第2章機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、第2章 機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 機(jī)器應(yīng)滿足的基本要求2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和方法2.3 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)2.4 機(jī)械零件的材料及選擇2.5 機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化2.6 機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)機(jī)器應(yīng)滿足的一般要求（1）滿足預(yù)定功能的要求（2）經(jīng)濟(jì)性要求（3）壽命與可靠性要求（4）社會(huì)要求（5）其他專門要求明確設(shè)計(jì)目的、要求擬定系統(tǒng)組成、方案選擇確定原動(dòng)機(jī)功率、零件運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)、零件參數(shù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)總裝圖設(shè)計(jì)考慮結(jié)構(gòu)、公差工藝要求，繪裝配圖、零件工作圖設(shè)計(jì)任務(wù)分析方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)試制、試驗(yàn)、鑒定定型產(chǎn)品設(shè)計(jì)2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和方法2.2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容和一般程序（1）機(jī)械

2、零件的設(shè)計(jì)方法 2.2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的方法（2）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介1）機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)2）機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)3）機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)4）有限元法5）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)2.3 機(jī)械零件設(shè)計(jì)2.3.1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求（1）強(qiáng)度、剛度及壽命要求（2）結(jié)構(gòu)工藝性要求（3）可靠性要求（4）經(jīng)濟(jì)性要求（5）質(zhì)量小要求2.3.2 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟（1）類型選擇（2）受力分析（3）選擇材料（4）確定設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則（5）理論設(shè)計(jì)計(jì)算（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（7）精確校核（8）繪制零件工作圖（9）編寫文件2.2.3 機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則一、機(jī)械零件的主要失效形式規(guī)定使用條件下規(guī)定的壽命期限內(nèi)不能完成規(guī)定功能失效零件機(jī)械零

3、件失效并不意味著就破壞工作能力：零件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度。機(jī)械零件的主要失效形式2.3.3機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則1、整體斷裂靜強(qiáng)度斷裂疲勞強(qiáng)度斷裂2、表面破壞磨損冷膠合點(diǎn)蝕塑性變形4、破壞正常工作條件引起的失效3、變形過(guò)大膠合過(guò)大彈變熱膠合同一種零件發(fā)生失效的形式可能有數(shù)種。主要的失效形式將由零件的材料、具體的結(jié)構(gòu)及工作條件等決定。 整體斷裂2.3.3 機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則(2) 疲勞強(qiáng)度斷裂交變應(yīng)力反復(fù)作用，導(dǎo)致疲勞裂紋生成、擴(kuò)展、斷裂。(1)靜強(qiáng)度斷裂零件上作用（非正常）過(guò)大載荷，導(dǎo)致零件整體斷裂；輪齒整體斷裂齒輪軸疲勞斷裂 表面破壞2.3.3 機(jī)械零件的主要失

4、效形式及計(jì)算準(zhǔn)則(2)點(diǎn)蝕交變接觸應(yīng)力反復(fù)作用，導(dǎo)致齒面形成裂紋、擴(kuò)展，材料脫落。引起振動(dòng)噪聲或斷裂；(1)磨損相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間進(jìn)入第三體（磨料），引起表面磨損，精度降低；過(guò)度磨損強(qiáng)度降低； 表面破壞2.3.3 機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則(3)膠合熱膠合高速、重載，潤(rùn)滑不良，高溫導(dǎo)致油膜破裂，材料熔化、“焊接”，相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面涂抹燒傷-表面精度降低、噪聲。(3)膠合-冷膠合低速重載,過(guò)高的接觸壓力導(dǎo)致表面間油膜破壞，金屬直接接觸粘著，相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生撕裂-表面精度降低；齒面粘著齒面膠合 變形過(guò)大2.3.3 機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則(1)塑性變形載荷過(guò)大導(dǎo)致零件產(chǎn)生塑性變形，精度降低，零件

5、失效；齒頂塑變齒體塑變 破壞正常工作條件引起的失效2.3.3機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則螺栓聯(lián)接功能失效被聯(lián)件間相對(duì)滑移皮帶傳動(dòng)功能失效打滑2.3.3 機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 用于計(jì)算并確定零件基本尺寸的主要依據(jù)。 1）強(qiáng)度準(zhǔn)則；）強(qiáng)度準(zhǔn)則； 2) 剛度準(zhǔn)則；剛度準(zhǔn)則；3) 壽命準(zhǔn)則；壽命準(zhǔn)則； 4) 耐磨性準(zhǔn)則：耐磨性準(zhǔn)則：5) 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則： 6) 可靠性準(zhǔn)則可靠性準(zhǔn)則:最常用2.3.3機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則1）強(qiáng)度準(zhǔn)則）強(qiáng)度準(zhǔn)則(strength criterion) ： yy 彈性變形量強(qiáng)度是零件在載荷作用下抵抗整體斷裂、表面接觸疲勞及過(guò)大的塑

6、性變形的能力。強(qiáng)度準(zhǔn)則是最基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。2)剛度準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則(rigidity criterion) ：針對(duì)斷裂和塑性變形HH3)(life criterion) ：影響零件壽命的主要失效形式：腐蝕、磨損、疲勞 腐蝕壽命、磨損壽命 沒(méi)有提出實(shí)用有效的或通行的定量計(jì)算的方法.疲勞壽命計(jì)算 通常是求出使用壽命時(shí)的疲勞極限來(lái)作為計(jì)算的依據(jù).2.3.3 機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則4) 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則(vibration stability criterion)：ffp85. 0ffp15. 1零件的自振頻率 f 與激振源的激振頻率 fp 相等或相接近時(shí)，零件就要發(fā)生共振，此種現(xiàn)象稱為失穩(wěn)，即喪失振動(dòng)穩(wěn)定性。高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重此項(xiàng)準(zhǔn)則。使機(jī)器中受激振作用的各零件的自振頻率f與激振源的激振頻率fp錯(cuò)開.2.3.3 機(jī)械零件的主要失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則2.4 機(jī)械零件的材料及選擇 通常零件材料的選擇應(yīng)遵循以下原則： 1.使用要求 2.工藝要求 3.經(jīng)濟(jì)性要求 總之，在選用材料時(shí)，應(yīng)結(jié)合零件的使用情況，制造方法和各種材料的性能等因素予以綜合考慮，分清主次，以滿足主要要求，協(xié)調(diào)次要要求2.5 零件的標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化工作實(shí)際上包括三方面的內(nèi)容，即標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化法規(guī)定，我國(guó)實(shí)行的標(biāo)準(zhǔn)分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如JB、DB等）、企業(yè)