第二章机械设计总论2PPT课件
3. 掌握机械零件的设计方法； 4. 掌握机械零件材料及选用原则，学会采用标准
重点
1）机械零件的极限应力、许用应力与安全 系数的概念和有关公式。
2）机械零件的设计准则 3）机械零件的材料 4）机械设计中的标准化
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度。
对于可修复的零件，则是指平均故障间隔时间。
在工程实际中，平均寿命应用统计方法求得。
§2-7 机械零件的设计方法
分类： 一 、理论设计 二 、经验设计 三 、模型设计 四、现代设计
1、理论设计 1）根据使用要求，选择零件的类型和结构。 2）根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。 名义载荷（F、P、T）：力学公式计算出的载荷。 但：由于载荷作用的不平稳性、分布的不均匀性等 因素， 实际载荷大于名义载荷。——载荷系数K ∴ 计算载荷(Fc、Pc、Tc)=载荷系数×名义载荷 3）选择适当的材料。 4）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸 两种计算方法： a）设计计算：直接求出危险截面尺寸A。
冲压后焊接，简单的锻造 5. 材料的经济性：本身、加工、材料的利用率、组合材料、节省稀有
材料 6. 材料的供应状况
§2-10 机械零件设计中的标准化
机械零件设计的三化
标准化 系列化 通用化
§2-10 机械零件设计中的标准化
标准化：
所谓零件设计中的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、 设计方法、制图要求等，制定各种各样的大家共同遵守的标准。 标准化的优点： 1、能提高产品质量、降低成本； 2、统一了材料和零件的性能指标，便于比较分析，并提高了零件的可靠性； 3、采用标准的零部件，可减少设计的工作量，缩短设计周期，提高设计质量。 常用的有国标、部标及企业标准。
第二章 机械设计总论
学习内容
1. 机械零件的设计准则 2. 机械零件的设计方法 3. 机械零件设计的一般步骤 4. 机械零件的材料及其选用 5. 机械零件设计中的标准化
基本要求
1. 掌握关于机械零件的极限应力、许用应力与安 全系数的基本概念；
2. 结合上节所学，能够根据零件的失效形式，拟 定设计准则；
6.正火（常化） 调整硬度、细化晶粒、便于切削。不重要 的零件可作为最终热处理。
7.退火 降低硬度、均匀组织、消除内应力。对铸、锻、焊 零件是常用的消除内应力的方法。
§2-9 机械零件的材料及其选用
二、选用原则
1. 载荷、应力的大小及性质 2. 零件的工作情况：所处环境、工作温度、磨损程度 3. 零件的尺寸及质量 4. 零件的复杂程度及材料的加工可能性。复杂可采用铸造毛坏、板材
结构设计是机械零件重要设计内容之一
类型选择
受力分析
选择材料
确定失效形式、建立计算准则
确定基本尺寸
结构设计（工艺性、标准化） N
校核计算
合理 Y 画零件图、写说明书
机械零件设计的一般步骤
§2-9 机械零件的材料及其选用
一、常用材料
1. 金属材料: 广泛应用 2. 高分子材料: 塑料、橡胶、合成纤维 3．陶瓷 4．复合材料：是以树脂为主料。
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
A F
[ ]
即
SF A
lim 其中 F ——作用于拉杆上的外载荷；
（2-7a）
A ——拉杆截面面积；
lim ——拉杆材料是极限应力； S ——设计安全系数（简称安全系数）
2. 校核计算
按其它办法初步设计出杆件的横截面尺寸，选用下列四式
之一进行校核。
F
A
F lim A S
Sca
lim
§2-6 机械零件的设计准则
三、寿命准则
腐蚀—尚无计算准则 影响寿命的主要因素 磨损—尚无定量计算方法
疲劳—以疲劳极限或额定载荷为计算依据
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
表征零件可靠性的另一指标是零件的平均工作时间 （也称为平均寿命）。
对于不可修复的零件，平均寿命是指其失效前的平均Байду номын сангаас工作时间；
系列化：
所谓系列化是指同一产品，在同一基本结构或基本尺寸条件下规定出若干个辅助尺寸不 同的产品。 如滚动轴承。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
常用热处理方法
1.淬火 加热至临界温度，保温，急冷。提高硬度、耐磨性。 以表面淬火常用。
2.渗碳淬火 渗碳然后淬火。使零件外硬内韧，耐磨、耐冲 击。
3.碳氮共渗 亦称氰化，目的同上。现在应用不多。 4.渗氮 热处理温度低，表面硬度大于渗碳淬火，适于硬化
后不磨削的零件，不耐冲击。
5.调质 淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切 削。 最常用的热处理方法之一。
S
lim S
（2-7b） （2-7c） （2-7d） （2-7e）
二、经验设计
