機械零件設(shè)計概論機械原理：常用機構(gòu)動力學(xué)基本知識（連桿、凸輪、齒輪、輪系、間歇運動機構(gòu)）機械設(shè)計：常用聯(lián)接，傳動，軸系零部件等機械設(shè)計基礎(chǔ)一、機械設(shè)計的基本要求

1、對機械設(shè)計的要求

a)對機器使用功能方面的要求

b)對機器經(jīng)濟性的要求2、對機械零件設(shè)計的基本要求

a)

在預(yù)定工作期限內(nèi)正常、可靠地工作，保證機器的各種功能

b)

要盡量降低零件的生產(chǎn)、制造成本

§9-1機械零件設(shè)計概述二、機械零件的失效形式

失效——零件由于某種原因不能正常工作零件失效的原因有：1）斷裂或塑性變形；（強度）2）過大的彈性變形；（剛度）3）工作表面的過度磨損或損傷；（耐磨性）4）發(fā)生強烈的振動；（穩(wěn)定性）5）聯(lián)接的松弛；6）摩擦傳動的打滑。例如軸的失效原因有：1）疲勞斷裂：承載能力取決于疲勞強度；2）過大的彈性變形：承載能力取決于軸的剛度。三、機械零件的計算準(zhǔn)則

工作能力——不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。習(xí)慣上又稱為承載能力。

機械零件有多種可能的失效形式。但歸納起來最主要的是強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性、溫度影響等幾個方面問題。對于各種不同的失效形式，相應(yīng)地有各種工作能力判定條件。強度條件：應(yīng)力≤許用應(yīng)力剛度條件：變形量≤許用變形量計算量≤許用量這種為防止失效而制定的判定條件，稱為工作能力計算準(zhǔn)則。1）擬訂零件的計算簡圖；2）確定作用在零件上的載荷；3）選擇合適的材料；4）根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，選用相應(yīng)的判定條件，確定零件的形狀和主要尺寸。四、機械零件設(shè)計的一般步驟設(shè)計計算校核計算反向思路1、強度準(zhǔn)則

零件在載荷作用下抵抗破壞的能力

§9-2機械零件的強度名義載荷：在理想、平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。名義應(yīng)力：按名義載荷求得的應(yīng)力。計算載荷：名義載荷與載荷系數(shù)K的乘積。計算應(yīng)力：按計算載荷求得的應(yīng)力。靜應(yīng)力：不隨時間變化或者變化緩慢2、應(yīng)力種類變應(yīng)力：不穩(wěn)定變應(yīng)力

循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力非對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力stOOsttsOsOt3靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力

失效形式：斷裂或塑性變形

對于塑性材料，強度條件為：對于脆性材料,強度條件為：屈服極限強度極限1、失效形式：疲勞斷裂2、疲勞破壞特征：

1）斷裂過程：①產(chǎn)生初始裂紋（應(yīng)力較大處）

②裂紋尖端在切應(yīng)力作用下，反復(fù)擴展，直至產(chǎn)生疲勞裂紋。

2）斷裂面：①光滑區(qū)（疲勞發(fā)展區(qū)）

②粗糙區(qū)（脆性斷裂區(qū)）

3）無明顯塑性變形的脆性突然斷裂

4）破壞時的應(yīng)力（疲勞極限）遠(yuǎn)小于材料的屈服極限3、疲勞破壞的機理：損傷的累積4、影響因素：不僅與材料性能有關(guān)，變應(yīng)力的循環(huán)特性，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，應(yīng)力幅都對疲勞極限有很大影響。4變應(yīng)力下的許用應(yīng)力2o

表示材料在對稱循環(huán)變應(yīng)力下的彎曲疲勞極限5、疲勞曲線注1om：應(yīng)力狀態(tài)冪指數(shù)，如彎曲時m=9取疲勞極限作為極限應(yīng)力，同時考慮1）切口、溝槽等截面突變，引入應(yīng)力集中系數(shù)2）絕對尺寸的影響，引入尺寸系數(shù)3）表面狀態(tài)的影響，引入表面狀態(tài)系數(shù)6、許用應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力是脈動循環(huán)變化時，許用應(yīng)力為當(dāng)應(yīng)力是對稱循環(huán)變化時，許用應(yīng)力為高副零件工作時，理論上是點接觸或線接觸→實際上由于接觸部分的局部彈性變形而形成面接觸→由于接觸面積很小，使表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大。該應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。此時零件強度稱為接觸強度

§9-3機械零件的接觸強度

通常，零件受載時是在較大的體積內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，此時零件強度稱為整體強度。疲勞點蝕是齒輪、滾動軸承等零件的主要失效形式疲勞點蝕1、接觸應(yīng)力

兩圓柱體接觸最大接觸應(yīng)力發(fā)生在接觸區(qū)中線上

§9-3機械零件的接觸強度2、接觸疲勞強度的判定條件3、提高接觸疲勞強度的措施

1）提高接觸表面硬度，改善表面加工質(zhì)量

2）增大綜合曲率半徑ρΣ3）改外接觸為內(nèi)接觸，點接觸→線接觸

4）采用高粘度潤滑油

§9-4機械零件的耐磨性

摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。零件抗磨損的能力稱為耐磨性。磨損會改變零件尺寸和表面狀態(tài)，不可避免，但我們可以設(shè)法減慢磨損速度，延長零件使用壽命。磨損有物理、化學(xué)、機械等方面的原因，常見磨損類型如下。1）磨粒磨損2）粘著磨損（膠合）3）疲勞磨損（疲勞點蝕）4）腐蝕磨損一、機械零件的常用材料

1、黑色金屬

鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵鑄鋼——鑄造性比鑄鐵差，但比鍛鋼和軋制鋼好。強度性比鑄鐵好，但比鍛鋼和軋制鋼差碳鋼與合金鋼——應(yīng)用最廣泛2、有色金屬a)鋁合金——重量輕、導(dǎo)熱導(dǎo)電性較好、塑性好、抗氧化性好，高強度鋁合金強度可與碳素鋼相近b)銅合金——黃銅：Cu與Zn合金青銅：Cu與Sn的合金無錫青銅：Cu與鋁、硅、錳、鎳的合金。

§9-5機械制造常用材料及其選擇3、非金屬材料塑料——輕、易加工成形、減摩性好，強度低，可作為普通機械零件、絕緣體陶瓷——電熱性好，硬度高橡膠——彈性、絕緣性好，常用作彈性元件和密封元件、減震元件4、復(fù)合材料二、機械零件材料選用的原則

1、使用要求2、工藝要求3、經(jīng)濟性要求

§9-5機械零件的工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化1何為工藝性？所設(shè)計的零件便于加工且加工費用低

對產(chǎn)品的品種、規(guī)格、質(zhì)量、檢驗等制訂