机械设计-第一第二章

《机械设计-第一第二章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计-第一第二章（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 绪论 第二章 机械及机械零件设计概要 第三章 机械零件的强度计算 第四章 摩擦学概述,目 录,第一篇 总论,第一节机器的作用 第二节机器的组成 第三节课程内容 第四节课程性质、任务及目的,篇 头,第一章 绪论,1-1 机器的作用,减轻体力劳动、改善劳动条件、提高劳动生产率、改进产品质量。,章 头,1-2 机器的组成,一、从构成看 以内燃机为例,1.机械: 机器和机构的总称。,2.机构：由构件组成，且构件之间具有确定的运动。例内燃机,3.构件：由零件组成，它是运动的单元体。例：轴部件组成,4.零件：加工的单元体。例：连杆组成,(1)通用零件：在各类机器中都经常用到的零件。,例： 螺纹联接

2、、键联接、联轴器等,(2)专用零件：在特定类型的机器上用到的零件。,例：曲轴等。,5.部件：一组协同工作、独立制造或装配的零件所组成的组合体。,例：减速器、联轴器、滚动轴承等。,二 、从功能看,章 头,例：冲床 内燃机,1-3课程内容,在简要介绍整部机器设计的基本知识基础上，重点讨论一般尺寸和参数的通用零件（巨型、微型、高温、高压、低温等工作条件下的零件除外）。,一.总论,二.联接,三.机械传动,四.轴系,五.其它零、部件,章 头,机器及零件的设计基本准则、设计计算理论、选材、结构要求及摩擦、磨损及润滑。,主要学习：螺纹、键、花键、销联接等,例：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动等。

3、,例：轴、轴承、联轴器、离合器。,例：弹簧、机座与机箱、减速器,1-4课程性质、任务及目的,一.性质,1.是一门以通用零件的设计为核心的设计性课程。,2.是培养具有一定机械设计能力的一门技术基础课。,二. 本课程任务及目的,1.掌握通用零件的设计方法。,2.具有设计简单机械的能力（运用标准、规范、手册、图册、 查资料）。,3 .对机械的动手能力。,三.要求,1 .先修课：,2 .作业按时独立完成、 有问题及时答疑、 自觉课堂纪律。,章 头,理论力学、材料力学、金属材料及热处理、机械制 图、机制工艺、公差与配合、机械原理等。,第二章 机械设计概论,第一节 对机器的主要要求 第二节 机器设计程序

4、第三节 机械零件的主要失效形式 第四节 设计零件时应满足的要求 第五节 机械零件的设计准则 第六节 机械零件的设计方法 第七节 机械零件的设计步骤 第八节 机械零件材料的选用原则 第九节 机械零件设计中的标准化 小结：第二章机械设计概述 思考题,篇 头,2-1对机器的主要要求,一.使用功能要求：,例：对减速器的传动比、功率、转速等的要求； 对牛头刨床行程、速度变化系数等,二.经济性要求：设计+制造+使用保养,1 设计上,a) 采用先进的设计手段（例：CAD） b) 采用三化零部件（系列化、通用化、标准化）,2 制造上：,a) 采用新工艺、新结构、新材料、新技术 b) 力求改善零件的结构工艺性-

5、减少用料、易加工、装配,3 使用保养：,a)合理提高自动化水平和生产率。 b)降低能耗 c)适当延长机器寿命（润滑系统、表面保护）,下 页,2-1 2/2,三 劳动保护要求,1操作者方便与安全。,2环境保护。,四 其它方面,例：可靠性、重量（飞机）、精度（机床）、运输方便（大型机器），安装与拆卸（流动使用机器：起重机）。,章 头,例：手柄：数量+高低+转向+驱动力 链条传动安全。安装防护罩。,例：噪声（7080dB）、色彩协调、密封等。,2-2机器设计程序,一.计划阶段,提出任务 分析对机器的要求（性能、成本、体积等）拟出开发计划任务书。,二.总体方案设计阶段 任务拟订出运动简图,则设计机器的

6、总方案数为 N=N1*N2*N3*N4,三 技术设计阶段 运动简图装配图、部件图、零件图、设计说明书。,四 试制阶段 决定设计方案是否可行或最佳。,五 投产销售阶段,下 页,2-2 2/2机器的设计程序框图,提出任务,分析要求,拟订设计计划任务书,总体方案设计阶段,计划阶段,拟订传动方案,技术设计阶段,总装图、部件图,零件图,说明书,试制阶段,投产销售,章 头,2-3 机械零件的失效形式,一 失效：丧失正常的工作能力,二 常见失效形式,2 零件表面失效,3 过大的残余变形,4 破坏正常的工作条件引起的失效,1.整体断裂,章 头,失效破坏,零件在拉压弯扭作用下，应力超过强度极限而发生 的断裂或疲

7、劳断裂。例：螺栓断裂.、齿轮轮齿根断裂,例: 机床主轴变形过大，机车精度降低,例：腐蚀、磨损、疲劳点蚀等。,例：滑动轴承、带传动等,2-4设计零件时应满足的要求,一、避免在预定寿命内失效,1.强度要求,提高强度措施：,a. 降低集中载荷,c. 减小应力集中。,d. 适当热处理。例如：调质、高频淬火等。,2 .刚度要求,提高刚度措施：,a: 合理截面形状,b: 合理支承,c: 加强筋,二.工艺性,在既定的生产条件下，能够方便而经济地加工出来，并便于装配。这样的零件工艺性就好。,改善工艺性措施：,a: 制造方法与生产条件、批量大小等适应,b: 造型要简单,c: 加工、安装方便,下 页,b 合理截面

