机械零件设计概论(ppt)
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第九章机械零件设计概论.pptx
许用应力(allowable stress) 计算应力允许达到的
用[σ]表示
最大值
3. 安全系数(safety factor) 极限应力与许
安全系数 用应力的比值
S lim [ ]
安全系数计算值 极限应力与计 算应力的比值
引入安全系数的原因:
Sca
lim ca
≥S
① 应力计算时的载荷不精确性;
纹逐渐扩展;
▲当剩余材料不足以承受载
寿命)有关的断裂。 疲劳断裂具有以下特征:
▲ 疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限
低,甚至比屈服极限低;
不管脆性材料或塑性材料,
▲ 疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂;
▲ 疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。
第九章 机械零件设计概论
9.1 机械设计的基本要求和一般设计程序 9.2 机械零件的主要失效形式和工作能力 9.3 机械零件的设计准则和一般设计步骤 9.4 机械零件的材料及选择 9.5 摩擦、磨损与润滑 9.6 机械零件的结构工艺性及标准化
9.1 机械设计的基本要求和一般设计程序
9.1.1 机械设计的基本要求
编制技术文件
9.2 机械零件的主要失效形式和工作能力
9.2.1机械零件的主要失效形式 机械零件的失效: 机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时,称 为失效。
零件的失效形式: ① 断裂; ② 过大的弹性变形或塑性变形; ③ 工作表面损伤失效(腐蚀、磨损和接触疲劳); ④ 发生强烈的振动;联接的松弛; 摩擦传动的打滑等。 失效并不简单地等同于零件的破坏。
解:
min r max 0.5 200 100
m
max
min
2
第二章 机械设计概论_PPT幻灯片
2)选择零件的类型与结构 3)选择零件的材料 4)按可能的失效形式确定零件的计算准则,并确定 零件的基本尺寸,并加于标准化和圆整 5)零件的结构设计 6)绘制零件的工作图,并编写计算说明书
2
2.2 机械零件的载荷与应力
2.2.1 载荷的分类
静载荷: 不随时间变化或缓慢变化的载荷
变载荷:
1)循环变载荷 a) 稳定循环变载荷 b) 不稳定循环变载荷
13
注意:
1)若零件所受应力变化规律不能肯定,一般采用 γ =C的 情况计算
2)上述计算均为按无限寿命进行零件设计,若按有限寿命
要求设计零件时,即应力循环次数103(104)<N<No时, 这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限
N
m
N0 N
,即应以σ-1N
代σ-1
,以σoN代σo
3)当未知工作应力点所在区域时,应同时考虑可能出现
硬度≥350HBS钢, No=(10 - 25)x107
有色金属(无水平部分),规定当No>25x107时,近似为无限寿命
区
② m—指数与应力与材料的种类有关。
钢 m=9——拉、弯应力、剪应力 m=6——接触应力
青铜 m=9——弯曲应力
m=8——接触应力
10
3)影响机械零件疲劳强度的主要因素
由于实际机械零件与标准试件之间在绝对尺寸、表面状态、 应力集中、环境介质等方面往往有差异,这些因素的综合影响 使零件的疲劳极限不同于材料的疲劳极限,其中尤1、应力集中的影响——有效应力集中系数 k (k )
零件受载时,在几何形状突变处(圆角、凹槽、孔等)要产 生应力集中,对应力集中的敏感程度与零件的材料有关,一般材 料强度越高,硬度越高,对应力集中越敏感
2
2.2 机械零件的载荷与应力
2.2.1 载荷的分类
静载荷: 不随时间变化或缓慢变化的载荷
变载荷:
1)循环变载荷 a) 稳定循环变载荷 b) 不稳定循环变载荷
13
注意:
1)若零件所受应力变化规律不能肯定,一般采用 γ =C的 情况计算
