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1、第9章 机械零件设计概论,91 机械零件设计概论,92 机械零件的强度,93 机械零件的接触强度,94 机械零件的耐磨性,95 机械制造常用材料及其选择,96 公差与配合、表面粗糙度和优先数系,97 机械零件的工艺性及标准化,91 机械零件设计概论,机械设计应满足的要求： 在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。,机械零件的失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。,工作能力-在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为：,承载能力。,零件的失效形式: 断裂或塑性变形; 过大的
2、弹性变形; 工作表面的过度磨损或损伤; 发生强烈的振动；联接的松弛; 摩擦传动的打滑等。如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带传动等。机械零件虽然有多种可能的失效形式，归纳起来最主要的为,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,强度条件：计算应力许用应力；,机械零件设计的步骤：1)拟定零件的计算简图;,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
3、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，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N 之间的关系曲线称为：疲劳曲线,当NN0 时,试件将不会断裂。,N0 -循环基数,N0 对应的应力称为：,当N2%,-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。,选用原则：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
4、处理方法改善其力学性能和加工性能。,零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。,应用：应用范围极其广泛。,价格便宜且供应充分,我国资源丰富,3.铜合金,-铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍,特点：具有良好的塑性和液态流动性。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. 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。,2. 塑料 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有
5、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.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。,选材因素：,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。,96 公差与配合、表面粗糙度和优先系数,一、 公差与配合,互换性：零件在装配时，不需要选择和附加加工
6、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,实际尺寸,基本尺寸,实际尺寸,最小极限尺寸：零件满足互换性要求的最小允许尺寸；,最大极限尺寸：零件满足互换性要求的最大允许尺寸；,尺寸误差 ：实际尺寸与理论设计尺寸之差；,上偏差 ：最大极限尺寸与基本尺寸之差；符号：ES,es,下偏差 ：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,ei,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。,公差=Lmax- Lmax,=ES
7、-EI,=es-ei,零线：代表基本尺寸所在位置的一条直线；,公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域；,国标规定：孔与轴各有28个，分别用如下符号表示：,孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V 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 v 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。,孔：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 ZC,轴：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 zc,基本偏差系列,呈正态分布,配合：基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间的关系；,间隙或过盈：孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得代数差；,间隙：代数差为“+”， 孔轴;,
