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文档之家› 第三章 零件强度、刚度分析的基本知识
第三章 零件强度、刚度分析的基本知识
S St
lim
B ( B ) 脆性材料 lim ( lim ) S ( S ) 塑性材料 ( ) 疲劳极限 Y Y
零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力
y [y]
y——可以是挠度、偏转角或扭转角
3、耐磨性准则 作相运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力
精密机械(机器)设计的一般程序
市场调 研 可行性 研究 设 计 任 务 书
原理 方案 设计 定 出 最 佳 方 案
技 术 设计
试制 试验
小批生 产试销
投 产
装配图、 零件图、 技术文 件
样 机 评 价 改 进
考核 工艺 性收 集用 户意 见
产 品 销 售
三、机械零件设计的一般步骤
1)建立零件的受力模型,确定零件的计算载荷 Pd K A P 2)选择零件的类型与结构 3)选择零件的材料
第一章 机械设计的基础知识
§1-1 机械零件的工作能力及其计算准则
§1-2 零件部件的工艺性 §1-3 标准化 系列化 通用化(称三化) §1-4 零件的设计方法及其发展
§1-5 机械零件常用的材料及其选择原则
第一章 机械设计的基础知识
一、设计精密机械时应满足的基本要求(其他机械也一样)
1.功能要求:
二、机械零件的计算准则
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件 工作能力计算依据的基本原则
1、强度准则 是零件抵抗外载荷作用的能力,即零件在载荷作用下 抵抗破坏的能力。强度不够产生断裂、变形零件丧失工作 能力。衡量参数有:
[ ] [ ]
2、刚度准则
lim
4.经济性要求:
成本低——零件结构简单、工艺性好、省料,标准化、通用化、系列化
5.人-机友好:
造型美观大方、色彩柔和、操作宜人
二、精密机械设计的一般步骤 新产品开发都必须经过设计过程: 开发性设计——利用新原理、新技术设计新产品; 适应性设计——保留原产品的原理及方案不变,只对 个别零 部件进行重新设计; 变参数设计——保留原产品的功能、原理方案和结构 ,仅改变零部件的尺寸和结构布局形成系列产品。
新产品开发设计,从提出任务到投放市场的全部程序 要经过如下四个阶段:
1.调查决策阶段:
了解市场(用户)需求,收集有关的技术资料及新技术、新工艺、新材料的 应用情况。拟定新产品开发计划书。方案多样,反复分析优化。决策是非常关键 的一不,直接影响设计工作和产品开发成本
2.研究设计阶段:在决策后进行。
1)第一步主要为功能设计研究——称前期开发,任务是解决技术中的关键问题。需要对新产品 进行实验研究和技术分析,验证原理的可靠性和发现存在的问题。并写出总结报告和、总布局图 和外形图等等 2)第二步为新产品的技术设计——称后期开发, 完成后应绘制总装配图、部件装配图、零件工作图、各种系统图(传动系统、液压系统、电路系 统、光路系统等)以及详细的设计说明书、使用说明和验收规程等各种技术文件。以上各个环节 须相互配合与联系,设计工作往往经过多次修改与反复,逐步逼近,达到优化(技术先进可靠、 经济合理、造型美观)
3.试制阶段:样机试制完成后,应进行样机实验,并作 出全面的技术经济评价,以决定设计方案是否可行或需要 修改。
4.投产销售阶段:样机实验成功后,对于批量生产的产品 尚须进行工艺、工装方面的生产设计。经小批试制、用户 试用、改进和鉴定后,即可投入正式生产与销售。经过开 展售后服务(),发现产品薄弱环节,进一步完善产品设 计,提高产品可靠性,萌发新的设计构思,开发新产品。
p [ p]
4、振动和噪声准则
pv pv
f p 1.15 f
f p 0.85 f ,
5、热平衡准则
t t
系统、机器或零件在规定的条件下和规定 的时间内完成规定功能的能力。
6、可靠性准则
Rt :可靠度——表示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
N个相同零件在同样条件下同时工作,在规定的时间内有Nf 个失效,剩下Nt个仍继续工作,则 Nf Nt N N f Rt 1 N N N
不可靠度(失效概率):
Ft Nf N 1 Rt , Rt Ft 1
n个零件组成的串联系统,单个零件的可靠度:R1、R2 、 …Rn, 则系统的可靠度为Rf=R1R2…Rn
三、强度
1.载荷与应力
在计算零件强度时,需要根据作用在零件上载荷 的大小、方向、性质和工作情况,确定零件中的 应力。作用在零件上的载荷和相应的应力,按随 时间变化的情况可分为:
首先满足功能要求。如设计发动机活塞检测仪时——首先满足功能要求:监测、控制、显示记录、数据处 理、打印、误差校正和补偿等功能
2 .可靠性要求;
在一定时间、一定使用条件下有效地实现预期功能——工作安全可靠、操作维修方便。要有足够的强度、 刚度、绕度(稳定性)
3 .精度要求:
精度要求是精密机械的一项重要指标,设计时必须保证精密机械正常工作时的精度要求。如回转精度、导轨导向精 度
1)静载荷、静应力:不随时间变化或缓慢变化的载荷与应力 2)变载荷、变应力: 随时间作周期变化的载荷与应力。
一个循环
O
t
O
t
规律性不稳定变应力
随机变应力
a O O t
a
t
注意:静应力只能由静载荷产生,而变应力可能由变载荷产生,也可能由静载荷产生。如转动齿轮轴应力 (径向力方向不变即弯矩不变),
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
§1—1 机械零件的工作能力及其计算准则
一、机械零件的工作能力
工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度。即 零件为达到预期的设计要求较长期使用(在一定时间、一 定使用条件下有效地实现预期功能)的能力,如要有足够 的强度、刚度、绕度(稳定性)、耐磨性、精度等 失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能 失效形式:强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、 噪声失效、精度失效、可靠性失效
应力循环中最大应力δmax与最小应力δmin平均为 平均应力δm,平均应力δm、应力幅度δα、循环特性r、 δmin、δmax之间关系为: