機(jī)械零件設(shè)計(jì)和計(jì)算準(zhǔn)則ppt課件

1、6-6-1 1 6-1 機(jī)械零件的任務(wù)才干準(zhǔn)那么 6-2 許用應(yīng)力和平安系數(shù) 6-3 常用資料及其選擇6-6-2 2一、機(jī)械零件常見失效方式二、強(qiáng)度準(zhǔn)那么三、剛度準(zhǔn)那么四、耐磨性準(zhǔn)那么五、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)那么6-6-3 3v失效：喪失任務(wù)才干或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能，不僅僅指失效：喪失任務(wù)才干或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能，不僅僅指破壞破壞 v常見主要失效方式有：常見主要失效方式有：v斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂v外表點(diǎn)蝕：任務(wù)外表片狀剝落外表點(diǎn)蝕：任務(wù)外表片狀剝落v塑性變形：零件發(fā)生永久性變形塑性變形：零件發(fā)生永久性變形v過大彈性變形過大彈性變形v外表破壞外表破壞v過大振動和噪

2、聲、過熱等過大振動和噪聲、過熱等v例如軸能夠的失效方式：例如軸能夠的失效方式：v斷裂、塑性變形、過大彈性變形斷裂、塑性變形、過大彈性變形 強(qiáng)度問題強(qiáng)度問題剛度問題剛度問題耐磨性問題耐磨性問題Fn一、機(jī)械零件常見失效方式一、機(jī)械零件常見失效方式6-6-4 4v機(jī)械零件任務(wù)才干的最根本準(zhǔn)那么機(jī)械零件任務(wù)才干的最根本準(zhǔn)那么v強(qiáng)度：資料抵抗斷裂或剩余變形的才干強(qiáng)度：資料抵抗斷裂或剩余變形的才干v強(qiáng)度準(zhǔn)那么：任務(wù)應(yīng)力強(qiáng)度準(zhǔn)那么：任務(wù)應(yīng)力許用應(yīng)力許用應(yīng)力v 或或 v針對失效方式：斷裂、疲勞破壞、剩余變形針對失效方式：斷裂、疲勞破壞、剩余變形v典型零部件：軸、齒輪、典型零部件：軸、齒輪、 帶輪等帶輪等Sli

3、m 正應(yīng)力：正應(yīng)力：Slim 切應(yīng)力：切應(yīng)力：極限應(yīng)力極限應(yīng)力1、強(qiáng)度準(zhǔn)那么、強(qiáng)度準(zhǔn)那么6-6-5 5外力使零件變形，外力使零件變形， 其中引起塑性變形的外力作的功其中引起塑性變形的外力作的功以零件內(nèi)部資料變形而存貯在零件內(nèi)。當(dāng)以零件內(nèi)部資料變形而存貯在零件內(nèi)。當(dāng) 外力消除外力消除以后，應(yīng)力不均勻的能量要施放出來，引起了零件緩以后，應(yīng)力不均勻的能量要施放出來，引起了零件緩慢地變形，慢地變形， 即剩余應(yīng)力作功，使原有加工精度逐漸喪即剩余應(yīng)力作功，使原有加工精度逐漸喪失，直到能量全部施放出來為止，失，直到能量全部施放出來為止， 變形終了。變形終了。 剩余變形剩余變形: :6-6-6 6v剛度：資料

4、抵抗彈性變形的才干剛度：資料抵抗彈性變形的才干v剛度準(zhǔn)那么：實(shí)踐變形量剛度準(zhǔn)那么：實(shí)踐變形量許用變形量許用變形量v彎曲剛度：撓度條件：彎曲剛度：撓度條件： y y v 傾角條件：傾角條件： v扭曲剛度：扭角條件：扭曲剛度：扭角條件：j jv針對失效方式：過大的彈性變形針對失效方式：過大的彈性變形v典型零部件：軸、蝸桿等典型零部件：軸、蝸桿等2、剛度準(zhǔn)那么、剛度準(zhǔn)那么6-6-7 7v耐磨性：零件抗磨損的才干耐磨性：零件抗磨損的才干v磨損是相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程磨損是相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程v影響磨損的要素包括載荷的大小和性質(zhì)、滑動速影響磨損的要素包括載荷的大小和性質(zhì)、滑動速度、光滑劑的化學(xué)性質(zhì)和物

5、理性質(zhì)等度、光滑劑的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)等v詳細(xì)有：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕詳細(xì)有：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖蝕磨損、微動磨損磨損、沖蝕磨損、微動磨損v針對失效方式：零件外表破壞針對失效方式：零件外表破壞v典型零部件：齒輪、軸承、鏈等典型零部件：齒輪、軸承、鏈等3、耐磨性準(zhǔn)那么、耐磨性準(zhǔn)那么6-6-8 8v共振：當(dāng)機(jī)器的自振頻率與周期性干擾力變化頻共振：當(dāng)機(jī)器的自振頻率與周期性干擾力變化頻率一樣或整數(shù)倍時，就會發(fā)生共振，此時振幅急率一樣或整數(shù)倍時，就會發(fā)生共振，此時振幅急劇增大，導(dǎo)致零件破壞或機(jī)器任務(wù)條件失常等劇增大，導(dǎo)致零件破壞或機(jī)器任務(wù)條件失常等v振動穩(wěn)定性：機(jī)器任

