考研東北大學(xué)827機(jī)械設(shè)計(jì)課件第八章機(jī)械設(shè)計(jì)

第八章機(jī)械設(shè)計(jì)概述下一頁(yè)退出第一節(jié)機(jī)械零件的主要失效形式第七節(jié)機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化第六節(jié)機(jī)械零件的常用材料第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度第三節(jié)機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟第二節(jié)機(jī)械零件的工作能力及工作能力準(zhǔn)則本章目錄1.整體斷裂:靜強(qiáng)度斷裂、疲勞強(qiáng)度斷裂3.磨損：零件表面精度、尺寸、形貌改變4.過(guò)大的彈性變形：零件或機(jī)器不能正常工作5.功能失效----帶傳動(dòng)打滑、螺栓聯(lián)接松動(dòng)2.塑性變形：造成零件的尺寸、形狀發(fā)生改變，零件喪失工作能力第一節(jié)

機(jī)械零件的主要失效形式失效：在規(guī)定的時(shí)間和使用期間內(nèi)，機(jī)械零件不能完成規(guī)定功能。失效樣例——整體斷裂輪齒過(guò)載斷裂軸的疲勞斷裂第一節(jié)

機(jī)械零件的主要失效形式失效樣例——塑性變形齒輪輪齒的塑性變形第一節(jié)

機(jī)械零件的主要失效形式失效樣例——磨損齒輪輪齒表面的磨損磨料磨損膠合第一節(jié)

機(jī)械零件的主要失效形式一、強(qiáng)度準(zhǔn)則第二節(jié)機(jī)械零件的工作能力及工作能力準(zhǔn)則工作能力（承載能力）：機(jī)械零件在規(guī)定的使用期間內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。強(qiáng)度：機(jī)械零件抵抗破壞的能力強(qiáng)度不夠：

整體斷裂塑性變形二、剛度準(zhǔn)則剛度：機(jī)械零件抵抗彈性變形的能力第二節(jié)機(jī)械零件的工作能力及工作能力準(zhǔn)則三、耐磨性準(zhǔn)則耐磨性：機(jī)械零件抵抗磨損失效的能力第二節(jié)機(jī)械零件的工作能力及工作能力準(zhǔn)則四、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則固有頻率(自振頻率)fp：機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有特性。激勵(lì)：周期變化的載荷，頻率f。齒輪的嚙合力、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的偏心質(zhì)量等。第二節(jié)機(jī)械零件的工作能力及工作能力準(zhǔn)則第三節(jié)機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟建立計(jì)算模型受力分析確定計(jì)算準(zhǔn)則選擇材料確定主要幾何尺寸確定零件結(jié)構(gòu)尺寸繪零件圖編寫說(shuō)明書第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度一、載荷的分類1.靜載荷與變載荷2.名義載荷與計(jì)算載荷強(qiáng)度的計(jì)算方法—靜強(qiáng)度計(jì)算和疲勞強(qiáng)度計(jì)算名義載荷、計(jì)算載荷原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)額定功率在理想工作條件工作阻力力學(xué)計(jì)算得名義載荷P、M、T、F計(jì)算載荷：載荷系數(shù)K×名義載荷第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度二

、應(yīng)力的分類應(yīng)力靜應(yīng)力不隨時(shí)間變化或緩慢變化變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力非穩(wěn)定變應(yīng)力有規(guī)律非穩(wěn)定變應(yīng)力無(wú)規(guī)律非穩(wěn)定變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度tσoσmax特征σmax=σmin=σm

σa=0r=+1第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度靜應(yīng)力不隨時(shí)間變化或緩慢變化穩(wěn)定變應(yīng)力變應(yīng)力：隨時(shí)間變化的應(yīng)力σtOσmaxσmσminσa第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度穩(wěn)定變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)r=0對(duì)稱循環(huán)r=－1非對(duì)稱循環(huán)－1<r<1σt0σt0σm=σa=σmax/2

σmin=0σmax=σa=-σminσm=0σmax=σm+σaσmin=σm－σa下一頁(yè)退出分目錄上一頁(yè)σt0非穩(wěn)定變應(yīng)力有規(guī)律非穩(wěn)定變應(yīng)力無(wú)規(guī)律非穩(wěn)定變應(yīng)力σotσot周期非穩(wěn)定變應(yīng)力第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度三、靜應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算失效形式：塑性變形、斷裂安全系數(shù)S的確定：查表法、部分系數(shù)法第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度四、變應(yīng)力下零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算疲勞斷裂的三個(gè)階段：1.形成初始裂紋2.裂紋擴(kuò)展3.瞬斷1疲勞疲勞源疲勞區(qū)瞬斷區(qū)金屬宏觀疲勞斷口第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度疲勞破壞的特點(diǎn)：1.循環(huán)應(yīng)力多次反復(fù)作用下產(chǎn)生；2.無(wú)宏觀的、明顯的塑性變形跡象；3.循環(huán)應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的靜強(qiáng)度極限；4.對(duì)材料的組成、零件的形狀、尺寸、表面狀態(tài)、使用條件非常敏感。第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度2材料的疲勞曲線和疲勞極限有限壽命區(qū)N<N0無(wú)限壽命區(qū)

