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1、学习好资料 欢迎下载 河海大学 机电学院教案与讲稿 课程：机械设计 200112012 学年上学期 主讲教师：苏 洲 章节 第一章 绪 论 教 学 课 题 机械设计课程的内容、性质与任务；目的与要求 了解一般机器的作用，机器的组成要素、本课程涵盖的内容。教 学 重点 了解机器设计过程中通用零件、专用零件和部件的概念 难点 教 具 课件 讲 稿（教学要点与板书）教 学 法 学习好资料 欢迎下载 11 机械设计课程的内容、性质与任务 一、本课程的研究对象 机械系统-主体 机架 零件 电气系统 各种机构 部件 通用零件 机器（机械）机械零件 液压气动系统 构件零件 专用零件 控制监测系统 机械设计：
2、是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作。本课程的研究对象：为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法 本课程的性质：是以一般通用零件的设计计算为核心的设计性课程，是一门设计性、综合性和实践性都很强的技术基础课。本课程的任务：1）树立正确的设计思想 2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。）4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。5）了解机械设计的最新动态。学习本课程的注意事项：1）注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统中加以考虑。2）注意掌握零部件的共性 3）掌握机械零部件设计的一般思路 课程：机械设计
3、20112012 学年 上学期 河海大学 机电学院教案与讲稿 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习
4、本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 课程：机械设计 200112012 学年上学期 主讲教师：苏 洲 章节 第二章 机械及机械零件设计概要 教 学 课 题 设计机器时应满足的基本要求；设计机器的一般程序；机械零件设计概述；机械零件的失效形式和设计准则；目的与要求 了解机械设计一般步骤和方法，掌握机械零件常见失效形式和计算准则 教 学 重点 失效形式和计算准则 难点 教 具 课件 讲 稿（教学要点与板书）求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件
5、的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 21 机器的组成 原动机部分：动力源（将其他形式的能转化为机械能）（人力、畜力、风力、水力、电机、内燃机等）执行
6、部分（工作）：要求：运动：直线、回转、间歇 动力：力（F)、力矩(M T)、功率(P)传动部分：传递运动和动力 控制系统：人脑、电脑 辅助系统：冷却、润滑、电系、指示等 22 机械设计的基本要求及设计程序 一、机械设计的基本要求 1、对机械设计的要求 a)对机器使用功能方面的要求 要注意协调、平衡！b)对机器经济性的要求 设计经济性，使用经济性 要有最佳的性能价格比 2、对机械零件设计的基本要求 辅助系统，例如：润滑、显示、照明等 原动机 传动装置 控制系统 工作机 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专
7、用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 阶段 目标 a)在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能 b)要尽量降低零件的生产、制造
8、成本 对机器的设计要求和对机械零件的要求、两者相互联系、相互影响 二、机械设计的一般程序 1、机器设计的一般程序，如下表 设计任务书 定出最佳方案 装配图零件图 样机评价 考核工艺性 产品 及其它技术文件 改进 收集用户意见 销售 对具体的机器，其设计程序可能各不相同。2、机械零件设计的一般步骤 1）建立零件的受力模型，确定零件的计算载荷KPPca名义载荷（公称载荷、额定载荷）K载荷系数 2）选择零件的类型与结构 3）选择零件的材料 4）按可能的失效形式确定零件的计算准则，并确定零件的基本尺寸，并加于标准化和圆整 5）零件的结构设计 6）绘制零件的工作图，并编写计算说明书。设计计算 机械零件计
9、算 交替进行 市场调研 可行性研原理方案设计 技术设计 试制、试验 小批生 产试销 投产 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验
10、技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 校核计算 23 机械零件的主要失效形式和设计计算准则 一、机械零件的失效形式 失效：（定义）零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能时，称为失效 失效形式 强度失效 整体强度 刚度失效 表面强度 磨损失效 振动、噪声失效 精度失效 可靠性 二、机械零件的计算准则 工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度称为 计算准则：以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则，称为 1、强度准则 tlinlinSS 疲劳极限塑性材料脆性材料)()()()(YYSSBB
