WANGWZH第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概述(1)

1、123第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序第二節(jié)第二節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)力分析第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的材料選擇第六節(jié)第六節(jié) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求第七節(jié)第七節(jié) 機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化主要內(nèi)容4第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序功能要求功能要求一、設(shè)計(jì)機(jī)器應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求一、設(shè)計(jì)機(jī)器應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)性要求操作方便操作方便 運(yùn)行安全運(yùn)行安全其它特殊其它特殊 要

2、求要求能實(shí)現(xiàn)機(jī)器的預(yù)定功能，并在預(yù)定環(huán)境條件能實(shí)現(xiàn)機(jī)器的預(yù)定功能，并在預(yù)定環(huán)境條件和工作期限內(nèi)可靠地工作。和工作期限內(nèi)可靠地工作。要求設(shè)計(jì)、制造和使用機(jī)器的費(fèi)用少，并且要求設(shè)計(jì)、制造和使用機(jī)器的費(fèi)用少，并且效率高。效率高。如巨型機(jī)器要便于安裝、拆卸和運(yùn)輸；食如巨型機(jī)器要便于安裝、拆卸和運(yùn)輸；食品、紡織、造紙機(jī)器不得污染產(chǎn)品等。品、紡織、造紙機(jī)器不得污染產(chǎn)品等。 要求設(shè)計(jì)的機(jī)器操作簡(jiǎn)便、省力；必要時(shí)可要求設(shè)計(jì)的機(jī)器操作簡(jiǎn)便、省力；必要時(shí)可安裝安全防護(hù)和保險(xiǎn)裝置；盡可能降低機(jī)器安裝安全防護(hù)和保險(xiǎn)裝置；盡可能降低機(jī)器的噪聲；美化機(jī)器的外觀造型等，并應(yīng)妥善的噪聲；美化機(jī)器的外觀造型等，并應(yīng)妥善處理人和

3、機(jī)器間的各個(gè)聯(lián)系環(huán)節(jié)。處理人和機(jī)器間的各個(gè)聯(lián)系環(huán)節(jié)。5二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序計(jì)劃計(jì)劃方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)文件技術(shù)文件提出任務(wù)提出任務(wù)分析對(duì)機(jī)器的要求分析對(duì)機(jī)器的要求確定設(shè)計(jì)任務(wù)確定設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)器功能分析機(jī)器功能分析提出可能的解決方案提出可能的解決方案組合幾種可能的方案組合幾種可能的方案評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)決策選定方案決策選定方案明確構(gòu)形要求明確構(gòu)形要求結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化選擇材料、決定尺寸選擇材料、決定尺寸評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)決策確定結(jié)構(gòu)形狀及尺寸決策確定結(jié)構(gòu)形狀及尺寸零件、部件、總體設(shè)計(jì)零件、部件、總體設(shè)計(jì)編制技術(shù)文件

4、編制技術(shù)文件計(jì)劃計(jì)劃方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)文件技術(shù)文件設(shè)計(jì)任設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)務(wù)書(shū)提出原理提出原理性的設(shè)計(jì)性的設(shè)計(jì)方案方案-原理原理圖或機(jī)構(gòu)圖或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)草圖及部草圖及部件裝配草件裝配草圖，并繪圖，并繪出零件圖、出零件圖、部件圖及部件圖及總裝圖總裝圖編制設(shè)計(jì)編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等說(shuō)明書(shū)等7三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序一、明確待設(shè)計(jì)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制，選擇類(lèi)型和一、明確待設(shè)計(jì)構(gòu)件的主要任務(wù)和限制，選擇類(lèi)型和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)二、根據(jù)機(jī)器的工作要求，計(jì)算作用在零件上的載荷二、根據(jù)機(jī)器的工作要求，