N>N0ABCσr第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度注意:1.N>N0取N=N0，KN=1，為無(wú)限壽命設(shè)計(jì)；

N≤N0

KN≥1，為有限壽命設(shè)計(jì)。2.m由材料疲勞曲線決定常數(shù)。一般設(shè)計(jì)中，鋼制零件受彎曲應(yīng)力，m=9;3.N0<103按靜應(yīng)力問(wèn)題處理。2材料的疲勞曲線和疲勞極限第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度3機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算

對(duì)于對(duì)稱循環(huán)，r=-1第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度五、零件的接觸疲勞強(qiáng)度

1、整體強(qiáng)度2、接觸應(yīng)力3、接觸強(qiáng)度接觸應(yīng)力作用下的失效形式：接觸疲勞破壞4、點(diǎn)蝕及影響點(diǎn)蝕形成的主要因素：接觸應(yīng)力的大小第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度赫茲公式第四節(jié)機(jī)械零件的強(qiáng)度一、常見(jiàn)的幾種摩擦狀態(tài)干摩擦邊界摩擦液體摩擦混合摩擦第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)二、金屬表面的磨損1.磨料磨損第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)2.粘著磨損熱膠合冷膠合第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)3.接觸疲勞磨損齒面點(diǎn)蝕齒面剝落第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)4.腐蝕磨損齒面腐蝕第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)1.潤(rùn)滑劑的作用減少摩擦、降低磨損、防銹、降溫冷卻、潤(rùn)滑2.潤(rùn)滑劑的種類

液體：潤(rùn)滑油（礦物油、合成油、動(dòng)植物油）、水（乳化液、水-乙二醇）；

半固體：潤(rùn)滑脂（鋰基脂、脲基脂、工業(yè)凡士林）；

固體：石墨、二流化鉬、聚四氟乙烯

氣體：空氣、氮、氫等（氣體動(dòng)力軸承）第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)三、潤(rùn)滑劑及其主要性能第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)3.

潤(rùn)滑油的性質(zhì)

粘度傾點(diǎn)閃點(diǎn)粘溫特性粘壓特性，油性，極壓性等4.

潤(rùn)滑脂的性質(zhì)

針入度表示潤(rùn)滑脂內(nèi)阻力的大小和流動(dòng)的強(qiáng)弱滴點(diǎn)油性，極壓性等第五節(jié)摩擦、磨損和潤(rùn)滑基礎(chǔ)5.

添加劑作用:可使?jié)櫥瑒┑臋C(jī)械性能發(fā)生根本性的變化分類影響潤(rùn)滑劑物理性能：增粘劑、降凝劑、抗泡劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑等影響潤(rùn)滑劑化學(xué)性能：抗氧劑、防銹劑、油性劑、清凈分散劑、極壓抗磨劑等第六節(jié)機(jī)械零件的常用材料一、鋼結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼分類碳素鋼、合金鋼低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼---Q235A.F優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼---35、45、50、55合金結(jié)構(gòu)鋼---------加入Cr、Mo、Ni、Si、Ti、Mn等合金元素改善鋼的機(jī)械性能和熱處理性能。鑄鋼---ZG270-500二、鑄鐵第六節(jié)機(jī)械零件的常用材料性能：良好的鑄造性、切削加工性、抗壓性、耐磨性、減振性分類灰鑄鐵-----HT200球墨鑄鐵-----QT500-7第六節(jié)機(jī)械零件的常用材料三、有色金屬合金主要用來(lái)制造承受摩擦的零件，如軸承合金四、非金屬材料主要有橡膠、塑料、皮革、壓紙板等五、鋼的熱處理用來(lái)改善物理和機(jī)械性能第六節(jié)機(jī)械零件的常用材料1使用要求2工藝要求3經(jīng)濟(jì)性要求六、選用材料的要求：第七節(jié)機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化一、零件結(jié)構(gòu)的工藝性在滿足使用要求的前提下，制造和裝配的時(shí)間、勞動(dòng)量、費(fèi)用最少。合理的毛坯種類結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、便于制造、裝配合理的制造精度和表面粗糙度精加工段粗加工段裝有軸承的長(zhǎng)孔第七節(jié)機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)體上安裝零件的凸臺(tái)高度一致高度不一致第七節(jié)機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化第七節(jié)機(jī)械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化第七節(jié)