11、linlin lin极限应力 SSa、计算安全系数 )()(SSBB、静强度 2、刚度准则 刚度：零件在载荷作用下抵抗变形的能力 按强性力学或材料力学方法计算 yy 变形量 许用变形量 y可以是挠度、偏转角或扭转角 3、耐磨性准则 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性
12、质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 耐磨性是指作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力 磨损的后果：表面形状破坏，强度削弱、精度下降、振动、噪音破坏 80%零件失效的基本原因是磨损。准则：vpvppp.,4、振动和噪声准则（环保）高速机械或对噪声有特别要求的机械振动是噪声产生的原因 要求机械振动频率pf远离机械的固有频率，特别是一阶固有频率f，即 ffffpp15.1,85
13、.0 如不满足可采取的措施：1）改变机械及零件的刚度；2）采取减振措施 5、热平衡准则 温升过度润滑失效磨损、胶合失效 准则：tt t温升 不满足时措施：1）改进润滑；2）冷却 6、可靠性准则 可靠性表示系统、机器或零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力 指标：可靠度tR 表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率 N 个相同零件在同样条件下工作（同时），在规定的时间内有fN个失效，剩下tN个仍继续工作，则NNNNNNNRfftt1 不可靠度（失效概率）：1,1tttftFRRNNF n 个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度分别为R1、R2，Rn，则系统的可靠度为 R
14、f=R1、R2Rn 并联系统，如图，其可靠度 R=1-(1-R1)(1-R2)（1-Rn）对可靠性要求较高的系统与机械要求进行可靠性设计，而机械零件可靠性水平的高低，直接影响到机械系统求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原
15、理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 的可靠性，另外高可靠性的系统一般要有一些备用系统，并经常维护，保养。24 机械零件常用的材料及其选择原则 一、机械零件的常用材料 1、黑色金属 铸铁：灰良好的切削加工性和减震性，常用作机座和机架 球墨强度高、耐磨性好，减震性，抗冲击曲轴、齿轮 可锻铸铁马口铁，强度和塑性较高，当零件尺寸小，形状复杂，而不能用铸钢或锻钢制造时 铸钢铸造性比铸铁差，但比锻钢和轧制钢好，用于重载零件铸造。强度
16、性比铸铁好，但比锻钢和轧制钢差（组织没那么致密）铸钢：碳素铸钢；低合金铸钢；中合金铸钢；高合金铸钢 碳钢与合金钢应用最广泛 碳钢：普通；优质（化学成份比较稳定）2、有色金属有减摩、抗腐蚀、耐热性、电磁性等较好 a)铝合金重量轻、导热导电性较好、塑性好、抗氧化性好 高强度铝合金强度可与碳素钢相近，可作承载零件，在飞机、汽车及其他行走机械上有广泛应用。b)铜合金耐磨、耐腐蚀和自润滑性：黄铜Cu 与 Zn 合金 青铜Cu 与 Sn 的合金 无锡青铜Cu 与铝、硅、锰、镍的合金。其他合金（镁合金、钛合金、轴承合金等）3、非金属材料 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用
17、机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 橡胶弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元
18、件、减震元件 塑料轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作为普通机械零件、绝缘体 陶瓷电热性好，硬度高 4、复合材料 二、机械零件材料选用的原则 要考虑三个方面的要求 1、使用要求（首要考虑）：1）零件的工况；2）对零件尺寸和质量的限制；3）零件的重要程度 2、工艺要求：1）毛坯制造；2）机械加工；3）热处理 3、经济性要求：1）材料价格；2）加工批量和加工费用；3）材料的利用率；4）局部品质原则 5）替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料）。另外，还要考虑当地材料的供应情况 25 机械设计的最新进展 1、设计理论的不断完善与发展 2、设计手段和方法的不断更新 3、机械设计的综合程度越
19、来越高，与其它学科交叉越来越广泛和深入机电一体化 4、机械设计的实验研究技术有了很大的发展和提高，实验与理论相互促进 标准零件 机械零件 ，“三化”一系列化、标准化、通用化三化程度是衡量产品优劣的 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心
20、的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 非标准件 重要指标 河海大学 机电学院教案与讲稿 课程：机械设计 200112012 学年上学期 主讲教师：苏 洲 章节 第三章 机械零件的强度 教 学 课 题 零件的失效和零件的工作能力；疲劳曲线和极限应力线图；变应力下零件的疲劳强度计算 机械零件的接触强度；求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计