5、計(jì)算作用在零件上的載荷三、根據(jù)零件的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析零件可三、根據(jù)零件的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析零件可能的失效形式，確定零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則能的失效形式，確定零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則四、根據(jù)工作條件和特殊要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧纤?、根?jù)工作條件和特殊要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧衔?、根?jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，確定基本尺寸五、根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，確定基本尺寸六、根據(jù)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)六、根據(jù)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)七、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算七、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算八、畫(huà)出零件的工作圖。八、畫(huà)出零件的工作圖。8第二節(jié)第二節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)

6、力分析1、載荷形式、載荷形式 一、載荷一、載荷集中力集中力F（N） 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T（Nm） 彎矩彎矩M（Nm） 功率功率P（W）2、載荷分類(lèi)、載荷分類(lèi) 載荷與時(shí)載荷與時(shí)間的關(guān)系間的關(guān)系變載荷變載荷 靜載荷靜載荷 不隨時(shí)間變化或變不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷化緩慢的載荷隨時(shí)間變化的載荷隨時(shí)間變化的載荷9在設(shè)計(jì)計(jì)算中常用的概念在設(shè)計(jì)計(jì)算中常用的概念：工作載荷工作載荷 機(jī)械正常工作時(shí)所受的實(shí)際載荷機(jī)械正常工作時(shí)所受的實(shí)際載荷 。名義載荷名義載荷 根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出的作用在零根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出的作用在零 件上的載荷。件上的載荷。計(jì)算載荷計(jì)算載荷 考慮工作中載荷隨時(shí)間的不均勻性、載荷在零

7、件上分布考慮工作中載荷隨時(shí)間的不均勻性、載荷在零件上分布的不均勻性及其他影響零件受載等因素，對(duì)名義載荷進(jìn)的不均勻性及其他影響零件受載等因素，對(duì)名義載荷進(jìn)行修正而得到的近似載荷。行修正而得到的近似載荷。常用常用載荷系數(shù)載荷系數(shù)K K（K K=K K1 1K K2 2）來(lái)考慮這些因素的綜合影）來(lái)考慮這些因素的綜合影響。載荷系數(shù)響。載荷系數(shù)K K與名義載荷的乘積即為計(jì)算載荷。與名義載荷的乘積即為計(jì)算載荷。第二節(jié)第二節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)力分析101 1、應(yīng)力分類(lèi)、應(yīng)力分類(lèi) 二、應(yīng)力分析二、應(yīng)力分析循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力按應(yīng)力與時(shí)間按應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系分類(lèi)的關(guān)系分類(lèi)變應(yīng)力變應(yīng)力 靜應(yīng)力靜應(yīng)力 不隨時(shí)間

8、變化或不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力變化緩慢的應(yīng)力隨時(shí)間變化的應(yīng)力隨時(shí)間變化的應(yīng)力隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的變應(yīng)力隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的變應(yīng)力 第二節(jié)第二節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)力分析11平均應(yīng)力：平均應(yīng)力：2minmaxm應(yīng)應(yīng) 力力 幅：幅：2minmaxa對(duì)稱(chēng)循環(huán)對(duì)稱(chēng)循環(huán): m= 0; a=max脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán): m=a=max / 2第二節(jié)第二節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)力分析 =常數(shù)常數(shù)ttmaxminammaxammaxamin對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力靜應(yīng)力靜應(yīng)力OtOOtO最大最大應(yīng)力應(yīng)力最小最小應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力 幅幅最大

