资源描述
对于各种不同的失效形式，也各有相应(xingyng)的工作能力判定条件强度条件(tiojin)：计算应力许用应力；机械零件设计的步骤： 1)拟定(ndng)零件的计算简图; 5) 绘制工作图并标注必要的技术条件。 防止失效的判定条件是： 计算量许用量-工作能力计算准则。2) 确定作用在零件上的载荷; 3) 选择合适的材料; 4) 根据零件可能出现的失效形式，选用相应的判定 条件，确定零件的形状 ; 注意，零件尺寸的计算值一般并不是最终采用的数值，设计者还要根据制造零件的工艺要求和标谁、规格加以圆整 失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等 原因。刚度条件：变形量N0以后，曲线趋于水平(shupng)，可认为在无限次循环时试件将不会断裂。应力与应力循环次数(csh)N (csh)N 之间的关系曲线称为：疲劳曲线当NNNN0 0 时, ,试件将不会(b hu)(b hu)断裂。N N0 0 -循环基数N N0 0 对应的应力称为：CNNmmN011当NNN2%-含碳量 2%铁碳合金特点：良好的液态流动性，可铸造成形状复杂的零件。较好的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）、成本低廉。应用：应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。第13页/共39页第十三页，共40页。选用(xunyng)(xunyng)原则： 优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。特点：与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改善(gishn)(gishn)其力学性能和加工性能。零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接(hnji)(hnji)、铸造等。应用：应用范围极其广泛。表9-2 9-2 常用材料的相对价格材 料 种 类 规 格 相对价格热轧圆钢碳素结构钢Q235 （ 3342） 1铸 件优质碳素钢 （ 2950） 1.51.8 合金结构钢（ 2950） 1.72.5 滚动轴承钢（ 2950） 3 合金工具钢（ 2950） 320 4Cr9Si2耐热钢（ 2950） 5 灰铸铁铸件 0.85 碳素钢铸件 1.7 铜合金、铝合金铸件 810 价格便宜且供应充分 我国资源丰富 第14页/共39页第十四页，共40页。3.3.铜合金- -铜锌合金，并含有(hn yu)(hn yu)少量的锰、铝、镍特点：具有良好的塑性和液态(yti)(yti)流动性。青铜合金还具有良好的减摩性和抗腐蚀性。零件毛坯(mop)(mop)获取方法：辗压、铸造。应用：应用范围广泛。种类青铜黄铜轴承合金（巴氏合金）- -含锡青铜、不含锡青铜二、非金属材料1. 1. 橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。 第15页/共39页第十五页，共40页。2. 2. 塑料 塑料的比重小，易于制成形状(xngzhun)(xngzhun)复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。 3.3.其它(qt)(qt)非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。选材(xun ci)(xun ci)因素：设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。 用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。零件材料各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标和机械设计手册中查得。为了材料供应和生产管理上的方便，应尽量缩减材料的品种。第16页/共39页第十六页，共40页。表9-1 9-1 常用钢铁材料的牌号及力学性能材 料 力 学 性 能 试件尺寸类 别 牌 号 强度极限B B 屈服极限S S 延伸率% mm% mmQ215 335-410 215 31 碳素结构钢Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 优质碳素结构钢35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金结构钢 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270-500 500 270 18 铸 钢ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn 600 380 12 HT150 145 - - 灰铸铁HT200 195 - - HT250 240 - - 壁厚1020QT400-15 400 250 15 球墨铸铁QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚30200第17页/共39页第十七页，共40页。9 96 6 公差(gngch)(gngch)与配合、表面粗糙度和优先系数一、 公差(gngch)(gngch)与配合互换性：零件在装配时，不需要(xyo)(xyo)选择和附加加工的就 能满足预期技术与使用要求的特性。基本尺寸：由设计图纸给定的零件理论尺寸；为确定值。实际尺寸：制造加工后测量所得零件尺寸；由于测量 有误差，所以实际尺寸并非真值。相对于 基本尺寸而言，总是有误差。或大或小实际尺寸25.125.1轴实际尺寸实际尺寸基本尺寸实际尺寸24.924.9孔25.125.1孔2525孔基本尺寸轴2525轴24.924.9第18页/共39页第十八页，共40页。最小极限尺寸：零件满足互换性要求(yoqi)(yoqi)的最小允许尺寸；最大极限尺寸：零件满足(mnz)(mnz)互换性要求的最大允许尺寸；尺寸误差 ：实际尺寸与理论(lln)(lln)设计尺寸之差；上偏差 ：最大极限尺寸与基本尺寸之差；符号：ES,esES,es下偏差 ：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,eiEI,eiesesESESeieiEIEI尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即 允许的尺寸变动量。