常用机械零件的设计.ppt

第2章 机械零件的设计;2.1 机械零件的失效形式和设计准则概述 ;1．静强度失效;2．疲劳强度失效;　　机械零件的静强度失效是由于静力超过了屈服极限，并在断裂发生之前，往往出现很大的变形，因此静强度失效往往是可以发现，并可以预知的。 疲劳强度失效逐步形成但很难事先预知，因此它危害更大。 ;3．摩擦学失效 ; 接触疲劳是受到接触变应力长期作用的表面产生裂纹或微粒剥落的现象。;4．其他失效;1．静强度准则 ;式中，?、?—是零件的工作正应力和剪应力；;2．疲劳强度准则 ; （2.2a） 或 （2.2b） ;　　特别需要指出：按疲劳强度设计时，因为载荷是变化的，零件的工作应力不再是简单的正应力或剪应力，除了必须考虑应力的均值和变化幅值的大小外，还必须考虑载荷变化规律的影响。另外，疲劳强度与许多因素（如载荷性质、零件尺寸、表面加工精度、应力集中情况等）有关，因此在这类机械零件的设计过程中必须根据具体工况加以修正。 ;3．摩擦学设计准则 ;　　　　　　p ? [ p ] 　 （2.3a） 　　　　　 pv ? [ pv ] （2.3b） v ? [ v ] （2.3c）;4．其他准则;　　　　　　y ? [ y ] 　　 （2.4a） 　　　　　 ? ? [ ? ] 　　 （2.4b） 　　　　　 ? ? [ ? ] 　 （2.4c）;（2）可靠性准则 ;2.2 机械零件设计的基本要求和一般程序 ; 提高机械零件的强度措施： ;2．刚度; 提高机械零件的刚度措施： ;3．寿命;4．可靠性 ;5．结构工艺性;6．经济性 ;2.2.2 机械零件设计的一般程序 ;1．选择类型　　;5．设计计算　　;7．绘制工作图　　;2.3 机械零件材料的选用原则及常用材料 ;1．使用要求 ;　　若零件尺寸取决于刚度，且尺寸重量受到限制时，应选用弹性模量较大的材料或弹性模量与密度之比值较高的材料。;2．工艺要求 ;3．经济性要求;(1) 尽量采用高强度铸铁（如球墨铸铁）来代替钢材；;2.3.2 机械零件的常用材料; 碳素结构钢在机械设计中最为常用。;　　碳素钢的性能主要决定于其含碳量。;　　合金钢是由碳钢在其中加入某些合金元素冶炼而成。;　　合金元素不同时，钢的机械性能有较大的变动并具有各种特殊性质。;　　无论是碳素钢还是合金钢，用浇铸法所得的铸件毛坯均称为铸钢。铸钢主要用于制造承受重载的大型铸件。铸钢强度明显高于铸铁，与碳素钢接近。铸钢的弹性模量约为铸铁的2倍，因此减振性不如铸铁。;2．铸铁 ;　　灰铸铁（HT）主要用于中等载荷以下的结构件、复杂的薄壁件和润滑条件下的摩擦副零件等。;　　球墨铸铁（QT）基体中的石墨呈球状，提高了基体强度和承受应力集中的能力，其强度比灰铸铁高一倍和普通碳素钢接近。球墨铸铁价格比钢便宜，广泛用于受冲击载荷的高强度铸件，如曲轴、齿轮等。 ;3．有色金属合金;　　铜合金具有良好的导电性、导热性、耐蚀性和延展性，是良好的减摩和耐磨材料。;4．非金属材料 ;　　塑料的重量轻、绝缘、耐磨、耐蚀、消声、抗振，有良好的自润滑性及尺寸稳定性，易于加工成形，加入填充剂后可以获得较高的机械强度，因而可以代替金属作支架、盖板、阀件、管件、承受轻载的齿轮、蜗轮、凸轮等。但一般工程塑料耐热性差，且因逐步老化而使性能逐渐变差。;5．复合材料