2)上述计算均为按无限寿命进行零件设计,若按有限寿命
要求设计零件时,即应力循环次数103(104)<N<No时, 这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限
N
m
N0 N
,即应以σ-1N
代σ-1
,以σoN代σo
3)当未知工作应力点所在区域时,应同时考虑可能出现
硬度≥350HBS钢, No=(10 - 25)x107
有色金属(无水平部分),规定当No>25x107时,近似为无限寿命
区
② m—指数与应力与材料的种类有关。
钢 m=9——拉、弯应力、剪应力 m=6——接触应力
青铜 m=9——弯曲应力
m=8——接触应力
10
3)影响机械零件疲劳强度的主要因素
由于实际机械零件与标准试件之间在绝对尺寸、表面状态、 应力集中、环境介质等方面往往有差异,这些因素的综合影响 使零件的疲劳极限不同于材料的疲劳极限,其中尤1、应力集中的影响——有效应力集中系数 k (k )
零件受载时,在几何形状突变处(圆角、凹槽、孔等)要产 生应力集中,对应力集中的敏感程度与零件的材料有关,一般材 料强度越高,硬度越高,对应力集中越敏感
第9章 机械零件设计概论1ppt课件
强度准则
刚度准则 寿命准则 振动稳定性
可靠性准则
lim /S 断 裂 、 疲 劳 轴 、齿 轮 、 带
破坏、残余 轮等
变形
y[y]
弹性变形 轴、蜗杆等
满 足 额 定 寿 腐 蚀 、 磨 滚动轴承等
命
损、疲劳
0.85f >fp 或 1 .1 5 f< fp
共振产生的 滚动轴承、 工作失常 齿 轮 、 滑 动
一般认为在整个工作寿命周期内应力变化次数小于 1000次的通用零件,均近似按静应力强度进行设计。 变应力强度:即疲劳强度,是变载荷作用下的强度问题。
如齿轮表面出现裂纹 ,滚动轴承的钢珠出现小黑点, 属于疲劳强度不够。
.
2、按载荷作用范围分为:
整体强度:指零件受载时,是在较大的体积内产生应 力,这时的零件强度称为整体强度:如吊钩强度。 我们一般讲的强度都是指的整体强度。
.
机械零件学习的方法及要求:
对公式除少数外,一般不要求记忆和推导, 要求会用公式即可。
重点掌握: ⑴、设计思想、思路、设计准则和设计原则、 设 计步骤; ⑵、公式中参数选择的原则及其影响因素; 要求:要联系生产实际来学习,培养解决工程实 际问题的能力。 不强调系统的理论分析,不强调公式的推导。
.
机械零件学习的方法及要求:
.
转矩 T9.55106 P n
由P=F*V=F*ω*R =T*ω=T*2πn/60,
P--原动机功率KW n--原动机的转速 T--转矩,N.mm
T-N.m
⑵、计算载荷:是对名义载荷的修正
Fc=K*F Tc=k*T
K--是考虑到机器振动、冲击、速度波动等引起的 附加载荷而引入的修正系数,称为载荷系数。K值可 查表。
【精品模板】机械零件设计概论PPT模板
变应力下的许用应力
★变应力下零件的失效形式:疲劳断裂
★疲劳断裂 特征:
1、疲劳断裂的最大应力<材料的屈服极限; 2、疲劳断口均表现为无明显塑性变形; 3、断口上明显地有两个区域:光滑区、粗糙区; 4、疲劳断裂是损伤的积累的结果。
★疲劳曲线
1、应力越小,能经受的循环次数越多。
2、疲劳曲线的左半部(N≤N0),可 用下列方程表示:
后果:1、损坏零件的光滑表面; 2、减小了接触面积,降 低承载能力; 3、引起振动和噪声 。
★机械零件设计的一般步骤:
1、拟定零件的计算简图; 2、确定作用在零件上的载荷; 3、选择合适的材料; 4、根据零件可能出现的失效形式,选用相应的判定条件,确定零件
的形状和主要尺寸; 5、绘制工作图并标注必要的技术条件。 注意:
1、通过设计计算出的零件尺寸一般并不是最终采用的数值,设计 者还要根据制造零件的工艺要求和标准、规格加以圆整;
S
•载荷:作用在零件上的 外力或外力矩。
•载荷的类型:动静
载荷 载荷
名义载荷:在理想的平稳工作条件下作用在零件 上的载荷。 载荷系数
计算载荷: 计算载荷=K×名义载荷
不随时间变化的应力。
静 应 力
对 称 循 环
1.