根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。 对典型化的零件是很有效的设计方法如：箱体、传动
件个各结构要素等。
1 、根据现有设备 2 、设计者的工作经验
三、模型实验设计
把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺寸样机进行实验。 对大而复杂的重要零件，费时、价高，只用于特别重要的设计。
四、现代设计
优化设计、可靠性设计、CAD 设计等。
§2-8 机械零件设计的一般步骤
1. 根据零件的使用要求，选择类型和结构。 2. 根据机器的工作要求，计算作用于零件上的载荷。 3. 根据零件的工作条件及特殊需要选择材料。 4. 据零件的失效形式确定设计准则——以确定零件的基本尺寸。 5. 根据工艺及标准化原则进行零件的结构设计。 6. 细节设计完成之后，必要时进行详细校核计算以判断结构合理性。 7. 画出零件的工作图，并写出计算说书。
重点
1）机械零件的极限应力、许用应力与安全 系数的概念和有关公式。
2）机械零件的设计准则 3）机械零件的材料 4）机械设计中的标准化
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度。
对于可修复的零件，则是指平均故障间隔时间。
在工程实际中，平均寿命应用统计方法求得。
§2-7 机械零件的设计方法
分类： 一 、理论设计 二 、经验设计 三 、模型设计 四、现代设计
1、理论设计 1）根据使用要求，选择零件的类型和结构。 2）根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。 名义载荷（F、P、T）：力学公式计算出的载荷。 但：由于载荷作用的不平稳性、分布的不均匀性等 因素， 实际载荷大于名义载荷。——载荷系数K ∴ 计算载荷(Fc、Pc、Tc)=载荷系数×名义载荷 3）选择适当的材料。 4）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸 两种计算方法： a）设计计算：直接求出危险截面尺寸A。
冲压后焊接，简单的锻造 5. 材料的经济性：本身、加工、材料的利用率、组合材料、节省稀有
材料 6. 材料的供应状况
§2-10 机械零件设计中的标准化
机械零件设计的三化
标准化 系列化 通用化
§2-10 机械零件设计中的标准化
标准化：
所谓零件设计中的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、 设计方法、制图要求等，制定各种各样的大家共同遵守的标准。 标准化的优点： 1、能提高产品质量、降低成本； 2、统一了材料和零件的性能指标，便于比较分析，并提高了零件的可靠性； 3、采用标准的零部件，可减少设计的工作量，缩短设计周期，提高设计质量。 常用的有国标、部标及企业标准。
第二章 机械设计总论
学习内容
1. 机械零件的设计准则 2. 机械零件的设计方法 3. 机械零件设计的一般步骤 4. 机械零件的材料及其选用 5. 机械零件设计中的标准化
基本要求
1. 掌握关于机械零件的极限应力、许用应力与安 全系数的基本概念；
2. 结合上节所学，能够根据零件的失效形式，拟 定设计准则；
6.正火（常化） 调整硬度、细化晶粒、便于切削。不重要 的零件可作为最终热处理。
7.退火 降低硬度、均匀组织、消除内应力。对铸、锻、焊 零件是常用的消除内应力的方法。
§2-9 机械零件的材料及其选用
二、选用原则
1. 载荷、应力的大小及性质 2. 零件的工作情况：所处环境、工作温度、磨损程度 3. 零件的尺寸及质量 4. 零件的复杂程度及材料的加工可能性。复杂可采用铸造毛坏、板材
结构设计是机械零件重要设计内容之一
类型选择
受力分析
选择材料
确定失效形式、建立计算准则
确定基本尺寸
结构设计（工艺性、标准化） N
校核计算
合理 Y 画零件图、写说明书
机械零件设计的一般步骤
§2-9 机械零件的材料及其选用
一、常用材料
1. 金属材料: 广泛应用 2. 高分子材料: 塑料、橡胶、合成纤维 3．陶瓷 4．复合材料：是以树脂为主料。
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
A F
[ ]
即
SF A
lim 其中 F ——作用于拉杆上的外载荷；
（2-7a）
A ——拉杆截面面积；
lim ——拉杆材料是极限应力； S ——设计安全系数（简称安全系数）
2. 校核计算
按其它办法初步设计出杆件的横截面尺寸，选用下列四式
之一进行校核。
F
A
F lim A S
Sca
lim
§2-6 机械零件的设计准则
三、寿命准则
腐蚀—尚无计算准则 影响寿命的主要因素 磨损—尚无定量计算方法
疲劳—以疲劳极限或额定载荷为计算依据
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
§2-6 机械零件的设计准则
表征零件可靠性的另一指标是零件的平均工作时间 （也称为平均寿命）。
对于不可修复的零件，平均寿命是指其失效前的平均Байду номын сангаас工作时间；
系列化：
