第二章机械设计总论2PPT课件
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3. 掌握机械零件的设计方法； 4. 掌握机械零件材料及选用原则，学会采用标准
重点
1）机械零件的极限应力、许用应力与安全 系数的概念和有关公式。
2）机械零件的设计准则 3）机械零件的材料 4）机械设计中的标准化
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度。
A F
[ ]
即
SF A
lim 其中 F ——作用于拉杆上的外载荷；
（2-7a）
A ——拉杆截面面积；
lim ——拉杆材料是极限应力； S ——设计安全系数（简称安全系数）
2. 校核计算
按其它办法初步设计出杆件的横截面尺寸，选用下列四式
之一进行校核。
F
A
F lim A S
Sca
lim
S
lim S
（2-7b） （2-7c） （2-7d） （2-7e）
二、经验设计
根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。 对典型化的零件是很有效的设计方法如：箱体、传动
件个各结构要素等。
1 、根据现有设备 2 、设计者的工作经验
三、模型实验设计
把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺寸样机进行实验。 对大而复杂的重要零件，费时、价高，只用于特别重要的设计。
四、现代设计
优化设计、可靠性设计、CAD 设计等。
§2-8 机械零件设计的一般步骤
1. 根据零件的使用要求，选择类型和结构。 2. 根据机器的工作要求，计算作用于零件上的载荷。 3. 根据零件的工作条件及特殊需要选择材料。 4. 据零件的失效形式确定设计准则——以确定零件的基本尺寸。 5. 根据工艺及标准化原则进行零件的结构设计。 6. 细节设计完成之后，必要时进行详细校核计算以判断结构合理性。 7. 画出零件的工作图，并写出计算说书。
第二章 机械设计总论
学习内容
1. 机械零件的设计准则 2. 机械零件的设计方法 3. 机械零件设计的一般步骤 4. 机械零件的材料及其选用 5. 机械零件设计中的标准化
基本要求
1. 掌握关于机械零件的极限应力、许用应力与安 全系数的基本概念；
2. 结合上节所学，能够根据零件的失效形式，拟 定设计准则；
常用热处理方法
1.淬火 加热至临界温度，保温，急冷。提高硬度、耐磨性。 以表面淬火常用。
2.渗碳淬火 渗碳然后淬火。使零件外硬内韧，耐磨、耐冲 击。
3.碳氮共渗 亦称氰化，目的同上。现在应用不多。 4.渗氮 热处理温度低，表面硬度大于渗碳淬火，适于硬化
后不磨削的零件，不耐冲击。
5.调质 淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切 削。 最常用的热处理方法之一。
ห้องสมุดไป่ตู้
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
对于可修复的零件，则是指平均故障间隔时间。
在工程实际中，平均寿命应用统计方法求得。
§2-7 机械零件的设计方法
分类： 一 、理论设计 二 、经验设计 三 、模型设计 四、现代设计
1、理论设计 1）根据使用要求，选择零件的类型和结构。 2）根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。 名义载荷（F、P、T）：力学公式计算出的载荷。 但：由于载荷作用的不平稳性、分布的不均匀性等 因素， 实际载荷大于名义载荷。——载荷系数K ∴ 计算载荷(Fc、Pc、Tc)=载荷系数×名义载荷 3）选择适当的材料。 4）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸 两种计算方法： a）设计计算：直接求出危险截面尺寸A。
冲压后焊接，简单的锻造 5. 材料的经济性：本身、加工、材料的利用率、组合材料、节省稀有
材料 6. 材料的供应状况
§2-10 机械零件设计中的标准化
机械零件设计的三化
标准化 系列化 通用化
§2-10 机械零件设计中的标准化
标准化：
所谓零件设计中的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、 设计方法、制图要求等，制定各种各样的大家共同遵守的标准。 标准化的优点： 1、能提高产品质量、降低成本； 2、统一了材料和零件的性能指标，便于比较分析，并提高了零件的可靠性； 3、采用标准的零部件，可减少设计的工作量，缩短设计周期，提高设计质量。 常用的有国标、部标及企业标准。
§2-6 机械零件的设计准则
三、寿命准则
腐蚀—尚无计算准则 影响寿命的主要因素 磨损—尚无定量计算方法
疲劳—以疲劳极限或额定载荷为计算依据
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
表征零件可靠性的另一指标是零件的平均工作时间 （也称为平均寿命）。
对于不可修复的零件，平均寿命是指其失效前的平均 工作时间；
系列化：
所谓系列化是指同一产品，在同一基本结构或基本尺寸条件下规定出若干个辅助尺寸不 同的产品。 如滚动轴承。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
6.正火（常化） 调整硬度、细化晶粒、便于切削。不重要 的零件可作为最终热处理。
7.退火 降低硬度、均匀组织、消除内应力。对铸、锻、焊 零件是常用的消除内应力的方法。
§2-9 机械零件的材料及其选用
二、选用原则
1. 载荷、应力的大小及性质 2. 零件的工作情况：所处环境、工作温度、磨损程度 3. 零件的尺寸及质量 4. 零件的复杂程度及材料的加工可能性。复杂可采用铸造毛坏、板材
结构设计是机械零件重要设计内容之一
类型选择
受力分析
选择材料
确定失效形式、建立计算准则
确定基本尺寸
结构设计（工艺性、标准化） N
校核计算
合理 Y 画零件图、写说明书
机械零件设计的一般步骤
§2-9 机械零件的材料及其选用
一、常用材料
