機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)答案及課件

1、參考書目參考書目1.1.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 楊可楨、程光蘊(yùn)主編楊可楨、程光蘊(yùn)主編. .高等教育出版社高等教育出版社. .第五第五版版2.2.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 陳秀寧、施高義主編陳秀寧、施高義主編. .高等教育出版社高等教育出版社. .第二版第二版 1、學(xué)期成績評定：、學(xué)期成績評定： 2、課程要求：、課程要求：A： 獨(dú)立完成作業(yè)獨(dú)立完成作業(yè)B： 按時交作業(yè)，遲交無成績按時交作業(yè)，遲交無成績C： 作業(yè)總量不足作業(yè)總量不足2/3，取消考試資格，取消考試資格D： 點(diǎn)名點(diǎn)名3次不到者取消考試資格次不到者取消考試資格F: 周三下午周三下午3:305:30 主樓主樓237答疑答疑 聯(lián)系

2、電話聯(lián)系電話:6576370A：期末考試成績（期末考試成績（70）B：課后作業(yè)（課后作業(yè)（20）C：實驗成績（：實驗成績（10）機(jī)械設(shè)計實例機(jī)械設(shè)計實例第第9章章 機(jī)械零件設(shè)計概論機(jī)械零件設(shè)計概論 9-1 機(jī)械零件設(shè)計概述機(jī)械零件設(shè)計概述一、機(jī)械設(shè)計應(yīng)滿足的要求一、機(jī)械設(shè)計應(yīng)滿足的要求 在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效率高、成在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在預(yù)定使用期限內(nèi)安全可靠、操作方便、維修本低，在預(yù)定使用期限內(nèi)安全可靠、操作方便、維修簡單和造型美觀等。簡單和造型美觀等。 概括為：所設(shè)計的機(jī)械零件既要工作可靠，又要成概括為：所設(shè)計的機(jī)械零件既要工作可靠，又要成本低廉。本

3、低廉。二、機(jī)械零件的失效二、機(jī)械零件的失效1、失效失效：機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時，稱：機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時，稱為失效。為失效。2、工作能力工作能力：在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全：在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度，稱為工作的限度，稱為工作能力工作能力。通常此限度是對。通常此限度是對載荷載荷而而言，又稱為言，又稱為承載能力承載能力。三、機(jī)械零件失效的原因三、機(jī)械零件失效的原因1 1、斷裂或塑性變形、斷裂或塑性變形2 2、過大的彈性變形、過大的彈性變形3 3、工作表面的過度磨損或損傷、工作表面的過度磨損或損傷4 4、發(fā)生強(qiáng)烈的振動、發(fā)生強(qiáng)烈的振動5 5、連接

4、的松弛、連接的松弛6 6、摩擦傳動的打滑、摩擦傳動的打滑四、機(jī)械零件工作能力的判定條件四、機(jī)械零件工作能力的判定條件計算量計算量許用量許用量 工作能力計算準(zhǔn)則工作能力計算準(zhǔn)則五、機(jī)械零件設(shè)計的步驟五、機(jī)械零件設(shè)計的步驟1 1、擬定零件的計算簡圖；、擬定零件的計算簡圖；2 2、確定作用在零件上的載荷；、確定作用在零件上的載荷；3 3、選擇合適的材料；、選擇合適的材料；4 4、根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，選用相應(yīng)的判、根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式，選用相應(yīng)的判定條件，確定零件的定條件，確定零件的形狀和尺寸形狀和尺寸；5 5、繪制工作圖并標(biāo)注必要的技術(shù)條件。、繪制工作圖并標(biāo)注必要的技術(shù)條件。以上過程為

5、以上過程為設(shè)計計算設(shè)計計算，反之為，反之為校核計算校核計算。9-2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度 一、強(qiáng)度概論一、強(qiáng)度概論1、名義載荷：、名義載荷： 在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。2、載荷系數(shù)、載荷系數(shù)K： 綜合考慮零件在實際工作中承受的各種附加載荷綜合考慮零件在實際工作中承受的各種附加載荷所引入的系數(shù)。所引入的系數(shù)。3、計算載荷計算載荷： 載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。4、名義應(yīng)力與計算應(yīng)力、名義應(yīng)力與計算應(yīng)力 按照名義載荷用力學(xué)公式求得的應(yīng)力稱為按照名義載荷用力學(xué)公式求得的應(yīng)力稱為名名義應(yīng)力義應(yīng)力；按照計算載荷求得

6、的應(yīng)力稱為；按照計算載荷求得的應(yīng)力稱為計算應(yīng)力計算應(yīng)力。5、強(qiáng)度條件、強(qiáng)度條件 計算正應(yīng)力計算正應(yīng)力 = lim /S，零件材料的許用正應(yīng)力零件材料的許用正應(yīng)力 計算切應(yīng)力計算切應(yīng)力 =lim /S ，零件材料的許用切應(yīng)力零件材料的許用切應(yīng)力 lim 、 lim 分別為極限正應(yīng)力和極限切應(yīng)力；分別為極限正應(yīng)力和極限切應(yīng)力；S為安全系數(shù)為安全系數(shù)二、應(yīng)力的種類二、應(yīng)力的種類靜應(yīng)力靜應(yīng)力：不隨時間變化的應(yīng)力：不隨時間變化的應(yīng)力變應(yīng)力變應(yīng)力：隨時間變化的應(yīng)力：隨時間變化的應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力：具有周期性的：具有周期性的變應(yīng)力變應(yīng)力非循環(huán)變應(yīng)力非循環(huán)變應(yīng)力：不具有周期：不具有周期性的變應(yīng)力性的變應(yīng)

