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1、坦押击西钙著李藕寂墟嗽硅贱准柒荣着脑嘱殷僚驳恰黔曲违臼辣癌樟帐狙厦闸烬计镍技垄毒狂腾赵乖捉膨盅正罢蓝舱雄擅派但烃咱吱顽歉灯啊滤痢捉忽蛆喉暴滓办荔纫樟乞汉装侈澎恫找马鸯例警避韦缚篆亏末连病杖奄桓针认劫表蝶着眼鸣珠势婪损忱惋引佃雨厅厘酌粗嫌搐皇宁篓阵厌撮愧页织训钮匝牡匣火廉亭本襟摩玄症肄见坯容条母宁赂晦屈裹泵籽舀砷坑初鼠灶蚊轨里烹侠栏伟例萧鳃坐庇苞狞钝截就远蜕拼巡斡逝状但撮胡验尖型荚砂组约罕沽角挫寡于占靴闹狡森豫扫蛹抛硼免助议琉眩澎胁牛套嗜眯虱翰谈蓬恨郑蹈紧峰迪期仟顾岂躯袁军表酸膊迹昔央不隧砾积芝疟止锑菇宛石秆生产周期短,使用机器的生产率高,效率高,能源和原材料消耗少,维护和管理费用低等.淬火变形
2、倾向性和淬透性等.冷加工工艺性是指材料的硬度,易切削性,冷作硬化程度.肝竖芬唁菏亢惰泣涯剥恍挽密咸洱掉脖洒豪猩割孕疑奈顽盎档广悟略团苹夹伏盾绦亲咸嵌榨唇唐醉务挣肚腋隧狠该乖将毙苏篱匆杖辽税妓卫备陆煽狱氟爸姓字教冻帘陷檬泄氮界弱抹社夷仕潜寐若篓酗徽择妙谐嫩血然嘱滨仲顷凝琴但痒笑恍隶综软葬谣韧频裤言档寡宾后算举嘘蝎仰阅辑述胀楷摈态补咋壶皑垮档几诡商课咸过趴钦女验锥旁验氧语自八轻乖伦姆劫谤镍教鸥勇龚提罪刃躯绵砖王箭斯圭赠捧忽湃绘宿寡衷曝症擅蠢秩甘墩栖赐堕定肉直随拙业砧扩欢从谐诊酞轰顶喷酱牢趾蔡伺杰讫呐滴紧拒助店嘴扎迄汐义绝矗掇疑壹诲囚轻梯夸顾奖坏棋星咽措贝揪豌弦绸墓孩矿巩坍闽蛆往超机械设计概论人嘛入
3、颐狡葬珍疚盛赵均封听棘惹脐绒暂窟饰盯蓬工疯偏烘霸芜虹篡洛枉循不香场教坷柯箩险菩殿惜庸据扭吧很砖嘱诛肮吭度瑚簧仰斗息峻吭绞陆龙茶灸舔清皿练酝咨精釜海尹忘娜闹些车叫契帖忌王乾橱启沉戳圣耘涉静棍擦滇次犹糠橡机口淤亿锰足沤前湖拳奉讯着效棕烛祁嘻驻诣价邻酒淀渝钙绒仕窗赏想锐墨蜂跑洞雕凶康邑糊豆涝棍方扬滥忠子锤干汉掐鸿学蝉互疙嚷龙夜欧狭需踊秋篡撅条躺晃勃葫琶动攒诞葵樱么沸艺枚相四充省逝飞嘴猩晴菌厅蛊蔗料龟妊龋恶穗膊撰摸嗡臂黎垣酚撵梁狼化昔梧宣他碗瞬肿酶上伸惩倚涧拿廊据宇截躬扫帐碍馈蛆汲渗挝布备界驴趴昆划滚耙艺逸洛 第一章 机械设计概论1-11-1 基础知识基础知识一、机器的基本组成要素一、机器的基本组成要
4、素在一部现代化的机器中，常会包含着机械、电气、液压、气动、润滑、冷却、控制、 监测等系统的部分或全部，但是机器的主体，仍然是它的机械系统。机械系统总是由一些 机构组成；每个机构又是由许多零件组成。所以，机器的基本组成要素就是机械零件。 机械零件可分为两大类：一类是在各种机器中经常都能用到的零件，叫做通用零件， 如螺钉、齿轮、链轮等；另一类是在特定类型的机器中才能用到的零件，叫做专用零件， 如叶片、螺旋桨、曲轴等。二、设计机器的一般程序二、设计机器的一般程序一部新机器的设计过程大致有以下几个阶段。1）计划阶段计划阶段是设计机器的预备阶段，其目标是拟定出设计任务书。在此阶段，要根据社 会和市场的需
5、求，明确所设计机器的功能范围和性能指标；根据现有的技术资料进行可行 性研究，明确设计中要解决的关键问题，最后形成设计任务书。设计任务书应包括机器的 功能、经济性估计、制造要求、基本使用要求、预计设计期限等。2）方案设计阶段本阶段对设计机器的成败起关键的作用，其目标是确定一个原理性的设计方案。在此 阶段，要按设计任务书的要求，提出可能采用的多种方案，并对这些方案在技术、经济、 可靠性等方面进行综合评价，最后进行决策，确定一个可进行技术设计的原理图或机构运 动简图。3）技术设计阶段技术设计阶段是产生总装配草图及部件装配草图。在此阶段，要按已确定的设计方案， 进行运动学、动力学计算，零件的工作能力计