9、最大應(yīng)力應(yīng)力平均平均應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力 幅幅應(yīng)力應(yīng)力 幅幅最大最大應(yīng)力應(yīng)力最小最小應(yīng)力應(yīng)力平均平均應(yīng)力應(yīng)力第二節(jié)第二節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)力分析13循環(huán)特性系數(shù)：循環(huán)特性系數(shù)：maxminr 表示應(yīng)力變化的情況表示應(yīng)力變化的情況對(duì)稱(chēng)循環(huán)對(duì)稱(chēng)循環(huán) r =1；脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán) r = 0；非對(duì)稱(chēng)循環(huán)非對(duì)稱(chēng)循環(huán) r 0 且且 | r | 1;靜應(yīng)力靜應(yīng)力 r = +1用用r 表示循環(huán)特征為表示循環(huán)特征為 r 的變應(yīng)力。如的變應(yīng)力。如 -1、0等等2 2、變應(yīng)力主要參數(shù)、變應(yīng)力主要參數(shù) 第二節(jié)第二節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)力分析14注意：注意：變載荷變載荷 變應(yīng)力變應(yīng)力靜載荷靜載荷 靜應(yīng)力靜應(yīng)力 ？

10、或變應(yīng)力或變應(yīng)力靜載荷產(chǎn)生變應(yīng)力靜載荷產(chǎn)生變應(yīng)力15第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 失效失效機(jī)械零件由于某些原因不能正常工作機(jī)械零件由于某些原因不能正常工作一、斷裂一、斷裂二、大變形二、大變形三、表面損傷三、表面損傷四、破壞正常工作條件引起的失效四、破壞正常工作條件引起的失效 16第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 一、斷裂一、斷裂外載荷作用下，危險(xiǎn)截面上外載荷作用下，危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限在循環(huán)變應(yīng)力作用下危險(xiǎn)截在循環(huán)變應(yīng)力作用下危險(xiǎn)截面所發(fā)生的疲勞斷裂。面所發(fā)生的疲勞斷裂。螺栓的斷裂螺栓的斷裂 齒輪輪齒斷裂實(shí)例齒輪輪齒斷裂實(shí)例17

11、二、大變形二、大變形在載荷作用下發(fā)生過(guò)大的彈性變形在載荷作用下發(fā)生過(guò)大的彈性變形應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限產(chǎn)生殘余塑性變形應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限產(chǎn)生殘余塑性變形 齒輪齒面塑形變形齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 18三、表面損傷三、表面損傷表面疲勞（亦稱(chēng)點(diǎn)蝕）表面疲勞（亦稱(chēng)點(diǎn)蝕） 零件表面在接觸變應(yīng)力長(zhǎng)零件表面在接觸變應(yīng)力長(zhǎng) 期作用下產(chǎn)生微粒剝落的現(xiàn)象。期作用下產(chǎn)生微粒剝落的現(xiàn)象。磨損（主要指磨粒磨損）磨損（主要指磨粒磨損） 兩個(gè)接觸零件表面在相兩個(gè)接觸零件表面在相 對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)

12、移的現(xiàn)象。腐蝕腐蝕 金屬表面與周?chē)慕橘|(zhì)發(fā)生的電化學(xué)或化學(xué)金屬表面與周?chē)慕橘|(zhì)發(fā)生的電化學(xué)或化學(xué) 侵蝕的現(xiàn)象。侵蝕的現(xiàn)象。第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 19齒輪齒面接觸疲勞點(diǎn)蝕齒輪齒面接觸疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承滾道的疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承滾道的疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承外圈滾道的磨損滾動(dòng)軸承外圈滾道的磨損軸瓦的磨損軸瓦的磨損20四、破壞正常工作條件引起的失效四、破壞正常工作條件引起的失效 V V帶傳動(dòng)當(dāng)傳遞的有效圓周力大于摩擦力的極限值帶傳動(dòng)當(dāng)傳遞的有效圓周力大于摩擦力的極限值 時(shí)將發(fā)生時(shí)將發(fā)生打滑失效打滑失效；高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件當(dāng)其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)的固有頻率相一高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件當(dāng)其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)的固有頻率相

