《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之機(jī)械設(shè)計(jì)-第2章：機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之機(jī)械設(shè)計(jì)-第2章：機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ).ppt（33頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,第二章,靜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算 變應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算 表面強(qiáng)度計(jì)算 剛度和振動(dòng)計(jì)算,機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ),北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,步驟1：繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 步驟2：繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 步驟3：分析載荷應(yīng)力 步驟4：選擇零件材料 步驟5：分析失效形式 步驟6：確定工作準(zhǔn)則 步驟7：進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 步驟8：進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟9：進(jìn)行校核驗(yàn)算,機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,步驟1：繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 步驟2：繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 步驟3：分析載荷
2、應(yīng)力 步驟4：選擇零件材料 步驟5：分析失效形式 步驟6：確定工作準(zhǔn)則 步驟7：進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 步驟8：進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟9：進(jìn)行校核驗(yàn)算,機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,計(jì)算載荷=K 名義載荷,載荷系數(shù)（工作情況系數(shù)）,載荷（1）,載荷 作用于零件上的力或力矩 名義載荷（理論載荷）F 理想工作條件下的載荷，根據(jù)額定功率計(jì)算 計(jì)算載荷（實(shí)際載荷）Fc 作用于零件的實(shí)際載荷，考慮各種附加載荷,K 1,主因是動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)的工作性質(zhì)，如平穩(wěn)、沖擊,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,內(nèi)燃機(jī)閥門 彈簧
3、受力,載荷（2）,靜載荷 不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷 鍋爐受力 變載荷 隨時(shí)間周期性或非周期性變化的載荷,汽車軸、齒輪受力,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,應(yīng)力,（） 單位面積上的內(nèi)力 拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力、剪切應(yīng)力,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,零件的應(yīng)力,作用在零件剖面上的應(yīng)力,穩(wěn)定變應(yīng)力,靜應(yīng)力 不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力 變應(yīng)力 隨時(shí)間周期性或非周期性變化的應(yīng)力,非穩(wěn)定變應(yīng)力,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,問(wèn)題：靜變載荷與靜變應(yīng)力的關(guān)系？,靜應(yīng)力的產(chǎn)生一般
4、源于靜載荷 變應(yīng)力的產(chǎn)生則源于變載荷或靜載荷,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,穩(wěn)定變應(yīng)力,每次循環(huán)的參數(shù)和周期均不隨時(shí)間變化的周期性變應(yīng)力，亦稱循環(huán)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,應(yīng)力參數(shù),最大應(yīng)力max m + a 最小應(yīng)力min m a 平均應(yīng)力m (max+min)2 應(yīng)力幅 a (maxmin)2,應(yīng)力循環(huán)特性 r = minmax,問(wèn)題：三種穩(wěn)定變應(yīng)力的參數(shù)？ 靜應(yīng)力的參數(shù)？,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,步驟1：繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 步驟2：繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 步驟3：分析載荷應(yīng)力 步驟
5、4：選擇零件材料 步驟5：分析失效形式 步驟6：確定工作準(zhǔn)則 步驟7：進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 步驟8：進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟9：進(jìn)行校核驗(yàn)算,機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,常用零件材料的力學(xué)性能等級(jí)和牌號(hào) （1）鑄鐵：含2.06易成型、價(jià)廉、吸振、可靠性差。如灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵 （2）鋼：含量1.4常用。 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 鑄鋼：含（0.150.6）易成型 （3）有色金屬合金：有特殊性能，價(jià)昂少用。如鋁合金、銅合金（黃銅、青銅）、軸承合金 （4） 非金屬材
6、料：如工程塑料、橡膠、玻璃等燒結(jié)材料、復(fù)合材料,常用材料,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,材料選用原則,使用要求 使用環(huán)境、載荷性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、重要程度... 工藝要求 零件及其毛坯的形狀、批量、加工方法... 經(jīng)濟(jì)要求 材料價(jià)格結(jié)合加工費(fèi)用、材料利用率...,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,步驟1：繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 步驟2：繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 步驟3：分析載荷應(yīng)力 步驟4：選擇零件材料 步驟5：分析失效形式 步驟6：確定工作準(zhǔn)則 步驟7：進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 步驟8：進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟9：進(jìn)行校核驗(yàn)算,機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟,北京航空航天
7、大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,軸可能的失效形式： 斷裂、塑性變形、過(guò)大彈性變形、共振,零件失效形式,失效 零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能，不僅僅指破壞,主要失效形式 斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂 表面點(diǎn)蝕：工作表面片狀剝落 塑性變形：零件發(fā)生永久性變形 過(guò)大彈性變形 表面破壞 過(guò)大振動(dòng)和噪聲、過(guò)熱等,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,步驟1：繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 步驟2：繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 步驟3：分析載荷應(yīng)力 步驟4：選擇零件材料 步驟5：分析失效形式 步驟6：確定工作準(zhǔn)則 步驟7：進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 步驟8：進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟9：進(jìn)行校核
