第2节机械零件设计总论_2.ppt

§2-7 机械零件的设计方法 常规设计方法是指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。 机械零件的设计方法 常规设计方法 现代设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 1) 理论设计 ----根据长期的总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计。 以受拉杆为例，强度计算公式为： σ ≤ σlim/S 或 F/A ≤ σlim/S F----拉力， A----截面积。 设计计算： A≥ FS/ σlim 校核计算有四种可选方式： σ = F/A ≤ [σ] F≤ A [σ] Sca = σlim / σ ≥ S σlim ≥ S σ Sca ----计算安全系数 经验设计-----根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验公式，或根据设计者本人的设计经验用类比的方法所进行的设计。这对于那些使用要求变化不大而结构形状已典型化的零件，是很有效的设计方法。例如：箱体、机架、传动件的结构要素等。 机械零件的设计方法 常规设计方法 现代设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 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。 机械零件的设计方法 常规设计方法 现代设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 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。 现代设计方法是指在近二、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。 优化设计 可靠性设计 计算机辅助设计 机械零件的设计方法 常规设计方法 现代设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计 §2-8 机械零件设计的一般步骤 1) 根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构。 为此，必须对各种零件的不同类型、优缺点、特性和使用范围等，进行综合对比与正确选用。 2) 根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。 3) 根据零件的工作条件及对零件的特殊要求(如高温 环境等)选择适当的材料。 4) 根据零件的失效形式，确定零件的计算准则，通 过计算，确定零件的基本尺寸。 5) 根据工艺性和标准化，进行零件的结构设计。 6) 细节设计完成之后，必要时]进行详细的校核计算， 以判定结构的合理性。 7) 绘制零件工作图，并撰写计算说明书。 选择零件类型、结构 写出计算说明书 画出零件工作图 校 核 计 算 计算零件上的载荷 确定计算准则 选择零件的材料 确定零件的基本尺寸 结 构 设 计 零件的设计流程图： 黑色金属 有色金属 铸铁 钢 金属材料 一、常用材料 低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 合金钢 (1Cr18） … 灰铸铁 (TH300) 球墨铸铁(QT500-5) … §2-9 机械零件材料的选用原则 铝合金 (LY12) 铜合金 (ZCuSn10P1) 铸铁--灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。 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。 黑色金属 有色金属 铸铁 钢 金属材料 一、常用材料 低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 合金钢 (1Cr18） … 灰铸铁 (TH300) 球墨铸铁(QT500-5) … §2-9 机械零件材料的选用原则 铝合金 (LY12) 铜合金 (ZCuSn10P1) 钢--低碳钢 、中碳钢 、高碳钢、合金钢、结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐酸钢等)、铸钢等。 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其力学性能和加工性能。 钢的选用原则： 优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。 钢制零件毛坯获取方法：锻造、冲压、焊接、铸造等。 应用：应用范围极其广泛。 表3-1 常用材料的相对价格 材 料 种 类 规 格 相对价格 热轧圆刚 碳素结构钢Q235 （φ 33~42） 1 铸 件 优质碳素钢 （φ 29~50） 1.5~1.8 合金结构钢（φ 29~50） 1.7~2.5 滚动轴承钢（φ 29~50） 3 合金工具钢（φ 29~50）