机械设计基础第9章 机械零件设计概论(1)
37页1、9-2 机械零件的强度,9-5 机械制造常用材料及其选择,第9章 机械零件设计概述,9-1 机械零件设计概述,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。,一、机械设计应满足的要求:,机械零件设计概述,机械零件的设计也必须满足上述要求既要工作可靠,又要成本低廉。,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,二、机械零件的工作能力,三、机械零件的失效,由于某种原因零件不能正常工作时,称为失效。,(一)整体断裂,整体断裂是指零件在载荷作用下,其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂,或在变应力作用下,危险截面发生的疲劳断裂。,齿轮轮齿断裂,轴承内圈断裂,轴承外圈、滚动体断裂,机械零件常见的失效形式:,断裂、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。,机械零件设计概述,(二)塑性变形,当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限,零件将产生塑性(残余)变形。,齿轮齿面塑形变形,轴承外圈塑性变形,机械零件设计概述,轴承外
2、圈塑性变形,轴承内圈塑性变形,机械零件设计概述,(三)零件的表面破坏,零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳(点蚀)。,齿面接触疲劳(点蚀),轴瓦磨损,机械零件设计概述,轴承套圈点蚀,轴承内圈点蚀,机械零件设计概述,失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等。,强度条件:计算应力许用应力;,五、机械零件设计的步骤,5) 绘制工作图并标注必要的技术条件。,计算量许用量,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 ; 注意,零件尺寸的计算值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谁、规格加以圆整 。,失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等。,刚度条件:变形量N0,无限寿命区, 取N= N0 ,KN1,有限寿命,无限寿命,循环特性r不同时,材料的疲劳极限不同,疲劳曲线也不同,,6,但最大不超过,机械零件的强度,6,机械零件的强度,由于零件几何形状的变化、尺寸大小、表面状态等的影响,使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。,应力集中的影响引入有效应力集中系数无应力
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