机械设计基础 第3版 教学课件 作者 王大康 第一章 绪 论.ppt

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1、机械设计基础第一章绪论从一个机械设计师的角度出发，运用本课程的内容和方法去分析问题和解决问题。本章要点包括：1.机械的组成。2.机械设计的基本要求和一般程序。3.机械零件设计的基本知识和设计方法。本课程的研究对象：机械机械为机器与机构的总称第一节机械的组成一、机器工厂中：车床、刨床、铣床、磨床等机加工设备。农村中：拖拉机、收割机等。家庭中：冰箱、洗衣机、自行车等。机器具有以下共同特征：（1）机器的主体是若干机构的组合；（2）用于传递运动和动力；（3）具有变换或传递能量、物料或信息的功能。二、机构机构是若干构件的组合，各构件间具有确定的相对运动，但不

2、具备机器的变换或传递能量、物料、信息的功能。常用机构：连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮机构等。连杆机构凸轮机构齿轮机构间歇机构三、构件和零件1.构件机构中作相对运动的各个运动单元称为构件。构件是运动的单元：可能是单一的刚体或是多个零件的刚性组合。如；内燃机中的连杆。连杆1－连杆体；2－连杆盖；3、4、5－轴瓦；6－螺栓；7－螺母；8－销2.零件零件是机器中的制造单元。零件分为两类：（1）通用零件：各种机器中普遍使用的零件，如螺栓、键、带轮、齿轮等。（2）专用零件：特定类型机器中所使用的零件，如内燃机中的活塞、凸轮、洗衣机中的波轮、叶片、吊钩等。2

3、.研究各种通用机械零件（连接件、传动件、轴系件等）的结构、特点及工作原理、选用原则、设计和计算方法、使用及维护等。四、本课程研究的内容1.常用机构（平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构）的组成形式和运动特性、选用原则，以及机器动力学基础知识。2.零件零件是机器中的制造单元。零件分为两类：（1）通用零件：各种机器中普遍使用的零件，如螺栓、键、带轮、齿轮等。（2）专用零件：特定类型机器中所使用的零件，如内燃机中的活塞、凸轮、洗衣机中的波轮、叶片、吊钩等。第二节机械设计的基本要求和一般程序机械设计是根据用户的需求，创造性地设计和制造出具有预期功

4、能的新机械或改进现有机械的功能。一、机械设计的基本要求（1）使用要求：根据预期的使用功能，确定机构的组合。（2）经济性要求：机械的经济性体现在设计、制造和使用的全过程。（3）人、机和环境要求：所设计的机械应使人、机和环境所组成的系统关系协调。（4）可靠性要求：机械在规定的环境条件下和规定的使用期限内，完成规定功能的一种特性。（5）其它要求：不同的机械还有一些特殊的要求：如机床有长期保持精度的要求；飞机有减轻质量的要求；食品机械有防止污染的要求等。产品规划结构方案设计原理方案设计技术设计施工设计可行性报告设计任务书原理方案图结构设计草图总装配图部装图

5、、零件图技术文档投产和售后服务二、机械设计的一般程序二、机械设计的一般过程1.产品规划阶段根据市场预测、用户需求调查和可行性分析，制定出机器的设计任务书。2.方案设计阶段方案设计是在功能分析的基础上，确定机器的工作原理和技术要求，拟定机器的总体布置、传动方案和机构运动简图。3.技术设计阶段将机器的功能原理方案具体化为机械及零部件的合理结构，最后画出总体设计图。4.施工设计阶段进行总装配图、部件装配图和零件工作图的设计，完成全部生产图纸并编制设计和使用说明书等技术文件。第三节机械零件的主要失效形式和计算准则一、机械零件的主要失效形式失效：机械零件由于

6、各种原因造成丧失正常工作能力的现象。1.断裂1）过载断裂零件在外载荷作用下，某一危险截面上的应力超过零件的强度极限时，造成过载断裂失效。2）疲劳断裂零件在循环变应力作用下，长时间工作的零件，容易发生疲劳断裂。如：齿轮轮齿根部的折断。2.过大的残余变形当作用在零件上的应力超过材料的屈服极限σs时，零件将产生塑性变形。塑性变形改变零件的形状和尺寸，破坏零件间的配合关系。3.表面失效磨损1)2)腐蚀3)疲劳点蚀4.破坏正常工作条件而引起的失效1)带传动的过载打滑2)重载齿轮传动、蜗杆传动的齿面胶合与磨损磨损疲劳点蚀二、机械零件的计算准则计算准则：针对不同

7、失效形式建立的判定零件工作能力的条件，称为工作能力计算准则。1.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]。由于强度不足会引起机械零件断裂、塑性变形、疲劳点蚀。强度条件：2.刚度准则：机械零件抵抗弹性变形的能力。刚度条件：3.寿命准则影响零件寿命的主要因素是磨损、疲劳和腐蚀。1）耐磨性摩擦与磨损与零件的结构、摩擦副材料、热处理方式、润滑条件等诸多因素有关，设计时应运用摩擦学原理，综合考虑上述因素。2）疲劳寿命应按使用寿命的疲劳极限进行计算。3）腐蚀寿命目前尚无计算方法，选材时应根据防腐要求确定。4.振动稳定性准则：设计

8、时使机器中受激振作用的各零件的固有频率与激振频率错开，以避免产生共振。剧烈振动会影响机器的工作质量和运转精度，当机器的自振