所谓系列化是指同一产品，在同一基本结构或基本尺寸条件下规定出若干个辅助尺寸不 同的产品。 如滚动轴承。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
常用热处理方法
1.淬火 加热至临界温度，保温，急冷。提高硬度、耐磨性。 以表面淬火常用。
2.渗碳淬火 渗碳然后淬火。使零件外硬内韧，耐磨、耐冲 击。
3.碳氮共渗 亦称氰化，目的同上。现在应用不多。 4.渗氮 热处理温度低，表面硬度大于渗碳淬火，适于硬化
后不磨削的零件，不耐冲击。
5.调质 淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切 削。 最常用的热处理方法之一。
S
lim S
（2-7b） （2-7c） （2-7d） （2-7e）
二、经验设计
根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。 对典型化的零件是很有效的设计方法如：箱体、传动
件个各结构要素等。
1 、根据现有设备 2 、设计者的工作经验
三、模型实验设计
把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺寸样机进行实验。 对大而复杂的重要零件，费时、价高，只用于特别重要的设计。
四、现代设计
优化设计、可靠性设计、CAD 设计等。
§2-8 机械零件设计的一般步骤
1. 根据零件的使用要求，选择类型和结构。 2. 根据机器的工作要求，计算作用于零件上的载荷。 3. 根据零件的工作条件及特殊需要选择材料。 4. 据零件的失效形式确定设计准则——以确定零件的基本尺寸。 5. 根据工艺及标准化原则进行零件的结构设计。 6. 细节设计完成之后，必要时进行详细校核计算以判断结构合理性。 7. 画出零件的工作图，并写出计算说书。
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机械设计ppt课件第2章机械设计总论
使用功能要求 经济性要求 劳动保护要求 可靠性要求 其它专用要求
详细说明
机械零件的主要失效形式
机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
（一）整体断裂
整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。
机械零件强度计算
3、许用应力和安全系数
由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
详细介绍
有限寿命时零件的许用应力为：
无寿命时零件的许用应力为：
其中S为安全系数。S（1.3~1.7或1.7~2.5）
机器的组成
人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机器。
一台完整的机器的组成大致可包括：
原动机部分
传动部分
执行部分
润滑、显示、照明等辅助系统
控 制 系 统
传感器
传感器
传感器
设计机器的一般程序
计划阶段
方案设计阶段
技术设计阶段
技术文件编制阶段
零件在工作时会发生那一种失效，这与零件的工作环境、载荷性质等很多因素有关。
有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。
设计机械零件时应满足的主要要求
避免在预定寿命期内失效的要求
结构工艺性要求
经济性要求
质量小的要求
可靠性要求
机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求：
强制性国家标准：代号为GB ××××(为标准序号) －××××(为批准年代) 强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。
详细说明
机械零件的主要失效形式
机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
（一）整体断裂
整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。
机械零件强度计算
3、许用应力和安全系数
由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
详细介绍
有限寿命时零件的许用应力为：
无寿命时零件的许用应力为：
其中S为安全系数。S（1.3~1.7或1.7~2.5）
机器的组成
人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机器。
一台完整的机器的组成大致可包括：
原动机部分
传动部分
执行部分
润滑、显示、照明等辅助系统
控 制 系 统
传感器
传感器
传感器
设计机器的一般程序
计划阶段
方案设计阶段
技术设计阶段
技术文件编制阶段
零件在工作时会发生那一种失效，这与零件的工作环境、载荷性质等很多因素有关。
有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。
设计机械零件时应满足的主要要求
避免在预定寿命期内失效的要求
结构工艺性要求
经济性要求
质量小的要求
可靠性要求
机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求：