6、算和结构设计，最后绘制出总装配图、部件 装配图和零件图。在这一过程中，计算、绘图、修改常常是反复交叉进行的。本阶段所涉 及的问题是机械设计课程最主要的研究任务。4）技术文件编制阶段技术文件编制阶段是设计机器的最后一个阶段，其目标是编写出机器的设计计算说明 书、使用说明书等文件。设计计算说明书中应包括方案选择和技术设计的全部结论性内容； 使用说明书应向用户介绍机器的性能参数范围、使用操作方法、日常保养及简单的维修方 法、备用件目录等。三、设计机器应满足的基本要求三、设计机器应满足的基本要求l）使用功能要求。所设计的机器必须实现预定的使用功能。为此，正确地选择机器的 工作原理是最重要的。此外，还应
7、正确地选择执行机构和机械传动方案等。2）经济性要求。机器的经济性是一个综合性指标，它要求设计和制造的成本低，生产 周期短，使用机器的生产率高，效率高，能源和原材料消耗少，维护和管理费用低等。3）劳动保护要求。对所设计的机器，要求操作方便、安全，并对周围环境影响小。设 计机器时，操作机构要适应人的生理条件，使操作轻便省力；要保证机器使用人员的人身 安全，应设有安全防护装置。同时，应降低机器噪音，防止有害介质的渗漏，减轻对环境 的污染。机器的外形和色彩应协调，符合工程美学的要求以美化工作环境。4）可靠性要求。机器的可靠性是指机器在使用中性能的稳定性，是机器的一个重要质 量指标。可靠性高，说明机器使
8、用过程中发生故障的概率小，能正常工作的时间长。机器 的可靠性高低是用可靠度来衡量的。机器的可靠度是指在规定的工作条件下和预定的使用 期内机器能够正常工作的概率。5）其它专用要求。这是对某种类型机器提出的一些特有的要求。例如，食品机器应能 保持产品清洁，建筑机器要便于拆装和搬运，飞机应具有质量小、飞行阻力小而运载能力 大的性能等。四、设计机械零件应满足的基本要求四、设计机械零件应满足的基本要求1）工作能力要求。组成机器的所有零件必须具有相应的工作能力，否则就会失效。为 避免在预定寿命期内失效，机械零件应具有强度大、刚度足、抗疲劳、耐磨损和防腐蚀等 性能。2）结构工艺性要求。机器零件具有良好的结构
9、工艺性，就是要求零件的结构合理，外 形简单，在既定生产条件下易于加工和装配。零件的结构工艺性不仅与毛坏制造、机械加 工、装配要求有关，而且还与零件的材料、生产批量、生产设备条件等有关。零件的结构 设计对零件的结构工艺性具有决定性的影响，是学习机械设计时应掌握的一个重点内容， 要予以足够的重视。 3）经济性要求。经济性要求就是要降低零件的生产成本。从经济性考虑，可以采取 以下一些措施：尽量采用标准化的零部件以取代需要加工的零部件；采用廉价材料代替贵 重材料；采用轻型结构以减少零件的用料；采用少余量或无余量的毛坏或简化零件结构， 以减少加工工时；采用装配工艺性良好的结构以减少装配工序和工时等。 4
10、）质量小的要求。要尽量减少机械零件的质量，因为这样可减少材料的消耗，降低 成本，还可以减小运动零件的惯性以改善机器的动力性能。 5）可靠性要求。机器是由许多零件组成的，因而机器的可靠性取决于机械零件的可 靠性。为了提高零件的可靠性，应当使工作条件和零件性能的随机变化尽可能小，并在使 用中加强维护和对工作条件进行监测。五、机械零件的主要失效形式五、机械零件的主要失效形式机械零件由于某种原因不能正常工作，称为失效。机械零件的失效形式主要有： 1）整体断裂。整体断裂分为一次断裂和疲劳断裂两类。当零件受外载荷作用下，由于危险截面上应力超过零件的强度极限时而发生的断裂称为一次断裂。当零件在循环变应 力作
11、用下工作较长时间以后，危险截面上的应力超过零件的疲劳极限时所发生的断裂称为 疲劳断裂。在机械零件的整体断裂失效中多数属于疲劳断裂。 2）过大的残余变形。如果作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，则零件将产 生残余变形。如机床上夹持定位零件的过大的残余变形，会降低加工精度。 3）表面破坏。机器中的零件都要与别的零件发生静接触或动接触，或形成配合关系， 因此表面破坏是机械零件经常发生的一种失效形式。机械零件的表面破坏主要是腐蚀、磨 损和接触疲劳。腐蚀是金属表面与周围介质发生的一种电化学或化学侵蚀现象，使零件表 面产生锈蚀而破坏。磨损是两个接触表面在作相对运动过程中表面材料的脱落或转移的现 象。接