应
力
种
类变
应
力周
期
性
变
应
力非 对 脉 动
脆塑性材料σBS
2.
许
用
应
力变 静
应 应
力 力
下 下
的 的
许 许
用 用
应 应
力 力
min
S
S 1.2 ~ 1.5
机械零件设计概论(ppt49页).pptx
p lim F dF S0 S dS
应力按方向分正应力和剪应力。
失效:机械零件在限定的期间内,在规定条件下, 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力(承载能力):机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内,不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式: 1)断裂、塑性变形; 2)过大的弹性变形; 3)磨损或损伤 4)松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
5.振动稳定性准则 激振频率fp<0.87f(固有频率),或fp>1.18f
6.可靠性准则 可靠度应大于许用值
五. 机械零件的设计步骤
拟定机械部件总图
拟定零件图
拟定零件计算简图
选择合适材料
确定作用载荷
满足工
N
作能力
确定零件尺寸的取值 Y 范围和选材范围范围
设计步骤
(1)拟定零件的计算简图。选择零件类型、简化; (2)受力分析。确定作用在零件上的载荷; (3)选择材料。确定许用应力(许用应力查手册); (4)确定设计准则。失效分析→确定计算准则。 (5)理论设计计算。按设计准则公式,确定零件主要 几何尺寸。如螺栓小径、齿轮齿数、模数等。 (6)结构设计。除主要尺寸的其余结构尺寸,必须考 虑功能要求,加工或装配工艺要求,减小应力集中 ,尺寸小,重量轻等原则。 (7)绘制零件工作图。尺寸、公差配合、表面粗糙度 及技术条件等。 (8)编写设计计算说明书。
常用金属材料的牌号及力学性能(p123)
布氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定关系: σb=(0.3~0.4)HB ,或σb =K×HB , K为系数,例如对于低碳钢有K≈0.36,对于高碳钢有K≈0.34 ,对于调质合金钢有K≈0.325;HRC≈0.1HB
应力按方向分正应力和剪应力。
失效:机械零件在限定的期间内,在规定条件下, 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力(承载能力):机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内,不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式: 1)断裂、塑性变形; 2)过大的弹性变形; 3)磨损或损伤 4)松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
5.振动稳定性准则 激振频率fp<0.87f(固有频率),或fp>1.18f
6.可靠性准则 可靠度应大于许用值
五. 机械零件的设计步骤
拟定机械部件总图
拟定零件图
拟定零件计算简图
选择合适材料
确定作用载荷
满足工
N
作能力
确定零件尺寸的取值 Y 范围和选材范围范围
设计步骤
(1)拟定零件的计算简图。选择零件类型、简化; (2)受力分析。确定作用在零件上的载荷; (3)选择材料。确定许用应力(许用应力查手册); (4)确定设计准则。失效分析→确定计算准则。 (5)理论设计计算。按设计准则公式,确定零件主要 几何尺寸。如螺栓小径、齿轮齿数、模数等。 (6)结构设计。除主要尺寸的其余结构尺寸,必须考 虑功能要求,加工或装配工艺要求,减小应力集中 ,尺寸小,重量轻等原则。 (7)绘制零件工作图。尺寸、公差配合、表面粗糙度 及技术条件等。 (8)编写设计计算说明书。
常用金属材料的牌号及力学性能(p123)
布氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定关系: σb=(0.3~0.4)HB ,或σb =K×HB , K为系数,例如对于低碳钢有K≈0.36,对于高碳钢有K≈0.34 ,对于调质合金钢有K≈0.325;HRC≈0.1HB
机械零件设计概述PPT课件
机械的润滑
•
(二)机械润滑的作用
•
润滑的作用大致可归纳为:
•
1)减磨作用。减轻零件表面的摩擦、磨损和功率损耗;
•
2)降低温升作用。一方面是减小摩擦使发热量减少;另一方面是润滑油流过摩
擦表面带走摩擦产生的一部分热量;
•