强制性国家标准：代号为GB ××××(为标准序号) －××××(为批准年代) 强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。
第二章机械设计总论PPT课件
9
轿车组成：
18.07.2020
10
什么是机械设计？ 机械设计是一个工作过程。
18.07.2020
11
根据社会需求确定设计任务
构思 决策 分析 计算 绘图
机械的 工作原理
机械的
各个零件的
运动和力的
结构 材料、形状、尺寸 传递方式
外观
18.07.2020
设计计算书
全套图样
使用说明书 12
机械设计的基本要求
机械的功能指标是机械设计最基本的出发点。
18.07.2020
16
2．可靠性要求
机械要传递 力和力矩
机械零件的内部和表 面产生应力和变形
有可能导致 零件的失效
18.07.2020
磨损 曲轴折断齿轮Βιβλιοθήκη 坏潘存云教授研制17
机械应能保证在规定的使用寿命期限内，零件 不发生各种型式的失效。
为此要进行强度、刚度和寿命的计算，这些计 算在整个设计工作量中占了很大的比例。
连杆机构
特定轨迹
7
别控各是制部随控装分着制置的2理0的运世论作动纪的用。后发是半展控叶和制以计机来算器现机代在科工学业技上术的的应发用展，，机特器
的组成更复杂了。
发出指 令调节 伺服电 机的运 动
传 感
驱动装置 器 传动装置
检测伺服电机 的输出转角
执行装置
传 感
器
检测执行装置 的运动输出
控制装置
由程序给定 运动规律
磁铁
18.07.2020
比重不同
重选
磁性不同
磁选
对特定液体泡沫的 吸附性不同
浮选 25
螺纹加工的工作原理
选矿机械的工作原理
轿车组成：
18.07.2020
10
什么是机械设计？ 机械设计是一个工作过程。
18.07.2020
11
根据社会需求确定设计任务
构思 决策 分析 计算 绘图
机械的 工作原理
机械的
各个零件的
运动和力的
结构 材料、形状、尺寸 传递方式
外观
18.07.2020
设计计算书
全套图样
使用说明书 12
机械设计的基本要求
机械的功能指标是机械设计最基本的出发点。
18.07.2020
16
2．可靠性要求
机械要传递 力和力矩
机械零件的内部和表 面产生应力和变形
有可能导致 零件的失效
18.07.2020
磨损 曲轴折断齿轮Βιβλιοθήκη 坏潘存云教授研制17
机械应能保证在规定的使用寿命期限内，零件 不发生各种型式的失效。
为此要进行强度、刚度和寿命的计算，这些计 算在整个设计工作量中占了很大的比例。
连杆机构
特定轨迹
7
别控各是制部随控装分着制置的2理0的运世论作动纪的用。后发是半展控叶和制以计机来算器现机代在科工学业技上术的的应发用展，，机特器
的组成更复杂了。
发出指 令调节 伺服电 机的运 动
传 感
驱动装置 器 传动装置
检测伺服电机 的输出转角
执行装置
传 感
器
检测执行装置 的运动输出
控制装置
由程序给定 运动规律
磁铁
18.07.2020
比重不同
重选
磁性不同
磁选
对特定液体泡沫的 吸附性不同
浮选 25
螺纹加工的工作原理
选矿机械的工作原理
机械设计总论(ppt 95页)
▲增大零件的截面尺寸或增大惯性矩； ▲缩短支承的跨距或采用多点支承。
3. 寿命要求 影响零件寿命的主要因素有
疲劳破坏 腐蚀 磨损
大部分零件工作在变应力下，疲劳破坏是引起 零件破坏的主要原因。影响疲劳强度的因素有
▲应力集中 ▲零件的尺寸大小 ▲零件表面质量及环境状况 零件处在腐蚀性介质中工作时，可能使材料遭到腐蚀。
2、经过优化的举升液压缸布置方式
3 举升运输装备结构设计
四、技术文件编制
技术文件
设计说明书 使用说明书 零件明细表 标准件汇总表
试验大纲 ……
湘电风能： 大型叶片举升运输装备
叶片水平运输时，运输装备图。
湘电风能： 大型叶片举升运输装备
叶片举升一定角度运输图。
§2-3 对机器的主要要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下， 根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何， 一般来说，对机器都要提出以下的基本要求：
机械零件失效实例：
潘存云教授研制
齿轮轮齿折断
潘存云教授研制
轮齿塑性变形
潘存云教授研制
轴承内圈破裂
潘存云教授研制
轴承外圈塑性变形
潘存云教授研制
轴瓦磨损
潘存云教授研制
齿面接触疲劳
失效原因: 强度、刚度4.79%; 腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%，是主要失效原
机器实例
机器实例
控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动 作。
传感部分——将机器的工作参数，如位移、速 度、加速度、温度、压力等反馈给控制部分。
辅助部分——包括机器的润滑、显示、照明等。 也是保证机器正常工作不可缺少的部分
§2-2 设计机器的一般程序
一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的 关键一环。机械设计是一个创造性的工作过程，实 践经验是保证设计质量的重要因素。因此，要求设 计者特别注意经验的积累。
