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1、上一页上一页下一页下一页退出退出分目录分目录东北大学机械设计课件第机械设计的基础知识 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 概述概述第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化第九节第九节 机械零件的材料及选用原则机械零件的材料及选用原则第八节第八节 双向变应力下机械零件的疲劳强度计算双向变应力下机械零件的疲劳强度计算 第七节第七节 规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算
2、 第六节第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算 第五节第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算 第四节第四节 静应力下机械零件的强度计算静应力下机械零件的强度计算 第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则第二节第二节 机械零件设计的一般步骤机械零件设计的一般步骤 本本章章目目录录上一页上一页下一页下一页退出退出总目录总目录1-电动机 2-V带传动 3-齿轮传动 4-联轴器 5-卷筒 6-运输胶带 7-控制系统胶带运输机胶带运输机举例举例机械机械:第一节 概 述原动机原动机
3、传动机传动机工作机工作机控制器控制器机械机械零件：制造单元零件：制造单元构件构件：运动单元：运动单元通用零件通用零件专用零件专用零件第一节 概 述零件与构件举例一、机械设计的一般程序一、机械设计的一般程序制制定定设设计计工工作作计计划划方方案案设设计计技技术术设设计计施施工工设设计计试试制制、试试验验、鉴鉴定定定定型型产产品品设设计计第一节 概 述二、机器应满足的基本要求（设计阶段）二、机器应满足的基本要求（设计阶段）1.具有预定功能的要求具有预定功能的要求2.经济性要求经济性要求3.安全性要求安全性要求4.可靠性要求可靠性要求5.操作使用方便的要求操作使用方便的要求第一节 概 述三、本课程的
4、内容、性质和任务三、本课程的内容、性质和任务内容内容:机械设计的基础知识机械设计的基础知识机械设计的基础知识机械设计的基础知识联接零件设计：联接零件设计：螺纹联接螺纹联接、轴毂联接、轴毂联接轴系零部零件设计轴系零部零件设计：轴轴、滚动轴承滚动轴承、滑动轴承滑动轴承、联轴器联轴器、离合器离合器其它零部件设计：其它零部件设计：弹簧弹簧机械设计新方法机械设计新方法传动零件设计：传动零件设计：带传动带传动、链传动链传动、齿轮传动齿轮传动、蜗杆传动蜗杆传动、螺旋传动、摩擦传动、螺旋传动、摩擦传动第一节 概 述本课程的性质本课程的性质:专业技术基础课专业技术基础课本课程的任务本课程的任务:使学生掌握机械设
5、计使学生掌握机械设计的基本知识、基本理的基本知识、基本理论和基本技能论和基本技能第一节 概 述第二节第二节 机械零件设计的一般步骤机械零件设计的一般步骤类类型型选选择择受受力力分分析析选选择择材材料料确确定定计计算算准准则则理理论论设设计计计计算算结结构构设设计计精精确确校校核核绘绘制制零零件件工工作作图图编编写写设设计计计计算算说说明明书书第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则1.整体断裂整体断裂2.表面破坏表面破坏3.变形量过大变形量过大4.功能失效功能失效一、机械零件的主要一、机械零件的主要失效失效形式形式二、机械零件的计算准则二、机械零件的计算准
6、则1.强度准则强度准则2.刚度准则刚度准则3.寿命准则寿命准则4.耐磨性准则耐磨性准则5.振动稳定性准则振动稳定性准则第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则1.强度准则强度准则第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则2.刚度准则刚度准则第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则3.寿命准则寿命准则疲劳寿命计算腐蚀和磨损第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则4.耐磨性
7、准则耐磨性准则第三节第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件的主要失效形式及计算准则5.振动稳定性准则振动稳定性准则1.提高零件制造精度；2.提高回转件动平衡精度；3.增加阻尼系统；4.提高材料或结构的衰减系数；5.采用减振、隔振装置等都可改善零件的振动稳定性。第四节第四节 静应力下机械零件的强度计算静应力下机械零件的强度计算一、载荷及应力的分类一、载荷及应力的分类1.载荷的分类载荷的分类静载荷与变载荷静载荷与变载荷名义载荷与计算载荷名义载荷与计算载荷名义载荷名义载荷原动机原动机传动机传动机工作机工作机额定功率额定功率在理想工作条件在理想工作条件工作阻力工作阻力力学公式力学公式名义载荷
8、名义载荷P、M、T、F第四节第四节 静应力机械零件的强度计算静应力机械零件的强度计算计算载荷计算载荷第四节第四节 静应力机械零件的强度计算静应力机械零件的强度计算2.2.应力的分类应力的分类应力应力静应力静应力不随时间变化或缓慢变化不随时间变化或缓慢变化变应力变应力稳定变应力稳定变应力非稳定变应力非稳定变应力有规律非稳定有规律非稳定变应力变应力无规律非稳定无规律非稳定变应力变应力第四节第四节 静应力机械零件的强度计算静应力机械零件的强度计算对称循环对称循环脉动循环脉动循环非对称循环非对称循环to不随时间变化或缓慢变化。max=min=m a=0静应力:第四节第四节 静应力机械零件的强度计算静应
9、力机械零件的强度计算t0稳定变应力稳定变应力第四节第四节 静应力机械零件的强度计算静应力机械零件的强度计算maxmmina稳定变应力稳定变应力脉动循环脉动循环 r=0对称循环对称循环 r=1非对称循环非对称循环 1r350）第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算注意:2.NN0 KN=1；1.m由疲劳曲线决定。一般设计中，由疲劳曲线决定。一般设计中，钢制零件受弯曲应力，钢制零件受弯曲应力，m=9;3.N0103按静应力问题处理按静应力问题处理;4.近似的疲劳曲线近似的疲劳曲线.第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算o103107N10.5B0.9B近近似似的的疲疲劳劳曲曲线线第五节