3)清洗作用。润滑油流过摩擦表面时,带走磨损落下的金属细屑和污物;
•
4)防锈作用。吸附于零件表面的油膜,可保护零部件表面免遭锈蚀。
避免共振的措施:消除引起振动的根源,如改变机械零件自身的固有频率,装设 消振器,改变外界周期性载荷的频率或消除外界周期性载荷等。
第9页/共22页
第二节 机械零件常用材料及其选用原则
一、常用材料
•
钢(含C量<1.4%)碳素钢(普通、优质碳素钢)、合金钢、铸钢。
•
铸铁:(含C>2.06%)易成型、价廉、吸振、可靠性差。
第17页/共22页
机械的润滑
三、润滑剂的选用原则 在设备事故中,润滑事故占很大比重,而润滑剂选择不当又是造成润滑事故的 一个重要因素,选用润滑剂的基本原则是: 1)载荷大时,宜选用粘度或稠度大的润滑油或脂。粘度愈大,油膜强度愈高, 承载能力愈大; 2)转速高时,宜选用粘度或稠度低的润滑油或脂,以避免过大的运动阻力和发 热; 3)工作温度高时,宜选用粘度或稠度大的润滑油或脂,以保证在工作温度下要 求的粘性。 总之,重载、低速和高温宜选用粘度或稠度大的油或脂;轻载、高速和低温宜 选用粘度或稠度小的油或脂。在实用中,不少机器的润滑剂是根据使用经验来确定 的。
3)当零件以刚度为主要要求时,可选用一般强度的材料; 4)当零件以耐磨性为主要要求时,可选用减摩、耐磨材料;
5)当零件要求重量轻时,应选用轻合金、塑料或高强度材料
机械零件设计概论PPT(共 40张)
第9章 机械零件设计概论
§9-1 机械零件设计概论 §9-2 机械零件的强度 §9-3 机械零件的接触强度 §9-4 机械零件的耐磨性 §9-5 机械制造常用材料及其选择 §9-6 公差与配合、表面粗糙度和优先数系 §9-7 机械零件的工艺性及标准化
§9-1 机械零件设计概论
机械设计应满足的要求:
计算应力-----按名义载荷计算所得之应力: σ、τ
强度判 定条件:
[] []
其中
[
]
lim
S
[ ] lim
S
[σ]=、[τ]-----许用应力 S-----安全系数
σlim、τ lim -----极限应力,由实验方法测定。
一、应力的种类
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。
机械零件的失效: 机械零件曲于某种原因不能正常工作时,称为失效。
工作能力----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。
如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带
3)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
§9-3 机械零件的接触强度
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后,
由于变形其接触处为一小面积,通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大,这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。 如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
σmax
σa
σmax σmin σm
σmax
σa
σmin
σa
σa σm
§9-1 机械零件设计概论 §9-2 机械零件的强度 §9-3 机械零件的接触强度 §9-4 机械零件的耐磨性 §9-5 机械制造常用材料及其选择 §9-6 公差与配合、表面粗糙度和优先数系 §9-7 机械零件的工艺性及标准化
§9-1 机械零件设计概论
机械设计应满足的要求:
计算应力-----按名义载荷计算所得之应力: σ、τ
强度判 定条件:
[] []
其中
[
]
lim
S
[ ] lim
S
[σ]=、[τ]-----许用应力 S-----安全系数
σlim、τ lim -----极限应力,由实验方法测定。
一、应力的种类
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。
机械零件的失效: 机械零件曲于某种原因不能正常工作时,称为失效。
工作能力----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。
如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带
3)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
§9-3 机械零件的接触强度