3. 寿命要求 影响零件寿命的主要因素有
疲劳破坏 腐蚀 磨损
大部分零件工作在变应力下，疲劳破坏是引起 零件破坏的主要原因。影响疲劳强度的因素有
▲应力集中 ▲零件的尺寸大小 ▲零件表面质量及环境状况 零件处在腐蚀性介质中工作时，可能使材料遭到腐蚀。
2、经过优化的举升液压缸布置方式
3 举升运输装备结构设计
四、技术文件编制
技术文件
设计说明书 使用说明书 零件明细表 标准件汇总表
试验大纲 ……
湘电风能： 大型叶片举升运输装备
叶片水平运输时，运输装备图。
湘电风能： 大型叶片举升运输装备
叶片举升一定角度运输图。
§2-3 对机器的主要要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下， 根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何， 一般来说，对机器都要提出以下的基本要求：
机械零件失效实例：
潘存云教授研制
齿轮轮齿折断
潘存云教授研制
轮齿塑性变形
潘存云教授研制
轴承内圈破裂
潘存云教授研制
轴承外圈塑性变形
潘存云教授研制
轴瓦磨损
潘存云教授研制
齿面接触疲劳
失效原因: 强度、刚度4.79%; 腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%，是主要失效原
机器实例
机器实例
控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动 作。
传感部分——将机器的工作参数，如位移、速 度、加速度、温度、压力等反馈给控制部分。
辅助部分——包括机器的润滑、显示、照明等。 也是保证机器正常工作不可缺少的部分
§2-2 设计机器的一般程序
一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的 关键一环。机械设计是一个创造性的工作过程，实 践经验是保证设计质量的重要因素。因此，要求设 计者特别注意经验的积累。
第二章 机械设计概论_PPT幻灯片
2）选择零件的类型与结构 3）选择零件的材料 4）按可能的失效形式确定零件的计算准则，并确定 零件的基本尺寸，并加于标准化和圆整 5）零件的结构设计 6）绘制零件的工作图，并编写计算说明书
2
2.2 机械零件的载荷与应力
2.2.1 载荷的分类
静载荷： 不随时间变化或缓慢变化的载荷
变载荷：
1）循环变载荷 a) 稳定循环变载荷 b) 不稳定循环变载荷
13
注意：
1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用 γ =C的 情况计算
2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命
要求设计零件时，即应力循环次数103(104)<N<No时， 这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限
N
m
N0 N
，即应以σ-1N
代σ-1
，以σoN代σo
3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现
硬度≥350HBS钢， No=(10 - 25)x107
有色金属(无水平部分)，规定当No>25x107时,近似为无限寿命
区
② m—指数与应力与材料的种类有关。
钢 m=9——拉、弯应力、剪应力 m=6——接触应力
青铜 m=9——弯曲应力
m=8——接触应力
10
3）影响机械零件疲劳强度的主要因素
由于实际机械零件与标准试件之间在绝对尺寸、表面状态、 应力集中、环境介质等方面往往有差异，这些因素的综合影响 使零件的疲劳极限不同于材料的疲劳极限，其中尤1、应力集中的影响——有效应力集中系数 k (k )
零件受载时，在几何形状突变处（圆角、凹槽、孔等）要产 生应力集中，对应力集中的敏感程度与零件的材料有关，一般材 料强度越高，硬度越高，对应力集中越敏感
2
2.2 机械零件的载荷与应力
2.2.1 载荷的分类
静载荷： 不随时间变化或缓慢变化的载荷
变载荷：
1）循环变载荷 a) 稳定循环变载荷 b) 不稳定循环变载荷
13
注意：
1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用 γ =C的 情况计算
2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命
要求设计零件时，即应力循环次数103(104)<N<No时， 这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限
N
m
N0 N
，即应以σ-1N
代σ-1
，以σoN代σo
3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现
硬度≥350HBS钢， No=(10 - 25)x107
有色金属(无水平部分)，规定当No>25x107时,近似为无限寿命
区
② m—指数与应力与材料的种类有关。
钢 m=9——拉、弯应力、剪应力 m=6——接触应力
