹中将产生高压，使裂纹加快扩展，终于使表层金属呈小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑 ，这种现象称为疲劳点蚀。发生疲劳点蚀后，减小了接触面积，损坏了零件的光滑表面，因而也降低了承载能力 。作用静应力时，失效形式为：塑性变形、压碎作用变 应力 时，失效形式为：疲劳点蚀（接触疲劳磨损），常发生在齿轮、滚动轴承中。机械零件 的 接触强度零件表面9 5 机械制造常用材料及其选择一、金属材料1.铸铁铸铁常用金属材料 钢铜合金-含碳量 2%-含碳量 2% 铁碳合金u 特点： 具有良好的