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后,
由于变形其接触处为一小面积,通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大,这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。 如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
σmax
σa
σmax σmin σm
σmax
σa
σmin
σa
σa σm
机械零件设计概论 ppt课件
机械零件设计概论
1
前言 机械零件设计概述
机械零件的强度 机械制造中常用材料及其选择 公差与配合、表面粗糙度和优先数列
机械零件的工艺性及标准化
2
精品资料
• 你怎么称呼老师? • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点,你
是否会认为老师的教学方法需要改进? • 你所经历的课堂,是讲座式还是讨论式? • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒,也不怕那风雨狂,只怕先生骂我
非金属材料如塑料、橡胶等 。
一、金属材料
常用金属 材料
铸铁 含碳量>2% 钢 含碳量≤ 2% 铜合金
铁碳合金
1.铸铁:灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
特点:良好的液态流动性,可铸造成形状复杂的零件。较好的减 震性、耐磨性、切削性(指灰铸铁)、成本低廉。
应用:应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。
•当σmax、σmin均维持常数→稳定交变应力 •当σmax和σmin的数值随时间而改变→不稳定的变应力
2.交变应力的特征及典型的交变应力
交变应力-随时间作周期性变化的应力
平均应 m 力 ma2 x: min
应力幅 a: ma2 xmin
16
三、变应力下的许用应力
变应力下,零件的损坏形式是疲劳断裂。具有以下特征:
失效形式→ 强度、刚度、振动稳定性、耐磨性、温度等。
准则:根据各种失效形式而定。但常根据一个或几个主要失 效形式确定。
10
1、强度准则
失效形式
计算准则
1. 整 体
静应→整体 力 破坏
整体断裂(脆性材料) 过大的残余变形
强
(塑性材料)
B S
静 强
S S 度
度 变应力 →疲劳破坏 →疲劳断裂 (塑、脆性材料)
1
前言 机械零件设计概述
机械零件的强度 机械制造中常用材料及其选择 公差与配合、表面粗糙度和优先数列
机械零件的工艺性及标准化
2
精品资料
• 你怎么称呼老师? • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点,你
是否会认为老师的教学方法需要改进? • 你所经历的课堂,是讲座式还是讨论式? • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒,也不怕那风雨狂,只怕先生骂我
非金属材料如塑料、橡胶等 。
一、金属材料
常用金属 材料
铸铁 含碳量>2% 钢 含碳量≤ 2% 铜合金
铁碳合金
1.铸铁:灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
特点:良好的液态流动性,可铸造成形状复杂的零件。较好的减 震性、耐磨性、切削性(指灰铸铁)、成本低廉。
应用:应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。
•当σmax、σmin均维持常数→稳定交变应力 •当σmax和σmin的数值随时间而改变→不稳定的变应力
2.交变应力的特征及典型的交变应力
交变应力-随时间作周期性变化的应力
平均应 m 力 ma2 x: min
应力幅 a: ma2 xmin
16
三、变应力下的许用应力
变应力下,零件的损坏形式是疲劳断裂。具有以下特征:
失效形式→ 强度、刚度、振动稳定性、耐磨性、温度等。
准则:根据各种失效形式而定。但常根据一个或几个主要失 效形式确定。
10
1、强度准则
失效形式
计算准则
1. 整 体
静应→整体 力 破坏
整体断裂(脆性材料) 过大的残余变形
强
(塑性材料)
B S
静 强
S S 度
度 变应力 →疲劳破坏 →疲劳断裂 (塑、脆性材料)
机械零件设计总论PPT(共 52张)
一般而言,机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一 环。机械设计是一个创造性的工作过程,实践经验是保 证设计质量的重要因素。因此,要求设计者特别注意经 验的积累。 一部完整的机器是一个复杂的系统。要提高设计质量,必须有一个科学的设计程序。
