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1、 机械设计(零件)学时：64（理论学时：58，实验学时：6） 学分：4面向专业：农业机械化及其自动化 机械设计制造及其自动化先修课程：工程力学、机械原理、机械制图、工程材料等 课程性质：必修主讲：李显昌E-mail：Mobile Phone:13562594623 / 15154505580新的学期，新的期待有所成就增长知识发展能力建立自信请相信教育的力量！教学思路：核心知识核心知识原理技术技巧技能展望个人取舍实践理论知识-技能图+ 期末闭卷60%。考核方式、方法：考勤+课堂表现10%+ 课后作业及设计20% + 实验10% 第一章 机械设计总论本章内容：机械零件的标准化、系列化和通用化机械零
2、件的常用材料和选择原则机械零件的失效形式和计算准则机械设计课程简介机械设计概述本章重点：6 6）了解机械零件常用材料及选用原则。）了解机械零件常用材料及选用原则。 基本要求：1 1）了解零件的概念、种类；）了解零件的概念、种类；2 2）了解机械设计的方法和基本程序，机械设计应）了解机械设计的方法和基本程序，机械设计应满足的基本要求；满足的基本要求；3 3）了解本课程的研究对象、内容、课程的性质、）了解本课程的研究对象、内容、课程的性质、任务、特点及学习方法；任务、特点及学习方法；4 4）掌握与机械零件失效形式对应的设计准则；）掌握与机械零件失效形式对应的设计准则；5 5）了解机械零件的标准化、
3、系列化、通用化；）了解机械零件的标准化、系列化、通用化；机械设计概述什么是设计？你做过设计吗？你现在能设计吗？钢质缸套铸铁缸套活塞我也能设计！什么是机械设计？机械设计有什么作用？机械设计的方法和程序如何？机械设计（machine design），根据用户的使用要求对专用机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量（功率）的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构构思、分析和计算思、分析和计算，并将其转化为具体的描述具体的描述以作为制造依据的工作过程。 机械设计是机械工程的机械设计是机械工程的“灵魂灵魂”。柴油发动机薄壁缸套整机设计零件设计机械设计总体过程：机械设计总体过程：设计任务设计
4、任务 调查研究调查研究开发计划书开发计划书 试验研究试验研究 技术设计技术设计正式投产正式投产样机试制、实验样机试制、实验技术经济评价技术经济评价生产设计生产设计小批试制小批试制销售服务销售服务调查决策阶段调查决策阶段研研究究设设计计阶阶段段试制阶段试制阶段投产销售阶段投产销售阶段机械设计基本程序：明确设计任务方案设计技技术术设设计计试制、评价、定型、投产 计算说明书（对关键零部件进行必要的计算）技术设计阶段的输出：总体规划（机器总体布置方案，产生总装配图）零、部件设计（主要部件装配图和非标准零件工作图）机械零件设计的一般步骤：机械零件设计的一般步骤：选择零件类型、结构 计算零件上的载荷确定计
5、算准则选择零件的材料确定零件的基本尺寸结 构 设 计校 核 计 算画出零件工作图写出计算说明书润滑、显示、照明等辅助系统原动机传动装置执行机构/工作机构控制系统机器的组成机器的组成 任何机械设备都是由许多机任何机械设备都是由许多机械零部件组成的，也都是以各个械零部件组成的，也都是以各个零件为基本单元加工制造的。零件为基本单元加工制造的。 机械零件机械零件机械制造过程中机械制造过程中不可分拆的最小单元不可分拆的最小单元 。 机器是由机械零件组成的整体，各个零件机器是由机械零件组成的整体，各个零件之间有紧密联系。学习时应有整体的设计观念。之间有紧密联系。学习时应有整体的设计观念。机械零件机械零件机
6、械零件机械零件机械零件机械零件通用零件通用零件机械制造过程中为完成同一目的而由若干协同工机械制造过程中为完成同一目的而由若干协同工作的零件组合在一起的组合体。例如：轴承，联轴器。作的零件组合在一起的组合体。例如：轴承，联轴器。机械部件机械部件机机器器传动件传动件联接件联接件支承件支承件其其 它它齿轮、蜗杆、带、链齿轮、蜗杆、带、链螺栓、键、花键螺栓、键、花键轴、轴承轴、轴承联轴器、弹簧、机架联轴器、弹簧、机架专用零件专用零件各种机器中常用的。 (本课程主要学习对象）只在某些特定的机器中才用到。（在有关专业课中学习）水轮机叶片、活塞、曲轴水轮机叶片、活塞、曲轴注：注：本课程中，机械零件泛指零件和
