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1、 绪 论多媒体教学课件绪 论一、 从几个名词概念开始认识机械机器 机构 构件 零件机械1. 机械设计基础课程的研究对象与内容机械设计基础-是一门研究机械的运动学和动 力学分析与设计的基本理论问题的课程。绪 论单缸内燃机1 活塞； 2 连杆； 3 曲柄轴； 4 气缸体； 5 凸轮； 6 顶杆 7 进、排气阀； 8、9 齿轮燃气推动活塞往复运动，经连杆转变 为曲轴的连续转动。凸轮是用来启闭进、 排气阀门的。为保证曲轴每转两周进、排 气阀门各启闭一次，曲轴和凸轮轴之间安 装了齿数比为1:2的齿轮。这样，当燃气推 动活塞运动时，各构件协调的动作，进、 排气阀有规律的启闭，加上气化点火等装 置的配合，就
2、把热能转化为曲轴回转的机 械能。绪 论当机械手的手臂和手按指令有规律的运动时，手端夹持器便将物料运送 到预定的位置。机械手、机械臂-传递运动、执行任务； 气动、电力装置-提供动力； 计算机-实施控制。工业机器人绪 论1、机器 执行机械运动的装 置。是一种可用来传递 或变换能量、物料与信 息的机构或机构的组合 。它有三个特征。在日常生活和工程 实践中随处都可见到各 种各样的机器。例如：2、机构是用来传递与变换 运动和动力的可动装置 。 它有两个特征。它是机器的重要组 成部分。例如：连杆机 构、凸轮机构、齿轮机 构、间歇运动机构等。 例如： 点击点击绪 论机构的特征1）它是人为的实体组合；机器的特
3、征3）它用来完成有用功、转换能量或处理信息。从结构与运动的角度分析，二者无异，统称为机械 。机构机器2）各实体之间具有确定的相对运动；绪 论机械的组成：（按功能）机械的组成：（按功能）1）动力部分：机械动力的来源；（利用热力、电力的电动机内燃机）3）执行部分：能完成机械预期的动作；（机构 主体）2）传动部分：把原动机运动和功率传递给工作机的中间环节；（机构 主体）4）控制部分：提供执行动作指令。（计算机、传感器、电气液压气压装置）区别：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动；联系：机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。机器和机构：机器和机构：1. 构件：组成机构
4、的各个独立运动单元内燃机 零件：加工制造的单元在各种机器或机构中常用的零件，称为通用零件只在特定的机器中才用到的零件，称为专用零件。通用零件是本课程的主要学习对象，而专用零件的设计方法应在有关专业课中学习。内燃机中的连杆套筒连杆体螺栓垫圈螺母轴瓦连杆盖构件可以由一个或几个零件（刚性联结）组成机器、机构、构件与零件 一部机器可以只包含一个机构（如电动机），也 可包含多个机构 在研究构件的运动和受力情况时，机器与机构之 间并无区别机械 构件：组成机构的各个独立运动单元 构件可以由一个或几个零件（元件刚性）组成。绪 论动画篇绪 论机械设计总论本章学习要求：1、了解机械的功能组成，了解设计机器的一般程
5、序和要求2、掌握机械零件的主要失效形式，设计准则3、掌握机械零件设计基础4、理解机械零件的设计方法、标准化和材料选择原则绪 论一、 机器的组成原动机传动系统执行系统辅助系统控制系统绪 论1、计划阶段明确机器的功能、约束条件；写出设计任务书。一、 机械设计的一般程序2、方案设计阶段 机器的功能分析必须达到的要求；最低要求；希望达到的要求。机器的功能 经济性估计 制造的要求 使用的要求 完成期限分析的结果： 确定出功能参数绪 论 提出解决的办法 执行机构有N3种执行机构方案； 原动机不同工作原理就有 不同的机器；同一 工作原理 有不同的结构有N2种原动机方案； 传动系统电机还是热机 高速还是低速
6、直流还是交流有N1种传动系统方案。共有NN1N2N3 个方案原动机不同，传动系统不同 工作机不同，传动系统不同 同一传动任务，多种传动机构技术方面和经 济方面的综合 评价 最佳方案绪 论 最后决策确定原理图或机构运动简图；在借鉴的基础上创新。3、技术设计阶段 运动学设计确定原动机的参数 确定各运动件的运动参数 动力学设计计算各零件上所受的载荷大小和特性。功率 转速等绪 论 零件的工作能力计算根据工作能力准则、失效形式、工作特性等进行零件 的强度、刚度、振动稳定性、寿命等计算，并确定基本 尺寸。 装配图的设计通过装配草图的设计，对所有零件的外形及尺寸进行 结构化设计，并注意结构工艺性。 主要零件