机械设计的一般过程: ▲ 计划阶段
▲ 方案设计阶段
▲ 技术设计阶段
▲使用功能要求 ▲经济性要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下,根 据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何,一般 来说,对机器都要提出以下的基本要求:
▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要 靠正确地选择机器的工作原理,正确地设计或选用能 够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机, 以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
计 评价
决策----选定方案
明确构形要求 结构化
选择材料、确定尺寸
评价
决策—确定结构形状与尺寸
技
零件设计
术
部件设计
设
计
总体设计
编制技术文件
§2-3 对机器的主要要求
----在满足预期功能的前提下,要求性能好、效率高、 成本低,造型美观,要求如下:
2)选用高效率的传动系统,尽可能减少传动的中间 环节,以期降低能源消耗。
3)适当地采用防护及润滑,以延长机器的使用寿命。
4)采用可靠的密封,减少或消除渗漏现象。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
1)要使机器的操作者方便和安全。因此设计时要按照人 机工程学的观点布置各种按钮、手柄,使操作方式符合 人们的 心理和习惯。同时,设置完善的安全装置、报警 装置、显示装置等。
机械设计的一般过程: ▲ 计划阶段
▲ 方案设计阶段
▲ 技术设计阶段
▲使用功能要求 ▲经济性要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下,根 据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何,一般 来说,对机器都要提出以下的基本要求:
▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要 靠正确地选择机器的工作原理,正确地设计或选用能 够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机, 以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
计 评价
决策----选定方案
明确构形要求 结构化
选择材料、确定尺寸
评价
决策—确定结构形状与尺寸
技
零件设计
术
部件设计
设
计
总体设计
编制技术文件
§2-3 对机器的主要要求
----在满足预期功能的前提下,要求性能好、效率高、 成本低,造型美观,要求如下:
2)选用高效率的传动系统,尽可能减少传动的中间 环节,以期降低能源消耗。
3)适当地采用防护及润滑,以延长机器的使用寿命。
4)采用可靠的密封,减少或消除渗漏现象。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
1)要使机器的操作者方便和安全。因此设计时要按照人 机工程学的观点布置各种按钮、手柄,使操作方式符合 人们的 心理和习惯。同时,设置完善的安全装置、报警 装置、显示装置等。
第9章机械零件设计概论new
•计算载荷---载荷系数与名义载荷的乘积。 •名义应力---按名义载荷计算所得应力。计算应力---按名义载荷计算所得应力:
•当机械零件按强度条件判定时,可采用许用应力法或者安全系数法:
•许用应力法:
•安全系数法:
•[σ]=、[τ]-----许用应力
•S---安全系数;[S]---许用安全系数
•σ 、τ PPT文档演l模im板 lim -----极限应力,武汉由科技实学验院专方用 法测定。
第9章机械零件设计概论 new
PPT文档演模板
2020/11/27
第9章机械零件设计概论new
•§9-1 机械零件设计概 •机械设计应论满足的要求:
•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。
•机械零件的失效: • 机械零件曲于某种原因不能正常工作时,称为失效。
•工作能力----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。