10、 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算二、影响零件疲劳强度的因素1.应力集中2.绝对尺寸3.表面状态第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算1(103)c1cA有限寿命区无限寿命区BC11（103）103三 对称循环应力下疲劳强度计算第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算无限寿命设计B/C/段第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算三 对称循环应力下疲劳强度计算无限寿命疲劳强度条件为：三 对称循环应力下疲劳强度计算第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算三 对称循环应力下疲劳强度计算有限寿命设计A/B/段第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算三 对称循环应力下疲劳强度计
11、算第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算有限寿命疲劳强度条件为：第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算Bam-10/2BCA4545O0/2疲劳极限线图sDECA4545O0/2-10/2第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算材料的谢林森折线图第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算直线AE的方程为：直线DE的方程为：OA/C/E/D第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算零件的简化疲劳极限线图零件的简化疲劳极限线图二 非对称循环应力下疲劳强度计算第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算sDE/C/A/45Oa-1M2M1M12加载方式加载方式maE/N
12、1M1(/rm,/ra)A/DMNC(m,a)OP第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算OM1的直线方程为第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算零件无限寿命疲劳强度计算第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算射线与DE/相交射线与A/E/相交射线交点在E/附近第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算等效应力：就是将非对称循环变应力从强度相等 的角度等效折算成对称循环变应力。maE/N1M1(/rm,/ra)A/DMNC(m,a)OP第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算等效的工作应力 第六节 非对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算零件有限寿命疲劳强度计算第七
13、节 规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算线性疲劳损伤积累理论 当材料承受高于疲劳极限的应力时，每一循环都使材料产生一定量的损伤，而这种损伤是可以积累的，当损伤积累到临界值时即发生疲劳破坏。Miner理论 材料在各个应力下的疲劳损伤是独立进行的，并且总损伤可以线性地累加起来。第七节 规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算规律性非稳定变应力与-N曲线第七节 规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算Miner方程 小于-1的应力可认为对材料不起损伤作用，故计算时可不考虑；当大于-1的各级应力对材料的寿命损伤率之和等于 1 时，材料即发生疲劳破坏。第七节 规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算
14、规律性非稳定应力下的疲劳强度计算代入Miner方程第七节 规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算如果材料没达到破坏任选一应力水平为基准,如选第七节 规律性非稳定应力下机械零件的疲劳强度计算疲劳强度条件为：对于零件，有关疲劳强度计算公式均适用，只是等效应力由前面的公式确定，-1用-1c代替，材料常数m用第八节 双向变应力下机械零件的疲劳强度计算双向应力ABOM/MB/A/第八节 双向变应力下机械零件的疲劳强度计算零件的计算安全系数为 根据式1-21第八节 双向变应力下机械零件的疲劳强度计算疲劳强度条件为第九节第九节 机械零件的材料及选用原则机械零件的材料及选用原则1 使用要求2 工艺要求3 经
15、济性要求 机械零件的材料：主要有钢、铸铁、铜合金，其次是非金属材料（如高分子材料、陶瓷材料、复合材料等），其中最常用的是钢。选用原则：第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化1.造型简单合理 结构和形状越复杂，制造、装配和维修越困难，成本也越高。在满足使用要求的情况下，几何形状应尽量简单，最好为平面或圆柱面。2.合理选择毛坯种类 零件毛坯可用铸造、锻造、轧制、焊接等方法制造。如大件、结构复杂且批量生产，宜采用铸件。3.铸件结构的工艺性1.设计中壁厚要均匀，过渡要平缓，以防止产生缩孔及裂纹；2.应有适当的结构斜度及拔模斜度以便于取模，保证铸件质量；3.铸件各个面
16、的交界处应采用圆角结构；4.为了加强刚度，在受力点处常采用加强肋。第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化4.机械加工工艺性第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化4.机械加工工艺性第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化4.机械加工工艺性第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化5.零部件的装配工艺性5.零部件的装配工艺性第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化5.零部件的装配工艺性第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化5.零部件的装配工艺性机械设计中的标准化标准化系列化通用化第十节第十节 机械零件的工艺性和设计的标准化机械零件的工艺性和设计的标准化上一页上一页分目录分目录