第六章機械零件設(shè)計和計算概論

第六章機械零件設(shè)計和計算概論本章主要引見機械零件的任務(wù)才干準(zhǔn)那么，機械零件常用資料及其選擇，零件許用應(yīng)力和平安系數(shù)。第1頁§6-1機械零件的任務(wù)才干準(zhǔn)那么§6-2機械制造中常用資料及其選擇§6-3許用應(yīng)力和平安系數(shù)第2頁§6-4機械零件的工藝性和規(guī)范化一、機械設(shè)計的根本要求1、對機械設(shè)計的要求a)對機器運用功能方面的要求。b)對機器經(jīng)濟性的要求。2、對機械零件設(shè)計的根本要求a)有足夠的強度和剛度，有一定的耐磨性，無劇烈的振動，具有耐熱性。b)要盡量降低零件的消費、制造本錢?！?-1機械零件的任務(wù)才干準(zhǔn)那么第3頁1〕建立零件的受力模型，確定零件的計算載荷2〕選擇零件的根本類型與構(gòu)造。3〕選擇零件的資料。4〕按能夠的失效方式確定零件的計算準(zhǔn)那么，并確定零件的根本尺寸，并加于規(guī)范化和圓整。5〕零件的構(gòu)造設(shè)計。6〕繪制零件的任務(wù)圖，并編寫計算闡明書。二、機械零件設(shè)計的普通步驟第4頁三、機械零件的失效方式失效——零件喪失正常任務(wù)才干或達不到設(shè)計要求的性能。失效方式——強度失效、剛度失效、磨損失效、振動、精度失效、噪聲失效、可靠性失效。四、機械零件的計算準(zhǔn)那么任務(wù)才干——零件不發(fā)生失效時的平安任務(wù)限制。計算準(zhǔn)那么——以防止產(chǎn)生各種能夠失效為目的而擬定的零件任務(wù)才干計算根據(jù)的根本原那么。第5頁1、強度準(zhǔn)那么強度——零件在載荷作用下抵抗破壞的才干。S——平安系數(shù)：思索到載荷、機械性能均勻性、零件重要程度而選取的系數(shù)，S≥1。第6頁2、剛度準(zhǔn)那么剛度——零件在載荷作用下抵抗彈性變形的才干。y——可以是撓度、偏轉(zhuǎn)角或改動角。3、耐磨性準(zhǔn)那么磨損性——作相對運動的零件其任務(wù)外表抵抗磨損的才干。第7頁典型的磨損過程：1、磨合磨損過程2、穩(wěn)定磨損階段3、急劇磨損階段磨料磨損膠合磨損疲勞點蝕第8頁5、耐熱性準(zhǔn)那么4、振動和噪聲準(zhǔn)那么機器任務(wù)時不能發(fā)生超越允許的振動景象。溫度升高零件承載才干降低。引起熱變形及附加熱應(yīng)力，蠕變。破壞正常的光滑條件，改動聯(lián)接零件間的間隙，降低機器的精度。第9頁前往節(jié)目錄§6-2機械制造中常用資料及其選擇一、機械零件的常用資料1、黑色金屬碳鋼與合金鋼——運用最廣泛。鑄鐵——脆性資料，只適用于鑄造零件，可鑄呵斥外形復(fù)雜的零件。灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵。鑄鋼——鑄造性比鑄鐵差，但比鍛鋼和軋制鋼好。強度性比鑄鐵好，但比鍛鋼和軋制鋼差。第10頁鋼制零件常用的熱處置方法：１、退火２、正火加熱到臨界溫度，保溫，隨爐溫冷卻。消除內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能。靜止空氣中冷卻，提高硬度及剛度，部分消除內(nèi)應(yīng)力。３、淬火急速冷卻〔水冷或油冷〕，大大提高了硬度，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。４、回火淬火鋼重新加熱到臨界溫度以下，保溫，靜止空氣中冷卻，消除內(nèi)應(yīng)力，堅持高硬度。第11頁低溫回火150－250——刀具，量具滾動軸承中溫回火300－450——彈簧高溫回火450－650〔調(diào)質(zhì)〕——齒輪，軸，重要螺栓5、外表熱處置1〕外表淬火火焰加熱、感應(yīng)電流加熱。常用于：齒輪、中軸、曲軸。2〕化學(xué)熱處置滲碳、氮化、氰化第12頁2、有色金屬1)鋁合金——分量輕、導(dǎo)熱導(dǎo)電性較好、塑性好、抗氧化性好2)銅合金——黃銅：Cu與Zn合金青銅：Cu與Sn的合金無錫青銅：Cu與鋁、硅、錳、鎳的合金3、非金屬資料橡膠——彈性、絕緣性好，常用作彈性元件和密封元件、減震元件。塑料——輕、易加工成形、減摩性好，強度低，可作為普通機械零件、絕緣體。陶瓷——電熱性好，硬度高。