第2章机械设计的基础知识

1、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）其他专门要求明确设计目的、要求拟定系统组成、方案选择确定原动机功率、零件运动动力参数、零件参数设计、系统总装图设计考虑结构、公差工艺要求，绘装配图、零件工作图设计任务分析方案设计技术设计施工设计试制、试验、鉴定定型产品设计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

2、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规定使用条件下规定的寿命期限内不能完成规定功能失效零件机械零

3、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；轮齿整体断裂齿轮轴疲劳断裂 表面破坏2.3.3 机械零件的主要失

4、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；齿面粘着齿面胶合 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

5、失效；齿顶塑变齿体塑变 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 用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据。 1）强度准则；）强度准则； 2) 刚度准则；刚度准则；3) 寿命准则；寿命准则； 4) 耐磨性准则：耐磨性准则：5) 振动稳定性准则：振动稳定性准则： 6) 可靠性准则可靠性准则:最常用2.3.3机械零件的主要失效形式及计算准则1）强度准则）强度准则(strength criterion) ： yy 弹性变形量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

6、性变形的能力。强度准则是最基本的设计准则。2)刚度准则刚度准则(rigidity criterion) ：针对断裂和塑性变形HH3)(life criterion) ：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(vibration stability criterion)：ffp85. 0ffp15. 1零件的自振频率 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