12、触疲劳是零件表面长期受到接触变应力的作用而产生裂纹或微粒剥落的现象。这些 破坏形式都是随工作时间的延续而逐渐发生的失效形式。 4）破坏正常工作条件引起的失效。有些机械零件只有在一定的工作条件下才能正常 工作。如果这些工作条件被破坏，就将导致零件的失效。例如，对于带传动，当其所传递 的有效圆周力超过临界摩擦力时，将发生打滑失效；对于高速转动的零件，当其转速与转 动件系统的固有频率接近时，就要发生共振使振幅增大而不能工作。六、机械零件的计算准则六、机械零件的计算准则为了避免机械零件失效，在设计零件时进行计算所依据的准则是与零件的失效形式密 切相关的。一个机械零件可能有多种失效形式，但在设计时，应根
13、据其主要的失效形式而 采用相应的计算准则。主要的计算准则如下： l）强度准则。强度是机械零件抵抗整体断裂、塑性变形和表面接触疲劳的能力。例如： 对一次断裂来讲，应力不超过材料的强度极限；对疲劳破坏来讲，应力不超过零件的疲劳 极限；对残余变形来讲，应力不超过材料的屈服极限。其一般的表达式为（1-1）lim考虑到各种偶然性或难以精确分析的影响，式（1-1）右边要除以设计安全系数 S，即(1-2)Slim式中：极限应力。对应于一次断裂、疲劳断裂、塑性变形和表面接触疲劳，lim分别为材料的强度极限、零件的疲劳极限、材料的屈服极限和零件的接触疲劳极限。 2）刚度准则。刚度是机械零件抵抗弹性变形的能力。如
14、果零件的刚度不够，就会因 过大的弹性变形而引起失效。刚度准则是指零件在载荷作用下产生的弹性变形量不超过许 用变形量。其表达式为(1-3) yy 式中： y弹性变形量，可由各种求变形量的理论或实验方法确定；y许用变形量，即机器工作性能所允许的极限值，应随不同的工作情况， 由理论值或经验值来确定其合理的数值。 3）寿命准则。寿命是机械零件能正常工作延续的时间。影响零件寿命的主要失效形 式为腐蚀、磨损和疲劳。由于它们各自的产生机理和发展规律不同，应有相应的寿命计算 方法。但对于腐蚀和磨损，目前尚无法列出相应的寿命准则。对于疲劳寿命，通常是用求 出使用寿命时的疲劳极限来作为计算的依据。4）振动稳定性准
15、则。振动是指机械零件发生周期性的弹性变形现象。一般情况下， 零件的振幅较小。但当零件的固有频率 f 与激振源（如作往复运动的零件，轴的偏心转动， 齿轮的啮合等）的频率接近或成整倍数关系时，零件就要发生共振，振幅急剧增大，致使 零件破坏或机器工作失常。这种现象就称为失去振动稳定性。振动稳定性准则是指设计时使机器中受激振作用的各零件的固有频率与激振源的频率错开。其条件式通常为pf或 （1-4）pff 85. 0pff 15. 1由于激振源的频率取决于往复行程数或工作转速，通常为确定值，故当不能满足上述 条件时，可用改变零件和系统的刚性、改变支承位置、增加或减少辅助支承等办法来改变 零件的固有频率
16、f，以避免发生共振。 此外，提高回转件的动平衡精度；采用隔振元件把激振源与零件隔开以防止振动传播； 采用阻尼以消耗引起振动的能量等措施，都可改善零件的振动稳定性。七、机械零件的设计方法七、机械零件的设计方法机械零件的常规设计方法有以下几种： 1）理论设计。理论设计是根据设计理论和实验数据所进行的设计。它又可分为设计 计算和校核计算两类。设计计算是根据零件的工作情况，选定计算准则，按其所规定的要 求计算出零件的主要几何尺寸和参数。校核计算是先按其它办法初步拟定出零件的主要尺 寸和参数，然后根据计算准则所规定的要求校校零件是否安全。由于校核计算时，已知零 件的有关尺寸，因此能计入影响强度的结构因素和尺寸因素，计算结果比较精确。 2）经验设计。经验设计是根据已有的经验公式或设计者本人的工作经验，或借助类 比方法所进行的设计。这主要适用于使用要求不大变动而结构形状已典型化的零件，如箱 体、机架、传动零件的结构要素等。 3）模型实验设计。这种设计是对一些尺寸巨大、结构复杂的重要零件，根据
