2017年考研东北大学827机械设计课件第八章机械设计概述

下一页退出分目录上一页下一页退出第一节 机械零件的主要失效形式第七节 机械零件的工艺性及标准化第六节 机械零件的常用材料第五节 摩擦、磨损和润滑基础第四节 机械零件的强度第三节 机械零件设计的一般步骤第二节 机械零件的工作能力及工作能力准则本章目录下一页退出分目录上一页1.整体断裂:静强度断裂、疲劳强度断裂3.磨损：零件表面精度、尺寸、形貌改变4.过大的弹性变形：零件或机器不能正常工作 5.功能失效-带传动打滑、螺栓联接松动2.塑性变形：造成零件的尺寸、形状发生改变，零件丧失工作能力第一节 机械零件的主要失效形式失效：在规定的时间和使用期间内，机械零件不能完成规定功能。下一页退出分目录上一页失效样例整体断裂轮齿过载断裂轴的疲劳断裂第一节 机械零件的主要失效形式下一页退出分目录上一页失效样例塑性变形齿轮轮齿的塑性变形第一节 机械零件的主要失效形式下一页退出分目录上一页失效样例磨损齿轮轮齿表面的磨损磨料磨损胶合第一节 机械零件的主要失效形式下一页退出分目录上一页一、强度准则第二节 机械零件的工作能力及工作能力准则工作能力（承载能力）：机械零件在规定的使用期间内，不发生失效的安全工作限度。强度：机械零件抵抗破坏的能力强度不够：整体断裂塑性变形下一页退出分目录上一页二、刚度准则刚度：机械零件抵抗弹性变形的能力第二节 机械零件的工作能力及工作能力准则下一页退出分目录上一页三、耐磨性准则耐磨性：机械零件抵抗磨损失效的能力第二节 机械零件的工作能力及工作能力准则下一页退出分目录上一页四、振动稳定性准则 固有频率(自振频率)fp：机械结构的固有特性。激励：周期变化的载荷，频率f。齿轮的啮合力、 旋转构件的偏心质量等。第二节 机械零件的工作能力及工作能力准则下一页退出分目录上一页第三节 机械零件设计的一般步骤建 立 计 算 模 型受 力 分 析确 定 计 算 准 则选 择 材 料确 定 主 要 几 何 尺 寸确 定 零 件 结 构 尺 寸绘 零 件 图编 写 说 明 书下一页退出分目录上一页第四节 机械零件的强度一、载荷的分类1.静载荷与变载荷2.名义载荷与计算载荷强度的计算方法静强度计算和疲劳强度计算下一页退出分目录上一页名 义 载 荷 、 计 算 载 荷原动机传动机工作机额定功率在理想工作条件工作阻力力学计算得名义载荷P、M、T、F计算载荷：载荷系数K×名义载荷第四节 机械零件的强度下一页退出分目录上一页二 、 应 力 的 分 类应力静应力 不随时间变化或缓慢变化变应力稳定变应力非稳定变应力有规律非稳定 变应力 无规律非稳定 变应力对称循环变应力脉动循环变应力非对称循环变应力第四节 机械零件的强度下一页退出分目录上一页tomax特征 max= min=ma=0 r =+1第四节 机械零件的强度静应力 不随时间变化或缓慢变化下一页退出分目录上一页稳定变应力变应力：随时间变化的应力tOmaxmmin a第四节 机械零件的强度稳 定 变 应 力脉动循环 r=0对称循环 r=1非对称循环 1N0ABCr第四节 机械零件的强度下一页退出分目录上一页注意: 1. NN0 取N=N0，KN=1，为无限寿命设计；NN0 KN1，为有限寿命设计。2. m由材料疲劳曲线决定常数。一般设计中， 钢制零件受弯曲应力，m=9; 3. N0103 按静应力问题处理。