•零件的失效形式: 断裂或塑性变形; 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。如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、
带传动等。机械零件虽然有多种可能的失效形式,归纳起来最主要的为
•塑性材料,取屈服极限σS
作为极限应力,许用应力为:
•脆性材料:取强度极限σB
作为极限应力,许用应力为:
•对于静应力下的组织均匀的脆性材料,如淬火后低温回
火的高强度钢,还应考虑应力集中的影响;对于内部组
织的不均匀性已远大于外部应力集中的影响的脆性材料,
计算时不考虑应力集中。
•退火:将钢加热到一定温度,并保温到一定时间后,随炉缓慢
08 机械零件设计概述PPT课件
轴承盖在加工两端面和外 圆时无法装夹,改成图b、 c所示的结构就容易装夹了。
a)所示的床身立柱结构加 工导轨面时不便于安装, 加上一个工艺凸台(图b) 就好安装了。
24
2.减少工件装夹次数
减少工件的装夹次数有利于提高切削效率, 保证加工面之间的位置精度。
25
3.减少刀具种类
尽量减少刀具种类有利于提高劳动 生产率和降低成本。
食品机械有防止污染的要求;大型设 6
备有便于运输与安装的要求等。
使用要求
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、造型美观等。
7
工作能力要求
强度
刚度 耐磨性 稳定性 耐热性 寿命
8
(一)强度
机械零件的强度是指其抵抗体积断裂、塑性变形 和表面损坏这类失效的能力。
通常只进行条件性计算,通过限制影响磨损的主要条件防 止产生过大的磨损量。
为防止产生过大的磨损应满以下条件:
压强不超过许用值
p≤[p]
速度不超过许用值
v≤[v]
压强与速度乘积不超过许用值 pv≤[pv]
12
(四)振动稳定性
机械零件周期性产生弹性变形的现象称为振动。
共振:当机器的自振频率与周期性干扰力变化频率相同或
料
切削刀具等结构中。 金属基复合材料、非金属基复合材料
4.复合材料—具有较高的强度和弹性模量,主要用于航空、 航天等领域。
19
铸铁(含碳量 2%): HT200 、 QT400 15 等;
根据用途分
金属
钢
根据含碳量
结构钢
优质:10、15、20、45 等 普通: Q235 、 Q275
a)所示的床身立柱结构加 工导轨面时不便于安装, 加上一个工艺凸台(图b) 就好安装了。
24
2.减少工件装夹次数
减少工件的装夹次数有利于提高切削效率, 保证加工面之间的位置精度。
25
3.减少刀具种类
尽量减少刀具种类有利于提高劳动 生产率和降低成本。
食品机械有防止污染的要求;大型设 6
备有便于运输与安装的要求等。
使用要求
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、造型美观等。
7
工作能力要求
强度
刚度 耐磨性 稳定性 耐热性 寿命
8
(一)强度
机械零件的强度是指其抵抗体积断裂、塑性变形 和表面损坏这类失效的能力。
通常只进行条件性计算,通过限制影响磨损的主要条件防 止产生过大的磨损量。
为防止产生过大的磨损应满以下条件:
压强不超过许用值
p≤[p]
速度不超过许用值
v≤[v]
压强与速度乘积不超过许用值 pv≤[pv]
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(四)振动稳定性
机械零件周期性产生弹性变形的现象称为振动。
共振:当机器的自振频率与周期性干扰力变化频率相同或
料
切削刀具等结构中。 金属基复合材料、非金属基复合材料
4.复合材料—具有较高的强度和弹性模量,主要用于航空、 航天等领域。
19
铸铁(含碳量 2%): HT200 、 QT400 15 等;
根据用途分
金属
钢
根据含碳量
结构钢
优质:10、15、20、45 等 普通: Q235 、 Q275
9 第九章 机械零件设计概论1PPT课件
失效(failure): 机械零件由于某种原因不能
正常工作时
常见失效形式:
整体断裂或塑性变形——强度问题 表面破坏——表面强度或耐磨性问题 弹性变形过大——刚度问题 强烈震动——稳定性问题 联结的松弛、带的打滑等
7
8
9
10
工作能力:不发生失效时零件所能安全工作 的限度(常以零件承受载荷的大小表示,称 承载能力)
2
3
传动零件 轴系零件 联接零件 附件 机架
4
工作可靠 避免在预定寿命周期内失效
要 求
降低材料消耗,减少加工工时
成本低廉 采用标准化零、部件
大型零件采用组合结构
…
…
5
第9章 机械零件设计概论
机械零件的失效形式和计算准则 机械制造常用材料及其选择 零件结构的工艺性及标准化
