第十章机械零件设计概述ppt课件

1、第十章第十章 机械零件设计概论机械零件设计概论第一节第一节 机械零件的任务才干和设计准那机械零件的任务才干和设计准那么么第二节第二节 机械零件常用资料及其选择原那机械零件常用资料及其选择原那么么第三节第三节 机械的光滑机械的光滑第四节第四节 机械零件的工艺性及规范化机械零件的工艺性及规范化 任务才干：在不发生失效的条件下，零件所能平安任务的任务才干：在不发生失效的条件下，零件所能平安任务的限制。对载荷而言，即为承载才干。限制。对载荷而言，即为承载才干。 失效：机械零件由于某种缘由不能正常任务称为失效。失效：机械零件由于某种缘由不能正常任务称为失效。第一节第一节 机械零件的任务才干及计算准那机械

2、零件的任务才干及计算准那么么 计算准那么：针对零件的不同失效方式建立的断定零件任计算准那么：针对零件的不同失效方式建立的断定零件任务才干的条件，称为设计准那么。常用设计准那么有强度准那务才干的条件，称为设计准那么。常用设计准那么有强度准那么、刚度准那么、耐磨性准那么和振动稳定性准那么等。么、刚度准那么、耐磨性准那么和振动稳定性准那么等。 设计应满足的要求设计应满足的要求 ：既要可靠，又要本钱低，防止在预定：既要可靠，又要本钱低，防止在预定寿命期内失效。寿命期内失效。 零件常见失效方式有断裂，外表失效接触疲劳、外表压溃、磨损、胶合，过大的塑性变形，过大的弹性变形，振动失稳，打滑和滑移等。一、强度

3、一、强度 (一)载荷 名义载荷：在理想的平稳任务条件下，作用在零件上的载荷称为名义载荷。 计算载荷：机器运转时，除名义载荷外，还会遭到有各种附加载荷的作用，其影响用载荷系数k工况系数来估计。载荷系数k1与名义载荷的乘积，称为计算载荷。机械零件的设计计算是根据计算载荷进展的。 强度：强度： 零件接受载荷后，抵抗破坏的才干。零件接受载荷后，抵抗破坏的才干。 变载荷：大小和方向随时间变化的载荷。变载荷：大小和方向随时间变化的载荷。机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么 静载荷：大小和方向不随时间变化的载荷。静载荷：大小和方向不随时间变化的载荷。 零件受载时，在本体内产生应力为整

4、体强度问题。整体强度包括拉压、弯曲、改动、剪切等几种类型。假设零件整体强度缺乏，就会产生断裂或过大的塑性变形，呵斥零件失效。设计时必需满足的强度条件为： 、 二 整体强度三外表强度 零件受载时，在传力接触外表上产生应力为外表强度问题。零件的外表强度包括挤压强度和接触强度两种类型。 挤压强度：经过面接触传力时会产生挤压应力p，它能够使零件外表压溃破坏，呵斥失效。 设计时应满足的强度条件为：ppAF机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么 挤压破坏首先在强度较弱的资料外表产生，所以式中p值应取两零件中许用挤压应力较小者。 接触强度：两零件经过点、线接触高副传送载荷时，受载后由于

5、弹性变形其接触区为一很小面积，表层产生的部分应力很大，称为接触应力，其最大值用H表示。这时零件的强度称为接触强度。 设计时应满足的强度条件为：HH机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么212111111EEFnH222b(1bEFbEFnnH418. 0)2122121式中，为综合曲率半径，21212EEEEEE为综合弹性模量，对于钢或铸铁，可取泊松比1=2=0.3 ，其值为：机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么 由弹性力学的分析可知，当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压时，其最大接触应力H发生在接触区的中线上，其值1 、2为资料的泊松比；E1、