13、一 致時(shí)會(huì)發(fā)生致時(shí)會(huì)發(fā)生共振共振，以致引起，以致引起斷裂失效斷裂失效；液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承當(dāng)潤(rùn)滑油膜被破壞時(shí)將發(fā)生液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承當(dāng)潤(rùn)滑油膜被破壞時(shí)將發(fā)生 膠合失效膠合失效等。等。 第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 21 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 機(jī)械零件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度稱(chēng)為零機(jī)械零件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度稱(chēng)為零件的件的工作能力工作能力。對(duì)載荷而言零件的工作能力也。對(duì)載荷而言零件的工作能力也可稱(chēng)為零件的可稱(chēng)為零件的承載能力承載能力。用計(jì)算的方法來(lái)保證零件有足夠的工作能力，用計(jì)算的方法來(lái)保證零件有足夠的工作能力，從而避免失效，是常用的機(jī)械

14、設(shè)計(jì)方法。計(jì)算從而避免失效，是常用的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。計(jì)算依據(jù)的條件稱(chēng)為依據(jù)的條件稱(chēng)為計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則。 22Slim 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 一、強(qiáng)度準(zhǔn)則基本準(zhǔn)則一、強(qiáng)度準(zhǔn)則基本準(zhǔn)則強(qiáng)度強(qiáng)度- - 零件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形及零件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形及某些表面損傷的能力。某些表面損傷的能力。零件危險(xiǎn)截零件危險(xiǎn)截面或工作表面或工作表面上的工作面上的工作應(yīng)力應(yīng)力許用許用應(yīng)力應(yīng)力極限應(yīng)力極限應(yīng)力受靜應(yīng)力的脆受靜應(yīng)力的脆性材料，如鑄性材料，如鑄鐵取抗拉強(qiáng)度鐵取抗拉強(qiáng)度極限極限b受靜應(yīng)力的塑受靜應(yīng)力的塑性材料取屈服性材料取屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限s受變應(yīng)力取疲受變

15、應(yīng)力取疲勞極限勞極限安全系數(shù)，考慮安全系數(shù)，考慮各種偶然或難以各種偶然或難以精確分析的因素精確分析的因素影響影響23另一表達(dá)方式另一表達(dá)方式SS 一般來(lái)講各種零件都應(yīng)滿(mǎn)足一定的強(qiáng)度要一般來(lái)講各種零件都應(yīng)滿(mǎn)足一定的強(qiáng)度要求，因而強(qiáng)度準(zhǔn)則是零件設(shè)計(jì)最基本的準(zhǔn)求，因而強(qiáng)度準(zhǔn)則是零件設(shè)計(jì)最基本的準(zhǔn)則。則。 S許用安全系數(shù)許用安全系數(shù) 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 24yy 彈性變形量可用各種求變形量的理論或?qū)崗椥宰冃瘟靠捎酶鞣N求變形量的理論或?qū)嶒?yàn)方法確定驗(yàn)方法確定許用變形量則應(yīng)隨不同的使用場(chǎng)合，按理許用變形量則應(yīng)隨不同的使用場(chǎng)合，按理論或經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定其合理的數(shù)值。論或經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定其合

16、理的數(shù)值。 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 二、剛度準(zhǔn)則二、剛度準(zhǔn)則剛度剛度-零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。彈性變形量彈性變形量許用變形量許用變形量25提高剛度的措施提高剛度的措施采用高強(qiáng)度鋼（采用高強(qiáng)度鋼（X X），），有效措施：改變零件截面形狀和尺寸、有效措施：改變零件截面形狀和尺寸、縮小支點(diǎn)間的距離、以及采用附加的縮小支點(diǎn)間的距離、以及采用附加的桿或加強(qiáng)筋桿或加強(qiáng)筋 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 26耐磨性耐磨性是指零件在載荷作用下抵抗磨損的能力。是指零件在載荷作用下抵抗磨損的能力。目前尚無(wú)公認(rèn)的定量計(jì)算