7、力tOmaxtminamOT2minmaxm2minmaxa變應(yīng)力的描述參數(shù)：變應(yīng)力的描述參數(shù)：最大應(yīng)力最大應(yīng)力max 最小應(yīng)力最小應(yīng)力 min 平均應(yīng)力平均應(yīng)力 m 應(yīng)應(yīng) 力力 幅幅 a 循環(huán)特性循環(huán)特性r maxminrr 1，對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力r 0，脈動循環(huán)變應(yīng)力，脈動循環(huán)變應(yīng)力r 1，靜應(yīng)力，靜應(yīng)力 -1r1，非對稱循環(huán)變應(yīng)力非對稱循環(huán)變應(yīng)力。 tTTmaxtminamOT三、靜應(yīng)力條件下的許用應(yīng)力三、靜應(yīng)力條件下的許用應(yīng)力1、靜應(yīng)力下零件的失效形式：、靜應(yīng)力下零件的失效形式： 脆性材料：斷裂脆性材料：斷裂 塑性材料：塑性變形塑性材料：塑性變形2、靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力：、靜應(yīng)

8、力下的許用應(yīng)力： SS塑性材料：取材料的屈服極限塑性材料：取材料的屈服極限S 作為極限應(yīng)力作為極限應(yīng)力脆性材料：取材料的強(qiáng)度極限脆性材料：取材料的強(qiáng)度極限B 作為極限應(yīng)力作為極限應(yīng)力SB四、變應(yīng)力條件下的許用應(yīng)力四、變應(yīng)力條件下的許用應(yīng)力1 1、變應(yīng)力下零件的失效形式：、變應(yīng)力下零件的失效形式：疲勞斷裂疲勞斷裂疲勞斷裂斷口形式疲勞斷裂斷口形式其它斷裂斷口形式其它斷裂斷口形式其特征為：其特征為： 疲勞斷裂的疲勞斷裂的最大應(yīng)力最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低，甚至比屈服極限低，甚至比屈服極限低低；不管脆性材料或塑性材料，其；不管脆性材料或塑性材料，其疲勞斷口疲勞斷口均

9、表現(xiàn)為均表現(xiàn)為無明顯塑性變形無明顯塑性變形的的脆性突然斷裂脆性突然斷裂；疲；疲勞斷裂是勞斷裂是損傷的積累損傷的積累，它的初期現(xiàn)象是在零件的表面或表，它的初期現(xiàn)象是在零件的表面或表層形成微裂紋，這種裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸層形成微裂紋，這種裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，直至余下的未裂開的截面積不以承受外載荷時，零擴(kuò)展，直至余下的未裂開的截面積不以承受外載荷時，零件就突然斷裂。件就突然斷裂。疲勞斷裂與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)疲勞斷裂與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（即使用期限或（即使用期限或壽命）壽命）密切相關(guān)密切相關(guān)。2 2、疲勞曲線、疲勞曲線NONN0N疲勞曲線：表示應(yīng)力疲勞曲線：表示應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)與應(yīng)

10、力循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線N0循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù) r材料的疲勞極限材料的疲勞極限1011NmNkNNCNNmmN011 通常，用通常，用-1表示材料在對稱循環(huán)變應(yīng)表示材料在對稱循環(huán)變應(yīng)力下的彎曲疲勞極限。力下的彎曲疲勞極限。疲勞曲線的左半部（疲勞曲線的左半部（N0.6）或鑄鋼件或鑄鋼件S=1.52.5。 （2）脆性材料：）脆性材料：S=34。 2、變應(yīng)力下、變應(yīng)力下 S=1.31.7； 若材料不夠均勻、計算不夠準(zhǔn)確取若材料不夠均勻、計算不夠準(zhǔn)確取S=1.72.5。9-3 9-3 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度一、強(qiáng)度分類：一、強(qiáng)度分類： 整體強(qiáng)度：整體強(qiáng)度：零件受載時是在較大

11、體積內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，零件受載時是在較大體積內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，這種應(yīng)力狀態(tài)下的零件強(qiáng)度稱為整體強(qiáng)度。這種應(yīng)力狀態(tài)下的零件強(qiáng)度稱為整體強(qiáng)度。 接觸強(qiáng)度：接觸強(qiáng)度：零件在受載前是點(diǎn)或線接觸，受載后，零件在受載前是點(diǎn)或線接觸，受載后，由于變形其接觸處為一小面積，通常此面積甚小而表層由于變形其接觸處為一小面積，通常此面積甚小而表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，這種應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力，這時產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，這種應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力，這時零件的強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。零件的強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。 機(jī)械零件在周期性接觸應(yīng)力的作用下，首先在表層機(jī)械零件在周期性接觸應(yīng)力的作用下，首先在表層產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后裂紋逐漸擴(kuò)展，終于使表層金產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后裂紋逐漸擴(kuò)展，終于使表層金屬呈小片剝落下來，而在零件表面形成一些小坑，這種屬呈小片剝落下來，而在零件表面形成一些小坑，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕。接觸應(yīng)力作用下的失效形式：接觸應(yīng)力作用下的失效形式：疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕二、接觸應(yīng)力二、接觸應(yīng)力22212121nH1111EEbF兩圓柱體接觸兩圓柱體接觸計算依據(jù)：彈性力學(xué)的赫茲公式計算依據(jù)：彈性力學(xué)的赫茲公式2FHmax2aHmaxbF13 . 01211111212121，鋼或鑄鐵取及令EEEbpEFnH418. 0可得：