青铜 m=9——弯曲应力
m=8——接触应力
10
3）影响机械零件疲劳强度的主要因素
由于实际机械零件与标准试件之间在绝对尺寸、表面状态、 应力集中、环境介质等方面往往有差异，这些因素的综合影响 使零件的疲劳极限不同于材料的疲劳极限，其中尤1、应力集中的影响——有效应力集中系数 k (k )
零件受载时，在几何形状突变处（圆角、凹槽、孔等）要产 生应力集中，对应力集中的敏感程度与零件的材料有关，一般材 料强度越高，硬度越高，对应力集中越敏感
第二章机械设计总论2
••二、结构工艺性要求 •在一定的生产条件下，零件应便于加工且费用低。
•1、 毛坯选择合理
•毛坯选择与生产批量、材料性能和加工方法有关。
•●单件或小批量生产时，选用棒料、板材、型材或焊
件。
••●2、大结批构量简生单产时合，理常选用铸造、锻造、冲压等方法。
•●最好采用平面、柱面等简单表面及其组合；
•●尽量减少加工面数和加工面积；
•
•
2）构件的动力学计算 计算构件所受载荷的大小和特性。 3）零件的工作能力设计 根据工作能力准则进行零部件的初步设计，通过 计算或类比得出零件的基本尺寸。
4）部件装配图及总装配图的设计----结构设计
5）主要零件的校核计算 对零件进行精确的受力分析和工作能力校核计算 。
•
•
4、技术文件编制 技术文件----用来说明产品性能、设计、制造、操 作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。 技术文件包括：
• 4、现代设计方法 •是指在近二、三十年发展起来的较为完善、科学、 •计算精度高、设计与计算速度更快的机械设计方法。
•
•
•机械零件的设计步骤： 选择零件类型、结构 计算零件上的载荷 确定计算准则 选择•潘零存云件教授的研制材料
确定零件的基本尺寸
结 构 设 计
校 核 计 算
画出零件工作图
写出计算说明书
•
•
•4、可靠性要求
•在规定的使用时间内和预定的环境下机器能够正常 工作。 •应在工作条件和零件性能两个方面考虑。
•5、其它专用要求
•针对不同机器所特有的要求。
•●要求机床长期保持所需的精度；
•●对流动使用的机器要求便于安装和拆卸
；
•●大型机器要求便于运输等。
机械设计总论学习课件教学课件
灰铸铁 (TH300) 铸铁 球墨铸铁(QT500-5)
…
金属材料
黑色金属 钢
低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 合金钢 (1Cr18）
有色金属
… 铝合金 (LY12)
铜
合
金
(ZCuSn10P1)
非金属材料
高分子材料 陶瓷材料 复合材料
第二章 机械设计总论
第十节 机械零件设计中的标准化
件失效的比率定义为失效率，即：
dN
(t) dt
N
第二章 机械设计总论
将上式分离变量并积分，
t
(t)dt
N dN ln N
ln R
0
N N0
N0
t
R
(t )dte 0这就是可靠度和失效率的关系.
零件可靠度可用另一个指标表示，即零件的平均 工作时间（也称零件的平均寿命MTTF）。
第二章 机械设计总论
3）零件的工作能力设计
4）部件装配草图及总装配草图的设计----结构设计
5）主要零件的校核计算
第二章 机械设计总论
技术文件编制阶段：技术文件：用来说明产品性 能、设计、制造、操作使用、维护、或其它所有与 产品相关的文档资料。包括：设计说明书、使用说 明书、零件明细表、标准件汇总、产品验收条件等 等。
模型实验设计：把初步设计的零、部件或机器做成 小模型或小尺寸样机，经过试验的手段对其特性进 行检验，根据实验结果再对设计进行逐步修改，达 到完善。 这种方法对于那些尺寸巨大而结构又很复杂的重要 零件的设计是一种很有效的方法。
第二章 机械设计总论
上世纪60年代末开始，设计领域中相继出现了 一系列新兴理论和方法，运用到了现代数学、力学、 计算机科学、信息科学等方面的最新成果。是过去 长期的传统设计活动的延伸和发展。
机械设计第二章优秀课件
在作用于刚体的任一力系上，加上或者 减去任意一个平衡力系，不改变原力系 对刚体的作用效果。
该公理对变形体只是必要条件，而 非充分条件。
（力系的等效代换条件）
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
*只适用于刚体，
由此可得如下推论：（力的可传性）
作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点， 而不改变此力对刚体的效应。
机械设计第二章课件
静力学基本概念与受力图
力的概念
力是物体间相互的机械作用，其结果是使 物体的运动状态发生改变（外效应）或使 物体产生变形（内效应）。
力对物体的作用效果与力的大小、方 向、作用点相关，其称为力的三要素 。因此，力是矢量。
静力学基本概念与受力图 集中力
力的概念
用黑体大写字母表示是矢量，如F，Q，W
1）力在坐标轴上的投影
y
X F cos Y F sin
b1 Fy Y
a1 A
B
F
Fx
a
O
X
bx
1、平面汇交力系合成的解析法 2）合力投影定理
合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投 影的代数和。