17、的方法。目前尚無(wú)公認(rèn)的定量計(jì)算的方法。通常運(yùn)用摩擦學(xué)原理設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)，選定摩通常運(yùn)用摩擦學(xué)原理設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)，選定摩擦副的材料和熱處理、表面狀態(tài)、油品等。擦副的材料和熱處理、表面狀態(tài)、油品等。合理而充分的潤(rùn)滑，以延長(zhǎng)零件的使用壽命。合理而充分的潤(rùn)滑，以延長(zhǎng)零件的使用壽命。 影響零件壽命的因素有磨損、疲勞和腐蝕，產(chǎn)生影響零件壽命的因素有磨損、疲勞和腐蝕，產(chǎn)生機(jī)理、發(fā)展規(guī)律及對(duì)零件壽命的影響是完全不同機(jī)理、發(fā)展規(guī)律及對(duì)零件壽命的影響是完全不同的，應(yīng)分別加以考慮。的，應(yīng)分別加以考慮。三、壽命準(zhǔn)則三、壽命準(zhǔn)則 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 27疲勞壽命：疲勞壽命：通常是求出零件

18、在預(yù)定使用壽命時(shí)的疲勞極限作通常是求出零件在預(yù)定使用壽命時(shí)的疲勞極限作為計(jì)算的依據(jù)。疲勞壽命的計(jì)算準(zhǔn)則常采用為計(jì)算的依據(jù)。疲勞壽命的計(jì)算準(zhǔn)則常采用SS的形式。的形式。腐蝕壽命腐蝕壽命: 目前還未能提出實(shí)用有效的計(jì)算方法，無(wú)法列目前還未能提出實(shí)用有效的計(jì)算方法，無(wú)法列出腐蝕的計(jì)算準(zhǔn)則。出腐蝕的計(jì)算準(zhǔn)則。 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 28四、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則四、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則fp0.85 f 或或 fp1.15 f 振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)穩(wěn)定性是指高速機(jī)器抵抗失穩(wěn)的能力。是指高速機(jī)器抵抗失穩(wěn)的能力。 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 周期性載荷周期性載荷的作用頻率的

19、作用頻率機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率固有頻率29五、散熱性準(zhǔn)則五、散熱性準(zhǔn)則 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦,產(chǎn)生熱量產(chǎn)生熱量發(fā)熱過(guò)高或散熱不良，使零件溫度過(guò)度升高，發(fā)熱過(guò)高或散熱不良，使零件溫度過(guò)度升高，破壞正常的潤(rùn)滑條件，甚至導(dǎo)致兩個(gè)金屬表面破壞正常的潤(rùn)滑條件，甚至導(dǎo)致兩個(gè)金屬表面粘著發(fā)生膠合。粘著發(fā)生膠合。應(yīng)對(duì)發(fā)熱較大的零件（如蝸桿傳動(dòng)、滑動(dòng)軸應(yīng)對(duì)發(fā)熱較大的零件（如蝸桿傳動(dòng)、滑動(dòng)軸承等）進(jìn)行承等）進(jìn)行熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算。30六、可靠性準(zhǔn)則六、可靠性準(zhǔn)則0f0f00s1NNNNNNNR F=Nf/N0為為零件的失效概率零件的失效概率（

20、即（即不可靠度不可靠度），）， 它與可靠度的和為它與可靠度的和為1。零件可靠度零件可靠度指一批完全相同的零件（如有指一批完全相同的零件（如有N0個(gè)），個(gè)），在一定的工作條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如在經(jīng)過(guò)時(shí)間在一定的工作條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如在經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，后，還有還有Ns個(gè)正常工作，有個(gè)正常工作，有Nf個(gè)損壞了，則這批零件在個(gè)損壞了，則這批零件在該工作條件下能正常工作達(dá)到工作時(shí)間該工作條件下能正常工作達(dá)到工作時(shí)間t的可靠度的可靠度R為為 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 31按可靠性理論，機(jī)械是零件的串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)系按可靠性理論，機(jī)械是零件的串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)系統(tǒng)。統(tǒng)。系統(tǒng)的可靠度取決于零

