机械设计基础.ppt

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1、机械设计基础FundamentalsofMachineDesign课程指导高等院校现代机械设计系列教材（非机类专业适用）内容包括：机械原理（TheoryofMachines):17学时机械零件（MachineElements)：39学时共56学时。其中实验4学时目　　录第一章　绪　论第二章　平面机构的结构分析第三章　平面连杆机构第四章　凸轮机构第五章　间歇运动机构第六章　机械的调速与平衡第七章　连接目　　录第八章　挠性传动第九章　啮合传动第十章　轮系第十一章　轴第十二章　轴承第十三章　联轴器、离合器与

2、制动器第十四章　弹簧一、基本内容及学习要求二、学习指导三、典型实例分析四、复习题五、复习题参考答案第一章绪　论回目录1．基本内容⑴机械的组成；⑵机械设计的基本要求和一般程序；⑶机械零件常见失效形式、计算准则和设计方法；⑷机械制造中常用材料的性能及选用方法；⑸机械零件的制造工艺性及标准化；⑹机械设计的新发展；⑺本课程的内容、性质和任务。一、基本内容及学习要求2．学习要求⑴了解本课程研究的对象；⑵熟悉本课程的内容、性质、特点，与先修、后续课程的关系及相应的学习方法；⑶掌握有关机械零件设计和计算的基本概念；

3、⑷掌握机械制造中常用材料的性能及选用原则；⑸了解机械零件工艺性及标准化的意义。一、基本内容及学习要求1.机械的概念⑴定义：机械是机器和机构的总称。⑵机器和机构的相同点：由若干构件组合而成；各构件间具有确定的相对运动。⑶机器和机构的不同点：机构不具有变换或传递能量、物料、信息的功能。⑷构件和零件：构件是运动的单元；零件是制造的单元。二、学习指导二、学习指导在学习本节时，应把注意力集中在了解本课程研究的对象和内容上，不要机械地理解机器和机构的区别，因为二者实际上并没有本质区别。我们有时把它们加以区分，只是

4、研究的重点不同。对机器来说主要是研究其做功或能量转化及其运转的过程；而对机构则主要是研究其运动及受力的情况，以及某些个别性能指标的确定等，所以说它们之间并没有本质的不同。当我们利用某种机构来做功或转化能量时，它就成了机器；当我们只从组成情况和运动学角度来研究机器的传动系统时，它可以视为机构。2.机器的组成机器的种类繁多，其结构形式和用途各不相同。然而，一部完整的机器就其基本组成来讲，主要有下面三个部分：⑴原动部分。它是驱动整个机器完成预定功能的动力源，如电动机、内燃机等；⑵执行部分（又称工作部分）。它

5、是机器中直接完成工作任务的部分，如起重机的吊钩、车床的刀架、磨床的砂轮、轧钢机的压辊等；⑶传动部分。它是介于原动部分和执行部分之间，用来完成运动和动力参数转换的部分。利用它可以实现减速、增速、调速、改变运动形式及转矩等，从而满足执行部分的各种要求。此部分是本课程研究的主要内容。二、学习指导带式运输机1－电动机2－齿轮传动3－胶带电动机（动力部分）通过齿轮传动减速后，带动运输机滚轮转动（传动部分）从而实现胶带运动（执行部分）。二、学习指导3.失效和失效形式⑴机械、机构、零件等由于某种原因丧失正常工作能力

6、的现象称为失效；而上述“某种原因”的具体内容称为失效形式。⑵失效与损坏概念不同。以自行车为例，作为零件的车轮辐条损坏了几根，并不影响乘骑，即自行车作为机器并未失效；如果其链条因磨损而掉链，此时自然不能乘骑了，即失效了。⑶失效形式与断裂破坏概念不同。机械零件由于强度不够造成断裂，属于一种失效形式；除此之外，如机床主轴的刚度不足，零件表面过度磨损及其他各种破坏正常工作条件的因素，又如带传动打滑等均属于失效形式。二、学习指导主要失效形式有：⑴断裂：例如，齿轮轮齿根部的折断、螺栓的断裂等。⑵过大的残余变形：零

7、件受载后产生过量的弹性变形；零件的应力如果超过材料的屈服极限，零件将产生残余塑性变形。⑶表面失效：磨损、腐蚀和接触疲劳等都会导致零件表面失效。⑷破坏正常工作条件而引起的失效：例如，带传动发生打滑、齿轮传动噪声过大等。二、学习指导4.机械零件的设计准则根据零件的失效分析，设计时为防止零件失效，保证其工作能力所依据的基本原则称为设计准则。主要有强度准则和刚度准则等。⑴强度准则：零件在外载荷作用下所产生的最大应力σ不超过零件的许用应力[σ]。其表达式为工作应力≤许用应力，即σ≤［σ］许用应力＝材料极限应力/

8、安全系数，即［σ］＝σlim／S材料的极限应力应根据工作应力类型的不同来选择。工作应力为静应力时，极限应力对于脆性材料为强度极限，对于塑性材料为屈服极限；工作应力为变应力时，极限应力为其相应应力循环状态的疲劳极限。二、学习指导计算载荷与名义载荷之间的关系为：计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数。复习材料力学中学过的非对称循环应力、脉动循环应力和对称循环应力的分类及特征，能绘出应力－时间曲线，并能写出最大应力、最小应力、平均应力、应力幅和循环特性的计算公式。二