8、形状,例：齿轮直径d600mm时，由于锻压设备难于锻压，可用锻造方法；单件或小批量应用锻造，不宜用铸造。,2-4 2/2设计零件时应满足的要求,三 经济性,措施,1)降低零件本身成本。例：a.选材 b.加工量和利用率。,2)采用标准零部件。例：标准螺纹、标准齿轮等,3)采用局部品质。例：蜗轮材料选择,四 质量要求,减轻质量措施,a 加缓冲器。例：汽车板簧、摩托缓冲器等,b 加安全装置。例：安全销、安全离合器等,c 降低应力集中,d 采用强重比高的材料。例：铝合金代替黑色金属,章 头,2-5机械零件的设计准则,1.强度准则,2.刚度准则,3.寿命准则 LhLh,4.振动稳定性准则,章 头,例：轴

9、的拉伸，扭转强度计算,例：梁的弯曲,例： 转子系统的振动,2-6机械零件的设计方法,现代设计方法,优化设计,CAD,可靠性设计,常规设计方法,理论设计,经验设计,模型设计,方法,一、理论设计:以受拉杆为例,强度准则：sslim / ss ,1)设计计算：已知F， 设计截面积A,因 s=F/A 故 A=F/sssF/slim,2)校核计算：已知F，A 校核强度,a)按应力校核 s=F/As?,b)按安全系数校核 ss=slim/sss?,二、经验设计， 例：齿轮结构设计,三、模型设计,章 头,2-7机械零件的设计步骤（理论设计）,1)根据零件使用要求，选择零件类型。 例：选择直齿轮或斜齿轮，带传

10、动或链传动,2)计算作用在零件上的载荷。包括大小和方向,3)选择材料。由工况确定,4)根据失效形式，确定设计准则，计算零件的主要尺寸。,5)结构设计。确定非主要尺寸,例：齿轮结构设计,6)校核计算。如果不满足条件返回3)或1),7)画零件工作图并写说明书。,章 头,2-8机械零件材料的选用原则,1.选材原则 2.常用材料 3.常用材料的极限应力经验公式,章 头,选材原则,1.应力的大小、性质。例：静应力可用塑性、或脆性材料 冲击应力选塑性好的材料,2.零件的工作环境。例：从耐磨性考虑：应选用硬度高的 材料或进行表面处理，合理选择配偶材料。 从耐腐性考虑：选铜合金或不锈钢。,3.尺寸和质量。例：

11、要求尺寸小，选slim高材料。 要求质量轻，选slim/r高材料。,4.零件的复杂程度和材料的加工可能性 例：热处理性，焊接性。,5. 经济性. a)材料价格低。b)加工费用低。 c)利用率高。 d)采用局部品质。例 蜗轮结构,6.供应状况. 减少机器上使用的材料品种和规格 优点：1.易购 2.品种少，便于保管,节 头,常用材料,一、黑色金属：碳钢及其合金。例：灰铸铁、普通碳钢、 优质碳钢、合金结构钢。,常用机械性能,1.强度：sB，ss，sr,2.硬度：HB、HRC、HV。影响零件的磨损、疲劳点蚀。,二、有色金属：,铜合金-耐腐、耐磨、导电热性能好可做轴瓦，蜗轮,铝合金-强重比高、导电热性能

12、好,轴承合金（巴氏合金）-轴瓦内衬,三、非金属材料：塑料、橡胶、尼龙做皮带、密封圈,节 头,钢、灰铸铁和轻金属的极限应力经验计算式,节 头,2-9机械零件设计中的标准化,一 标准化的意义,1.提高质量、降低成本,2.缩短设计周期,3.便于维修,二 标准化分类：,1.国家标准（GB）,2.部标准(例：JB),3.企业标准,章 头,第二章机械设计概述小结,1.机械设计概述 2.零件设计概述 3.标准化、系列化、通用化意义,要求：功能、经济性、劳保,程序: 计划总体技术试制生产,失效形式：断裂、表面失效、 塑性变形、破坏正常工作条件,设计准则：强度、刚度、稳定性、寿命,设计步骤：选择结构算力选材计算

13、尺寸 结构设计校核计算工作图,章 头,思考题,1.对机器有哪些主要要求？,章 头,3.零件的失效形式有哪几种？,4.零件的设计步骤？,5.系列化、通用化、标准化的意义是什么？,2.机器的设计过程分哪些阶段？,6.本课程主要研究哪些内容？,7.从功能看，机器主要由哪几部分组成？,牛头刨,轴部件的构成,曲轴,减速器,螺栓断裂,磨粒磨损,疲劳点蚀过程,sH,sH,分布载荷代替集中载荷,合理截面形状,同一截面积时，工字型截面刚度大，强度高, ,减小轴肩应力集中,减小应力集中， R尽可能大,跨度过大，可增加支承点,支承部分刚度要大、同心度高,简单造型, ,工艺性加工要方便,安装要方便,局部品质,轮齿齿根断裂,螺栓联接,螺母固定、螺杆转动移动,平键联接,花键联接,刚性凸缘联轴器,销联接,离合器,带传动,链传动,齿轮传动,齿轮结构尺寸,蜗杆传动,滑动轴承动轴承,深沟球轴承,名称：深沟球轴承 类型代号：6(0) 结构代号：60000(0000) 特点：,轴,板簧,轴的拉伸强度计算,F,F,强度条件：,ss 或 ss=slim/sss,其中 s=F/A A为截面积 s=slim/ss,轴的扭转强度计算,强度条件,tt 或 st=tlim/tst,其中 s=T/W W为抗扭截面模量 t=tlim/st,梁的刚度计算,刚度条件： yy qq,振动稳定性,稳定性条件 f1.15fp,弹簧,