7、的校核对某些零件进行必要的校核。 零件工作图及总装图的设计绘制零件加工图及装配图。绪 论4、技术文件编制阶段编写计算说明书、使用说明书、标准件明细表、工艺文 件等。绪 论二、 机械设计的主要要求1、使用功能的要求所设计的机器能完成用户提出的所有要求。2、经济性要求在实现使用功能的前提下，用最经济的手段设计和 制造出来。 设计制造经济性成本低。 使用经济性高生产率、高效率、低消耗、低维护 费等。绪 论3、劳动保护要求 操作者方便和安全； 改善操作者及机器的环境（噪声、有毒有害物、废水 废气的治理等）。4、可靠性要求保证机器有足够的使用寿命。5、其它要求(操作方便，安全，造型美观，污染少)视不同的
8、机器而定，如运输的可靠性、流动机器的 装拆方便性等。绪 论 三 机械零件的设计准则1、基本概念：1）失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。注意：a)失效不等于破坏机械零件的失效形式很多b)同一种零件可能的失效形式往往有若干种。绪 论机械零件的主要失效形式整体断裂占总失效的5%疲劳断裂：循环应力作用下，危险剖面的断裂过载断裂：瞬间大载荷导致的局部断裂过大残余变形残余变形：应力超过屈服极限所产生的变形绪 论 零件的表面破坏占75%疲劳点蚀：接触应力长期作用，产生裂纹直到剥落的现象磨损：接触表面产生材质丧失或转移的现象腐蚀：化学或电化学的作用而使表面遭受破坏的现象 摩擦传动的打滑：传动
9、带或摩擦轮在另一个轮上滑过的现 象振动引起的失效 共振：干扰频率与固有频率相等时发生的灾难性破 坏热引起的破坏：零件的变形、润滑性能的降低绪 论四 零件设计准则绪 论 一、强度准则强度：指机械零件工作时抵抗破坏的能力。 强度条件有两种表示方法：1） 用应力表示： 2）用安全系数表示：式中： 计算最大应力极限应力计算安全系数许用应力许用安全系数注：对于切应力，只须将上述各公式中的 换成 即可。绪 论表面挤压强度两零件之间为面接触时，在法向载荷作用下，接触表面上产生的应力称为挤压应力，用 表示。 在挤压应力作用下的强度称为挤压强度，其强度条件为： 挤压应力作用下，接触面的失效形式是“压溃” 。二
10、刚度准则刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度条件为： 实际变形量许用变形量绪 论 三 表面磨损强度 （耐磨性计算）到目前为止对于磨损失效还没有一个完善的计算方法。通常只进行条件性计算，通过限制影响磨损的主要因素防止产生过大的磨损量。 即 压强不超过许用值 p p 速度不超过许用值 v v 压强与速度乘积不超过许用值 pv p v 绪 论 四、散热性准则零件工作时如果温度过高将导致润滑油失效，材料的强 度极限下降，引起热变形和附加热应力，使零件不能正常工 作。散热性准则：根据热平衡条件，工作温度t不应超过许 用工作温度t 即 t t绪 论 五 寿命的要求及计算准则（可靠性准则）零
11、件寿命零件工作所持续的时间。影响零件寿命的主要因素有：磨损、腐蚀、疲劳破坏。计算准则：求出使用寿命时的疲劳极限作为计算的依据。另：可靠性要求（见课本）结构工艺性、经济性、质量小等要求自学绪 论 五 机械零件设计的一般步骤 根据零件的使用要求选择零件的类型和结构 ； 根据机器的工作要求，计算作用于零件上的 载荷； 选择材料； 分析失效形式，并确定计算准则，通过计算 确定零件的基本尺寸或主要参数； 进行结构设计； 绘出零件的工作图，标出必要的技术条件， 编写说明书。绪 论 六 机械零件常用材料及选用原则1、常用材料：（1）金属材料机械制造中，钢铁材料占90%以上特点：力学性能好，价格便宜且容易获得
12、（2）高分子材料特点：原料丰富，密度小，弹性、耐腐蚀性好，易老化（3）陶瓷材料特点：硬度极高、耐磨、耐腐蚀、熔点高、刚度大以及密度 比钢铁低；但比较脆、加工工艺性差，价格昂贵。（4）复合材料特点：高强度和弹性模量，质量小耐热性差、导热和导电性较差绪 论材料选用的原则（钢铁）1、载荷的大小、性质和分布脆性材料只能用于静载荷；塑性材料可用于有冲击载荷、变应力下。2、零件的工作环境湿热环境下，选耐腐防锈材料；温差大的环境下，选机械性能随温度改变而比较 稳定的材料，配对材料的膨胀系数不能相差过大；污染大的环境下，选耐磨材料或高表面硬度的材料。绪 论3、材料的经济性及供应情况在满足使用要求的前提下，尽量选用廉价的 材料，尽量选用大众化的材料。 4、材料的加工工艺性选材料要考虑加工方法，工艺要求。七、 机械零件设计中的标准化标准化的内容： 标准化 系列化 通用化