6、務(wù)時振幅不能超越答應(yīng)值振動穩(wěn)定性：機(jī)器任務(wù)時振幅不能超越答應(yīng)值v針對失效方式：共振產(chǎn)生的任務(wù)失常針對失效方式：共振產(chǎn)生的任務(wù)失常v典型零部件：軸等典型零部件：軸等4、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)那么、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)那么6-6-9 9一、載荷二、應(yīng)力三、極限應(yīng)力四、許用應(yīng)力和平安系數(shù)6-6-1010v載荷：作用于零件上的力或力矩載荷：作用于零件上的力或力矩v任務(wù)載荷：機(jī)器正常任務(wù)時所受的實(shí)踐載荷任務(wù)載荷：機(jī)器正常任務(wù)時所受的實(shí)踐載荷 v名義載荷：理想任務(wù)條件下的載荷名義載荷：理想任務(wù)條件下的載荷v計(jì)算載荷：作用于零件的實(shí)踐載荷，思索各種附加載荷計(jì)算載荷：作用于零件的實(shí)踐載荷，思索各種附加載荷v計(jì)算載荷計(jì)算載荷=K

7、 名義載荷名義載荷載荷系數(shù)載荷系數(shù)一、載荷一、載荷6-6-1111v靜應(yīng)力：不隨時間改動或變化緩慢的應(yīng)力靜應(yīng)力：不隨時間改動或變化緩慢的應(yīng)力v變應(yīng)力：隨時間作周期性或非周期性變化的應(yīng)力變應(yīng)力：隨時間作周期性或非周期性變化的應(yīng)力v變應(yīng)力：穩(wěn)定變應(yīng)力隨時間作周期性、不穩(wěn)定變應(yīng)變應(yīng)力：穩(wěn)定變應(yīng)力隨時間作周期性、不穩(wěn)定變應(yīng)力非周期性循環(huán)變應(yīng)力力非周期性循環(huán)變應(yīng)力v穩(wěn)定變應(yīng)力：對稱循環(huán)變應(yīng)力、穩(wěn)定變應(yīng)力：對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動循環(huán)變應(yīng)力、非對稱循環(huán)變脈動循環(huán)變應(yīng)力、非對稱循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力t tminmaxm二、應(yīng)力二、應(yīng)力6-6-1212v以正應(yīng)力以正應(yīng)力s為例為例v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: smax= sm+s

8、av最小應(yīng)力最小應(yīng)力: sminv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: sav平均應(yīng)力平均應(yīng)力: smv循環(huán)特征循環(huán)特征: r2minmaxa2minmaxmmaxminrt minmaxmm應(yīng)力參數(shù)應(yīng)力參數(shù)6-6-1313v應(yīng)力表達(dá)：應(yīng)力表達(dá)： s+1 t+1 v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: smaxv最小應(yīng)力最小應(yīng)力: sminv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: sav平均應(yīng)力平均應(yīng)力: smv循環(huán)特征循環(huán)特征: rt mm0amminmax1r靜應(yīng)力靜應(yīng)力6-6-1414v應(yīng)力表達(dá)：應(yīng)力表達(dá)： s0 t0 v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: smaxv最小應(yīng)力最小應(yīng)力: sminv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: sav平均應(yīng)力平均應(yīng)力: smv循環(huán)特征循環(huán)特征: r

9、mmt 0min 2max ma0 r脈動循環(huán)變應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力6-6-1515v應(yīng)力表達(dá)：應(yīng)力表達(dá)： s-1 t-1 v最大應(yīng)力最大應(yīng)力: smaxv最小應(yīng)力最小應(yīng)力: sminv應(yīng)力幅應(yīng)力幅: sav平均應(yīng)力平均應(yīng)力: smv循環(huán)特征循環(huán)特征: rtminmax 0 m 1 rminmax a對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力6-6-16161 靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力與資料性能有關(guān)與資料性能有關(guān)脆性資料取強(qiáng)度極限脆性資料取強(qiáng)度極限sB(tB)v塑性資料取屈服極限塑性資料取屈服極限sS(tS)BBe e 玻璃鋼玻璃鋼灰口鑄鐵灰口鑄鐵e e ppSSBBA AB BCDE三、極限應(yīng)力

