机械及机械零件的设计概要

1第二章机械及机械零件的设计概要§2-1机器的组成机器的组成主要包括三部分：原动机、传动装置、执行装置。原动机：驱动整部机器以完成预定功能的动力源。汽油机柴油机内燃机电动机动力源原动机的动力输出大多呈连续匀速回转运动状态，输出一定转矩。执行部分：直接完成预定功能的部分。机器的功能是多样的，要求的运动形式是多样的，且所需克服的阻力随工作情况而异，但原动机的运动形式、运动动力参数有限且确定。所以必须把原动机的运动形式、运动动力参数转变为执行部分所需的运动、动力参数，此任务由传动部分完成。传动部分的作用：1．改变运动形式：回转运动直线运动；2．增速或减速；3.将原动机的动力分配给多个执行部分。§2-2机器零件的主要失效形式失效：零件丧失预定功能的现象。零件设计过程最主要的是使所设计的零件在工作时不发生失效。机械零件失效形式：1．整体断裂：零件在受拉、压、弯、扭、剪等外载作用下，由于某一危险截面应力超过零件的强度极限6B而发生断裂或在变应力作用下危险剖面发生疲劳断裂。2．过大的残余变形：若作用在零件上的应力超过屈服极限6s，零件将产生残余变形。3．零件表面破坏裂纹或微粒剥落。力长期作用的表面产生接触疲劳：受接触变应失或转移；对运动时，发生物质丧磨损：两个金属表面相蚀，使金属表面锈蚀；的一种电化学或化学腐腐蚀：发生在金属表面零件表面破坏§2-3机械零件的计算准则一．强度准则强度失效：零件在载荷作用下，发生断裂，或出现不允许的残余变形。强度准则：零件中的应力不超过允许的限度。即：lim。2一次断裂：应力不超过材料的强度极限，B；疲劳断裂：应力不超过零件的疲劳极限，r；残余变形：应力不超过材料的屈服极限，s；考虑到各种偶然性或难以精确分析的影响，Slim。式中：S—安全系数。静应力强度----机械零件整个工作寿命期间应力变化次数≤103的通用零件，按静应力强度进行设计。--------材料力学变应力强度------机械零件整个工作寿命期间应力变化次数103的通用零件，按变应力强度进行设计。强度条件两种表达式：1．应力表达式Selim2．安全系数表达式ecacaSSSlim式中：σ---零件工作应力。(σlim)e-----零件极限应力。Sca----零件工作安全系数。S-----零件许用安全系数。变应力强度计算时，(σlim)e=σr二．刚度准则刚度失效：零件在工作时产生的弹性变形超过允许的限度。刚度准则：零件在载荷作用下产生的弹性变形量yy。刚度—零件抵抗弹性变形的能力。三．寿命准则腐蚀：无腐蚀寿命计算方法。磨损：无成熟统一的耐磨性计算方法，沿用控制表面压强的方法进行条件性的验算。接触疲劳失效：接触疲劳强度计算。四．振动稳定性准则机器中存在很多周期性变化的激振源，若某一零件本身的固有频率与激振源频率重合或成整数倍关系时，零件就会发生共振，使零件破坏或机器工作失常等。当丧失振动稳定性时，零件中振动应力很高，振幅急剧升高，造成严重影响甚至整台机器发生事故。—振动力学对零件和系统进行振动稳定性计算。振动稳定性—设计时使机器中受激振作用的各零件的固有频率f与激振源频率fp错开。0.85ffp或1.15ffp五．可靠性准则3§2-4机械零件的接触强度两个轴线平行的圆柱体外接触，未受力前，两圆柱体沿与轴线平行的一条线相接触；受力后，由于材料的弹性变形，接触线变成宽度为2b的一个矩形面。两零件接触面上沿接触宽度不同点处材料发生的弹性位移量在连心线方向上是不同的，因此，接触表面上所承受的压应力也是处处不同的，呈椭圆形分布。初始接触线处的压应力最大，以此最大压应力代表两零件间接触受力后的应力-----接触应力，用σH表示。强度条件：HHMPaEEBFH222121211111零件上任一点处的接触应力只能在0~σH之间变化，因此，接触变应力是一个脉动循环变应力。在作接触疲劳计算时，极限应力也是一个脉动循环的极限接触应力。