1. 金属材料: 广泛应用 2. 高分子材料: 塑料、橡胶、合成纤维 3．陶瓷 4．复合材料：是以树脂为主料。
重点
1）机械零件的极限应力、许用应力与安全 系数的概念和有关公式。
2）机械零件的设计准则 3）机械零件的材料 4）机械设计中的标准化
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度。
A F
[ ]
即
SF A
lim 其中 F ——作用于拉杆上的外载荷；
（2-7a）
A ——拉杆截面面积；
lim ——拉杆材料是极限应力； S ——设计安全系数（简称安全系数）
2. 校核计算
按其它办法初步设计出杆件的横截面尺寸，选用下列四式
之一进行校核。
F
A
F lim A S
Sca
lim
S
lim S
（2-7b） （2-7c） （2-7d） （2-7e）
二、经验设计
根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。 对典型化的零件是很有效的设计方法如：箱体、传动
件个各结构要素等。
1 、根据现有设备 2 、设计者的工作经验
三、模型实验设计
把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺寸样机进行实验。 对大而复杂的重要零件，费时、价高，只用于特别重要的设计。
四、现代设计
优化设计、可靠性设计、CAD 设计等。
§2-8 机械零件设计的一般步骤
1. 根据零件的使用要求，选择类型和结构。 2. 根据机器的工作要求，计算作用于零件上的载荷。 3. 根据零件的工作条件及特殊需要选择材料。 4. 据零件的失效形式确定设计准则——以确定零件的基本尺寸。 5. 根据工艺及标准化原则进行零件的结构设计。 6. 细节设计完成之后，必要时进行详细校核计算以判断结构合理性。 7. 画出零件的工作图，并写出计算说书。
第二章 机械设计总论
学习内容
1. 机械零件的设计准则 2. 机械零件的设计方法 3. 机械零件设计的一般步骤 4. 机械零件的材料及其选用 5. 机械零件设计中的标准化
基本要求
1. 掌握关于机械零件的极限应力、许用应力与安 全系数的基本概念；
2. 结合上节所学，能够根据零件的失效形式，拟 定设计准则；
常用热处理方法
1.淬火 加热至临界温度，保温，急冷。提高硬度、耐磨性。 以表面淬火常用。
2.渗碳淬火 渗碳然后淬火。使零件外硬内韧，耐磨、耐冲 击。
3.碳氮共渗 亦称氰化，目的同上。现在应用不多。 4.渗氮 热处理温度低，表面硬度大于渗碳淬火，适于硬化
后不磨削的零件，不耐冲击。
5.调质 淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切 削。 最常用的热处理方法之一。
ห้องสมุดไป่ตู้
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
对于可修复的零件，则是指平均故障间隔时间。
在工程实际中，平均寿命应用统计方法求得。
§2-7 机械零件的设计方法
分类： 一 、理论设计 二 、经验设计 三 、模型设计 四、现代设计
1、理论设计 1）根据使用要求，选择零件的类型和结构。 2）根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。 名义载荷（F、P、T）：力学公式计算出的载荷。 但：由于载荷作用的不平稳性、分布的不均匀性等 因素， 实际载荷大于名义载荷。——载荷系数K ∴ 计算载荷(Fc、Pc、Tc)=载荷系数×名义载荷 3）选择适当的材料。 4）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸 两种计算方法： a）设计计算：直接求出危险截面尺寸A。
冲压后焊接，简单的锻造 5. 材料的经济性：本身、加工、材料的利用率、组合材料、节省稀有
材料 6. 材料的供应状况
§2-10 机械零件设计中的标准化
机械零件设计的三化
标准化 系列化 通用化
§2-10 机械零件设计中的标准化
标准化：
所谓零件设计中的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、 设计方法、制图要求等，制定各种各样的大家共同遵守的标准。 标准化的优点： 1、能提高产品质量、降低成本； 2、统一了材料和零件的性能指标，便于比较分析，并提高了零件的可靠性； 3、采用标准的零部件，可减少设计的工作量，缩短设计周期，提高设计质量。 常用的有国标、部标及企业标准。
§2-6 机械零件的设计准则
三、寿命准则
腐蚀—尚无计算准则 影响寿命的主要因素 磨损—尚无定量计算方法
疲劳—以疲劳极限或额定载荷为计算依据
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
表征零件可靠性的另一指标是零件的平均工作时间 （也称为平均寿命）。
对于不可修复的零件，平均寿命是指其失效前的平均 工作时间；
系列化：
所谓系列化是指同一产品，在同一基本结构或基本尺寸条件下规定出若干个辅助尺寸不 同的产品。 如滚动轴承。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
6.正火（常化） 调整硬度、细化晶粒、便于切削。不重要 的零件可作为最终热处理。
7.退火 降低硬度、均匀组织、消除内应力。对铸、锻、焊 零件是常用的消除内应力的方法。
§2-9 机械零件的材料及其选用
二、选用原则
1. 载荷、应力的大小及性质 2. 零件的工作情况：所处环境、工作温度、磨损程度 3. 零件的尺寸及质量 4. 零件的复杂程度及材料的加工可能性。复杂可采用铸造毛坏、板材
结构设计是机械零件重要设计内容之一
类型选择
受力分析
选择材料
确定失效形式、建立计算准则
确定基本尺寸
结构设计（工艺性、标准化） N
校核计算
合理 Y 画零件图、写说明书
机械零件设计的一般步骤
§2-9 机械零件的材料及其选用
一、常用材料
1. 金属材料: 广泛应用 2. 高分子材料: 塑料、橡胶、合成纤维 3．陶瓷 4．复合材料：是以树脂为主料。