21、过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 目的与要求 掌握极限应力图和单向稳定变应力时强度计算 教 学 重点 极限应力图绘制及
22、应用 难点 教 具 课件 讲 稿（教学要点与板书）31 载荷与应力的分类 一、载荷的分类 静载荷：载荷的大小与方向不随时间变化或随时间变化缓慢 变载荷：1）循环变载荷（载荷循环变化）2）随机（变）载荷载荷的频率和幅值均随机变化 循环变载荷：a)稳定循环变载荷每个循环内载荷不变，各循环周期又相同（往复式动力机曲轴）b)不稳定循环变载荷每一个循环内载荷是变动的 载荷：1）名义载荷；2）计算载荷。（如前章所述）二、应力的分类 1、应力种类 应力 静应力 不稳定变应力变应力中，每次应力变化的周期 T、m和应力幅 变应力 a三者之一不为常数 稳定循环变应力T、m、a均不变 不稳定变应力 规律性不稳定变应
23、力 图 2-2a 随机变应力统计 图 2-2b 稳定循环变应力的基本参数和种类：（参数间的关系：图示）求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获
24、得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 2、稳定循环变应力的基本参数和种类 a)基本参数 最大应力min、am、最小应力min，平均应力mmmax，应力幅a 最小应力ammin 平均应力 m 2maxmm 应力幅a 2maxmm 应力循环特性：maxmim 11 注意：一般以绝对值最大的应力为max 五者中，只要知道两者，其余参数即可知道，一般常用如下的参数组合来描述：m和a；max和min；max和m b)稳定循环变应力种类 -1，max=min=a,m=0，对称循环变应力 按maxmim=0，min=
25、0，m=a=2max，脉动循环变应力 11，max=m+a，min=m-a，不对称循环变应力 +1，静应力 其中最不利的是对称循环变应力。注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生，其实例如图 2-4 所示转动心轴表面上 a 点产生的应力情况 3）名义应力和计算应力 名义应力由名义载荷产生的应力)(计算应力由计算载荷产生的应力)(caca 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零
26、件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 计算应力中计入了应力集中等影响。机械零件的尺寸常取决于危险截面处的最大计算应力 32 静应力时机械零件的强度计算 静应力时零件的主要失效形式：塑性变形、断裂 一、单向应力下的塑性零件 强度条件：ss
27、scasea 或 sssscascas s、s材料的屈服极限 s、s计算安全系数 s，s许用安全系数 二、复合应力时的塑性材料零件 按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算 设单向正应力和切应力分别为和 由第三强度理论：/422ssca 取2/ss（最大剪应力理论）或 由第四强度理论：/422ssca 3/ss 或（最大变形能理论）)(222sssssca 22ssssssca s、s分别为单向正应力和切应力时的安全系数，可由式（2-4）求得。三、脆性材料与低塑性材料 脆性材料极限应力：B（强度极限）塑性材料极限应力：s（屈服极限）求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解
28、一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 失效形式：断裂，极限应力强度
29、极限B和B 1、单向应力状态 强度条件：sBca 或 sscaB sBca 或 sscaB 2、复合应力下工作的零件 按第一强度条件：)4(2122sBca（最大主应力理论）4222ssBca 注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢）强度计算应计入应力集中的影响 脆性材料（铸铁）强度计算不考虑应力集中 一般工作期内应力变化次数103（104）可按静应力强度计算。3-3 机械零件的疲劳强度计算 一、变应力作用下机械零件的失效特征 1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）机械零件的断裂事故中，有 80%为疲劳断裂。2、疲劳破坏特征：1）断裂过程：产生初始裂反（应力较大处）；裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展
30、，直至产生疲劳裂纹。2）断裂面：光滑区（疲劳发展区）；粗糙区（脆性断裂区）（图 2-5）3）无明显塑性变形的脆性突然断裂 4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱 4、影响因素：除与材料性能有关外，还与，应力循环次数 N，应力幅a主要影响 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象
31、为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 当平均应力m、一定时，a越小，N 越少，疲劳强度越高 二、材料的疲劳曲线和极限应力图 疲劳极限)(NN循环变应力下应力循环 N 次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限 疲劳寿命（N）材料疲劳失效前所经历的应力循环次数 N 称为疲劳寿命 1、疲劳曲线（N-N曲线）：一定时，材料
