机械设计基础.绪论

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1、绪论0.1机械的组成0.2本课程的内容、性质和任务0.3机械设计的基本要求及程序0.4机械零件的失效形式及设计准则0.5机械零件常用材料及其选用原则0.6许用应力和安全系数0.1机械的组成原动部分：其功能是将其他形式的能量变换为机械能(如内燃机和电动机分别将热能和电能变换为机械能）。人类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。机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料，如内燃机、电动机、洗衣机、机床、汽车、起重机，各种食品机械。机械的种类很多，它们的用途、性能、构造、工作原理各不相同，通常一台完整的机器包括三个基本部分：工作部分（或执行部分）：其功能是利用机械

2、能去变换或传递能量、物料、信号，如发电机把机械能变换成为电能，轧钢机变换物料的外形，等等。传动部分：其功能是把原动机的运动形式、运动和动力参数转变为工作部分所需的运动形式、运动和动力参数。以上三部分都必须安装在支承部件上。为了使三个基本部分协调工作，并准确、可靠地完成整体功能，必须增加控制部分和辅助部分。所有的机器都是由许多机械零件组合而成。机械零件可分为两大类：一类是在各种机器中经常都能用到的零件，称为通用零件，如齿轮、链轮、蜗轮、螺栓、螺母等，另一类则是在特定类型的机器中才能用到的零件，称为专用零件，如内燃机的曲轴、汽轮机叶片等。根据机器功能、结构要求，某些零件需固联成没有相对运动的刚性

3、组合，成为机器中独立运动的单元，通常称为构件。构件与零件的区别在于：构件是运动的基本单元，而零件是加工单元。如图内燃机的连杆由连杆体1、连杆盖4、螺栓2以及螺母3等4个零件组成，形成一个运动整体。图0.1内燃机的连杆1243若从运动的观点来研究机器，机器由机构组成，机构由若干构件组成，各构件之间具有确定的相对运动；机构通常指传递运动的机械。一部机器可以包含一个机构（如电动机），也可以包含几个机构。共同的特性：人为的实物组合体各部分之间具有确定的相对运动完成有效的机械功及能量转换机械：同时具有这三个特性的装置；机构：只具有前两个特性的装置；机械：机器和机构的总称。如图所示的单缸四冲程内燃机包含

4、由齿轮1、齿轮18组成的齿轮机构；由曲轴4、连杆3、活塞10组成的曲柄滑块机构；由凸轮7、从动杆8组成的凸轮机构等。图0.2内燃机图0.3内燃机机械设计基础是工科院校中的一门重要的技术基础课。课程主要介绍机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。介绍机械中的常用机构（连杆机构、凸轮机构等）的工作原理；介绍常用传动件（齿轮传动、蜗杆传动、挠性传动）的设计；联接件（如螺纹联接、键联接、销联接及其他类型联接）和弹簧的设计及选用；轴系零部件（轴、轴承、联轴器、离合器）的设计及选用；此外，还扼要介绍国家标准和有关规范。这些常用机构和通用零件的工作原理、设计理论和计算方法

5、，对于专用机械和专用零件的设计也具有一定的指导意义。本课程的内容可为学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础。0.2本课程的内容、性质和任务⑶了解典型机械的实验方法，受到实验技术的基本训练。本课程的主要任务是培养学生使他们具备以下能力：⑴掌握常用机构和通用零件的工作原理和结构特点，使学生具有设计机械传动装置和简单机械的能力。⑵初步具有运用标准、手册、规范、图册和查阅有关技术资料的能力。0．3机械设计的基本要求及程序0.3.1机械设计的基本要求虽然不同的机械其功能和外形都不相同，但它们设计的基本要求大体是相同的，机械应满足的基本要求可以归纳为两方面：0.3.1.1功能要求满足机器预定的工作要

6、求，如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。0.3.1.2安全可靠性要求（1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。（2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体健康。（3）对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证机器对环境的适应性。0.3.1.3经济性在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。设计机械系统和零部

7、件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。0.3.1.4其他要求机械系统应外形美观，便于操作和维修。此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同，而对设计提出某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。0.3.2机械设计的一般程序机械设计就是建立满足功能要求的技术系统的创造过程。机械设计一般过程如下图所示。明确任务调查研究可行性论证总体设计技术设计样机试制修改图纸及工艺批量正