2 材料的疲劳曲线和疲劳极限第四节 机械零件的强度下一页退出分目录上一页3 机械零件的疲劳强度计算 对于对称循环，r= -1第四节 机械零件的强度下一页退出分目录上一页五、 零件的接触疲劳强度 1、整体强度 2、接触应力3、接触强度接触应力作用下的失效形式：接触疲劳破坏4、点蚀及影响点蚀形成的主要因素：接触应力 的大小第四节 机械零件的强度下一页退出分目录上一页赫兹公式第四节 机械零件的强度下一页退出分目录上一页一 、 常 见 的 几 种 摩 擦 状 态干摩擦边界摩擦液体摩擦混合摩擦第五节 摩擦、磨损和润滑基础下一页退出分目录上一页二、金属表面的磨损1.磨料磨损第五节 摩擦、磨损和润滑基础下一页退出分目录上一页2.粘着磨损热胶合冷胶合第五节 摩擦、磨损和润滑基础下一页退出分目录上一页3.接触疲劳磨损齿面点蚀齿面剥落第五节 摩擦、磨损和润滑基础下一页退出分目录上一页4.腐蚀磨损齿 面 腐 蚀第五节 摩擦、磨损和润滑基础下一页退出分目录上一页1.润滑剂的作用减少摩擦、降低磨损、防锈、降温冷却、润滑2. 润滑剂的种类液 体：润滑油（矿物油、合成油、动植物油）、 水（乳化液、水-乙二醇）；半固体：润滑脂（锂基脂、脲基脂、工业凡士林）；固 体：石墨、二流化钼、聚四氟乙烯气 体：空气、氮、氢等（气体动力轴承）第五节 摩擦、磨损和润滑基础三、润滑剂及其主要性能下一页退出分目录上一页第五节 摩擦、磨损和润滑基础3. 润滑油的性质粘度倾点闪点粘温特性粘压特性，油性，极压性等4. 润滑脂的性质针入度 表示润滑脂内阻力的大小和流动的强弱滴点油性，极压性等下一页退出分目录上一页第五节 摩擦、磨损和润滑基础5. 添加剂作用:可使润滑剂的机械性能发生根本性的变化分 类影响润滑剂物理性能：增粘剂、降凝剂、抗泡剂 、粘度指数改进剂等影响润滑剂化学性能：抗氧剂、防锈剂、油性剂、 清净分散剂、极压抗磨剂等下一页退出分目录上一页第六节 机械零件的常用材料一、钢 结构钢、工具钢、特殊钢 分 类碳素钢、合金钢低碳钢、中碳钢、高碳钢 普通碳素结构钢-Q235A.F 优质碳素结构钢-35、45、50、55 合金结构钢-加入Cr、Mo、Ni、Si、Ti、Mn等合金元素改善钢的机械性能和热处理性能。 铸钢-ZG270-500 下一页退出分目录上一页二、铸铁第六节 机械零件的常用材料性能：良好的铸造性、切削加工性、抗压性、耐磨性、减振性分 类灰铸铁-HT200球墨铸铁-QT500-7下一页退出分目录上一页第六节 机械零件的常用材料三、有色金属合金主要用来制造承受摩擦的零件，如轴承合金四、非金属材料主要有橡胶、塑料、皮革、压纸板等五、钢的热处理用来改善物理和机械性能下一页退出分目录上一页第六节 机械零件的常用材料 1 使用要求 2 工艺要求 3 经济性要求六、选用材料的要求：下一页退出分目录上一页第七节 机械零件的工艺性及标准化一、零件结构的工艺性在满足使用要求的前提下，制造和 装配的时间、劳动量、费用最少。1. 合理的毛坯种类2. 结构简单合理、便于制造、装配3. 合理的制造精度和表面粗糙度下一页退出分目录上一页精加工段粗加工段装有轴承的长孔第七节 机械零件的工艺性及标准化下一页退出分目录上一页机体上安装零件的凸台高度一致高度不一致第七节 机械零件的工艺性及标准化下一页退出分目录上一页第七节 机械零件的工艺性及标准化下一页退出分目录上一页第七节 机械零件的工艺性及标准化下一页退出分目录上一页第七节 机械零件的工艺性及标准化径向止口定位下一页退出分目录上一页轴肩太高, 不能拆卸 轴承第七节 机械零件的工艺性及标准化下一页退出分目录上一页螺栓的安装空间不足第七节 机械零件的工艺性及标准化下一页退出分目录上一页二、机械设计中的标准化标准化 好处：产品互换性好，维修方便。 标准件可进行专业化生产， 降低了成本，保证产品质量。第七节 机械零件的工艺性及标准化上一页分目录