6、E2为资料的弹性模量；SlimSlimHHlimSH 许用应力是设计零件时所根据的条件应力，是强度条件的判据。它取决于应力的种类、零件资料的极限应力和平安系数等。合理的许用应力可使零件在具有足够强度的同时轻巧、紧凑和经济。计算法是确定许用应力的主要方法。其公式为：lim为极限正应力；机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么四许用应力lim为极限剪应力；Hlim为接触疲劳极限应力；S为平安系数；SH为资料的接触疲劳平安系数。 平安系数：极限应力与许用应力的比值称为平安系数。平安系数：极限应力与许用应力的比值称为平安系数。机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那

7、么么S3为思索零件的重要性系数，普通取S3=11.5。S2为思索资料机械性能均匀性系数，对锻钢或轧钢件S2=1.21.5；对铸铁件取S2=1.52.5；S1为思索载荷及计算应力的准确性系数，普通取S1=11.5； 平安系数可用查表法和部分系数法确定。部分系数法也是一种比较常用的方法，普通用于无可靠资料直接确定平安系数的情况下。总平安系数是以几个影响要素系数的连乘积来确定的。即： S=S1S2S3 刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的才干。 刚度对于某些弹性变形超越一定数值后，会影响机器任务质量的零件尤为重要。二、二、 刚度刚度机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么式中

8、y、 、 分别为零件的挠度、改动角和偏转角； y、 、分别为其对应的许用值，其按零件的运用要求来确定。刚度条件：yy； ； ；三、耐磨性三、耐磨性 实践运用中，常用限制压强p来控制磨损和限制pv值v为磨擦副相对运动速度来控制发热量，即机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么 耐磨性是指作相对运动的零件外表在载荷作用下抵抗磨损的才干。p为许用压强；pv为pv的许用值，其值由摩擦副资料确定。 耐磨性条件为： pp， pvpv 四、 振动稳定性 在高速机械中，当机械零件的固有频率与周期性载荷的频率机器内的激振源频率的整数倍一样或接近时，就会产生共振。共振时振幅急剧增大，这种景象称

9、为失去振动稳定性。零件一但失去振动稳定性，将丧失任务才干，甚至断裂而酿成艰苦事故。机械零件的任务才干及计算准那机械零件的任务才干及计算准那么么 防止共振的措施：消除引起振动的根源，如改动机械零件本身的固有频率，装设消振器，改动外界周期性载荷的频率或消除外界周期性载荷等。第二节第二节 机械零件常用资料及其选用原那机械零件常用资料及其选用原那么么钢含量钢含量1.41.4碳素钢碳素钢( (普通、优质碳素钢普通、优质碳素钢) )、合金钢、铸、合金钢、铸钢。钢。铸铁铸铁: :含含2.062.06易成型、价廉、吸振、可靠性差。易成型、价廉、吸振、可靠性差。有色金属：有特殊性能有色金属：有特殊性能( (减摩

10、、抗腐、电减摩、抗腐、电。非金属：塑料、橡胶。非金属：塑料、橡胶。一、常用资料一、常用资料常用资料的分类和运用表二、选用原那二、选用原那么么 1、运用要求机械零件常用资料及其选用原机械零件常用资料及其选用原那么那么 5)当零件要求分量轻时，应选用轻合金、塑料或高强度资料 4)当零件以耐磨性为主要要求时，可选用减摩、耐磨资料； 3)当零件以刚度为主要要求时，可选用普通强度的资料； 2)当零件受拉伸载荷、剪切载荷、冲击载荷、变载荷或受力后产生交变应力时，应选用钢材；受压零件可选用铸铁； 1)当零件所受的载荷大或要求尺寸小时，可选择强度较高的资料；零件所选用的资料应与所受载荷相顺应。 2、工艺要求

11、零件所选用的资料应与制造工艺相顺应。机械零件常用资料及其选用原机械零件常用资料及其选用原那么那么 3、经济性要求、经济性要求 在机械产品本钱中，资料本钱普通占在机械产品本钱中，资料本钱普通占1/3以上。因此，在满足以上。因此，在满足运用要求的前提下，应尽量选用价钱低廉的资料，这是零件资料运用要求的前提下，应尽量选用价钱低廉的资料，这是零件资料选用时应遵照的普遍原那么。除此而外还有：选用时应遵照的普遍原那么。除此而外还有： 2对精度高、需求切削加工的零件，宜选用切削性能好的资料。 1当零件外形比较复杂或尺寸较大时，如箱、壳、架、盖等宜选用铸造性能好的铸铁、铸钢或焊接性能好的资料； 1设计组合式零