10、三、極限應(yīng)力6-6-1717v疲勞極限：資料經(jīng)過疲勞極限：資料經(jīng)過N次應(yīng)力次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值循環(huán)不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值sr(tr)v各種資料的各種資料的sr可從有關(guān)手冊中查取可從有關(guān)手冊中查取0NNNrNr有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)2 2 變應(yīng)力下的極限應(yīng)力變應(yīng)力下的極限應(yīng)力變應(yīng)力條件下零件的失效方式變應(yīng)力條件下零件的失效方式: 疲勞斷裂疲勞斷裂.裂紋外形見書裂紋外形見書p71.6-6-1818v許用應(yīng)力：設(shè)計(jì)零件時許用應(yīng)力：設(shè)計(jì)零件時所根據(jù)的條件應(yīng)力所根據(jù)的條件應(yīng)力v平安系數(shù)平安系數(shù)許用應(yīng)力許用應(yīng)力構(gòu)造笨重構(gòu)造笨重v平安系數(shù)平安系數(shù)許用應(yīng)力許用應(yīng)力不夠平安不夠平安SlimSlim許用

11、應(yīng)力許用應(yīng)力極限應(yīng)力極限應(yīng)力平安系數(shù)平安系數(shù)四、許用應(yīng)力和平安系數(shù)四、許用應(yīng)力和平安系數(shù)6-6-19191 查許用應(yīng)力表查許用應(yīng)力表根據(jù)實(shí)際閱歷制成表格選取根據(jù)實(shí)際閱歷制成表格選取2 部分系數(shù)法部分系數(shù)法S=S1S2S3S1：計(jì)算載荷和應(yīng)力準(zhǔn)確性系數(shù)：計(jì)算載荷和應(yīng)力準(zhǔn)確性系數(shù)11.5)S2：資料的均勻系數(shù)鑄鐵：資料的均勻系數(shù)鑄鐵:1.52.5,鋼鋼:1.21.5S3：零件重要性系數(shù)：零件重要性系數(shù)11.5)許用應(yīng)力確定許用應(yīng)力確定6-6-2020一、常用資料二、熱處置方法三、資料力學(xué)性能目的6-6-2121常用零件資料的力學(xué)性能等級和牌號常用零件資料的力學(xué)性能等級和牌號1 鑄鐵：含鑄鐵：含2.

12、06易成型、價(jià)廉、吸振、可靠性差易成型、價(jià)廉、吸振、可靠性差灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵2 鋼：含量鋼：含量1.4常用常用碳素鋼：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼合金鋼：綜合機(jī)械性能好，但較貴合金鋼：綜合機(jī)械性能好，但較貴合金鋼的優(yōu)良性能取決于化學(xué)成份及熱處置合金鋼的優(yōu)良性能取決于化學(xué)成份及熱處置鑄鋼：含鑄鋼：含0.150.6易成型易成型3 有色金屬合金：有特殊性能，價(jià)昂有色金屬合金：有特殊性能，價(jià)昂少用少用鋁合金、銅合金黃銅、青銅、軸承合金鋁合金、銅合金黃銅、青銅、軸承合金4 非金屬資料：非金屬資料：工程塑料、橡膠、燒結(jié)資料、復(fù)合資料工程塑料、橡膠

13、、燒結(jié)資料、復(fù)合資料一、常用資料一、常用資料6-6-22221 退火2 正火3 淬火4 回火5 外表熱處置二、熱處置方法二、熱處置方法6-6-23231 退火退火降低硬度、提高韌性、細(xì)化降低硬度、提高韌性、細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力(鍛造、鍛造、焊接焊接)3 淬火蘸火淬火蘸火提高硬度和耐磨性、但內(nèi)應(yīng)力增大，會發(fā)脆，應(yīng)再回火提高硬度和耐磨性、但內(nèi)應(yīng)力增大，會發(fā)脆，應(yīng)再回火正火正火(空冷空冷)退火退火(爐冷爐冷)回火回火加熱加熱保溫保溫 淬火淬火時間時間溫度溫度2 正火正火用于處置低中碳鋼，替代低中用于處置低中碳鋼，替代低中碳鋼的退火。提高硬度，添碳鋼的退火。提高硬度，添加韌性，加韌性，

14、 易于切削，減少應(yīng)易于切削，減少應(yīng)力力4 回火回火 消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，以獲得零件所需的性能，提高韌性消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，以獲得零件所需的性能，提高韌性低溫回火：高強(qiáng)度、高硬度及良好的耐磨性低溫回火：高強(qiáng)度、高硬度及良好的耐磨性(100-250)中溫回火：高彈性、硬度中等中溫回火：高彈性、硬度中等(300-450)高溫回火：強(qiáng)度、塑性、韌性都較好高溫回火：強(qiáng)度、塑性、韌性都較好(調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)淬火淬火+高溫回高溫回火火)(450-650)熱處置比較熱處置比較6-6-2424v外表熱處置：外表增硬，芯部韌外表熱處置：外表增硬，芯部韌v 外表淬火法火焰加熱、感應(yīng)加熱外表淬火法火焰加熱、感應(yīng)加熱v 化學(xué)熱處置滲碳、氮化、氰化、氧化化學(xué)熱處置滲碳、氮化、氰化、氧化外表熱處置外表熱處置6-6-2525強(qiáng)度：強(qiáng)度：彈性極限：彈性極限： sP抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度： sB屈服強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度： sS(s0.2)硬度：硬度：HBS:布氏硬度布氏硬度 硬度機(jī)壓頭為淬火鋼球，不能測太硬的資料