32、的疲劳极限N与应力循环次数 N 之间关系的曲线 0N循环基数 持久极限 1）有限寿命区 当N103(104)低周循环疲劳疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算)10(1043N高周循环疲劳，当043)10(10NN 时，N随 NN 2）无限寿命区，0NN N 不随 N 增加而变化 持久极限，对称循环为1、1，脉动循环时为0、0 注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。3）疲劳曲线方程)10(10(043NN CNNmmN0常数 疲劳极限：NmNKNN0 （2-9）mNNNK0寿命系数 几点说明：0N 硬度 350HBS 钢，7010N，当7010NN时，取7010NN，1NK 35
33、0HBS钢，70701025,10)2510(NNN时，取 701025NN，1NK 有色金属，（无水平部分），规定当71025N时，取701025NN m指数与应力与材料的种类有关。求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原
34、理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 钢 m=9 拉、弯应力、剪应力 青铜 m=9弯曲应力 m=6 接触应力 8接触应力 越大，材料的疲劳极限N与越大，1（对称循环）最不利。2、材料的疲劳极限应力图同一种材料在不同的下的疲劳极限图（am图）对任何材料（标准试件）而言，对不同的下有不同的，即每种下都对应着该材料的最大应力max，再由可求出maxmin和m、a 以m为横坐标、a为纵坐标，即可得材料在不同下的极限m和a的关系图)
35、(111m)(222m 简化的材料与零件的疲劳极限详应力图：如图 2-7A B塑性材料所示，曲线上的点对应着不同下的材料 疲劳极限（相应的应力循环次数为0N）),0(1A1max2,1,0m 对称极限点)0,(BB1,0maxmlina 强度极限点)2,2(00D22maxma，0，20ma 脉动疲劳极限点 )0,(sC屈服极限点 简化极限应力线图：CGDA简化极限应力图可简化计算（曲线不好求lin，而直线好求lin）考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，由)0,(sC点作 135（与m轴）斜线与DA的延长线交于G，得折线CGDA，线上各点的横坐标为极限平均应力m，线上各类的纵坐标为极限平均应
36、力幅a GA 上各类：amlinmax，如maxmax不会疲劳破坏 CG上各类：samlin，如smax不会屈服破坏 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械
37、零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 零件的工作应力点位于CGDA折线以内时，其最大应力既不超过疲劳极限，又不超过屈服极限。CGDA以内为疲劳和塑性安全区 CGDA以外为疲劳和塑性失效区，工作应力点离折线越远，安全程度愈高。材料的简化极限应力线图，可根据材料的01,和s三个试验数据而作出。目前世界上常用的极限应力图 haigh 图，即am图（本书）goodmam图，即linmax图 simith 图，即maxm图 三、影响机械零件疲劳强度的主要因素和零件极限应力图 由于实际机械零件与标准
38、试件之间在绝对尺寸、表面状态、应力集中、环境介质等方面往往有差异，这些因素的综合影响，使零件的疲劳极限不同于材料的疲劳极限，其中尤以应力集中、零件尺寸和表面状态三项因素对机械零件的疲劳强度影响最大。1、应力集中的影响有效应力集中系数)(kk 零件受载时，在几何形状突变处（圆角、凹槽、孔等）要产生应力集中，对应力集中的敏感程度与零件的材料有关，一般材料强度越高，硬度越高，对应力集中越敏感，如合金钢材料比普通碳素钢对应力集中更敏感（玻璃材料对应力集中更敏感）)1(1)1(1qkqk （2-10a）其中，,为考虑零件几何形状的理论应力集中系数 max )(maxmax应力集中源处最大应力 max )
39、(应力集中源处名义应力 )(qq材料对应力集中的敏感系数 注意：若在同一截面处同时有几个应力集中源，则应采用其中最大的有效应力集中系数 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标
40、准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 2、零件尺寸的影响尺寸系数)(由于零件尺寸愈大时，材料的晶粒较粗，出现缺陷的概率大，而机械加工后表面冷作硬化层相对较薄，所以对零件疲劳强度的不良影响愈显著)(见表 2-8（螺纹联接），图 2-9（钢），图 2-10（铸铁）轴毂过盈配合时，取/k表 2-9 若无数据时可取，或/)85.07.0(/kk 3、表面状态的影响 1）表面质量系数)(零件加工的表面质量（主要指表面粗糙度）对疲劳强度的影响 图 2-11（弯曲疲劳时）而 4.06
41、.0 由图 2-11 可知，钢的B越高，表面愈粗糙，)(愈低，高强度合金钢制零件为使疲劳强度有所提高，其表面应有较高的表面质量。2）表面强化系数q考虑对零件进行不同的强化处理，对零件疲劳强度的影响 强化处理评火、渗氮、渗碳、热处理、抛光、喷丸、滚压等冷作工艺 4、综合影响系数)(kk和零件的极限应力图 应力集中q,，零件尺寸和表面状态只对应力幅a有影响，而对平均应力m无影响试验而得。1）综合影响系数)(kk qqkkkk1)11(1)11(或只对a有影响，而对m无影响（或应力集中只影响a，而不影响m）综合影响系数k表示了材料极限应力幅与零件极限应力幅的比值，即)()()()(11劳极限零件试件