12、件，以节约贵重金属，降低资料本钱； 2采用精铸、精锻等无切削或少切削加工工艺，以提高资料利用率，对于大批量消费可大幅度降低本钱； 3思索消费费用，以降低本钱。铸铁比钢廉价，但对单件或小批量消费，铸模的费用相对较大，应选用钢板焊接反而有利，由于省去了模具费用； 4零件选用的资料牌号、种类、规格应尽能够少。以求消费预备、采购供应方便，降低本钱。机械零件常用资料及其选用原机械零件常用资料及其选用原那么那么常用资料的相对价钱 一、摩擦的类型及光滑的作用一、摩擦的类型及光滑的作用 一摩擦的类型一摩擦的类型 按接触外表光滑情况，摩擦可分为干摩擦、液体摩擦和边境摩擦等。按接触外表光滑情况，摩擦可分为干摩擦、

13、液体摩擦和边境摩擦等。 1 1干摩擦干摩擦 普通金属或非金属摩擦外表直接接触不参与任何光滑剂时产普通金属或非金属摩擦外表直接接触不参与任何光滑剂时产生的摩擦称为干摩擦。生的摩擦称为干摩擦。 2 2液体摩擦液体摩擦 参与光滑剂后，在摩擦外表构成一层油膜或固体光滑参与光滑剂后，在摩擦外表构成一层油膜或固体光滑膜，那么可大大减小其摩擦。膜，那么可大大减小其摩擦。 3 3边境摩擦边境摩擦 假设光滑油膜不能将两接触外表完全隔开，这时的光滑形假设光滑油膜不能将两接触外表完全隔开，这时的光滑形状称为边境摩擦。状称为边境摩擦。 综上所述，液体摩擦是最理想的情况。在普通机器中，摩擦外表多处于综上所述，液体摩擦是

14、最理想的情况。在普通机器中，摩擦外表多处于干摩擦、液体摩擦和边境摩擦的混合形状，称为非液体摩擦或混合摩擦。干摩擦、液体摩擦和边境摩擦的混合形状，称为非液体摩擦或混合摩擦。第三节第三节 机械的光滑机械的光滑 二机械光滑的作用 光滑的作用大致可归纳为： 1减磨作用。减轻零件外表的摩擦、磨损和功率损耗； 2降低温升作用。一方面是减小摩擦使发热量减少；另一方面是光滑油流过摩擦外表带走摩擦产生的一部分热量； 3清洗作用。光滑油流过摩擦外表时，带走磨损落下的金属细屑和污物； 4防锈作用。吸附于零件外表的油膜，可维护零部件外表免遭锈蚀。机械的光滑机械的光滑 二、光滑剂二、光滑剂 消费中常用的光滑剂包括光滑油

15、、光滑脂、固体光滑剂和消费中常用的光滑剂包括光滑油、光滑脂、固体光滑剂和气体光滑剂等几大类。气体光滑剂等几大类。 1. 1.光滑油的主要性能目的光滑油的主要性能目的 粘度粘度 表达了液体摩擦形状下光滑油内部摩擦阻力的大小。表达了液体摩擦形状下光滑油内部摩擦阻力的大小。油粘度愈大，任务阻力愈大，但承载才干也愈大。粘度随温度油粘度愈大，任务阻力愈大，但承载才干也愈大。粘度随温度升高而降低。升高而降低。 油性油性 又称光滑性，是指光滑油中的极性物质分子吸附于又称光滑性，是指光滑油中的极性物质分子吸附于金属外表而构成一层坚韧的油膜的才干。这层油膜假设对金属金属外表而构成一层坚韧的油膜的才干。这层油膜假