Rx X Ry Y
RR R 2 2( X)2( Y)2 xy
tg Ry Y Rx X
3）平面汇交力系平衡方程及其应用
为研究平衡规律
进行力系简化
力系简化：
用一个简单且与之等效的力系代替一 个复杂力系
等效力系： 两力系对同一物体作用效果相同，则此二 力系等效
合力： 若一个力与一个力系等效，则该力称 为力系的合力
分力： 力系中各个力称为分力
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
公理一、力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个 合力，合力的作用点也在该点，其大小和方向 由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确 定。
该公理对变形体只是必要条件，而 非充分条件。
（力系的等效代换条件）
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
*只适用于刚体，
由此可得如下推论：（力的可传性）
作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点， 而不改变此力对刚体的效应。
机械设计第二章课件
静力学基本概念与受力图
力的概念
力是物体间相互的机械作用，其结果是使 物体的运动状态发生改变（外效应）或使 物体产生变形（内效应）。
力对物体的作用效果与力的大小、方 向、作用点相关，其称为力的三要素 。因此，力是矢量。
静力学基本概念与受力图 集中力
力的概念
用黑体大写字母表示是矢量，如F，Q，W
1）力在坐标轴上的投影
y
X F cos Y F sin
b1 Fy Y
a1 A
B
F
Fx
a
O
X
bx
1、平面汇交力系合成的解析法 2）合力投影定理
合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投 影的代数和。
Rx X Ry Y
RR R 2 2( X)2( Y)2 xy
tg Ry Y Rx X
3）平面汇交力系平衡方程及其应用
为研究平衡规律
进行力系简化
力系简化：
用一个简单且与之等效的力系代替一 个复杂力系
等效力系： 两力系对同一物体作用效果相同，则此二 力系等效
合力： 若一个力与一个力系等效，则该力称 为力系的合力
分力： 力系中各个力称为分力
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
公理一、力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个 合力，合力的作用点也在该点，其大小和方向 由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确 定。
机械设计第二章PPT课件
部件装配草图及总装配草图设计：根据的主要零、部 件的基本尺寸，设计出部件装配草图及总装配草图。这时 需要很好地协调各零件结构尺寸，全面考虑其结构工艺性， 使全部零件有最合理的构形
主要零件校核：在绘出部件装配草图及总装草图以后，
所有零件的结构及尺寸均为已知。此时可以对各个零件进
行精确校核
6
(4)技术文件编制阶段 技术文件的种类较多，常用的有机器的设计计算说明
20
(二)结构工艺性要求
定义：在既定的生产条件下，能够方便而经济地生产 出来，并便于装配
影响因素：毛坯制造、机械加工、装配
(三)经济性要求
采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少 加工工时。设计工艺性好的结构。
贵重材料→廉价而供应充足的材料
大型零件整体结构→组合结构
加工件→标准化的零、部件
21
若查询值是2.7怎么办？
本书中一般用线性插值
15 10
斜率k=(10-15)/(3-2)=-5 f(2.7)=f(2)+k(2.7-2)=15-5×0.7=1
27
2 2.7 3
(三)寿命准则 腐蚀寿命：还没有提出实用有效的腐蚀寿命计算方 磨损寿命：尚无通行的能够进行定量计算的方法 疲劳寿命：有定量计算方法
常规设计方法：采用一定的理论分析和计算，结合人们 在长期的设计和生产实践中总结出的方法、公式、图表等 进行设计的方法。
细分为：理论设计、经验设计、模型实验设计
现代设计方法：在近二、三十年发展起来的更为完善、 科学、计算精度高、设计与计算速度更快的机械设计方法。 如机械优化设计、机械可靠性设计、计算机辅助设计等等。
书、使用说明书、标准件明细表等。 设计计算说明书=方案选择+技术设计 使用说明书=性能参数范围+使用操作方法+日常保养
第二章 机械设计总论PPT课件
控制
2－2 设计机ห้องสมุดไป่ตู้的一般程序
• 一部机器的质量基本上决定于设计质量。制造过 程对机器质量所起的作用，本质上就在于实现设 计时所规定的质量。因此，机器的设计阶段是决 定机器好坏的关键。
• 设计机器的一般程序为： • 1、计划阶段 • 2、方案设计阶段 • 3、技术设计阶段 • 4、技术文件编制阶段
认识机器——洗衣机
认识机器——洗衣机
认识机器——洗衣机
认识机器——工业机器人
认识机器——工业机器人