8、驗(yàn)算,機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,零件工作能力準(zhǔn)則,工作能力 不失效條件下零件的安全工作限度。該限度通常以零件承受載荷的大小來(lái)表示，又常稱為“承載能力”。如：吊鉤最大起重量50 kN，其工作能力或承載能力為50 kN,工作能力準(zhǔn)則 衡量零件工作能力的指標(biāo)。零件設(shè)計(jì)就是針對(duì)零件主要失效形式選擇適合的工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、耐熱性準(zhǔn)則,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,強(qiáng)度準(zhǔn)則,剛度準(zhǔn)則,耐磨性準(zhǔn)則,選擇工作準(zhǔn)則,主要失效形式與工作準(zhǔn)則的對(duì)應(yīng)
9、斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂 表面點(diǎn)蝕：工作表面片狀剝落 塑性變形：零件發(fā)生永久性變形 過(guò)大彈性變形 表面破壞 過(guò)大振動(dòng)和噪聲、過(guò)熱等,振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,步驟1：繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 步驟2：繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 步驟3：分析載荷應(yīng)力 步驟4：選擇零件材料 步驟5：分析失效形式 步驟6：確定工作準(zhǔn)則 步驟7：進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 步驟8：進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 步驟9：進(jìn)行校核驗(yàn)算,機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,強(qiáng)度計(jì)算,強(qiáng)度：材料抵抗斷裂或殘余變形的能力 強(qiáng)度準(zhǔn)則：工作應(yīng)力許用應(yīng)力 或 ,
10、失效形式：斷裂、疲勞破壞、殘余變形 典型零件：軸、齒輪、 帶輪等,,正應(yīng)力：,,剪應(yīng)力：,機(jī)械零件工作能力的最基本準(zhǔn)則,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,許用應(yīng)力：設(shè)計(jì)零件時(shí)所依據(jù)的條件應(yīng)力 許用安全系數(shù)：考慮計(jì)算精度、材料均勻度和 零件重要度等因素，查表而得。,許用安全系數(shù)許用應(yīng)力結(jié)構(gòu)笨重 許用安全系數(shù)許用應(yīng)力不夠安全,許用應(yīng)力與許用安全系數(shù),北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,靜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（1）,塑性材料零件,脆性或低塑性材料零件,防止塑性變形,防止斷裂,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼
11、紅 13522046022,靜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（2）,靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力與材料性能有關(guān) 脆性材料取強(qiáng)度極限應(yīng)力B 塑性材料取屈服極限應(yīng)力S,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,變應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（1）,疲勞破壞機(jī)理：零件產(chǎn)生微觀裂紋；發(fā)展成宏觀裂紋；宏觀裂紋急劇擴(kuò)展；到達(dá)材料極限強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂,影響零件疲勞強(qiáng)度因素 材料極限應(yīng)力 應(yīng)力集中 尺寸效應(yīng) 表面狀態(tài),疲勞失效：大多數(shù)機(jī)械零件工作時(shí)受變應(yīng)力作用。即使應(yīng)力值小于材料的屈服強(qiáng)度，也會(huì)在經(jīng)受一定應(yīng)力循環(huán)周期后突然斷裂，而且斷裂時(shí)沒(méi)有明顯的宏觀塑性變形，這種破壞形式稱為疲勞失效,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程
12、及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,,變應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（2）,循環(huán)特性r一定時(shí)，應(yīng)力循環(huán)N次后，材料不發(fā)生疲勞破壞時(shí)的最大應(yīng)力，稱為疲勞極限。,KN：壽命系數(shù) N0: 循環(huán)基數(shù) m：材料與應(yīng)力指數(shù),疲勞曲線（N曲線）,rNmN = rmN0 = C,,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,變應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（3）,,,lgN,lgrN,,,,,,,O,103(104),N0,r,A,B,,,低周循環(huán),高周循環(huán),,有限壽命區(qū),無(wú)限壽命區(qū),,循環(huán)基數(shù)(107),疲勞曲線一般是在對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院
13、劉繼紅 13522046022,變應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（4）,相同循環(huán)次數(shù)（通常取N0）和不同循環(huán)特性r下，材料有不同的疲勞極限，可從材料疲勞極限應(yīng)力圖求得。,,,,,,,a,m,F(B,0),S(s,0),A(0, -1),B(0/2, 0/2),E,45o,,135o,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,變應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（5）,疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則：,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,表面強(qiáng)度計(jì)算,表面接觸強(qiáng)度 表面擠壓強(qiáng)度 表面磨損強(qiáng)度,齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)以及滾動(dòng)軸承等依靠表面接觸工作的零件，受到法向載荷時(shí)，其工作能力取
14、決于接觸表面的強(qiáng)度,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,表面接觸強(qiáng)度,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,,赫茲公式,接觸應(yīng)力的計(jì)算公式,影響接觸應(yīng)力的因素：,曲率半徑,材料,接觸線長(zhǎng)度,Fac：法向載荷；L：接觸長(zhǎng)度；,疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則：H H ,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,耐磨性準(zhǔn)則,耐磨性：零件抗磨損的能力。磨損是相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。影響磨損的因素包括載荷的大小和性質(zhì)、滑動(dòng)速度、潤(rùn)滑劑的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)等。磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖蝕磨損、微動(dòng)磨損 耐磨性準(zhǔn)則：
15、 P ,失效形式：零件表面破壞 典型零部件：齒輪、軸承、鏈等,P為表面壓強(qiáng),北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,剛度準(zhǔn)則,剛度：材料抵抗彈性變形的能力 剛度準(zhǔn)則：實(shí)際變形量許用變形量 彎曲剛度：撓度條件： y y 傾角條件： 扭曲剛度：扭角條件：j j,失效形式：過(guò)大的彈性變形 典型零件：軸、蝸桿等,北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 劉繼紅 13522046022,振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則,共振：當(dāng)機(jī)器的自振頻率與周期性干擾力變化頻率相同或整數(shù)倍時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)振幅急劇增大，導(dǎo)致零件破壞或機(jī)器工作條件失常等 振動(dòng)穩(wěn)定性：機(jī)器工作時(shí)振幅不能超過(guò)許可值 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：0.85f fp 或 1.15f
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之機(jī)械設(shè)計(jì)-第2章：機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ).ppt
