第9章机械设计基础答案及.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第9章机械设计基础答案及课件,参考书目,1.机械设计基础,杨可桢、程光蕴主编.高等教育出版社.第五版,2.机械设计课程设计,陈秀宁、施高义主编.高等教育出版社,.,第二版,1、学期成绩评定：,2、课程要求：,A：,独立完成作业,B：,按时交作业，迟交无成绩,C：,作业总量不足,2/3,，取消考试资格,D：,点名,3,次不到者取消考试资格,F:,周三下午,3:30,5:30,主楼,237,答疑,联系电话,:6576370,A：,期末考试成绩（,70,）,B：,课后作业（,20,）,C,：实验成绩（,10,）,机械设计实例,第9章 机械零件设计概论,9-1 机械零件设计概述,一、机械设计应满足的要求,在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观等。,概括为：所设计的机械零件既要工作可靠，又要成本低廉。,二、机械零件的失效,1、,失效,：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。,2、,工作能力,：在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为,工作能力,。通常此限度是对,载荷,而言，又称为,承载能力,。,三、机械零件失效的原因,1、断裂或塑性变形,2、过大的弹性变形,3、工作表面的过度磨损或损伤,4、发生强烈的振动,5、连接的松弛,6、摩擦传动的打滑,四、机械零件工作能力的判定条件,计算量,许用量,工作能力计算准则,五、机械零件设计的步骤,1、拟定零件的计算简图；,2、确定作用在零件上的载荷；,3、选择合适的材料；,4、根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定条件，确定零件的,形状和尺寸,；,5,、绘制工作图并标注必要的技术条件。,以上过程为,设计计算,，反之为,校核计算,。,9-2 机械零件的强度,一、强度概论,1、名义载荷：,在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。,2、载荷系数,K,：,综合考虑零件在实际工作中承受的各种附加载荷所引入的系数。,3、,计算载荷,：,载荷系数与名义载荷的乘积。,4、名义应力与计算应力,按照名义载荷用力学公式求得的应力称为,名义应力,；按照计算载荷求得的应力称为,计算应力,。,5、强度条件,计算正应力,=,lim,/S，,零件材料的许用正应力,计算切应力,=,lim,/S，,零件材料的许用切应力,lim,、,lim,分别为极限正应力和极限切应力；,S,为安全系数,二、应力的种类,静应力,：不随时间变化的应力,变应力,：随时间变化的应力,循环变应力,：具有周期性的变应力,非循环变应力,：不具有周期性的变应力,t,O,max,t,min,a,m,O,T,变应力的描述参数：,最大应力,max,最小应力,min,平均应力,m,应 力 幅,a,循环特性,r,r,1，,对称循环变应力,r,0，脉动循环变应力,r,1，静应力,-1,r,1，,非对称循环变应力,。,t,T,T,max,t,min,a,m,O,T,三、静应力条件下的许用应力,1、静应力下零件的失效形式：,脆性材料：断裂,塑性材料：塑性变形,2、静应力下的许用应力：,塑性材料：取材料的屈服极限,S,作为极限应力,脆性材料：取材料的强度极限,B,作为极限应力,四、变应力条件下的许用应力,1、变应力下零件的失效形式：,疲劳断裂,疲劳断裂断口形式,其它断裂断口形式,其特征为：,疲劳断裂的,最大应力,远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限,低,；不管脆性材料或塑性材料，其,疲劳断口,均表现为,无明显塑性变形,的,脆性突然断裂,；疲劳断裂是,损伤的积累,，它的初期现象是在零件的表面或表层形成微裂纹，这种裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至余下的未裂开的截面积不以承受外载荷时，零件就突然断裂。,疲劳断裂与应力循环次数,（即使用期限或寿命）,密切相关,。,2、疲劳曲线,疲劳曲线：表示应力,与应力循环次数,N,之间的关系曲线,N,0,循环基数,r,材料的疲劳极限,通常，用,-1,表示材料在对称循环变应力下的弯曲疲劳极限。,疲劳曲线的左半部（,N,0.6）,或铸钢件,S,=1.52.5。,（2）脆性材料：,S,=34。,2、变应力下,S,=1.31.7；,若材料不够均匀、计算不够准确取,S,=1.72.5。,9-3 机械零件的接触强度,一、强度分类：,整体强度：,零件受载时是在较大体积内产生的应力，这种应力状态下的零件强度称为整体强度。,接触强度：,零件在受载前是点或线接触，受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力，这时零件的强度称为接触强度。,机械零件在周期性接触应力的作用下，首先在表层产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展，终于使表层金属呈小片剥落下来，而在零件表面形成一些小坑，这种现象称为,疲劳点蚀,。,接触应力作用下的失效形式：,疲劳点蚀,二、接触应力,两圆柱体接触,计算依据：弹性力学的赫兹公式,接触疲劳强度的判定条件为：,式中,Hlim,为由实验测得的材料的接触疲劳极限，对于钢，其经验公式为：,Hlim,=2.76HBS-70 MPa,安全系数,S,H,可取等于或稍大于1。,作 业,9-11,，,9-13,