机械设计概述.ppt

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1、第1章机械设计概述1.1机械设计的基本要求机械设计包括以下两种设计:(1)应用新技术、新方法开发创造新机械；(2)在原有机械的基础上重新设计或进行局部改造，从而改变或提高原有机械的性能。设计机械零件应满足的基本要求：零件工作可靠并且成本低廉。（1）零件的工作能力：指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力，包括对强度、刚度等方面的要求。（2）成本低廉：必须坚持经济观点，力求综合经济效益高。需注意以下几点：◆合理选择材料，降低材料费用；◆保证良好的工艺性，减少制造费用；◆尽量采用标准化、通用化设计，简化设计过程

2、从而降低成本。1.1.1设计机械零件的基本要求1、实现预定功能设计的机器能实现预定的功能，并在规定的工作条件下、规定的工作期限内能正常运行。2、满足可靠性要求机械的可靠度取决于零部件的可靠度。机械系统的零部件越多，其可靠度也就越低。3、满足经济性要求要求设计及制造成本低、机器生产率高、能源和材料耗费少、维护及管理费用低等。1.1.2机械设计的基本要求4、操作方便、工作安全操作系统要简便可靠，有利于减轻操作人员的劳动强度。要有各种保险装置以消除由于误操作而引起的危险，避免人身及设备事故的发生。5、造型美观、减少污染机

3、械产品的造型直接影响到产品的销售和竞争力，所以要尽量使所设计的机器不仅使用性能好、尺寸小、价格低廉，而且外形美观，富有时代特点。尽可能地降低噪声等，减轻对环境的污染。1.2机械设计的内容和步骤现代设计方法：优化设计、可靠设计、有限元设计、模块化设计、计算机辅助设计常规设计方法：理论设计、经验设计、模型实验设计机械设计的过程通常分为以下几个阶段：（1）产品规划产品规划的主要工作是提出设计任务和明确设计要求。（2）方案设计由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可行

4、以及成本低廉的方案。（3）技术设计在既定设计方案的基础上，完成机械产品的总体设计、部件设计、零件设计等，设计结果以工程图及计算书的形式表达出来。（4）制造及试验经过加工、安装及调试制造出样机，对样机进行试运行或在生产现场试用。设计机械零件的一般步骤如下：（1）根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零件的载荷。（2）根据零件工作情况的分析，判定零件的失效形式，从而确定其计算准则。条件性计算（3）进行主要参数选择，选定材料，根据计算准则求出零件的主要尺寸，考虑热处理及结构工艺性要求等。（4）进行结构设计。（5）绘制

5、零件工作图，制订技术要求，编写计算说明书及有关技术文件。在设计过程中，这些步骤又是相互交错、反复进行的。1.3机械零件的失效形式及设计计算准则机械零件的失效：机械零件丧失预定功能或预定功能指标降低到许用值以下的现象。1.3.1失效形式1、断裂：（1）零件在外载荷的作用下，某一危险截面上的应力超过零件的强度极限时将发生断裂（如螺栓的折断）；（2）零件在循环变应力的作用下，危险截面上的应力超过零件的疲劳强度而发生疲劳断裂。2、过量变形当零件的弹性变形量过大时会使机器工作不正常，如机床主轴的过量弹性变形会降低机床的加工精

6、度。3、表面失效表面失效主要有疲劳点蚀、磨损、压溃和腐蚀等形式。表面失效后通常会增加零件的摩擦，使零件尺寸发生变化，最终造成零件的报废。4、破坏正常工作条件引起的失效如带传动因过载发生打滑，使传动不能正常地工作。1.3.2设计计算总则同一零件对不同失效形式的承载能力也各不相同，根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件，称为设计计算准则。1、强度准则（整体强度和表面强度）整体强度的判定准则：应力表示法：σ≤[σ]或τ≤[τ]安全系数表示法：S≥[S]表面接触强度的判定准则：σH≤[σH]挤压强度的判定准则：σP≤

7、[σP]2、刚度准则刚度是指零件受载后抵抗弹性变形的能力。其设计准则为：零件在载荷作用下产生的弹性变形量应小于或等于机器工作性能允许的极限值。3、耐磨性准则零件的压强p不大于零件的许用压强[p]：p≤[p]4、散热性准则根据热平衡条件，工作温度t不应超过许用工作温度[t]：t≤[t]5、可靠性准则（大量生产的产品）用可靠度表示，即用零件在规定的使用条件下、在规定的时间内能正常工作的概率来表示。若有NT个零件，在预期寿命内只有NS个零件能连续正常工作，则系统的可靠度为：R=NS/NT1.4机械零件设计的标准化、系列化

8、及通用化标准化：零件由于应用范围广、用量大，已被高度标准化形成标准件。标准件：按规定标准生产的零件。如螺纹连接件等通用零件。查手册和产品目录选型号。优点：（1）由专门化工厂大量生产标准件，能保证质量、节约材料、降低成本；（2）选用标准件可以简化设计工作，缩短产品的生产周期；（3）选用参数标准化的零件，在机械制造过程中可以减少刀具和量具的规格；（4）具有互换性