7、部件。本课程中，机械零件泛指零件和部件。机械设计的方法机械设计的方法内插式设计在现有的两个具有大小不等设计参数的设计方案之间所作的设计。这是最常用的设计方法。外推式设计全部或部分设计参数超出现有设计范围时所作的设计。此种设计必须对外推部分的设计进行必要的技术研究、理论探索和科学实验。开发性设计为了开发具有新功能的新机器，应用新原理、新技术所作的设计。机械设计的基本要求机械设计的基本要求功能要求功能要求机械产品必须具有设计任务书中规定的功能。工作原理正确，原动机选用适当，执行机构、传动装置设计、制造和选用合理。可靠性要求可靠性要求机械产品在预期的使用期限内，能够安全可靠地工作。设计时需要进行强度
8、、刚度、寿命等方面的计算。经济性要求经济性要求机械产品的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中。设计制造低成本，使用生产效率高，能源、材料消耗少以及管理、维护费用低。社会性要求社会性要求机械产品不应对人、环境和社会造成不良影响。其他专用要求其他专用要求不同类型的机器，有一些特殊要求。机床长期保持精度的要求；流动使用的机械便于安装和拆卸；大型机械便于运输；飞行器质量小，运载能力高。机械设计对设计者的基本素质要求应掌握并会应用的基础知识：创新意识和能力工作作风团结协作精神和集思广益能力机构的运动、动力分析；机构、零件的选型与设计；图样的绘制； 机械的加工制造工艺；工程材料的选择与热处理所有的设计都
9、有有待改进的地方！培养培养和锻炼锻炼自己认真细致、一丝不苟的工作作风。Two heads are better than one！机械设计课程的性质： 本课程是一门技术基础课，研究机械零件和机械系统的设计问题，培养学生机械设计能力，为机械设计专业课程的进一步学习和综合运用打下基础。机械设计课程简介机械设计课的主要任务：1）掌握通用机械零件通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计机械传动装置和简单机械机械传动装置和简单机械的能力。2）树立正确的设计思想和创新意识正确的设计思想和创新意识，具有一定的机械设计创新能力。3）具有运用标准、规范、手册、图册标准、规范、手册、图册和查阅相
10、关技术资料的能力。4）掌握典型零件典型零件的实验方法，训练基本实验技能。机械设计课的主要内容：机械设计常用的一些基础理论和通用机械零件的基本设计方法。 本课程介绍通用零件的传统的基本设计方法，本课程介绍通用零件的传统的基本设计方法，是从事机械设计工作的基础，也是进一步学习各种是从事机械设计工作的基础，也是进一步学习各种新设计方法的基础。新设计方法的基础。基础理论部分：螺纹联接、键联接、销联接、形面联接、过盈联接以及铆、焊、粘接等。螺纹传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动以及链传动。轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器和离合器等。机械设计总论、机械零件的疲劳强度计算和摩擦学的基础知识等。联接部分：传动部分
11、：轴系部分：弹簧本课程的特点和学习方法本课程的特点和学习方法要注意发展求异思维本课程的特点 涉及面广公式多公式多除了定义式以外，对于大多数公式着重于公式的应用，不强调公式的推导与记忆。图表多、参数多图表多、参数多学会查找和选用。联系多联系多尽量联系制造、装配、维修等的工艺性工艺性进行设计，避免制造、装配和维修困难，减少受力和变形。 应用性强多接触多接触一些工程实际，积极运用所学知识运用所学知识解决工程问题，注意多总结多总结规律，研究分析方法研究分析方法。注重设计原则，而不要强调答案统一。机械设计比任何其他专业课程学习，综机械设计比任何其他专业课程学习，综合和运用了更多的工具和专业知识，也合和运
