机械设计基础(哈理工大学编)

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1、目 录,第1章 绪论 第2章 机械制图基础 第3章 机械常用材料和制造工艺性 第4章 静力学简介 第5章 材料力学简介 第6章 机械原理概论 第7章 平面机构的自由度 第8章 平面连杆机构 第9章 凸轮机构 第10章 齿轮机构 第11章 轮系 第12章 机械设计概论 第13章 联接 第14章 带传动 第15章 链传动 第16章 齿轮传动 第17章 蜗杆传动 第18章 轴 第19章 滑动轴承 第20章 滚动轴承 第21章 联轴器和离合器,结束,第1章 绪论 计划学时：0.5h 制作人：向敬忠 基本要求及重点、难点 1.1 课程的性质和任务 1.2 机器的基本组成 1.3 机械设计的基本原则和设计

2、程序 1.4 设计人员的素质 1.5 机械设计的新发展 基本要求: 1) 搞清楚“学什么”、“为什么学”和“如何学”这三个大问题。 2) 机器的基本组成。 3) 机械设计的一般程序。 4) 设计人员的素质。 重点、难点： 1) 本课程的性质、特点和学习方法。 2) 机器的基本组成，机械和机构、零件和构件的概念与区别。 3) 机械设计的一般程序。,机械设计基础讲义,返回,返回,返回,返回,返回,继续,返回,第2章 机械制图基础知识 计划学时：2.5h 制作人：向敬忠 基本要求及重点、难点 2.1 机械制图基本标准 2.2 投影与视图 2.3 公差与配合和表面粗糙度 2.4 零件图和装配图 基本要

3、求: 1) 了解机械制图中的国家标准规定。 2) 掌握投影与视图的规律。 3) 掌握基孔制、基轴制、间隙配合、过渡配合、过盈配合的概念。 4) 能够读懂简单零件图、装配图。 重点、难点： 1) 投影与视图。 2) 零件图与装配图。 作业: 2.3、2.4、2.7、2.10,机械设计基础讲义,返回,2.1 机械制图基本标准,2.1.1 图纸幅面 2.1.2 图样比例 2.1.3 字体 图样和技术文件中书写的汉字、数字、字母都应遵循GB/T1469193规定。 字体高度代表字体号数，其公称尺寸系列为：1.8，2.5，3.5，5，7，10，14，20mm。,2.1.4 图线,2.1.5 剖面符号 2

4、.1.6尺寸标注 1基本规则 机件的实际大小应以图上所注尺寸数值为依据，与图形的大小和绘图的准确度无关。 图样中的尺寸以毫米为单位，不需标注计量单位的代号或名称。如采用其他单位则必须注明其相应的计量单位的代号或名称。 图样中标注的尺寸为该图所示机件的最后完工尺寸，否则应加以说明。机件的每一尺寸，一般只标注一次，并应标注在表示该结构最清晰的图形上。,2尺寸组成 一个完整的尺寸由尺寸界线、尺寸线、尺寸线终端（多用箭头）和尺寸数字四部分组成。 3几种常见要素的尺寸的标注 （1）圆和圆弧尺寸的标注,（2）角度尺寸的标注 （3）窄小尺寸的标注,返回,2.2 投影与视图,2.2.1 投影的基本概念 1正投

5、影法 光源距物体无穷远时，投射线相互平行，这种投影称为平行投影。若投射线的方向与投影面倾斜，称为斜投影（图a）；如果垂直则称为正投影（图b），机械制图中主要应用正投影方法绘图。 2正投影的基本性质 （1）不变性 （2）积聚性 （3）类似性,2.2.2 物体的三视图 1三视图 2三面投影的投影规律 主视图与俯视图，长对正； 主视图与左视图，高平齐； 俯视图与左视图，宽相等。,3基本形体的三面投影 棱柱,圆柱体 棱锥,2.2.3 机件的表达方法 1视图 （1）基本视图 正六面体的6个面规定为基本投影面，把机件放在其中。向6个基本面投影所得的视图称为基本视图。6个基本视图分别为：主视图；俯视图；左视

