机械设计基础 课件 PPT.ppt

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1、第一章绪论§1本课程研究的对象和内容§2机械零件设计的基本准则及一般设计步骤§3机械零件常用金属材料和钢处理常识（自学）本课程研究的对象是机械（机器和机构统称）。§1本课程研究的对象和内容古代水碓牛头刨床内燃机照相机凸轮机构齿轮机构棘轮机构曲柄滑块机构，将活塞往复移动转化为曲柄的连续转动；齿轮机构，改变转速大小和转向；凸轮机构，将凸轮的连续转动转变为推杆往复移动。机器实例：内燃机1、功能：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器。2、组成包含三种机构：一、机械、机器和机构气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮

2、9活塞下行，进气阀打开，燃气被吸入汽缸活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞下行，经连杆带动曲轴输出转动活塞上行，排气阀打开，排出废气3、工作过程：4、运动分析：原动件：活塞—由燃气推动（驱动力所作用的构件）主运动：将活塞的往复直线运动→曲轴的回转运动辅助运动：配气——启闭进排气阀机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功内燃机——转换能量机械手——传递物料照相机——传递信息机构：仅能传递或转换运动。如齿轮机构——传递运动

3、凸轮机构——转换运动机械：是机器和机构的总称。总结：二、机械的特征1）人为的实物组合——由人工组合的构件系统2）各实物间具有确定的相对运动3）实现能量转换或完成有效的机械功如内燃机：热能→机械能发电机：机械能→电能电动机：电能→机械能1、机器的特征活塞—缸体：往复运动曲轴—缸体：转动连杆—曲轴：摆动如具有以上三个特征——机器凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转运动如机器是由一种或多种机构组成的。只具有机器的前两个特征——机构2、机构的特征3、机器和机构的关系三、构件和零件1.机器由机构

4、组成:3.构件：机构的基本运动单元，是机器中独立运动的单元体，由一个或几个零件组成。单一零件曲轴多个零件刚性组合连杆2.机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件的组合；这些构件具有确定的相对运动。4.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲轴、叶片通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、轴、螺栓等5.部件：若干个零件的装配体机械设计基础的研究对象是常用机构和通用零部件的工作原理、运动特点、结构特点、设计计算的基本理论和方法及有关标准规范四、本课程的研究对象和研究方法一

5、、机械零件设计的基本准则§1.2机械零件设计基本准则及一般设计步骤零部件丧失正常工作能力称为失效。主要失效形式——永久性：断裂、塑性变形、过度磨损、胶合等；暂时性失效：弹性变形，打滑和共振等。失效原因——强度、刚度、耐磨性、振动稳定性不能满足工作要求。根据失效原因制定了设计准则，并作为防止失效和进行设计计算的依据。(一)强度1、体积强度：抵抗断裂和过大塑性变形的能力，σ≤[σ],τ≤[τ]极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类型作如下选择：１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应按不发生塑性变形的强度条

6、件计算，常以材料的屈服点σｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限应力σlim,τlim。３)交变应力下，失效为疲劳断裂，应按不发生疲劳断裂的强度条件计算，常以材料的疲劳极限作为极限应力σlim,τlim。２、表面强度：抵抗表面损伤的能力１）表面挤压强度：面接触的两零件受载后接触面间产生挤压应力。失效形式：塑性材料——表面塑性变形；脆性材料——表面压溃。挤压强度条件：σs≤[σs]２）表面接触强度产生原因：点、线接触的零件受载后产生的

7、局部应力失效形式：静载荷：脆性材料的表面压碎和塑性材料的表面塑性变形；循环接触：表面疲劳磨损，疲劳点蚀（在交变应力的反复作用下，零件表面的金属成小片状脱落下来而形成一些小凹坑的现象）不发生失效的强度条件：σＨ≤[σＨ]（二）刚度抵抗弹性变形的能力。最大变形量不能超过许用变形量：包括线性变形，转角和扭角变形。（三）耐磨性载荷作用下相对运动的两零件表面抵抗磨损的能力。在滑动摩擦下工作的零件，常因载荷大，转速高过度磨损而失效。影响磨损的因素很多，通过限制零件工作面的单位压力和相对滑动速度，进行良好的润滑以及提高零件表面硬度和表面质量来提高

8、耐磨性。（四）振动稳定性避免零件的固有频率和强迫振动频率相等或成整数倍二、机械零件的疲劳强度静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于103的通用零件，均按静应力强度进行设计。（材料力学范畴）变应力强度：在变应力作