机械设计 第一章 总论

机械零件 可以分为 两大类 （应用）
通用零件：各种机械中经常用
到的一般参数的零件。 例如： 螺钉 齿轮 链轮 直轴
专用零件：在特定类型的机器
中才能用到的零件。 例如： 飞机螺旋桨
内燃机曲轴
部件：协同工作的零件 组成的独立制造（装配） 的组合体
标准件：制定了国家标准，并由专门工厂生产的零部件
非标准件：进行单独设计 、加工的零件
现象：金属表面材料不断减小
疲劳点蚀
塑性变形
失效 零部件不能满足工作要求称为失效。
机 械
整体断裂：拉，压，弯，扭
零
件
过大的过残大余的应残力余：应加力工，热处理
的
主
要
零件表面的破坏：磨损，热处理
失
效
破坏正常工作条件引起的失效：
形
打滑，共振，胶合
式
5. 机械零件设计的基本要求
（1）避免在预期寿命期内失效 • 强度、刚度、寿命 （2）结构工艺性的要求 • 便于生产和装配 （3）经济性要求 • 降低成本 （4）质量小的要求 • 节约材料、减小惯性、增加运载量 （5）可靠性要求 • 工作条件和零件性能随机变化尽可能小；监测维护
(2)校核计算 σ= F/A ≤[σ] F ≤σlim A/s Sca = σlim/σ≥S σ ≥ lim σs
• 经验设计 • 模型实验设计
1. 类型选择
2. 受力分析
3. 失效分析
8. 绘图 写说明书
结机果械分设析计与的设内计容
4. 选择材料
7. 校核计算
6.零件结构设计 5.根据设计准则 确定尺寸
设计问题的综合性
机械设计
社会学 心理学 经济学
科学技术
工艺性
造型艺术
1.机器的组成
辅助系统，例如：润滑、显示、照明等
原动机部分 传动部分
控制系统
执行部分
2. 设计机器的一般程序
计划阶段
方案设计
信
息
技术设计
反 馈
、
修
试制、试验、鉴定、生产
改
技术文件的编制
3. 对机器的主要要求
• 使用功能的要求 • 经济性要求 “三化”--标准化、系列化、通用化 • 劳动保护要求 • 可靠性要求 • 其它专业要求
6. 机械零件的设计准则
• 强度要求：
避免在工作中发生断裂或不允许的残余 变形；
• 刚度要求：
避免零件在工作时的弹性变形超过允许的 限度；
• 寿命要求：
保证零件正常工作延续的时间。
来自百度文库
6. 机械零件的设计准则
设计准则 计算公式 失效形式 典型零部件
强度准则
lim/S 断裂、疲劳 轴、齿轮、带
破坏、残余 轮等
稳定循环变应力的基本参数
• 最大应力σmax, σm +σa • σ 最小应力 min= σm -σa σ σ σ • 平均应力 m = ( max + min)/2 • σ 应力幅 a = (σmax -σmin)/2 σ σ • 应力循环特性 r = min / max
• 应力循环次数 N • 低周疲劳、高周疲劳 ( N >104 )
第三章 机械零件的强度
• (1)设计机械零件的最基本准则: • 强度准则 • (2)机械零件的强度分为: • 静应力强度 N < 103 • 变应力强度 • (3)本章主要讨论 • 变应力下的疲劳强度
§3-1 材料的疲劳特性
复习几个概念
• 静应力 • 变应力:不稳定变应力、
稳定循环变应力
• 区别：T，σm,σa
变形
刚度准则 y[y]
弹性变形 轴、蜗杆等
寿命准则 满 足 额 定 寿 腐 蚀 、 磨 滚动轴承等
命
损、疲劳
振动稳定性 0.85f >fp 或 1.15f<fp
共振产生的 滚动轴承、 工作失常 齿 轮 、 滑 动
轴承
可靠性准则 R=N/N0
7.机械零件的设计方法
• 理论设计σ≤σlim/s 或 F/A ≤σlim/s (1)设计计算 A ≥SF/ σlim
第一篇 总论
第一章 绪 论
一.课程的性质 二.课程的内容 三.课程的任务
一.课程的性质
• 本课程是一门以一般通用零件的 设计为核心的设计性课程.论述它 们的基本设计理论与方法,培养学 生具有设计一般机械能力的技术 基础课程。
• 综合运用已学知识：制图 力学 金属学 （材料及工艺）公差配合等
• 了解、应用机械设计的新理论、新方法
4. 机械零件的主要实效形式
• （1）整体断裂 • （2）过大的残余变形 • （3）零件的表面破坏 • （4）破坏正常工作条件引起的失效
现象：①局部折断
②整体折断
齿面点蚀
现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。
点蚀实例
齿面胶合——严重的粘着磨损
现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。
齿面磨粒磨损
具有使用标准、规范、手册、图册及查 阅资料的能力；
掌握典型零件的实验方法，获得实验技 能的基本训练；
了解机械设计的新发展。培养创新能力。
第二章 机械设计总论
一. 机器的组成 二. 设计机器的一般程序与主要要求 三. 机械零件的主要失效形式 四. 设计机械零件时应满足的基本要求 五. 机械零件的设计准则 六. 机械零件的设计方法 七. 机械零件设计的一般步骤 八. 机械零件的材料及其选用 九. 机械零件设计中的标准化 十. 机械现代设计方法简介
二. 课程内容
• 一般参数（尺寸，精度，温度，压力 等）的通用零件
• 联接零件：螺钉、键、花键、过盈 • 机械传动件：带、链、齿轮、蜗轮 • 轴系零部件：轴、轴承、联轴器 • 其它零部件：弹簧、机座、减速箱
三. 课程的任务
培养学生掌握通用零件的设计原理、方 法和机械设计的一般规律；
树立正确的设计思想，了解国家当前的 有关技术经济政策；
题1. 图示交变应力的循环特征 γ＝( ) 1/3 2/3 2 3
• 题2. 图示交变应力循环特征γ，应力幅σa 和平均应力σm分别为( )
• γ＝2，σa＝20MPa，σm＝－10MPa γ＝2，σa＝－40MPa，σm＝10MPa γ＝－2，σa＝30MPa，σm＝－10MPa γ＝－2，σa＝30MPa，σm＝30MPa
• 若此钢材循环基数为N0 = 5 ╳ 105,
（一）σ- N 疲劳曲线 有限寿命,无限寿命 高周疲劳,低周疲劳
r
r
m
N0 N
r KN
有限寿命区间任意循环次
数N时的疲劳极限σrN
r
r
m
N0 N
r KN
K • N -----------寿命系数
•m, N0见教材23页
例题:
• 某钢材在有限寿命区的对称循环的疲 劳极限σ-1 = 260MPa