6
9.1机械零件的失效形式和计算准则
如: 吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN
50 kN
工作能力计算准则(工作能力判定条件): 强度条件:应力≤许用应力 刚度条件:变形量≤许用变形量
……
11
9.1.1 机械零件的强度
计算准则:
载荷:作用于零件上的力或力矩
名义载荷:理想工作条件下的载荷
计算载荷:作用于零件的实际载荷,考虑各种附 加载荷
余变形
p
S
极限应力:屈服极限
S(S)
A
e
D E
B
e
17
2) 变应力下的极限应力
失效形式: →疲劳断裂 →极限应力与应力性 质、大小、N有关
疲劳极限σr:
有限寿命区 无限寿命区
rlime
r
k
rN
正常工作时
常见失效形式:
整体断裂或塑性变形——强度问题 表面破坏——表面强度或耐磨性问题 弹性变形过大——刚度问题 强烈震动——稳定性问题 联结的松弛、带的打滑等
7
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工作能力:不发生失效时零件所能安全工作 的限度(常以零件承受载荷的大小表示,称 承载能力)
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3
传动零件 轴系零件 联接零件 附件 机架
4
工作可靠 避免在预定寿命周期内失效
要 求
降低材料消耗,减少加工工时
成本低廉 采用标准化零、部件
大型零件采用组合结构
…
…
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第9章 机械零件设计概论
机械零件的失效形式和计算准则 机械制造常用材料及其选择 零件结构的工艺性及标准化
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9.1机械零件的失效形式和计算准则
如: 吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN
50 kN
工作能力计算准则(工作能力判定条件): 强度条件:应力≤许用应力 刚度条件:变形量≤许用变形量
……
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9.1.1 机械零件的强度
计算准则:
载荷:作用于零件上的力或力矩
名义载荷:理想工作条件下的载荷
计算载荷:作用于零件的实际载荷,考虑各种附 加载荷
余变形
p
S
极限应力:屈服极限
S(S)
A
e
D E
B
e
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2) 变应力下的极限应力
失效形式: →疲劳断裂 →极限应力与应力性 质、大小、N有关
疲劳极限σr:
有限寿命区 无限寿命区
rlime
r
k
rN
机械零件设计概论
机械零件的失效: 机械零件曲于某种原因不能正常工作时,称为失效。
工作能力----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。
如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带
断裂或塑性变形;
传动等。机械零件虽然有多种可能的 失效形式,归纳起来最主要的为
过大的弹性变形;
2
变应力的循环特性:
σ
-1 = r min 0
+1 max
T
σ
σa
σa
σmax σmin σm o
----对称循环变应力 ----脉动循环变应力
----静应力
静应力是变应力的特例
σ
r =+1
σmax
σmin to
σa σa
σ=常数
o
t
σ
σmax
σa
σa
σm
t o σmin
t
循环变应力
对称循环变应力 r =-1
材料
种类规格
相对价格
碳素结构钢Q235 (φ 33~42)
1
优质碳素钢 (φ 29~50)
热轧圆滚合钢动金轴结承构钢钢((φφ292~95~05)0)
合金工具钢(φ 29~50) 4Cr9Si2耐热钢(φ 29~50)
1.5~1.8 1.7~2.5
3 3~20
5
灰铸铁铸件 碳素铸钢件铸件
铜合金、铝合金铸件
磨损↑ →间隙↑、 精度↓、效率↓、振动↑、 冲击↑、噪音↑
据统计,约有80%的损坏零件是因磨损而报废的。
磨损的主要类型 :硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸蜂,在摩擦过程中引起的材料脱落现象称为磨 粒磨损 。硬质颗粒可能是零件本身磨损造成的金属微粒,也可能是外来的尘 土杂质等。摩擦面间的硬粒,能使表面材料脱落而留下沟纹。