机械设计基础 陈远华第1章.ppt

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1、第1章机械设计概论引入案例机械设计是从市场需求出发，通过构思、计划和决策，确定机械产品的功能、原理方案、技术参数和结构等，并把设想变为现实的技术实践过程图1-1所示为汽车的结构示意图。尽管它的外形尺寸、排气量大小、车内配置等不同，但其主要的机械结构是相同的，一般有：发动机、传动装置、汽车底盘、控制装置、制动装置等。这些结构涵盖了机械设计课程的大部分内容，如果能够用心观察汽车，结合课程学习，对掌握机械设计内容，起到事半功倍的效果。1.1机械的组成1.2本课程的内容、性质和任务1.3机械设计的基本要求和一般过程1.4机械零件设计的基本准则和步骤1.5机械零件的标准化1.6现代机械设计发展的动态1.

2、1机械的组成在长期的生产实践中，人类为了减轻劳动强度、改善劳动条件、提高劳动生产率，发明了各种机械，如电动机、内燃机、机床、缝纫机、洗衣机、汽车、拖拉机等。机械的种类繁多，其构造、性能和用途各不相同。从机械的组成分析，其共同点都是由一些典型的机构和零件所组成。如图1-2所示的内燃机，由气缸体（机架）1、曲轴2、连杆3、活塞4、进气阀5、排气阀6、推杆7、凸轮8及齿轮9、10等组成。内燃机由三种机构组成：1）由机架1、曲轴2、连杆3和活塞4构成的曲柄滑块机构，将活塞的往复移动转变为曲轴的连续转动；2）由机架1、凸轮8和推杆7构成的凸轮机构，将凸轮的连续转动转变为推杆的往复移动；3）由机架1、齿轮

3、9、10构成的齿轮机构，其作用是改变转速的大小和方向。机器的构造、性能、用途虽然不同，但都具有以下共同特征：1）由各种零件经装配而成的组合体；2）各部分之间具有确定的相对运动；3）工作时能完成有效的机械功（如机床、起重机）或能量转换（如内燃机、发电机）。随着生产力的发展，机器不同程度地增加了其他部分（如控制部分和辅助系统）。凡同时具备上述三个特征的称为机器，如内燃机、各种机床等。仅具有前两个特征的称为机构，如连杆机构、齿轮机构等。从运动观点来看，两者之间并无区别，通常将机器和机构统称为机械。组成机械的相对运动单元称为构件。构件可以是单一的零件，也可以是由几个零件组成的刚性结构。构件与零件的区别

4、在于：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。各种机械普遍使用的机构称为常用机构，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。各种机械中普遍使用的零件称为通用零件，如螺钉、轴、轴承、齿轮、弹簧等。只在某一类型机器中使用的零件称为专用零件，如内燃机的活塞、曲轴，汽轮机的叶片等。1.2本课程的内容、性质和任务1.2.1本课程的内容本课程主要阐述机械设计的一般原则和步骤、机械的组成、常用的机械传动以及通用零件的特点和设计计算方法。1.2.2本课程的性质和任务通过本课程的学习，应达到的基本要求是：掌握机构的工作原理、运动特性和结构，具有分析和设计机构的基本能力，对机械运动方案的确定有所了解。掌握通用机械零件的特点

5、、选用和设计计算的基本知识，具有设计常用机械传动装置的能力具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。1.3机械设计的基本要求和一般过程1.3.1机械设计的基本要求1.实现预定的功能，满足运动和动力性能的要求2.可靠性和安全性的要求3.市场需要和经济性的要求4.机械零部件结构设计的要求5.工艺性及标准化、系列化、通用化的要求6.其他特殊要求1.3.2机械设计的一般过程机械设计是一个反复修改、逐步完善的过程，没有固定的模式，一般有下列程序：1.制定设计任务书2.方案设计3.技术设计4.样机试制5.样机试验6.技术经济评价7.修改设计8.生产设计9.正式投产按照修改后的技术文件和确定的生产

6、批量，正式组织生产合格的机械产品，投放市场交付用户使用，并不断总结使用中的经验，为将来改造设计提供依据。1.4机械零件设计的基本准则和步骤1.4.1机械零件的失效及主要形式机械零件由于某种原因丧失正常工作能力，称为失效。对于通用的机械零件，其强度、刚度、磨损失效是主要失效形式，对于高速传动的零件还应考虑振动问题。1.4.2机械零件的设计准则1.强度准则2.刚度准则3.耐磨性准则4.振动稳定性准则5.可靠性准则1.4.3机械零件设计的一般步骤1. 根据零件的使用要求，选择零件的类型及结构形式。2. 根据机器的工作条件，分析零件的工作情况，确定作用在零件上的载荷。3.根据机器的工作环境，综合考虑材

7、料的性能、供应情况和经济性等因素，合理选择零件的材料。4.分析零件的主要失效形式，按照相应的设计准则，确定零件的基本尺寸。5.按照工艺性及标准化的要求，设计零件的结构及其尺寸。6.绘制零件工作图，拟定技术要求。1.5机械零件的标准化标准化是组织现代化大生产的重要手段，我国对标准化所下的定义是：“在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念，通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