21、件的可靠度系統(tǒng)的可靠度取決于零件的可靠度若各個(gè)零件是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度是各若各個(gè)零件是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度是各個(gè)零件可靠度的乘積個(gè)零件可靠度的乘積), 2 , 1(1SniRRniiRS是系統(tǒng)的可靠度；是系統(tǒng)的可靠度；Ri是各個(gè)零件的可靠度。是各個(gè)零件的可靠度。可靠度是小于可靠度是小于1的數(shù)，故的數(shù)，故串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度小于任一串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度小于任一零件的可靠度，且零件越多，可靠度越低。零件的可靠度，且零件越多，可靠度越低。 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 32并聯(lián)系統(tǒng)的失效概率為各個(gè)零件失效概率的乘并聯(lián)系統(tǒng)的失效概率為各個(gè)零件失效概率的乘積，可靠度為積，

22、可靠度為), 2 , 1(11SniFRniiFi為各個(gè)零件的失效概率。為各個(gè)零件的失效概率。并聯(lián)系統(tǒng)失效概率低于任一零件的失效概率，因并聯(lián)系統(tǒng)失效概率低于任一零件的失效概率，因此，其可靠度高于任一零件的可靠度。此，其可靠度高于任一零件的可靠度。 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 33為了提高系統(tǒng)可靠度，在設(shè)計(jì)時(shí)可采取下列措施：為了提高系統(tǒng)可靠度，在設(shè)計(jì)時(shí)可采取下列措施： 在滿(mǎn)足機(jī)器性能要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在滿(mǎn)足機(jī)器性能要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 零件數(shù)目少；零件數(shù)目少； 盡可能采用有可靠度保證的標(biāo)準(zhǔn)件；盡可能采用有可靠度保證的標(biāo)準(zhǔn)件； 安全系數(shù)要留有余地；安全系數(shù)

23、要留有余地； 增加重要環(huán)節(jié)的備用系統(tǒng)；增加重要環(huán)節(jié)的備用系統(tǒng)； 合理規(guī)定維修期等。合理規(guī)定維修期等。 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 34第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的材料選擇 材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)機(jī)械零件的材料對(duì)其性能、加工方法、經(jīng)濟(jì)性機(jī)械零件的材料對(duì)其性能、加工方法、經(jīng)濟(jì)性等都有很大的影響等都有很大的影響合理選擇零件材料是提高零件質(zhì)量、降低成本合理選擇零件材料是提高零件質(zhì)量、降低成本的重要手段的重要手段35一、一、機(jī)械零件的常用材料機(jī)械零件的常用材料 ： 鋁鋁(LY12)、銅、銅(ZCuSn10P1)黑色金屬黑色金屬有

24、色金屬有色金屬鐵鐵鋼鋼高分子材料高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料:陶陶 瓷瓷:金屬材料金屬材料非金屬材料非金屬材料：塑料、橡膠、合成纖維：塑料、橡膠、合成纖維 ：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼(如：如：08F 45 60 1Cr18Ni9） ：灰鑄鐵、球墨鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵(如：如：HT300 QT500-5) 強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石 強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的材料選擇 36二、二、選擇材料的原則選擇材料的原則1、滿(mǎn)足機(jī)械零件的使用要求、滿(mǎn)足機(jī)械零件的使用要求承受工作

25、載荷的能力承受工作載荷的能力 有足夠的強(qiáng)度、剛度。有足夠的強(qiáng)度、剛度。保持使用性能的能力保持使用性能的能力 在工作環(huán)境下長(zhǎng)期工作，能保持原來(lái)在工作環(huán)境下長(zhǎng)期工作，能保持原來(lái)的形狀、尺寸、精度；耐腐蝕、高溫、潮濕等。的形狀、尺寸、精度；耐腐蝕、高溫、潮濕等。其他要求其他要求 如重量輕、美觀等。如重量輕、美觀等。2、滿(mǎn)足工藝性要求、滿(mǎn)足工藝性要求 要考慮機(jī)械零件的毛坯制造（鑄造、鍛壓、焊接、冷沖要考慮機(jī)械零件的毛坯制造（鑄造、鍛壓、焊接、冷沖壓等）、熱處理、機(jī)械加工和修理方便、以及便于回收壓等）、熱處理、機(jī)械加工和修理方便、以及便于回收利用等利用等第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的材料選擇

