机械设计的基础知识PPT课件.ppt

第2章机械设计的基础知识 2 1机器应满足的基本要求2 2机械设计的一般程序和方法2 3机械零件的设计2 4机械零件的材料及选择2 5机械零件的标准化2 6机械零件的结构设计 2 1设计机器应满足的一般要求 1 满足预定功能的要求 2 经济性要求 3 寿命与可靠性要求 4 社会要求 5 其他专门要求 2 2机械设计的一般程序和方法 2 2 1机械设计的内容和一般程序 1 机械零件的设计方法 2 2 2机械设计的方法 2 现代设计方法简介 1 机械优化设计2 机械可靠性设计3 机械系统设计4 有限元法5 计算机辅助设计 2 3机械零件设计 2 3 1机械零件设计的基本要求 1 强度 刚度及寿命要求 2 结构工艺性要求 3 可靠性要求 4 经济性要求 5 质量小要求 2 3 2机械零件设计的一般步骤 1 类型选择 2 受力分析 3 选择材料 4 确定设计计算准则 5 理论设计计算 6 结构设计 7 精确校核 8 绘制零件工作图 9 编写文件 2 2 3机械零件的主要失效形式及计算准则 一 机械零件的主要失效形式 失效的概念 机械零件失效并不意味着就破坏 工作能力 零件不发生失效时的安全工作限度 机械零件的主要失效形式 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 1 整体断裂 静强度断裂 疲劳强度断裂 2 表面破坏 磨损 冷胶合 点蚀 塑性变形 4 破坏正常工作条件引起的失效 3 变形过大 胶合 过大弹变 热胶合 同一种零件发生失效的形式可能有数种 主要的失效形式将由零件的材料 具体的结构及工作条件等决定 整体断裂 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 2 疲劳强度断裂交变应力反复作用 导致疲劳裂纹生成 扩展 断裂 1 静强度断裂零件上作用 非正常 过大载荷 导致零件整体断裂 表面破坏 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 2 点蚀交变接触应力反复作用 导致齿面形成裂纹 扩展 材料脱落 引起振动噪声或断裂 1 磨损相对运动表面间进入第三体 磨料 引起表面磨损 精度降低 过度磨损强度降低 表面破坏 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 3 胶合 热胶合高速 重载 润滑不良 高温导致油膜破裂 材料熔化 焊接 相对运动表面涂抹烧伤 表面精度降低 噪声 3 胶合 冷胶合低速重载 过高的接触压力导致表面间油膜破坏 金属直接接触粘着 相对运动产生撕裂 表面精度降低 变形过大 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 1 塑性变形载荷过大导致零件产生塑性变形 精度降低 零件失效 破坏正常工作条件引起的失效 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 螺栓联接功能失效 被联件间相对滑移 皮带传动功能失效 打滑 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 二 机械零件的计算准则 计算准则 用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据 1 强度准则 2 刚度准则 3 寿命准则 4 耐磨性准则 5 振动稳定性准则 6 可靠性准则 对于具体的零件 应根据它们的主要失效形式 采用相应的计算准则 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 1 强度准则 strengthcriterion 强度是零件在载荷作用下抵抗整体断裂 表面接触疲劳及过大的塑性变形的能力 强度准则是最基本的设计准则 3 寿命准则 lifecriterion 影响零件寿命的主要失效形式 腐蚀 磨损 疲劳腐蚀寿命 磨损寿命没有提出实用有效的或通行的定量计算的方法 疲劳寿命计算通常是求出使用寿命时的疲劳极限来作为计算的依据 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 4 振动稳定性准则 vibrationstabilitycriterion 零件的自振频率f与激振源的激振频率fp相等或相接近时 零件就要发生共振 此种现象称为失稳 即丧失振动稳定性 高速运转机械的设计应注重此项准则 使机器中受激振作用的各零件的自振频率f与激振源的激振频率fp错开 2 3 3机械零件的主要失效形式及计算准则 2 4机械零件的材料及选择 通常零件材料的选择应遵循以下原则 1 使用要求2 工艺要求3 经济性要求总之 在选用材料时 应结合零件的使用情况 制造方法和各种材料的性能等因素予以综合考虑 分清主次 以满足主要要求 协调次要要求 2 5零件的标准化 标准化工作实际上包括三方面的内容 即标准化 系列化和通用化国家标准化法规定 我国实行的标准分国家标准 GB 行业标准 如JB DB等 企业标准 QB