ES-EIES-EIes-eies-ei公差= =L Lmaxmax- - L Lmaxmax=ES-EI=ES-EI=es-ei=es-eiL Lminmin孔LL孔L Lmaxmax孔轴L LL Lmaxmax轴L Lminmin轴第19页/共39页第十九页，共40页。轴L LL Lmaxmax轴L Lminmin轴零线：代表基本尺寸(ch cun)(ch cun)所在位置的一条直线；公差带：由代表上、下偏差(pinch)(pinch)的两条直线所限定的区域；零线ESESEIEI孔公差带eseseiei轴公差带国标规定：孔与轴各有2828个，分别用如下(rxi)(rxi)符号表示：孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZCV W X Y Z ZA ZB ZC轴：a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zcv w x y z za zb zc基本偏差：标准表列的，用于确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。+ +0 0- -零线L L第20页/共39页第二十页，共40页。孔：A B C CD D E EF F FG G H A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZCZA ZB ZC轴：a b c cd d e ef f fg g h a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z js k m n p r s t u v w x y z za zb zcza zb zc基本(jbn)偏差系列呈正态分布BCCDDEEFAFFGGHKM NPRSTUVXYZZAZBZCJS孔+ +0 0- -基本尺寸bccddeefaffgg hkmnp rs tuvxyzzazbzcjs轴+ +0 0- -基本尺寸第21页/共39页第二十一页，共40页。配合：基本尺寸相同，相互(xingh)(xingh)结合的孔与轴公差带之间 的关系；间隙或过盈：孔的尺寸(ch cun)(ch cun)减去相配合轴的尺寸(ch cun)(ch cun)所得代数差；间隙(jin x)(jin x)：代数差为“+ +”， 孔 轴; ; 过盈：代数差为“- -”， 孔 轴，用于可动联接，如活动铰链； 孔 轴，用于静联接，如火车轮与轴。 可能有间隙，也可能具有过盈。用于要求具有良好的同轴性而又便于拆装的静联接，如齿轮与轴；最大间隙: : X Xmax max = = 孔maxmax- -轴minmin最小间隙: : X Xmin min = = 孔minmin- -轴max max 最大过盈: : Y Ymax max = = 孔minmin- -轴max max 最小过盈： Y Ymin min = = 孔maxmax- -轴min min 第23页/共39页第二十三页，共40页。间隙(jin (jin x)x)配合孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带过盈配合(pih)(pih)过渡(gud)(gud)配合孔公差带轴公差带孔公差带轴公差带孔公差带Y YmaxmaxX XmaxmaxY YmaxmaxX XmaxmaxY YmaxmaxX XmaxmaxY YmaxmaxY YmaxmaxX XminminX XmaxmaxX Xminmin= 0= 0Y Yminmin= 0= 0轴公差带X XmaxmaxY Yminmin第24页/共39页第二十四页，共40页。H零线D孔公差kjshgefrpms间隙配合过渡配合过盈配合配合(pih)(pih)基准制基孔制配合：孔是基准孔，下偏差EI=0EI=0， 代号(diho)(diho)为:H :H ， 通过改变轴的公差带来或得各种不同的配合特性。基孔制配合(pih)(pih)基轴制配合应用广泛 ，可减少孔加工刀具 第25页/共39页第二十五页，共40页。零线hD轴公差KJSHGEFRPMS间隙配合过渡配合过盈配合基轴制配合：轴是基准轴，上偏差es=0es=0， 代号为:h :h ， 通过(tnggu)(tnggu)改变孔的公差带来或得各种不同的配合特性。第26页/共39页第二十六页，共40页。基孔制常用与优先(yuxin)配合的选用第27页/共39页第二十七页，共40页。基轴制常用与优先配合(pih)的选用第28页/共39页第二十八页，共40页。二、 表面(biomin)(biomin)粗糙度轮廓峰谷线轮廓峰顶线轮廓峰高yp轮廓谷深yv中线(zhngxin)lyx定义：零件表面的微观几何形状误差(wch)(wch)称为表面粗糙度特征：加工后零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕。评定参数：轮廓算术平均偏差-取样长度l l内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏居绝对值的算术平均值：dxylRla01niiaynR11近似为：第29页/共39页第二十九页，共40页。0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5 25 50 100 表9-3 用不同加工方法得到的Ra 加工方法表面粗糙度 Ra m精 粗刨削钻孔铰孔精 粗镗孔精 粗车精 粗磨精 粗研磨滚、铣精 粗Ra愈小，零件(ln jin)的加工成本愈高。第30页/共39页第三十页，共40页。表面(biomin)粗糙度对零件功能有重要的影响。例如：1. 对摩擦磨损(m sn)的影响摩擦系数Ra零件表面愈粗糙，摩擦系数愈大。但光滑到一定程度时，润滑油被挤出(j ch)，产生亲和力反而使摩擦系数增大。2. 对疲劳强度的影响零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易产生应力集中，使疲劳强度降低。3. 对耐腐蚀的影响4. 对结合处密封性能的影响5. 对振动和噪声的影响等等零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易产生腐蚀渗透。