26、 373、滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性要求、滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性要求 在選擇材料時(shí)，不僅要考慮材料的價(jià)格，而且在選擇材料時(shí)，不僅要考慮材料的價(jià)格，而且要考慮其加工成本，廢品率等。還要考慮供應(yīng)要考慮其加工成本，廢品率等。還要考慮供應(yīng)問(wèn)題，如所需材料的規(guī)格、尺寸是否能夠及時(shí)問(wèn)題，如所需材料的規(guī)格、尺寸是否能夠及時(shí)得到。得到。第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的材料選擇 38第六節(jié)第六節(jié) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之一，也是設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之一，也是設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及問(wèn)題最多、工作量最大的環(huán)節(jié)。計(jì)過(guò)程中涉及問(wèn)題最多、工作量最大的環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮以下各

27、方面的基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮以下各方面的基本要求。本要求。 功能要求功能要求 使用要求使用要求 結(jié)構(gòu)工藝性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求 人機(jī)學(xué)要求人機(jī)學(xué)要求39 功能要求功能要求 各種零件的結(jié)構(gòu)功能主要有承受載荷、傳遞運(yùn)各種零件的結(jié)構(gòu)功能主要有承受載荷、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以及保證或保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)動(dòng)和動(dòng)力以及保證或保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系等。位置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系等。功能要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和必須滿(mǎn)足的功能要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和必須滿(mǎn)足的要求。當(dāng)具有兩種以上功能要求時(shí)，應(yīng)分清主次，要求。當(dāng)具有兩種以上功能要求時(shí)，應(yīng)分清主次，在優(yōu)先滿(mǎn)足主要功能的前提下，盡量滿(mǎn)足其他功在優(yōu)先

28、滿(mǎn)足主要功能的前提下，盡量滿(mǎn)足其他功能要求。能要求。機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將原理設(shè)計(jì)方案具體化，機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將原理設(shè)計(jì)方案具體化，即構(gòu)造一個(gè)能夠滿(mǎn)足功能要求的三維實(shí)體零部件。即構(gòu)造一個(gè)能夠滿(mǎn)足功能要求的三維實(shí)體零部件。第六節(jié)第六節(jié) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求40 使用要求使用要求對(duì)于承受載荷的零件，為保證零件在規(guī)定的使用期對(duì)于承受載荷的零件，為保證零件在規(guī)定的使用期限內(nèi)正常地實(shí)現(xiàn)其功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)使零部件限內(nèi)正常地實(shí)現(xiàn)其功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)使零部件的結(jié)構(gòu)受力合理，降低應(yīng)力，減少變形，以利于提的結(jié)構(gòu)受力合理，降低應(yīng)力，減少變形，以利于提高零件的強(qiáng)度、剛度和延長(zhǎng)使用壽命。高零件的強(qiáng)度、剛度和延長(zhǎng)使用壽命。 結(jié)構(gòu)工藝性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求機(jī)器及其組成零件要能最經(jīng)濟(jì)地制造和裝配，應(yīng)具機(jī)器及其組成零件要能最經(jīng)濟(jì)地制造和裝配，應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。機(jī)器的成本主要取決于制造有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。機(jī)器的成本主要取決于制造費(fèi)用，因此工藝性與經(jīng)濟(jì)性是密切相關(guān)的。通常應(yīng)費(fèi)用，因此工藝性與經(jīng)濟(jì)性是密切相關(guān)的。通常應(yīng)從以下幾個(gè)方面