导图社区 机械设计基础绪论思维导图
这是一篇关于机械设计基础绪论思维导图，包含了机器及其组成、 机械设计概述、零件的失效形式、 零件的设计准则等。
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绪论
机器及其组成
根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置,用来变换或传递能量、物料、信息。
机器的特征
①人造的实物组合体; ②各部分有确定的相对运动; ③代替或减轻人类劳动,完成有用功或实现能量的转换
机器与机构的区别
机构:只考虑运动和力的传递和转换。 机器:1)考虑运动和力的传递和转换。 2)考虑能量,代替或减轻人类劳动。 3)常包括电气、液压等控制系统。
机器与机构的联系
机器由机构组成,一部机器包含不同的机构; 不同的机器可能包含相同的机构。
机器的组成
功能角度
加工制造角度
零件:制造的单元体
通用零件:各种机械都能用到的零件
专用零件:只出现于某些机械中
部件:为完成同一任务在结构上组合在一起的一套协同工作 的零件组合体
运动学角度
机器由机构和构件组成,即构件一机构一机器
构件:运动的单元体
三大机构:连杆机构、凸轮机构、齿轮机构
构件和零件的区别
①构件是运动的单元体,构件是从运动学的观点来说的; 零件是制造的单元体,是从加工制造的观点来定义的。 ②构件是刚性体,只研究运动,不考虑形变,机械原理范畴; 零件是变形体,考虑刚强度、应力和变形,机械设计范畴。
机械设计概述
机械设计一般过程
机械设计基本要求
a)满足机器预期功能前提下:性能好,效率高,成本低等。 b)预定使用期限内:安全可靠,操作方便,造型美观等。
对机械零件设计的基本要求
a)在预定工作期限内正常、可靠地工作,保证机器各种功能 b)要尽量降低零件的生产、制造成本
零件的失效形式
失效
零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能
常见的失效形式
整体断裂
零件危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂
在变应力作用下,危险截面发生的疲劳断裂
过大的残余变形
零件上的应力超过了材料的屈服极限
零件的表面失效
腐蚀、磨损和接触疲劳(点蚀）
刚度失效
零件的弹性变形超过许用值,影响机器的工作精度
破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工作
失效与损坏的区别
1. 失效是无法完成正常功能，可能是设计缺陷，也可能是使用中的工况造成的 即使零件本身是完好无损也会造成失效。 2. 损坏是零件被损坏，主要体现在几何尺寸和内部结构上发生变化 零件本身的功能也受到损坏，但不一定失效
零件的设计准则
强度准则
确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形,是最基本的设计准则
刚度准则
确保零件不发生过大的弹性变形y≤[y]
耐磨性准则
零件具有足够抵抗磨损的能力P≤[P]，PV≤[PV]]
寿命准则
通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关
振动稳定性准则
高速运转机械的设计应注重此项准则
机械零件的强度
强度:零件在载荷作用下抵抗破坏的能力
机械零件的强度分类
按失效位置分类
表面强度:表面受外载荷作用时,抵抗表面接触疲劳或表面 塑性变形的能力。
整体强度:整体受外载荷作用时,抵抗由于某一危险截面上 的应力超过零件的极限应力而发生断裂或塑性变形的能力。
按失效性质特征分类
静强度:在静应力或变化次数较少的变应力作用时,抵抗失 效的能力;
疲劳强度:在变应力作用时,抵抗失效的能力。
应力的分类
静应力:不随时间变化或变化缓慢, 静载荷产生
变应力:由静载荷或变载荷产生
稳定变应力
对称循环变应力
非对称循环变应力
脉动循环变应力
非稳定变应力
规律性非稳定变应力
随机变应力、
机械零件材料的选用原则
使用性能要求:重载、高温、腐蚀、(载荷变化等
毛坯的尺寸要求:结构复杂度、尺寸大小、批量要求等
加工工艺性能要求:铸造、焊接、锻造、热处理等
材料的经济性:价格、加工费用、利用率、组合使用、贵重材料
机械零件的标准化
国际标准ISO
国家标准GB
强制标准
代号为GBXXXX(为标准序号)一XXX(为批准年代)
强制性国标必须严格遵照执行
推荐标准
代号为GB/TXXXX一XXXX
占整个国标的绝大多数
行业标准JB、YB
企业标准QB
摩擦、磨损
摩擦分类
干摩擦:零件表面不特意加润滑剂的摩擦。
边界摩擦:摩擦表面形成边界油膜的摩擦
流体摩擦:摩擦表面被流体膜隔开,摩擦性质取决于流体内部分子间粘 性阻力的摩擦。 流体摩擦时的摩擦系数最小,且不会有磨损产生,是理想的摩擦状态
混合摩擦:是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合状态。 混合摩擦能有效降低摩擦阻力,其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。
滑动摩擦
磨损
磨损过程
磨合阶段 ：新的零件在开始使用时一般处于这一阶段,磨损率较高
稳定磨损阶段：属于零件正常工作阶段,磨损率时间稳定且较低。
剧烈磨损阶段：属于零件即将报废的阶段,磨损磨损曲线率急剧升高。
磨损的基本类型
磨粒磨损也简称磨损
疲劳磨损也称点蚀
粘附磨损也称胶合
腐蚀磨损
冲蚀磨损
微动磨损
塑性材料,取屈服极限作为极限应力
脆性材料:取强度极限作为极限应力
