機(jī)械設(shè)計(jì)課件及PPT教程文件.ppt

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課件及PPT二、設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求1、滿(mǎn)足功能要求能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能2、工作可靠在預(yù)定的工作期限內(nèi)不能失效3、成本低廉經(jīng)濟(jì)、實(shí)用三、機(jī)械零件的失效形式失效—喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能，不僅僅指破壞。失效形式主要有：—斷裂如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂—表面點(diǎn)蝕表面材料片狀剝落—塑性變形零件發(fā)生永久性變形—過(guò)大彈性變形—過(guò)度磨損—過(guò)大振動(dòng)和噪聲、過(guò)熱等強(qiáng)度問(wèn)題剛度問(wèn)題耐磨性問(wèn)題第二章約束分析－一般問(wèn)題穩(wěn)定性問(wèn)題零件的工作能力——50kN吊鉤最大起重量——50kN工作能力或承載能力——50kN這個(gè)限度通常是以零件承受載荷的大小來(lái)表示，所以又常稱(chēng)為“承載能

2、力”不失效條件下零件的安全工作限度第二章約束分析－一般問(wèn)題第二章約束分析－一般問(wèn)題四、承載能力判定條件（設(shè)計(jì)準(zhǔn)則——即約束）同一零件可能發(fā)生各種不同形式的失效Fn軸可能出現(xiàn)的失效形式：斷裂強(qiáng)度條件：工作應(yīng)力≤許用應(yīng)力σ≤[σ]或τ≤[τ]剛度條件：實(shí)際變形量≤許用變形量y≤[y]、θ≤[θ]、φ≤[φ]穩(wěn)定性條件：工作轉(zhuǎn)速n≤許用轉(zhuǎn)速[n]塑性變形過(guò)大彈性變形共振第二章約束分析－一般問(wèn)題五、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟3）選擇材料；4）根據(jù)失效形式選用承載能力判定條件，5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制零件工作圖。受力分析1）擬訂零件的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖；2）確定載荷的大小及位置；設(shè)計(jì)或校核零件的主要

3、參數(shù)；F強(qiáng)度條件（或剛度）設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸尺寸校核計(jì)算強(qiáng)度條件（或剛度）設(shè)計(jì)式校核式L1L2第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題§2-2機(jī)械設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度問(wèn)題一、載荷及應(yīng)力的分類(lèi)1、載荷的分類(lèi)靜載荷變載荷——不隨時(shí)間改變或變化緩慢——隨時(shí)間作周期性或非周期性變化名義載荷計(jì)算載荷——理想工作條件下的載荷——考慮附加載荷后的載荷值計(jì)算載荷名義載荷=K×載荷系數(shù)？載荷—作用于零件上的力或力矩即：Fca=KF或Tca=KT、Pca=KP、σca=Kσ≥1強(qiáng)度——零件抵抗斷裂、點(diǎn)蝕、塑性變形的能力第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題2、應(yīng)力的分類(lèi)靜應(yīng)力變應(yīng)力——不隨時(shí)間改變或變化緩慢——隨時(shí)間作周期性或非

4、周期性變化變應(yīng)力穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力——周期性變應(yīng)力非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力——參數(shù)有變化穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力載荷引起的表面應(yīng)力或體積應(yīng)力隨機(jī)變應(yīng)力——非周期性變應(yīng)力第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題σ=常數(shù)σmaxσminσaσmσmaxσaσmσmaxσa對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力靜應(yīng)力σtOσtOtσOσtOTσmin第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題3、變應(yīng)力的五個(gè)特性參數(shù)（總為正）σmσmaxσatσOσmin●最大應(yīng)力σmax●最小應(yīng)力σmin●應(yīng)力幅σa●平均應(yīng)力σm●循環(huán)特征r用σr表示循環(huán)特征為r的變應(yīng)力已知任意兩個(gè)參數(shù)，可確

5、定其余參數(shù)定義規(guī)則：σmax總為正，且其值不小于σmin的絕對(duì)值；σmax、σmin在橫軸同側(cè)時(shí)，r取“＋”號(hào);否則，r取“－”號(hào)第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題●對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力●脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力●非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力●靜應(yīng)力一般情況第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題例題1：一零件受穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力作用，最大應(yīng)力σmax＝460MPa，平均應(yīng)力σm＝380MPa，試求最小應(yīng)力σmin、循環(huán)特征r及應(yīng)力幅σa。解：由公式得循環(huán)特征應(yīng)力幅最小應(yīng)力屬于哪一種類(lèi)型？第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題問(wèn)題：變應(yīng)力是否一定由變載荷引起？靜載荷→靜應(yīng)力？或變應(yīng)力nF●aσmaxσminσtO●●●a●變載荷→變應(yīng)力

6、為什么要將應(yīng)力分成許多類(lèi)？應(yīng)力類(lèi)型不同，對(duì)零件強(qiáng)度的影響程度不同。特別是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，對(duì)零件的破壞性最大。應(yīng)力類(lèi)型對(duì)強(qiáng)度的影響，如何在強(qiáng)度計(jì)算中體現(xiàn)？通過(guò)極限應(yīng)力σlim，應(yīng)力類(lèi)型不同，σlim不同。n不失效的前提下，零件所能承受的最大應(yīng)力靜載荷Fσlim第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題二、靜應(yīng)力作用下的強(qiáng)度問(wèn)題(靜強(qiáng)度)主要失效形式：塑性變形或脆性斷裂正應(yīng)力作用時(shí)：σca≤[σ]塑性材料：許用應(yīng)力：σlim、τlim—極限應(yīng)力；[S]—安全系數(shù)σlim=σs；τlim=τs脆性材料：σlim=σb；τlim=τbσs、τs—材料屈服極限σb、τb—材料強(qiáng)度極限1、以許用

7、應(yīng)力為約束的強(qiáng)度條件計(jì)算應(yīng)力：σca、τca剪應(yīng)力作用時(shí)：τca≤[τ]σs應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)力σb塑性材料脆性材料第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題正應(yīng)力作用時(shí)：2、以安全系數(shù)為約束的強(qiáng)度條件計(jì)算安全系數(shù)：Sσ、Sτ剪應(yīng)力作用時(shí)：靜應(yīng)力作用時(shí)的強(qiáng)度問(wèn)題常稱(chēng)為靜強(qiáng)度。許用安全系數(shù)：[S]，通常[S]≥1重要情況下或受力分析等精確性較差時(shí)[S]取大些；否則，[S]取小些。第二章約束分析－強(qiáng)度問(wèn)題三、變應(yīng)力作用下的強(qiáng)度問(wèn)題(疲勞強(qiáng)度)1、變應(yīng)力作用下零件的失效機(jī)理靜應(yīng)力作用下：危險(xiǎn)剖面塑性變形或脆性斷裂變應(yīng)力作用下：疲勞破壞零件表面應(yīng)力較大處初始微裂紋裂紋擴(kuò)展斷裂初始裂紋疲勞區(qū)(