机械零件设计概述 课件

第二章机械零件设计概述§2-1机械零件的失效形式§2-2机械零件应满足的要求§2-3载荷与应力§2-4机械零件的设计准则§2-5机械零件的设计方法和步骤

第二章机械零件设计概述§2-1（失效形式1）§2-1机械零件的失效形式§2-1机械零件的失效形式一.整体断裂——体强度

1.静强度不足引起断裂

2.受变应力作用引起疲劳断裂

3.共振引起断裂二.表面破坏——面强度

1.磨损

2.点蚀（表面接触疲劳破坏）

3.胶合

4.腐蚀、压溃等

§2-1（失效形式2）§2-1机械零件的失效形式三.过量的变形

1.过量的弹性变形

2.塑性变形

注意:同一零件可能有多种失效形式。如:铆钉四.正常工作条件被破坏

§2-1（疲劳断裂1）§2-1机械零件的失效形式疲劳断裂断裂失效中有80%属于疲劳断裂。

齿轮轮齿断裂轴承内圈断裂§2-1（点蚀）§2-1机械零件的失效形式

点蚀

——高副机构（点、线接触），在反复接触应力作用下，产生疲劳裂纹，随着应力循环次数增加，疲劳裂纹扩展，进而脱落，形成小坑，零件表面出现麻点。

§2-1（胶合）§2-1机械零件的失效形式

胶合热胶合：高速、重载高温、高压冷胶合：低速、重载不易形成油膜

润滑失效金属直接接触而粘在一起软表面被撕脱§2-1（塑变）§2-1机械零件的失效形式

塑性变形

轴承外圈塑性变形§2-2（机械零件应满足的要求）§2-2机械零件应满足的要求§2-2机械零件应满足的要求

一.避免在预定寿命期内失效二.结构工艺性三.经济性四.质量小五.可靠性

计算载荷Fca——考虑了各种影响因素，用于零件设计计算的载荷。§2-3（一.载荷）§2-3载荷与应力§2-3载荷与应力一.载荷名义载荷F——根据原动机的额定功率（或理想条件下的工作阻力），由力学公式求出作用在零件上的载荷。

Fca=K·F注意：名义载荷不能直接用于零件的设计计算。没有考虑各种影响因素，如：

1.原动机的性能；

2.工作载荷的变动；

3.载荷分布不均等。§2-3（二.应力）§2-3载荷与应力二.应力

1.静应力

2.变应力静应力对称循环脉动循环平均应力：应力幅：循环特性：r=+1σm=0σa=σmaxσm=σa

r=-1r=0§2-3（应力2）§2-3载荷与应力注意：静载荷可能产生静应力也可能产生变应力。

一.强度准则

1.整体强度§2-4（设计准则、一.强度）§2-4设计准则§2-4设计准则

设计准则——为防止零件失效而制定的判定条件。

塑性材料σlim=σs脆性材料σlim=σB第三（或第四）强度理论：复合应力状态：（1）静应力简单应力状态：§2-4（强度）§2-4设计准则（2）变应力——疲劳强度

2.表面强度（1）表面磨损强度——磨损（2）表面接触强度——点蚀（3）表面挤压强度——压溃复合应力状态：简单应力状态：疲劳极限磨损强度

条件性计算:§2-4（磨损强度）a）限制压强——以免过度磨损。§2-4设计准则

b）控制发热因素——以免工作温度过高引起润滑失效。c）高速时，还应限制速度——以免速度过高引起加速磨损。摩擦功率：Pμ=μFv/A=μpv[σH]；B；§2-4（接触强度）§2-4设计准则接触强度

弹性力学中的赫兹理论(Hertz)：ρΣ——综合曲率半径若强度不足，措施：ρΣ§2-4（挤压强度、刚度）§2-4设计准则挤压强度

§2-4（二.刚度）§2-4设计准则

FTTΦFyθ

若刚度不足，措施：E；L；A注意：钢的E基本相同（E=200～220GPa），因此，以合金钢代替碳钢，或改变热处理方法等，不能提高刚度。二.刚度准则§2-4（三.振动稳定性）fp——激振源频率f——零件的固有频率避免共振的措施：改变f来避开共振；2.采取减振措施。三.振动稳定性准则§2-4设计准则§2-4（四.可靠性准则）可靠度R——产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。四.可靠性准则失效概率：失效分布密