零件表面愈光滑，密封性能愈好。零件表面愈粗糙，振动和噪声愈大。如滚动轴承。第31页/共39页第三十一页，共40页。三、 优先(yuxin)(yuxin)数系 优先数系是国际上统一的数值分级制度，是一种无量纲的分级系数，适用于各种量值的分级。在确定产品的参数或参数系列(xli)时，应该最大限度采用。 产品的主要参数如：型号、直径、转速、承载量和功率(gngl)等按优先数系形成系列，便于组织生产和降低成本，以实现产品的标准化和系列化。优先数系是一个以公比为：qr= 10 的十进等比级数，rGB321-80规定了四个优先数系的基本系列：R5 : q5= 10 1.6 5R10 : q10= 10 1.25 10R20 : q20= 10 1.12 20R40 : q40= 10 1.06 40第32页/共39页第三十二页，共40页。优先数系的基本系列 R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 1.00 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.801.90 2.00 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.353.55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.30 5.60 6.00 6.306.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00R40 R20 优先数-表中任意一个(y )数值。 大于10的优先数，可将表数值(shz)分别乘以10、100、1000 。 第33页/共39页第三十三页，共40页。97 机械零件的工艺性及标准化一、工艺性零件设计(shj)(shj)要求使用要求-具备所要求的工作(gngzu)(gngzu)能力；制造要求-制造工艺(gngy)(gngy)可行，成本低；零件工艺性良好的标志： 在具体的生产条件下，零件要便于加工且费用低。工艺性的基本要求：1) 毛坯选择合理制备方法毛坯选择与生产批量、材料性能和加工可能性有关。单件或小批量生产时，选用棒料、板材、型材或焊件。应用于大批量生产。用型材焊接锻造铸造冲压 第34页/共39页第三十四页，共40页。97 机械零件的工艺性及标准化一、工艺性零件(ln (ln jin)jin)设计要求使用要求-具备(jbi)(jbi)所要求的工作能力；制造(zhzo)(zhzo)要求-制造(zhzo)(zhzo)工艺可行，成本低；零件工艺性良好的标志： 在具体的生产条件下，零件要便于加工且费用低。工艺性的基本要求：1) 毛坯选择合理制备方法：选用型材、焊接、铸造、锻造、冲压等。毛坯选择与生产批量、材料性能和加工可能性有关。单件或小批量生产时，选用棒料、板材、型材或焊件。大批量生产时，往往选用铸造、锻造、冲压等方法。第35页/共39页第三十五页，共40页。2) 结构(jigu)简单合理最好采用平面、柱面、螺旋面等简单表面(biomin)极其组合；尽量减少加工(ji gng)面数和加工(ji gng)面积；3) 合理的制造精度和表面粗糙度零件的加工成本随精度和表面粗糙度的提高而急剧增加。决不能盲目追求高精度，应在满足使用要求的前提下，尽量采用较低的精度和表面质量。尽量采用标准件；增加相同形状、相同元素（直径、圆角半径、配合、 螺纹、键、齿轮模数等）的数量；4) 尽量减小零件的加工量毛坯形状和尺寸应尽量接近零件本身的形状和尺寸。力求使少或无切削加工，节约材料、降低成本。尽量采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金等先进工艺满足上述要求。欲设计出工艺性良好的零件，设计者必须虚心向工艺技术人员和一线工人学习，在实践中积累经验。第36页/共39页第三十六页，共40页。二、标准化内容： 1) 1)产品品种规格的系列化将同一类(y li)(y li)产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等依次分档，制成系列化产品，以较少的规格品种满足用户的广泛要求。定义：标准(biozhn)(biozhn)化是在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复事务和概念，通过制定、发布和实施标准(biozhn)(biozhn)，以获得最佳秩序和效益。2)零部件的通用化将用途、结构相近(xin jn)的零部件（如轴承、螺栓等），经过统一后实现互换；3)产品质量标准化要保证产品产品质量合格和稳定，就必须做好设计、加工工艺、装配检验、包装储运等环节的标准化。第37页/共39页第三十七页，共40页。基本特征：统一(tngy)(tngy)、简化。意义(yy)(yy)： 1) 1)制造上可以实现专业化大批量生产，既可提高产品质量，又能降低成本；2)设计方面(fngmin)可减少设计工作量；3)管理维修方面可减少库存量，便于更换损坏的零件。标准化是组织社会化大生产的重要手段，是实施科学管理的基础，也是对产品设计的基本要求之一。通过标准化的实施，以获得最佳的社会经济成效。标准层次：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。推荐性标准（GB/T）-鼓励企业自愿采用。标准性质强制标准（GB）-必须强制执行； 作为设计人员，要求必须熟悉现行的相关标准，学会查询和使用标准资料。无论设计何种产品，必须遵循相关标准。第38页/共39页第三十八页，共40页。东莞理工学院田君谢谢您的观看(gunkn)！第39页/共39页第三十九页，共40页。NoImage内容(nirng)总结对于各种不同的失效形式，也各有相应的工作能力判定条件。刚度(n d)条件：变形量许用变形量。=、-许用应力。低，甚至比屈服极限低。这时零件强度称为接触强度。上述公式称为赫兹(HHertz)公式。-含锡青铜、不含锡青铜。可能有间隙，也可能具有过盈。零件表面愈粗糙，在刀痕根部愈容易产生腐蚀渗透。零件表面愈光滑，密封性能愈好。在确定产品的参数或参数系列时，应该最大限度采用。谢谢您的观看第四十页，共40页。
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