广东工业大学：《机械设计基础 Fundamentals of Machine Design》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 机械零件设计和计算概论

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 K[∏ 第6章机械零件设计和计算概论 6-1机械零件设计概述 6-2机械零件的工作能力准则 6-3许用应力和安全系数 6-4常用材料及其选择 6-5机械零件的工艺性和标准化 基本要求 掌握零件常见的失效形式和设计准则 掌握许用应力、安全系数的概念及确定方法 了解零件的常用材料及性能

第6章 机械零件设计和计算概论 6-1 机械零件设计概述 6-2 机械零件的工作能力准则 6-3 许用应力和安全系数 6-4 常用材料及其选择 6-5 机械零件的工艺性和标准化 基本要求: • 掌握零件常见的失效形式和设计准则 • 掌握许用应力、安全系数的概念及确定方法 • 了解零件的常用材料及性能 机械设计基础——机械零件设计和计算概论

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 6-1机械零件机械零件设计概述 机械零件分类 二、机械零件设计基本要求 三、机械零件设计过程 四、机械零件传统设计方法

6-1 机械零件机械零件设计概述 一、机械零件分类 二、机械零件设计基本要求 三、机械零件设计过程 四、机械零件传统设计方法 机械设计基础——机械零件设计和计算概论

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 机橄零件分类 机器:机械、机构的总称 构件—运动的单元 零件—制造的单元 传动件:齿轮、蜗杄、带、链 通用联接件:螺栓、键、花键 机零件支承件:轴、轴承 械 其它:联轴器、弹黉、机架 零 专用零件:水轮机叶片、活塞、曲轴,飞机螺旋桨

一、机械零件分类 机器：机械、机构的总称 构件——运动的单元 零件——制造的单元 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 通用 零件 传动件：齿轮、蜗杆、带、链 联接件：螺栓、键、花键 支承件：轴、轴承 机 械 零 件 专用零件：水轮机叶片、活塞、曲轴,飞机螺旋桨 其它：联轴器、弹簧、机架

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 二、机橄粵件设计基本要求 1、满足功能要求,能够准确实现预定的功能 2、工作可靠,在预定的工作期限内不能失效 3、经济性要求

二、机械零件设计基本要求 1、满足功能要求，能够准确实现预定的功能 2、工作可靠，在预定的工作期限内不能失效 3、经济性要求 机械设计基础——机械零件设计和计算概论

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 三、机械零件设计过程 零件设计时的共性: 工作原理、结构 受力分析、 设计准则 类型、应用场合 失效形式 设计计算 今过程: 1、拟订零件的设计简图 2、确定载荷的大小及位置 3、选择材料 根据失效形式选用判定条件,设计出零件的主要参数 、绘制零件工作图

三、机械零件设计过程 ❖ 零件设计时的共性： 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 ❖ 过程： 1、拟订零件的设计简图 2、确定载荷的大小及位置 3、选择材料 4、根据失效形式选用判定条件，设计出零件的主要参数 5、绘制零件工作图 工作原理、结构、 类型、应用场合 受力分析、 失效形式 设计准则、 设计计算

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 四、机橄零件传统设计方法 理论设计(伴经验设计) 强度条件或刚度)设计算尺寸校核计算,强度条件或刚度 类比设计: s与已有的同类产品进行比较来设计新产品。这种方法在 工程实际中用得较多,特点是节省时间,较可靠 经验设计: ≤根据实践中归纳出的经验公式和经验数据进行设计,缺 乏创新 模型实验设计: 用于大型、复杂零件的设计

四、机械零件传统设计方法 ❖ 理论设计(半经验设计)： 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 ❖ 类比设计： 与已有的同类产品进行比较来设计新产品。这种方法在 工程实际中用得较多，特点是节省时间，较可靠 ❖ 经验设计： 根据实践中归纳出的经验公式和经验数据进行设计，缺 乏创新 ❖ 模型实验设计： 用于大型、复杂零件的设计 强度条件(或刚度) 设计计算 尺寸 校核计算 强度条件(或刚度)

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 6-2机械零件的工作能力准则 一、机械零件常见失效形式 二、工作能力准则 强度准则 四、刚度准则 五、耐磨性准则 六、振动稳定性准则 七、耐热性准则

6-2 机械零件的工作能力准则 一、机械零件常见失效形式 二、工作能力准则 三、强度准则 四、刚度准则 五、耐磨性准则 六、振动稳定性准则 七、耐热性准则 机械设计基础——机械零件设计和计算概论

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 机橄零件常见失效形式 令失效:丧失工作能力或达不到设计要求的性能,不仅仅指 破坏 常见主要失效形式有: 今断裂:如轴、齿轮轮齿发生断裂 表面点蚀:工作表面片状剥落 强度问题 塑性变形:零件发生永久性变形 过大弹性变形 刚度问题 表面破坏 耐磨性问题 过大振动和噪声、过热等 例如轴可能的失效飛式 內-￥---断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振

一、机械零件常见失效形式 ❖ 失效：丧失工作能力或达不到设计要求的性能，不仅仅指 破坏 常见主要失效形式有： ❖ 断裂：如轴、齿轮轮齿发生断裂 ❖ 表面点蚀：工作表面片状剥落 ❖ 塑性变形：零件发生永久性变形 ❖ 过大弹性变形 ❖ 表面破坏 ❖ 过大振动和噪声、过热等 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 ❖ 例如轴可能的失效形式： 断裂、塑性变形、过大弹性变形、共振 强度问题 刚度问题 耐磨性问题 n F

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 二、工作能力准则 工作能力:不失效条件下零件的安全工作限度 今这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示,所以又 常称为“承载能力 如 吊钩最大起重量50kN 工作能力或承载能力50kN 工作能力准则:衡量零件工作能力的指标 对零件设计,针对其主要失效形式选择适 50 KN 合的工作能力准则进行设计 具体有:强度准则、刚度准则、耐磨性准 则、振动稳定性准则、耐热性准则

二、工作能力准则 ❖ 工作能力：不失效条件下零件的安全工作限度 ❖ 这个限度通常是以零件承受载荷的大小来表示，所以又 常称为“承载能力” ❖ 如： ❖ 吊钩最大起重量——50 kN ❖ 工作能力或承载能力——50 kN 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 ❖ 工作能力准则：衡量零件工作能力的指标 ❖ 对零件设计，针对其主要失效形式选择适 合的工作能力准则进行设计 ❖ 具体有：强度准则、刚度准则、耐磨性准 则、振动稳定性准则、耐热性准则 50 kN

机械设计基础——机械零件设计和计算概论 三、强度渔则 机械零件工作能力的最基本准则 强度:材料抵抗断裂或残余变形的能力 ÷强度准则:工作应力≤许用应力 G或τ[ 正应力:asG= 极限应力 剪应力:s|r S 针对失效形式:断裂、疲劳破坏、残余变形 令典型零部件:轴、齿轮、带轮等

三、强度准则 ❖ 机械零件工作能力的最基本准则 ❖ 强度：材料抵抗断裂或残余变形的能力 ❖ 强度准则：工作应力≤许用应力 ❖ σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ] 机械设计基础——机械零件设计和计算概论 ❖ 针对失效形式：断裂、疲劳破坏、残余变形 ❖ 典型零部件：轴、齿轮、 带轮等 S lim [ ]  正应力：    = S lim [ ]  剪应力：    = 极限应力