认识机器——工业机器人
认识机器——减速器变速器
认识机器——减速器变速器
认识机器——减速器变速器
认识机器——减速器变速器
认识机器——汽车防抱死系统
认识机器——汽车防抱死系统
认识机器——汽车防抱死系统
•
草图设计完成以后，即可根据草图已确定的零件基本尺寸，设计
零件的工作图。按最后定型的零件工作图上的结构及尺寸，重新绘制
部件装配图及总装配图。
2－2 设计机器的一般程序
• 四、技术文件编制阶段 • 技术文件的种类较多，常用的有机器的设计计
算说明书、使用说明书、标准件明细表等。 • 编制设计计算说明书时，应包括方案选择及技
2-1 机器的组成
机器
原动机－实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、 电动机）种类有限
工作机－完成有用功（如机床等） 种类繁多
工作机
原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是 电动机和内燃机。
工作部分－完成预定的动作，位于传动路线的终点。
传动部分－联接原动机和工作部分的中间部分。
其关系如下：
原动机
传动
工作
机械设计
第二章 机械设计总论
机械设计基础课件第2章
F=3n-2pL-pH=3×4-2×6-0=0
第2章 平面机构的运动简图及自由度 图2-16 机车车轮联动机构中的虚约束
第2章 平面机构的运动简图及自由度
按照上述计算结果，一般而论，这类机构是不能运动的。 但在某些特定的几何条件下，出现了虚约束，机构就能够产生 运动。
为了便于分析，将构件4及回转副E、F拆除，得图（c）所 示机构运动图。又由题中给定的构件长度关系可知，ABCD为 一平行四边形，BC始终平行于AD，所以连杆BC作平动，其上 任一点的轨迹形状相同，连杆上E点的轨迹是以F为中心，EF为 半径的圆弧。显然，无论构件4及回转副E、F是否存在对整个 机构的运动都不发生影响。也可以说，构件4和回转副E、F引 入的一个约束不起限制作用，是虚约束。
各构件之间的联接方式如下：5和6， 7和8之间构成高副； 1和4，8和4之间构成移动副；7和4， 2和1， 2和3， 3和4之间均 为相对转动， 构成回转副。
第2章 平面机构的运动简图及自由度 图2-9 内燃机及其机构运动简图
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.3 平面机构的自由度
2.3.1 平面运动的自由构件具有三个自由度。当两个构件组成运
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.1 运动副及其分类
图2-1 平面机构的自由度
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.1.1
1.
若组成运动副的两个构件只能在一个平面内作相对转动， 这种运动副称为回转副，或称铰链。如图2-2(a)所示的轴承1与轴 2组成的回转副，它有一个构件是固定的，故称为固定铰链。图 2-2(b)所示构件1与构件2也组成了回转副，它的两个构件都未固 定，故称为活动铰链。例如图1-1中曲轴与气缸体所组成的回转 副是固定铰链，活塞与连杆、连杆与曲轴所组成的回转副是活动 铰链。
第2章 平面机构的运动简图及自由度 图2-16 机车车轮联动机构中的虚约束
第2章 平面机构的运动简图及自由度
按照上述计算结果，一般而论，这类机构是不能运动的。 但在某些特定的几何条件下，出现了虚约束，机构就能够产生 运动。
为了便于分析，将构件4及回转副E、F拆除，得图（c）所 示机构运动图。又由题中给定的构件长度关系可知，ABCD为 一平行四边形，BC始终平行于AD，所以连杆BC作平动，其上 任一点的轨迹形状相同，连杆上E点的轨迹是以F为中心，EF为 半径的圆弧。显然，无论构件4及回转副E、F是否存在对整个 机构的运动都不发生影响。也可以说，构件4和回转副E、F引 入的一个约束不起限制作用，是虚约束。
各构件之间的联接方式如下：5和6， 7和8之间构成高副； 1和4，8和4之间构成移动副；7和4， 2和1， 2和3， 3和4之间均 为相对转动， 构成回转副。
第2章 平面机构的运动简图及自由度 图2-9 内燃机及其机构运动简图
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.3 平面机构的自由度
2.3.1 平面运动的自由构件具有三个自由度。当两个构件组成运
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.1 运动副及其分类
图2-1 平面机构的自由度
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.1.1
1.
若组成运动副的两个构件只能在一个平面内作相对转动， 这种运动副称为回转副，或称铰链。如图2-2(a)所示的轴承1与轴 2组成的回转副，它有一个构件是固定的，故称为固定铰链。图 2-2(b)所示构件1与构件2也组成了回转副，它的两个构件都未固 定，故称为活动铰链。例如图1-1中曲轴与气缸体所组成的回转 副是固定铰链，活塞与连杆、连杆与曲轴所组成的回转副是活动 铰链。