42、对称循环的疲劳极限标准试件对称循环的疲对称循环零件的极限应力幅标准试件的极限应力幅eaeak 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的
43、实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 2、零件的极限应力图 由于k只对a有影响、而对m无影响，在材料的极限应力图CGDA上几个特殊点以坐标计入k影响，得到零件极限应力线图上的几个特殊点。零件对称循环疲劳点)/,0(1kA 零件脉动循环疲劳点)2/,2/(00kD 而CG是静强度极限，其不受k的影响，所以该段不必修正 连AD 并延长交 CG 于 G 点，则 ADGC 即为零件的简化极限应力图 AG许用疲劳极限曲线，GC 屈服极限曲线 直线 AG 方程：设 AG 上任一点坐标),(aemeM，由已知两点 A（0，k
44、/1），D(ke2/,2/0)求得为（meeaeek11）)0(0220101meaekkk化简后得 meeaeek11 （2-16）或meaek 1 （2-16）其中，标准试件中的材料特性 0012 （2-19）e零件的材料特性 00121kkee （2-18）一般碳钢2.01.0，合金钢3.02.0 切应力同样可得：meaemeeaeekk111 且5.0 直线 CG 方程：smeae ),(aeme直线 CG 上任一点的坐标。求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要
45、点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 四、单向稳定变应力时的疲劳强度计算 单向只有或 根据零件危险剖面的max和lin求出m和a，在零件极限应力图上标出其工作点（m，a），然
46、后在零件极限应力图上 ADGC 上确定相应的极限应力点（aeme,），由允许的极限应力与工作应力可求得零件的安全系数，然而，如何确定与零件工作应力点相对应的极限应力点，这与零件工作应力的可能增长规律有关，即与零件的应力状态有关。一般有三种情况 1、Clinmax/大多数转轴中的应力状态 常数112/)(2/)(maxmaxlinlinma 过原点与工作应力点M 或 N 作连线交 ADG 于1M 和1N点，由于直线上任一点的应力循环特性均相同 1M 和1N点即为所求的极限应力点 a)当工作应力点位于 OAG 内时极限应力为疲劳极限接疲劳强度计算，零件的极限应力（疲劳极限）)(maxline me
47、aelinemax AG：kkaemeaemeee11 又：)(/1HMOOFMaeamem联立求得maaaemammekk11 mamaammeaelinekkmax11max)(强度条件为：1maxmaxmaxsksmalineca b)工作应力点位于 OGC内（N 点）极限应力为屈服极限s按静强度计算，则极限应力点为),(1aemeN，1N点位于 GC 上，saeme 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构
48、件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以一般通用零件的设计计算为核心的部件的设计原理方法和一般规律掌握一定的设计技能查阅资料运用标准规范掌握典型机械零件的实验方法获得基本的实验技能了解机械设计的最动态学习本课程的注意事项注意理论联系实际将机械零件的设计放到整个机械系统中加学习好资料 欢迎下载 maxmaxssamsslineca 2、cm振动中的受载弹簧的应力状态 即需在极限应力图上找一个其平均应力与工作应力相同的极限应力 如图，过工作应力点M（N）作与纵轴平行的轴线交 AGC 于P
49、M（2N）点，即为极限应力点 a)当工作应力点位于 OAGH 区域极限应力为疲劳极限 由 AG：aemeaemeeekk11 联立 MM2 mme kmmeeae11 kkkmmmaemeline)(11max （2-23）强度条件：)()(1maxmaxmaxskksammlineca b）工作应力点位于GHC 区域内极限应力为屈服极限按静强度计算 极限应力点2N位于 GCI，saeme 强度条件为：maxssamslineca 3、clin的情况变轴向变载荷的紧螺栓联接中的螺栓应力状态 需找一个最小应力与工作应力的最小应力相同的极限应力，camlin 过工作应力点M（N）作与横坐标类 45
50、的直线，则这直线任一点的最小应力amlin均相同，直线与极限应力线图交点)(33NM即为所求极限应力点。a)工作应力点位于 OJGI 区域内极限应力为疲劳极限，按疲劳强度计算。由：AG：aememeeaeekk11 联立求解 求教学重点难点第一章绪论机械设计课程的内容性质与任务了解一般机器的作用机器的组成要素本课程涵盖的内容了解机器设计过程中通用零件专用零件和部件的概念教具课件讲稿教学要点与板书教学法学习好资料欢迎下载机械设械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统机械设计是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作本课程的研究对象为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质是以