机械设计基础第8章

1、第一节第一节 概述概述第二节第二节 机械零件的主要失效形式和设计计算准则机械零件的主要失效形式和设计计算准则第三节第三节 机械零件的强度机械零件的强度第四节第四节 机械零件常用材料及其选择机械零件常用材料及其选择第五节第五节 机械零件的结构工艺性及标准化机械零件的结构工艺性及标准化8第一节第一节 概述概述 机械零件设计应满足的基本要求机械零件设计应满足的基本要求满足预定功能的要求满足预定功能的要求满足预定寿命的要求满足预定寿命的要求满足零件工艺性的要求满足零件工艺性的要求满足经济性要求满足经济性要求满足标准化的要求满足标准化的要求机构零件设计的步骤机构零件设计的步骤1)根据零件的使用要求，选择

2、零件的类型和结构根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构2)根据机器的工作要求，计算作用的零件上的载荷根据机器的工作要求，计算作用的零件上的载荷3)根据零件的工件条件，选择合适的材料根据零件的工件条件，选择合适的材料4)根据零件可能的失效形式，计算零件的主要原因参数和尺寸根据零件可能的失效形式，计算零件的主要原因参数和尺寸5)根据工艺性及标准化等原则，进行零件的结构设计根据工艺性及标准化等原则，进行零件的结构设计6)结构设计完成后，进行仔细校核，以判断结构的合理性结构设计完成后，进行仔细校核，以判断结构的合理性7)绘制零件结构图及编写有关说明绘制零件结构图及编写有关说明零件设计的方法零件设计的

3、方法理论设计理论设计经验设计经验设计计算机辅助设计计算机辅助设计模型实验设计模型实验设计8第二节第二节 机械零件的主要失效形式和设计计算准则机械零件的主要失效形式和设计计算准则 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式断裂断裂变形过大变形过大零件的表面破坏零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效破坏正常工作条件引起的失效机械零件的设计计算准则机械零件的设计计算准则强度准则强度准则刚度准则刚度准则寿命准则寿命准则振动稳定性准则振动稳定性准则 yy8断裂断裂8变形过大变形过大8零件的表面破坏零件的表面破坏8第三节第三节 机械零件的强度机械零件的强度 常见的强度条件表达式有两种:强度条件的安全系

4、数表达式强度条件的安全系数表达式强度条件的应力表达式强度条件的应力表达式 kSSS)(lim Sk)(lim8 研究机械零件的强度问题主要包括以下工作：1)判定零件的工作应力类型并计算工作应力。2)根据工作应力的类型，确定材料相应的极限应力lim。3)用应力集中系数K、尺寸系数和表面质量系数等对付材 料的极限应力lim进行修正，从而获得零件的极限应力 (lim)k。4)根据使用条件、重要程度等因素取定许用安全系数S的值。5)进行强度计算。8一、机械零件的载荷和应力一、机械零件的载荷和应力机械零件的载荷 载荷分为：静载荷静载荷和变载荷变载荷。变载荷分为稳定稳定变载荷和不稳定不稳定变载荷。 计算载

5、荷与标称载荷之间的关系为：机械零件的应力 机械零件的应力可分为剖面剖面应力和表面表面应力。 表面应力又可分为表面挤压挤压应力和表面接触接触应力。 按零件的应力状态，又可分为单向单向和复杂复杂应力状态。 按应力随时间的变化情况，又可分为静应力静应力和变应力变应力。KFFca88二、静应力时机械零件的整体强度计算二、静应力时机械零件的整体强度计算确定工件应力确定工件应力确定零件极限应力确定零件极限应力(lim)k取定许用安全系数取定许用安全系数 S=1.251.5 S=1.52 S=22.5 S=2.53 按强度条件进行强度计算按强度条件进行强度计算8三、稳定变应力时机械零件的整体强度计算三、稳定

6、变应力时机械零件的整体强度计算单向变应力时的强度计算单向变应力时的强度计算 当受受对称循环应力作用对称循环应力作用时，零件的工作安全系数为 当受非对称循环应力作受非对称循环应力作用时，零件的工作安全系数为aaKSKS11mamaKSKS118当 值较小时，零件变应力的极限应力为材料的屈服极限，应进行静强度安全系数核验，安全系数计算公式为 当受非对称循环应力作用时，零件的工作安全系数为复杂变应力下的强度计算 安全系数公式为maxmaxSSSSSSmBaBmBaBKSKS1111mama22SSSSS8四、非稳定变应力强度计算简介四、非稳定变应力强度计算简介 非稳定变应力分为规律性规律性和非规律性

7、非规律性两类。五、机械零件的表面接触疲劳强度五、机械零件的表面接触疲劳强度 防止点蚀破坏的计算准则是校核接触应力中心处的最大接触应力，可按赫兹应力公式计算其中 HH22212111EELFnH2111188第四节第四节 机械零件常用材料及其选择机械零件常用材料及其选择 一、机械零件的常用材料一、机械零件的常用材料铸铁铸铁主要有灰铸铁和球墨铸铁主要有灰铸铁和球墨铸铁碳钢与合金钢碳钢与合金钢碳钢分为普通碳素钢和优质碳素钢碳钢分为普通碳素钢和优质碳素钢有色金属有色金属非金属材料非金属材料常用橡胶、塑料等。常用橡胶、塑料等。二、选用材料的原则二、选用材料的原则零件的工件能力要求零件的工件能力要求工艺要求工艺要求材料的经济性要求材料的经济性要求材料供应方面的要求材料供应方面的要求8第五节第五节 机械零件的结构工艺性及标准化机械零件的结构工艺性及标准化 一、机械零件的结构工艺性一、机械零件的结构工艺性 反映在毛坯制备、热处理、切削加工、装配等过程中。反映在毛坯制备、热处理、切削加工、装配等过程中。零件的毛坯：铸件、锻件、焊件、冲压件等；零件热处理：避免锐边、