12、用了更多的工具和专业知识，也是其他专业课程和设计课程的基础。是其他专业课程和设计课程的基础。学习机械设计是大学生开始机械工程实践的最有效的方法。设计决非只是计算。应重视零件的材料选择、类型选择、参数选择以及结构设计、工艺性等内容。着重学习零件的设计方法零件的设计方法以及零件参数的合理选择零件参数的合理选择。 性能要求与经济性的协调。两害相权取其轻；两利相权取其重。补充内容工艺性工艺性零件工艺性良好的标志：零件工艺性良好的标志： 在具体的生产条件下，零件便于加工且费用低。在具体的生产条件下，零件便于加工且费用低。工艺性的基本要求：工艺性的基本要求：1) 毛坯选择合理毛坯选择合理毛坯选择与生产批量
13、、材料性能和可加工性有关。制备方法制备方法单件或小批量生产时，选用单件或小批量生产时，选用棒料、板材、型材或焊件。棒料、板材、型材或焊件。应用于大批量生产。应用于大批量生产。用型材用型材焊接焊接锻造锻造铸造铸造冲压冲压 工艺（工艺（technology ）：）：使各种原材料、半成品加工成为产品的方法和过程（ process ）。2) 结构简单合理结构简单合理最好采用平面、柱面、螺旋面等简单表面极其组合；最好采用平面、柱面、螺旋面等简单表面极其组合；尽量减少加工面数和加工面积；尽量减少加工面数和加工面积；尽量采用标准件。尽量采用标准件。尽量使用相同形状、相同元素（直径、圆角半径、尽量使用相同形状
14、、相同元素（直径、圆角半径、配合、螺纹、键、齿轮模数等）；配合、螺纹、键、齿轮模数等）；3) 合理的制造精度和表面粗糙度合理的制造精度和表面粗糙度零件的加工成本随精度和表面粗糙度的提高而急剧增加。零件的加工成本随精度和表面粗糙度的提高而急剧增加。 决不能盲目追求高精度，应在满足使用要求的前决不能盲目追求高精度，应在满足使用要求的前提下，尽量采用较低的精度和表面质量。提下，尽量采用较低的精度和表面质量。0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3 12.5 25 50 100 用不同加工方法得到的用不同加工方法得到的Ra 加工方法加工方法表面粗糙度表面
15、粗糙度 Ra m精精 粗粗刨削刨削钻孔钻孔铰孔铰孔精精 粗粗镗孔镗孔精精 粗粗车车精精 粗粗磨磨精精 粗粗研磨研磨滚、铣滚、铣精精 粗粗 一般情况下一般情况下Ra愈小，零件的加工成本愈高。愈小，零件的加工成本愈高。4) 尽量减小零件的加工量尽量减小零件的加工量毛坯形状和尺寸应尽量接近零件本身的形状和尺寸。毛坯形状和尺寸应尽量接近零件本身的形状和尺寸。力求使用少或无切削加工，节约材料、降低成本。力求使用少或无切削加工，节约材料、降低成本。尽量采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉尽量采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金等先进工艺满足上述要求。末冶金等先进工艺满足上述要求。欲设计出工艺
16、性良好的零件，设计者必须虚心向工艺技术人员和一线工人学习，在实践中积累经验。金属材料的工艺性能粉末冶金焊接塑性成形铸造毛 坯预备热处预备热处理理零 件切削加工最最终热处终热处理理 金属零件的加工工金属零件的加工工艺艺路路线线预备热处理预备热处理n退火n正火将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却到某一温度的热处理工艺。根据钢的成分、退火的工艺与目的不同，常将退火分为完全退火、等温退火、均匀化退火、球化退火和去应力退火。将钢加热到相变点（Ac3、Accm）以上完全奥氏体化后，再在空气中冷却以得到以较细珠光体为主的组织以较细珠光体为主的组织的热处理工艺。正火实质上是退火的一个特例。但正火过冷度较大，正火后的强度、硬度、韧性都比退火后的高，且塑性也并不降低。补充内容n退火或正火的主要目的1）调整钢件硬度，以利于随后的切削加工。2）消除残余应力，以稳定钢件尺寸，并防止其变形和开裂。3）使化学成分均匀，细化晶粒，改善组织，提高钢的力学和工艺性能。4）为最终热处理（淬火，回火）作好组织上的准备。建议：回顾金属材料学热处理部分或或参见九江职业技术学院机械制造基础网页版块n淬火最终热处理最