16、设对金属外表的吸附力大，不易破裂，那么光滑油的油性就好。油性受外表的吸附力大，不易破裂，那么光滑油的油性就好。油性受温度的影响，温度过高，吸附油膜会被分解破坏。温度的影响，温度过高，吸附油膜会被分解破坏。机械的光滑机械的光滑机械的光滑机械的光滑 2. 光滑脂的主要性能目的 针入度 又称穿入度或稠度，它表征光滑脂的软硬、稠度和流动性。 滴点 是把光滑脂放入滴点仪中，在规定的条件下加热，光滑脂开场滴下第一滴时的温度称为滴点。滴点表征着光滑脂的耐热才干。任务温度应低于滴点1520。 光滑脂也称黄油，是一种稠化的光滑油，其稠化剂皂基不同，性能也不同。有钙基光滑脂、钠基光滑脂、锂基光滑脂、铝基光滑脂等。

17、机械的光滑机械的光滑 三、光滑剂的选用原那么三、光滑剂的选用原那么 在设备事故中，光滑事故占很大比重，而光滑剂选择不当在设备事故中，光滑事故占很大比重，而光滑剂选择不当又是呵斥光滑事故的一个重要要素，选用光滑剂的根本原那么又是呵斥光滑事故的一个重要要素，选用光滑剂的根本原那么是：是： 1载荷大时，宜选用粘度或稠度大的光滑油或脂。粘度愈载荷大时，宜选用粘度或稠度大的光滑油或脂。粘度愈大，油膜强度愈高，承载才干愈大；大，油膜强度愈高，承载才干愈大； 2转速高时，宜选用粘度或稠度低的光滑油或脂，以防止转速高时，宜选用粘度或稠度低的光滑油或脂，以防止过大的运动阻力和发热；过大的运动阻力和发热； 3任务

18、温度高时，宜选用粘度或稠度大的光滑油或脂，以任务温度高时，宜选用粘度或稠度大的光滑油或脂，以保证在任务温度下要求的粘性。保证在任务温度下要求的粘性。 总之，重载、低速和高温宜选用粘度或稠度大的油或脂；总之，重载、低速和高温宜选用粘度或稠度大的油或脂；轻载、高速和低温宜选用粘度或稠度小的油或脂。在适用中，轻载、高速和低温宜选用粘度或稠度小的油或脂。在适用中，不少机器的光滑剂是根据运用阅历来确定的。不少机器的光滑剂是根据运用阅历来确定的。 第四节第四节 机械零件的工艺性及规范化机械零件的工艺性及规范化 一、工艺性一、工艺性 机械零件应具有良好的工艺性，即在一定的消费条件下，机械零件应具有良好的工艺

19、性，即在一定的消费条件下，能用最少的时间、设备、工具、劳动量以及普通的加工方法消能用最少的时间、设备、工具、劳动量以及普通的加工方法消费出来。费出来。 1选择合理的毛坯种类选择合理的毛坯种类 零件的毛坯可以是铸件、锻件、零件的毛坯可以是铸件、锻件、焊件、冲压件等。毛坯种类的选择普通取决于消费批量、资料、焊件、冲压件等。毛坯种类的选择普通取决于消费批量、资料、尺寸大小和加工能够性等。尺寸大小和加工能够性等。 2零件构造外形应尽量简单零件构造外形应尽量简单 设计零件时应采用简单的平设计零件时应采用简单的平面、圆柱面等组成零件的外形。并使加工外表数目和加工面积面、圆柱面等组成零件的外形。并使加工外表数目和加工面积最小。最小。 3合理选择制造精度和外表粗糙度合理选择制造精度和外表粗糙度 制造精度和外表粗糙制造精度和外表粗糙度选得越高，加工费用就越高。因此，选择要合理，以满足运度选得越高，加工费用就越高。因此，选择要合理，以满足运用要求为原那么。用要求为原那么。 4机械零件的构造应便于拆装，并尽量减少装配任务量。机械零件的构造应便于拆装，并尽量减少装配任务量。机械零件的工艺性及规范化机械零件的工艺性及规范化 二、规范化