机械及机械零件概述

第二章 机械及机械零件设计概述,第三节 机械零件设计的基本要求、一般 步骤和设计计算方法,第一节 机器的组成,第二节 机械设计的基本要求、一般程序 和方法,第一节 机器的组成,机器的组成,原动部分：驱动整部机器以完成预定功能的动力源。,执行部分：是用来完成机器预定功能的组成部分，（ 起重机中的起重吊运机构和挖掘机中的挖掘机构）。,传动系统：完成从原动机到执行部分的运动形式、运动及动力参数转变的任务。,控制部分：用来处理机器各组成部分之间，以及与外部其它机器之间的工作协调关系，它通常由各种计算机和控制器组成。,第二节 机械设计的基本要求、一般程序和方法,一、机械设计的基本要求,1功能要求 工作可靠，有效地实现预期的功能。,4造型美观和减少环境污染 外观造型和色彩应协调、大方，符合工业美学要求。减轻 噪音、废气、废液对环境的污染。,2经济性要求 生产成本低、使用消耗小、维护费用低。,3操作方便、劳动保护要求,5其它要求 如大型机器应便于起重、运输，食品机器应能保持产品清 洁等。,二、机械设计的一般程序,作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序。机械设计是一个创新与借鉴相结合的过程，一般程序如下：,计划阶段研究和确定设计任务,方案设计阶段拟定总体设计方案,技术设计阶段计算和结构设计,技术文件编制阶段,试制、鉴定,产品定型,三、设计方法,1内插式设计,2外推式设计,3开发性设计,第三节 机械零件设计的基本要求、一般步骤 和设计计算方法,一、机械零件设计的基本要求,1选择零件的类型和结构。 2建立力学模型，进行受力分析，确定名义载荷和计算载荷。 名义载荷根据额定功率或生产阻力用力学公式计算出作用在零件上的载荷， (如力F、功率P、转矩T)。 名义载荷是机械在平稳工作条件下作用在零件上的载荷，它没有反映原动机和工作机间的实际载荷随时间作用的不均匀性、载荷在零件上分布的不均匀性及其他影响零件受力情况等因素。 计算载荷载荷系数K与名义载荷的乘积。 Fca=KF，Pca=KP，Tca=KT 3分析零件可能出现的失效形式，确定相应的工作能力计算准则。,4选用合适的材料、热处理工艺或其它处理工艺。 5进行零件的应力和变形计算，按零件的工作能力计算准则确定零件的主要尺寸，并对加以标准化或圆整。 6根据零件的主要尺寸和结构、工艺要求等绘制零件工作图和编写计算说明书。,三、设计计算方法,设计计算：直接求出危险截面尺寸A。,校核计算：其他方法初步设计 验算。,一、机械零件的主要失效形式,第四节 机械零件的主要失效形式及设计计算准则,失效机械零件由于某种原因不能正常工作。,机械零件常见的失效形式有： 断裂或塑性变形、过大的弹性变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。,二、机械零件的设计计算准则,机械零件的设计计算准则主要有：,工作能力在不发生失效的条件下，零件能安全工作的限度。,设计准则机械零件工作能力的判定条件。,1、强度准则,ca=lim/S,强度：零件抵抗断裂、塑变、疲劳破坏的能力。,2、刚度准则,4、 振动稳定性准则,高速运转机械的设计应注重此项准则。,刚度：抵抗弹性变形的能力。,3、寿命准则,实际使用寿命大于或等于预期寿命，LL。,共振：零件的固有频率和激振源的激振频率相重合或成整数倍关系时，零件将发生。 振动稳定性：在设计时要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，即,fP0.85f 或 fP1.15f,5散热性准则,tt,第五节 机械零件的常用材料及其选择原则,一、机械零件常用材料,二、机械零件材料选择原则,1 金属材料,铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁,钢： 低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢、铸钢,2 非金属材料 塑料、陶瓷、橡胶,1使用要求 零件的工况；对零件尺寸和质量的限制；零件的重要程度 2工艺要求 毛坯制造；机械加工；热处理 3经济性要求： 材料价格；加工批量和加工费用；材料的利用率；局部品质原则;替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料）。,第六节 机械零件设计中的工艺性及标准化,1）选择合理的毛坯种类 2）零件的结构要合理简单 3）规定合理的制造精度和表面粗糙度,一、工艺性,二、标准化,标准化对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等制定出各式各样的标准，供大家共同遵守。 通用化最大限度地减少和合并产品的型式、尺寸和材料的品种，使零部件尽量在不同规格的同类产品乃至不同类产品上通用，以减少企业内部的零部件种数，从而简化生产管理并获得较高的经济效益。 系列化将尺寸和结构拟订出一定数量的原始模型，然后根据需求，按照一定的规律优化组合成产品系列。 标准化、通用化和系列化被统称为“三化”。,第七节 现代机械设计方法简介,标准化的意义：,与设计有关的标准:,国际标准国家标准行业标准企业标准等 如： ISOGB JB、HBQB,标准化有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以降低生产成本。,一、设计方法学,二、可靠性设计,三、优化设计方法,四、有限单元法,五、计算机辅助设计,六、工业设计,