4、復(fù)合資料第13頁二、機械零件資料選用的原那么1、運用要求2、工藝要求3、經(jīng)濟性要求第14頁前往節(jié)目錄§6-3許用應(yīng)力和平安系數(shù)不隨時間變化或變化緩慢的應(yīng)力。1、靜應(yīng)力——一、應(yīng)力的分類2、變應(yīng)力——隨時間變化的應(yīng)力。循環(huán)變應(yīng)力——具有周期性的變應(yīng)力。1)根本參數(shù):平均應(yīng)力:應(yīng)力幅:最大應(yīng)力:最小應(yīng)力:第15頁2〕變應(yīng)力種類：表示變應(yīng)力中應(yīng)力變化的情況。應(yīng)力循環(huán)特性:-1<γ<+1——不對稱循環(huán)變應(yīng)力γ=0——脈動循環(huán)變應(yīng)力γ=+1——靜應(yīng)力γ=–1——對稱循環(huán)變應(yīng)力第16頁穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力——T、σm、σa均不變第17頁二、選擇許用應(yīng)力的方法許用應(yīng)力——設(shè)計零件時所根據(jù)的條件應(yīng)力。1、查許用應(yīng)力表法2、部分系數(shù)法平安系數(shù)：S1——思索計算載荷及應(yīng)力準(zhǔn)確性的系數(shù)取1～1.5S2——思索資料機械性能均勻性的系數(shù)S3——思索零件重要程度的系數(shù)取1～1.5第18頁靜應(yīng)力下塑性資料失效方式——塑性變形靜應(yīng)力下脆性資料失效方式——斷裂變應(yīng)力作用下機械零件的失效方式——疲勞斷裂第19頁疲勞破壞特征：1〕斷裂過程：①產(chǎn)生初始裂紋?！矐?yīng)力較大處〕②裂紋尖端在切應(yīng)力作用下，反復(fù)擴展，直至產(chǎn)生疲勞斷裂。2〕斷裂面：①光滑區(qū)〔疲勞開展區(qū)〕②粗糙區(qū)〔脆性斷裂區(qū)〕3〕無明顯塑性變形的脆性忽然斷裂4〕破壞時的應(yīng)力〔疲勞極限〕遠(yuǎn)小于資料的屈服極限。影響要素：不僅與資料性能有關(guān)，變應(yīng)力的循環(huán)特性，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，應(yīng)力幅都對疲勞極限有很大影響。疲勞破壞的機理：損傷的累積。第20頁第21頁塑性資料拉伸斷口形貌脆性資料拉伸斷口形貌資料疲勞破壞斷口形貌光滑的疲勞開展區(qū)粗糙的脆性斷裂區(qū)第22頁——疲勞極限，資料經(jīng)過N次應(yīng)力循環(huán)后，不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力值。疲勞壽命〔N〕——資料疲勞失效前所閱歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N。疲勞曲線：應(yīng)力循環(huán)特性一定時，資料的疲勞極限與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)之間關(guān)系的曲線。N0—循環(huán)基數(shù)—耐久極限第23頁kσ——應(yīng)力集中系數(shù)εσ——尺寸系數(shù)β——外表形狀系數(shù)變應(yīng)力下，取資料的疲勞極限為極限應(yīng)力！γ=0脈動循環(huán)變應(yīng)力下：γ=–1對稱循環(huán)變應(yīng)力下：第24頁前往節(jié)目錄§6-4機械零件的工藝性和規(guī)范化一、工藝性——零件的構(gòu)造既能滿足運用的要求，又便于加工，而且加工費用最少，那么這種構(gòu)培育是符合工藝性的。1、選擇合理的毛坯種類。2、零件的構(gòu)造要簡單合理。3、規(guī)定合理的制造精度和外表粗糙度。零件的工藝性要求：將零件的型式、規(guī)格、實驗方法、質(zhì)量鑒定及標(biāo)號等規(guī)范化，在機械制造及設(shè)計中具有艱苦意義。第25頁二、規(guī)范化規(guī)范化：指以制定規(guī)范和貫徹規(guī)范為主要內(nèi)容的全部活動過程。規(guī)范化的原那么：一致、簡化、協(xié)調(diào)、優(yōu)化。規(guī)范化的意義：