6、图；右视图；仰视图；后视图。,（2）斜视图 （3）局部视图,2剖视图和剖面图 （1）剖视图,（2）剖面图 剖面 剖视 （3）局部放大图,返回,2.3 公差与配合和表面粗糙度,2.3.1 公差与配合 设计给定的尺寸称为基本尺寸。零线代表基本尺寸的位置。由代表上下偏差的两条直线所限定的区域称为公差带。同一基本尺寸的孔与轴的结合称为配合。根据公差带的相对位置，配合分为间隙配合、过渡配合和过盈配合三大类。 国家标准规定，孔与轴的公差带位置各有28个，分别用大写和小写拉丁字母表示。还规定了20个公差等级（即尺寸精度等级），用阿拉伯数字表示。 配合制度有基孔制和基轴制两种。,2.3.2 表面粗糙度 指零件

7、表面的微观几何形状误差。它主要是加工后在零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕。 表2.5 用不同加工方法得到的 值,返回,2.4 零件图和装配图,2.4.1 零件工作图 零件工作图是零件制造、检验和制订工艺规程的基本技术文件。它既要反映出设计意图，又要考虑到制造的可能性和合理性。因此零件工作图应包括制造和检验零件所需全部内容，如图形、尺寸及其公差、表面粗糙度、形位公差、对材料和热处理的说明及其他技术要求、标题栏等。,2.4.2 装配图 表达机器或部件的工作原理、结构和零件之间的装配关系的工程图样称为装配图。它是机械设备设计、制造、安装、检验和使用的重要技术文件之一。 1装配图的内容 （1）一组图

8、形 （2）必要的尺寸 （3）技术要求 （4）零件的序号、标题栏和明细表,返回,2装配图的规定画法 （1）相邻零件 （2）剖面线的画法 （3）紧固件及实心零件的表达方法 3尺寸标注 （1）规格（性能）尺寸 （2）配合尺寸 （3）安装尺寸 （4）外形尺寸 （5）其他重要尺寸 在装配图中，除上述尺寸外还有其他一些重要尺寸需要标注，如某些重要零件之间及到尺寸基准的定位尺寸、主要运动件的运动行程及极限位置等。机器不同，这类尺寸的多少也不同。,4. 技术要求 （1）装配要求 机器在装配过程中应注意的事项，如构件的间隙量、接触率等。 （2）检验要求 机器装配后的试验、性能检验、操作等方面的要求等。 （3）使

9、用要求 对于机器的使用、维修、保养等方面提出的要求。 5. 读装配图 （1）概括了解 根据标题栏、明细表及有关使用说明和工作说明等，概括了解部件的名称、性能和工作原理等。 （2）分析视图 根据明细表中零件的序号和名称，在装配图中找到各个零件的位置和范围，对照各个视图弄清零件的作用及该零件与其他零件的装配关系等。 （3）尺寸关系和技术要求 根据装配图中的尺寸和公差配合代号，可以进一步了解零件之间联接和装配关系。 （4）归纳总结 在对零件的形状、尺寸及各零件之间装配关系反复进行分析的基础上，经归纳和总结，再结合部件的工作原理和技术要求，进一步深入分析部件的结构，就会得到一个完整、清楚的认识，达到读

10、懂装配图的目的。,返回,继续,第3章 机械常用材料 和制造工艺性 计划学时：2h 制作人：向敬忠 基本要求及重点、难点 3.1 机械常用材料 3.2 金属材料的力学性能 3.3 影响钢材力学性能的主要因素 3.4 材料的选用 3.5 机械零件制造工艺性 基本要求: 1) 机械中常用材料及其力学性能。 2) 热处理中与本课相关的基本概念。 3) 毛坯的制取方法和常用的切削加工方法。 重点、难点： 1) 金属材料的力学性能。 2) 热处理工艺对钢材综合机械性能的影响。 3) 机械零件的制造工艺性。 作业: 3.1；3.3；3.4；3.5；3.6,机械设计基础讲义,返回,3.1 机械常用材料,机械常

11、用材料 3.1,返回,3.2 金属材料的力学性能,3.2.2 材料的性能 （1）弹性 材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后材料恢复其原来形状的性能。 （2）刚度 材料在受力时抵抗弹性变形的能力。 （3）强度 材料在受力时抵抗塑性变形和断裂的能力。 （4）延伸性 延伸性是衡量材料塑性性能的指标，它包括延伸率和断面收缩率两项。 延伸率：试件拉断后，标距内的伸长量与标距原长之比的百分率。5%者为塑性材料，5%者为脆性材料。 断面收缩率：试件拉断后，断裂处面积的缩小量与原面积之比的百分率。 （5）冲击韧性 材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力。在有缺口的试件上，缺口底部单位截面积所能承受的冲击功称为冲

