第02章：机械设计总论.ppt

1、第2章：机械设计总论,2.1 机械设计的基本要求 2.2 机械设计的主要内容和一般过程 2.3 机械零件的工作能力和计算准则 2.4 机械零件的设计方法 2.5 机械零件的材料及其选用原则 2.6 机械零件的结构工艺性 2.7 机械零件设计中的标准化 2.8 机械零件的强度及其设计准则 2.9 机械零件现代设计思想和方法简介,习题：22，25，27,思考题2-1至2-11,第2章：机械设计总论,第2章：机械设计总论,2.1 机械设计的基本要求 使用要求 经济性要求 社会性要求舒适、方便 可靠性要求,第2章：机械设计总论,2.2 机械设计的主要内容和一般步骤,主要内容 确定工作原理 进行运动学和

2、动力学计算 零部件工作能力计算 总装配图与零件图设计,第2章：机械设计总论,第2章：机械设计总论,2.3 机械零件的工作能力和计算准则 1. 强度准则 2. 刚度准则 3. 耐磨性准则 4. 振动与噪声准则 5. 散热性准则 6. 可靠性准则,工作能力 零件抵抗失效 的能力 失 效 零件失去设计 时预定的功能,ASF/lim,2.4 机械零件的设计方法 （1）理论设计 （a）设计计算 （b）校核计算 F/A FlimA/S （2）经验设计 （3）模型设计,第2章：机械设计总论,2.5 机械零件的材料及其选用原则,2.5 机械零件的材料及其选用原则,2.6 机械零件的结构工艺性,2.6 机械零件

3、的结构工艺性,2.6 机械零件的结构工艺性,2.6 机械零件的结构工艺性,2.6 机械零件的结构工艺性,2.6 机械零件的结构工艺性,2.6 机械零件的结构工艺性,2.6 机械零件的结构工艺性,2.6 机械零件的结构工艺性,2.7 机械零件设计中的标准化,“三化”已被列为必须执行的技术法规 国家标准（GB）、部颁标准（JB等） 出口产品应满足国际标准ISO,第2章：机械设计总论,（了解标准化、通用化、系列化的概念与意义）,2.8 机械零件的强度及其设计准则,第2章：机械设计总论,2.8.1 机械零件的载荷 2.8.2 机械零件的应力 2.8.3 静应力作用下的强度计算 2.8.4 变应力下的强

4、度计算,2.8.1 机械零件的载荷,载荷-力与力矩的总称 静载荷、变载荷 对称应力，r=-1 变应力 非对称应力，-1r1 不稳定变应力,第2章：机械设计总论,2.8.2 机械零件的应力,2.8.2 机械零件的应力,m,(max+min),m (max+min)/2,a (max-min) /2,2.8.2 机械零件的应力,2.8.2 机械零件的应力,2.8.2 机械零件的应力,2.8.2 机械零件的应力,2.8.3 静应力作用下的强度计算,整体强度：体内应力（、） 许用应力 表面强度：表面应力（ H） 相应的许用应力,第2章：机械设计总论,2.8.3 静应力作用下的强度计算,单向应力作用下的

5、强度： 或：S S 弯扭复合应力作用下的强度：第3强度理论,第2章：机械设计总论,2.8.4 变应力作用下的强度计算,第2章：机械设计总论,1、疲劳曲线与极限应力 2、材料的简化极限应力图 3、零件的简化极限应力图 4、零件的极限应力 5、稳定变应力下零件的强度计算 6、规律性不稳定变应力下零件的强度计算,1、疲劳曲线与极限应力,2.8.4 变应力作用下的强度计算,例2-1 45号钢的对称循环疲劳极限1280MPa，设m9，N0107，求应力循环次数N分别为106、105时的对称循环有限疲劳极限。,2.8.4 变应力作用下的强度计算,问题: r=-11,有无穷的应力循环 用实验的方法确定无穷的

6、极 限应力? 不可能 能否用某些特殊的极限应力 (-1、 0、 s )表示任意 情况下的极限应力？,2、3、材料/零件的简化极限应力图,2.8.4 变应力作用下的强度计算,2.8.4 变应力作用下的强度计算,2、3、材料/零件的简化极限应力图,4、零件的极限应力,第2章：机械设计总论,m 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 a 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 r .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5,m 60 120 180 240 300 360

7、 420 480 540 600 660 720 a 10 30 50 75 100 130 160 190 225 260 300 360 r .7 .6 .57 .52 .5 .47 .45 .43 .41 .40 .38 .33,补充习题：推导2.26式,5、稳定循环变应力下机械零件的疲劳强度,（1）r=-1,单向应力 r=-1 m=0, 只有a,第2章：机械设计总论,（2）r=-1,弯扭复合应力,复合应力 第3强度理论 -1/-1=2,第2章：机械设计总论,5、稳定循环变应力下机械零件的疲劳强度,（3） r-1, 单向应力 在OES区域,第2章：机械设计总论,5、稳定循环变应力下机械零

8、件的疲劳强度,（3） r-1, 单向应力 在OEA区域 将非 对称循环 等效成对 称循环,第2章：机械设计总论,5、稳定循环变应力下机械零件的疲劳强度,第2章：机械设计总论,（4）r-1,复合应力,5、稳定循环变应力下机械零件的疲劳强度,5、稳定循环变应力下机械零件的疲劳强度,例2-2 合金钢18CrMnTi的屈服极限S950MPa，疲劳极限-1550MPa，试绘制其简化极限应力图，并求当循环特性r0.5时的极限应力。,5、稳定循环变应力下机械零件的疲劳强度,5、稳定循环变应力下机械零件的疲劳强度,6、规律性不稳定单向循环变应力下机械零件的疲劳强度,第2章：机械设计总论,问题:r不变，每次的应

9、力1、2、 n大小不同 解决的理论(Miner假设),由于应力4 r可不考虑它对强度的影响,第2章：机械设计总论,设一稳定变应力q， 它产生的损伤效果与 所有变应力的效果同,6、规律性不稳定单向循环变应力下机械零件的疲劳强度,第2章：机械设计总论,等效应力q 等效循环次数Nq,6、规律性不稳定单向循环变应力下机械零件的疲劳强度,当循环次数为Nq时，由图2.11b可知其相应得等效疲劳极限为rq，由疲劳曲线可知,对称循环 r=-1 脉动循环 r=0,第2章：机械设计总论,例 2-3 一转轴受规律性不稳定对称循环应力，如右图所示，转轴工作时间th=200h，转速n=100r/min，材料为45钢调质，硬度为200HBS，-1=270 MPa，S=1.5。求寿命系数KN、等效疲劳极限-1q和实际安全系数S。,第2章：机械设计总论,第2章：机械设计总论,第2章：机械设计总论,感悟生活（1）,名人、伟人是普通人，人有的缺点他们都有 努力控制自己，千万不要发脾气,法国球星齐达内,人何时最美？ 微笑时最美 人何时最丑？发脾气时最丑,感悟生活（1）,习题211解答,