机械零件设计方法简介

一、传统机械设计方法,1、失效的概念 机械零件由于某种原因在预定使用期内丧失了正常工作能力。,失效形式：断裂、塑性变形、过大的弹性变形、表面失效(磨损、疲劳点蚀、胶合、塑性流动、压溃和腐蚀)等，以及正常条件下引起的失效（带传动中的打滑、受压杆件的失稳等）。,第三章 传统设计与现代设计方法简介,一台机器在满足预期使用功能及使用期内安全可靠的前提下，还应具有性能好、效率高、成本低，操作方便，维修简单和造型美观的特点。,2、机械零件的设计准则,设计准则保证零件不失效所依据的基本准则,1） 强度准则,零件在载荷作用下抵抗破坏的能力,单向应力,复合应力,（1）应力及安全系数,有规则变应力,无规则变应力,（2）应力类型,对称循环变应力,脉动循环变应力,非对称循环变应力,稳定变应力,非稳定变应力,静应力只在静载荷下产生。,变应力由变载荷产生，也可由静载荷产生。,（3）稳定变应力的变化规律,（4）N 曲线 （疲劳曲线）,变应力状态下极限应力lim（以max表征）是应力变化次数N 的函数，其关系常由试验方法获得的疲劳曲线表示。疲劳曲线分四段：,4）寿命设计准则,影响零件寿命的主要因素是疲劳、磨损和腐蚀。,3）精度设计准则,机械零件的精度指标用零件的尺寸误差和形状位置误差进行控制和保证。对尺寸链的误差进行校验，确保设计终了状态与设计总体指标相匹配；精度指标与加工能力、加工过程、加工成本相匹配。,2）刚度设计准则,刚度是零部件在载荷下抵抗弹性变形的能力。即 弹性变形量 y y,5）振动稳定性准则,6）可靠性准则,可靠性是指系统或零件在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的程度。可靠性通常用可靠度Rt 度量，它是指系统或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。,使机器的激振源频率与零件的固有频率错开。,1、常用材料,1）材料的分类和应用,见后续章节,3、机械零件的常用材料及其选择,2）材料的选择,（1）使用要求,零件的工作条件(环境特点、工作温度、摩擦磨损的程度等)、载荷与应力的性质和大小、零件的重要性等。,（2）工艺要求,（3） 经济要求,形状复杂、尺寸大的零件难以锻造，如采用铸造或焊接，则其材料应有良好的铸造性能或焊接性能，结构上也要适应铸造或焊接的要求。,材料的经济性主要表现在材料的相对价格、加工费用和使用维护费等几个方面。在满足使用要求的前提下，应尽量选用价格较低的材料。,1）机械零件的结构工艺性,（1）选择合理的毛坯,（1）在专门化工厂以先进的方法对通用零件进行大批量集中制造，可提高质量，降低成本。,4、 机械零件的结构工艺性,（2）结构要简单，便于加工,（3）便于安装、维修,2）机械零件设计中的标准化,（2 ） 统一材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，可提高零件的可靠性；,（3 ）采用标准结构及零部件，有利于设计者把精力用在关键零、部件的设计上，可提高设计质量；,（4）零部件的标准化，可增强互换性。,二、现代机械设计方法简介,现代设计的主要理论与方法,现代设计与传统设计的主要区别（一）,现代设计与传统设计的主要区别（二）,1、自学报告选题,2、设计性大作业 1）螺旋传动设计(手工或CAD画图、A4图纸) 2）齿轮传动设计(手工或CAD画图、A4图纸) 3）轴系组合设计(手工或CAD画图、A3图纸) 注：大作业均包括设计计算说明书一份（打字或手 写不限 ， A4纸 ） 。,