12、击韧度。 （6）硬度 硬度表示材料表面在一个小面积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破裂的能力。常用的有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC）。 （7）疲劳强度 在长时间交变载荷的作用下，有些零件会在应力远远小于屈服强度时发生突然断裂，这种现象称为疲劳。疲劳强度是指金属材料经无数次交变载荷作用仍不断裂的最大应力。,返回,3.3 影响钢材力学性能的主要因素,（1）含碳量的影响 （2）合金元素的影响 （3）温度的影响 （4）热处理工艺的影响 热处理将工件加热到一定温度，进行必要的保温，然后以一定的方法冷却(冷却方法不同，其冷却速度则不同，如水冷、空冷)，以改善其组织结构，从而得到所需的综合机械性能(如强

13、度、韧性、硬度等) 的工艺方法。 退火将工件加热到临界温度以上，进行必要的保温，然后随炉冷却的工艺方法； 正火将工件加热到临界温度以上，进行必要的保温，在空气中冷却的工艺方法； 淬火将工件加热到临界温度以上，进行必要的保温，如果在水或油中冷却称之为淬火。 回火如果加热到临界温度以下，保温后空冷或油冷，称之为回火。 调质淬火后高温回火称为调质。 表面淬火如果将工件表面迅速加热到临界温度以上，不等热量传至工件中心就快速冷却的工艺方法称之为表面淬火。 除此之外还有化学热处理，即将不同元素的活性原子渗入到工件表面的热处理方法，如渗碳、氮化和氰化等。热处理工艺的目的和应用见书中 表3.2。,返回,3.4

14、 材料的选用,选择材料主要应考虑3个方面问题：使用要求、工艺要求和经济要求。 表3.3列出了几种常用材料的机械性能指标，以供选材时参考。 3.5 机械零件的制造工艺性 1毛坯的制取 （1）型材 型材的种类很多，如圆钢、方钢、钢管、钢板等，均可直接作为毛坯。 （2）铸造 铸造是将液态合金浇铸到具有与零件形状相适应的铸型的孔腔中，待其冷却凝固后，获得零件或毛坯的加工方法。 （3）压力加工 压力加工是在外力的作用下，通过使金属在固态下发生塑性变形，而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。锻造、冲压和轧制均为压力加工的一种生产方式 （4）焊接 焊接实质是通过加热或加压，或两者

15、并用，并且用（有时可不用）填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。,返回,2常见的切削加工方法 （1）车削加工 车削加工是指在车床上用车刀加工工件的工艺过程。 （2）铣削加工 铣削加工是指在铣床上用铣刀加工工件的工艺过程。它是平面加工的主要方法之一，常用于加工各类沟槽。 （3）刨削加工 刨削加工是指在刨床上用刨刀加工工件的工艺过程。它是平面加工的主要方法之一，常用于加工各类直槽。 （4）磨削加工 磨削加工是用砂轮或其他磨具切除工件多余材料的加工方法，是零件精加工的主要方法之一。 （5）钻削加工 钻削加工是指在钻床上用钻头加工工件的工艺过程。它是孔加工的一种基本方法，称为钻孔。 3零件的热处

16、理及装配 为了避免热处理时变形、开裂或降低热处理质量，零件的几何形状应简单、对称、长径比不可太大，应尽量减少应力集中源，截面均匀，无锐边和尖角，应避免盲孔、配作孔和局部渗碳、局部渗氮等。零件也应有足够的刚度。 机器工作一定期限之后，需要进行检修。因此，工艺性还必须包括零件装拆的可能性和方便性。,返回,继续,返回,返回,机械设计基础讲义,第4章 静力学简介 计划学时：1h 制作人：向敬忠 基本要求及重点、难点 4.1 静力学中的基本概念和公理 4.2 汇交力系 4.3 力偶系 4.4 平面一般力系 基本要求: 1) 静力学中的公理、基本定律、基本概念。 2) 了解平面汇交力系、力偶系、一般力系。 重点： 1) 静力学中的公理、基本定律、基本概念。 难点： 1) 平面一般力系的计算 作业: 4.1；4.2；4.4；4.5,返回,返回,4.2